Bioteknologi adalah salah satu cara manusia untuk menghasilkan

TUGAS PAPER BIOTEKNOLOGI PANGAN
MANFAAT APLIKASI
TEKNIK REKAYASA GENETIKA MIKROORGANISME
Disusun Oleh:
Anita Margareta (0711010093)
Desy Marshelina S (0711010013)
Irene Marcella Limanhadi (0711010025)
Novi Sintya Dewi (0711010047)
Eunike Agrivina (0711010023)
\
JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2009
BAB 1
PENGERTIAN, SEJARAH DAN PERKEMBANGAN
BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi berasal dari istilah latin, yaitu bio (hidup), teknos (teknologi,
penerapan), dan logos (ilmu), yang secara harafiah berarti ilmu yang menerapkan prinsipprinsip biologi. Bioteknologi adalah salah satu cara manusia untuk menghasilkan suatu
produk atau jasa menggunakan makhluk hidup atau sebagainya. Mikroorganisme atau
mikroba adalah makhluk hidup satu sel yang tidak dapat dilihat secara kasat mata. Dapat
berupa bakteri, jamur, atau alga satu sel. Peranan bioteknologi, diantaranya dalam bidang
pangan,
kesehatan,
pertanian,
peternakan,
lingkungan,
dan
pertambangan
(Maulana.2008). Ciri utama bioteknologi adalah:

Adanya benda biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan

Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri

Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian
Bioteknologi tradisional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroba,
proses biokimia, dan proses genetik alami seperti mutasi dan rekombinasi genetik.
Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau
rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Bioteknologi
yang didasarkan pada manipulasi DNA dilakukan dengan memodifikasi gen-gen spesifik
dan memindahkannya pada organisme yang berbeda seperti bakteri, hewan, dan
tumbuhan.
Aplikasi bioteknologi mencakup berbagai aspek pada kehidupan manusia, seperti
aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan. Pada bidang
pangan, beberapa contoh aplikasinya adalah: tempe, yang dibuat dari kedelai dengan
menggunakan jamur Rhizophus ; oncom, yang dibuat dari ampas kedelai dengan
menggunakan jamur Neurospora sitophila ; tapai, dibuat dari ketela pohon dengan
menggunakan khamir Saccharomyces cerevisiae ; keju dan yoghurt yang dibuat dari susu
sapi dengan menggunakan bakteri Lactobacillus . Dalam bidang kesehatan dan
pengobatan, beberapa contoh aplikasinya adalah antibiotik yang digunakan untuk
pengobatan yang diisolasi dari bakteri dan jamur, dan vaksin yang merupakan
mikroorganisme atau bagian mikroorganisme yang toksinnya telah dimatikan, bermanfaat
untuk meningkatkan imunitas (Aryulina.2005).
Bioteknologi tradisional maupun modern telah menggunakan mikroorganisme
sebagai bagian suatu proses untuk menghasilkan produk dan jasa. Bioteknologi umumnya
menggunakan mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast), dan kapang dengan alasan:

Pertumbuhan cepat

Sel-selnya mempunyai kandungan protein yang tinggi

Dapat menggunakan produk-produk sisa sebagai substratnya, misalnya dari
limbah pertanian

Menghasilkan produk yang tidak toksik

Sebagai organisme hidup, reaksi biokimianya dikontrol oleh enzim organisme
itu sendiri sehingga tidak memerlukan tambahan reaktan dari luar
BAB 2
BIOTEKNOLOGI MIKROORGANISME
2.1
Penghasil Bahan Makanan
Beberapa jenis jamur dapat digunakan untuk menghasilkan zat pewarna makanan.
Jamur Neurospora sitophila (jamur pada oncom) misalnya, dapat menghasilkan zat warna
merah atau oranye. Zat warna ini merupakan zat pewarna alami yang lebih aman
dibandingkan dengan pewarna buatan karena tidak mengandung bahan sintetis.
Pada pembuatan roti, khamir/ragi Saccharomyces ditambahkan ke dalam adonan
tepung gandum sehingga terjadi proses fermentasi (tidak membutuhkan oksigen besar).
Persamaan reaksi fermentasi adalah sebagai berikut:
C6H12O6 + ragi = 2CO2 + 2H5OH + energi
Gelembung-gelembung gas CO2 yang terbentuk berguna untuk mengembangkan adonan
roti, sedangkan alkohol dibiarkan menguap.
Proses pembuatan tuak dan bir juga demikian. Bahan baku tuak dapat berupa
ketan, sedangkan bahan baku pembuatan bir berupa biji padi-padian yang dikecambahkan
dahulu kemudian dikeringkan. Kecambah yang kering ini kemudian dibuat tepung dan
akhirnya diberi ragi sehingga terjadi proses fermentasi. Asam cuka dapat diproduksi
melalui pertolongan bakteri asam cuka (acetobacter). Bahannya berupa gula, yang diubah
menjadi asam cuka. Air nira (mengandung gula) juga dapat berubah menjadi asam cuka
setelah disimpan beberapa lama, karena aktivitas bakteri asam cuka.
2.2
Penghasil Protein Sel Tunggal (PST)
PST merupakan protein yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan berada di
dalam sel mikroorganisme tersebut. Protein ini beratnya mencapai 80% dari berat total
sel. Mikroorganisme tersebut meliputi ganggang dan bakteri. Mikroorganisme memiliki
kemampuan reproduksi sangat cepat, sehingga dapat dihasilkan protein dalam jumlah
banyak dalam waktu yang singkat. Contoh dari mikroorganisme penghasil protein sel
tunggal adalah:

Bakteri Methylophyllus methylotropus. Protein dari bakteri ini memilikki
kandungan asam nukleat yang tinggi dan sulit dicerna oleh manusia, sehingga
diolah menjadi makanan ternak

Gangga hijau Chlorella. Ganggang hijau yang hidup di air tawar ini menghasilkan
protein yang dimanfaatkan untuk obat atau makanan tambahan (suplemen). Selain
Chlorella, ganggang spirulina juga diketahui merupakan sumber protein sel
tunggal. Spirullina memiliki kandungan asam nukleat yang rendah.
2.3
Penghasil Energi
Beberapa mikroorganisme melakukan proses fermentasi dan menghasilkan zat
organik misalnya senyawa etanol (alkohol). Pembuatan alkohol memerlukan bahan baku
berupa karbohidrat, misalnya gula tebu, singkong, atau zat tepung lainnya. Bahan baku
tersebut kemudian diberi mikroorganisme berupa sel ragi (Saccharomyces). Sel-sel ragi
merubah karbohidrat menjadi alkohol. Reaksi tersebut juga menghasilkan karbon
dioksida. Etanol merupakan bahan baku utama dari gasohol. Gasohol adalah bahan bakar
campuran bensin dengan etanol kering/absolut. Gasohol telah mulai digunakan untuk
mengurangi pemakaian bahan bakar fosil (Anonymousa, 2008).
Sumber energi alternatif lain adalah biogas. Biogas merupakan gas metana hasil
penguraian sampah organik secara anaerob oleh mikroorganisme. Sampah organik
dimasukkan dalam suatu tangki. Bakteri anaerob akan hidup di dalamnya dan mencerna
sampah menghasilkan metana yang kemudian disalurkan ke rumah-rumah untuk
memasak seperti halnya elpiji.
Keuntungan penggunaan biogas antara lain biaya pengolahan mesin yang murah
dibandingkan dengan bahan bakar minyak. Sisa pemrosesan dapat digunakan sebagai
pupuk, bebas asap, dan bahan bakunya selalu melimpah.
2.4
Penghasil Antibiotik
Antibiotik penisilin dihasilkan oleh jamur Pennicilium yang ditemukan secara
tidak sengaja oleh Alexander Flemming pada 1929. Ia mengamati bakteri yang
dipeliharanya tidak dapat hidup dalam tabung yang terkontaminasi jamur Penicillium.
Flemming menduga jamur tersebut menghasilkan zat antibiotik sehingga mikroorganisme
lain tidak dapat hidup di sekelilingnya. Setelah diteliti ternyata memang jamur ini
menghasilkan zat anti hidup yang kemudian diberi nama Penicillin. Penicillin digunakan
untuk mengobati berbagai infeksi oleh bakteri.
Untuk membunuh bakteri yang telah kebal terhadap Penisillin digunakan jamur
Cephalosporium yang menghasilkan antibiotik sefalosporin untuk obat radang paru-paru
dan jamur Streptomyces yang menghasilkan antibiotik streptomisin untuk obat TBC.
Sampai sekarang, telah dikenal sekitar 100 macam antibiotik. Jenis antibiotik
yang sudah dikenal diantaranya adalah penicillin, streptomycin, tetrasiklin, aeromisin,
kioromisetin, amfisin, dan sefalosporin. Penicillin dihasilkan oleh jamur Penicillin
notatum. Demikian juga antibiotik streptomycin dihasilkan oleh jamur Streptomyces
griceus. Sementara itu, antibiotik seperti tetrasiklin dan sefalosporin dihasilkan oleh
bakteri.
2.5
Pencerna Limbah
Proses pengolahan limbah rumah tangga dan pabrik dibantu oleh bakteri. Bakteri
akan mencerna limbah, sehingga hancuran limbah dapat dipisahkan antara endapan dan
pelarutnya. Endapan dapat diolah menjadi pupuk sedangkan airnya dapat dibuang ke
lingkungan. Dengan demikian air yang dibuang ke lingkungan sudah tidak mengandung
bahan-bahan pencemar yang meracuni lingkungan.
Macam bakteri pencerna limbah tergantung pada jenis limbahnya. Limbah yang
mengandung senyawa organik dapat dicerna oleh bakteri metanogen (penghasil biogas).
Limbah yang mengandung logam berat dapat dicerna oleh bakteri kemolitotrof (logam
berat yang diendapkan).
2.6
Pemilih Logam dan Bijinya
Pemanfaatan mikroorganisme untuk memisahkan logam dengan bijih logam
diterapkan di tambang logam. Ada beberapa bakteri kemosintesis yang hidup dari zat
anorganik seperti tembaga, besi, dan belerang. Bakteri kemosintesis adalah bakteri yang
dapat membuat senyawa organik dari senyawa anorganik dengan memanfaatkan energi
dari senyawa anorganik tersebut. Contoh bakteri kemosintesis diantaranya adalah:
Thiobacillus ferroxidan untuk memisahkan tembaga dari bijihnya.
2.7
Penghasil Asam Amino
Asam amino adalah senyawa penyusun protein. Gabungan beberapa senyawa
asam amino akan membentuk molekul protein. Asam amino tersebut ada yang bersifat
esensial bagi kita. Artinya tubuh kita tidak dapat memproduksi asam amino tersebut.
Asam amino yang esensial dapat kita peroleh dari makanan atau suplemen. Contoh
bakteri yang dapat menyusun asam amino essensial: Corinebacterium glutamicum, yang
mampu menghasilkan asam glutamat.
2.8
Meningkatkan Produksi Pertanian
Di akar tanaman polong terbentuk bintil-bintil akar karena terdapat bakteri
Rhizobium di dalamnya. Bakteri ini mampu menambat nitrogen dari udara. Sehingga
tanaman polong (kacang) memperoleh ”pupuk gratis” dari bakteri tersebut. Tanaman
memerlukan nitrogen untuk membentuk protein dan untuk pertumbuhan tanaman. Saat
ini telah ditemukan dan dikembangkan strain (galur) bakteri yang mampu menambat
nitrogen secara efektif. Strain bakteri tersebut diberi nama legin yang dapat disimpan dan
dibiakkan di dalam medium untuk dijual. Legin disebarkan di sawah agar tanaman
kedelai atau kacang dapat bersimbiosis mutualisme dengan bakteri tersebut
(Anonymousa.2008).
Hama dan penyakit sering menyerang tanaman. Penyemprotan dengan
menggunakan bahan kimia dapat mencemari lingkungan. Di alam terdapat berbagai
organisme yang dapat menginfeksi hama. Bakteri Bacillus thuringiensis misalnya, dapat
menyerang dan mematikan ulat yang menjadi hama tanaman. Maka bakteri tersebut
dikembangbiakan, kemudian disemprotkan ke lahan pertanian agar dapat mematikan ulat
hama tanaman. Pemberantasan hama tanaman dengan memanfaatkan jasa makhluk hidup
dikenal dengan pengendalian secara biologi atau pengendalian hayati.
2.9
Bidang Pertambangan
Kemampuan mikroorganisme untuk memisahkan logam dan batuan merupakan
bagian dari perkembangan bioteknologi dalam dunia pertambangan mineral. Tembaga,
uranium, dan emas secara efisien dapat diekstrak oleh bakteri Thiobacillus feroxidans
dari bijihnya. Penemuan ini selain dapat meningkatkan mutu logam mineral, juga dapat
mengurangi kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh aktivitas penambangan
(Maulana, 2008).
2.10
Pengembangan Obat Herbal
Bahan baku obat herbal yang terbatas karena sebagian besar bahan baku obat
herbal diambil dari tanaman induknya. Sehingga dikhawatirkan bahwa sumberdaya
hayati ini akan musnah disebabkan karena adanya kendala dalam budidayanya. Peranan
bioteknologi dalam budidaya, multiplikasi, rekayasa genetika, dan skrining mikroba
endofit yang dapat menghasilkan metabolit sekunder sangat penting dalam rangka
pengembangan bahan obat yang berasal dari tanaman obat ini. Bahkan dengan kemajuan
yang pesat dalam bidang bioteknologi ini telah dapat dihasilkan beberapa jenis tanaman
transgenik yang dapat memproduksi vaksin rekombinan.
1. Rekayasa Genetika
Kemajuan yang telah dicapai dalam bidang bioteknologi dan teknik DNA
rekombinan telah membantu mempercepat dan meningkatkan berbagai penelitian menuju
ke arah pemahaman tentang biosintesis dari metabolit sekunder. Berbagai penelitian telah
berhasil mengidentifikasi beberapa enzim yang berperan penting dalam jalan
metabolisme, dan telah berhasil dilakukan rekayasa dan manipulasi terhadap enzimenzim tersebut. Teknik rekayasa genetika dengan melakukan transformasi genetik telah
dilakukan untuk memanipulasi lebih dari 120 jenis spesies dari sekitar 35 famili tanaman
menggunakan perantara bakteri Agrobacterium ataupun transformasi langsung (Birch
RG., 1997).
Agrobacterium tumafaciens, dan Agrobacterium rhizogenes, merupakan bakteri
gram-negatif yang terdapat di dalam tanah yang menyebabkan tumor crown gall dan
hairy root pada tanaman. Bakteri Agrobacterium tumafaciens mengandung megaplasmid
yang berperan penting dalam induksi tumor tanaman yang diberi nama Ti plasmid.
Selama proses infeksi, T-DNA yang merupakan segmen penting dari Ti plasmid
ditransfer ke dalam nukleus sel yang terinfeksi dan terintegrasi ke dalam kromosom
hospesnya.
Sedangkan
bakteri
A.
rhizogenes
dapat
menginduksi
proliferasi
multibranched di tempat akar yang terinfeksi sehingga disebut dengan “hairy root”.
Melalui infeksi ini dapat ditransfer T-DNA yang dikenal dengan root inducing plasmid
(Ri plasmid), dan kemudian dapat terintegrasi ke dalam kromosom sel tanaman (Nester
EW., et.al.,1984).
Kemampuan bakteri Agrobacterium tumafaciens, dan A. rhizogenes yang mampu
masuk ke dalam nukleus dan berintegrasi ke dalam kromosom tanaman inilah yang
dimanfaatkan oleh para peneliti bioteknologi untuk melakukan modifikasi secara genetik
guna meningkatkan produksi matabolit sekunder tanaman obat, baik tanaman dikotil
ataupun monokotil. Transformasi genetik terhadap tumbuhan obat telah banyak yang
berhasil dilakukan. Beberapa diantaranya adalah transformasi genetic menggunakan
Agrobacterium tumafaciens terhadap tanaman transgenic Azadirachta indica yang
mengandung rekombinan plasmid pTiA6, Atropa belladonna, dan Echinea purpurea dan
terbukti dapat meningkatkan komposisi alkaloid secara signifikan. Berbagai jenis
tanaman lain juga telah diteliti peningkatan kadar metabolit sekunder yang dihasilkannya
melalui transformasi genetik dengan Agrobacterium rhizogenes antara lain adalah
terhadap kultur sel/jaringan yang berasal dari tanaman Aconitum heterophyllum, Digitalis
lanata, Papaver somniferum L, dan Solanum aviculare.
2. Mikroba Endofit
Mikroba endofit adalah mikroba yang hidup di dalam jaringan tanaman pada
periode tertentu dan mampu hidup dengan membentuk koloni dalam jaringan tanaman
tanpa membahayakan inangnya. Setiap tanaman tingkat tinggi dapat mengandung
beberapa mikroba endofit yang mampu menghasilkan senyawa biologi atau metabolit
sekunder yang diduga sebagai akibat koevolusi atau transfer genetik (genetic
recombination) dari tanaman inangnya ke dalam mikroba endofit. Kemampuan mikroba
endofit memproduksi senyawa metabolit sekunder sesuai dengan tanaman inangnya
merupakan peluang yang sangat besar dan dapat diandalkan untuk memproduksi
metabolit sekunder dari mikroba endofit yang diisolasi dari tanaman inangnya tersebut.
Dari sekitar 300.000 jenis tanaman yang tersebar di muka bumi ini, masingmasing tanaman mengandung satu atau lebih mikroba endofit yang terdiri dari bakteri
dan jamur. Sehingga apabila endofit yang diisolasi dari suatu tanaman obat dapat
menghasilkan alkaloid atau metabolit sekunder sama dengan tanaman aslinya atau
bahkan dalam jumlah yang lebih tinggi, maka tidak perlu menebang tanaman aslinya
untuk diambil sebagai simplisia, yang kemungkinan besar memerlukan puluhan tahun
untuk dapat dipanen. Berbagai jenis endofit telah berhasil diisolasi dari tanaman
inangnya, dan telah berhasil dibiakkan dalam media perbenihan yang sesuai. Demikian
pula metabolit sekunder yang diproduksi oleh mikroba endofit tersebut telah berhasil
diisolasi dan dimurnikan serta telah dielusidasi struktur molekulnya. Beberapa
diantaranya adalah :
-
Mikroba endofit yang menghasilkan antibiotika Cryptocandin adalah antifungi
yang dihasilkan oleh mikroba endofit Cryptosporiopsis quercina yang berhasil diisolasi
dari tanaman obat Tripterigeum wilfordii, dan berhasiat sebagai antijamur yang patogen
terhadap manusia yaitu Candida albicans dan Trichopyton spp. Beberapa zat aktif lain
yang diisolasi dari mikroba endofit misalnya ecomycin diproduksi oleh Pseudomonas
viridiflava juga aktif terhadap Cryptococcus neoformans dan C.albicans. Ecomycin
merupakan lipopeptida yang disamping terdiri dari molekul asam amino yang umum juga
mengandung homoserin dan beta-hidroksi asam arpartat, sedangkan senyawa kimia yang
diproduksi oleh mikroba endofit Pseudomonas Syringae yang berhasiat sebagai anti
jamur adalah pseudomycin, yang dapat menghambat pertumbuhan Candida albicans dan
Cryptococcus neoformans. Pestalotiopsis micrispora, merupakan mikroba endofit yang
paling sering ditemukan di tanaman hutan lindung di seluruh dunia. Endofit ini
menghasilkan metabolit sekunder ambuic acid yang berhasiat sebagai antifungi.
Phomopsichalasin, merupakan metabolit yang diisolasi dari mikroba endofit Phomopsis
spp. berhasiat sebagai anti bakteri Bacillus subtilis, Salmonella enterica, Staphylococcos
aureus, dan juga dapat menghambat pertumbuhan jamur Candida tropicalis. Antibiotika
berspektrum luas yang disebut munumbicin, dihasilkan oleh endofit Streptomyces spp.
strain NRRL 30562 yang merupakan endofit yang diisolasi dari tanaman Kennedia
nigriscans, dapat menghambat pertumbuhan Bacillus anthracis, dan Mycobacterium
tuberculosis yang multiresisten terhadap berbagai obat anti tbc. Jenis endofit lainnya
yang juga menghasilkan antibiotika berspaktrum luas adalah mikroba endofit yang
diisolasi dari tanaman Grevillea pteridifolia. Endofit ini menghasilkan metabolit
kakadumycin. Aktifitas antibakterinya sama seperti munumbicin D, dan kakadumycin ini
juga berkhasiat sebagai anti malaria.
-
Mikroba endofit yang memproduksi antivirus Jamur endofit Cytonaema sp. Dapat
menghasilkan metabolit cytonic acid A dan B, yang struktur malekulnya merupakan
isomer p-tridepside, berhasiat sebagai anti virus. Cytonic acid A dan B ini merupakan
protease inhibitor dan dapat menghambat pertumbuhan cytomegalovirus manusia.
-
Mikroba endofit yang menghasilkan metabolit sebagai antikanker Paclitaxel dan
derivatnya merupakan zat yang berkhasiat sebagai antikanker yang pertama kali
ditemukan yang diproduksi oleh mikroba endofit. Paclitaxel merupakan senyawa
diterpenoid yang didapatkan dalam tanaman Taxus. Senyawa yang dapat mempengaruhi
molekul tubulin dalam proses pembelahan sel-sel kanker ini, umumnya diproduksi oleh
endofit Pestalotiopsis microspora, yang diisolasi dari tanaman Taxus andreanae, T.
brevifolia, dan T. wallichiana. Saat ini beberapa jenis endofit lainnya telah dapat diisolasi
dari berbagai jenis Taxus dan didapatkan berbagai senyawa yang berhasiat sebagai anti
tumor. Demikian pula upaya untuk sintesisnya telah berhasil dilakukan.
-
Mikroba endofit penghasil zat anti malaria Colletotrichum sp. Merupakan endofit
yang diisolasi dari tanaman Artemisia annua, menghasilkan metabolit artemisinin yang
sangat potensial sebagai anti malaria. Disamping itu beberapa mikroba endofit yang
diisolasi dari tanaman Cinchona spp, juga mampu menghasilkan alkaloid cinchona yang
dapat dikembangkan sebagai sumber bahan baku obat anti malaria (Simanjuntak P., et.al.
2002).
-
Endofit yang memproduksi antioksidan Pestacin dan isopestacin merupakan
metabolit sekunder yang dihasilkan oleh endofit P. microspora. Endofit ini berhasil
diisolasi dari tanaman Terminalia morobensis. Baik pestacin ataupun isopestacin
berhasiat sebagai antioksidan, dimana aktivitas ini diduga karena struktur molekulnya
mirip dengan flavonoid.
-
Endofit yang menghasilkan metabolit yang berkhasiat sebagai antidiabetes.
Endofit Pseudomassaria sp menghasilkan metabolit sekunder yang bekerja seperti
insulin. Dalam uji praklinik terhadap binatang coba membuktikan bahwa aktivitasnya
sangat baik dalam menurunkan glukosa darah tikus yang diabetes. Hasil tersebut
diperkirakan dapat menjadi awal dari era terapi baru untuk mengatasi diabetes dimasa
mendatang (Zhang B. et.al.1999).
-
Endofit yang memproduksi senyawa imunosupresif obat-obat imunospresif
merupakan obat yang digunakan untuk pasien yang akan dilakukan tindakan transplantasi
organ. Selain itu imunosupresif juga dapat digunakan untuk mengatasi penyakit
autoimum seperti rematoid artritis dan insulin dependent diabetes. Senyawa subglutinol
A dan B yang dihasilkan oleh endofit Fusarium subglutinans yang diisolasi dari tanaman
T. wilfordii, merupakan senyawa imunosupresif yang sangat poten (Lee,J., et.al. 1995).
BAB 3
BIOTEKNOLOGI MIKROORGANISME
PADA BAHAN PANGAN
Mikroorganisme dapat mengubah nilai gizi makanan atau minuman dalam proses
fermentasi. Proses fermentasi merupakan perubahan enzimatik secara anaerob dari
senyawa
organik
menjadi
produk
organik
yang
lebih
sederhana.
Aktivitas
mikroorganisme tersebut antara lain dalam fermentasi yang mengubah ampas tahu atau
kacang kedelai menjadi oncom, kacang kedelai menjadi tempe atau kecap, buah anggur
menjadi minuman anggur, dan ketan hitam atau putih menjadi arak hitam atau putih.
Mikroorganisme pada proses fermentasi dapat menyebabkan perubahan senyawasenyawa kompleks pada makanan atau minuman menjadi senyawa-senyawa yang lebih
sederhana dan peningkatan cita rasa dan aroma makanan atau minuman Misalnya, oncom
dapat dibuat dari ampas tahu, singkong, kelapa, atau kacang tanah, dengan penambahan
mikroorganisme berupa neurospora. Neurospora mengeluarkan enzim amilase, lipase,
dan protease yang aktif selama proses fermentasi, juga menguraikan bahan-bahan dinding
sel ampas kacang kedelai, singkong, atau kelapa. Fermentasi pada pembuatan oncom juga
menyebabkan terbentuknya sedikit alkohol dan berbagai ester yang beraroma sedap.
Makanan yang berasal dari mikroorganisme disebut protein sel tunggal (PST) atau
disebut juga single-cell-protein (SCP). Protein sel tunggal merupakan makanan kaya
protein
yang berasal
dari mikroorganisme. Awalnya, sekitar tahun 1960-an
mikroorganisme PST ditumbuhakan dalam medium yang mengandung minyak. Namun,
meningkatnya harga minyak pada tahun 1970 menyebabkan produksi PST dengan
medium minyak menjadi tidak menguntungkan lagi. Akhirnya, sampai saat ini
mikroorganisme PST ditumbuhkan dalam sirup glukosa, ampas buah-buahan, dan sisa
berbagai produk pertanian. Contoh mikroorganisme protein sel tunggal yaitu Fusarium
graminearum yang mengandung protein 45% dan lemak 13%. Fusarium sangat bergizi
seperti halnya daging, dan kelebihannya adalah kandungan serat yang tinggi dan bebas
kolesterol. Hifa jamur Fusarium merupakan makanan yang sangat bergizi, yang disebut
dengan mikoprotein. Merek dagang mikoprotein disebut Quorn. Quorn merupakan
produk seperti lembaran adonan kue. Quorn yang ditambah dengan berbagai warna dan
aroma dapat menghasilkan berbagai macam makanan, misalnya biskuit, bahan baku
untuk membuat sup dan minuman, juga dapat digunakan sebagai pengganti daging sapi
dan ayam Selain itu Quorn juga sering digunakan sebagai campuran untuk membuat
sosis.
JENIS-JENIS MIKROORGANISME DALAM BAHAN PANGAN:
BAB 4
APLIKASI BIOTEKNOLOGI MIKROORGANISME PADA BAHAN
PANGAN
Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika
secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia,
termasuk kebutuhan pangan.
Bioteknologi dalam produk susu, pada prinsipnya adalah memfermentasi susu
menghasilkan asam laktat. Beberapa contoh produknya adalah:

Keju: menggunakan Propiabacterium (bakteri asam laktat), yang berperan dalam
memberi rasa dan tekstur keju

Yoghurt: menggunakan Lactobacillus bulgaris sebagai pemberi rasa dan aroma,
dan Streptococcus thermophilus untuk menambah keasaman

Mentega: menggunakan mikroba Leuconostoc clemoris
Sedangkan aplikasinya dalam produk non susu beberapa diantaranya adalah:

Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur, wine, rum) oleh ragi

Kecap oleh Aspergillus oryzae

Nata de coco, oleh Acetobacter xilinum. Prinsipnya adalah pemecahan amilum
oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi

Cuka, oleh Acetobacter aseti, alkohol difermentasi dalam kondisi aerob
Selain dalam bidang pangan, bioteknologi dengan mikroorganisme juga diterapkan
dalam industri. Menurut Anonymousb 2008, beberapa contoh produknya adalah:

Asam sitrat, sebagai pemberi cita rasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Dapat
diproduksi dengan mikroba Aspergillus niger dengan substrat tetes gula dan sirup
fruktosa. Asam ini umumnya banyak terdapat pada jeruk

Vitamin. Vitamin B1 diproduksi oleh Assbya gossipii. Vitamin B12 diproduksi
oleh Propionibacterium dan Pseudomonas

Enzim.

Amilase digunakan dalam produksi sirup, kanji, glokosa. Glukosa
isomerase mengubah amilum menjadi fruktosa yang digunakan sebagai
pemanis makanan menggantikan sukrosa. Mikroba yang digunakan
Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis.

Protease digunakan antara lain dalam produksi bir, roti, protease
proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan campuran deterjen untuk
menghilangkan noda protein. Mikroba yang digunakan adalah Aspergillus
oryzae, Bacillus subtilis.

Lipase digunakan antara lain dalam produksi susu dan keju untuk
meningkatkan cita rasa. Mikroba yang digunakan Aspergillus niger,
Rhizophus spp.

Asam amino lisin sebagai asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah
besar oleh ternak, dan asam glutamat sebagai bahan utama MSG (Mono
Sodium
Glutamat),
keduanya
diproduksi
oleh
Corynobacterium
glutamicum
Cara pengolahan susu dengan produk akhir berupa yoghurt merupakan salah satu
bentuk bioteknologi sederhana. Yoghurt merupakan minuman segar hasil olahan susu
segar yang difermentasikan dengan cara menambahkan beberapa jenis mikroorganisme
Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Yoghurt bermanfaat baik bagi
lambung dan usus yang terluka. Kadar kolesterol di dalam darah dapat diturunkan dengan
mengkonsumsinya sehingga dapat mencegah terjadinya penyumbatan pembuluh darah.
Secara garis besar, pengolahannya merupakan proses sederhana meliputi pasteurisasi,
pendinginan, inokulasi bakteri, pemeraman dan penyimpanan. Kualitas yoghurt
dipengaruhi oleh suhu dan lama pemeraman, presentase starter. Secara fisika dan
kimiawi, produk yoghurt yang baik adalah yang memiliki tekstur halus, kental dengan
cita rasa spesifik (agak asam) dan berbentuk seperti bubur atau es krim.
Bahan yang dibutuhkan untuk membuat yoghurt adalah susu sapi segar yang
layak minum. Alat yang digunakan: gelas plastik, termometer, lemari es, dll. Cara
membuatnya: Susu dipanaskan pada suhu 90ºC. Ini untuk mencegah kontaminasi dan
merupakan kondisi yang baik untuk inokulasi bakteri. Selain itu, perubahan kasein karena
pemanasan akan memberikan hasil akhir yang baik dengan kondisi yang seragam. Setelah
itu, susu didinginkan menjadi 43ºC kemudian diinokulasi dengan 2 % biakan starter
camouran L. bulgaricus dan S. thermophilus dan dipertahankan suhunya selama 3 jam
hingga diperoleh keasaman yang diinginkan (0,85 - 0,95 %) serta dicapai ph 4,5.
Terakhir, produk didinginkan menjadi 5ºC dan selanjutnya dapat dikemas.
Selain produk fermentasi, aplikasi yang lain yaitu meat designer. Meat designer
adalah daging yang mempunyai beberapa kriteria yaitu daging yang enak dan tidak amis,
tinggi proteinnya dengan komposisi asarn amino yang smentasi seimbang, bebas residu
obat dan mikrobia patogen, seimbang imbangan asam lemak jenuh dan tidak jenuh,
rendah kolesterol dan trigliserida (lemak).
Mengkonsumsi lemak seperti trigliserida dan kolesterol dalam jumlah yang
berlebihan dapat mengakibatkan berbagai penyakit seperti obesitas, atherosclerosis,
jantung koroner, stroke, kanker dan bahkan kelainan paru-paru. Dengan mengkonsumsi
daging dengan pertimbangan asam lemak jenuh dan asam. lemak tak jenuh yang baik
dapat mencegah penyakit-penyakit tersebut di atas serta dapat meningkatkan kecerdasan
pada anak-anak. Selain itu, kadar protein yang tinggi dengan komposisi asam amino yang
seimbang dalam daging sangat dibutuhkan bagi pertumbuhan sel-sel otak pada anak-anak
dan mencegah kerusakan sel-sel otak serta mengganti sel-sel tubuh yang telah mati.
Sementara daging yang bebas residu obat dan mikrobia patogen menjamin keamanan
konsumen dari akibat negatif yang ditimbulkannya. Dan terakhir, daging yang enak dan
tak amis dapat meningkatkan selera konsumen untuk mengkonsumsinya.
Untuk memproduksi Meat designer yang pertama adalah dengan memanfaatkan
mikrobia efektif. Mikrobia efektif merupakan sekelompok mikrobia baik dari jenis
bakteri, kapang, jamur d1l. yang berperan dalam. mengoptimalkan fungsi organ hewan
dan manusia, sehingga akan diperoleh pertumbuhan dan. perkembangan tubuh yang
optimal dan seimbang. Beberapa mikrobia efektif yang sangat terkenal dan telah banyak
digunakan baik sebagai feed additive pada. pakan ternak maupun produk fermentasi
makanan manusia antara lain adalah Lactobacillus bulgaricus, Saccaromyces cereviceae,
Rhyzopus oligosporus, Aspergllus niger, Bacillus subtilis, ragi roti d1l (Santoso.2005).
Mikrobia efektif ini jika dikonsumsi akan menekan pertumbuhan mikrobia
patogen dalam, saluran. pencernaan, sehingga keseimbangan mikroflora dalam. saluran
pencernaan akan membaik. Dengan membaiknya. keseimbangan tersebut, maka proses
pencernaan dan penyerapan zat gizi akan optimal, sehingga produktivitas meningkat dan
mutu daging akan lebih baik. Oleh karena mikrobia efektif merupakan mikrobia alami
yang sudah terdapat dalam saluran pencernaan serta sangat berperan dalarn proses
metabolisme, zat gizi, maka penggunaan mikrobia ini sebagai pengganti antibiotika akan
dapat menghasilkan daging, telur dan susu yang bebas residu antibiotika dan obat-obatan
sintetik lainnya.
Mikrobia efektif akan menurunkan kadar lemak seperti kolesterol dan trigliserida
dalam daging broiler. Sebagai contoh penelitian tentang pemberian profuk fermentasi
ekstrak ikan mackerel. Pemberian produk fermentasi ini sebesar 2% dari total pakan pada
broiler mampu menurunkan kadar lemak karkas, dan kolesterol daging broiler. Turunnya
kolesterol
daging,
disebabkan
oleh
turunnya
aktivitas
enzim
3-hydroxy-3-methylglutaryi-CoA reductase di hati, suatu enzim pembatas dalam sintesis
kolesterol. Jadi rendahnya kolesterol daging ini disebabkan oleh turunnya sintesis
kolesterol di hati. Sementara itu rendahnya kadar trigliserida dan lemak total daging
broiler disebabkan oleh turunnya sintesis asam lemak di hati sebagai akibat turunnya
aktivitas enzim malat dan citrate cleavage enzyme di hati. Pernberian produk ini juga
meningkatkan kadar protein daging dengan asam amino yang seimbang serta
menghasilkan daging broiler yang bebas residu antibiotik dan senyawa sintetik lainnya.
Produk ini kaya akan polipeptida. Telah diketahui bahwa polipeptida seperti makrokortin
dan khemotaktik menghambat aktivitas enzim fosfolipase A2 yang bekerja melepas asarn
arakhidonat dari fosfolipid. Tampaknya peptida dalam produk ini juga berperan dalam
penurunan deposisi lemak dan sintesis kolesterol.
Bacillus subtilis ini banyak terdapat dalam produk seperti natto (tempe Jepang)
dan terasi. Pernberian Bacillus subtilis pada ternak secara berkesinambungan akan
menyebabkan inokulasi Bacillus subtilis dalam saluran pencernaan. Bacillus subtilis
dapat tinggal dan melekat pada dinding saluran pencernaan dan meningkatkan jumlah
Lactobacillus alami, dan kemudian akan menurunkan perturnbuhan mikrobia patogen
seperti Escherichia coli. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian kultur ini
sebesar 1% menurunkan kadar lemak total, trigliserida dan kolesterol dalam daging
broiler. Penurunan kadar trigliserida tersebut disebabkan antara lain oleh penurunan
sintesis asam lemak di hati. Penurunan kadar kolesterol daging dapat disebabkan oleh
penurunan sintesis kolesterol dan atau peningkatan sintesis asam empedu di hati. Namun
kultur ini tidak mampu meningkatkan kadar protein daging broiler.
Pemberian mikrobia efektif juga mampu memodifikasi kandungan asam lemak
dalam daging. Suatu penelitian dimana kedelai difermentasi dengan Aspergillus
membuktikan hal ini. Pemberian produk fermentasi ini mampu meningkatkan kadar
protein dan abu serta menurunkan kadar lemak daging broiler. Suatu penelitian yang
dilakukan menunjukkan bahwa broiler yang diberi dedak yang difermentasi dengan
Rhizopus oligosporus menghasilkan daging dengan kadar asam lemak tak jenuh rantai
panjang (PUFA) yang meningkat. Telah diketahui bahwa mengkonsumsi PUFA seperti
DHA dan EPA dapat mencegah berbagai penyakit degeneratif
Untuk menghasilkan meat designer dengan metode kedua adalah program
pernbatasan pakan pada broiler. Pada dasarnya program pembatasan pakan merupakan
program untuk memberikan pakan pada temak sesuai dengan kebutuhan hiclup pokoknya
pada umur dan periode tertentu. Program ini didasarkan kepada asumsi bahwa pemberian
pakan secara terus menerus merupakan kondisi buatan, sedangkan pembatasan pakan
adalah upaya mengembalikan ternak pada kondisi alaminya. Dengan program yang tepat,
maka daging broiler yang dihasilkan berlemak (trigliserida dan kolesterol) yang rendah
tanpa menurunkan berat badannya. Program pembatasan model tersebut tidak mampu
menurunkan kolesterol karkas. Adanya program skip-a-day feeding selama 6 hari yang
kemudian diikuti dengan pemberian pakan bebas berprotein tinggi mampu menurunkan
kadar kolesterol karkas. Selain itu, program tersebut juga mampu meningkatkan kadar
protein karkas. Program ini juga mampu meningkatkan rasa dan kadar mineral serta
meningkatkan kekenyalan daging broiler. Rasa enak diduga disebabkan karena
meningkatnya kadar kalium dan asam glutamat dalam daging. Metode ketiga untuk
menghasilkan meat designer adalah pemberian tumbuhan obat sebagai feed additive,
contohnya daun katuk. Daun katuk kaya akan provitarnin A (β-karoten) dan vitamin C.
Suplementasi daun katuk dan ekstraknya akan meningkatkan kandungan β-karoten pada
karkas. β-karoten selain memberi warna kuning pada karkas, ia juga berfungsi sebagai
antioksidan. Di dalam tubuh β-karoten dapat diubah menjadi vitamin A. β-karoten juga
berfungsi sebagai penurun penimbunan lemak. Senyawa penting lain adalah PUFA,
saponin, tannin dan metilpiroglutamat. Telah diketahui bahwa PUFA, saponin dan tanin
merupakan senyawa aktif penurun lemak. Oleh sebab itu, tidaklah mengherankan jika
pernberian daun katuk dan ekstraknya secara drastris menurunkan kadar lemak
(trigliserida dan kolesterol) dalarn daging. Pernberian ekstrak daun katuk mampu
meningkatkan kadar PUFA dalarn daging. Seiain itu, senyawa metilpiroglutamat dalam
saluran pencernaan dapat diubah menjadi asarn glutamate. Asam glutamate ini berperan
dalarn sintesis asam amino lainnya dan merangsang sintesis protein dalam tubuh. Oleh
sebab itu, pemberian daun katuk dan ekstraknya akan meningkatkan kadar protein dalam
daging (Santoso.2005).
Pemberian daun katuk dan ekstraknya ternyata mampu meningkatkan rasa daging
dan menurunk-an bau amis daging. Senyawa aktif yang berperan bagi peningkatan rasa
daging diduga metilpiroglutarnat. Metil piroglutarnat dapat diubah menjadi asain
glutamate. Asam glutamate inilah yang merupakan senyawa aktif rasa pada. daging
avam. Selain itu, senyawa aktif lain yang berperan bagi peningkatan rasa daging adalah
kalium. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daun katuk dan ekstraknya banyak
mengandung mineral kalium.
Selain daun katuk kami juga telah meneliti daunt u-chung, buah mengkudu dan
daun keji beling. Tumbuhan obat tersebut di atas ternyata sangat efektif untuk
menurunkan penimbunan lemak pada, ayam. Memang, penelitian yang intensif masih
sangat diperlukan untuk mengembangkan tumbuhan obat tersebut sebagai feed additive
pada ayam. Daun katuk dan ekstraknya juga mampu menurunkan konsentrasi
LDL-kolesterol dan meningkatkan konsentrasi HDL-kofesterol dalarn darah, sehingga
dapat disimpulkan bahwa daun katuk berpotensi mencegah penyakit atherosclerosis.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymousa.2008.Penggunaan
Mikroorganisme
Dalam
Bioteknologi.http://itsminedontdisturb.blogspot.com/2008/07/pendahuluanapakah-bioteknologi-itu.html diakses pada tanggal 26 September 2009
Anonymousb.2009.Penerapan Bioteknologi dalam Mendukung Kelangsungan Hidup
Manusia.http://www.crayonpedia.org/mw/Penerapan_Bioteknologi_Dalam_Mend
ukung_Kelangsungan_Hidup_Manusia_Melalui_Produksi_Pangan_9.1
diakses
pada tanggal 26 September 2009
Aryulina, Diah dkk.2005.Biologi dan Bioteknologi.Erlangga.Jakarta
Birch RG.1997. Plant transformation: Problem and strategies for
practical application. Ann RevPlant Physiol Plant Mol Biol. 48:297-326 phytic
fungus
Cryptosporiopsis
quercina.
Microbiology
145:
1919-1926.
http://www.fp.unud.ac.id/biotek/wp-content/uploads/2009/02/mikroba-endofit.pdf
diakses pada tanggal 26 September 2009
Lee,J. E. Lobkovsky, NB. Pliam, GA.Strobel, and J. Clardy.1995.Subglutinols A and B:
immunosuppressive
compounds
from
the
endophytic
fungus
Fusarium
subglutinans. J.Org.Chem. 60: 7076-7077.http://www.fp.unud.ac.id/biotek/wpcontent/uploads/2009/02/mikroba-endofit.pdf diakses pada tanggal 26 September
2009
Nester EW, MP Gordon, RM Amasino, MF. Yanofsky.1984.Crown gall: a molecular and
physiological
analysis.
Ann
Rev
Plant
Physiol.
35:
387-413.
http://www.fp.unud.ac.id/biotek/wp-content/uploads/2009/02/mikroba-endofit.pdf
diakses pada tanggal 26 September 2009
Santoso, urip.2005.Bioteknologi Meat
Designer.http://unib.ac.id/blog/urip_s/2009/04/16/bioteknologi-meat-designer
diakses pada tanggal 26 September 2009
Simanjuntak P.T dkk.2002.Isolasi dan kultivasi mikroba endofit penghasil senyawa
alkaloid kinkona dari Chinchona spp. J. Mikrobiol Indon. 7(2): 27-30.
http://www.fp.unud.ac.id/biotek/wp-content/uploads/2009/02/mikroba-endofit.pdf
diakses pada tanggal 26 September 2009
Zhang,B et all.1999. Discovery af small molecule insulin mimetic with antidiabetic
activity in mice. Science 284: 974-981.http://www.fp.unud.ac.id/biotek/wpcontent/uploads/2009/02/mikroba-endofit.pdf diakses pada tanggal 26 September
2009