Pada umumnya bioteknologi menggunakan mikroorganisme karena dapat tumbuh
dengan cepat, mengandung protein yang cukup tinggi, dapat menggunakan
produk-produk sisa sebagai substratnya misalnya dari limbah dapat
menghasilkan produk yang tidak toksik dan reaksi biokimianya dapat
dikontrol oleh enzim organisme itu sendiri. Bioteknologi dengan
menggunakan mikroorganisme dapat menghasilkan makanan dan minuman,
penghasil obat, pembasmi hama tanaman, pengolah limbah, pemisah logam
dari bijih logam.
1. Mikroorganisme Pengubah dan Penghasil Makanan dan Minuman
Proses fermentasi dari suatu organisme dapat mengubah suatu makanan dan
minuman. Ingatlah kembali pelajaran Metabolisme, proses fermentasi
merupakan perubahan enzimatik secara anaerob dari suatu senyawa organik
dan menjadi produk organik yang lebih sederhana. Mengapa mikroorganisme
dijadikan sebagai sumber makanan? Hal tersebut disebabkan mikroorganisme
dapat tumbuh menjadi dua kali lipat dan juga massa mikroba minimal
mengandung 40% protein dan memiliki kandungan vitamin dan mineral yang
tinggi. Beberapa jenis mikroorganisme dalam produk makanan dan minuman
adalah sebagai berikut:
a. Pembuatan Tape
Tape merupakan makanan hasil fermentasi yang mengandung alkohol. Makanan
ini dibuat dari beras ketan ataupun singkong dengan jamur Endomycopsis fibuligera, Rhizopus oryzae, ataupun Saccharomyces cereviceae
sebagai ragi. Ragi tersebut tersusun oleh tepung beras, air tebu,
bawang merah dan putih, kayu manis. Sebelum membuat tape perlu
diperhatikan untuk menghasilkan kualitas yang bagus, warnanya menarik,
rasanya manis dan strukturnya lembut dengan menggunakan cara antara
lain:
a. bahan dasar singkong atau beras ketan memiliki kualitas baik;
b. memperhitungkan macam dan banyak ragi yang digunakan;
c. memilih cara pemasakan bahan dasar (ditanak atau direbus);
d. memilih cara menyimpan tape (dengan plastik atau daun);
e memperhatikan keadaan lingkungan pada saat menyimpannya.
Adakalanya pembuatan tape ketan dilanjutkan yang akhirnya akan menghasilan brem, baik untuk diminum atau untuk kue.
b. Pembuatan Tempe
Tempe adalah makanan yang populer di negara kita. Meskipun merupakan
makanan yang sederhana, tetapi tempe mempunyai atau mengandung sumber
protein nabati yang cukup tinggi. Tempe terbuat dari kedelai dengan
bantuan jamur Rhizopus sp. Jamur ini akan mengubah protein
kompleks kacang kedelai yang sukar dicerna menjadi protein sederhana
yang mudah dicerna karena adanya perubahan-perubahan kimia pada protein,
lemak, dan karbohidrat. Selama proses fermentasi kedelai menjadi tempe,
akan dihasilkan antibiotika yang akan mencegah penyakit perut seperti
diare.
c. Pembuatan Oncom
Pernahkan Anda makan oncom? Oncom merupakan makanan yang dikenal di
kawasan Jawa Barat. Oncom terbuat dari ampas tahu, yaitu ampas kedelai
dengan bantuan jamur Neurospora sitophila. Jamur ini dapat
menghasilkan zat warna merah atau oranye yang merupakan pewarna alami.
Neurospora dapat mengeluarkan enzim amilase, lipase protease yang aktif
selama proses fermentasi. Selain itu, juga dapat menguraikan bahan-bahan
dinding sel ampas kacang kedelai, singkong, atau kelapa. Fermentasi ini
juga menyebabkan terbentuknya sedikit alkohol dan berbagai ester yang
beraroma sedap.
d. Pembuatan Kecap
Kecap terbuat dari kacang kedelai berwarna hitam. Untuk mempercepat
fermentasi biasanya dicampurkan sumber karbohidrat atau energi yang
berbentuk tepung beras atau nasi, sedangkan warna larutan kecap yang
terjadi, tergantung pada waktu.
Perendaman kedelai dilakukan dalam larutan garam, maka pembuatan kecap
dinamakan fermentasi garam. Fermentasi pada proses pembuatan kecap
dengan menggunakan jamur Aspergillus wentii dan Rhizopus sp.
Coba Anda perhatikan beberapa kecap di pasaran, ada yang kental, ada
pula yang encer. Kecap yang kental karena banyak ditambahkan gula merah,
gula aren, atau gula kelapa, sedangkan kecap yang encer dikarenakan
mengandung lebih banyak garam. Ada juga kecap ikan, kecap udang, dan
sebagainya. Itu bisa dilakukan karena selama proses pembuatan ada
penambahan sari ikan ataupun sari udang ke dalamnya.
e. Pembuatan Asinan Sayur
Asinan sayuran merupakan sayuran yang diawetkan dengan jalan fermentasi asam. Bakteri yang digunakan adalah Lactobacillus sp., Streptococcus sp., dan Pediococcus.
Mikroorganisme tersebut mengubah zat gula yang terdapat dalam sayuran
menjadi asam laktat. Asam laktat yang terbentuk dapat membatasi
pertumbuhan mikroorganisme lain dan memberikan rasa khas pada sayuran
yang difermentasi atau sering dikenal dengan nama ‘acar’.
Bagaimana cara membuat asinan sayuran? Untuk mengetahuinya lakukan percobaan berikut ini:
Tujuan : Membuat asinan sayuran
Alat dan Bahan :
1. Kubis segar
2. Pisau
3. Stoples atau wadah yang bersih
4. Garam dan air
Cara Kerja :
1. Sediakan kubis segar sekitar 1-2 kg, rajang/iris-iris menjadi kecil
dan tempatkan ke dalam tempat bersih yang ditutup misalnya stoples.
2. Tambahkan air bersih secukupnya ke dalam stoples, sampai menggenangi permukaan kubis.
3. Tambahkan garam dapur 2,5%, aduk hingga rata.
4. Bagian atas tempat ditutup dengan lembaran plastik yang diikat hingga tidak ada lubang untuk udara luar memasukinya.
5. Setelah 3 – 5 hari, ukurlah nilai derajat keasaman dengan menggunakan
kertas pH. Jika sudah asam berarti proses tersebut sudah selesai dan
siap digunakan. Dapat juga ditambahkan bumbu sesuai
dengan selera.
Catatan :
Jika derajat keasamannya sudah sesuai, berarti prosesnya berjalan dengan
baik dan di dalam tempat didapatkan banyak asam organik, khususnya asam
laktat yang dapat dipergunakan untuk pengawetan bahan makanan, sayuran,
atau buah-buahan. Cobalah Anda membuat asinan dengan menggunakan buah
misalnya mentimun!
f. Pembuatan Roti
Jika Anda makan roti atau donat, pernahkah Anda berpikir bila pembuatan
roti atau donat itu sebenarnya juga melalui proses fermentasi? Proses
fermentasi ini dibantu dengan bantuan yeast atau khamir
yaitu sejenis jamur. Jika Anda mempunyai kesempatan memperhatikan
pembuatan roti atau donat, maka adonan tepung akan mengembang. Mengapa
bisa mengembang?
Yeast yang ditambahkan pada adonan tepung akan menjadikan proses
fermentasi, yaitu akan menghasilkan gas karbon dioksida dan alkohol. Gas
karbon dioksida tersebut dapat berguna untuk mengembangkan roti,
sedangkan alkohol dibiarkan menguap. Selanjutnya, akan terlihat jika
adonan tersebut dioven akan tampak lebih mengembang dan ukurannya
membesar, hal ini dikarenakan gas akan mengembang jika temperatur
tinggi. Hasilnya seperti yang Anda lihat roti akan berwarna kekuningan
dan lembut, tetapi jika tidak beruntung roti akan keras dan padat
(bantat), coba Anda pikirkan!
g. Pembuatan Keju
Pada umumnya keju disukai banyak orang. Keju dibuat dari air susu yang diasamkan dengan memasukkan bakteri, yaitu Lactobacillus bulgarius dan Streptococcus thermophillus.
Untuk mengubah gula susu (laktosa) menjadi asam susu (asam laktat) susu
dipanaskan terlebih dahulu pada suhu tertentu dengan maksud untuk
membunuh bakteri yang berbahaya agar berhasil dalam proses pembuatannya.
Selanjutnya, ditambahkan campuran enzim yang mengandung renin untuk
menggumpalkan susu sehingga terbentuk lapisan, yaitu berupa cairan susu
yang harus dibuang, sedangkan bagian yang padat diperas dan dipadatkan.
Enzim tersebut akan menambah aroma dan rasa, juga akan mencerna protein
dan lemak menjadi asam amino.
Pada umumnya keju dapat dikelompokkan menurut kepadatannya yang
dihasilkan dalam proses pemasakan. Keju menjadi keras apabila
kelembabannya kecil dan pemampatannya besar. Jika masa inkubasinya
semakin lama, maka keasamannya makin tinggi sehingga cita rasanya makin
tajam. Misalnya, keju romano, parmesan sebagai keju sangat keras, keju
cheddar, swiss sebagai keju keras yang berperan Propioniobacterium sp., keju roqueorforti yang berperan Pennicilium reguerforti sebagai keju setengah lunak, keju camemberti sebagai keju lunak yang berperan Pennicilium camemberti.
h. Pembuatan Yoghurt
Yoghurt merupakan minuman yang terbuat dari air susu. Apabila
dibandingkan dengan susu biasa, yoghurt dapat memberikan efek pengobatan
terhadap lambung dan usus yang terluka. Selain itu, yoghurt dapat
menurunkan kadar kolesterol dalam darah sehingga mencegah penyumbatan di
pembuluh darah.
Dalam proses pembuatannya, air susu dipanaskan terlebih dahulu agar
tidak terkontaminasi bakteri yang lain. Setelah dingin, ke dalam air
susu dimasukkan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus termophillus. Susu dibiarkan selama 4-6 jam pada suhu 38oC – 44o C atau selama 12 jam pada suhu 32oC.
Pada masa inkubasi akan dihasilkan asam laktat, asam inilah yang
membuat yoghurt berasa asam, dapat juga ditambahkan dengan buah, kacang,
atau rasa lain yang diinginkan.
Yoghurt mengandung jutaan bakteri menguntungkan sehingga sanggup menekan
bakteri yang merugikan dalam saluran pencernaan, yoghurt juga lebih
mudah dicerna dibandingkan susu biasa.
Beberapa jenis makanan hasil fermentasi dapat Anda lihat pada Tabel berikut ini!
 |
| Tabel Makanan Hasil Fermentasi |
i. Minuman Beralkohol
Coba Anda sebutkan minuman yang beralkohol! Anggur dan bir merupakan
sebagian dari contohnya. Mikroorganisme yang digunakan adalah khamir
dari genus Saccharomyces. Minuman yang sangat terkenal yaitu anggur
sebenarnya adalah buah anggur yang sudah mengandung gula sehingga dapat
digunakan secara langsung oleh ragi selama proses fermentasi. Pada
proses pembuatan minuman ini sudah tidak diperlukan tambahan gula lagi,
apabila ingin menambah cita rasa dapat ditambahkan buah-buahan dan gula
secukupnya.
Bakteri yang digunakan adalah bakteri yang bersifat asam laktat karena
buah anggur mengandung asam malat yang tinggi. Bakteri tersebut akan
mengubah asam malat menjadi asam laktat yang lemah dan proses ini
disebut fermentasi malolaktat sehingga hasil minumannya memiliki rasa
yang lebih baik dan sedikit asam. Coba Anda perhatikan proses
pembuatannya pada Gambar berikut ini!
 |
| Proses pembuatan minuman anggur |
Bir sebenarnya merupakan produk yang berasal dari tepung biji
padi-padian yang difermentasi oleh ragi. Hanya ragi tersebut tidak bisa
menggunakan tepung itu secara langsung. Cara pembuatannya, yaitu biji
padi-padian dibiarkan untuk berkecambah terlebih dahulu, kemudian
dikeringkan lalu digiling, hasilnya disebut dengan malt yang berupa
glukosa dan maltosa, dan proses perubahan tersebut dinamakan dengan
malting. Selanjutnya baru difermentasi oleh ragi menjadi etanol dan
karbondioksida.
j. Protein Sel Tunggal (PST)
Mengingat jumlah penduduk yang semakin meningkat dan masalah penyediaan
bahan pangan yang semakin berkurang terasa adanya ketidakseimbangan
antara hasil pertanian dan kebutuhan, bahkan sumber protein yang belum
mencapai sasaran sehingga diperlukan cara baru melalui teknologi dengan
hasil teknoprotein yang dinamanakan Protein Sel Tunggal (PST).
Protein sel tunggal merupakan protein yang dihasilkan oleh
mikroorganisme misalnya ganggang, bakteri dan berada di dalam sel
mikroorganisme tersebut. Mikroorganisme tersebut memiliki protein yang
beratnya mencapai 80% dari berat total sel. Jika mikroorganisme tersebut
memiliki kemampuan reproduksi yang sangat cepat, maka akan dihasilkan
protein dalam jumlah yang banyak dalam waktu yang singkat.
 |
| Protein sel tunggal |
Contohnya :
a. Ganggang hijau Chlorella. Ganggang ini hidup di air tawar yang menghasilkan protein yang dapat dimanfaatkan untuk makanan tambahan.
b. Ganggang Spirulina juga merupakan sumber protein sel tunggal.
c. Bakteri Methylophillus methylotrophus, bakteri ini memilik
kandungan protein, yaitu asam nukleat (asam inti) yang tinggi yang sulit
dicerna, dapat diolah dan digunakan sebagai makanan ternak.
 |
| Jenis mikroba penghasil PST |
2. Mikroorganisme Penghasil Obat
Mikroorganisme juga dapat membantu di bidang kesehatan yaitu dalam pengobatan, misalnya digunakan untuk antibiotik dan vaksin.
a. Antibiotik
Antibiotik sebenarnya merupakan suatu zat kimia hasil dari
mikroorganisme yang dapat menghambat pertumbuhan atau mematikan
mikroorganisme lainnya. Pembuatan antibiotik ini harus dalam lingkungan
steril agar terhindar dari kontaminasi yang mungkin terjadi, sehingga
pertumbuhan mikroorganisme yang diinginkan dapat optimal dan
menghasilkan produk yang optimal juga. Antibiotik ini pertama kali
ditemukan oleh Alexander Fleming yang diberi nama Penicilin yang dihasilkan oleh Penicillium.
Jamur ini hidup dengan menyerap makanan dari lingkungan yang digunakan
untuk metabolisme, bahkan dapat menghasilkan zat yang disekresikan ke
lingkungannya dan dapat membunuh mikroorganisme lain. Beberapa kelompok
dari antibiotik adalah sebagai berikut.
1) Penicilin
Penicilin ini dapat menghambat infeksi dengan mencegah terbentuknya
dinding sel bakteri sehingga tidak membahayakan sel manusia. Jadi,
apabila Anda sakit disebabkan oleh bakteri atau virus, maka penggunaan
antibiotik ini tidak ada gunanya.
Komponen utama penicilin adalah penisilin G yang dapat diubah menjadi
bentuk-bentuk lain. Penicilin G terdegradasi oleh asam lambung sehingga
lebih baik penicilin diberikan melalui suntikan. Ada juga jenis
penicilin yang tidak dipengaruhi oleh asam lambung, dapat berupa sirup
atau tablet.
2) Tetrasiklin
Perlu Anda ketahui tetrasiklin dihasilkan dari bakteri Streptomycin aureofaciens.
Tetrasiklin mengikat kalsium dan diakumulasi dalam tulang dan gigi yang
sedang berkembang. Tetrasiklin aktif melawan bakteri yang memiliki
larutan yang sama dengan penicilin.
3) Sefalosporin
Sefalosporin dihasilkan oleh jamur Cephalosporium. Sefalosporin yang terbaru sangat efektif untuk melawan bakteri yang resisten terhadap penicilin.
4) Eritromisin
Eritromisin bermanfaat untuk melawan bakteri yang resisten terhadap
penicilin atau dapat digunakan untuk pasien yang alergi terhadap
penicilin.
5) Vaksin
Pada masa ini berjuta-juta orang melakukan vaksinasi terutama bagi
anak-anak yang masih kecil. Vaksin telah membantu dalam pencegahan
serangan penyakit. Vaksin berasal dari mikroorganisme yang telah
dilemahkan atau dimatikan. Vaksin pada umumnya dimasukkan dengan
suntikan atau oral ke dalam tubuh manusia agar aktif melawan
mikroorganisme tersebut. Contohnya, vaksin disentri, tetanus, dan
lain-lain.
3. Mikroorganisme Pembasmi Hama Tanaman
Salah satu cara untuk mengurangi pencemaran lingkungan adalah penggunaan
mikroorganisme sebagai pengendali hayati dalam membasmi hama tanaman.
Pengendalian hama dapat digunakan dengan musuh alam; misalnya bakteri di
tanah dan tanaman yaitu Bacillus thuringiensis. Bakteri ini
dikembangkan menjadi insektisida mikrobial, yang menghasilkan protein
kristal yang dapat membunuh serangga, yaitu larva atau ulat serangga.
Tahukah Anda, Bacillus thuringiensis sekarang ini dikembangkan dengan
campuran tertentu, dapat sebagai perekat dan langsung disemprotkan pada
tanaman pertanian.
Saat ini telah ditemukan bakteri yang mampu membersihkan limbah beracun
sekaligus menghasilkan listrik. Dapat digunakan untuk menjalankan
peralatan listrik berdaya rendah. Penelitian dilakukan oleh Charles Miliken dan Harold May
dari Universitas Kedokteran Carolina Selatan. Desulfitobacteria
berhasil mengungkap kemampuannya untuk menghancurkan dan mengatasi
polutan yang paling bermasalah yaitu PCB (Poychlorinated biphenyl) dan beberapa larutan kimia.
4. Mikroorganisme Yang Berperan Dalam Bidang Industri
a. Sebagai Penghasil Energi
Minyak bumi dan batu bara semakin lama akan semakin habis karena
merupakan sumber daya alam tidak dapat diperbarui dan cadangannya
semakin tipis. Apabila kebutuhan manusia meningkat apa yang akan
terjadi? Saat ini sudah dikembangkan gas bio sebagai penghasil energi.
Apa yang dimaksud dengan gas bio? Gas bio merupakan gas metana yang
diproduksi oleh mikroorganisme di dalam medium kotoran ternak dengan
tangki fermenter.
Prosesnya mikrooganisme mencerna kotoran menjadi gas metana, gas ini
kemudian dapat dialirkan ke rumah-rumah sebagai penghasil energi seperti
gas elpiji. Limbahnya sangat baik untuk pupuk tanaman. Agar lebih jelas
lihat Gambar berikut:
 |
| Pembuatan gas bio |
b. Sebagai Pencerna Limbah
Limbah organik di rumah tangga, industri, pasar pada umumnya dibuang ke
sungai yang dapat mengakibatkan pencemaran. Mikroorganisme dapat
mengolah limbah melalui penguraian secara aerob dan anaerob. Secara
aerob pada beberapa mikroorganisme (bakteri, protista, dan jamur) yang
menguraikan materi organik dari limbah menjadi mineral-mineral, gas-gas,
dan air. Hal tersebut membutuhkan banyak oksigen. Pemrosesan limbah ada
dua materi, yaitu menggunakan lumpur aktif dan proses menggunakan
saringan tetes.
Sistem pengolahan dengan lumpur aktif merupakan pengolahan limbah cair
yaitu bakteri aerobik dalam suatu bak limbah yang telah diberi aerasi,
bertujuan untuk menurunkan bahan organik yang mengandung karbon atau
nitrogen dalam limbah. Sedangkan sistem pengolahan dengan saringan tetes
merupakan pengolahan limbah cair yang menggunakan biofilum yang
merupakan lapisan mikroorganisme yang menutupi hamparan saringan atau
filter pada dasar bak limbah. Hamparan tersebut berupa tumpukan arang,
plastik, dan kerikil. Penguraian secara anaerob merupakan proses
biologis gas bio (gas metan= CH4). Gas bio dapat berguna sebagai sumber energi alternatif yaitu pembakaran untuk menghasilkan listrik.
Tahukah Anda bahwa bakteri dapat mencerna limbah? Bakteri tersebut
dimasukkan dalam bak yang berisi limbah yang diberi lubang untuk
masuknya udara (aerator), sehingga limbah akan terurai dan dapat dibuang
ke lingkungan yang airnya sudah dipisahkan dari endapannya. Misalnya
limbah logam berat yaitu Chromium, limbah tersebut dapat direduksi oleh
bakteri Enterobacter cloaceae sehingga tidak akan membahayakan lagi bagi manusia.
c. Sebagai Pemisah Logam Berat
 |
| Pemisahan logam dari bijinya |
Bakteri Thiobacillus ferroxidans dan Thiobacillus oxidans
termasuk khemolitotrof, yaitu bakteri pemakan batuan yang tumbuh subur
di tempat pertambangan, peranannya sangat penting karena dapat
mengekstraksi berbagai jenis logam. Bakteri ini dapat memperoleh
energinya dari oksidasi zat anorganik, yaitu besi dan belerang. Bakteri
ini juga dapat tumbuh dengan subur dalam lingkungan tanpa adanya zat
organik, dia mampu mengekstrak karbon secara langsung dari karbon
dioksida di atmosfer. Pemanfaatan mikrorganisme ini untuk memisahkan
logam dari bijih logam yang diterapkan
di tambang logam karena logam tidak bisa dimanfaatkan jika terikat dengan bijihnya.
d. Penghasil Asam Amino
Pada makanan sering ditambahkan monosodium glutamat, yaitu sebagai
penambah cita rasa. Tahukah Anda lebih dari 165.000 ton asam glutamat
telah digunakan untuk pembuatan monosodium glutamat. Asam-asam amino itu
antara lain lisin, lisin ini terdapat pada manusia, hanya tingkatnya
rendah. Bakteri yang dapat menghasilkan asam amino adalah Corinebacterium glutamicum
mampu untuk menghasilkan asam glutamat. Untuk itu mikroorganisme ini
digunakan sebagai menjadi produk utama industri, yaitu penghasil asam
amino.
e. Meningkatkan Produksi Pertanian
Apa manfaat dari bakteri Rhizobium pada tanaman polong? Coba
ingat kembali! Bakteri ini mampu menambat nitrogen sehingga tanaman akan
menjadi subur. Saat ini telah dikembangkan strain (galur) bakteri yang
mampu menambat nitrogen secara efektif yang dinamakan legin. Legin dapat
disimpan dan dibiarkan ke dalam medium untuk dijual. Caranya yaitu
dengan menyebarkannya di ladang dengan tujuan agar tanaman polong dapat
bersimbiosis dengan bakteri ini.
Bakteri Bacillus thuringiensis telah dikembangbiakkan karena
kemampuannya untuk mematikan ulat yang menjadi hama tanaman, dengan cara
menyemprotkan ke lahan pertanian. Hal ini merupakan cara pengendalian
biologi atau hayati yang tidak menimbulkan pencemaran.
f. Penghasil Alkohol
Coba Anda amati produk dari etanol dan spirtus yang ada di pasaran saat
ini. Jika Anda terkena spirtus, maka spirtus akan segera menguap karena
mengandung alkohol. Tahukah Anda sebenarnya alkohol? Alkohol ini
merupakan hasil fermentasi dari khamir, yaitu Saccharomyces cereviceae. Mikroorganisme tersebut dapat mengubah karbohidrat menjadi alkohol dan karbon dioksida.
Banyak sekali manfaat alkohol, di antaranya sebagai bahan bakar
mesin karena mempunyai kelebihan mesin dapat menyala lebih lama, tidak
menyebabkan polusi, dan tidak meningkatkan kadar karbondioksida di
atmosfer.
0 komentar "Bioteknologi Dengan Menggunakan Mikroorganisme", Baca atau Masukkan Komentar
Posting Komentar