penerapan bioteknologi dalam bidang pangan
TRANSCRIPT
1
PENERAPAN BIOTEKNOLOGI DALAM BIDANG PANGAN
A. PENGERTIAN 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.
Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi
teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan
menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.
B. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL/ TRADISIONAL
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme
untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom,
dan kecap. Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan.
Proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain
tempe, tape, kecap, dan sebagainya termasuk keju dan yoghurt. Proses tersebut dianggap sebagai
bioteknologi masa lalu. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya
penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim.
C. PEMANFAATAN BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DI BIDANG PANGAN
Aneka produk makanan memanfaatkan jasa mikroorganisme dalam pengolahannya. Peranan
mikroorganisme dalam pengolahan makanan ini adalah mengubah bahan makanan menjadi
bentuk lain, sehingga nilai gizinya lebih tinggi, zat gizi lebih mudah diserap dan dimanfaatkan, serta
mempunyai cita rasa yang lebih menarik.
Adapun penerapannya dalam menghasilkan produk pangan yaitu :
No. Bahan Pangan Mikroorganisme Golongan Produk
1 Susu
Lactobacillus bulgaricus
Streptococcus termophillus
Streptococcus lactis
Panicillium requiforti
Propioni bacterium
Lactobacillus casei
Bakteri
Bakteri
Bakteri
Jamur
Bakteri
Bakteri
Yoghurt
Yoghurt
Mentega
Keju
Keju Swiss
Susu asam
2 Kedelai
Rhizopus oligosporus
Rhizopus stoloniferus
Rhizopus oryzae
Aspergillus oryzae
Jamur
Jamur
Jamur
Jamur
Tempe
Tempe
Tempe
Kecap
3 Kacang tanah Neurospora sitophyla Jamur Oncom
4 Beras Saccharomyces cereviseae
Endomycopsis fibulegera
Jamur
Jamur Tape Ketan
5 Singkong Saccharomyces elipsoides
Endomycopsis fibulegera
Jamur
Jamur Tape singkong
2
6 Air kelapa Acetobacter xylinum Bakteri Nata de coco
7 Tepung gandum Saccharomyces elipsoides Jamur Roti
8 Kubis Enterobacter sp. Bakteri Asinan
9 Padi-padian atau
umbi-umbian
Saccharomyces cereviseae
Saccharomyces caelsbergensis Jamur
Minuman
beralkohol
10 Mikroorganisme Spirulina
Chlorella
Alga bersel
satu
Protein sel
tunggal
11 Biji kopi Erwinia dissolvens
D. BEBERAPA PENGOLAHAN MAKANAN YANG MEMANFAATKAN BIOTEKNOLOGI
1. Pengolahan Produk Susu
Susu dapat diolah dengan bioteknologi sehingga menghasilkan produk-produk baru, seperti
yoghurt, keju, dan mentega.
a. Yoghurt
- Untuk membuat 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 45oC.
- Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan
bakteri asam laktat.
- Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa. Yoghurt yang nikmat dan bergizi
siap dinikmati.
Prinsip pembuatan yoghurt adalah fermentasi susu dengan cara penambahan bakteri-
bakteri Laktobacillus bulgaris dan Streptoccus thermophillus. Dengan fermentasi ini maka
rasa yoghurt akan menjadi asam, karena adanya perubahan laktosa menjadi asam laktat
oleh bakteri-bakteri tersebut. Apabila tidak diinginkan rasa yang tidak terlalu asam,
tambahkan zat pemanis (gula, sirup) maupun berbagai flavour buatan dari buah-buahan
strawberry, nenas, mangga, jambu, dan sebagainya.
Minuman lactobacillus yang banyak dijual di pasaran dan yoghurt ternyata punya
perbedaan. Menurut Carmen, dalam proses pembuatannya, minuman lactobacillus hanya
menggunakan satu bakteri yaitu Lactobacillus bulgaricus. Sedangkan prinsip pembuatan
yoghurt adalah fermentasi susu dengan menggunakan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan
Streptococcus thermophilus. Kedua macam bakteri tersebut akan menguraikan laktosa (gula
susu) menjadi asam laktat dan berbagai komponen aroma dan citarasa. Lactobacillus
bulgaricus lebih berperan pada pembentukan aroma, sedangkan Streptococcus thermophilus
lebih berperan pada pembentukan cita rasa yoghurt.
Proses fermentasi yoghurt berlangsung melalui penguraian protein susu. Sel-sel bakteri
menggunakan laktosa dari susu untuk mendapatkan karbon dan energi dan memecah
3
laktosa tersebut menjadi gula sederhana yaitu glukosa dan galaktosa dengan bantuan enzim
β-galaktosidase. Proses fermentasi akhirnya akan mengubah glukosa menjadi produk akhir
asam laktat.
Adanya asam laktat memberikan rasa asam pada yoghurt. Hasil fermentasi susu ini
merubah tekstur susu menjadi kental. Hal ini dikarenakan protein susu terkoagulasi pada
suasana asam, sehingga terbentuk gumpalan. Proses ini memakan waktu 1-3 hari yang
merupakan waktu tumbuh kedua bakteri, dan bekerja menjadi 2 fasa, kental dan bening
encer dan rasanya asam.
Setelah diketemukannya jenis bakteri Lactobacillus yang sifat-sifatnya dapat bermanfaat
bagi manusia dan dapat dibuat menjadi yoghurt, maka berkembanglah industri pembuatan
yoghurt. Yoghurt ini dibuat dari susu yang difermentasikan dengan menggunakan bakteri
Lactobacillus, pada suhu 40 derajat celcius selama 2,5 jam sampai 3,5 jam. Asam laktat yang
dihasilkan oleh bakteri tersebut dapat mengubah susu menjadi yogurt yang melalui proses
fermentasi.
b. Keju
Pada pembuatan keju, kelompk bakteri yang dipergunakan adalah bakteri asam laktat.
Bakteri asam laktat yang bisa digunakan adalah Lactobacillus dan Sterptococcus. Ada 4
macam jenis keju, yaitu :
1. Keju sangat keras, contoh: keju Romano, keju Permesan.
2. Keju keras, contoh: keju Cheddar, keju Swiss.
3. Keju setengah lunak, contoh: keju Requefort (keju biru).
4. Keju lunak, contoh: keju Camembert.
- Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau
dipesteurisasikan melalui pemanasan sebelum kultur bakteri asam laktat dinokulasikan
(ditanam), kemudian didinginkan sampai 30oC.
- Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan.
- Akibat dari kegiatan atau aktivitas bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah
menjadi cairan whey dan dadih padat, proses ini disebut pendadihan.
- 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 32oC – 42oC dan
ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang.
Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.
Metabolisme Bakteri Asam Laktat
Bakteri asam laktat berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat
menurut reaksi berikut :
C12H22O11 + H2O → 4CH3CHOHCOOH
Laktosa Air Asam laktat
Tahapan metabolisme bakteri asam laktat dalam pembuatan keju adalah:
1. Pengasaman
Susu dipanaskan agar bakteri asam laktat, yaitu Streptococcus and Lactobacillus dapat
tumbuh. Bakteri-bakteri ini memakan laktosa pada susu dan merubahnya menjadi asam
4
laktat. Saat tingkat keasaman meningkat, zat-zat padat dalam susu (protein kasein,
lemak, beberapa vitamin dan mineral) menggumpal dan membentuk dadih.
2. Pengentalan
Bakteri rennet ditambahkan ke dalam susu yang dipanaskan yang membuat protein
menggumpal dan membagi susu menjadi bagian cair (air dadih) dan padat (dadih).
Setelah dipisahkan, air dadih kadang dipakai untuk membuat keju seperti Ricotta dan
Cypriot hallumi namun biasanya air dadih tersebut dibuang. Rennet mengubah gula
dalam susu menjadi asam dan protein yang ada menjadi dadih. Jumlah bakteri yang
dimasukkan dan suhunya sangatlah penting bagi tingkat kepadatan keju. Proses ini
memakan waktu antara 10 menit hingga 2 jam, tergantung kepada banyaknya susu dan
juga suhu dari susu tersebut.
3. Pengolahan dadih
Beberapa keju lunak dipindahkan dengan hati-hati ke dalam cetakan. Sebaliknya pada
keju-keju lainnya, dadih diiris dan dicincang menggunakan tangan atau dengan bantuan
mesin supaya mengeluarkan lebih banyak air dadih. Semakin kecil potongan dadih maka
keju yang dihasilkan semakin padat.
c. Mentega
- Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonosto
ceremoris.
- 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.
5
Pengolahannya:
1. Masukkan bahan (heavy cream) ke dalam mixer dan aduk dengan menggunakan adukan
jenis balloon whisk.
2. Tutup permukaan bowl mixer supaya heavy cream tidak mengotori dapur kita saat
dikocok.
3. Kocok dengan kecepatan sedang selama 5 – 7 menit bila menggunakan mixer jenis
heavy duty.
4. Hentikan mixer pada saat mentega sudah terpisah dari cairan cream.
5. Keluarkan kocokan butter dari dalam bowl mixer, kemudian saring menggunakan
saringan yang bersih.
6. Beri mentega dengan sedikit air yang bertujuan untuk benar-benar membersihkan
mentega dari campuran cairan sisa heavy cream.
7. Aduk mentega dengan menggunakan spatula supaya halus dan tidak bergerindil. Aduk
selama 2 menit.
8. Bila ingin membuat jenis mentega yang asin, bisa menambahkan garam saat proses
mengaduk ini berlangsung. Bila sudah halus, simpan mentega dalam wadah tertutup
dan siap digunakan.
2. Produk Makanan Non – Susu
a. Kecap
6
- 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 prose fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan
dihasilkan produk kecap.
Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Kecap
Pembuatan kecap dengan cara fermentasi di Indonesia, secara singkat adalah sebagai
berikut :
Kedelai dibersihkan dan direndam dalam air pada suhu kamar selama 12 jam,
kemudian direbus selama 4-5 jam sampai lunak.
Setelah direbus, kedelai ditiriskan dan didinginkan di atas tampah.
Tampah tersebut ditutup dengan lembaran karung goni, karung terigu, atau lembaran
plastik. Karena terus berulang kali dipakai, bahan yang digunakan sebagai penutup ini
biasanya mengandung spora, sehingga berfungsi sebagai inokulum.
Spora kapang Aspergillus wentii akan bergerminasi dan tumbuh pada substrat kedelai
dalam waktu 3 sampai 12 hari pada suhu kamar.
Kapang dan miselium yang terbentuk akibat fermentasi inilah yang dinamakan koji.
Selanjutnya, koji diremas-remas, dijemur, dan kulitnya dibuang.
Koji dimasukkan ke dalam wadah dari tanah, tong kayu, atau tong plastik yang berisi
larutan garam 20-30 persen.
Campuran antara kedelai yang telah mengalami fermentasi kapang (koji) dengan
larutan garam inilah yang dinamakan moromi.
Fermentasi moromi dilanjutkan selama 14-120 hari pada suhu kamar.
Setelah itu, cairan moromi dimasak dan kemudian disaring.
7
b. Tempe
Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun
yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai. Untuk membuat tempe, selain
diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora
mikroorganisme, dalam hal ini kapang.
Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari
genus Rhizopus, antara lain :
1. Rhyzopus oligosporus
2. Rhyzopus stolonifer
3. Rhyzopus arrhizus
4. Rhyzopus oryzae
Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan
memfermentasikannya menjadi produk tempe.
Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein,
lemak, dan karbohidrat.
Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai 9x lipat.
Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Tempe
Proses Produksi Tempe
8
c. Roti
- Pada pembuatan roti, biji-bijian serelia dipecah dahulu untuk membuat tepung terigu.
Selanjutnya oleh enzim amilase tepung dirubah menjadi glukosa.
- Selanjutnya khamir Saccharomyces cerevisiae, yang akan memanfaatkan glukosa
sebagai substrat respirasinya sehingga akhirnya membentuk gelembung-gelembung
yang akan terperangkap pada adonan roti. Adanya gelembung ini menyebebkan roti
bertekstur ringan dan mengembang. Sedangkan jika ditambah protease maka roti yang
dihasilkan akan bertekstur lebih halus.
Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Roti
Skema produksi roti
d. 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. Masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan pengalaman.
e. Anggur
Atau juga populer disebut dalam bahasa Inggris: wine adalah minuman beralkohol
yang dibuat dari sari anggur jenis Vitis vinifera yang biasanya hanya tumbuh di area 30
hingga 50 derajat lintang utara dan selatan. Minuman beralkohol yang dibuat dari sari
buah lain yang kadar alkoholnya berkisar di antara 8% hingga 15% biasanya disebut
sebagai wine buah (fruit wine). Anggur dibuat melalui fermentasi gula yang ada di dalam
buah anggur.