PEMANFAATAN MIKROORGANISME - BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL

A. MIKROORGANISME

Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme yang berukuran sangat kecil sehingga untuk mengamatinya diperlukan alat bantuan. Mikroorganisme disebut juga organisme mikroskopik. Mikroorganisme dapat menjadi bahan pangan ataupun mengubah bahan pangan menjadi bentuk lain. Proses yang dibantu oleh mikroorganisme misalnya melalui fermentasi, seperti keju, yoghurt, dan berbagai makanan lain termasuk kecap dan tempe. Pada masa mendatang diharapkan peranan mikroorganisme dalam penciptaan makanan baru seperti mikroprotein dan protein sel tunggal. Mengenal sifat dan cara hidup mikroorganisme juga akan sangat bermanfaat dalam perbaikan teknologi pembuatan makanan.

B. JENIS-JENIS MIKROORGANISME YANG DIMANFAATKAN UNTUK MENINGKATKAN PRODUK PANGAN

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
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

C. 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.

D. 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.

E. PEMANFAATAN BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DI BIDANG PANGAN

1. Pengolahan Produk Susu
Susu dapat diolah dengan bioteknologi sehingga menghasilkan produk-produk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.
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 45^oC.
-       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.
  

Yoghurt dalam kemasan                                        Yoghurt siap saji

Metabolisme Bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus Menjadi Yoghurt

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 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.

Laktosa → Glukosa+Galaktosa →Asam piruvat → Asam laktat+CO₂+H₂O

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.

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Yoghurt

                       Proses pembuatan Yoghurt melalui teknik Homogenasi

                                         Skema Proses Pembuatan Yoghurt Hingga Pemasaran

Alat-Alat yang Digunakan dalam Proses Produksi Yoghurt

(panci dan kompor)                                  (pengaduk)

     

         Penuangan susu                                Mixing

Keju
Pada pembuatan keju, kelompok 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 90^oC atau dipesteurisasikan melalui pemanasan sebelum kultur bakteri asam laktat dinokulasikan (ditanam), kemudian didinginkan sampai 30^oC.

-       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 32^oC – 42^oC 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 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.

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Keju
a.      Proses Produksi Keju Cheddar



b.      Produksi Keju Mozarella


Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Pembuatan Keju

Keterangan :
1. Susu (dalam gelas takar)
2. Termometer
3. Sendok takar
4. Gelas-gelas
5. Kultur Lactobaccilus bulgaricus
6. Lipase
7. Rennet
8. pH paper


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.



2. Produk Makanan Non – Susu
Kecap

-       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 proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

Kecap

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Kecap

Skema proses pembuatan 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.

Skema proses produksi kecap

-       Untuk membuat kecap manis, ke dalam filtrat ditambahkan gula merah dan bumbu-bumbu lainnya, diaduk sampai rata dan dimasak selama 4-5 jam.
-       Untuk membuat kecap asin, sedikit gula merah ditambahkan ke dalam filtrat, diaduk, dan dimasak selama 1 jam.
-       Kecap yang telah masak, selanjutnya disaring dengan alat separator untuk memisahkan kecap dari berbagai kotoran, kemudian didinginkan.
-       Langkah akhir pembuatan kecap adalah memasukkannya ke dalam botol gelas, botol plastik, atau botol pet.
-       Secara tradisional, kecap dibuat dengan proses fermentasi, yaitu menggunakan jasa mikroorganisme kapang, khamir, dan bakteri untuk mengubah senyawa makromolekul kompleks yang ada dalam kedelai (seperti protein, lemak, dan karbohidrat) menjadi senyawa yang lebih sederhana, seperti peptida, asam amino, asam lemak dan monosakarida.
-       Adanya proses fermentasi tersebut menjadikan zat-zat gizi dalam kecap menjadi lebih mudah dicerna, diserap, dan dimanfaatkan oleh tubuh.


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 :
a.         Rhyzopus oligosporus
b.         Rhyzopus stolonifer
c.         Rhyzopus arrhizus
d.         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.
   
Perebusan kedelai                                      Tempe yang sudah jadi


Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Tempe

                                                                  Proses Produksi Tempe

Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Pembuatan Tempe
Alat :                                                                          Bahan :
1. Panci                                                                      1. Kedelai
2. Kompor                                                                  2. Ragi
3. Saringan                                                                 3. Air
4. Plastik untuk mengemas
   

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

Alat-Alat yang Digunakan Dalam Proses Produksi Roti
 

Mixer                                                                                                             Oven

     

F. KAJIAN RELIGIUS
Allah menciptakan jasad-jasad renik di dunia ini sesuai dengan fungsinya masing-masing. Meskipun makhluk yang sangat kecil, tetapi mikroorganisme memilki peranan penting bagi manusia terutama untuk meningkatkan produk pangan. Sebagaimana dengan firman Allah dalam :

• Al-Furqon (25) : ayat 2

الَّذِي لَهُ مُلْكُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَلَمْ يَتَّخِذْ وَلَدًا وَلَمْ يَكُن لَّهُ شَرِيكٌ فِي الْمُلْكِ وَخَلَقَ كُلَّ شَيْءٍ فَقَدَّرَهُ تَقْدِيرًا [٢٥:٢]

Artinya: Yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak  mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya.
(Maksud dari ayat tersebut ialah: Segala sesuatu yang dijadikan Tuhan diberi-Nya perlengkapan-perlengkapan dan persiapan-persiapan, sesuai dengan naluri, sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup).

• Al-Maaidah (5) : ayat 87

يَا أَيُّهَا الَّذِينَ آمَنُوا لَا تُحَرِّمُوا طَيِّبَاتِ مَا أَحَلَّ اللَّهُ لَكُمْ وَلَا تَعْتَدُوا ۚ إِنَّ اللَّهَ لَا يُحِبُّ الْمُعْتَدِينَ [٥:٨٧]

Artinya : Hai orang-orang yang beriman, janganlah kamu haramkan apa-apa yang baik yang telah Allah halalkan bagi kamu, dan janganlah kamu melampaui batas. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang-orang yang melampaui batas.
(Maksud dari ayat tersebut ialah : makanlah yang halal dan jangan sampai melampui batas, jika sampai melampui batas kita akan mengalami kerugian bagi tubuh kita sendiri).

• Al-Baqarah (2) : ayat 173

إِنَّمَا حَرَّمَ عَلَيْكُمُ الْمَيْتَةَ وَالدَّمَ وَلَحْمَ الْخِنزِيرِ وَمَا أُهِلَّ بِهِ لِغَيْرِ اللَّهِ ۖ فَمَنِ اضْطُرَّ غَيْرَ بَاغٍ وَلَا عَادٍ فَلَا إِثْمَ عَلَيْهِ ۚ إِنَّ اللَّهَ غَفُورٌ رَّحِيمٌ [٢:١٧٣]
Artinya : Sesungguhnya Allah hanya mengharamkan bagimu bangkai, darah, daging babi, dan binatang yang (ketika disembelih) disebut (nama) selain Allah. Tetapi barangsiapa dalam keadaan terpaksa (memakannya) sedang dia tidak menginginkannya dan tidak (pula) melampaui batas, maka tidak ada dosa baginya. Sesungguhnya Allah Maha Pengampun lagi Maha Penyayang.
(Maksud dari ayat tersebut ialah : makanlah yang halal dan jangan sampai melampui batas, jika sampai melampui batas kita akan mengalami kerugian bagi tubuh kita sendiri tetapi tidak ada dosa bagi kita, asalkan jangan makan makanan yang haram seperti bangkai dan daging babi).

DAFTAR PUSTAKA

http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/11/02/optimalisasi-peran-lactobacillus-bulgaricus-dalam-proses-produksi-yogurt/ (diunduh 13 Desember 2011)
http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/01/13/peranan-rhizopus-oryzae-pada-industri-tempe-dalam-peranan-peningkatan-gizi-pangan/ (diunduh 4 Desember 2011)
http://books.google.co.id/books?id=OzMMylYcf0IC&pg=PA35&lpg=PA35&dq=metabolisme+saccharomyces+cerevisiae+menjadi+roti&source=bl&ots=n-6oIJDhrF&sig=Kiuek79MBOwv0ZeyddVHD5xBhww&hl=id&ei=EVPITrXDAeuNmQXV54QE&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CC0Q6AEwAw#v=onepage&q&f=false (diunduh 27 Oktober 2011)
http://gugusimam.wordpress.com/2010/10/17/proses-produksi-keju/ (diunduh 28 Oktober 2011)
http://id.wikipedia.org/wiki/Fermentasi (diunduh 28 Oktober 2011)
http://nurhidayat.lecture.ub.ac.id/2009/04/tahapan-proses-pembuatan-tempe/comment-page-1/ (diakses 4 Desember 2011)
http://www.smallcrab.com/makanan-dan-gizi/878-pengolahan-pangan-dengan-fermentasi (diunduh 3 Desember 2011)
http://tries-cheese.blogspot.com/  (diunduh 12 Desember 2011)