MAKALAH : Bioteknologi dalam Bidang Pangan


KATA PENGANTAR







Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan taufiq, hidayah, rahmat dan karunianya serta kelapangan berpikir dan waktu, sehingga saya dapat menyusun dan menyelesaikan makalah dengan judul “BIOTEKNOLOGI”. Makalah ini  disusun sebagai tugas yang diberikan oleh guru pembimbing mata pelajaran "Biologi".
Kemudian saya juga menyadari bahwa materi dan teknik yang saya sampaikan dalam makalah ini masih memiliki beberapa kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan agar makalah ini menjadi lebih baik. Atas kritik dan sarannya saya mengucapkan terimakasih.
Akhir kata pengantar saya mengucapkan terima kasih karena telah berkenan membaca makalah ini. Semoga memberikan manfaat kepada kita semua.  



Grobogan,   November  2014




                Penulis






BAB I
PENDAHULUAN


A.     Latar Belakang

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut. Selain itu bioteknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yang dibiakkan sebagai bahan dasar sebagai proses industri.

Prinsip-prisip bioteknologi telah digunakan untuk membuat dan memodifikasi tanaman, hewan, dan produk makanan. Bioteknologi yang menggunakan teknologi yang masih sederhana ini disebut bioteknologi konvensional atau tradisional. Penerapan bioteknologi konvensional ini sering diterapkan dalam pembuatan produk-produk makanan. Seiring dengan perkembangan dan penemuan dibidang molekuler maka teknologi yang digunakan dalam bioteknologi pada saat ini semakin canggih.bioteknologi yang menggunakan teknologi canggih ini disebut bioteknologi modern. Dari perkembangan tersebut menjadi latar belakang untuk membahas lebih jauh tentang bioteknologi.



B.      Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam makalah ini adalah,

1.      Apa yang dimaksud dengan Bioteknologi ?

2.      Bagaimana pemanfaatan bioteknologi dlm kehidupan manusia ?

3.      Apa saja dampak yang di alami manusia dengan adanya bioteknologi ?



C.      Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian dari makalah ini adalah,

1.      Mengetahui pengertian Bioteknologi;

2.      Mengetahui pemanfaatan bioteknologi dalam kehidupan sehari-hari;

3.      Mnegetahui dampak positif dan negative bioteknologi.




BAB II
PEMBAHASAN

A.    Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular,mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

B.     Pemanfaatan Bioteknologi dalam Bidang Pangan
Secara garis besar kegiatan bioteknologi dalam bidang pangan meliputi :
1.       Teknologi sel mikroba, untuk produksi pangan terfermentasi dan aditif pangan.
Teknologi sel mikroba sudah diaplikasikan dibidang pangan beberapa abad yang lalu. Tujuan dari tekniologi sel mikroba ini adalah untuk pengawetan pangan yang menghasilkan berbagi jenis pangan terfermentasi seperti dadih (yoghurt dan keju), tauco, tape dan sebagainya. Sedangkan teknologi mikrobial yang bertujuan untuk menghasilkan bahan kimia (sekaligus bahan pangan) adalah produksi etanol oleh khamir dan proses lanjutannya untuk mengahasilkan cuka (asam asetat) oleh bakteri. Pada awal abad ke II ditemukan teknologi produksi gliserol oleh khamir yang diransang oleh kebutuhan untuk memproduksi dinamit. Berbagai macam asam dan enzim sudah dapat dihasilkan dengan bantuan mikroba ini. Bahkan sederetan bahan kimia lain yang telah dapat diproduksi secara mikrobial. Mikroba sudah terbukti merupakan agen biologis yang sangat potensial untuk mengahsilkan berbegai jenis zat kimia. Banyak diantaranya merupakan bahan aditif pangan. Teknologi produksi aditif pangan secara mikrobial dilandasi oleh teknik manipulasi metabolisme agar zat yang dikehendaki terakumulasi dan dikeluarkan dari dalam sel. Teknik manipulasi metabolisme ini diperoleh dari mutasi konvensional seperti radiasi dengan sinar X, UV, Gamma dan penggunaan mutagen kimia, maupun mutasi modern melalui rekayasa genetik.
2.      Aplikasi enzim baik untuk persiapan bahan maupun pengolahan pangan.
Teknologi aplikasi enzim untuk persiapan maupun pengolahan pangan sangat luas. Aplikasi yang tergolong kelompok pertama, misalnya pembuatan sirup glukosa dari pati-patian yang melibatkan enzim-enzim α dan β amylase, amiloglukosidase dan pullulanase, konversi glukosa ke fruktosa oleh glukosaisomerase, penggunaan pektinase untuk membantu ekstraksi pati dari bahan asalnya, modifikasi pati untuk mengubah sifat fungsionalnya dan sebagainya. Kelompok kedua, misalnya penggunaan lipase untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan, protease untuk membantu pengempukan daging, mencegah kekeruhan bir, naringinase untuk menghilangkan rasa pahit pada juice jeruk, glukosa oksidase untuk mencegah reaksi pencoklatan pada produk tepung telur dan lain-lain.
3.      Kultur sel atau jaringan tanaman dan tanaman transgenik.
            Sel tanaman mempunyai kemampuan yang disebut “totipotency”, yaitu kemampuan tumbuh dan berkembang biak untuk menjadi tanaman lengkap pada medium yang memenuhi syarat. Sel tersebut dapat tumbuh tanpa mengalami deferensiasi. Hal ini tertgantung pada kadar hormone pertumbuhan yang diberikan. Pemberdayaan sel atau jaringan tanaman bertujuan untuk :
a.       Produksi zat kimia atau aditif pangan
b.      Menumbuhkan tanaman (dengan produk bahan pangan) bersifat tinggi.
c.       Menumbuhkan tanaman dengan produktifitas bahan pangan tinggi.
Sifat variasi somaklonal dari sejumlah populasi sel tanaman yang tumbuh dapat digunakan untuk menseleksi sel tanaman yang unggul untuk memproduksi metabolit tertentu. Produk-produk aditif dari sel tanaman tersebut berguna untuk :
a.       Zat warna pangan (antosianin, betasinin, saffron)
b.      Flavor (strawberry, anggur, vanilla, asparagus)
c.       Minyak atsiri (mint, ros, lemon bawang)
d.      Pemanis (steviosida, monelin) 
Tanaman transgenik adalah khususnya tanaman yang mempunyai gen hasil alihan dari mikroorganisme lain. Contoh tanaman transgenik adalah tanaman yang mengandung gen racun serangga dari Bacillus thuringiensis (gen Bt). Tanaman kentang tahan terhadap herbisisda biolaphos, tanaman kapas tahan terhadap herbisisda glyphosate.
4.      Kultur sel hewan dan hewan transgenik.
    Kultur sel hewan adalah sisitem menumbuhkan sel manusia maupun hewan untuk tujuan memproduksi metabolit tertentu. Aplikasi dari system ini banyak digunakan untuk menghasilkan produk-produk farmasi dan kit diagnostik dengan jenis produk berupa molekul protein kompleks. Aplikasi yang berhubungan tidak langsung dengan masalah pangan, misalnya: penetapan jenis kelamin dari embrio yang akan ditanam, penentuan masa ovulasi dari sapid an fertilisasi in vitro untuk hewan. Adapun contoh-contoh produk yang biasa dihasilkan oleh sel hewan misalnya: interferon, tissue plasminogen activator, erythroprotein, hepatitis B surface antigen.
Hewan transgenic adalah hewan yang menerima gen pindahan dari organisme lain (atau hewan yang sama) untuk tujuan-tujuan yang tentunya dianggap menguntungkan bagi manusia.
5.      Rekayasa protein.
Aplikasi rekayasa protein dalam bidang pangan melibatkan dua hal yaitu :
a.       Enzim melalui modifikasi molekul protein, untuk stabilitas enzim pada kondisi-kondisi khusus. Misalnya perbaikan kestabilan termal dari enzim glukosa isomerase.
b.      Modifikasi protein pangan untuk mengubah sifat fungsionalnya, untuk memperbaiki sifat elastisitas, kemampuan membentuk emulsi atau kemampuan menstabilkan tekstur.
Manfaat Bioteknologi dalam Bidang Pangan
Peran bioteknologi, khusunya pemanfaatan mikroba dalam bidang pangan, telah cukup luas dikenal masyarakat. Dengan mudah, kita dapat menemukan makanan dan minuman hasil fermentasi mikroba. Adapun manfaat bioteknologi dalam bidang pangan adalah sebagai berikut :
1.      Menghasilkan produk makanan yang bergizi tinggi. Contohnya: tempe, roti dan nata de coco. 
2.      Menghasilkan produk makanan dan minuman hasil fermentasi alkohol. Contohnya: tapai, bir dan wine.
3.      Menghasilkan produk makanan dan minuman hasil fermentasi Asam. Contohnya: yoghurt, keju, sauerkraut dan pikel (acar).
4.      Menghasilkan produk bahan penyedap. Contohnya: tauco, kecap, terasi, dan cuka.
Sedangkan masalah dari adanya bioteknologi dalam bidang pangan adalah munculnya penyakit biotipe baru dari produk bioteknologi pangan.

C.    Produk Bioteknologi dalam Bidang Pangan
Secara garis besar, produk bioteknologi dalam bidang pangan dapat dikelompokkan menjadi empat jenis yaitu sebagai berikut :
1.  Produk makanan bergizi tinggi
a.    Tempe
 
Salah satu contoh makanan bergizi tinggi hasil bioteknologi adalah tempe. Tempe merupakan makanan tradisional masyarakat Indonesia yang sudsah dikenal sejak dulu. Tempe dibuat dengan memanfaatkan jamur genus Rhizopus, seperti R. stoloniferus, R. oligosporus, dan R. oryzae. Tempe memiliki beberapa keungulan, yaitu bergizi tinggi dan mudah dicerna. Hal itu disebabkan selama proses fermentasi, jamur Rhizopus menghasilkan enzim protease yang mampu mendegradasi protein menjadi asam amino dan juga menghasilkan enzim lipase yang menguraikan lemak menjadi asam lemak. Baik asam amino maupun asam lemak merupakan senyawa sederhana yang langsung dapat diserap oleh tubuh.
b.    Oncom 
 
Oncom terbuat dari ampas tahu, yaitu ampas kedelai dengan bantuan jamur Neurospora sitophila. Jamur ini dapat menghasilkan zat warna merah atau oranye yang merupakan pewarna alami. Neurospora dapat mengeluarkan enzim amilase, lipase protease yang aktif selama proses fermentasi. Selain itu, juga dapat menguraikan bahan-bahan dinding sel ampas kacang kedelai, singkong, atau kelapa.Fermentasi ini juga menyebabkan terbentuknya sedikit alkohol dan berbagai ester yang beraroma sedap.
c.     Roti
     Roti juga termasuk makanan produk bioteknologi yang bergizi tinggi. Roti dibuat dengan cara fermentasi oleh ragi atau yeast. Dalam pembuatan roti, produk fermentasi yang diperlukan hanyalah karbon dioksida. Karbon dioksida membentuk gelembung-gelembung udara dalam adonan roti. Gelembung-gelembung udara tersebut menjadi roti bertekstur ringan atau berongga-rongga. Adonan roti terdiri atas campuran tepung terigu, garam, lemak, air dan yeast. Yeast tidak memiliki enzim untuk memecah amilum yang terdapat didalam tepung, tetapi penambahan air mengaktifkan enzim amilase yang ada didalam tepung terigu. Selanjutnya, enzim amylase memecah amilum menjadi gula dan gula difermentasi menjadi alcohol serta karbon dioksida oleh yeast.
d.    Nata de coco
 
Nata de coco merupakan produk fermentasi air kelapa oleh bakteri Acetobacter xylinum. Nata sebenarnya adalah polisakarida (selulosa) yang disintesis bakteri tersebut selama proses fermentasi berlangsung. Biosintesis selulosa ini menggunakan sumber gula yang berasal dari medium air kelapa, yaitu glukosa dan fruktosa.

2.        Produk makanan dan minuman hasil fermentasi alkohol
a.     Tapai
 
Tapai merupakan makanan beralkohol yang memiliki rasa khas dengan kandungan alkohol 3-5 %. Untuk membuat tapai digunakan ragi tapai. Pada ragi tapai terdapat berbagai mikroorganisme, umumnya dari kelompok jamur dan khamir (yeast). Pada saat fermentasi tapai terjadi proses sakarifikasi pati (amilum) oleh enzim amilase yang dihasilkan oleh jamur, kemudian dilanjutkan dengan fermentasi alkohol oleh khamir.
b.    Bir
Bir dibuat dari tumbuhan barley (sejenis gandum). Pada umumnya yeast yang digunakan dalam pembuatan bir adalah Saccharomyces cerevisiae dan S. carlsbergensis. Enzim-enzim yang terdapat didalam yeast mengubah maltosa dalam biji barley menjadi glukosa. Fermentasi bir umumnya memakan waktu 5-14 hari, bergantung pada jenis bir dan hasil pengubahan gula menjadi alcohol, yaitu 3-5 % larutan.
c.     Minuman anggur atau wine
 
Minuman anggur atau wine  terbuat dari sari buah anggur yang juga difermentasikan oleh khamir Saccharomyces cerevisiae. Jenis minuman anggur yang dihasilkaan bergantung pada jenis buah anggur yang digunakan, proses fermentasi, dan cara penyimpanannya. Rasa dan aroma anggur bergantung pada asam-asam organik dan senyawa-senyawa aromatik organik yang terdapat didalam sari buah anggur dan proses fermentasi. Minuman anggur umumnya mengandung alkohol dengan kadar 10-15 %.

3.        Produk makanan dan minuman hasil fermentasi asam
a.     Yoghurt 
 
            Bakteri asam laktat yang digunakan untuk pembuatan yogurt adalah Lactobacillus bulgaris, Streptococcus lactis, dan Streptococcus thermophilus. Bakteri-bakteri tersebut mengubah gula susu (laktosa) menjadi asam laktat. Kondisi asam menyebabkan susu mengalami penggumpalan menjadi dadih susu. Dadih susu terbentuk selama fermentasi oleh bakteri asam laktat. Pembuatan yoghurt dan keju bergantung pada proses penggumpalan susu tersebut.
b.         Keju
            Keju dibuat dari air susu yang diasamkan dengan memasukkan bakteri, yaitu Lactobacillus bulgarius dan Streptococcus thermophillus. Untuk mengubah gula susu (laktosa) menjadi asam susu (asam laktat) susu dipanaskan terlebih dahulu pada suhu tertentu dengan maksud untuk membunuh bakteri yang berbahaya agar berhasil dalam proses pembuatannya. Selanjutnya, ditambahkan campuran enzim yang mengandung renin untuk menggumpalkan susu sehingga terbentuk lapisan, yaitu berupa cairan susu yang harus dibuang, sedangkan bagian yang padat diperas dan dipadatkan. Enzim tersebut akan menambah aroma dan rasa, juga akan mencerna protein dan lemak menjadi asam amino. Keju menjadi keras apabila kelembabannya kecil dan pemampatannya besar. Jika masa inkubasinya semakin lama, maka keasamannya makin tinggi sehingga cita rasanya makin tajam.
c.     Sauerkraut dan pikel (acar)
Bakteri asam laktat yang digunakan untuk fermentasi sayur-sayuran dan biji-bijian dalam pembuatan sauerkraut dan pikel (acar) adalah Lactobacillus casei, Lactobacillus brevis, Lactobacillus cremoris. Makanan yang difermentasikan oleh bakteri asam laktat, selain menjadi awet juga memiliki cita rasa yang khas dan mutu gizinya lebih baik.

4.        Produk bahan penyedap
a.     Tauco 
 
            Tauco merupakan produk fermentasi biji kedelai oleh kapang, khamir, ataupun bakteri. Pada pembuatan tauco tserdapat dua tahap proses fermentasi yaitu fermentasi tahap pertama dilakukan oleh kapang, seperti pada pembuatan tempe. Dan fermentasi tahap kedua dilakukan oleh bakteri atau khamir yang halotoleran dalam larutan garam. Mikroorganisme yang terlibat dalam pembuatan tauco, antara lain Aspergillus oryzae, Rhizopus oligosporus, Laktobacillus delbruckii, Hansenulla sp., Zygosaccharomyces soyae.
b.    Kecap
Kecap merupakan bahan penyedap hasil fermentasi biji kedelai. Mikroorganisme yang terlibat dalam fermentasi kecap, antara lain Aspergillus oryzae, Aspergillus soyae, bakteri asam laktat homofermentatif (Laktobacillus), dan khamir halotoleran. Peran bakteri asam laktat adalah membentuk rasa dan aroma kecap yang khas. Enzim terpenting yang dihasilkan selama pembuatan kecap adalah enzim protease.
c.     Terasi
 
            Terasi merupakan produk fermentasi dari udang atau ikaan menjadi bentuk pasta berwarna merah kecokelatan dan beraroma khas. Mikroorganisme yang terlibat dalam fermentasi terasi, antara lain Bacillus, Pediococcus, Lactobacillus, Brevibacterium, dan Corynebacterium.
d.    Cuka
 
            Cuka merupakan bahan penyedap hasil oksidasi etanol oleh bakteri Acetobacter.
C2H5OH      +     O2                        CHCOOH   +   H2O  +   Energi
                            Etanol               Oksigen                      Asam cuka                 Air
Etanol itu sendiri dapat berasal dari bir, anggur, atau sari buah apel. Cuka bersifat sangat asam sehingga sebelum digunakan harus diencerkan dulu dengan air.