MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

Rabu, 01 April 2015

PERAN BIOTEKNOLOGI DALAM INDUSTRI MAKANAN

peran bioteknologi, khususnya pemanfaatan mikroba dalam industri makanan, telah cukup luas dikenal masyarakat. Dengan mudah, kita dapat menemukan makanan atau minuman hasil fermentasi mikroba. Secara garis besar, produk makanan hasil bioteknologi konvensional dapat dikelompokkan menjadi enpat jenis, yaitu produk makanan bergizi tinggi, produk makanan hasil fermentasi asam, produk makanan dan minuman hasil fermentasi alkohol dan produk penyedap makanan.

a. Produk Makanan Bergizi Tinggi

* Salah satu contoh produk makanan bergizi tinggi hasil bioteknologi adalah tempe. Tempe merupakan makanan tradisional masyarakat Indonesia yang sudah dikenal sejak dahulu. Tempe dibuat dengan memanfaatkan jamur genus Rhizopus, seperti R, stolonifer. R. oligosporus, dan R. oryzae. Tempe memiliki beberapa keunggulan, yaitu bergizi tinggi dan mudah dicerna. Hal ini disebabkan selama proses fermentasi, jamur Rhizopus menghasilkan enzim protease yang mampu mendegredasi 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. Di kalangan masyarakat dikenla berbagai macam tempe, antara lain tempe kedelai, tempe lamtoro, tempe koro dan tempe gembus. Selain tempe di Jawa Barat juga terdapat oncom yang dibuat dari bungkil kacang tanah, ataupun ampas tahu dengan bantuan jamur Neurospora sp
** Roti Juga termasuk makanan produk bioteknologi yang bergizi tinggi. Roti dibuat dengan cara fermentasi oleh ragi atau yeast. Dalam pembuata roti produk fermentasi yang diperlukan adalah karbondioksida. Karbondioksida membentuk gelembung udara dalam adonan roti. Gelembung-gelembung udara tersebut menjadikan roti bertekstur ringan atau berongga-rongga. Adonan roti terdiri atas campuran tepung terigu, garam, lemak air dan yeast. Kadangkala ditambah gula. Yeast tidak memiliki enzim untuk amilum yang terdapat di dalam tepung terigu, tetapi penambahan air mengaktifkan enzim amilase yang ada di dalam tepung terigu. Selanjutnya enzim amilase memecah amilum menjadi gula dan gula difermentasi menjadi alkohol serta karbondioksida oleh yeast.

b. Produk Makanan dan Minuman Hasil Fermentasi Alkohol

Ada beberapa produk makanan yang merupakan hasil fermentasi alkohol yang telah dikenal oleh masyarakat luas, misalnya tape ketan dan tape singkong. tape merupakanan makanan beralkohol yang mempunyai rasa khas dengan kandungan alkohol 3 - 5 %. Untuk membuat tape digunakan ragi tape. Pada ragi tape terdapat mikroorganisme, umumnya dari kelompok jamur dan khamir (yeast). Pada saat fermentasi tape, terjadi proses sakarifikasi pati (amilum) oleh enzim amilase yang dihasilkan oleh jamur, kemudian dilanjutkan dengan fermentasi alkohol oleh khamir.
Selain tape, yeast atau khamir juga digunakan untuk membuat minuman bir dan anggur (wine). Bir dibuat dari tumbuhan barley (sejenis gandum). Pada umumnya yeast yang digunakan dalam pembuatan bir adalah Saccharomices cerevisiae dan S. carlsbergensis. Enzim-enzim yang terdapat di dalam yeast mengubah maltosa dalam biji barley menjadi glukosa. Fermentasi bir umumnya memakan waktu antara 5 - 14 hari, tergantung pada jenis bir dan hasil pengubahan gula menjadi alkohol, yaitu 3 - 5 % larutan.
Minuman anggur atau wine terbuat dari sari buah anggur yang juga difermentasikan oleh khamir S. cereviseae. Jenis-jenis minuman anggur yang dihasilkan tergantung pada jenis anggur yang digunakan, proses fermentasi dan cara penyimpanan. Rasa dan aroma anggur tergantung pada asam-asam organik dan senyawa-senyawa aromatik organik yang terdapat di dalam sari anggur dan proses fermentasi. Minuman anggur umumnya mengandung alkohol dengan kadar 10 - 15%.

c. Produk Makanan dan minuman Hasil Fermentasi Asam

Susu Sapi

↓

Pasteurisasi

↓

Pengasaman ---------- Bakteri/ asam

(fermentasi)

↓

Pembentukan dadih --------- rennet

↓

air dadih ----------- Pengolahan dadih --------- garam

↓

air dadih -------- Pematangan keju ------- KEJU

(Ripening)

Bakteri asam laktat seperti Lactobacillus bulgaricus, L.casei, l. brevis, L. cremoris, Streptococcus lactis, dan S, thermophillus telah lama dikenal dan digunakan untuk mengawetkan sayur-sayuran, biji-bijian atau susu melalui fermentasi asam. Produk minuman dan makanan seperti yoghurt, kefir, asam susu dan keju merupakan contoh minuman dan makanan hasil fermentasi.
Umumnya susu sapi segar mengandung bakteri. Karena susu adalah minuman bergizi tinggi, bakteri-bakteri akan tumbuh berkembangbiak jika susu tidak diawetkan. Bakteri-bakteri tersebut mengubah gula susu (laktosa) menjadi asam laktat. Kondisi asam menyebabkan susu mengalami penggumpalan menjadi dalih susu. Dalih susu terbentuk selama fermentasi asam laktat. Pembuatan keju dan yoghurt tergantung pada proses penggumpalan susu tersebut.
Sementara iru produk fermentasi sayuran yang dikenal, antara lain saurkraut dan pikel (acar). Makanan yang difermentasikan oleh bakteri asam laktat, selain menjadi awet juga memiliki citarasa yang khas dan mutu gizinya lebih baik.

d. Produk Bahan Penyedap.
Bahan penyedap dapat dibuat melalui proses fermentasi oleh mikrobia. Dalam kehidupan sehari-hari, masyarakat telah mengenal bumbu penyedap, seperti tauco, kecap, trasi dan cuka.
* Tauco merupakan produk fermentasi biji kedelai oleh kapang, khamir, ataupun bakteri. Pada pembuatan tauco terdapat dua tahap proses fermentasi yaitu fermentasi tahap pertama dilakukan oleh kapang, seperi 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, Rizophus oligosporus, Lactobacillus delbruckii, Hansenulla sp, dan Zygosaccharomyces soyae.
**kecap merupakan bahan penyedap hasil fermentasi yang sangat populer di masyarakat. Seperti tauco, kecap merupakan produk fermentasi biji kedelai. Namun sekarang ini telah banyak inovasi teknologi tepat guna dalam pembuatan kecap dari bahan selain biji kedelai. Mikroorganisme yang terlibat dalam pembuatan kecap antara lain Aspergillus oryzae, A. soyae, bakteri asam laktat homofermentatif (Lactobacillus) dan khamir halotoleran. Peran bakteri asam laktat adalah   yang membentuk rasa dan aroma kecap yang khas. Enzim terpenting dihasilkan selama pembuatan kecap adalah enzim protease. Ada suatu proses alternatif dalam pembuatan kecap menggunakan asam klorida (HCl) untuk menggantikan proses fermentasi. Proses tersebut lebih cepat dan menghasilkan kecap bermutu rendah.
*** Terasi, merupakan produk fermentasi udang ikan menjadi bentuk pasta berwarna coklat kemerahan dan beraroma khas. Mikroorganisme yang terlibat di dalamnya adalah Bacillus, Pediococcus, Lactobacillus, Brevibacterium dan Corynebacterium.
****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, sari apel. Cuka bersifat sangat asam sehingga sebelum digunakan harus diencerkan terlebih dahulu dengan air.

e. Pembuatan Nata
Di pasaran dapat dengan mudah kita temukan produk fermentasi yang disebut nata.
Yang paling populer adalah nata de coco yang

PROTEIN SEL TUNGGAL (PST)

sumber :

Menjelajah BIOLOGI untuk kelas XII SMA dan MA, Sri Pujianto. Platinum., 2006

http://ditohy.blogspot.com/2012/12/senyawa-minuman-hasil-fermentasi-wine.html
http://www.aquaculturebiotech.com/2012/09/a.html

PENGERTIAN dan DASAR PENGEMBANGAN BIOTEKNOLOGI

02.57 No comments

PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI
Sudah sering kita mendengar istilah bioteknologi. Tetapi apa sebenarnya yang dimaksud dengan bioteknologi? Bioteknologi adalah cabang biologi yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, jamur, virus dan lain-lain) ataupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol, antibiotik, asam organik) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa yang dapat digunakan oleh manusia. Proses bioteknologi pada umumnya mencakup pengubahan suatu bahan baku olek aktivitas suatu organisme untuk menghasilkan suatu produk akhir yang diinginkan. Bioteknologi sering diperkenalkan sebagai cabang biologi yang termuda. Namun sesungguhnya bioteknologi secara sederhana telah ada sejak ribuan tahun yang lalu ketika orang mulai membuat keju, roti, bir dan minuman anggur.

Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan, antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik dan insulin, meskipun dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan yang signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat tersebut, produksi antibiotik ataupun vaksin dapat dilakukan secara massal.
Di negara kita banyak dijumpai produk-produk makanan tradisional memiliki ciri semua hasil akhir dan produktifitasnya adalah sebagai proses alamiah, sesuai dengan kemampuan dasar yang dimiliki oleh tiap mikroorganisme yang berperan. Jika diukur dengan parameter industri, terutama dari segi biaya dan kerugian, bioteknologi tradisionalmemiliki banyak hal yang kurang menguntungkan. Untuk mencapai kelayakan dari segi industri, banyak dilakukan manipulasi genetik terhadap mkoorganisme yang terlibat, misalnya dengan teknik rekayasa genetika. Hal itu banyak diterapkan dalam industri antibiotik, asam amino, dan alkohol yang merupakan contoh bioteknologi modern. Bioteknologi modern lahir pada dekade 1960-an, yang ditandai dengan perkembangan biomolekuler. Peran struktur molekuler dalam perubahan kimiawi yang terjadi selama proses-proses biologis, merupakan dasar teknologi modern. Saat ini banyak aspek biologi yang ikut menyusun bioteknologi. Aspek-aspek tersebut meliputi fermentasi oleh mikroba dan mikrobiologi secara umum, enzimologi, genetika dan manipulasi/rekayasa bahan-bahan herediter, immunologi serta biologi tumbuhan. Dalam bioteknologi modern telah dikembangkan teknik rekayasa genetika dengan cara rekombinasi DNA, berkaitan dengan proses industri sebagai titik tumpu utama. Proses-proses bioteknologi saat ini meliputi proses fermentasi (yoghurt, keju, bir, anggur, cuka, roti, kecap dan bahan bakar biologis), pembentukan antibiotik untuk kepentingan komersial, pembentukan protein sel tunggal (mikroprotein), pembentukan enzim-enzim, serta pengolahan limbah.

DASAR-DASAR PENGEMBANGAN BIOTEKNOLOGI
Perkembangan bioteknologi didukung oleh ilmu biokimia, biologi molekuler, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika dan fisika.

Pada gambar diatas jelas terlihat bagaimana keterlibatan dan peran langsung ilmu-ilmu murni dalam pengembangan bioteknologi. Fungsi ilmu murni dalam pengenbangan bioteknologi adalah sebagai syarat untuk melakukan inovasi teknologi melalui penguasaan fenomena baru pada tingkat seluler dan mlekuler.
Peran berbagai ilmu tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain karena setiap cabang ilmu tersebut memiliki keterkaitan yang sangat erat antara satu dan yang lainnya. Ilmu genetika (ilmu yang mempelajari pewarisan sifat), contohnya, tidak dapat dipungkiri peranannya dalam pengenbangan bioteknologi. Sejak lama telah diketahui bahwa kromosom memiliki peran hayati yang berkaitan dengan sifat-sifat spesifik organisme yang diturunkan ke genarasi berikutnya. Sudah lama pula diketahui bahwa suatu senyawa sebagai bahan informasi genetik, yaitu DNA (deoxyribonucleic acid) terdapat dalam kromosom. Kendati demikiann hanya setelah rumus bangun kimia DNA ditemukan oleh Watson dan Crick pada tahun1953, implikasi penemuan rumus bangun kimia tersebut menjadi sangat potensial dalam pengembangan bioteknologi. Karena materi dasar pembawa sifat telah diketahui, ahli bioteknologi berusahamendapatkan sifat-sifat yang diinginkan dari suatu organisme dengan menggunakan cara menngubah substansi dasar tadi sehingga lahirlah teknologi rekayasa genetika.

Peran biokimia juga tidak kecil didalam pengembangan bioteknologi. Ilmu ini membahas kimiawi semua molekul biologi (biomolecules). Hampir semua bahan dan produk bioteknologi adalah berupa biomolekul, antara lain karbohidrat, lemak, protein, antibiotik, peptida, asam organik, asam amino dan asam nukleat. Dengan demikian pengetahuan tentang karakteristik biomolekul tersebut sangatlah diperlukan untuk penanganan selama proses produksi sampai dengan pemanenan dan pemurnian produk.
Dalam biokimia dikaji pula proses-proses metabolisme biomolekul baik berupa biosintesis (anabolisme) maupun penguraian (katabolisme). Reaksi-reaksi yang terjadi pada bioteknologi juga bersifat demikian. Dengan mengetahui jalur-jalur metabolisme suatu biomolekul, kita dapat mengarahkan dan mengatur proses-proses tersebut untuk menghasilkan produk optimal sesuai dengan keinginan kita. Hal itulah yang mendasari diciptakannya reaktor biologis (bioreaktor) atau fermentor, yaitu suatu alat untuk memproduksi berbagai bahan biologi.
Peran ilmu mikrobiologi juga juga tidak kalah pentingnya. Ilmu ini mengkaji biologi mikroorganisme dari struktur seluler, fisiologis, genetik sampai aplikasi dalam kehidupan. Mikroorganisme meskipun ukurannya sangat kecil, merupakan agensia terbesar yang digunakan untuk menghasilkan produk-produk bioteknologi. Mikroorganisme telah lama digunakan untuk memproduksi berbagai produk penting seperti antibiotik, vitamin, asam organik, asam amino, enzim dan minuman. Mikroorganisme juga merupakan agen bioremediasi, biofertilizer dan bioleaching.
Banyak kenggulan yang dimiliki mikroorganisme sebagai agen bioteknologi, di antaranya adalah pertumbuhannya cepat dan mudah dikendalikan, panen lebih cepat, mudah dimutasikan dan lebih murah. Mikroorganisme juga dapat direkayasa genetiknya untuk membawa gen-gen yang berasal ari manusia, hewan dan tumbuhan atau sebaliknya, untuk menghasilkan produk-produk yang diinginkan.
Tidak ada seorangpun yang dapat memiliki keahlian sekaligus dalam berbagai bidang ilmu. Peran ahli mikrobilogi, biokimia, genetika, biologi molekuler, rekayasa kimia, dan bidang-bidang lain diperlukan secara bersama-sama untuk mengembangkan bioteknologi.

MATERI YANG BERKAITAN :