Bioteknologi Pangan: Manfaat dan PermasalahanMichael C. Falk, Bruce M. Chassy, Susan K. Harlander, Thomas J. Hoban, IV,Martina N. McGloughlin and Amin R. AkhlaghiKantor Penelitian Ilmu Pengetahuan Makhluk Hidup

ABSTRAKKemajuan terbaru dalam bioteknologi pertanian telah menjadi kebutuhan penting sebagai bukti suatu percobaan dan pertimbangan logis yang bersifat ilmiah unutuk menaksirkan manfaat dan risiko bagi masyarakat. Ilmuan gizi dan ahli biologi hewan lainnya membutuhkan pemahaman yang seimbang dari isu ini untuk dapat berpartisipasi dalam penaksiran ini. Hingga saat ini, kebanyakan modifikasi terhadap tanaman budidaya telah menguntungkan produsennya. Tanaman budidaya telah direkayasa agar meminimalisir penggunaan perstisida dan herbisida, perlindungan terhadap stressor, meningkatkan hasil panen dan memperpanjang ketahanan saat penyimpanan. Diluar manfaat terhadap lingkungan dengan meminimalisir penggunaan pestisida dan herbisida, konsumen tetap mendapatkan manfaat dari pengembangan tanaman pangan dengan meningkatnya nilai gizi, manfaat sebagai pengobatan, meningkatnya cita rasa dan daya tarik. Masih ada kehkawatiran bahwa manfaat tersebut memberikan kerugian terhadap lingkungan atau meningkatkan kerugian terhadap konsumen. Kebanyakan konsumen di Amerika tidak menyadari luasnya makanan hasil rekayasa genetika telah memasuki wilayah pemasaran. Kesadaran konsumen terhadap bioteknologi tampak meningkat setelah satu dekade, namun kebanyakan konsumen masih bingung terhadap ilmu pengetahuan. Perhatian terhadap dampak pada keselamatan pemasokan masih rendah di Amerika Serikat, tetapi pada dasrnya tinggi di Eropa. Sebelum tanaman budidaya hasil rekayasa genetika diperkenalkan pada dunia perdagangan, harus lolos pengujian secara ketat setidak-tidanya oleh empat badan pengawasan untuk memastikan keamanan penyediaan dan meminimalisir kerusakan terhadap lingkungan. Bagian yang penting untuk penelitian lebih lanjut adalah mengevaluasi manfaat kandungan gizi dari tanaman baru, pemeriksaan lebih lanjut terhadap dampak lingkungan, dan perkembangan teknik yang lebih baik untuk mengidentifikasi dan melacak produk hasil rekayasa genetik.

KATA KUNCI: pangan, pertanian, bioteknologi, rekayasa genetik

Rekayasa genetika merupakan sarana yang kuat untuk meningkatkan perekayasaan tanaman terkait pengetahuan tentang manfaat tersembunyi terhadap masyarakat. Meskipun demikian, dengan kemajuan ilmu pengetahuan yang baru, dengan penuh pertimbangan terhadap efek dari penggunaan sarana tersebut perlu dipastikan bahwa hasilnya menguntungkan bagi masyarakat. Kontroversi terbaru

tentang tanaman hasil rekayasa genetika telah menjadi kebutuhan penting sebagai bukti suatu percobaan dan pertimbangan logis yang bersifat ilmiah untuk menaksirkan risiko atau manfaatnya. Perdebatan ini pernah dikategorikan terutama kepada ilmuan

tanaman dan aktifis serta hanya difokuskan pada aspek keamanan. Ini berlanjut kepada ilmu biomedis dengan isu-isu seperti diperkirakan mrnyebabkan alergi, penaksiran manfaat kadar gizi, penaksiran kualitas gizi, kecukupan kebutuhan gizi terhadap negara berkembang, dan memperluas pemasokan makanan secara berkelanjutan guna memenuhi kebutuhan yang akan datang. Ilmuan biologi tumbuhan dan ilmuan biologi hewan sering mengadakan pemeriksaan dalam keterkaitan terhadap alam.; timbal-balik antara dua bidang ilmu pengetahuan bersifat bertolak-belakang dan tidak sistematis. Kantor Penelitian Ilmu Pengetahuan Makhluk Hidup mengadakan sebuah forum selama Penelitian Biologi hingga kini topik hangat dalam teknologi pangan dalam komunitas penelitian biologi dengan harapan menjembatani seluruh bidang. Konferensi tersebut memiliki tujuan selanjutnya untuk mengidentifikasi bidang yang dibutuhkan untuk penelitian di masa yang akan datang. Makalah ini menyimpulkan manfaat dan risiko dari teknologi baru ini, mendeskripsikan pengetahuan dan sikap konsumer, menjelaskan selama proses pengujian produk baru dari bioteknologi sebelumnya untuk dikomersilkan, dan mengidentifikasi tantangan terhadap perindustrian, consumer, dan para penguji.

Bioteknologi pertanian dapat didefinisikan sebagai penggunaan organism tanaman hidup, atau bagian-bagiannya, untuk menghasilkan makanan dan produk pakan seperti jagung tahan hama, untuk dikembangakan prosesnya seperti pabrik biologis oleh tembakau, dan menyediakan layanan seperti bioremediasi dari pencemaran logam berta menggunakan bunga tulip hasil rekayasa genetik. Meskipun bioteknologi tampaknya menjadi teknologi baru, konsep dasarnya tidaklah baru. Petani telah menggunakan manipulasi genetik untuk meningkatkan hasil panen ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, 8000 tahun yang lalu penduduk asli Amerika membuat jagung dengan cara domestikasi tanaman liar yang disebut teosinte. Teosinte memiliki telinga yang pendek dan tipis dengan biji yang sangat kecil. Penduduk asli Amerikamenggunakan persilangan dengan selektif, sebuah bentuk sederhana dari manipulasi genetic, dalam cara yang luar biasa untuk menghasilkan varietas yang produktif. Produk akhir tampak sangat mirip dengan varietas jadung yang kita produksi hari ini.

Selama satu abad terakhir penyilang tanaman mengambangkan alat untuk manipulasi genetik mulai dari penyilangan tanaman secara sederhana hingga menggunakan variets dari teknik penyilangan lainnya, termasuk pembebasan embrio, mutagenesis menggunakan bahan kimia, mutagenesis menggunakan radiasi, dan variasi somaklonal. Teknik tersebut tidak menyediakan pengontrolan pada tingkat genom; sebaliknya cara-cara tersebut menyediakan penggandaan gen untuk dipindahkan atau dibutuhkan proses seleksi yang ketat untuk memastikan bahwa karakteristik yang diinginkan stabil. Tanaman yang dibuat menggunakan teknik seleksi fenotip yang sederhana tidak melalui evaluasi pangan normal atau keamanan lingkungan sebelumnya untuk diperkenalkan kepada masyarakat sekitar dan perdagangan. Di lain pihak, setelah 20 tahun terkhir, perkembangan teknik rekayasa genetic tidak memberikan gen transfer tunggal spesifik. Teknik tersebut dapat dikontrol, dapat diujikan, dan perubahannya dapat diprediksi, berdasarkan pada prinsip ilmiah. Tanaman budidaya hasil rekayasa

genetic melalui tes komposisi ekstensif, aman, besifat pertanian, dan efek terhadap lingkungan sebelumnya agar dapat diperkenalkan pada dunia pemasaran. Peilaian tersebut dijelaskan kedepannya pada bagian di makalah ini, dengan judul Peraturan Bioteknologi Tanaman Budidaya.

Manfaat dan permasalahanPemuliaan tanaman budidaya dapat digolongkan dalam dua kategori: yang

menguntungkan produsen dan yang menguntungkan konsumen. Pemuliaan yang melindungi tanaman dari tekanan biotik maupun abiotik atau meningkatkan total panen tanaman menguntungkan produsen dan disebut bersifat input. Mayoritas pemuliaan tanaman budidaya pada kegunaan perdagangan sesuai dengan grup ini. Ilmuan baru saja memulai untuk membuka potensi besar dari bioteknologi untuk menghasilkan varietas tumbuhan yang memberikan gambaran yang luas terkait keuntungan terhadap consumen. Varietas tersebut dimuliakan dengan sifat output.

Salah satu penggunaan bioteknologi dalam pertanian yang sering dipublikasikan adalah peuliaan jagung untuk menghasilkan protein yang diproduksikan oleh bakteri tanah biasa, Bacillus thuringiensis (Bt). Petani organik telah menggunakan Bt sebagai insektisidasemprot selama lebihdari 40 tahun.organisme Bt telah direkayasa untuk dapat menghasilkan suatu golongan protein yang berfungsi sebagai insektisidayang disebut Cry. Protein tersebut efektif melawan serangga hama tertentu tetapi tidak membahayakan bagi manusia, mamalia dan burung. Jagung Bt diperkenalkan sebagai tanaman budidaya yang dapat diperdagangkan pada tahun 1996 dan telah dinobatkan sebagai “kemajuan teknologi yang sangat penting dalam mengatur hama serangga sejak perkembangan pestisida sintetik” karena sifatnya yang resisten diarahkan kepada hama jagung yang sangat serius, pembolong jagung Eropa (Ostrinia nubilalis) (6).

Sebagai tambahan mengurangi hasil panen, infestasi jagung oleh pembolong jagung Eropa yang memberikan kerugian karena jamur, fusarium, yang mengandung racun jamur, fumnisin, pada jagung (7). Fumonisin adalah zat bercun, yang antara lain mengakibatkan kerusakan hati pada pada semua penelitian hewan. Meskipun ketidakyakinan saat ini, beberapa bukti menambahkankan bahwa ia juga mempunyai andila dalam kanker esofagus pada manusia (8). Tantangan peneliti jagung hibrid dengan pembolong jagung Eropa ditemukan penurunan kada fumonisin untuk varietas jagung transgenik menghasilkan protein Cry yang spesifik, 2,1 ug/g dibandingkan 16,5 ug/g untuk jagung hibrid nontransgenik (7).

Selain manfaat kesehatan terhadap ternak dan konsumen, jagung yang terinfeksi menjadi masalah utama. Jagung yang melewati level yang diizinkan untuk kegunaan yang dimaksudkan harus dibuang atau digunakan untuk tujuan lain, menyebabkan rendahnya keuntungan (9). Faktanya, dari keseluruhan kerugian petani sebagai akibat dari infeksi pembolong tanaman perkebunan (termasuk jagung, kapas, sorgum, dan sayur-mayur lainnya) dengan total 1 milyar dolar dalam setahun (10). Secara keseluruhan, jagung Bt dan kapas Bt telah meningkatkan daya guna pertanian (11 - 13). Laporan dari Departemen Pertanian Amesika menyimpulkan dengan mengatakan bahwa meskipun manfaat dan performa varietas tanaman budidaya hasil rekayasa genetic tergantung

pada banyak faktor termasuk wilayah dan tingkat serangan hama, pengadopsian tanaman seperti kapas Bt di Barat Daya dan kedelai tahan herbisida mengarah kepada peningkatan yang signifikan terhadap hasil bersih panen dan penurunan yang signifikan dalam penggunaan insektisida (14).

Sebuah ekspansi laporan yang sama oleh Layanan Penelitian Ekonomi menyelidiki perbedaan di tahun yang sama antara rata-rat penggunaan pestisida dari petani menggunakan dan tidak menggunakan menunjukkan bahwa kombinasi menggunakan jagung, kedelai dan kapas hasil rekayasa genetic menggunakan 7,6 juta lebih sedikit perawatan perhektar (tiap hektar akan mengalami banyak perkalian sesuai jumlah perawatan) dari pestisida dibandingkan petani yang tidak menggunakannya pada tahun 1997. Pada tahun 1998 perbedaan meningkat menjadi lebih dari 17 juta perawatan perhektar oleh para pengguna (15).

Di sisi lain, orang lain telah menyimpulkan meskipun peningkatan tajam dalam penanaman jagung Bt, persentase jagung yang dirawat menggunakan insektisida tetap konstan sepanjang periode (6). Selain itu, beberapa penelitian menunjukkan bahwa serbuk sari jagung Bt berbahaya bagi kupu-kupu Monarch (16). Gabungan penelitian oleh para peneliti di universitas dan institute penelitian di Amerika dan Kanada telah menyimpulkan potensi kerusakan jagung Bt terhadap Monarch rendah. Hal ini disebabkan banyaknya dan waktu sebuk sarbuk sari berkaitan dengan periode dari aktifitas larva. Juga, prorporsi tanaman kapas milkweed tumbuh dekat lading jagung dan proporsi dari lahan yang ditanami jagung Bt atau faktor lain yang meringankan risiko terhadap kupu-kupu Monarch (17).

Sifat lain telah ditambahkan pada varietas tanaman budidaya untuk mempertahankan dari ganguan biologis. Diantaranya varietas tomat, kentang, labu dan papaya yang telah direkayasa agar tahan terhadap infeksi virus atau hama serangga (18).

Penambahan terhadap tekanan biotic, produktifitas tumbuhan dipengaruhi oleh faktor-faktor biotic seperti herbisida, kandungan tanah, asupan air, dan suhu. Oleh karena itu, terkait tanaman dengan gen yang akan menolong mereka bertahan pada range kondisi lingkungan yang lebih besar dapat meningkatkan produktifitas. Tumbuhan juga akan direkayasa agar tahan terhadap kekeringan, suhu panas dan dingin, sera kondisi tanah yang miskin seperti kadar garam tinggi dan tercemar alumunium (19-23).

Peningkatan total hasil panen juga bisa didapat dengan cara meningkatkan efisiensi metabolism dan fotosintesis. Sebagai contoh dari cara tersebut dapat ditingkatkan untuk meningkatkan hasil panen tanaman perkebunan termasuk asimilasi nitrogen, biosintesis pati, dan rekayasa fotosintesis. (24-26).

Setelah dipanen, saatnya untuk memasarkan adalah faktor ekonomi yang penting yang dapat menyebabkan rusaknya produk. Mengubah tingkat kematangan tampaknya menguntungkan bagi petani, dengan menurunkan kerugian pasca panen, dan konsumen dengan meningkatkan ketahanan penyimpanan.untuk mencegah pengiriman buah yang rusak, tomat muda dipanen ketika masih hijau dan akan matang selama pengiriman denganpemberian etilen, hormone pematangan buah pada tomat. Pada tahun 1994 Badan Obat dan Makanan memberikan penghargaan terhadap tomat yang menjadi

solusi masalah pengolahan genetic (27). Produsen tomat menggunakan teknologi antisense untuk menghilangkan poligalakturonase, enzim yang menurunkan pectin yang ditemukan pada tomat matang, yang memperlambat proses kematangan (28).

Konsumen cenderung mendapatkan keuntungan lebih dari pada produsen dengan ketahanan penyimpanan yang lebih lama. Ketika masih muda, teknologi yang digunakan untuk menghasilkan tanaman yang memiliki sifat output termasuk meningkatkan kadar gizi, manfaat pengobatan, kegunaan dalam perindustrian, dan rasa baru serta daya tarik. Kebanyakan dari tumbuhan pangan pada umumnya dapat ditingkatkan menjadi lebih baik sesuai kebutuhan gizi manusia atau hewan. Kandungan dan kadar protein, pati dan minyak merupakan kadar mikronutrien yang kesemuanya dapat ditingkatkan untuk membuat makanan dan pakan yang bernutrisi (29-30). Sebagai contoh, suku kentang terbaru mengandung 30-60% lebih banyak pati telah dikembangkan dengan menambahkan gen enzim bakteri yang mensintesis pati. Kentang dengan kandungan pati yang tinggi memiliki kelembaban yang kurang dikarenakan menyerap lebih sedikit lemak selama penggorengan (37-39). Enzim bioteknologi juga akan digunakan untuk pengembangan minyak khusus yang mengandung asam lemak tertentu seperti asam oleat yang tinggi pada minyak kacang (40).

Kita telah tahu sekian lama bahwa vitamin dan mineral memperoleh respon biologis dan berdampak positif terhadap kesehatan. Karotenoid adalah kelas lain dari nutrisi yang dapat menurunkan risiko kanker dan kelemahan otot. Diantara tumbuhan lain dapat ditemukan pada papaya (B-karoten), tomat (likopen), kangkung dan bayan (lutein) (29).

Beta-karoten telah dihasilkan pada padi hasil rekayasa genetic, yang bernama Padi Emas, dengan penambahan tiga enzim phyotoen sntase (dua gen dari bunga bakung dan satu dari bakteri Erwinia uredovora) (41). Kultivar ini juga disilangkan dengan kultivar padi dengan kandungan besi tinggi untuk menghasilkan kultivar yang memiliki kualitas keduanya (42). Padi Emas telah banyak menjadi objek perhatian karena memberikan potensi bioteknologi pangan yang akan dating yang menguntungkan masyarakat di Negara berkembang. Varietas padi ini mampu menurunkan kerugian gizi dan kebutaan yang dikaitkan dengan kekurangan vitamin A. Namun, ada pertanyaan muncul tentang keefektifan dari padi ini karena banyak hambatan biologis, budaya, dan makanan yang harus diatasi (43). Pertanyaan-pertanyaan tersebut perlu dijawab dalam bentuk produk pada pengembangan yang lebih lanjut sebelum diperkenalkan.

Fitonutrien yang lain yang ditujukan pada manfaat kesehatan termasuk glukosinolat, fitoesterogen, dan fitosterol. Penemuan dalam berbagai macam sumber makanan, senyawa tersebut dapat diseleksi dan diekspresikan pada tingkat pengobatan (44).

Dalam banyak cara berbeda, bioteknologi siap untuk diubah secara keseluruhan aspek lain untuk pencegahan. Metodenya akan dikembangkan untuk memproduksi vaksin pada tumbuhan dengan mengetahui gen yang mengekspresikan protein antigen pada tanaman budidaya seperti jagung, kentang, dan pisang. Ketika memakan antigen tersebut diperoleh respon imun dan diperlihatkan untuk pertahanan terhadap paparan

berikutnya dari pathogen (45). Kelayakan pendekatan ini ditujukan ketika tikus diberi makanan transgenic antigen Hepatitis B yang diekspresikan pada tuber kentang menunjukkan respon imunitas primer dengan menghasilkan antibody yang spesifik terhadap antigen (46).