PEMANFAATAN MIKROORGANISME DI BIDANG PANGAN BERBASIS 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 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.
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 danStreptococcus 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 bakteriLactobacillus, 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
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 :
- Keju sangat keras, contoh: keju Romano, keju Permesan.
- Keju keras, contoh: keju Cheddar, keju Swiss.
- Keju setengah lunak, contoh: keju Requefort (keju biru).
- 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
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.
a.Proses Produksi Keju Cheddar
b.Produksi Keju Mozarella
Mentega
–Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis danLectonosto 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.
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.
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 genusRhizopus, 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.
–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
