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.

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.

Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur.

Dalam tahun 1981 Perhimpunan Bioteknologi Eropa mendefinisikan Bioteknologi sebagai penggunaan biokimia mikrobiologi dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringan yang dibiakkan.sesuai dengan definisi ini bioteknologi melibatkan mikrobiologi, biokimia/kimia, rekayasa genetika, biologi molekuler dan rekayasa proses dan teknik kimia untuk menghasilkan produk dan jasa.

Bioteknologi dapat digolongkan menjadi 2

A. bioteknologi konvensional/ tradisional dan

B. bioteknologi modern.

A.    bioteknologi konvensional/ tradisional

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim

Contoh pengolahan bahan makanan :  pembuatan tempe, tape, Asinan Sayuran,Roti, oncom, dan kecap. termasuk mentega, keju dan yoghurt.

1. Tempe

Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, berupa kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe.

Gambar 9.1. Tempe

2. tape

Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi. Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan alkohol. Jamur yang digunakan adalah Saccharomyces cereviceae.

Gambar 9.2. Tape singkong

3. Pembuatan Asinan Sayuran

Asinan sayuran merupakan sayuran yang diawetkan dengan jalan fermentasi asam.Bakteri yang digunakan adalah Lactobacillus sp., Streptococcus sp., dan Pediococcus. Mikroorganisme tersebut mengubah zat gula yang terdapat dalam sayuran menjadi asam laktat. Asam laktat yang terbentuk dapat membatasi pertumbuhan mikroorganisme lain dan memberikan rasa khas pada sayuran yang difermentasi atau sering dikenal dengan nama ‘acar’.

Gambar 9.3. Asinan Sayuran

4. Pembuatan Roti

Proses fermentas pada pembuatan rotii ini dengan bantuan dari yeast atau khamir yaitu sejenis jamur. Yeast yang ditambahkan pada adonan tepung akan menjadikan proses fermentasi, yaitu akan menghasilkan gas karbon dioksida dan alkohol. Gas karbon dioksida tersebut dapat berguna untuk mengembangkan roti, sedangkan alkohol dibiarkan menguap. Selanjutnya, akan terlihat jika adonan tersebut dioven akan tampak lebih mengembang dan ukurannya membesar, hal ini dikarenakan gas akan mengembang jika temperatur tinggi.

Gambar 9.4. Roti

5. kecap

Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus wentii dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. Jamur Aspergillus wentii bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

Gambar 9.5. Kecap

6. Mentega dan keju

Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90^oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30^oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim renin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperatur 32^oC – 420^oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Menggunakan mikroorganismeStreptococcus lactis bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan

Gambar 9.6. Mentega dan Keju

7. Yoghurt

Susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45^oC. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa

 Gambar 9.7. Yoghurt

Pada bidang bioteknologi konvensional, sebagian besar didominasi oleh produk makanan. Daftar berikut merupakan campuran berbagai jenis mikroorganisme jamur dan bakteri. Kolom bahan yang kosong itu berarti saya belum memperoleh informasi. Kalau ada masukan boleh kasih komentar di sini.

8. Nata de Coco
Nata de coco berasal dari bahasa Spanyol yang berarti krim kelapa.Prosespembuatan nata de coco dibantu oleh sejenis bakteri bernama Acetobacter xylinum

Berikut ini langkah-langkah pembuatannya :

1.    Pertama-tama, persiapkan bahan-bahan berikut:
-    Air kelapa
-    Gula pasir
-    Asam cuka (asam asetat)
-    Wadah fermentasi
-    Starter atau biakan bakteri Acetobacter xylinum
-    Panci untuk memasak

2.    Saringlah air kelapa untuk memisahkan kotoran dan serat. Pastikan kandungan air kelapa benar-benar bersih dari serat-serat kelapa.

3.    Masukkan air kelapa ke dalam panci. Didihkan air kelapa tersebut. setelah mendidih, tuangkan gula pasir.

4.    Matikan api dan dinginkan. Taruhlah air kelapa tersebut ke dalam wadah untuk proses fermentasi yang telah steril. Setelah dingin, tambahkan asam asetat (asam cuka).

5.    Tahap selanjutnya adalah tahap inokulasi yaitu suatu proses pemindahan bibit atau biakan bakteri dari medium lama ke medium baru. Pindahkan starter atau biakan bakteri Acetobacter xylinum dari media biakan ke wadah fermentasi berisi air kelapa yang telah didihkan, diberi gula dan asam cuka. 

6.    Tutuplah wadah fermentasi dan peram selama 7 sampai 14 hari. Pastikan media peram tertutup dan tidak mengalami goncangan. Pastikan kesterilan wadah peram dan penutupnya.

7.    Ketika masa panen nata tiba, nata harus dicuci, direbus atau direndam terlebih dahulu untuk menghilangkan asam. Jika dilakukan dengan cara direndam, rendamlah dalam air selama 3 hari dan pastikan untuk mengganti air rendaman setiap hari.

8.    Setelah itu, nata dipotong-potong menjadi beberapa bagian. Kemudian lakukan perebusan nata kembali.

9.    Tahap akhhir pembuatan nata de coco yaitu dengan merendam nata yang telah direbus ke dalam larutan gula dengan presentase 40% selama 30 menit sampai 45 menit. Nata siap disantap. 

Gambar 9.8. Nata de coco

Mikroorganisme Bakteri	Bahan	Produk
Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus subtilis	susu	yoghurt
Penicillium requorti Penicillium camemberti Propiobacterium Streptococcus thermophilus	susu	menghasilkan aroma khas keju dan menambah keasaman
Lactobacillus	susu	keju
Leuconostoc cremoris		mentega
Acetobacter xylinum	air kelapa	nata de cocco
Acetobacter aceti		cuka/asam asetat
Streptomyces griceus		streptomycin
Bacillus thuringiensis		pestisida alami/biologi
Assbya gossipii		vitamin B1
Propionibacterium Pseudomonas (jamur)		vitamin B12
Jamur / Fungi
Aspergillus wentii	kedelai	kecap
Sacharomyces cereviceae	ketela	tape
Sacharomyces sake		sake
Rhizopus oryzae	kedelai	tempe
Penicillium notatum Penicillium chrysogenum		antibiotik penisilin
Aspergillus niger		asam sitrat

Gambar 9.8. berbagai jenis mikroorganisme jamur dan bakteri. Bahan dan Produk

2. Bioteknologi Bidang Pertanian

a. Penanaman secara hidroponik

Hidroponik berasal dari kata bahasa Yunani hydro yang berarti air dan ponos yang berarti bekerja. Jadi, hidroponik artinya pengerjaan air atau bekerja dengan air. Dalam praktiknya hidroponik dilakukan dengan berbagai metode, tergantung media yang digunakan.Adapun metode yang digunakan dalam hidroponik, antara lain metode kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir (menggunakan media pasir), dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain). Metode yang tergolong berhasil dan mudah diterapkan adalah metode pasir. Pada umumnya orang bertanam dengan menggunakan tanah. Namun, dalam hidroponik tidak lagi digunakan tanah, hanya dibutuhkan air yang ditambah nutrien sebagai sumber makanan bagi tanaman. Apakah cukup dengan air dan nutrien? Bahan dasar yang dibutuhkan tanaman adalah air, mineral, cahaya, dan CO2.  Cahaya telah terpenuhi oleh cahaya matahari. Demikian pula CO2 sudah cukup melimpah di udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral dapat diberikan dengan sistem hidroponik, artinya keberadaan tanah sebenarnya bukanlah hal yang utama.

Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik :

1). Tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat;

2). Resiko kerusakan tanaman karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada;

3). Tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih cepat;

4). Bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi;

5). Hemat biaya perawatan.

Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan :

(a). Tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan Spatyphilum.

(b). sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam.

(c). Buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan belimbing.

b. Penanaman secara aeroponik

Aeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponos yang berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe hidroponik (memberdayakan air), karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkan

dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap larutan hara tersebut. Prinsip dari aeroponik adalah sebagai berikut. Helaian styrofoam diberi lubang-lubang tanam dengan jarak 15 cm. Dengan menggunakan ganjal busa atau rockwool, anak semai sayuran ditancapkan pada lubang tanam. Akar tanaman akan menjuntai bebas ke bawah. Di bawah helaian styrofoam terdapat sprinkler (pengabut) yang memancarkan kabut larutan hara ke atas hingga mengenai akar.

B. Bioteknologi modern

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli teknlogi mulai mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip ilmiah melalui penelitian dan berupaya menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi tidak hanya di manfaatkan dalam industri makanan, tetapi telah mencakup berbagai bidang seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi dan lainnya. Dengan adanya penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa yang akan datang.Rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.

Berikut ini adalah daftar kemajuan bidang bioteknologi yang telah diaplikasikan. Mayoritas didominasi oleh bidang peternakan, perikanan, dan kesehatan:

1. Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan mahluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencakokan gen atau rekombinasi DNA. 

Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat mahluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap mahluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat mahluk hidup secara turun temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan dengan beberapa cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid dan rekomendasi DNA.