Bank Benih Dunia

Meski berbagai benih dapat dengan mudah diakses dalam 1.700 bank gen di seluruh dunia, potensinya tidak dimanfaatkan secara penuh dalam pembudidayaan tanaman.Kurang dari selusin tanaman berbunga dari 300.000 spesies terhitung merupakan 80 persen dari asupan kalori manusia. Dengan fakta demikian, maka diperlukan pemanfaatan tanaman yang tak terpakai untuk membantu menambah ketersediaan pangan dunia dalam waktu dekat, klaim ahli genetika tanaman Universitas Cornell, Susan McCouch, dalam jurnal Nature

Untuk mengimbangi pertumbuhan penduduk serta kian meningkatnya pendapatan di seluruh dunia, para peneliti memperkirakan bahwa ketersediaan pangan dunia harus mencapai dua kali lipat dalam 25 tahun ke depan. Keanekaragaman hayati yang tersimpan dalam bank gen tanaman, ditambah dengan kemajuan dalam bidang genetika dan budi daya tanaman, dapat menjadi solusi untuk memenuhi tuntutan pangan yang lebih banyak dalam menghadapi perubahan iklim, degradasi tanah dan air serta keterbatasan lahan.“Bank gen menyimpan ratusan ribu bahan kultur jaringan dan benih yang dikumpulkan dari ladang petani, dan dari populasi liar, tersedia bahan baku yang dibutuhkan dalam budi daya tanaman untuk menciptakan tanaman pangan di masa depan,

Misalnya, setelah memindai lebih dari 6.000 varietas dari bank benih, tanaman budi daya diidentifikasi dan disilangkan dengan spesies padi liar, Oryza nivara; hasilnya adalah varietas yang tahan terhadap penyakit virus kerdil rumput yang menyerang pada hampir semua varietas padi tropis di kawasan Asia dalam kurun 36 tahun terakhir. Demikian pula, di tahun 1997, manfaat penggunaan kerabat liar tanaman sebagai sumber ketahanan lingkungan serta ketahanan terhadap hama dan penyakit dapat menghasilkan keuntungan tahunan hingga sekitar 115 milyar dolar bagi perekonomian dunia. Meski berbagai benih dapat dengan mudah diakses dalam 1.700 bank gen di seluruh dunia, “potensinya tidak dimanfaatkan secara penuh dalam pembudidayaan tanaman,” Saat ini, sulit bagi para petani untuk memanfaatkan kekayaan materi genetik dalam bank benih akibat kurangnya informasi tentang gen beserta sifat-sifat pada sebagian besar tanaman. Karena dibutuhkan waktu dan upaya untuk mengidentifikasi dan kemudian menggunakan sumber daya genetik liar dan tak teradaptasi, “para petani harus punya gagasan yang bagus tentang manfaat genetik dari sumber daya yang tidak dikarakterisasikan sebelum mencoba menggunakannya dalam program budi daya,” 

Dalam makalah studi ini, McCouch beserta rekan-rekannya menguraikan rencana tiga-poin untuk mengatasi kendala-kendala tersebut:

• Sebuah upaya pengurutan genetik secara besar-besaran pada bank-benih yang ada untuk mendokumentasikan apa saja yang ada di dalam berbagai koleksi, bertujuan untuk secara strategis menargetkan percobaan dalam mengevaluasi ciri-ciri apa saja yang dimiliki suatu tanaman dan mulai memprediksi kinerja tanaman tersebut.
• Sebuah inisiatif pengevaluasian ciri tanaman secara meluas, tidak hanya pada bank-gen, tapi juga pada keturunan yang dihasilkan dari persilangan materi liar dan eksotis dengan varietas teradaptasi yang ditargetkan untuk penggunaan lokal.
• Sebuah infrastruktur informatika yang bisa diakses secara internasional untuk mengkoordinasikan data yang baru dikelola secara mandiri oleh para kurator bank-gen, agronom dan petani.

Menurut McCouch, perkiraan biaya untuk upaya global yang sistematis dan kolaboratif dalam membantu mencirikan sumber daya genetik yang diperlukan untuk ketersediaan pangan di masa depan ini, adalah sekitar 200 juta dolar per tahun.

“Tampaknya nilai yang tak seberapa, mengingat sebagai masyarakat kita menghabiskan sekitar 1 miliar dolar per tahun untuk menjalankan program Large Hadron Collider CERN di Jenewa, Swiss, dan 180 juta dolar untuk sebuah pesawat jet tempur,” kata McCouch.

Perbedaan Bekatul dan Dedak

Bekatul secara teknis merupakan produk sampingan dari proses penggilingan padi. Menurut penjelasan Prof. Dr. Made Astawan, seorang ahli teknologi pangan sebagaimana dimuat dalam Kompas.com, bekatul dihasilkan setelah melalui beberapa proses. Bila gabah dihilangkan bagian sekamnya melalui proses penggilingan (pengupasan kulit), akan diperoleh beras pecah kulit (brown rice). Beras pecah kulit terdiri atas bran (dedak dan bekatul), endosperm, dan embrio (lembaga).

Endosperma terdiri atas kulit ari (lapisan aleuron) dan bagian  berpati. Selanjutnya, bagian endosperma tersebut akan mengalami proses penyosohan, menghasilkan beras sosoh, dedak, dan bekatul.

Proses penyosohan merupakan proses penghilangan dedak dan bekatul dari bagian endosperma beras. Secara keseluruhan proses penggilingan padi menjadi beras akan menghasilkan 16,28 persen sekam, 6-11 persen dedak, 2-4 persen bekatul, dan sekitar 60 persen endosperma.

Tujuan penyosohan untuk menghasilkan beras yang lebih putih dan bersih. Makin tinggi derajat sosoh, semakin putih dan bersih penampakan beras, tapi semakin miskin zat gizi. Pada penyosohan beras dihasilkan dua macam limbah, yaitu dedak (rice bran) dan bekatul (rice polish).

Badan Pangan Dunia (FAO) telah membedakan pengertian dedak dan bekatul. Dedak merupakan hasil sampingan dari proses penggilingan padi yang terdiri atas lapisan sebelah luar butiran beras (perikarp dan tegmen) dan sejumlah lembaga beras.

Bekatul merupakan lapisan sebelah dalam butiran beras (lapisan aleuron/kulit ari) dan sebagian kecil endosperma berpati. Dalam proses penggilingan padi di Indonesia, dedak dihasilkan pada proses penyosohan pertama, bekatul pada proses penyosohan kedua.

Mineral yang terkandung pada bekatul tersebut, secara umum memiliki manfaat sebagai berikut:

1.Kalsium (Ca) bermanfaat mengurangi insomnia, mendukung system saraf dan kontraksi otot, serta mengatur detak jantung dan mencegah penggumpalan darah.

2. Magnesium (Mg) berguna mengaktikan enzim, berperan dalam produksi energi, formasi protein, dan replikasi sel, serta meningkatkan kelarutan kalsium dalam enzim sehingga bisa mencegah terbentuknya batu ginjal, batu empedu, dan batu saluran kemih. Kekurangan magnesium bisa menyebabkan gangguan mental, kelelahan, serta gangguan pada jantung, kondisi saraf, dan kontraksi otot.

3. Mangan (Mn) memiiki manfaat sebagai berikut:

- Berperan dalam beberapa system enzim, terutama enzim yang terlibat dalam pengontrolan gula darah, metabolisme energi, dan hormone tiroid.

- Berperan dalam enzim SOD (super oxide dismutase) sehingga sel tidak mudah rusak.

- Mencegah epilepsy, mengurangi resiko serangan jantung secara mendadak.

- Berperan dalam fungsi otak.

4. Zat besi (Fe) memiliki fungsi sebagai berikut:

- Berperan dalam mengatur moekul hemoglobin (sel-sel darah merah)

-Sebagai transportasi oksigen (O2) dari paru ke jaringan dan transportasi CO2 dari jaringan ke paru.

- Sangat diperlukan selama pekembangan janin, masa reamaja serta selama kehamilan dan menyusui. Kekurangan zat penting ini akan menurunkan daya konsentrasi dan fungsi kekebalan tubuh.

5. Kalium (K) bersama natrium berfungsi menjaga keseimbangan cairan tubuh dan fungsi jantung. Di samping itu juga berfungsi sebagai pengantar pesan saraf ke otot, menurunkan tekanan darah serta mengirimkan oksigen ke otak.

6. Seng (Zn) sangat penting untuk pertumbuhan sel, sintesis protein, dan pemanfaatan vitamin A.

1. Vitamin B15 menambah sirkulasi darah perifer dan menambah oksigenasi jaringan dan otot jantung. Karena terbukti dari penelitian yang dilakukan seorang peneiti Rusia, vitamin B15 dapat meningkatkan kadar keratin dalam otot dan hati. Meningkatnya fosfokreatin di semua otot bisa meningkatkan daya kontraksi otot jantung.

2. Viamin B15 meninggikan glikogen dalam otot dan hati serta meningkatkan adenosine tri phosphate (ATP).

3. Vitamin B15 juga bisa meningkatkan pemasukan oksigen ke dalam otak.

4. Vitamin B15 bisa memperbaiki fungsi hati  pada penderita sirosis dan akoholik hepatitis.

5. Vitamin B15 mampu menstimulasi proses oksidasi dan respirasi sel.

6. Vitamin B15 bisa meningkatkan metabolisme protein, terutama pada otot dan jantung.

7. Vitamin B15 bisa menstimulasi metabolisme lemak dan gula sehingga memiliki efek yang baik terhadap arterioklerosis (pengapuran pembuluh darah), hiperkolesterol (kadar kolesterol dalam darah meninggi) dan diabetes mellitus  (kencing manis).

8. Vitamin B15 bisa menghilangkan gejala subyektif pada penyakit jantung koroner (coronair insufficiency) dan heart infarct.

9. Vitamin B15 tidak menimbulkan efek racun (tidak toksik).

Manfaat luar biasa bekatul ini secara umum mampu memberikan efek nyata dalam peningkatan dan pemeliharaan kesehatan tubuh, mempebaiki stamina dan juga sebagai terapi yang sangat aman dan efektif untuk mengatasi berbagai penyakit.

Dedak merupakan hasil samping dari pemisahan beras dengan sekam (kulit gabah) pada gabah yang telah dikeringkan melalui proses pemisahan dengan digiling atau ditumbuk yang dapat digunakan sebgaia pakan ternak. Proses pemisahan menjadi dedak ini akan mendapatkan 10% dedak padi, 50 % beras dan sisanya hasil ikutan seperti pecahan butir beras, sekam dan sebagainya, akan tetapi persentase ini tergantung pada umur dan varietas padi yang ditanam (Grist, 1972). Hal ini juga didukung oleh produksi padi yang terus meningkat yaitu mencapai 57 juta ton pada tahun 2007 sehingga perkiraan produksi hasil samping dedak mencapai lebih dari 5 juta ton dedak (BPS, 2008).

Hartadi dkk (1997) menyatakan bahwa dedak dengan kandungan serat kasar 6-12 % memiliki kandungan lemak 14,1%, protein kasar 13,8%, sedangkan menurut National Research Council (1994) dedak padi mengandung energi metabolis sebesar 2100 kkal/kg, protein kasar 12,9%, lemak 13%, serat kasar 11,4%, Ca 0,07%, P tersedia 0,21%, serta Mg 0,22%.

Tabel 1. Komposisi Dedak menurut persyaratan Mutu

Komposisi	Mutu I	Mutu II	Mutu III
Air (%) Maksimum	12	12	12
Protein Kasar (%) minimum	11	10	8
Serat Kasar (%) maksimum	11	14	16
Abu (%) maksimum	11	13	15
Lemak (%) maksimum	15	20	20
Asam Lemak bebas (%) terhadap lemak maksimum	5	8	8
Ca (%)	0.04-0.3	0.04-0.3	0.04-0.3
P (%)	0.6-1.6	0.6-1.6	0.6-1.6
Aflatoksin (ppb) maksimum	50	50	50
Silica (%) maksimum	2	3	4

Sumber: DSN, 2001

Dedak berdasarkan komposisi tersebut mempunyai kadar lemak yang cukup tinggi, hal ini yang mempengaruhi penyimpanannya karena 6-10% dedak padi mudah mengalami ketengikan oksidatif. Dedak padi mentah yang dibiarkan pada suhu kamar selama 10-12 minggu dapat dipastikan 75-80% lemaknya berupa asam lemak bebas, yang sangat mudah tengik (Amrullah, 2002). Selain lemak kasar, dedak padi juga mengandung fitat tinggi dan serat kasar yang cukup tinggi yang berasal dari pemisahan gabah menjadi beras dan ikutannya. fitat dan serat kasar ini yang menyebabkan dedak padi penggunaannya sangat terbatas pada ternak tertentu seperti ayam petelur dan pedaging karena berpengaruh pada ketersediaan fosfor yang diperlukan oleh tubuh ternak.

Teknologi Penyimpanan Dedak Padi

Penyimpanan dedak padi telah dilakukan dengan berbagai cara diantaranya dilaporkan oleh Imai (1998) pada penelitiannya dengan perlakuan panas pada dedak padi untuk mengurangi kerusakan. Pemanasan dilakukan dengan penguapan pada tekanan 3-4 kg/cm2 dan disimpan pada suhu 350C dapat mengurangi kadar air menjadi sebesar 8% dari kadar air dedak padi 12%  yang berarti dapat menekan kerusakan oleh jamur akibat tingginya kadar air. Hasil penelitian tersebut menyatakan aktivitas lipase menurun menjadi sebesar 1.8 mV/g dari pada dedak padi tanpa perlakuan (3.6 mV/g) yang berarti dengan pemanasan dapat mengurangi adanya pemecahan lemak/minyak oleh enzim lipase sehingga mencegah terjadinya ketengikan. Imai (1998) ini juga melaporkan perbandingan penyimpanan dedak padi pada pemanasan dan di bawah suhu refrigerator 30C. Penyimpanan di bawah suhu refrigerator tidak dilaporkan untuk kadar air dan aktivitas lipase. Namun pada kandungan asam (AV) menurun setelah penyimpanan beberapa minggu mencapai 27 dari 121 untuk dedak padi tanpa perlakuan. Pemanasan maupun refrigerator dilaporkan dapat menurunkan kandungan asam (AV).

Dedak padi merupakan komponen sampingan padi yang berasal dari pemisahan endosperma beras pada proses penggilingan padi. Dedak padi sebagai produk samping dari penggilingan padi dapat digunakan sebagai pakan ternak dan potensial digunakan untuk komposisi makanan dan sumber minyak (Mc Caskill dan Zhang, 1999). Oleh karena itu, harus stabil produksinya terutama kandungan lipase, enzim yang menghidrolisis dengan cepat lemak/minyak dalam bentuk FFA dan gliserol yang dapat menurunkan kualitas dedak padi secara drastis (Enochain et. al, 1981). Kestabilan dedak padi dapat dilakukan dengan cara penonaktifan enzim melalui perlakuan panas seperti ekstruksi atau pemanasan menggunakan mikrowave (Randall et. al, 1985;Sayre et. al, 1985;Ramezanzadeh et. al, 2000). Penelitian yang dilaporkan Lakkakula et. al (2003) menyatakan bahwa penyimpanan dedak padi yang sebelumnya dilakukan pemanasan ohmik (pemanasan secara elektrik) dapat menurunkan kadar FFA cukup tinggi sedangkan dengan pemanasan mikrowave kadar FFA menurun lebih tinggi dalam hal ini juga dipengaruhi oleh kadar air pada awal perlakuan. Penyimpanan dilakukan dengan waktu yang sama antara kedua perlakuan sedangkan kestabilan dedak padi dapat terlihat setelah suhu mencapai 1000C.

Dedak padi sebagai pakan memiliki permasalahan penyimpanan yang belum dapat dipecahkan. Selain dedak padi mudah mengalami ketengikan karena kandungan lemaknya yang tinggi juga pakan ini mudah mendatangkan serangga khususnya kutu. Masalah ini menjadi penting karena dedak padi dengan produksinya yang tinggi, dapat melengkapi bahan pakan lain yang produksinya kurang sehingga harus dijaga pada proses penyimpanannya.

(Disarikan dari Buku; “Bekatul, makanan yang Menyehatkan”, pengarang ; dr. Liem dan Dra. Zaini Yetti Razali, M.Pd dan dari berbagai sumber).

Bekatul : Kaya Kandungan GiziSecara umum bekatul mengandung protein, mineral, lemak (termasuk asam lemak essensial), serat pencernaan (dietary fibre), antioksidan, vitamin E dan vitamin B komplek, yaitu : B1, B2, B3, B5, B6 dan B15. Jika dibandingkan dengan bahan makanan lainnya, bekatul memiliki kandungan B15 paling tinggi. Di samping itu, bekatul juga mengandung kalsium, magnesium, mangan, zat besi, kalium, dan natrium.

Vitamin B15;  Vitamin Multi Khasiat

Cara kerja vitamin B15 yang terpenting adalah untuk menyempurnakan proses metabolisme  dalam tubuh. Cukup banyak penyakit yang disebabkan karena terganggunya metabolisme tubuh, termasuk di antaranya adalah penyakit kencing manis (Diabetes Mellitus), gondok (basedov), kolesterol tinggi. Sebagai vital anti oksidan, Vitamin B15 pada bekatul memiliki banyak fungsi dan manfaat;

Buku; “Bekatul, makanan yang Menyehatkan”, pengarang ; dr. Liem dan DraL.A.A. Pratiwi, S.Pt.

Bioteknologi Pertanian

Bioteknologi pertanian merupakan salah satu cabang yang penting dalam pengembangan bioteknologi yang diarahkan untuk pemenuhan kebutuhan manusia akan pangan. Bidang ini telah berkembang sangat pesat dan menghasikan temuan dan aplikasi-aplikasi baru dalam produksi pertanian yang sebelumnya tidak pernah terbayangkan akan dapat dicapai serta mempunyai pengaruh luas dalam berbagai gatra kehidupan manusia. Buku Bioteknologi Pertanian ini akan membantu mereka yang sedang belajar ilmu-ilmu pertanian sebagai bekal untuk dapat lebih memahami dan menerapkan ilmu dan teknologi pertanian secara efektif dan lebih bijak.

 Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.

1.Bacillus thuringiensis
Menghasilkan bioinsektisida yang toksin terhadap larva serangga.

-Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman menghasilkan tanaman yang bersifat resisten hama serangga.

- Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapat disemprotkan ke tanaman. Racun akan merusak saluran pencernaan serangga.

2.Baculovirus sp.

Virus disemprotkan ke tanaman. Bila termakan, serangga akan mati dengan sebelumnya, menyebarkan virus melalui perkawinan.

Baca juga  Bioteknologi Pangan

Bioteknologi Lingkungan

Bioteknologi lingkungan merupakan salahsatu pemanfaatan bioteknologi yang penggunaannya banyak melibatkan mikroorganisme untuk meningkatkan kualitas lingkungan hidup manusia dan alam sekitarnya. Peningkatan kualitas lingkungan tersebut meliputi pencegahan terhadap masuknya berbagai polutan agar lingkungan tidak terpolusi; membersihkan lingkungan yang terkontaminasi oleh polutan; dan  memberdayakan sumber daya alam yang masih memiliki nilai tambah untuk meningkatkan kesejahteraan hidup manusia. Essensi kajian bioteknologi lingkungan sesungguhnya untuk meningkatkan kesejahteraan taraf kehidupan manusia melalui pemberdayaan lingkungan melalui mekanisme tertentu.

Bioteknologi lingkungan dalam biologi merupakan kajian yang menjanjikan mengenai analisis dampak lingkungan (AMDAL) untuk kesejahteraan dalam meningkatkan penjagaan lingkungan hidup dalam kehidupan modern yang lebih baik lagi di masa industrialisasi. Salahsatu perlakuan teknologi dalam bioteknologi lingkungan dilakukan melalui mikrobiologi yang sudah dikembangkan pada abad 20, seperti mengaktivasi berbagai kotoran (hewan dan manusia) dan pencernaan anaerobik hewan, kotoran-kotoran lain yang berserakan di lingkungan tempat tinggal kita.
Pada waktu yang sama, hadirnya teknologi baru secara konstan ditujukan untuk memecahkan masalah-masalah yang sedang trend sekarang ini , terutama masalah lingkungan hidup, seperti detoksifikasi zat-zat kimia yang berbahaya yang sudah banyak menyatu ke dalam berbagai tumbuhan dan hewan peliharaan kita.

Beberapa perangkat alat penting yang sering digunakan untuk melihat karakteristik dan proses pengontrolan pollutan dalam teknologi lingkungan juga telah dikembangkan secara bertahap sesuai dengan biaya yang tersedia. Contoh: mengukur biomassa secara tradisional, seperti zat padat yang mudah menguap, yang tidak memiliki relevansi berkurang atau hilang, meskipun perangkat ini digunakan khusus untuk biologi molekuler guna mengeksplor persebaran komunitas mikrobial.

Proses kerja bioteknologi lingkungan sesuai dengan prinsip kerja yang sudah diaplikasikan pada bidang mikrobiologi dan rekayasa (engineering), seperti aplikasi dibawah ini.

Prinsip-prinsip rekayasa mengarah kepada perangkat kuantitatif, sedangkan prinsip-prinsip mikrobiologi seringkali mengarah kepada observasi. Kuantifikasi merupakan essensi, jika proses ini handal (reliable) dan hemat biaya (cost-efective). Bagaimanapun, kompleksitas dari komunitas mikrobial terlibat dalam bioteknologi lingkungan. Kompleksitas ini seringkali berada di luar deskripsi kuantitatif, tidak memiliki nilai observasi kuantitatif dari nilai yang terbaik.

Kajian bioteknologi lingkungan mengakar kepada prinsip-prinsip dan aplikasi biologi, yang berkaitan dengan teknologi. Strategi kita dalam mengembangkan bioteknologi lingkungan berbasis kepada konsep-konsep dasar dan perangkat yang bersifat kuantitatif saja. Yang dimaksud dengan prinsip-prinsip dan aplikasi biologi disini adalah memberdayakan semua proses mikrobiologikal agar dapat dipahami, diprediksi, dan merupakan satu kesatuan pemahaman. Setiap aplikasi bioteknologi lingkungan memiliki ciri-ciri khusus tersendiri yang musti dipahami kita. Ciri khusus ini tidak dilakukan secara jungkir balik, tetapi dilakukan secara step by step.

Ilmu-ilmu pengetahuan apa saja yang terlibat kedalam kajian bioteknologi lingkungan, di antara nya: dasar-dasar taksonomi makhluk hidup, dasar-dasar mikrobiologi lingkungan, metabolisma, genetika, dan ekologi mikrobial. Di samping itu, pengetahuan lain juga terlibat, seperti: stokiometri dan energetika dari reaksi-reaksi mikrobial. Oleh karena itu, bioteknologi lingkungan merupakan ilmu aplikatif yang musti ditumbuhkembangkan untuk meningkatkan kesejahteraan tarap kehidupan manusia ke arah kemakmuran.

Biohidrometalurgi

Biohidrometalurgi adalah ilmu dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Ruang lingkup metalurgi meliputi: pengolahan mineral (mineral dressing), ekstraksi logam dari konsentrat mineral (extractive metallurgy), proses produksi logam (mechanical metallurgy), perekayasaan sifat fisik logam (physical metallurgy). Salah satu cabangnya adalah Biohidrometalurgi, yakni pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara penambahan mkhluk hidup seperti bakteri.Misalnya :

Thichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu).

Reaksi :

CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 ——————aktivitas———> CuSO4 + 5 FeSO4 

+ 2 H2SO4 + Energi

CuSO4 + 2 Fe+ + H2SO4 + Energi —————aktivitas————> 2 FeSO4 + Cu2+ + 2 H+

Thiobacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof. Bakteri kemolitotrof adalah bakteri yang mendapatkan energi dari oksidasi elemen atau senyawa anorganik, seperti ammonia, nitrit, sulfit, hidtrogen, dan lain-lain. Beberapa contoh bakteri kemolitotrof antara lain : bakteri belerang, bakteri besi, bakteri hydrogen.

Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika dalam bidang bioteknologi merupakan pemanfaatan teknik yang dilakukan manusia dalam hali ini, khususnya para ilmuwan dengan cara mentransfer (memindahkan )gen (DNA) yang dianggap menguntungkan dari salahsatu mikro organisme kepada susunan gen (DNA) dari organisme lain.

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam rekayasa genetika genetika secara sederhan urutannya sebagai berikut :

1.Mengindetifikasikan gen dan mengisolasi gen yang diinginkan.

2.Membuat DNA menjadi salinan dari RNA Duta.

3.Pemasangan DNA pada cincin plasmid

4.Penyisipan DNA rekombinan kedalam tubuh/sel bakteri.

5.Membuat klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan

6.Pemanenan produk.

Manfaat teknologi rekayasa genetika

a.Meningkatnya derajat kesehatan manusia, dengan diproduksinya berbagai hormone manusia seperti insulin dan hormone pertumbuhan.

b.Tresedianya bahan makanan yang lebih melimpah.

c.Tersedianya sumber energy yang terbaharui.

d.Proses industri yang lebih murah.

e.Berkurangnya polusi.

1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.
   
   
   Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen
   
2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.
   
   Gbr. Pemisahan DNA oleh enzim restriksi
   
3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN) 

Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika

Bioteknologi Industri

1.	Asam Sitrat mikroba : Aspergillus nigerbahan : tetes gula dan sirup Fs. Asam Sitrat : pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Umumnya asam ini banyak terdapat pada jeruk.
2.	Vitamin - B1 oleh Assbya gossipii - B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas
3.	Enzim a. Amilase Þ digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa. Glukosa isomerase : mengubah amilum menjadi fruktosa. Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa. mikroba: Aspergillus niger ............Aspergillus oryzae............Bacillus subtilis b. Protease - digunakan antara lain dalam produksi roti, bir - protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan..campuran deterjen untuk menghilangkan noda protein mikroba: Aspergillus oryzae............Bacillus subtilis c. Lipase Antara lain dalam produksi susu dan keju Þ untak meningkatkan cita rasa. mikroba: Aspergillus niger ........... Rhizopus spp d. Asam Amino - asam glutamat Þ bahan utama MSG (Monosodium Glutamat) - Lisin Þ asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar ..oleh ternak. Keduanya oleh Corynobacterium glutamicum

Bioteknologi Pangan

Perkembangan Bioteknologi Pangan:

MAKANAN BAHAN SUSU

....Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam laktat.

1.	Keju Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan tekstur keju.
2.	Yoghurt Mikroba: 1. Lactobacillusbulgaris Þ pemberi rasa dan aroma ........... 2. Streptococcus thermophilus Þ menambah keasaman
3.	Mentega Mikroba: Leuconostoc cremoris

Gbr. Tahap-tahap dasar pembuatan minuman anggur merah

MAKANAN NON SUSU

1.	Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur "wine", rum), oleh ragi
2.	Kecap, oleh Aspergillus oryzae
3.	Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinum Prinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi
4.	Cuka, oleh Acetobacter aseti Alkohol difermentasi dalam kondisi aerob

Padi Hibrida

Padi hibrida adalah turunan pertama dari dua induk yang memiliki sifat yang lebih baik dibandingkan kedua induknya. Fenomena hibrida telah diketahui selama bertahun-tahun, dan telah diterapkan pula pada padi. Padi hibrida memiliki potensi hasil 15 – 35 % lebih tinggi dibandingkan varietas inbrida terbaik yang ditanam dengan kondisi yang serupa. Selain itu, padi hibrida juga terbukti lebih toleran dalam kondisi tanah atau iklim yang kurang mendukung bagi pertanaman padi.

Organisasi Pangan dan Pertanian Dunia (FAO) telah menggarisbawahi beberapa keunggulan padi hibrida, yaitu:

• Potensi peningkatan hasil: Padi hibrida memberikan hasil lebih tinggi 15 – 20 % atau lebih dari 1 ton per hektar di atas varietas inbrida terbaik. Program intensifikasi padi hibrida yang sukses di Cina telah mengoptimalkan penggunaan lahan, dan dapat juga ditanami tanaman yang lain. Dengan penduduknya yang lebih dari satu milyar orang, padi hibrida berperan besar dalam meningkatkan produktivitas padi Cina dari 3,5 menjadi 6,2 ton/ha.
• Permintaan yang semakin meningkat: Beras adalah makanan pokok bagi lebih dari setengah penduduk dunia, terutama di Asia, Afrika dan Amerika Latin. Kebutuhan produksi beras dunia semakin meningkat, sementara lahan subur, air dan tenaga kerja semakin berkurang.
• Peningkatan produktivitas yang semakin melandai: Pertumbuhan produksi padi tahunan menurun dari 2,5 % pada dekade 1960 menjadi sekitar 1,1 % pada dekade 1990. Diperlukan penelitian keras untuk mendapatkan peningkatan potensi genetik padi.
• Pemberdayaan masyarakat dan peningkatan pendapatan: Produksi benih padi hibrida yang bersifat padat karya berpeluang untuk menciptakan lapangan kerja dan peningkatan pendapatan bagi petani. Produksi benih padi hibrida membutuhkan tenaga kerja 30 % lebih banyak (atau 100 hari orang kerja per hektar) daripada produksi benih padi inbrida.
• Padi hibrida untuk lahan marginal: Di beberapa negara, penggunaan padi hibrida menunjukkan selisih hasil (heterosis) yang lebih tinggi pada kondisi lahan atau iklim yang tidak optimal – seperti lahan kering atau berkadar garam tinggi – dibandingkan pada kondisi lahan sawah yang subur.
• Lahan yang berkurang dan penduduk yang meningkat: Dengan keunggulan hasilnya, teknologi padi hibrida menjadi penting bagi ketahanan pangan negara yang mengonsumsi beras. Di negera-negara tersebut, umumnya lahan subur semakin berkurang, penduduk meningkat dan tenaga kerja pertanian masih dihargai murah.

Dengan semua keunggulannya, padi hibrida Arize dapat dikatakan sebagai “Padi Masa Depan”.

Zat Aditif

Zat aditif adalah zat-zat yang ditambahkan pada makanan selama proses produksi, pengemasan atau penyimpanan untuk maksud tertentu. Penambahan zat aditif dalam makanan berdasarkan pertimbangan agar mutu dan kestabilan makanan tetap terjaga dan untuk mempertahankan nilai gizi yang mungkin rusak atau hilang selama proses pengolahan.

Pada awalnya zat-zat aditif tersebut berasal dari bahan tumbuh-tumbuhan yang selanjutnya disebut zat aditif alami. Umumnya zat aditif alami tidak menimbulkan efek samping yang membahayakan kesehatan manusia. Akan tetapi, jumlah penduduk bumi yang makin bertambah menuntut jumlah makanan yang lebih besar sehingga zat aditif alami tidak mencukupi lagi. Oleh karena itu, industri makanan memproduksi makanan yang memakai zat aditif buatan (sintesis). Bahan baku pembuatannya adalah dari zat-zat kimia yang kemudian direaksikan. Zat aditif sintesis yang berlebihan dapat menimbulkan beberapa efek samping misalnya: gatal-gatal, dan kanker.

Macam-macam Zat Aditif

1. Zat Pewarna

Adalah bahan yang dapat memberi warna pada makanan, sehingga makanan tersebut lebih menarik.

Contoh pewarna alami:

b. Karamel (cokelat hitam)

c. Beta karoten (kuning)

c. Eritrosit (merah)

d. Klorofil (hijau)

Contoh pewarna sintetik:

a. Anato (orange)

a. Biru berlian (biru)

b. Coklat HT (coklat)

d. Hijau FCF (hijau)

2. Penyedap rasa dan aroma serta penguat rasa

Zat aditif ini dapat memberikan, menambah, mempertegas rasa dan aroma makanan. Penyedap rasa dan aroma yang banyak digunakan berasal dari golongan ester. Contoh: Isoamil asetat (rasa pisang), isoamil valerat (rasa apel), butil butirat (rasa nanas), isobutil propionat (rasa rum). Penguat rasa (flavour echancer) Bahan penguat rasa atau penyedap makanan yang paling banyak digunakan adalah MSG (Monosodium Glutamate) yang sehari-hari dikenak dengan nama vetsin.

3.Zat pemanis buatan

Bahan ini tidak atau hampir tidak mempunyai nilai gizi, contohnya sakarin (kemanisannya 500x gula), dulsin (kemanisannya 250x gula), dan natrium siklamat (kemanisannya 50x gula) dan serbitol.

4.Zat Pengawet

Zat aditif ini dapat mencegah atau menghambat fermentasi, pengasaman atau penguraian lain terhadap makanan yang disebabkan oleh mikroorganisme.

Contoh bahan pengawet dan penggunaannya:

a. Asam benzoat, natrium benzoat dan kalium benzoat, untuk minuman ringan, kecap, acar ketimun dalam botol dan caos.

b. Natrium nitrat (NaNo3), untuk daging olahan dan keju.

c. Natrium nitrit (Na No2), untuk daging olahan, daging awetan dan kornet kalangan.

d. Asam propionate, untuk roti dan sediaan keju olahan.

5. Anti oksidan

Zat aditif ini dapat mencegah atau menghambat oksidasi.

Contoh:

a. Asam askorbat (bentukan garam kalium, natrium, dan kalium), digunakan pada daging olahan, kaldu, dan buah kalangan.

b. Butil hidroksianisol (BHA), digunakan untuk lemak dan minyak makanan

c. Butil hidroksitoluen (BHT), digunakan untuk lemak, minyak makan, margarin dan mentega.

6. Pengemulsi, pemantap, dan pengental

Zat aditif ini dapat membantu pembentukan atau pemantapan sistem dispersi yang homogen pada makanan.

Contoh: agar-agar, gelatin, dan gom arab.

7. Pemutih dan pematang tepung

Zat aditif ini dapat mempercepat proses pemutihan atau pematangan tepung sehingga dapat memperbaiki mutu pemanggangan.

Contoh: Asam askorbat, aseton peroksida, dan kalium bromat.

8. Pengatur keasaman

Zat aditif ini dapat mengasamkan, menetralkan, dan mempertahankan derajat keasaman makanan. Contoh: asam asetat, aluminium amonium sulfat, amonium bikarbonat, asam klorida, asam laktat, asam sitrat, asam tentrat, dan natrium bikarbonat.

9. Anti kempal

Zat aditif ini dapat mencegah pengempalan makanan yang berupa serbuk. Contoh: aluminium silikat (susu bubuk), dan kalsium aluminium silikat (garam meja).

10. Pengeras

Zat aditif ini dapat memperkeras atau mencegah melunaknya makanan. Contoh: aluminium amonium sulfat (pada acar ketimun botol), dan kalium glukonat (pada buah kalangan).

11. Sekuestran

Adalah bahan yang mengikat ion logam yang ada dalam makanan. Contoh: asam fosfat (pada lemak dan minyak makan), kalium sitrat (dalam es krim), kalsium dinatrium EDTA dan dinatrium EDTA.

12. Penambah gizi

Zat aditif yang ditambahkan adalah asam amino, mineral, atau vitamin untuk memperbaiki gizi makanan.

Contohnya: Asam askorbat dan feri fosfat.

Dampak Bagi Kesehatan:

Tahapan Pembuatan MSG

1. MSG dibuat melalui proses fermentasi dari tetes-gula (molases) oleh bakteri (Brevibacterium lactofermentum). Dalam peroses fermentasi ini, pertama-tama akan dihasilkan Asam Glutamat. Asam Glutamat yang terjadi dari proses fermentasi ini, kemudian ditambah soda (Sodium Carbonate), sehingga akan terbentuk Monosodium Glutamat (MSG). MSG yang terjadi ini, kemudian dimurnikan dan dikristalisasi, sehingga merupakan serbuk kristal-murni. 

2.Sebelum bakteri tersebut digunakan untuk proses fermentasi pembuatan MSG, maka terlebih dahulu bakteri tersebut harus diperbanyak (dalam istilah mikrobiologi: dibiakkan atau dikultur) dalam suatu media yang disebut Bactosoytone. Proses pada Butir 2 ini dikenal sebagai proses pembiakan bakteri, dan terpisah sama-sekali (baik ruang maupun waktu) dengan proses pada Butir 1. Setelah bakteri itu tumbuh dan berbiak, maka kemudian bakteri tersebut diambil untuk digunakan sebagai agen-biologik pada proses fermentasi membuat MSG.

3. Bactosoytone sebagai media pertumbuhan bakteri, dibuat tersendiri dengan cara hidrolisis-enzimatik dari protein kedelai (Soyprotein). Dalam bahasa yang sederhana, protein-kedelai dipecah dengan bantuan enzim sehingga menghasilkan peptida rantai pendek (pepton) yang dinamakan Bactosoytone itu. Enzim yang dipakai pada proses hidrolisis inilah yang disebut Porcine, dan enzim inilah yang diisolasi dari pankreas-babi.

4. Perlu dijelaskan disini bahwa, enzim Porcine yang digunakan dalam proses pembuatan media Bactosoytone, hanya berfungsi sebagai katalis, artinya enzim tersebut hanya mempengaruhi kecepatan reaksi hidrolisis dari protein kedelai menjadi Bactosoytone, TANPA ikut masuk ke dalam struktur molekul Bactosoytone itu. Jadi Bactosoytone yang diproduksi dari proses hidrolisis-enzimatik itu, JELAS BEBAS dari unsur-unsur babi!!!, selain karena produk Bactosoytone yang terjadi itu mengalami proses “clarification” sebelum dipakai sebagai media pertumbuhan, juga karena memang unsur enzim Porcine ini tidak masuk dalam struktur molekul Bactosoytone, karena Porcine hanya sebagai katalis saja .

5. Proses Klarifikasi yang dimaksud adalah pemisahan enzim Porcine dari Bactosoytone yang terjadi. Proses ini dilakukan dengan cara pemanasan 160oF selama sekurang-kurangnya 5 jam, kemudian dilakukan filtrasi, untuk memisahkan enzim Porcine dari produk Bactosoytone-nya. Filtrat yang sudah bersih ini kemudian diuapkan, dan Bactosoytone yang terjadi diambil.

6. Perlu dijelaskan disini, bahwa proses pembuatan Media Bactosoytone ini merupakan proses yang terpisah sama sekali dengan proses pembuatan MSG. Media Bactosoytone merupakan suatu media pertumbuhan bakteri, dan dijual di pasar, tidak saja untuk bakteri pembuat MSG, tetapi juga untuk bakteri-bakteri lainnya yang digunakan untuk keperluan pembuatan produk biotek-industri lainnya.

7. Catatan: nama Bactosoytone merupakan nama dagang, yang dapat diurai sebagai berikut: Bacto adalah nama dagang dari Pabrik pembuatnya (Difco Co); Soy dari asal kata soybean:kedelai, tone, singkatan dari peptone; jadi Bactosoyton artinya pepton kedelai yang dibuat oleh pabrik Difco.

8. Setelah bakteri tersebut ditumbuhkan pada Media bactosoytone, kemudian dipindahkan ke Media Cair Starter. Media ini sama sekali tidak mengandung bactosoytone. Pada Media Cair Starter ini bakteri berbiak dan tumbuh secara cepat.

9. Kemudian, bakteri yang telah berbiak ini dimasukkan ke Media Cair Produksi, dimana bakteri ini mulai memproduksi asam glutamat; yang kemudian diubah menjadi MSG. Media Cair Produksi ini juga tidak mengandung bactosoytone.

10. Perlu dijelaskan disini bahwa bakteri penghasil MSG adalah Brevibacterium lactofermentum atau Corynebacterium glutamicum, adalah bakteri yang hidup dan berkembang pada media air. Jadi bakteri itu termasuk aqueous microorganisms.

11. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Direktorat Jenderal POM di Jakarta menunjukkan bahwa: Bactosoytone tidak terkontaminasi (tidak tercampur) dengan Lemak babi (data Analisis Gas Chromatography); Protein babi (data Analisis HPLC), maupun DNA-babi (data Analisis PCR). MSG tidak terkontaminasi (tidak tercampur) dengan: Lemak babi (data Analisis Gas Chromatography); Protein babi (data Analisis HPLC), maupun DNA babi (data Analisis PCR).

12. Hasil Analisis yang dilakukan di Jepang (Kyoto University) juga menunjukkan bahwa baik MSG maupun Bactosoytone tidak terkontaminasi oleh enzim babi

Terapi Gen

Terapi gen atau gen therapy merupakan modifikasi materi genetik (DNA) dari sel untuk tujuan pengobatan. Berbeda dengan pengobatan umumnya saat ini, pengobatan ini dilakukan dengan cara mengubah struktur gen yang kemudian disisipkan ke DNA target.

Dengan menggunakan sistem tersebut, klinik percobaan terapi gen manunjukan bahwa terapi gen mampu mengobati beberapa jenis penyakit diantaranya : penyakit kanker, peredaran darah, monogenik dan beberapa jenis penyakit lainnya.

Berdasarkan sel target yang diunakan, terapi gen dibedakan dalam dua tipe utama, yaitu Somatik dan Germ-line. Modifikasi gen yang tidak melewati keturunan disebut dengan terapi gen somatik sedangkan modifikasi gen yang mencakup sel reproduksi adalah terapi gen Germ-line. Sel target dari terapi gen somatik adalah sel stem, fibroblas dan sel stem lainnya. Target dari terapi gen germ-line adalah sperma atau sel telur.

Transfer gen merupakan langkah penting dalam proses terapi gen. Gen yang akan digunakan mula-mula diisolasi dan kemudian di transformasikan ke sel target dengan cara di kloning.

Strategi utama dalam transfer gen somatik manusia dibedakan dalam dua kelompok, yaitu : Ex vivo dan in vivo. Pada ex vivo, gen dibungkus vektor kemudian dikenalkan ke sel yang diambil dari pasien (sel target) dan dikembangkan secara invitro dan kemudian di transformasi ke sel yang diinjeksi kembali. Pada invivo pengiriman gen dilakukan secara langsung ke sel pasien tanpa dikembangkan dulu secara invitro.

Pada exvivo terdapat juga cara transfer gen nonviral yaitu pengiriman gen tanpa menggunakan bakteri atau virus. Pengiriman gen dilakukan dengan cara injeksi langsung, gen gun dan liposom. Injeksi secara langsung dilakukan dengan mengirimkan DNA ke tempat ekstra seluler yang memiliki perbedaan hipertonik solution salinitas dan sukrosa. Gen gun digunakan dengan cara memanfaatkan ledakan kecil helium yang membawa potongan DNA patogen yang berukuran sangat kecil sehingga mampu masuk ke nukleus kulit dan sel otot. Teknik liposom dilakukan dengan cara memanfaatkan virus yang mampu menginjeksi DNA nya ke dalam nukleus sel target. Viral vektor yang digunakan dalam teknik ini adalah Adenovirus, Adeno-associated Virus, Lentivirus dan Retrovirus. Tipe virus tersebut digunakan dengan alasan mampu menginfeksi banyak varietas tipe sel, mudah dimanipulasi, dan sebagainya.

Salah satu vektor dalam terapi gen adalah Sleeping beauty (SB). Sleeping beauty (SB) merupakan gen yang dapat meloncat yang diisolasi dari ikan. Loncatan dari gen ini dimanfaatkan dalam terapi gen karena mampu melakukan mutasi pada transpos penerjemahan gen. Gen SB ini akan terpotong jika bertemu dengan enzim transposase, kedua ujungnya selanjutnya akan berikatan dengan enzim tersebut dan bersama-sama berpindah ke rantai DNA yang lain. Transposase akan memotong rantai DNA tersebut dan menyambungnya dengan gen SB. Apabila dalam gen SB ini ditambahkan gen yang kita inginkan, gen tersebut juga akan ikut melompat bersama dengan gen SB ke rantai DNA pasien, sehingga gen tersebut dapat diekspresikanm dan mengembalikan fungsi tubuh pasien.