BIOTEKNOLOGI PENGOLAHAN BAHAN PANGAN

BIOTEKNOLOGI PENGOLAHAN BAHAN PANGAN

Protein Sel Tunggal

Protein sel tunggal adalah bahan makanan berkadar protein tinggi yang berasal dari mikroba. Istilah protein sel tunggal (PST) digunakan untuk membedakan bahwa PST berasal dari organisme bersel tunggal atau banyak. Pemanfaatan mikroorganisme sehingga mengahasilkan makanan berprotein tinggi secara komersial dimulai sejak Perang Dunia I di Jerman dengan memproduksi khamir torula. Operasi utama dalam produksi protein sel tunggal adalah fermentasi yang bertujuan mengoptimalkan konversi substrat menjadi massa microbial.

Kecemasan akan kekurangan pangan dan malnutrisi di dunia pada tahun 1970-an telah meningkatkan perhatian pada sel tunggal. Sebagian besar dari bobot kering sel dari hampir semua spesies memiliki kandungan protein yang tinggi. Oleh karena itu, bobot kering sel tunggal memiliki nilai gizi yang tinggi.

Mikroorganisme yang dibiakkan untuk protein sel tunggal dan digunakan sebagai sumber protein untuk hewan atau pangan harus mendapat perhatian secara khusus. Mikroorganisme yang cocok antara lain memiliki sifat tidak menyebabkan penyakit terhadap tanaman, hewan, dan manusia. Selain itu, nilai gizinya baik, dapat digunakan sebagai bahan pangan atau pakan, tidak mengandung bahan beracun serta biaya produk yang dibutuhkan rendah. Mikroorganisme yang umum digunakan sebagai protein sel tunggal, antara lain alga Chlorella, Spirulina, dan Scenedesmus; dari khamir Candida utylis; dari kapang berfilamen Fusarium gramineaum; maupun dari bakteri.

Protein sel tunggal yang berasal dari kapang berfilamen disebut mikroprotein. Di Amerika Serikat, mikroprotein telah diproduksi secara komersial bernama quorn. Quorn dibuat dengan cara menanam kapang ditempat peragian yang berukuran besar. Setelah membuang air dari tempat peragian, makanan berharga yang tertinggal dicetak menjadi balok-balok yang mudah dibawa.

Produk protein sel tunggal sangat bergantung pada perkembangbiakan skala besar dari mikroorganisme tertentu yang diikuti dengan proses pendewasaan dan pengolahan menjadi bahan pangan. Ada dua factor pendukug pengembangbiakan mikroorganisme untuk protein sel tunggal, yaitu:

a. laju pertumbuhan sangat cepat jika dibandingkan dengan sel tanaman atau sel hewan dan waktu yang diperlukan untuk penggandaan relatif singkat;

b. berbagai macam substrat yang digunakan bergantung pada jenis mikroorganisme yang digunakan.

Langkah-langkah produk protein sel tunggal sebagai berikut.

a. Pemilihan dan penyiapan sumber karbon, beberapa perlakuan fisik dan kimiawi terhadap bahan dasar yang diperlukan

b. Penyiapan media yang cocok dan mengandung sumber karbon, sumber nitrogen, fosfor, dan unsur-unsur lain yang penting

c. Pencegahan kontaminasi media

d. Pembiakan mikroorganisme yang diperlukan

e. Pemisahan biomassa microbial dari cairan fermentasi

f. Penanganan lanjut biomassa

Kelebihan PST adalah sebagai berikut:

a. laju pertumbuhan sangat cepat yaitu dalam ukuran jam dan masih bisa ditingkatkan lagi

b. dapat menggunakan bermacam-macam media atau substrat

c. produksi PST tidak bergantung iklim dan musim

d. memiliki kandungan protein lebih tinggi daripada hewan dan tumbuhan.

2. Diversifikasi Produk Susu

Salah satu bahan pangan yang dikenal masyarakat adalah susu. Saat ini, susu telah diolah sedemikan rupa sehingga menghasilkan produk makanan yang lebih bervariasi. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan metode fermentasi.

Fermentasi susu umumnya disebabkan oleh bakteri Streptococcus dan Lactobacillus. Bakteri tersebut merombak laktosa menjadi asam laktat. Reaksi-reaksi lain, baik yang terjadi selama atau setelah fermentasi, menghasilkan kekhasan yang membedakan produk-produk fermentasi susu. Produk olahan susu, antara lain keju, whey, yoghurt, mentega, susu, mentega berkultur, krim asam berkultur, dan kefir.

Produk akhir yang dihasilkan sangat bergantung pada karakter dan intensitas reaksi-reaksi fermentasi. Fermentasi asam laktat sering kali mengasilkan sifat khusus suatu produk.

a. Yoghurt

Yoghurt berasal dari bahasa Turki. Nama lain untuk yoghurt adalah mast (Iran), kisel mleka (Balkan), mauzun (Armenia), dan cieddu (Italia). Kata Yoghurt diambil dari bahasa Turki yoğurt (pengucapan: [jɔˈurt]) diambil dari kata sifat ‘yoğun’, yang berarti “padat” dan “tebal”, atau dari kata kerja yoğurmak, yang berarti “memijat” dan kemungkinan berarti “membuat padat” aslinya – bagaimana yoghurt dibuat.

Yoghurt salah satu dari produk fermentasi susu yang sudah dikenal lama. Yoghurt dapat dibuat dari susu apa saja, termasuk susu kacang kedelai. Tetapi produksi modern saat ini didominasi susu sapi. Fermentasi gula susu (laktosa) menghasilkan asam laktat, yang berperan dalam protein susu untuk menghasilkan tekstur seperti gel dan bau yang unik pada yoghurt.

Yoghurt dibuat dengan memasukkan bakteri spesifik ke dalam susu di bawah temperatur yang dikontrol dan kondisi lingkungan, terutama dalam produksi industri. Bakteri merombak gula susu alami dan melepaskan asam laktat sebagai produk sisa. Keasaman meningkat menyebabkan protein susu untuk membuatnya padat. Keasaman meningkat (pH=4-5) juga menghindari proliferasi bakteri patogen yang potensial.

Yoghurt padat adalah suatu produk susu berwarna putih dengan permukaan halus seperti porselin. Yoghurt mempunyai sifat konsistensi gel padat, seperti krim, dapat dipotong, dan tidak menghasilkan whey. Yoghurt memiliki bau asam laktat segar dengan rasa khas dan sedikit asin. Yoghurt dihasilkan dari susu panas dengan tingkat lemak yang beragam. Yoghurt dapat juga dihasilkan dari krim atau dari bahan padatan yang dibentuk dengan menggunakan bakteri asam laktat, bergantung pada karakteristik hasil yang diinginkan. Sebagai produk konsumsi, yoghurt umumnya mengandung sejumlah besar bakteri yoghurt yang masih hidup.

Pada yoghurt, susu dipasteurisasi dahulu, lalu sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang digunakan adalah bakteri asam laktat, yaitu Lactobactilus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri ini ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, lalu disimpan dalam suhu 45˚C selam 5 jam. Dalam penyimpanan ini, pH turun menjadi 4,0 akibat aktivitas bakteri asam laktat. Setelah proses ini, susu didinginkan dan dapat ditambahkan cita rasa buah jika diinginkan. Yoghurt yang baik adalah tanpa rasa dan tanpa warna (cukup ditambah gula saja).

Cara membuat yoghurt adalah sebagai berikut. Setelah dipanaskan, kemudian didinginkan, susu diinokulasi dengan biakkan yoghurt 2-3%. Bakteri yang penting adalah Streptococcus dan Lactobactilus bulgaricus. Untuk memperoleh hasil yang baik, kedua organisme ini harus terdapat dalam biakan dengan perbandingan jumlah yang sama. Starter (biakkan awal) setiap kali harus diperbarui karena penggunaan berulang-ulang berakibat pada ketidakseimbangan jumlah bakteri. Apabila tidak diperbarui, Lactobactilus bulgaricus akan menjadi lebih dominan.

Bakteri Streptococcus thermophillus dan Lactobactilus bulgaricus hidup bersama secara simbiosis. Dalam beberapa kasus, Lactobactilus jugurtisi dapat digunakan untuk menggantikan Lactobactilus bulgaricus. Bakteri tersebut terdapat dalam gumpalan susu di daerah tropis atau dapat pula diisolasi dari perut anak sapi.

Bakteri Streptococcus thermophillus berkembang biak secara cepat pada permulaan fermentasi. Aktivitas bakteri tersebut menyebabkan terjadinya pengasaman hingga mencapai 0,6%. Kandungan asam mulai menurun dan berhenti jika konsentrasi asam laktat mencapai 0,8%. Bakteri Lactobactilus bulgaricus akan mengambil alih proses pengasaman hingga mencapai nilai maksimum sekitar 1,5-2% asam laktat. Yoghurt ringan yang siap dikonsumsi mengandung asam laktat sekitar 1,0-1,3%.

.Di AS, untuk dinamai yoghurt, produk harus berisi bakteri Streptococcus salivarius subsp. thermophilus dan Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Pada kebanyakan negara, produk mungkin disebut yoghurt hanya jika bakteri hidup ada di produk akhir. Produk yang telah dipasteurisasi, yang tidak punya bakteri hidup, disebut susu fermentasi (minuman).

Yoghurt yang telah dipasteurisasi memiliki rentang hidup yang panjang dan tidak membutuhkan kulkas.

Yoghurt kaya akan protein, beberapa vitamin B, dan mineral yang penting. Yoghurt memiliki lemak sebanyak susu darimana ia dibuat.

Karena struktur laktosa yoghurt dirusak, maka yoghurt bisa dikonsumsi orang yang alergi terhadap susu. Yoghurt kaya dengan vitamin B.

Dadiah atau Dadih adalah yoghurt tradisional dari Sumatera Barat yan dibuat dari susu kerbau belang. Dadiah difermentasi dalam tabung bambu.

Minuman yoghurt

Lassi adalah semacam minuman berbasis yoghurt yang asal mulanya dari subkontinen India (seperti India, Pakistan dan Bangladesh), biasanya dibuat asin atau manis. Lassi asin biasanya diberi rasa cumin yang dibakar dalam tanah dan cile pepper; sedangkan rasa manis dengan rosewater, lemon, mangga atau jus buah lainnya. Minuman berbasis yoghurt lainnya, minuman asin yang disebut ayran, populer di Azerbaijan, Turki, Bulgaria, Macedonia, Kazakhstan dan Kyrgystan. Dibuat dengan cara mencampur yoghurt dengan air dan menambah garam. Minuman sama yang dikenal tan di Armenia dan “Laban Ayran” di Syria. Minuman yang mirip, Doogh, populer di Timur Tengah antara Lebanon dan Iran; berbeda dari ayran karena menambah herb, biasanya mint, dan dikarbonisasi, biasanya dengan air seltzer??. Di AS, minuman berbasis yoghurt seringkali dijual dalam nama seperi “yoghurt smoothie” atau “drinkable yoghurt”.

Kefir

Kefir adalah minuman susu fermentasi berasal di Kaukasus. Beberapa peternakan Amerika menawarkan minuman yang disebut “kefir” untuk beberapa tahun dengan rasa buah tapi tanpa karbonisasi atau alkohol.

b. Mentega

Mentega adalah massa bersifat plastis dengan kandungan utamanya lemak susu yang dibuat dari susu yang diperkaya dengan krim. Biasanya digunakan sebagai olesan roti dan biskuit, sebagai perantara lemak di beberapa resep roti dan masakan, dan terkadang bahan untuk menggoreng. Pengganti mentega ialah margarin, yang biasanya lebih murah, dan memiliki sedikit lemak dan kolesterol. Kandungan lemaknya berkisar 82-84%, air 14-16%, dan bahan padatan lainnya (bahan lemak).

Mentega dipasarkan dalam krim manis (sweet cream butter) atau krim asam (sour cream butter). Perbedaan antara keduanya adalah cara pembuatnnya. Pada pembuatan mentega manis tidak dilakukan penambahan bakteri pembentuk aroma dan pembentuk asam lemak, sedangkan pada mentega asam dilakukan penambahan kedua jenis bakteri tersebut.

Dari segi pembuatannya, mentega merupakan produk paling sederhana dalam kelompoknya. Krim susu dipekatkan dari 30-32% menjadi 30-40% sesuai dengan komposisi produk akhir yang diinginkan. Pangadukan krim ini mengubah emulsi minyak dalam air menjadi tipe air dalam minyak.

Pada pembuatan mentega, mikroorganisme yang digunakan adalah Streptococcus lactis dan Leuconostoc cremoris yang membantu proses pengasaman. Setelah itu, susu ditambah dengan cita rasa tertentu, kemudian lemak mentega dipisahkan. Pengadukan lemak mentega menghasilkan mentega yang siap santap.

c. Keju

Keju (diambil dari bahasa Portugis queijo) adalah makanan padat yang dibuat dari susu sapi, kambing, domba, dan mamalia lainnya. Keju dibentuk dari susu dengan menghilangkan kandungan airnya dengan menggunakan kombinasi rennet dan pengasaman. Bakteri juga digunakan pada pengasaman susu untuk menambahkan tekstur dan rasa pada keju. Pembuatan keju tertentu juga menggunakan jamur.

Ada ratusan jenis keju yang diproduksi di seluruh dunia. Keju memiliki gaya dan rasa yang berbeda-beda, tergantung susu yang digunakan, jenis bakteri atau jamur yang dipakai, serta lama fermentasi atau penuaan. Faktor lain misalnya jenis makanan yang dikonsumsi oleh mamalia penghasil susu dan proses pemanasan susu.

Keju sudah diproduksi sejak jaman prasejarah. Tidak ada bukti pasti dimana pembuatan keju pertama kali dilakukan, di Eropa, Asia Tengah, maupun Timur Tengah, tetapi praktek pembuatan keju menyebar ke Eropa sebelum jaman Romawi Kuno, dan penurut Pliny, pembuatan keju telah menjadi usaha yang terkoordinasi pada masa Kekaisaran Romawi.

Perkiraan awal adanya pembuatan keju adalah antara 8000 SM (ketika domba mulai diternakkan) sampai 3000 SM. Pembuat keju pertama diperkirakan adalah manusia di Timur Tengah atau suku-suku nomaden di Asia Tengah. Bukti arkeologis pertama tentang pembuatan keju ditemukan pada mural di makam Mesir Kuno, yang dibuat pada 2000 SM.

Keju merupakan produk-produk segar atau produk-produk dengan tingkat kematangan yang bergam dan dibuat dari gumpalan susu (curdled cheese milk).

Produksi keju merupakan salah satu fermentasi tertua sebagai metode pengawetan dan pengamanan nilai gizi susu di Yunani maupun Romawi. Keju sangat beragam sekali, mulai dari yang sangat lunak sampai yang keras. Perbedaan tingkat kekerasannya terletak pada kadar airnya, keju lunak alami mengandung air antara 55-60%, sedangkan pada keju keras sekitar 13-34%. Berdasarkan cara dan proses pembuatannya serta cirri-cirinya, keju dapat dibedakan menjadi keju segar, keju segar berbentuk granula (granular fresh cheese), keju keras (harzev cheese, cheddar cheese, emmental Swiss), keju setengah lunak (limburg cheese, cammbert cheese, dan Roquefort cheese).

Walaupun sifat-sifat keju sangat beragam, tetapi sejumlah tahapan produksinya berlaku umum. Secara singkat, langkah pertama produksi keju adalah menyiapkan dan menginokulasi susu dengan bakteri asam laktat. Selanjutnya, akan terjadi penggumpalan susu yang memerlukan enzim rennin. Setelah terjadi pemisahan daricairan berair (whey), hasilnya dimasak, kemudian dikan sehingga memiliki bentuk. Selanjutnya, diberi garam dan dibiarkan agar tejadi pematangan.

Dalam pembuatan keju, kelompok bakteri yang dipergunakan adalah bakteri asam laktat. Bakteri ini berfungsi memfermentasi laktosa dalam susu menjadi asam laktat menurut reaksi berikut:

laktosa air asam laktat

Bakteri asam laktat yang biasa digunakan adalah genus Lactobactilus dan Streptococcus.

Di dalam proses pembuatan keju, susu terlebih dahulu dipanaskan 90˚ C atau dipasteurisasikan sebelum kultur baskteri asam laktat diinokulasi (ditanam). Akibat aktivitas bakteri, pH menjadi turun dan mengakibatkan susu terpisah menjadi dadih padat dan cairan whey. Proses ini disebut pendadihan. Kemudian, enzim rennin dari lambung sapi muda ditambahkan untuk menggumpalkan dadih. Akan tetapi, saat ini enzim rennin dari sapi sudah digantikan dengan enzim buatan, yaitu kimosin.

Whey yang terbentuk dimanfaatkan sebagai makanan sapi, sedangkan dadih yang terbentuk dipanaskan pada suhu 32-42˚C sambil ditambah garam. Setelah itu, dadih ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Penyimpanan ini bertujuan agar mikroorganisme dan enzim bekerja untuk menghasilkan cita rasa keju. Pada pembuatan keju biru, ditambahkan lagi kultur jamur Penicillium.

Ada empat macam jenis keju, yaitu:

Ø keju sangat keras, contoh: keju romano, keju parmesan

Ø keju keras, contoh: keju cheddar, keju Swiss

Ø keju setengah lunak, contoh: keju requefort (keju biru)

Ø keju lunak, contoh: keju camembert.

Keju berharga karena umurnya yang tahan lama, serta kandungan lemak, protein, kalsium, and fosforusnya yang tinggi. Keju lebih mudah kecil dan lebih tahan lama dari susu.

d. Whey

Whey adalah hasil samping pembuatan keju. Pada masa lampau, whey dianggap limbah industri. Kini, whey telah dimanfaatkan untuk bahan pemanis yang digunakan dalam kembang gula, es krim, dan produk makanan lainnya. Bahan pemanis itu dihasilkan melalui pemisahan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Fermentasi langsung menggunakan campuran Lactobactilus bulgaricus dan Candida krusei dapat menghasilkan asam laktat.

Selain uraian di atas terdapat juga beberapa produk pangan hasil bioteknologi yang biasa kita konsumsi sehari-hari. Contohnya, tempe, kue basah, minuman, tape, dan brem (makanan khas jawa).

3. Produk Makanan Lain

a. Roti

Roti adalah sejenis makanan. Bahan dasar utama roti adalah tepung dan air yang difermentasikan oleh ragi, tetapi ada juga yang tidak menggunakan ragi. Namun kemajuan teknologi manusia membuat roti diolah dengan berbagai bahan seperti garam, minyak, mentega, ataupun telur untuk menambahkan kadar protein di dalamnya sehingga didapat tekstur dan rasa tertentu. Roti termasuk makanan pokok di banyak negara Barat. Roti adalah bahan dasar pizza dan lapisan luar roti lapis.

Pada pembuatan roti, biji-bijian serelia dipecah dahulu untuk dijadikan tepung terigu. Terigu ditambahkan air untuk mengaktifkan enzim-enzim, misalnya amylase. Amilase kemudian menghidrolisis tepung menjadi maltosa, kemudian menjadi glukosa. Setelah itu ditambahkan khamir Saccharomyces cerevise. Khamir ini akan memanfaatkan glukosa sebagai substrat respirasinya yang akhirnya membentuk karbon dioksida. Karbon dioksida membentuk gelembung-gelembung yang terperangakap pada adonan roti. Adanya gelembung ini menyebabkan roti bertekstur ringan dan mengembang.

b. Sauerkraut

Sauerkraut adalah sayuran yang diasamkan agar dapat awet disimpan. Pada pembuatannya, sayuran diiris-iris, kemudian dicampur dengan garam, lalu ditekan dalam tempat penyimpanan untuk mengeluarkan udara. Selanjutnya dilakukan penambahan bakteri asam laktat. Aktivitas bakteri ini menurunkan pH menjadi 5,0. Kondisi pH ini dapat mencegah mikroorgnisme lain tumbuh. Selain itu, aktivitas bakteri dapat menimbulkan cita rasa unik akibat akumulasi zat organic yang dibentuk bakteri.

c. Pengawetan Zaitun dan Timun

Zaitun dan timun dapat diawetkan dengan menyimpannya dalam larutan garam yang ditambah bakteri asam laktat. Dalam kondisi anaerob, bakteri tumbuh dengan subur dan menurunkan pH hingga 4,0. dengan pH rendah ini aktivitas mikroorganisme lain dapat dicegah sehingga makanan dapat lebih awet.

d. Pengolahan Kopi dan Cokelat

Buah kopi dan cokelat diselubungi oleh getah yang harus dibuang sebelum diproses lebih lanjut. Kedua jenis buah tadi ditimbun bersama-sama mikroorganisme, seperti jamur dan bakteri, yang dapat tumbuh secara alami. Kedua mikroba tadi mampu mefermentasi getah dan sekaligus mencegah buah kopi dan cokelat berkecambah dengan cara membunuh embrionya pada suhu 50˚C.

e. Pembuatan Bir

Bir dibuat dari biji-biji sereal, misalnya gandum. Pembuatan bir melibatkan proses penumbukan dan fermentasi digunakan khamir.