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.
Di era modern saat ini dimana teknologi sangat cepat perkembangannya, Bioteknologi pun ikut berkembang, oleh sebab itu dikenal dengan bioteknologi modern. Jika sebelumnya sudah mengenal bioteknologi konvensioanal, yang terkenal dalam pemanfaatannya untuk membuat pangan. Dalam Bioteknologi modern ini bioteknologi sudah merambah ke berbagai bidang, salah satunya pertanian. Dengan melihat perkembangan yang pesat saat ini, akan dibahas tentang bioteknologi pangan dan pertanian.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam makalah ini adalah :
1. Apa yang dimaksud dengan Bioteknologi ?
2. Apa manfaat Bioteknologi dalam bidang pangan ?
3. Produk – produk apa saja yang bisa dihasilkan ?
4. Apa manfaat Bioteknologi dalam didang pertanian ?
5. Apa saja dampak yang di alami manusia dengan adanya Bioteknologi ?
C. Tujuan Makalah
Tujuan penyusunan makalah ini adalah :
1. Mengetahui pengertian Bioteknologi.
2. Mengetahui pemanfaatan Bioteknologi dalam bidang pangan dan pertanian.
3. Mengetahui 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
Bioteknologi dalam bdang pangan sudah di kenal sejak zaman dahulu, mulai dai pembuatan anggur, keju, dan lainnya, Bioteknologi ini sering disebut Bioteknologi konvensional. 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 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. 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.
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, yaituLactobacillus 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, danCorynebacterium.
d. Cuka
Cuka merupakan bahan penyedap hasil oksidasi etanol oleh bakteri Acetobacter.
C2H5OH + O2 CH3COOH + 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.
D. Manfaat Penggunaan Bioteknologi Bidang Pertanian
Bioteknologi memiliki potensi besar untuk menigkatkan produksi tanaman yang lebih tinggi, tahan terhadap penyakit, daln lain-lain.
1. Pemuliaan tanaman
Penyilangan konvensional oleh para petani dilakukan dengan tujuan menghasilkan tanaman yang lelbih besar, kuat, dan tahan terhadap penyakit.
Seperti yang banyak diyakini para pakar rekayasa genetika merupakan salah satuteknologi pertanian yang berpeluang dapat menignkatkan produktivitas pertanian. Pada pemuliaan tanaman setidaknya dibutuhkan lima generasi balik untuk menghilangkan gen-gen yang tidak dikehendaki sehingga pemuliaan tanaman tradisional membutuhkan waktu yanag cukup lama. Namun, dengan kemajuan ilmu genetika molekuler pada tahun 1970-an, dimungkinkan usaha mencari gen yang berpengaruh terhadap karakter unggul suatu tanaman. Saat ini secara umum ada dua cara untuk mencari gen tanaman itu, yakni isolasi gen dalam skala kecil menargetkan satu gen saja (map-based cloning) dan dalam skala besar diengan menggunakan proyek genom, yaitu dengan membaca semua DNA suatu organisme untuk mendapatkan semua den yang ada.
2. Trangenik
Rekayasa genetika dalam bidang tanaman dilakukan dengan mentransfer gen asing kedalam tanaman. Hasil rekayasa genetika pada tanaman seperti ini disebut tanam transgenik. Prodi gene Inc. Of college station adalah perusahaan pertama yang berhasil memodifikasi tanaman untuk menhasilkan protein tertentu yang berfungsi sebagai obat, protein tersebut adalah trypsin, insulin, dan obat pernting lainnya yang akan dimasukkan ke dalam jagung. Mereka juga mengujinya ke dalam kentang, tomat, dan wortel untuk menghasilkan vaksin hepatitis B. Para peneliti juga memodifikasi tomat, bayam, dan melon untuk menghasilkan vaksin rabies.
Kedelai transgenik muncul menjadi obat untuk herpes. Tim ilmuwan dari University dan departemen pertanian AS telah mengembangkan tomat yang tiga setengah kali lebih nayak n=mengandung lycopene dan antioksidan untuk melawan kanker.
3. Proyek Genom
Strategi ini ditopang dengan majunya perkembangan marker DNA. Pemetaan genetika dan perpustakaan genom teknologi sekuen DNA secara otomatis, serta analisis komputer, selain itu juga dengan teknik kulikutr jaringan untuk mentransfer gen-gen yang ditemukan. Proyek ini adalah proyek menyekuen urutan DNA setiap kromosom dari ujung ke ujung. Proyek genom, proyek genom pada tanaman sangat menjanjikanuntuk mendapatkan informasi terlengkap tentang seluruh sifat biologis tanaman.
E. Manfaat Penggunaan Bioteknologi Bidang Pertanian
a. Dampak positif
1. Bioteknologi dapat mengatasi kekurangan bahan makanan (protein dan vitamin). Dengan bioteknologi, bahan makanan dapat diproduksi secara lebih cepat tanpa memerlukan ruangan yang luas (misal PST).
2. Membantu mengatasi masalah kesehatan dengan menyediakan obat-obatan untuk memberantas penyakit secara lebih murah.
3. Menyediakan berbagai senyawa organik seperti alkohol, asam asetat, gula, bahan makanan, protein, vitamin.
4. Menyediakan energi, misalnya biogas.
5. Memperbaiki lingkungan (misal bakteri pencerna limbah)
6. Mengatasi kesulitan memperoleh keturunan (bayi tabung)
b. Dampak negatif
1. Dampak terhadap lingkunganDampak bioteknologi terhadap lingkungan adalah timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat.
2. Pelepasan organisme transgenik (berubah secara genetik) kealam bebas dapat menimbulkan dampak berupa pencemaran biologi yang dapat lebih berbahaya daripada pencemaran kimia dan nuklir. Dengan keberadaan rekayasa genetika, perubahan genotipetidak terjadi secara alami sesuai dengan dinamika populasi, melainkan menurut kebutuhan pelaku bioteknologi itu. Perubahan drastis ini akan menimbulkan bahaya, bahkan kehancuran. “menciptakan” makhluk hidup yang seragam bertentangan dengan prinsipdi dalam biologi sendiri, yaitu keanekaragaman.
3. Contoh lainnya adalah pembuatan tempe atau kecap dalam skala besar dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Air limbah dan kulit kedelai dari proses pembuatan tempe, apabila dibiarkan tergenang dalam waktu cukup lama, limbah tersebut mengubah lingkungan menjadi tidak sehat. Jika air limbah itu dibiarkan mengalir ke dalam kolam-kolam ikan atau ke lahan-lahan persawahan, kehidupan ikan atau tanaman akan terganggu, bahkan bisa mati. Selain meracuni organisme yang hidup di dalam air, limbah ini juga menimbulkan bau yang tidak enak. Untukitu maka perlu ditangani secara baik agar tidak mencemari lingkungan.
4. Dampak terhadap kesehatan. Produk rekayasa di bidang kesehatan dapat juga menimbulkan masalah serius. Contohnya adalah penggunaan insulin hasil rekayasa telah menyebabkan 31 orang meninggal di Inggris. TomatFlavr Savrt diketahui mengandung gen resisten terhadapantibiotik.Susu sapi yang disuntik dengan hormon BGH disinyalir mengandung bahan kimia baru yang punya potensi berbahaya bagikesehatan manusia.
5. Selain itu, di bidang kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asing, seperti, gen cry dari bacillus thuringiensis maupun bacillus sphaeericus, dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh mausia, perlu di cermati pula bahwa insersi (penyisipan) gen asing ke genom inang dapat menimbulkan interaksi antara gen asing dan inang produk bahan pertanian dan kimia yang menggunakan bioteknologi.
6. Dampak di bidang sosial ekonomi. Beragam aplikasi rekayasa menunjukkan bahwa bioteknologi mengandung dampak ekonomi yang membawa pengaruh kepada kehidupan masyarakat. Produk bioteknologi dapat merugikan petani kecil. Penggunaan hormon pertumbuhan sapi (bovinegrowthhormone: BGH) dapat meningkatkan produksi susu sapi sampai 20% niscaya akan menggusur peternak kecil. Dengan demikian, bioteknologi dapat menimbulkan kesenjangan ekonomi.
7. Dampak terhadap etika. Menyisipkan gen makhluk hidup lain memiliki dampak etikayang serius. Menyisipkan gen mahkluk hidup lain yang tidak berkerabat dianggap melanggar hukum alam dan sulit diterima masyarakat. Mayoritas orang Amerika berpendapat bahwa pemindahan gen itu tidak etis, 90% menentang pemindahan gen manusia kehewan,75% menentang pemindahan gen hewan ke hewan lain.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Bioteknologi dalam bidang pangan merupakan cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi dan lainnya) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan bahan pangan. Manfaat bioteknologi dalam bidang pangan adalah menghasilkan produk makanan yang bergizi tinggi, menghasilkan produk makanan dan minuman hasil fermentasi alcohol, menghasilkan produk makanan dan minuman hasil fermentasi asam dan menghasilkan produk bahan penyedap. Adapun produk dari bioteknologi dalam bidang pangan antara lain tempe, roti, nata de coco, tapai, bir dan wine, yoghurt, keju, sauerkraut, pikel (acar), tauco, kecap, terasi, dan cuka.
Bioteknologi dalam bidang pertanian merupakan usaha yang dilakukan manusia untuk mencari atau menciptakan tanaman yan gunggul dalam segala aspek, misalnya, tahan penyakit, menghasilkan banyak buah, buah lebih manis, dan masih banyak lagi. Contoh metode bioteknologi yang diterapkan dalam bidang pertanian seperti transgenik, proyek genom, dan pemuliaan tanaman.
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.
Di era modern saat ini dimana teknologi sangat cepat perkembangannya, Bioteknologi pun ikut berkembang, oleh sebab itu dikenal dengan bioteknologi modern. Jika sebelumnya sudah mengenal bioteknologi konvensioanal, yang terkenal dalam pemanfaatannya untuk membuat pangan. Dalam Bioteknologi modern ini bioteknologi sudah merambah ke berbagai bidang, salah satunya pertanian. Dengan melihat perkembangan yang pesat saat ini, akan dibahas tentang bioteknologi pangan dan pertanian.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam makalah ini adalah :
1. Apa yang dimaksud dengan Bioteknologi ?
2. Apa manfaat Bioteknologi dalam bidang pangan ?
3. Produk – produk apa saja yang bisa dihasilkan ?
4. Apa manfaat Bioteknologi dalam didang pertanian ?
5. Apa saja dampak yang di alami manusia dengan adanya Bioteknologi ?
C. Tujuan Makalah
Tujuan penyusunan makalah ini adalah :
1. Mengetahui pengertian Bioteknologi.
2. Mengetahui pemanfaatan Bioteknologi dalam bidang pangan dan pertanian.
3. Mengetahui 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
Bioteknologi dalam bdang pangan sudah di kenal sejak zaman dahulu, mulai dai pembuatan anggur, keju, dan lainnya, Bioteknologi ini sering disebut Bioteknologi konvensional. 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 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. 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.
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, yaituLactobacillus 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, danCorynebacterium.
d. Cuka
Cuka merupakan bahan penyedap hasil oksidasi etanol oleh bakteri Acetobacter.
C2H5OH + O2 CH3COOH + 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.
D. Manfaat Penggunaan Bioteknologi Bidang Pertanian
Bioteknologi memiliki potensi besar untuk menigkatkan produksi tanaman yang lebih tinggi, tahan terhadap penyakit, daln lain-lain.
1. Pemuliaan tanaman
Penyilangan konvensional oleh para petani dilakukan dengan tujuan menghasilkan tanaman yang lelbih besar, kuat, dan tahan terhadap penyakit.
Seperti yang banyak diyakini para pakar rekayasa genetika merupakan salah satuteknologi pertanian yang berpeluang dapat menignkatkan produktivitas pertanian. Pada pemuliaan tanaman setidaknya dibutuhkan lima generasi balik untuk menghilangkan gen-gen yang tidak dikehendaki sehingga pemuliaan tanaman tradisional membutuhkan waktu yanag cukup lama. Namun, dengan kemajuan ilmu genetika molekuler pada tahun 1970-an, dimungkinkan usaha mencari gen yang berpengaruh terhadap karakter unggul suatu tanaman. Saat ini secara umum ada dua cara untuk mencari gen tanaman itu, yakni isolasi gen dalam skala kecil menargetkan satu gen saja (map-based cloning) dan dalam skala besar diengan menggunakan proyek genom, yaitu dengan membaca semua DNA suatu organisme untuk mendapatkan semua den yang ada.
2. Trangenik
Rekayasa genetika dalam bidang tanaman dilakukan dengan mentransfer gen asing kedalam tanaman. Hasil rekayasa genetika pada tanaman seperti ini disebut tanam transgenik. Prodi gene Inc. Of college station adalah perusahaan pertama yang berhasil memodifikasi tanaman untuk menhasilkan protein tertentu yang berfungsi sebagai obat, protein tersebut adalah trypsin, insulin, dan obat pernting lainnya yang akan dimasukkan ke dalam jagung. Mereka juga mengujinya ke dalam kentang, tomat, dan wortel untuk menghasilkan vaksin hepatitis B. Para peneliti juga memodifikasi tomat, bayam, dan melon untuk menghasilkan vaksin rabies.
Kedelai transgenik muncul menjadi obat untuk herpes. Tim ilmuwan dari University dan departemen pertanian AS telah mengembangkan tomat yang tiga setengah kali lebih nayak n=mengandung lycopene dan antioksidan untuk melawan kanker.
3. Proyek Genom
Strategi ini ditopang dengan majunya perkembangan marker DNA. Pemetaan genetika dan perpustakaan genom teknologi sekuen DNA secara otomatis, serta analisis komputer, selain itu juga dengan teknik kulikutr jaringan untuk mentransfer gen-gen yang ditemukan. Proyek ini adalah proyek menyekuen urutan DNA setiap kromosom dari ujung ke ujung. Proyek genom, proyek genom pada tanaman sangat menjanjikanuntuk mendapatkan informasi terlengkap tentang seluruh sifat biologis tanaman.
E. Manfaat Penggunaan Bioteknologi Bidang Pertanian
a. Dampak positif
1. Bioteknologi dapat mengatasi kekurangan bahan makanan (protein dan vitamin). Dengan bioteknologi, bahan makanan dapat diproduksi secara lebih cepat tanpa memerlukan ruangan yang luas (misal PST).
2. Membantu mengatasi masalah kesehatan dengan menyediakan obat-obatan untuk memberantas penyakit secara lebih murah.
3. Menyediakan berbagai senyawa organik seperti alkohol, asam asetat, gula, bahan makanan, protein, vitamin.
4. Menyediakan energi, misalnya biogas.
5. Memperbaiki lingkungan (misal bakteri pencerna limbah)
6. Mengatasi kesulitan memperoleh keturunan (bayi tabung)
b. Dampak negatif
1. Dampak terhadap lingkunganDampak bioteknologi terhadap lingkungan adalah timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat.
2. Pelepasan organisme transgenik (berubah secara genetik) kealam bebas dapat menimbulkan dampak berupa pencemaran biologi yang dapat lebih berbahaya daripada pencemaran kimia dan nuklir. Dengan keberadaan rekayasa genetika, perubahan genotipetidak terjadi secara alami sesuai dengan dinamika populasi, melainkan menurut kebutuhan pelaku bioteknologi itu. Perubahan drastis ini akan menimbulkan bahaya, bahkan kehancuran. “menciptakan” makhluk hidup yang seragam bertentangan dengan prinsipdi dalam biologi sendiri, yaitu keanekaragaman.
3. Contoh lainnya adalah pembuatan tempe atau kecap dalam skala besar dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Air limbah dan kulit kedelai dari proses pembuatan tempe, apabila dibiarkan tergenang dalam waktu cukup lama, limbah tersebut mengubah lingkungan menjadi tidak sehat. Jika air limbah itu dibiarkan mengalir ke dalam kolam-kolam ikan atau ke lahan-lahan persawahan, kehidupan ikan atau tanaman akan terganggu, bahkan bisa mati. Selain meracuni organisme yang hidup di dalam air, limbah ini juga menimbulkan bau yang tidak enak. Untukitu maka perlu ditangani secara baik agar tidak mencemari lingkungan.
4. Dampak terhadap kesehatan. Produk rekayasa di bidang kesehatan dapat juga menimbulkan masalah serius. Contohnya adalah penggunaan insulin hasil rekayasa telah menyebabkan 31 orang meninggal di Inggris. TomatFlavr Savrt diketahui mengandung gen resisten terhadapantibiotik.Susu sapi yang disuntik dengan hormon BGH disinyalir mengandung bahan kimia baru yang punya potensi berbahaya bagikesehatan manusia.
5. Selain itu, di bidang kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asing, seperti, gen cry dari bacillus thuringiensis maupun bacillus sphaeericus, dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh mausia, perlu di cermati pula bahwa insersi (penyisipan) gen asing ke genom inang dapat menimbulkan interaksi antara gen asing dan inang produk bahan pertanian dan kimia yang menggunakan bioteknologi.
6. Dampak di bidang sosial ekonomi. Beragam aplikasi rekayasa menunjukkan bahwa bioteknologi mengandung dampak ekonomi yang membawa pengaruh kepada kehidupan masyarakat. Produk bioteknologi dapat merugikan petani kecil. Penggunaan hormon pertumbuhan sapi (bovinegrowthhormone: BGH) dapat meningkatkan produksi susu sapi sampai 20% niscaya akan menggusur peternak kecil. Dengan demikian, bioteknologi dapat menimbulkan kesenjangan ekonomi.
7. Dampak terhadap etika. Menyisipkan gen makhluk hidup lain memiliki dampak etikayang serius. Menyisipkan gen mahkluk hidup lain yang tidak berkerabat dianggap melanggar hukum alam dan sulit diterima masyarakat. Mayoritas orang Amerika berpendapat bahwa pemindahan gen itu tidak etis, 90% menentang pemindahan gen manusia kehewan,75% menentang pemindahan gen hewan ke hewan lain.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Bioteknologi dalam bidang pangan merupakan cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi dan lainnya) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan bahan pangan. Manfaat bioteknologi dalam bidang pangan adalah menghasilkan produk makanan yang bergizi tinggi, menghasilkan produk makanan dan minuman hasil fermentasi alcohol, menghasilkan produk makanan dan minuman hasil fermentasi asam dan menghasilkan produk bahan penyedap. Adapun produk dari bioteknologi dalam bidang pangan antara lain tempe, roti, nata de coco, tapai, bir dan wine, yoghurt, keju, sauerkraut, pikel (acar), tauco, kecap, terasi, dan cuka.
Bioteknologi dalam bidang pertanian merupakan usaha yang dilakukan manusia untuk mencari atau menciptakan tanaman yan gunggul dalam segala aspek, misalnya, tahan penyakit, menghasilkan banyak buah, buah lebih manis, dan masih banyak lagi. Contoh metode bioteknologi yang diterapkan dalam bidang pertanian seperti transgenik, proyek genom, dan pemuliaan tanaman.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar