Bioteknologi merupakan pemanfaatan makhluk hidup untuk membantu pekerjaan atau menghasilkan suatu produk yang bermanfaat bagi manusia. Perkembangan bioteknologi dimulai sejak tahun 1857, setelah Louis Pasteur menemukan hasil fermentasi yang dilakukan oleh mikroorganisme. Pada tahun 1920, proses fermentasi dengan melibatkan mikroorganisme mulai digunakan untuk membuat larutan kimia yang lebih kompleks. Salah satu manfaat bioteknologi adalah pada proses pembuatan tape. Perkembangan bioteknologi pangan selanjutnya masuk ke masa bioteknologi modern dan mulai menerapkan prinsip genetika, biokimia, dan biomolekuler.
Bioteknologi modern tidak terlepas dari penemuan enzim-enzim yang membantu dalam proses genetic engineering atau rekayasa genetika yang memungkinkan para ilmuwan dapat merancang susunan materi genetik setiap organisme sedemikian rupa sehingga menghasilkan hewan dan tumbuhan yang memiliki kualitas tinggi, misalnya dapat dihasilkan ikan hasil rekayasa genetik yang memiliki ukuran lebih besar dari ukuran ikan normal.
1. Bioteknologi Konvensional
Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme yang berukuran sangat kecil sehingga untuk mengamatinya diperlukan alat bantuan. Mikroorganisme disebut juga organisme mikroskopik. Mikroorganisme dapat menjadi bahan pangan ataupun mengubah bahan pangan menjadi bentuk lain. Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme sebagai alat untuk menghasilkan produk dan jasa, misalnya jamur dan bakteri menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme tubuh sehingga diperoleh produk yang diinginkan.
Salah satu contoh produk pangan bioteknologi konvensional adalah tape.Tape dibuat dengan memanfaatkan mikroorganisme yang ada pada ragi. Mikroorganisme ini akan mengubah zat organik menjadi zat organik lain. Misalnya, singkong difermentasi menjadi tape dengan menggunakan khamir (suatu jenis jamur yang ada pada ragi) Saccharomyces cerevisiae, yang terdapat pada ragi yang dicampurkan, saat proses pembuatan tape.
Salah satu contoh produk pangan bioteknologi konvensional adalah tape.Tape dibuat dengan memanfaatkan mikroorganisme yang ada pada ragi. Mikroorganisme ini akan mengubah zat organik menjadi zat organik lain. Misalnya, singkong difermentasi menjadi tape dengan menggunakan khamir (suatu jenis jamur yang ada pada ragi) Saccharomyces cerevisiae, yang terdapat pada ragi yang dicampurkan, saat proses pembuatan tape.
Dalam ragi terdapat 3 mikroorganisme yang dapat ditemukan, yaitu Aspergillus, Saccharomyces cerevisiae, dan Acetobacter aceti. Mikroorganisme yang terdapat pada tape biasanya memiliki pekerjaan yang saling sinergis, artinya mikroorganisme tersebut akan bekerja saling bergantian untuk mengubah bahan baku dari singkong atau beras ketan menjadi tape. Adapun proses dalam pembuatan tape dapat digambarkan seperti bagan dibawah ini.
Selama pembuatan tape terjadi fermentasi amilum menjadi glukosa yang bantu oleh Aspergillus sp, sedangkan untuk mengubah glukosa menjadi produk baru yaitu alk*hol dibantu oleh kapang Saccharomyces cerevisiae, untuk merubah alk*hol menjadi asam cuka maka proses tersebut dikendalikan oleh Acetobater acetii. Mekanisme antara kerja seperti di atas disebut sinergisme glukosa menjadi alk*hol. Proses perubahan ini terjadi karena adanya kerja enzim-enzim pada sel ragi yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Proses fermentasi tape memanfaatkan respirasi anaerob pada mikroorganisme (pernapasan yang tidak membutuhkan oksigen). Selain pembuatan tape, banyak sekali makanan atau minuman yang merupakan produk dari bioteknologi.
| No. | Jenis Bahan Pangan | Bahan yang Dipakai | Mikroorganisme yang Berperan |
|---|---|---|---|
| 1. | Tempe | Kedelai | Rhizopus oryzae |
| 2. | Yoghurt | Susu | Lactobacillus bulgaricus |
| 3. | Oncom | Kacang Tanah | Neurospora sitophyla |
| 4. | Tape Ketan | Beras | Saccharomyces cereviseae Endomycopsis fibulegera |
| 5. | Nata de Coco | Air Kelapa | Acetobacter xylinum |
| 6. | Roti | Tepung Gandum | Saccharomyces elipsoides |
| 7. | Asinan | Kubis | Enterobacter sp. |
| 8. | Minuman Beralk*hol | Padi atau Umbi-umbian | Saccharomyces cereviseae Saccharomyces caelsbergensis |
| 8. | Kecap | Kedelai | Aspergillus wentii |
| 9. | Susu | Keju | Panicillium requiforti |
| 10. | Susu | Susu Asam | Lactobacillus casei |
2. Bioteknologi Modern
Bioteknologi berpotensi meningkatkan produksi tanaman budidaya dan mengurangi pemakaian bahan kimia berbahaya seperti pupuk dan pestisida. Dalam upaya pemenuhan kebutuhan tesebut para ilmuwan mengembangkan bioteknologi modern. Bioteknologi modern dalam produksi pangan dilakukan dengan menerapkan teknik rekayasa genetik. Rekayasa genetik adalah kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA baru. Manipulasi materi genetik dilakukan dengan cara menambah atau menghilangkan gen tertentu. Salah satu produk hasil rekayasa genetik adalah dengan membuat organisme transgenik.
Melalui teknik rekayasa genetik, para ahli bidang bioteknologi dapat menyusun pola gen sedemikian rupa sehingga menghasilkan organisme yang sifat-sifatnya sesuai dengan kebutuhan. Teknik ini dikenal juga dengan istilah DNA rekombinan, yaitu proses mengkombinasikan DNA suatu organisme ke organisme lain. Pengaturan pola genetik ini melibatkan penggunaan gen organisme lain yang disisipkan ke pita DNA organisme tertentu. Organisme yang menggunakan bagian gen organisme lain di dalam tubuhnya dikenal dengan istilah organisme transgenik.
a. Tanaman Transgenik
Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah mengalami perubahan susunan informasi genetik dalam tubuhnya. Tanaman transgenik ini merupakan suatu alternatif agar tanaman tahan terhadap hama sehingga hasil panen dapat melimpah. Teknik rekayasa genetika dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu
- Penyiapan fragmen DNA yang akan disisipkan pada DNA tanaman tertentu;
- Penyiapan vektor (perantara) baik plasmid atau menggunakan virus;
- Potongan DNA yang akan disisipkan tersebut digabung (rekombinasi) dengan vektor;
- DNA gabungan akan di sisipkan pada sel-sel tanaman;
- Tanaman akan tumbuh menjadi tanaman dengan sifat baru, sesuai dengan DNA yang disisipkan.
Melalui transgenik juga dapat dikembangkan kacang tanah dan kacang kedelai yang tidak akan menimbulkan reaksi alergi bagi yang mengkonsumsi. Tanaman transgenik lain yang telah dikembangkan adalah kentang manis yang tahan virus dan beras dengan kandungan zat besi dan vitamin A yang lebih tinggi. Beras bervitamin A ini lebih dikenal dengan nama Golden rice. Para ahli melakukan rekayasa genetik untuk mengakumulasikan provitamin A atau beta karoten, selanjutnya oleh tubuh manusia provitamin A atau beta karoten akan diubah menjadi vitamin A.
b. Hewan Transgenik
Hewan transgenik adalah organisme yang telah dimodifikasi dengan cara tertentu sehingga terjadi perubahan materi genetik. Penerapan teknologi rekayasa genetik pada hewan bertujuan untuk menghasilkan hewan ternak yang memproduksi susu dan daging yang berkualitas, ikan yang cepat besar dan mengandung vitamin tertentu, dan sebagainya. Peneliti telah menggunakan transgenik untuk meningkatkan produksi susu, dengan membuat susu kaya protein, rendah lemak, dan memproduksi susu yang lebih baik dan cocok untuk dikonsumsi anak manusia. Peningkatan penting yang lain adalah mengurangi penyakit yang menyerang hewan ternak. Peneliti melakukan rekayasa genetik pada hewan ternak, sehingga mampu mengembangkan hewan ternak yang tahan pada penyakit.
Dari semua keunggulan yang dimiliki oleh hewan atau tumbuhan transgenik, setiap orang memiliki kebebasan dalam memilih untuk mengkonsumsi atau tidak mengkonsumsi bahan makanan transgenik. Oleh karena itu, pada setiap produk transgenik yang beredar di pasaran tetap diberi label khusus yang menandakan bahan pangan transgenik.
Produk transgenik juga banyak bermanfaat untuk bidang medis. Salah satu contohnya pemanfaatan organisme transgenik di bidang medis adalah pembuatan hormon insulin melalui bakteri. Insulin merupakan hormon yang dihasilkan oleh pankreas yang berperan penting dalam pencernaan karbohidrat. Insulin digunakan untuk mengobati pasien Diabetes melitus.
