< PreviousBioteknologi Industri Pangan 4093. Tanaman yang mengandung nilai gizi khusus. Contoh tanaman ini adalah (golden rice), yaitu padi yang banyak mengandung likopen dan beta karoten. Padi yang banyak mengandung zat besi karena mengandung jenis protein yang dapat mengikat besi. 4. Tanaman yang mengandung pharmaceuticals. Sudah ada padi dan gandum yang dapat menghasilkan antibodi anti kanker,yang dapat mengenal sel-sel kanker paru-paru, kanker buah dada dan kanker usus, sehingga dapat diharapkan membantu diagnosa dan terapi dari jenis-jenis kanker tersebut. Tanaman yang dapat menghasilkan zat anti kanker vinblastin dan vincristine yang berguna dalam pengobatan penyakit limfoma Hodgkin. 5. Tanaman yang mengurangi dampak negatip lingkungan. Beberapa jenis tanaman memerlukan guludan yang tinggi. Guludan semacam ini mudah terancam erosi. Oleh sebab itu tanaman jenis ini harus dibuat tahan terhadap jenis penyakit akar, sehingga guludannya dapat dibuat tidak terlalu tinggi. Keuntungan dan Kerugian Modifikasi Genetik Keuntungan: 1. Panen Lebih Besar: tanaman rekayasa bisa meningkatkan panen di tanah yang luasnya terbatas, tanah miskin, atau kawasan yang rawan banjir. 2. Meningkatkan Nutrisi: kacang kedelai MG lebih banyak mengandung protein. Sama seperti beras, yang direkayasa sehingga mengandung zat besi, untuk mengatasi anemia. 3. Kesehatan Lebih Baik: tanaman yang mengandung vaksin akan mempermudah penyebaran vaksin dan membuat obat lebih mudah ditelan. 4. Bahan Kimia Lebih Sedikit: resistensi terhadap serangga hama tertentu akan mengu-rangi ketergantungan terhadap pestisida. Dengan tanaman yang menghasilkan zat herbisida (pembunuh rumput), maka petani hanya perlu menyemprot setahun sekali dan dan tidak selamanya tiga kali. Kerugian: 1. Bahan alergi baru: manipulasi genetik sering menggunakan protein dari organisme yang tidak pernah menjadi bahan makanan, dan sebagian besar bahan alergi makanan berasal dari protein. 2. Resistensi terhadap antibiotik: gen resistensi-antibiotik sering digunakan sebagai "penanda" untuk menyeleksi sel-sel transgenik dan ada kemungkinan akan masuk ke jaringan tubuh manusia atau organisme lain. Hal ini akan menyebabkan persoalan baru bagi kesehatan. Bioteknologi Industri Pangan 4103. Virus baru: gen viral pada tanaman yang direkayasa dapat menyebabkan tanaman kebal terhadap virus kemungkinan dapat terkombi-nasi lagi dengan mikroba lain untuk menghasilkan virus hibri-da yang lebih berbahaya. 4. Rumput baru: dalam ling-kungan yang lebih luas, perka-winan antar tanaman kemungkinan menghasilkan "rumput super". Di samping itu tanaman hasil rekayasa kemungkinan dapat terbawa ke luar lahan pertanian dan meluas, sehingga merusak seluruh ekosistem. 5. Resistensi terhadap hama: dalam waktu lama, hama dapat kebal terhadap tanaman yang menghasilkan pestisida, sehingga pestisida menjadi tidak efektif lagi. Gambar 9.15 Pertumbuhan Tanaman Tembakau dengan Modifikasi Gen Tahan Kekeringan (Tanpa Pemberian Air Selama 14 Hari). (A) Tembakau Non Ttransgenik (B) Tembakau Transgenik Sumber : Thomson, 2006. 99..66.. BBiiootteekknnoollooggii BBaakktteerrii AAssaamm LLaakkttaatt Klasifikasi dan Karakretisasi Bioteknologi bakteri asam laktat adalah penggunaan/pemanfaatan bakteri asam laktat untuk membuat atau memodifikasi suatu produk (bahan pangan/pangan) menjadi suatu produk yang lebih berkualitas. Bakteri asam laktat terdiri atas beberapa genus yaitu Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus Streptococcus, Carnobacterium, Aerococcus, Enterococcus, Lactococcus, Vagococcus, Tetracoccus dan Bifidobacterium (Salminen et al, 2004). Berdasarkan sifat memfermentasinya bakteri asam laktat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu BAL homofermentatif yang hanya menghasilkan asam laktat, dan BAL heterofermentatif yang menghasilkan asam laktat, etanol atau asam asetat, dan CO2. Penggunaan BAL dalam Fermentasi Susu Sifat yang terpenting dari bakteri asam laktat adalah kemampuannya untuk memfermentasi gula menjadi asam laktat. Sifat ini penting dalam pembuatan produk-produk fermentasi seperti fermentasi sayuran (sauerkraut, pikel dan sebagainya), fermentasi susu A BBioteknologi Industri Pangan 411(keju, yoghurt, kefir dan sebagainya), fermentasi ikan dan daging. Produksi asam oleh bakteri asam laktat berlangsung secara cepat sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikroba lain yang tidak diinginkan. Genus yang banyak digunakan dalam fermentasi susu antara lain adalah Streptococcus dan Lactobacillus (Surono, 2004). Streptococcus thermophilus mempunyai bentuk bulat (kokus) dengan diameter sel 0,7-0,9 µm. Pada susu, bakteri ini membentuk rantai panjang yang terdiri atas 10-20 sel. Berdasarkan aktivitas metabolisme karbohidrat, bakteri ini bersifat homofermentatif yang mampu menghasilkan asam laktat sebagai produk metabolit utamanya. Asam laktat yang terbentuk berupa L(+) asam laktat. Memiliki suhu optimum bagi pertumbuhannya yaitu 380C dan akan terhenti pada suhu 100C (Robinson, 1999; Wahyudi, 2006). Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus berbentuk batang dengan sel berukuran 0,5-0,8 µm x 2,0-9,0 µm. Pada susu, bakteri ini membentuk rantai pendek yang terdiri dari 3-4 sel. Memiliki suhu optimum pertumbuhannya yaitu 450C. Bersifat homofermentatif dengan menghasilkan asam laktat yang berupa D(-) asam laktat sebesar 1,7-2,1 % pada susu (Robinson, 1999). Gambar 9.16 Beragam Produk Fermentasi Susu Menggunakan BAL (Anonim, 2005) BAL dalam Fermentasi Keju Keju berasal dari kata Inggris kuno yaitu cese dan chiese, atau dari bahasa latin caseus. Kata-kata yang sama dalam bahasa Jerman untuk keju adalah kase, sedang-kan di Perancis fromage serta Spanyol dan Italia menamakan produk ini sebagai queso dan formaggio. Dadih/yoghurt Indonesia Kefir Mentega susu Bioteknologi Industri Pangan 412Keju terbuat dari bahan baku susu baik itu susu sapi, kambing, dan kerbau. Proses pembuatannya dilakukan dengan pembentukan dadih setelah terlebih dahulu melakukan pasteurisasi terhadap susu. Pasteurisasi ditujukan untuk menghilangkan bakteri patogen sekaligus menghilangkan bakteri pengganggu dalam proses pembuatan dadih. Pembuatan dadih atau proses penggumpalan mulai terjadi saat ditambah starter kultur baktri laktat, kultur bakteri ini menyebabkan terjadi fermentasi hingga pada pH tertentu. Enzim atau pun asam ditambahkan saat telah dicapai kondisi yang sesuai untuk enzim atau asam sehingga proses koagulasi tercapai. Penambahan enzim atau pun asam bertujuan untuk menurunkan pH hingga 4.5 dimana pH tersebut merupakan titik isoelektrik kasein. Gumpalan susu yang terbentuk di dasar alat, kemudian diambil dengan cara filtrasi. Gumpalan susu ini kemudian dipres untuk mengeluarkan whey nya. Penambahan garam pada hasil gumpalan yang di filtrasi akan menghasilkan keju cottage. Untuk menghasilkan keju jenis lainnya, gumpalan susu yang disaring ini kemudian di pres dengan waktu yang bervariasi tergantung jenis keju yang diinginkan. Pada proses penekanan ini terjadi pula proses pematangan. Biasanya di Inggris proses pematangan memakan waktu lebih kurang 10 minggu sehingga menjadi keju yang dinamakan keju keras (cheddar) sedangkan di Amerika untuk menghasilkan keju keras (cheddar) dengan terlebih dahulu dicelupkan dalam parafin untuk mencegah kekeringan, serta dibiarkan mengeras sekitar enam bulan. Pada proses pematangan dapat ditambahkan mikroba-mikroba tertentu untuk menghasilkan keju yang diinginkan. Selama proses pematangan ini banyak senyawa-senyawa khas yang dihasilkan tergantung dari bakteri yang ditambahkan. Keju Swis yang khas dengan cita rasa asam propionatnya dihasilkan oleh bakteri Propionibacerium shermani. Selain itu lubang-lubang yang dihasilkan pun terjadi karena terbentuknya gas karbondioksida yang diproduksi selama fermentasi. Ada lagi keju yang dinamakan keju Roquefort, yang berwarna biru khas. Keju ini berasal dari desa Roquefort di Perancis. Dalam prosesnya keju ini ditambahkan dengan jamur Penicilin roqueforti. Penambahan jamur selama proses pematangan ini mengakibatkan keju berurat dan warnanya menjadi biru yang khas. Adapun keju camemberti, ditambahkan Penicilin camemberti pada proses pematangannya yang juga memberikan efek warna biru dan citarasa khas camembert. Adapun keju yang dikenal oleh para ibu-ibu yang sering membuat kastengel atau cheese stick adalah jenis keju edam. Keju ini berasal dari Belanda yang termasuk golongan keju keras (hard cheese) yang kadar airnya berkisar antara 20-42 persen. Bioteknologi Industri Pangan 413 Gambar 9.17. Contoh Jenis Keju (Anonim, 2005) Penggunaan BAL sebagai Pengawet Menurut Ray (2004) dalam proses pengolahan makanan, BAL selain berperan sebagai fermentatif, juga berperan sebagai biopreservatif (pengawet). BAL dapat digunakan sebagai pengawet karena dapat menghasilkan senyawa antimikroba yang mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Senyawa antimikroba tersebut antara lain adalah asam laktat, hidrogen peroksida (H2O2), diasetil, karbondioksida (CO2) dan bakteriosin (De Vuyst dan Vandamme, 1994). Aktivitas senyawa antimikroba ini terhadap mikroorganisme lain dapat bersifat bakteriostatik atau bakterisidal. Bakteriostatik yaitu mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme tetapi tidak menyebabkan kematian, sedangkan bakterisidal yaitu mampu menyebabkan kematian mikroorganisme. Hal ini tergantung dari jenis, karakteristik dan konsentrasi senyawa antimikrobial yang dihasilkan (Hyde, 1983; Salminen et al, 2004). Asam laktat merupakan metabolit utama yang dihasilkan oleh BAL dalam proses metabolisme karbohidrat. Metabolit ini bersifat antimikrobial terhadap pertumbuhan mikroorganisme sehingga berpotensi digunakan sebagai pengawet alami makanan. Menurut Ray (2004), penggunaan asam laktat dengan konsentrasi sebesar 1-2 % pada pH 5 atau lebih dalam makanan, mampu menghambat pertumbuhan bakteri positif dan negatif Gram. Pada pH di bawah 5, asam laktat yang dihasilkan efektif dalam mematikan jumlah populasi bakteri negatif Gram. Mekanisme penghambatan terjadi karena asam laktat dalam bentuk tidak terdisosiasi dapat menembus membran sel. Ion H+ dalam sitoplasma akan mengganggu gradien proton dan selanjutnya akan mengganggu transportasi nutrisi, sehingga ion ini harus dikeluarkan dari sel. Pelepasan ion H+ dari sel membutuhkan energi, akibatnya energi yang tersedia untuk pertumbuhan sel menjadi berkurang dan sel lambat laun akan mati. Selain itu, asam laktat yang dihasilkan dalam fermentasi juga mampu menurunkan pH dan keadaan ini akan mengganggu aktivitas enzim sehingga sel tidak dapat melakukan aktivitas metabolisme (Ray, 2004). Umumnya BAL dapat mengakumulasi H2O2 karena tidak mempunyai enzim katalase. H2O2 bersifat oksidator yang dapat mengoksidasi komponen sel bakteri, sehingga menyebabkan kerusakan struktur sel bakteri Bioteknologi Industri Pangan 414tersebut. Penggunaan H2O2 dengan konsentrasi sebesar 6-8 µg/mL dapat menimbulkan efek bakteriostatik, sedangkan dengan konsentrasi 30-40 µg/mL dapat menimbulkan efek bakterisidal (Ray, 2004). Diasetil merupakan senyawa pembentuk aroma yang dihasilkan oleh BAL dalam metabolisme karbohidrat. Senyawa ini lebih efektif menghambat bakteri negatif Gram dibandingkan dengan bakteri positif Gram. Konsentrasi penghambatan bakteri negatif Gram oleh diasetil sebesar 200 µm/mL, sedangkan bakteri positif Gram sebesar 300 µm/mL. Namun mekanisme penghambatannya belum diketahui secara pasti (William et al., 1996; Surono, 2004). Menurut Naidu (2000), bakteriosin didefinisikan sebagai senyawa polipeptida yang bersifat antimikrobial terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Bakteriosin yang dihasilkan oleh BAL ada yang mempunyai aktivitas penghambatan dengan spektrum luas dan juga ada yang berspektrum sempit. Efek bakterisidal terjadi pada bakteri positif Gram dan yang berkerabat dekat dengan bakteri penghasil. Menurut Kusumawati (2000), S. thermophilus menghasilkan bakteriosin thermophilin, sementara L. delbrueckii subsp. bulgaricus menghasilkan bulgarin. Mekanisme kerja bakteriosin diawali dengan absorbsi oleh reseptor spesifik yang terdapat pada permukaan sel bakteri dan masuk melalui dinding sel. Setelah molekul bakteriosin kontak dengan membran, menyebabkan membran sitoplasma menjadi tidak stabil. Akibatnya viabilitas sel menurun dan menyebabkan keluarnya material yang terdapat dalam inti sel sehingga sel menjadi mati (Holzapfel et al., 1995). Gambar 9.18 Bakteriosin dan Nisin Sebagai Pengawet Pada Produk Sosis (Anonim, 2005) Bioteknologi Industri Pangan 415Pengembangan BAL sebagai Probiotik Kata probiotik berasal dari bahasa Yunani yang artinya untuk hidup. Pertama kali diperkenalkan oleh Lilley dan Stilwell pada tahun 1965 yang mendefinisikan probiotik sebagai mikroba yang dapat menstimulasi pertumbuhan mikroba lain, sebagai lawan kata dari antibiotic. Salminen dan Wright (1983) mendefinisikan probiotik sebagai sejumlah bakteri hidup atau produk susu yang difermentasi atau suplemen makanan yang mengandung bakteri asam laktat dalam kondisi hidup. Definisi ini selanjutnya berkembang menjadi sejumlah bakteri hidup atau sediaan sel mikroba yang menguntungkan kehidupan ianangnya (Salminen et al., 1999). Menurut Fuller (1992) probiotik merupakan bakteri hidup yang menguntungkan inangnya melalui perbaikan keseimbangan mikrobiota dalam saluran usus inang. Probiotik dengan kualitas tinggi dari galur bakteri asam laktat antara lain yaitu Lactobacillus, Streptococcus, dan Bifidobacterium. Probiotik dianngap memberikan dampak positif bagi keseimbangan flora bakteri usus, meningkatkan system imun, menurunkan kandungan kolesterol darah, serta dapat menghambat bakteri pathogen karena mampu bersaing hidup (tempat dan nutrisi) serta menghasilkan asam laktat dan antimikroba (bakteriosin). Dalam bahan pangan, kriteria suatu bakteri probiotik harus memenuhi syarat yaitu diisolasi dari manusia sebagai bakteri indigenus, aman bagi manusia, dapat menghambat bakteri patogen, memiliki ketahan terhadap asam lambung dan garam empedu serta mempunyai sifat mampu menempel pada usus manusia. Beberapa galur bakteri asam laktat yang sudah dikomersialkan antara lain seperti pada Tabel 9.9 Tabel 9.9 Strain Lactobacillus dan Distributornya (Bintang, 2000) Strain Distributor Lactobacillus rhamnosus GG L. acidophilus NCFM L. casei Shirota L. reuteri MM53 L. casei CRL431 L. rhamnosus GR-1 L. fermentum RC-14 Valio, Finlandia, Campina, Melkunie dan Belanda Rodia, WI, USA Yakult, Jepang BioGaia, Swedia Chr, Hansen, WI, USA Urex, London, Canada Urex, London, Canada Produk yang telah diklaim sebagai produk berprobiotik dan banyak dikenal masyarakat di antaranya yaitu yoghurt. Produk ini adalah susu yang difermentasi oleh L. bulgaricus dan streptococcus thermophilus dengan perbandingan satu banding satu. Yoghurt Bioteknologi Industri Pangan 416mempunyai tekstur semi padat akibat terjadinya koagulasi kasein susu dengan pH asam sekitar 4,2 – 4,4. Beberapa manfaat dari yoghurt antara lain menurunkan kadar kolesterol darah, membantu penyerapan kalsium dan fosfor serta menghasilkan senyawa antibakteri (Bintang, 1994; Bintang dan Siburian, 1999; dalam Orasi Ilmiah Bintang, 2000). Gambar 9.19 Produksi Yoghurt Skala Industri (Anonim, 2005) RRaannggkkuummaann Pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel organisme dan perbesaran ukuran sel. Pertumbuhan mikroba dalam bioreaktor terjadi secara pertumbuhan individu sel dan pertumbuhan populasi. Pertumbuhan mikroba dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, di antaranya yaitu suhu, pH, aktivitas air, adanya oksigen, dan tersedianya zat makanan. Mikroba menggunakan komponen-komponen kimia di dalam substrat sebagai sumber energi untuk berkembang biak dan membentuk sel-sel baru. Bakteri tumbuh dengan cara pembelahan biner, yang berarti dari satu sel membelah menjadi dua sel. Waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah disebut waktu generasi. Waktu ini bervariasi tergantung pada spesies dan kondisi pertumbuhan. Beberapa contoh mikroba yang sering dibahas atau terdapat dalam makanan antara lain seperti E. coli, Endomycopsis, Pseudomonas, Candida, Bacillus subtilis, Staphylococcus, Streptococcus faecalis, Saccharomyces ellipsoideus, Rhizopus dan Aspergillus niger . Beberapa di antaranya digunakan untuk proses fermentasi metabolit primer maupun fermentasi metabolit sekunder dengan jenis mikroba yang berbeda untuk tipe fermentasi yang berbeda. Tahapan fermentasi meliputi pemilihan mikroba, media fermentasi, preparasi inokulum, kontrol proses fermentasi dan pengunduhan produk. Rekayasa genetika merupakan suatu proses bioteknologi modern dimana sifat-sifat dari suatu mahluk hidup dirubah dengan cara memindahkan gen-gen dari satu spesies mahluk hidup ke spesies yang lain, ataupun memodifikasi gen-gen dalam satu spesies. GMO (Genetically Modified Organism) adalah organisme (dalam hal ini lebih ditekankan kepada tanaman dan hewan) yang telah mengalami modifikasi genome (rangkaian gen dalam kromosom) sebagai akibat ditransformasikannya satu atau lebih gen asing yang berasal dari organisme lain (dari species yang sama sampai divisio yang berbeda). Bioteknologi Industri Pangan 417Rekayasa genetika pada tanaman akan memberikan banyak keuntungan, akan tetapi kemungkinan juga akan menimbulkan kerugian. Bioteknologi bakteri asam laktat adalah penggunaan/pemanfaatan bakteri asam laktat untuk membuat atau memodifikasi suatu produk (bahan pangan/pangan) menjadi suatu produk yang lebih berkualitas. Penggunaan bakteri asam laktat diantaranya dalam fermentasi susu, keju, sebagai pengawet maupun sebagai probiotik. SSooaall LLaattiihhaann 1. Mengapa pengetahuan mengenai kurva pertumbuhan mikroba sangat penting? 2. Apakah pengertian bakteri termofilik ? 3. Apakah definisi proses fermentasi? 4. Sebutkan beberapa contoh fermentasi metabolit primer? 5. Mengapa sari buah anggur merupakan medium fermentasi wine yang baik? 6. Sebutkan beberapa bahan yang dapat digunakan membuat cuka? 7. Apakah pengertian rekayasa genetika? 8. Apakah pengetian bioteknologi bakteri asam laktat? Analisis Kelayakan Usaha 418 XX.. AANNAALLIISSIISS KKEELLAAYYAAKKAANN UUSSAAHHAA 1100..11.. PPeennggaannttaarr Kebutuhan pangan semakin hari semakin banyak seiring dengan perkembangan penduduk, sementara itu ketersediaan lahan pertanian semakin menyempit dengan makin banyaknya jumlah penduduk. Untuk melakukan usaha agroindustri di bidang pangan, maka selain menguasai teknologi pengolahan maka juga diperlukan pengetahuan analisis kelayakan usahanya. Jenis-jenis usaha di bidang agroindustri pangan sangat banyak jenis atau ragamnya. Sehingga dalam kesempatan ini hanya dibahas salah satu jenis komoditas hasil pengolahan produk pangan, yaitu usaha agroindustri produksi tempe. 1100..22.. UUssaahhaa AAggrrooiinndduussttrrii TTeemmppee Tempe merupakan salah satu produk olahan kedelai yang difermentasi menggunakan kapang. Produk ini banyak memiliki kelebihan kandungan nutrisi dibandingkan dengan kedelai. 1100..33.. PPiinnjjaammaann MMooddaall Pinjaman modal usaha untuk biaya tetap dan biaya variabel sebesar Rp 79,430,000 Besarnya suku bunga diasumsikankan 12%/tahun rata (flat). Jangka waktu pinjaman dan cicilan selama 5 tahun. Grace period 1 tahun, cicilan dan bunga dibayar mulai tahun kedua sampai tahun ke lima. Tabel 10.1 menunjukan perhitungan bunga dan cicilan. Bunga dihitung berdasarkan perkalian antara besarnya pinjaman dengan besarnya bunga 60%. Cicilan setiap bulan dihitung dengan membagi jumlah pinjaman dan bunga selama 60 bulan (5 tahun). 1100..44.. SSkkaallaa UUssaahhaa Usaha agroindustri produk tempe dilakukan dengan skala usaha 100 kg/hari atau 2.500 kg atau 2.5 ton kedelai per bulan. Asumsi produksi per bulan rata-rata 25 hari kerja. Jumlah tenaga kerja yang terlibat diasumsikan 5 orang/bulan. Rata-rata upah per orang diasumsikan Rp 700.000,- Next >