Prinsip Dasar Bioteknologi Konvensional

Pada dasarnya, bioteknologi adalah suatu proses yang melibatkan berbagai agen biologi yang berupa mikrobia. Mikrobia ini dibiakkan pada suatu substrat yang berisi berbagai makronutrien atau mikronutrien yang dibutuhkan oleh mikrobia dan disebut sebagai media tumbuh. Mikrobia yang dibiakkan akan menyintesis suatu bahan. Bahan itu berupa produk atau jasa yang dapat dimanfaatkan manusia. Produk atau jasa yang dihasilkan sangat tergantung pada mikrobia yang digunakan. Mikrobia mempunyai sifat pertumbuhan yang spesifik. Suatu biakan mikrobia dapat tumbuh dan berkembang dengan baik apabila substrat dan kondisi lingkungannya sesuai. Perubahan pada substrat atau kondisi lingkungan menentukan produk atau jasa yang dihasilkan. Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dalam menggunakan organisme untuk menghasilkan produk dan jasa untuk memenuhi kebutuhan manusia. Prinsip dasar dari bioteknologi adalah menggunakan makhluk hidup sebagai subjek. Makhluk hidup yang digunakan adalah sebagian besar dari golongan mikroorganisme. Mikroorganisme yang dimaksud antara lain jamur ragi, bakteri, dan sebagainya.

Sebenarnya bioteknologi bukanlah hal yang baru, teknik ini telah digunakan sejak jaman prasejarah seperti membuat minuman keras atau beberapa jenis makanan dengan cara difermentasikan. Di bidang pertanian kita juga sudah menggunakan mikroorganisme sejak abad ke-19 untuk mengendalikan hama serangga dan menambah kesuburan tanah. Pada tahun 1512, tiga bahan kimia yang penting, yaitu aseton, butanol, dan gliserol diperoleh dari bakteri. Tahun 1797, Edward Jenner menggunakan mikroorganisme hidup untuk menghasilkan vaksin penyakit cacar. Tahun 1928, Alexander Fleming menemukan penisilin dari jamur Penicilium, tetapi produksi secara besar baru dilaksanakan pada tahun 1944. Pada ahun 1962, dimulai penggabungan uranium dengan bantuan mikrobia.

Bioteknologi sebelum tahun 1857 disebut era bioteknologi non-mikrobial sebab pada saat itu belum diketahui bahwa makanan produk fermentasi adalah hasil kerja mikroorganisme. Bioteknologi dimensi baru (bioteknologi mikrobial) dimulai sejak 1857 setelah Louis Pasteur me-nemukan bahwa fermentasi yang terjadi dalam pembuatan anggur adalah hasil kerja mikroorganisme.

Sekitar tahun 1940 dikenalkan teknik sterilisasi kultivasi massa mikroorganisme untuk menjamin bahwa proses biologis tertentu dapat berlangsung tanpa kontaminasi mikroorganisme. Caranya, dengan terlebih dahulu melakukan sterilisasi media dan bioreaktor serta menggunakan peralatan yang menghindari masuknya kontaminan sehingga hanya biokatalis yang diinginkan saja yang ada dalam reaktor. Sedangkan, perkembangan Bioteknologi secara modern terjadi setelah penemuan struktur DNA sekitar tahun 1950 yang diikuti dengan penemuan-penemuan lainnya. Penemuan ekspresi gen, enzim pemotong DNA, menciptakan DNA rekombinan dengan menggabungkan DNA dari dua organisme yang berbeda, dan kloning adalah contoh Bioteknologi modern. Berdasarkan tingkat kerumitan dalam pelaksanaan proses bioteknologi, bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua yaitu bioteknologi konvensional dan bio teknologi modern.

Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme (bakteri dan jamur) melalui proses fermentasi. Fermentasi adalah proses pemecahan glukosa pada bahan makanan oleh mikrobia. Bioteknologi konvensional mempunyai beberapa karakteristik antara lain seperti berikut ini:

1. Dikenal sejak awal peradaban manusia.
2. Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang memiliki manfaat bagi manusia.
3. Peralatan yang digunakan sederhana.
4. Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.
5. Jumlah produk yang dihasilkan dalam jumlah sedikit
6. Teknologi yang digunakan masih sederhana
7. Prosesnya relative belum steril sehingga kualitas hasilnya belum terjamin

Beberapa contoh bioteknologi sederhana antara lain:
1. Tape
Yang dimaksud tape adalah suatu hasil yang dibuat dari bahan-bahan sumber pati, seperti ubi, singkong, dan beras ketan, dengan diberi ragi dalam proses pembuatannya. Singkong adalah salah satu jenis umbi-umbian yang cukup banyak dikenal masyarakat Indonesia. Umbi tanaman singkong selain dapat dikonsumsi langsung juga dapat dibuat tapioka, gaplek, kerupuk, tape, dan sebagainya. Tape singkong dapat diolah lebih lanjut menjadi minuman alkohol, sirup glukosa, sari tape, asam cuka, dan sebagainya.

2. Tempe
Tempe kedelai adalah bahan makanan hasil fermentasi biji kedelai oleh kapang (jamur). Jenis jamur yang digunakan biasanya jenis Rhizopus oligosporus, sebab memiliki aktivitas enzim proteolitik (pengurai protein) tinggi. Dibandingkan tempe dari bahan lain, seperti dari kecipir, lamtoro, ampas tahu, benguk, maka tempe kedelai lebih dikenal oleh masyarakat. Telah diakui dunia bahwa tempe adalah makanan asli Indonesia yang kandungan gizinya patut diperhitungkan. Cara pemanfaatan tempe antara lain digoreng, disayur lodeh, oseng-oseng, kering tempe, tempe burger, rolade tempe, dan sebagainya.
Tempe digemari orang bukan hanya rasanya yang gurih dan lezat, tetapi juga sebab kaya gizi. Dengan kadar protein 18,3 per 100 gram, adalah alternatif sumber protein nabati. Selain itu, tempe kedelai juga mengandung beberapa asam amino yang diperlukan tubuh manusia. Untuk mengetahui kandungan gizi tempe kedelai dibandingkan dengan bahan bakunya (kedelai kuning dan kedelai hitam)

3. Mentega
Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonostoceremoris. Bakteri-bakteri itu membentuk proses engasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.

4. Yogurt
Yogurt dibuat dengan memanfaatkan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Proses pembuatan yogurt sangat sederhana pertama dari susu murni lalu dilakukan proses pasteurisasi, lalu susu yang sudah dipasteurisasi itu sebagian besar lemaknya dibuang. Langkah selanjutnya asalah menambahkan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus pada susu dengan jumlah yang seimbang. Selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45 oC. Selama penyimpanan itu pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.

5. Keju
Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri itu berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi, lalu didinginkan sampai 30oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri itu pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, lalu 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, lalu ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.
Bioteknologi Dalam Bidang Pertanian

1. Hidroponik
Hidroponik adalah pengerjaan air atau bekerja dengan air. Media tanam yang digunakan genting, kerikil (media porus), pasir (media pasir), air (media kultur air) dan lain-lain yang disiram dengan larutan berisi nutrient yang diperlukan tanaman. Keuntungan dari hidroponik :
Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik, antara lain:

• Tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat; resiko kerusakan tanaman sebab banjir, kurang air, dan erosi tidak ada;
• Tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih cepat; bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi; hemat biaya perawatan.
• Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan dari golongan tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan Spatyphilum. Golongan sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam. Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan belimbing.
• Tanaman hidroponik dapat tumbuh lebih pesat dengan keadaan tidak kotor dan tidak rusak.

Jenis-jenis Hidroponik

a) Hidroponik substrat
Metode ini tidak menggunakan air sebagai media, tetapi menggunakan media padat (bukan tanah) yang dapat menyerap atau menyediakan nutrisi, air, dan oksigen serta mendukung akar tanaman seperti halnya fungsi tanah. Media yang dapat digunakan dalam hidroponik substrat antara lain batu apung, pasir, serbuk gergaji, atau gambut.

b) Hidroponik NFT (Nutrient Film Technique)
Metode ini dilakukan dengan cara meletakkan akar tanaman pada lapisan air yang dangkal. Air itu dialirkan dan mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman. Perakaran berkembang di dalam larutan nutrien.

2. Aeroponik
Aeroponik adalah modifikasi dari sistem hidroponik. Kalau pada hidroponik, media yang digunakan adalah air dan media lain misalnya keri-kil atau pasir, namun pada aeroponik tidak menggunakan media sama sekali. Akar tanaman diletakkan menggantung dalam suatu wadah yang dijaga kelembabannya. Zat makanan

diperoleh melalui larutan nutrien yang disemprotkan ke bagian akar tanaman.
Sistem aeroponik mempunyai kelebihan dibandingkan sistem hidroponik. Pada sistem aeroponik, akar yang menggantung akan lebih banyak menyerap oksigen sehingga meningkatkan metabolisme dan kecepatan pertumbuhan tanaman. Selain itu tidak ada air yang hilang akibat penguapan.
Manfaat Bioteknologi konvensional
Bioteknologi konvensional mempunyai beberapa manfaat, yaitu:

1. Meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan dan minuman.
2. Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat diciptakan makanan baru yaitu Nata de coco.
3. Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan.
4. Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat sebab bioteknologi sederhana tidak banyak membutuhkan biaya sehingga masyarakat kecil bisa melakukannya dan menjual hasilnya untuk keperluan hidup sehari-hari. Contohnya tempe dan tape.