Mikroorganisme Dalam Biotekhnologi

23.00 |

Peran Mikroorganisme dalam Bioteknologi

A. Pengertian Mikroorganisme

Penerapan bioteknologi dalam kehidupan, biasanya menggunakan mikroorganisme. Mikroorganisme memiliki peranan yang sangat penting dalam pengembangan bioteknologi di berbagai bidang kehidupan.

Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme yang berukuran sangat kecil sehingga untuk mengamatinya diperlukan alat bantuan. Mikroorganisme disebut juga organisme mikroskopik.

B. Pemanfaatan Mikroorganisme dalam Biotekhnologi

1. Pemanfaatan dalam makanan

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.

a. 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

b. BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, viru s, 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.

c. 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.

d. 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 45^oC.
-       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.

Yoghurt dalam kemasan Yoghurt siap saji

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 dan Streptococcus 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 bakteri Lactobacillus, 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
Alat-Alat yang Digunakan dalam Proses Produksi Yoghurt

(panci dan kompor) (pengaduk)

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 90^oC atau dipesteurisasikan melalui pemanasan sebelum kultur bakteri asam laktat dinokulasikan (ditanam), kemudian didinginkan sampai 30^oC.

- 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 32^oC – 42^oC 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
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.

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Keju
a. Proses Produksi Keju Cheddar

b. Produksi Keju Mozarella

Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Pembuatan Keju

Keterangan :
1. Susu (dalam gelas takar)
2. Termometer
3. Sendok takar
4. Gelas-gelas
5. Kultur Lactobaccilus bulgaricus
6. Lipase
7. Rennet
8. pH paper

Mentega
-       Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonosto 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.

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Pembuatan Mentega

Dalam membuat mentega, alat yang dibutuhkan:

Mixer
Saringan
Mangkuk / Baskom
Spatula

Keterangan penggunaan alat:

Masukkan bahan (heavy cream) ke dalam mixer dan aduk dengan menggunakan adukan jenis balloon whisk.
Tutup permukaan bowl mixer supaya heavy cream tidak mengotori dapur kita saat dikocok.
Kocok dengan kecepatan sedang selama 5 – 7 menit bila menggunakan mixer jenis heavy duty.
Hentikan mixer pada saat mentega sudah terpisah dari cairan cream.
Keluarkan kocokan butter dari dalam bowl mixer, kemudian saring menggunakan saringan yang bersih.
Beri mentega dengan sedikit air yang bertujuan untuk benar-benar membersihkan mentega dari campuran cairan sisa heavy cream.
Aduk mentega dengan menggunakan spatula supaya halus dan tidak bergerindil. Aduk selama 2 menit.
Bila ingin membuat jenis mentega yang asin, bisa menambahkan garam saat proses mengaduk ini berlangsung. Bila sudah halus, simpan mentega dalam wadah tertutup dan siap digunakan.

2. Produk Makanan Non – Susu
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.

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 genus Rhizopus, 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.

Perebusan kedelai Tempe yang sudah jadi

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Tempe

Proses Produksi Tempe

Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Pembuatan Tempe

Alat : Bahan :

1. Panci 1. Kedelai
2. Kompor 2. Ragi
3. Saringan 3. Air
4. Plastik untuk mengemas

Roti

- 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

Skema produksi roti

Alat-Alat yang Digunakan Dalam Proses Produksi Roti

Mixer oven
F. KAJIAN RELIGIUS

Allah menciptakan jasad-jasad renik di dunia ini sesuai dengan fungsinya masing-masing. Meskipun makhluk yang sangat kecil, tetapi mikroorganisme memilki peranan penting bagi manusia terutama untuk meningkatkan produk pangan. Sebagaimana dengan firman Allah dalam :

Al-Furqon (25) : ayat 2

الَّذِي لَهُ مُلْكُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَلَمْ يَتَّخِذْ وَلَدًا وَلَمْ يَكُن لَّهُ شَرِيكٌ فِي الْمُلْكِ وَخَلَقَ كُلَّ شَيْءٍ فَقَدَّرَهُ تَقْدِيرًا [٢٥:٢]

Artinya: Yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya.

(Maksud dari ayat tersebut ialah: Segala sesuatu yang dijadikan Tuhan diberi-Nya perlengkapan-perlengkapan dan persiapan-persiapan, sesuai dengan naluri, sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup).

Al-Maaidah (5) : ayat 87

يَا أَيُّهَا الَّذِينَ آمَنُوا لَا تُحَرِّمُوا طَيِّبَاتِ مَا أَحَلَّ اللَّهُ لَكُمْ وَلَا تَعْتَدُوا ۚ إِنَّ اللَّهَ لَا يُحِبُّ الْمُعْتَدِينَ [٥:٨٧]

Artinya : Hai orang-orang yang beriman, janganlah kamu haramkan apa-apa yang baik yang telah Allah halalkan bagi kamu, dan janganlah kamu melampaui batas. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang-orang yang melampaui batas.

(Maksud dari ayat tersebut ialah : makanlah yang halal dan jangan sampai melampui batas, jika sampai melampui batas kita akan mengalami kerugian bagi tubuh kita sendiri).

Al-Baqarah (2) : ayat 173

إِنَّمَا حَرَّمَ عَلَيْكُمُ الْمَيْتَةَ وَالدَّمَ وَلَحْمَ الْخِنزِيرِ وَمَا أُهِلَّ بِهِ لِغَيْرِ اللَّهِ ۖ فَمَنِ اضْطُرَّ غَيْرَ بَاغٍ وَلَا عَادٍ فَلَا إِثْمَ عَلَيْهِ ۚ إِنَّ اللَّهَ غَفُورٌ رَّحِيمٌ [٢:١٧٣]

Artinya : Sesungguhnya Allah hanya mengharamkan bagimu bangkai, darah, daging babi, dan binatang yang (ketika disembelih) disebut (nama) selain Allah. Tetapi barangsiapa dalam keadaan terpaksa (memakannya) sedang dia tidak menginginkannya dan tidak (pula) melampaui batas, maka tidak ada dosa baginya. Sesungguhnya Allah Maha Pengampun lagi Maha Penyayang.

(Maksud dari ayat tersebut ialah : makanlah yang halal dan jangan sampai melampui batas, jika sampai melampui batas kita akan mengalami kerugian bagi tubuh kita sendiri tetapi tidak ada dosa bagi kita, asalkan jangan makan makanan yang haram seperti bangkai dan daging babi).

2. Pemanfaatan dalam bidang kedokteran

Mikroorganisme merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil. Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang tinggi dengan lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula.

Di bidang medis, pemanfaatan mikrooganisme di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin dengan cara bioteknologi 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. 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. Bioteknologi adalah penggunaan terpadu dari disiplin biokimia, mikrobiologi, dan ilmu keteknikan dengan bantuan mikroba, atau sel dan jarirang organisme dalam penerapanya secara teknologis dan industri. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Teknologi ini merupakan bentuk terobosan baru untuk memanfaatkan mikroorganisme di bidang kedokteran.

Negara-negara dengan areal kecil, seperti Israel, Jepang, Thailand, dan Singapura, sudah sangat jauh mengembangkan bidang ini. Selain itu, Negara-negara maju, seperti Inggris, Amerika, Jerman, Australia, dan Jepang telah lama mengadakan riset terpadu di bidang bioteknologi dan rekayasa genetika, bahkan mereka sudah menjual produk-produk baru dengan hak paten dari hasil biotek dan rekayasa genetika(terutama dalam kedokteran dan farmasi), seperti antibody, obat-obatan, hormone-hormone, enzim-enzim, bahan kosmetika, bakteri-bakteri, cloning, bayi tabung dan sebagainya.

Teknologi Pemanfaatan Mikrorganisme

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, pemanfaatan mikroorganisme dalam bidang kedokteran mulai dikembangkan. Salah satu teknik atau cara pemanfaatan mikroorganisme adalah dengan cara bioteknologi. Para ahli telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan.

Ciri-ciri penggunaan mikroorganisme, yaitu sebagai penggunaan mikroorganisme sebagai agen, pemanfaatan rekayasa genetika, produksi hormon, enzin, antibiotik, gas metahana, MSG, dan lain-lain serta didukung oleh bidang ilmu lain seperti biokimia, teknik kimia. Selain itu pemanfaatan mikroorganisme juga dapat dilakukan dengan teknologi rekayasa genetika.

Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup secara turun-temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA. Rekayasa genetika dalam sector kedokteran pengaruhnya sangat besar dan penting. Misalnya penderita diabetes sekarang bisa hidup seperti orang normal, karena selalu disuntik insulin rekombinan dan alat pengukur gula darah yang menggunakan enzim rekombinan glukosa dehidrogenase. Penderita kanker semakin panjang harapan hidupnya berkat erythropoietin rekombinan, grow koloni stimulating factor rekombinan yang memacu pertumbuhan sel-sel darah setelah kemoterapi atau radioterapi.

TRANSPLANTASI INTI

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

FUSI SEL/HIBRIDOMA

Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di dalam fusi sel diperlukan adanya:

Sel sumber gen (sumber sifat ideal)
Sel wadah (sel yang mampu membelah cepat)
Fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

TEKNOLOGI PLASMID

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya.
Sifat-sifat plasmid, antara lain:

merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu
dapat beraplikasi diri
dapat berpindah ke sel bakteri lain
sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.

Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target. Selain memiliki DNA Kromoson, bakteri juga memiliki DNA nonkro-mosom. DNA nonkromosom bentuknya juga sirkuler dan terletak di luar DNA kromosom. DNA nonkromosom sirkuler ini dikenal sebagai plasmid. Ukuran plasmid sekitar 1/1000 klai DNA kro-mosom. Plasmid mengandung gen-gen tertertu misalnya gen kebal antobiotik, gen patogen. Seperti halnya DNA yang lain, plasmid mampu melakukan replikasi dan membentuk dirinya dalam jumlah banyak. Dalam sel bakteri dapat terbentuk 10-20 plasmid.

REKOMBINASI DNA

Proses menyambungkan DNA disebut rekombinasi DNA. Karena tujuan rekombinasi DNA adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalam DNA maka disebut juga rekombinasi gen. Rekombinasi DNA terbagi menjadi dua, yaitu alami dan buatan. Alami yaitu dengan pindah silang, transduksi, transformasi. Sedangkan Buatan dengan penyambungan DNA secara in vitro

Alasan dapat dilakukan rekombinasi DNA karena Struktur DNA semua spesies sama sehingga DNA dapat disambung-sambungkan. Ditemukan enzim pemotong dan penyambung sehingga memudahkan gen untuk dapat terekspresi di sel apa pun.

Faktor-Faktor DNA Rekombinan:

Enzim (pemotong dan penyambung)
Vektor
Agen (sel target)

Enzim pemotong dikenal dengan nama enzim restriksi endonuklease. Fungsi enzim ini adalah untuk memotong-motong benang DNA yang panjang menjadi pendek agar dapat disambung-sambungkan kembali degan enzim penyambung, Nama lain dari enzim penyambung adalah enzim ligase. Enzim ligase berfungsi menyambung untaian-untaian nukleotida

Sifat enzim ligase, Ligase DNA tidak dapat menyambungkan DNA untai tunggal, jadi hanya bisa digunakan pada DNA rangkap karena mengkatalisis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNA

Vektor, DNA yang akan diklonkan membutuhkan alat transportasi untuk menuju tempat pembiakannya, alat transportasi disebut wahana kloning atau vektor. Vektor yang digunakan biasanya berupa plasmid

Agen / sel target yang digunakan biasanya berupa mikroba, umunya bakteri. Contohnya E. Coli. Bakteri yang telah diinfeksi memperbanyak plasmid ‘titipan’ ketika bereproduksi. Alasan pemilihan bakteri untuk rekombinasi DNA karena daya reproduksi bakteri tinggi dan cepat sehingga diperoleh jumlah keturunan yang banyak dalam waktu singkat, Merupakan mikroba yang mengandung banyak plasmid, dan tidak mengandung gen yang membahayakan.

Proses Rekombinasi DNA :

Para penderita diabetes melitus (kencing manis) membutuhkan asupan insulin.
Gen insulin manusia dari pulau Langerhans diambil kemudian disambungkan ke dalam plasmid bakteri yang sudah dipotong oleh enzim restriksi endonuklease membentuk kimera (DNA rekombinan).
Kimera dimasukkan ke dalam agen (E. coli) dan disambungkan dengan bantuan enzim ligase untuk dikembangbiakkan

Bioteknologi dalam Bidang Kedokteran
Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, terapi gen, vaksin, antibiotika, serta pembuatan hormon.
PEMBUATAN ANTIBODI MONOKLONAL

Antibodi monoklonal dibuat dengan cara penggabungan atau fusi kedua jenis sel yaitu sel limfosit B yang memproduksi antibodi dengan sel kanker (sel mieloma) yang dapat hidup dan membelah terus menerus. Hasil fusi antara sel limfosit B dengan sel kanker secara in vitro ini disebut dengan hibridoma. Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkan anti bodi adalah limpa. Fungsi antara lain diagnosis penyakit dan kehamilan. Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

Untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil.

Mengikat racun dan menonaktifkannya.
Mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

TERAPI GEN

Terapi gen suatu teknik terapi yang digunakan untuk memperbaiki gen-gen

mutan (abnormal/cacat) yang bertanggung jawab terhadap terjadinya suatu penyakit. Pada awalnya, terapi gen diciptakan untuk mengobati penyakit keturunan (genetik) yang terjadi karena mutasi pada satu gen, seperti penyakit fibrosis sistik. Penggunaan terapi gen pada penyakit tersebut dilakukan dengan memasukkan gen normal yang spesifik ke dalam sel yang memiliki gen mutan. Terapi gen kemudian berkembang untuk mengobati penyakit yang terjadi karena mutasi di banyak gen, seperti kanker dan HIV. Selain memasukkan gen normal ke dalam sel mutan, mekanisme terapi gen lain yang dapat digunakan adalah melakukan rekombinasi homolog untuk melenyapkan gen abnormal dengan gen normal, mencegah ekspresi gen abnormal melalui teknik peredaman gen, dan melakukan mutasi balik selektif sehingga gen abnormal dapat berfungsi normal kembali. Salah satu contoh mikroorganisme yang dimanfaatkan dalam terapi gen adalah adeno virus. Adeno virus merupakan golongan virus yang dapat membuat rantai ganda DNA dari genomnya dapat disatukan dengan kromosom sel inangnya misalnya sel kanker . Virus ini mempunyai kemampuan lebih untuk mengenali sel kanker, menembus masuk dan mentransfer material genetik ke dalamnya. Secara garis besar ada dua macam cara yang dapat digunakan untuk memasukkan gen baru ke dalam sel:

Secara ex vivo. Sebagian sel darah atau sumsum tulang penderita diambil untuk dibiakkan di laboratorium. Sel itu diberi virus adeno virus pembawa gen baru. Adeno virus masuk ke dalam sel dan “menembakkan” gen baru tersebut ke dalam rantai DNA sel yang dituju. Sel tersebut masih dibiakkan beberapa saat lagi di laboratorium. Setelah gen benar-benar menyatu dengan selnya, kemudian sel tersebut dikembalikan ke dalam tubuh penderita dengan cara disuntikkan ke dalam pembuluh darah.
Secara in vivo. Adeno virus pembawa gen baru disuntikkan ke dalam tubuh penderita. Adeno virus yang telah diprogram tersebut akan mencari dan menyerang sel yang dituju contohnya sel kanker dengan cara menembakkan gen baru yang dibawanya ke dalam sel. Peran virus ini terkadang di gantikan oleh liposom atau plasmid sebagai vektor buatan

VAKSIN

Vaksin adalah bahan antigenik yang digunakan untuk menghasilkan kekebalan aktif terhadap suatu penyakit sehingga dapat mencegah atau mengurangi pengaruh infeksi oleh organisme alami atau “liar”. Vaksin dapat berupa galur virus atau bakteri yang telah dilemahkan sehingga tidak menimbulkan penyakit. Vaksin dapat juga berupa organisme mati atau hasil-hasil pemurniannya (protein, peptida, partikel serupa virus, dsb). Vaksin akan mempersiapkan sistem kekebalan manusia atau hewan untuk bertahan terhadap serangan patogen tertentu, terutama bakteri, virus, atau toksin. Vaksin juga bisa membantu sistem kekebalan untuk melawan sel-sel degeneratif (kanker).

Contoh vaksin yang mudah dikembangkan adalah pembuatan virus polio inaktif. Mikroorganisme yang digunakan adalah Poliovirus yang merupakan virus RNA kecil yang terdiri atas tiga strain berbeda dan amat menular. Virus akan menyerang sistem saraf dan kelumpuhan dapat terjadi dalam hitungan jam. Polio menyerang tanpa mengenal usia, lima puluh persen kasus terjadi pada anak berusia antara 3 hingga 5 tahun. Masa inkubasi polio dari gejala pertama berkisar dari 3 hingga 35 hari.

Proses produksi vaksin inaktif polio ini melalui tahapan sebagai berikut :
1. Penyiapan medium (sel vero) untuk pengembangbiakan virus
2. Penanaman/inokulasi virus
3. Pemanenan virus
4. Pemurnian virus
5. Inaktivasi/atenuasi virus

ANTIBODI

Antibodi adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses infeksi oleh bakteri. Penggunaan antibiotika khususnya berkaitan dengan pengobatan penyakit infeksi, meskipun dalam bioteknologi dan rekayasa genetika juga digunakan sebagai alat seleksi terhadap mutan atau transforman. Antibiotika bekerja seperti pestisida dengan menekan atau memutus satu mata rantai metabolisme, hanya saja targetnya adalah bakteri. Antibiotika berbeda dengan desinfektan karena cara kerjanya. Desifektan membunuh kuman dengan menciptakan lingkungan yang tidak wajar bagi kuman untuk hidup.

Contoh bakteri yang menghasilkan antibiotika adalah jamur Penicillium cryzogenum yang menghasilkan antibiotik penisilin. Taksonomi dari jamur ini adalah:

Kingdom: Fungi

Divisi : Ascomycotina

Class : Eurotiomycetes

Ordo : Moniliales

Family : Moniliceae

Genus : Penicillium

Spesies : Penicillium cryzogenum

(dulu dikenal dengan Penicillium notatum)

Penicillium cryzogenum adalah salah satu produsen lipase terbaik diantara jamur dalam satu genus selain itu, penicillium cryzogenum memiliki aktivitas enzimatik yang tinggi dan memiliki kemampuan untuk menghasilkan alpha-amilase dan mampu menghasilkan antibiotik yang dikenal dengan penisilin. Penisillin merpakan antibiotik β-laktam yang memiliki rumus molekul R-C9H11N2O4S, dengan R adalah rantai samping yang beragam. Penicillium cryzogenum merupakan sumber untuk memproduksi penisilin, antibiotik pertama. Penisillin bekerja terhadap bakteri gram positif seperti Staphylococcus dan Pneumacoccus.

Cara kerja penisilin adalah dengan cara menggangu sintesis peptidoglikan di dinding sel bakteri. Crosslinking pada saat pembentukan peptidoglikan yang terjadi pada bakteri dicegah oleh penisilin dengan cara menghambat transpeptidase enzim dengan kata lain β-laktam akan terikat pada enzim transpeptidase yang berhubungan dengan molekul peptidoglikan bakteri sehingga nantinya menyebabkan cacat dinding sel pada bakteri. Kemudian terjadi pengambilan kelebihan air dan melemahkan dinding sel bakteri ketika sel bakteri membelah sehingga menyebabkan mereka pecah (lisis sel) dan akhirnya bakteri tersebut mati. Untuk bakteri gram negatif seperti Escherichia coli dan Klebsiella pneumoniae mekanismenya tidak berbeda dengan mekanisme aksi pada bakteri gram positif. Hal yang membedakan mekanisme aksi pada bakteri gram positif dan negatif yaitu pada bakteri gram positif, setelah kehilangan dinding sel akan menjadi protoplas, sedangkan pada bakteri gram negatif akan menjadi sferoplas. Protoplas dan sferoplas inilah yang nantinya akan lisis (pecah). Berikut gambar dari protoplas dan sferoplas pecah dan inti penisilin

Kegunaan klinis penicillin antara lain:

Pengobatan terhadap penyakit infeksi oleh kuman-kuman clostridia, misalnya blackleg (Cl.Chauvoei), malignant edema (Cl. Septicum, Cl. boutvuur), dan tetanus (Cl. tetani).
Pengobatan anthrax (Bacillus anthracis)
Pengobatan erysipelas babi (Erisipilothrix rhusiopathiae)
Infeksi Corynebacterium renale, yang menyebabkan pielonefritis, diperlukan dosis tinggi.
Untuk pengobatan lumpy jaw (aktinomikosis oleh Actinomyces bovis) pada sapi.
Untuk pengobatan wooden tongue (Actinobacillus lignieresi) pada sapi
Infeksi leptospira, penicillin dikombinasikan dengan strptomisin.

PEMBUATAN HORMON

Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.Contoh hormon insulin manusia
yang dihasilkan dengan bantuan Escherechia coli.

Produksi insulin dapat dilakukan dengan cara mentransplantasikan gen-gen pengendali hormon tersebut ke plasmid bakteri. Keberhasilan memindahkan gen insulin manusia ke dalam bakteri sudah dapat diperoleh, yaitu melalui bakteri-bakteri yang tumbuh dengan metode fermentasi. Teknik Plasmid bertujuan untuk membuat hormone dan antibodi. Misal untuk membuat hormon insulin dengan teknik plasmid. Gen /DNA digunting dengan Enzim Endonuklease Restriksi Gen /DNA disambung dengan Enzim Ligase.

Proses Pembuatan Insulin

Pada proses pembuatan insulin ini, langkah pertama adalah mengisolasi plasmid dari E. coli. Plasmid adalah salah satu bahan genetik bakteri yang berupa untaian DNA berbentuk lingkaran kecil. Selain plasmid, bakteri juga memiliki kromosom. Keunikan plasmid ini adalah dapat bisa keluar-masuk tubuh bakteri, dan bahkan sering dipertukarkan antar bakteri.
Pada langkah kedua ini plasmid yang telah diisolir dipotong pada segmen tertentu menggunakan enzim restriksi endonuklease. Sementara itu DNA yang di isolasi dari sel pankreas dipotong pada suatu segmen untuk mengambil segmen pengkode insulin. Pemotongan dilakukan dengan enzim yang sama.
DNA kode insulin tersebut disambungkan pada plasmid menggunakan bantuan enzim DNA ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut DNA rekombinan.
DNA rekombinan yang terbentuk disisipkan kembali ke sel bakteri.
Bila bakteri E. coli berkembangbiak, maka akan dihasilkan koloni bakteri yang memiliki DNA rekombinan.

Setelah tumbuh membentuk koloni, bakteri yang mengandung DNA rekombinan diidentifikasi menggunakan probe. Probe adalah rantai RNA atau rantai tunggal DNA yang diberi label bahan radioaktif atau bahan fluorescent dan dapat berpasangan dengan basa nitrogen tertentu dari DNA rekombinan. Pada langkah pembuatan insulin ini probe yang digunakan adalah ARNd dari gen pengkode insulin pankreas manusia.

Untuk memilih koloni bakteri mana yang mengandung DNA rekombinan, caranya adalah menempatkan bakteri pada kertas filter lalu disinari dengan ultraviolet. Bakteri yang memiliki DNA rekombinan dan telah diberi probe akan tampak bersinar. Nah, bakteri yang bersinar inilah yang kemudian diisolasi untuk membuat strain murni DNA rekombinan. Dalam metabolismenya, bakteri ini akan memproduksi hormon insulin.

Kajian Islam tentang Bioteknologi dalam Bidang Kedokteran
Al-Baqarah 164

Artinya : Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan.

Dalam hadits yang masyhur pun dinyatakan bahwa Rasulullah Saw menganjurkan kita untuk menuntut ilmu bahkan sampai ke negeri Cina sekalipun. Dan Allah juga menganjurkan kita untuk terus membaca dan mempelajari apa yang di temukan oleh manusia. Seperti yang difirmankan oleh Allah SWT dalam Al-Quran surat Al Alaq ayat 1-5 :

Artinya: Bacalah dengan (menyebut) nama Tuhanmu yang Menciptakan, Dia telah menciptakan manusia dari segumpal darah. Bacalah, dan Tuhanmulah yang Maha pemurah, Yang mengajar (manusia) dengan perantaran kalam, Dia mengajar kepada manusia apa yang tidak diketahuinya.
Dari semua itu, selain belajar dan memahami suatu ilmu, islam pun sangat menekankan pada implikasi dari ilmu tersebut, karena ilmu tersebut ada untuk memudahkan dan meningkatkan kulitas hidup manusia itu sendiri.
Kesimpulan
Pemanfaatan mikroorganisme dalam bidang kedokteran mulai dikembangkan. Salah satu teknik atau cara pemanfaatan mikroorganisme adalah dengan cara bioteknologi. Para ahli telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, terapi gen, vaksin, antibiotika, dan pembuatan hormon.

3. Biotekhnologi Untuk Pertambangan

Bioteknologi memiliki potensi untuk membantu dan memecahkan berbagai persoalan di dunia pertambangan baik minyak dan gas serta batubara dan mineral. Bioteknologi dapat digunakan untuk meningkatkan perolehan minyak bumi dengan memanfaatkan bakteri dan/atau enzim yang dikenal dengan MEOR (microbial enhanced oil recovery) atau EEOR (enzyme enhanced oil recovery). Teknik penambangan minyak bumi konvensional masih menyisakan sekitar 70% minyak di dalam reservoir. Minyak tersebut berupa “minyak berat” (heavy oil/viscous crude) yang sulit diangkat dengan pemompaan serta minyak yang terjerap di pori-pori batuan. Penggunaan bioteknologi tersebut dalam skala lapang mampu meningkatkan produksi 60% hingga lebih dari 100% pada sumur-sumur tua (Moon, 2008).

Bioteknologi juga telah mulai diterapkan pada pertambangan batu-bara dan mineral. Microbial desulfurization dapat dimanfaatkan untuk menurunkan kandungan sulfur pada batubara. Dengan menggunakan bakteri, kandungan sulfur dapat diturunkan sebanyak 63% hanya dalam waktu 24 jam (Setiawan dan Santosa, 2009). Melalui bioteknologi ERM (enhanced recovery of metals) bahan tambang logam dapat ditingkatkan perolehannya terutama dari deposit yang kandungan bahan tambangnya rendah. Salah satu teknologi dalam katagori tersebut yang dapat digunakan adalah biohydrometallurgy atau bioleaching. Bioleaching menggunakan bakteri untuk mengubah sifat fisik dan kimia bahan tambang sehingga logam dapat diekstraksi dengan cara yang lebih ekonomis. Dalam percobaan laboratorium, 97% tembaga asal bahan tambang kualitas rendah dapat diekstrak. Proses tersebut saat ini digunakan dalam skala komersial untuk menambang tembaga dan uranium. Teknologi bioleaching dapat juga digunakan di pertambangan Ni, Zn, Co, Sn, Cd, Mb, Pb, Sb, Sb, As dan Se. Teknologi yang berkebalikan dengan bioleaching yaitu biooxidation dapat digunakan untuk meningkatkan perolehan logam mulia. Dengan menggunakan teknologi biooksidasi perolehan emas dapat ditingkatkan dari hanya 30% menjadi sekitar 98% (Brierley and Brierley, 1997). Afrika Selatan telah menerapkan teknologi tersebut untuk mengekstrak emas. Selain bioleaching dan biooksidasi, beberapa mikroorganisme termasuk fungi mampu mengakumulasi logam dalam sel dalam konsentrasi yang jauh lebih tinggi dibanding di lingkungan sekitarnya. Teknologi bio-konsentrasi tersebut potensial untuk mengekstrak logam mulia (emas, perak) dari bahan tambang berkonsentrasi rendah. Teoritis, mikroorganisme bahkan dapat digunakan untuk mengekstrak emas dari laut.

Selain membantu meningkatkan kinerja pertambangan, bioteknologi telah banyak digunakan untuk mengatasi pencemaran lingkungan. Dengan menggunakan mikroorganisme asli Indonesia, berbagai upaya untuk mengatasi pencemaran lingkungan berhasil dikembangkan. Melalui pendekatan bioteknologi lingkungan, misalnya teknologi bioremediasi, limbah minyak bumi, air asam tambang, limbah mengandung merkuri dan fenol dapat dibersihkan.

Teknologi bioremediasi dengan mengandalkan aktivitas mikroorganisme Indonesia mampu membersihkan limbah minyak bumi 4 kali lebih cepat di bandingkan teknologi bioremediasi yang umum digunakan saat ini (Santosa et al., 2007. Paten). Teknologi tersebut mampu menghemat biaya antara 25 hingga 50 persen dibanding teknologi bioremediasi yang diterapkan saat ini oleh perusahaan-perusahaan minyak. Pengembangan teknologi bioremediasi lainnya adalah teknologi untuk membersihkan limbah mengandung merkuri. Teknologi dikembangkan dengan memanfaatkan bakteri untuk menghilangkan senyawa merkuri beracun yang terlarut dalam air limbah.

Teknologi ini sangat cost effective dengan biaya hanya 1/400 dari teknologi detoksifikasi (penghilangan racun) merkuri konvensional yang menggunakan resin. Dengan menggunakan bioteknologi tersebut, merkuri dalam limbah dapat diturunkan 98,5 persen hanya dalam waktu 30 menit (Barus dan Santosa, 2007, unpublished).

Teknologi bioremediasi dapat juga digunakan untuk mengatasi air asam tambang dan logam berat terlarut terutama dari pertambangan batu bara. Setelah reaksi belangsung pH (keasaman) air asam tambang yang mula-mula berkisar dari 2 – 3 dapat meningkat mendekati netral (6-7) tanpa penambahan senyawa kimia penetral pH. Sementara logam berat yang terdapat air asam tambang mengendap. Bioteknologi yang sama dapat digunakan menurunkan konsentrasi berbagai logam berat diantaranya Cr, Pb dan Cd. Teknologi ini efisien, karena hanya membutuhkan biaya 1/10 dari biaya penanganan air asam tambang konvensional. Selain berbagai aspek tersebut di atas, bioteknologi juga potensial untuk diterapkan dalam upaya membersihkan limbah dari fenol, menurunkan berbagai parameter yang tidak dikehendaki dalam air limbah, misalnya BOD₅, COD, NH₄, H₂S dan senyawa pencemar lainnya serta as-gas berbahaya (teknik biofilter). Bioteknologi juga potensial untuk diterapkan dalam lingkup yang sederhana misalnya mempercepat pengomposan hingga yang lebih kompleks misalnya produksi biofuels dari ganggang mikro hingga bio-baterai (microbial fuel cell).