Perkembangan Bioteknologi

1.      SEJARAH BIOTEKNOLOGI

Futuris Amerika, Alvin Toffler dalam bukunya The Third Wave, memprediksi empat teknologi yang akan sangat berperan dalam kehidupan manusia di abad 21. Keempat teknologi tersebut adalah mikroelektronika, teknologi energi alternatif, aeronautika, dan bioteknologi.

Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.

Revolusi bioteknologi yang diawali dengan penemuan struktur heliks molekul DNA (asam deoksi ribonukleat ) oleh Watson dan Crick (1953 ) melejit pesat di pertengahan tahun 1970-an dengan berkembangnya rekayasa genetika. Perkembangan ini menjadikan bioteknologi sebagai bidang antardisiplin yang memberi harapan untuk memecahkan problem yang dihadapi umat manusia.

Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.

Di awal abad 21 ini, bioteknologi telah menjadi salah satu penopang kegiatan industri terutama di negara maju. Sebaliknya penerapan dan pengembangannya di negara berkembang masih banyak menghadapi masalah dan dilema. Hal ini karena bioteknologi memerlukan padat modal dan padat teknologi untuk penelitian dan penerapannya.

2.      PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI 
Perkembangan bioteknologi dapat dibagi dalam beberapa era yang meliputi:

1.      Era bioteknologi generasi pertama / bioteknologi sederhana.
Tahap ini dikenal juga sebagai era pra-pasteur, yang dicirikan oleh pemanfaatan mikroba (bakteri, kapang, khamir ) masih secaa tradisional untuk pengawetan dan atau pembuatan makanan/ minuman. Sampai tahun 1920-an, penggunaan mikroba juga dikembangkan untuk produksi bahan kimia ( aseton, butanol, asam sitrat ) dan biomassa.
Contoh:
pembuatan tempe, tape, cuka, Minuman khas Jepang ( sake ), bir, anggur, keju,yoghurt, oncom, kecap, dan lain-lain.

2.      Era bioteknologi generasi kedua.
Bioteknologi generasi kedua ini dimulai ketika ditemukanpenisilin oleh Fleming ( 1929 ) dan permulaan pengusahaannya dalam bentuk industri pada tahun 1944. Pada era ini ( dan sampai sekarang ) kegiatan bioteknologi diwarnai oleh proses produksi industri antibiotika, vitamin, dan asam-asam organik dengan fermentasi. Generasi kedua ini juga dikenal sebagai era antibiotika.
Contoh: 
a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat
b. pengolahan air limbah
c. pembuatan kompos

3.      Era bioteknologi generasi ketiga.
Bioteknologi generasi ketiga melejit secara pesat pada paruh tahun 1970-an dengan diterapkannya rekayasa genetika untuk memanipulasi dan memperbaiki sifat organisme sebagai “agen” yang berperan penting dalam bioindustri. Berbagai produk farmasi dan kedokteran yang bernilai tinggi seperti interferon, hormon, dan vaksin diproduksi berkat rekayasa genetik ini. Teknologi hibridoma yang ditemukan Kohler dan Milstein (1975) membuka era ini untuk produksi antibodimonoklonal. Kekhasan ini menyebabkan tahapan ini juga dinamai bioteknologi baru.
Contoh :
produksi antibiotik dan hormone

4.      Era bioteknologi generasi baru

Gelombang ini dicirikan dengan perekayasaan struktur enzim ( tiga dimensi ) yang dikaji dalam bidang protein engineering. Perkembangan proses bioteknologis tidak lepas dari peran enzim sebagai biokatalis. Pengkajian sifat dan kinetika reaksi enzimatik dan perkembangan peralatan analisis, seperti kristalografi sinar X dan spektrofotometer massa yang ditopang oleh rekayasa genetik telah memunginkan ahli biokimia merekayasa enzim sesuai sifat yang diinginkan. Generasi kempat ini juga dikenal sebagai era rekayasa enzim / protein.
Contoh:
produksi insulin, interferon, antibodi monoclonal

Dalam kaitan ini, maka bioindustri dapat diartikan sebagai penerapan bioteknologi pada kegiatan industri atau industri yang menerapkan prinsip-prinsip bioteknologi. Penerapan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa tersebut menjadi pilar utama bioteknologi, sedang teknologi fermentasi merupakan proses produksi suatu bahan dengan bantuan mikroba dengan cara konversi biologis. Rekayasa genetik mencakup teknik-teknik yang memungkinkan materi genetik suatu organisme hidup dimodifikasi. Dengan teknik tersebut sifat-sifat baru dapat dibentuk. Tiga teknik terakhir yang merupakan lompatan besar bioteknologi adalah teknologi rekombinasi DNA, fusi sel, dan amplifikasi gen.

Berdasar pengertian bioteknologi di atas, maka kegiatan atau sektor industri / jasa yang dapat dimasuki oleh bioteknologi menjadi sangat banyak jenis dan ragamnya, seperti kedokteran, farmasi, pertanian, industri pangan, kimia, energi, dan lingkungan. Aplikasi bioteknologi secara jelas dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Sektor aktivitas bioteknologi dan produk utamanya

Sektor	Produk utama
Kedokteran-Farmasi	Antibiotika, vaksin, vitamin, steroid, hormon, antibodi, interferon, pereaksi untuk diagnostik, inhibitor enzim
Industri Pangan	Minuman beralkohol, produk susu, bahan penguat rasa, protein sel tunggal, asam amino, asam organik, enzim, nukleotida, zat pemanis, zat pewarna, aroma, antioksidan
Pertanian	Biopestisida, pakan ternak, silase, pupuk, bakteri penambat N, tanaman unggul, produksi embrio
Kimia	Etanol, asetaldehida, aseton, butanol, butadien, asam organik, biopolimer, gliserol, furfural, surfaktan, parfum
Energi	Etanol, aseton, butanol, metana, hidrogen, biomassa
Lingkungan	Penanganan air, penanganan limbah, pendayagunaan limbah dan residu organik, akumulasi dan pengambilan metal, defosfatisasi dan denitrifikasi, detoksifikasi

Berdasar dari tingkatan teknologi & nilai ekonominya dapat dibedakan sesuai dengan sektor industri dan jenis produk yang dihasilkan, seperti dalam tabel 2.

Tabel 2. Sektor aktivitas bioindustri, nilai produk yang dihasilkan, dan tingkat teknologi.

Sektor	Produk	Tingkat Teknologi	Nilai ekonomi
Kedokteran & Farmasi	Interveron, hormon, antibiotika, vaksin	Tinggi ( canggih )	Tinggi
Kimia & Industri Pangan	Asam amino, enzim, biomassa, asam organik, polimer, food additive	Sedang	Sedang
Lingkungan & Energi	Metana, aseton, etanol, penanganan limbah, pakan hewan	Rendah ( sederhana )	Rendah

Bioteknologi Dalam Produksi Pangan

1.      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

2.      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

Bioteknologi Dalam Industri

1.Asam Sitrat
mikroba : Aspergillus niger
bahan : 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

Walaupun manfaat dari perkembangan bioteknologi sudah sangat jelas, banyak orang mengkhawatirkannya. Kemungkinan digunakannya pengetahuan ini untuk bioterorisme atau untuk mengklon manusia yang dianggap melanggar norma kehidupan manusia.

Bioteknologi memberikan harapan bagi kesejahteraan umat manusia, mulai dari proses–proses bio yang paling sederhana sampai kepada tingkat yang paling canggih. Karenanya, manusia yang menggelutinya ditantang untuk memanfaatkan peluang–peluang itu demi kesejahteraannya. Tetapi, bagaimanapun canggihnya teknologi sudah barang tentu dapat memunculkan dampak dalam penerapannya. Maka dengan mengacu pada pengalaman–pengalaman penerapan teknologi pendahulunya, dapatlah digunakan bioteknologi ini secara proporsional dengan memasukkan norma–norma etik secara moral. Etika diperlukan untuk menentukan arah perkembangan bioteknologi, serta penerapannya secara teknis, sehingga tujuan yang menyimpang dan destruktif bagi kemanusiaan dapat dihindarkan.

Indonesia sebagai negara yang kaya akan sumberdaya alam, dengan hasil pertanian yang melimpah, tentunya mempunyai potensi besar sebagai pusat aplikasi dari bioteknologi dalam skala industri. Perkembangan industri bioteknologi di Indonesia masih belum diaplikasikan sebagai salah satu industri yang dapat menghasilkan produk penghasil devisa yang cukup besar. Dengan tantangan perubahan iklim global dan makin menipisnya sumber minyak bumi, hendaknya pemerintah dan lembaga penelitian mampu mengambil peluang ini dengan memanfaatkan bioteknologi dalam penyediaan pangan dan penghasil energi.

Sumber:

http://gurungeblog.wordpress.com/2009/01/09/perkembangan-bioteknologi-dan-penggunaannya-di-industri-serta-pangan/

http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2010/11/23/perkembangan-bioteknologi-dan-aplikasinya/

http://id.shvoong.com/exact-sciences/1955061-sejarah-dan-perkembangan-bioteknologi/