BANDUNG, dri.itb.ac.id – Perkembangan teknologi pangan dunia bergerak menuju sistem yang semakin presisi, terdigitalisasi, efisien dalam pemanfaatan sumber daya, dan berkelanjutan. Kecerdasan artifisial, sensor, machine learning, teknologi omik, hingga Internet of Things (IoT) kini mulai terintegrasi dalam berbagai tahapan produksi pangan, mulai dari budidaya, pascapanen, pengolahan, pengemasan, hingga keterlacakan produk.

Menurut Prof. Dr. Pingkan Aditiawati, M.S., Guru Besar dari Kelompok Keahlian Bioteknologi Mikroba, Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati (SITH) ITB, perkembangan tersebut menunjukkan bahwa bioteknologi pangan tidak lagi sekadar berbicara mengenai peningkatan produksi. Tantangannya telah berkembang menuju bagaimana menghasilkan pangan dengan kualitas yang konsisten, dapat dirancang sesuai kebutuhan, efisien dalam penggunaan sumber daya, sekaligus mampu menjawab persoalan lingkungan dan kesehatan.

Pandangan tersebut disampaikan Prof. Pingkan dalam Wawancara Technological Outlook bersama Tim Idealog, Islaminur Pempasa dan Saffanah Zahirah, pada 2 Oktober 2026, di Ruang Rapat B, Lantai 6, Gedung CRCS, Kampus ITB, Jalan Ganesa No. 10, Bandung. Dalam wawancara tersebut, Prof. Pingkan menempatkan fermentasi presisi (precision fermentation) sebagai salah satu teknologi yang memiliki prospek besar untuk dikembangkan di Indonesia.

Transformasi Teknologi Pangan

Prof. Pingkan menjelaskan bahwa secara global teknologi produksi pangan telah memasuki fase digital. Sensor, kecerdasan artifisial, machine learning, serta teknologi pertanian presisi telah digunakan untuk menjaga produktivitas dan kualitas hasil pertanian. Perkembangan tersebut semakin relevan ketika sektor pangan harus menghadapi perubahan iklim dan keterbatasan sumber daya.

Di Indonesia, sejumlah teknologi tersebut sebenarnya mulai digunakan, khususnya pada komoditas pangan berskala besar. Namun, menurut Prof. Pingkan, pemanfaatannya belum sepenuhnya terintegrasi dari hulu hingga hilir.

Transformasi serupa juga berlangsung pada tahap pascapanen. Teknologi pengemasan berkembang menuju smart packaging dan smart labeling, yang memungkinkan kondisi produk dipantau menggunakan sensor. Dengan demikian, kemasan tidak lagi hanya menjadi pelindung, tetapi dapat memberikan informasi mengenai perubahan kondisi pangan selama penyimpanan.

Aspek lain yang dinilai penting adalah keterlacakan (traceability). Sistem pangan masa depan membutuhkan kemampuan untuk mengetahui asal bahan baku, proses yang dilaluinya, hingga bagaimana produk tersebut sampai kepada konsumen.

Indonesia, menurut Prof. Pingkan, perlu memperkuat kemampuan tersebut sembari mempertimbangkan kondisi sosial masyarakat. Transformasi teknologi tidak semestinya meninggalkan petani sebagai pelaku utama dalam rantai produksi pangan. Teknologi justru perlu menjadi jembatan untuk meningkatkan kualitas produk sekaligus nilai ekonomi yang diterima petani.

Mikrobioma Mengubah Cara Memahami Fermentasi

Salah satu perubahan penting dalam bioteknologi modern adalah berkembangnya pemahaman mengenai mikrobioma, yakni komunitas mikroorganisme yang hidup dalam suatu lingkungan tertentu dan berinteraksi sebagai suatu ekosistem.

Perkembangan teknologi omik, seperti metagenomik, metabolomik, dan proteomik, memungkinkan peneliti memahami hubungan antara mikroorganisme, metabolit, dan lingkungannya dengan jauh lebih rinci dibandingkan sebelumnya.

Prof. Pingkan mencontohkan fermentasi pangan tradisional. Indonesia memiliki sangat banyak pangan fermentasi, dan proses yang dahulu berlangsung secara alami kini dapat dipelajari hingga ke tingkat mikroorganisme dan metabolitnya.

Pada fermentasi tempe, misalnya, teknologi modern memungkinkan peneliti mengamati mikroorganisme yang dominan pada setiap tahapan fermentasi, perubahan senyawa di dalam kedelai, serta waktu yang tepat untuk memperoleh produk dengan karakteristik yang diinginkan. Fermentasi juga membantu menguraikan komponen kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana sehingga lebih mudah dicerna.

Prinsip serupa berlaku pada kopi dan kakao. Karakter rasa produk tidak hanya ditentukan oleh varietas tanaman, tetapi juga lingkungan tumbuh, mikroorganisme di tanah, mikroorganisme yang hidup di dalam jaringan tanaman, proses fermentasi, hingga pengolahan setelah fermentasi.

Karena itu, menurut Prof. Pingkan, pemahaman mengenai mikrobioma membuka peluang untuk mengendalikan proses biologis yang sebelumnya dianggap berlangsung secara alami dan sulit diprediksi.

Dari Fermentasi Tradisional Menuju Fermentasi Presisi

Perjalanan penelitian Prof. Pingkan bermula dari fermentasi pangan tradisional dan kemudian berkembang menuju fermentasi terkontrol. Tujuannya sederhana tetapi penting: membuat hasil fermentasi yang sebelumnya bervariasi menjadi lebih konsisten.

Dalam fermentasi alami, kualitas produk dapat berubah karena suhu, musim, komposisi mikroorganisme, kondisi bahan baku, dan berbagai faktor lingkungan lainnya. Melalui fermentasi terkontrol, variabel tersebut dapat diukur dan diatur.

“Presisi” dalam proses tersebut berarti peneliti mengetahui mikroorganisme apa yang digunakan, berapa jumlah dan proporsinya, berapa suhu yang dibutuhkan, berapa lama fermentasi berlangsung, serta kondisi lingkungan seperti apa yang diperlukan agar karakter produk dapat direproduksi secara konsisten.

Salah satu penelitian yang dikembangkan adalah fermentasi kopi. Penelitian awal dilakukan dengan mempelajari kopi luwak untuk memahami perubahan yang terjadi selama biji kopi berada dalam sistem pencernaan luwak. Mikroorganisme, enzim, serta metabolit yang berperan dipelajari, kemudian kondisi biologis tersebut disimulasikan secara in vitro menggunakan bioreaktor.

Melalui analisis metabolomik, komponen metabolit yang berkontribusi terhadap karakter produk dapat dipetakan. Informasi tersebut kemudian digunakan untuk menentukan mikroorganisme, enzim, komposisi, serta kondisi fermentasi yang diperlukan.

Pendekatan tersebut selanjutnya berkembang menjadi proses dan sistem reaktor yang dipatenkan. Teknologi reaktor pun berevolusi dari sistem sederhana menuju bioreaktor yang dilengkapi sensor dan IoT sehingga proses dapat dipantau dari jarak jauh.

Belajar dari Cara Petani Bekerja

Pengembangan teknologi tidak serta-merta dimulai dengan mengganti seluruh praktik petani menggunakan perangkat canggih. Prof. Pingkan justru menekankan pentingnya memahami praktik yang telah berkembang di masyarakat.

Pada fermentasi kopi, misalnya, petani memiliki beragam metode tradisional: menggunakan wadah tertentu, kotak kayu, atau material lokal lainnya. Material tersebut bahkan dapat ikut berkontribusi terhadap karakter rasa.

Karena itu, tahap awal pengembangan reaktor dilakukan dengan mempelajari proses yang telah digunakan petani. Kondisi fermentasi kemudian dikarakterisasi dan secara bertahap diterjemahkan menjadi sistem yang lebih terkontrol.

Dari pendekatan tersebut, teknologi berkembang menuju fermentor berkapasitas lebih besar yang dilengkapi sensor dan IoT. Parameter seperti suhu, pH, oksigen, tingkat keasaman, dan indikator biologis lainnya dapat dipantau sehingga proses fermentasi tidak lagi sepenuhnya bergantung pada kondisi lingkungan.

Menurut Prof. Pingkan, pendekatan transisi ini penting. Tidak semua petani harus langsung menggunakan fermentor berteknologi tinggi. Pada kelompok yang belum siap, peningkatan kualitas dapat dimulai dengan memperbaiki prosedur operasional standar (SOP), seperti pemilahan bahan, waktu panen, lama fermentasi, dan proses pengeringan.

Bagi kelompok yang siap melangkah lebih jauh, fermentasi terkontrol dapat diperkenalkan secara bertahap.

Kakao sebagai Model Hilirisasi

Setelah mengembangkan teknologi pada kopi, Prof. Pingkan dan tim memperluas penelitian ke kakao. Penelitian kakao mulai dikembangkan sekitar 2017 dan kemudian bergerak menuju skala implementasi yang lebih tinggi.

Pada fermentasi kakao, mikroorganisme memiliki peran penting dalam pembentukan prekursor cita rasa. Selama proses berlangsung, bakteri asam laktat, bakteri asam asetat, dan kelompok mikroorganisme lainnya menghasilkan berbagai senyawa yang memengaruhi perubahan kimia di dalam biji.

Asam dan enzim yang terbentuk selama fermentasi memengaruhi komponen biji kakao sehingga terbentuk berbagai prekursor aroma dan rasa. Tahapan berikutnya, termasuk penyangraian (roasting), kemudian menentukan bagaimana prekursor tersebut berkembang menjadi karakter rasa akhir.

Dengan memahami mekanisme tersebut, fermentasi dapat diatur agar kualitas produk menjadi lebih konsisten. Bahkan, prosesnya berpotensi diarahkan untuk membentuk karakter rasa tertentu tanpa semata-mata mengandalkan penambahan perisa dari luar.

Teknologi fermentasi kakao tersebut telah diuji bersama sejumlah sentra produksi. Prof. Pingkan menyebut pengembangan dilakukan di beberapa wilayah Indonesia dengan karakter bahan baku yang berbeda-beda. Perbedaan tersebut penting karena inokulum atau kondisi fermentasi yang bekerja baik pada suatu bahan baku belum tentu menghasilkan respons identik pada bahan baku dari wilayah lain.

Di Bali, misalnya, pengembangan telah bergerak menuju fermentor berkapasitas sekitar 100 kilogram serta sistem pengeringan yang dilengkapi sensor dan IoT. Teknologi tersebut memungkinkan proses dipantau dari jarak jauh sehingga kualitas dapat dipertahankan meskipun kondisi cuaca berubah.

Fermentasi juga memberikan nilai tambah ekonomi. Prof. Pingkan memberikan ilustrasi bahwa biji kakao yang tidak difermentasi dapat memiliki harga jauh lebih rendah dibandingkan biji yang telah melalui fermentasi berkualitas baik. Tantangannya, petani terkadang memilih menjual produk segera karena membutuhkan perputaran pendapatan yang cepat, sementara fermentasi membutuhkan tambahan waktu.

Karena itu, keberhasilan teknologi tidak hanya bergantung pada reaktor dan mikroorganisme, tetapi juga pada insentif ekonomi dan ekosistem pasar.

Teaching Factory sebagai Jembatan

Untuk mengatasi perbedaan kesiapan teknologi di tingkat produsen, Prof. Pingkan melihat pentingnya keberadaan teaching factory sebagai jembatan antara laboratorium dan masyarakat.

Petani atau produsen yang belum memiliki fasilitas fermentasi canggih tetap dapat menjalankan fermentasi primer berdasarkan SOP yang telah diperbaiki. Produk tersebut kemudian dapat diproses lebih lanjut menggunakan fasilitas yang lebih terkontrol.

Pendekatan ini memungkinkan peningkatan kualitas tanpa mengharuskan setiap petani membeli perangkat berbiaya tinggi.

Pada saat yang sama, teaching factory dapat menjadi ruang pengembangan produk. Bahan dengan kualitas yang belum optimal dapat dipelajari dan ditingkatkan, sedangkan bahan berkualitas tinggi dapat digunakan untuk mengeksplorasi profil cita rasa baru.

Konsep tersebut menunjukkan bahwa fermentasi presisi bukan hanya alat standardisasi. Teknologi ini juga membuka ruang untuk merancang karakter produk.

Lebih Luas daripada Kopi dan Kakao

Prof. Pingkan menegaskan bahwa fermentasi presisi tidak terbatas pada kopi dan kakao. Prinsip yang sama dapat digunakan untuk memproduksi protein, metabolit, bahan pangan, maupun berbagai senyawa bernilai tambah lainnya.

Ia memberikan analogi sapi sebagai sebuah “bioreaktor” biologis. Rumput yang dikonsumsi sapi dapat dikonversi menjadi biomassa dan pada akhirnya daging melalui sistem pencernaan kompleks yang melibatkan komunitas mikroorganisme. Dari sudut pandang bioteknologi, mekanisme biologis semacam itu memberikan inspirasi untuk mengembangkan sistem produksi protein menggunakan mikroorganisme dan bioreaktor.

Prof. Pingkan juga menyinggung pengembangan protein dari mikroorganisme serta berbagai produk fermentasi lainnya. Namun, tantangan teknologi tidak selalu menjadi hambatan utama. Penerimaan konsumen dan regulasi dapat menentukan apakah sebuah inovasi dapat benar-benar digunakan.

Dengan demikian, fermentasi presisi pada masa depan berpotensi mengubah cara manusia memandang produksi pangan: bukan sekadar mengolah bahan yang tersedia, tetapi mengarahkan proses biologis untuk menghasilkan karakter dan fungsi yang dibutuhkan.

Integrasi Sensor, IoT, dan Machine Learning

Pengembangan fermentasi presisi membutuhkan kolaborasi lintas disiplin. Biologi menyediakan pemahaman mengenai mikroorganisme dan metabolisme, sementara bidang rekayasa dibutuhkan untuk menerjemahkan pengetahuan tersebut menjadi sistem produksi yang dapat dioperasikan pada skala lebih besar.

Sensor menjadi salah satu komponen penting. Fermentasi membutuhkan pemantauan suhu, pH, oksigen, keasaman, jumlah mikroorganisme, dan parameter lainnya. Karena itu, pengembangan sensor dalam negeri menjadi kebutuhan strategis.

Prof. Pingkan menilai kolaborasi dengan bidang teknik fisika, teknik mesin, teknik kimia, dan disiplin lainnya sangat penting. Integrasi tersebut memungkinkan bioreaktor berkembang dari perangkat fermentasi menjadi sistem produksi cerdas.

Machine learning juga dapat digunakan dalam pengendalian mutu. Pada kakao, misalnya, kualitas fermentasi secara konvensional dapat diperiksa dengan membelah biji dan mengamati perubahan warnanya. Pendekatan berbasis pembelajaran mesin berpotensi membantu memperkirakan tingkat fermentasi tanpa harus merusak setiap sampel.

Dalam lima tahun mendatang, Prof. Pingkan memperkirakan integrasi berbagai komponen tersebut dapat semakin mapan. Sensor dalam negeri, sistem kendali, IoT, bioreaktor, analisis biologis, dan pengolahan data perlu dihubungkan menjadi satu ekosistem.

Dalam horizon sekitar sepuluh tahun, teknologi tersebut berpotensi berkembang lebih jauh menuju kemampuan merancang variasi produk, cita rasa, dan fungsi secara lebih spesifik.

Menuju Pangan yang Semakin Personal

Salah satu perkembangan jangka panjang yang disoroti Prof. Pingkan adalah pangan personal (personalized nutrition). Perkembangan ilmu mikrobioma menunjukkan bahwa respons biologis setiap orang terhadap makanan tidak selalu sama.

Komposisi mikrobioma manusia dipengaruhi banyak faktor dan mulai terbentuk sejak fase awal kehidupan. Ketidakseimbangan komunitas mikroorganisme atau disbiosis dapat berkaitan dengan berbagai perubahan fisiologis. Karena itu, penelitian mikrobioma membuka peluang untuk memahami hubungan yang semakin spesifik antara pangan, mikroorganisme, metabolit, dan kesehatan.

Prof. Pingkan menyinggung riset mengenai mikrobioma dalam konteks stunting. Menurutnya, penelitian pada tahap hulu penting untuk memahami mekanisme biologis yang berkontribusi terhadap kondisi tersebut, bukan hanya berfokus pada intervensi setelah masalah terjadi.

Dalam jangka panjang, pemahaman tersebut dapat mengarah pada sistem pangan yang tidak lagi bersifat seragam. Kebutuhan nutrisi seseorang berpotensi ditentukan berdasarkan kondisi biologis individual, termasuk profil mikrobiomanya.

Menurut Prof. Pingkan, arah menuju sistem seperti ini mungkin mulai terlihat dalam sekitar satu dekade mendatang, meskipun pengembangannya di Indonesia masih membutuhkan fondasi penelitian yang kuat.

Mikrobioma untuk Pertanian Berkelanjutan

Mikrobioma tidak hanya penting bagi tubuh manusia. Prinsip yang sama berlaku pada tanah.

Mikroorganisme tanah menjalankan berbagai fungsi dalam siklus biogeokimia, termasuk fiksasi nitrogen dan pelarutan fosfat. Ketergantungan berlebihan terhadap input tertentu dapat mengubah aktivitas komunitas mikroorganisme dan pada akhirnya memengaruhi kesehatan tanah.

Karena itu, pendekatan berbasis mikrobioma dapat digunakan untuk merekayasa lingkungan tumbuh tanaman. Jika karakter mikrobioma yang berkontribusi terhadap kualitas suatu komoditas dapat diketahui, pengetahuan tersebut berpotensi digunakan untuk memperbaiki kondisi tanah di wilayah lain.

Dalam konteks ini, teknologi pangan masa depan tidak berhenti pada fermentasi pascapanen. Pendekatannya dapat kembali ke hulu melalui rekayasa ekosistem mikroba tanah, kemudian berlanjut ke fermentasi, pengolahan, hingga pengendalian kualitas produk.

Nilai Tambah bagi Petani

Keberhasilan fermentasi presisi berpotensi memberikan dampak langsung terhadap petani melalui peningkatan konsistensi dan kualitas produk.

Bagi komoditas ekspor seperti kopi dan kakao, kualitas yang stabil menjadi sangat penting. Pasar membutuhkan produk yang memiliki karakter terukur dan dapat direproduksi dari satu produksi ke produksi berikutnya.

Namun, teknologi tidak dapat diterapkan hanya dengan memberikan peralatan kepada masyarakat. Berdasarkan pengalaman Prof. Pingkan, program hilirisasi memerlukan pendampingan berkelanjutan serta ekosistem yang menghubungkan produsen bahan baku, pengolah, pemilik teknologi, dan distributor.

Ia mencontohkan bahwa suatu ekosistem produksi dapat membutuhkan sedikitnya beberapa mitra yang saling terhubung: penyedia bahan baku, pihak yang melakukan pengolahan, penyedia atau pengelola teknologi, hingga pihak yang memastikan produk mencapai pasar.

Dengan demikian, keberhasilan hilirisasi bukan hanya persoalan transfer teknologi, tetapi juga pembangunan ekosistem.

Regulasi Menjadi Tantangan Besar

Di antara berbagai faktor yang dibahas, Prof. Pingkan menilai regulasi menjadi salah satu tantangan terbesar bagi perkembangan bioteknologi pangan.

Inovasi dapat berkembang lebih cepat daripada standar dan mekanisme regulasinya. Hal ini menjadi semakin kompleks ketika teknologi melibatkan rekayasa genetika, biologi molekuler, mikrobioma, produk diagnostik, atau metode produksi baru.

Menurut Prof. Pingkan, standar yang telah ada perlu terus diperbarui mengikuti perkembangan ilmu pengetahuan. Ia mencontohkan pemahaman modern mengenai mikrobioma yang menunjukkan bahwa keberadaan suatu spesies mikroorganisme tidak selalu dapat ditafsirkan secara sederhana tanpa mempertimbangkan galur, jumlah, fungsi, serta konteks komunitas mikrobanya.

Karena itu, perguruan tinggi memiliki peran penting dalam memberikan masukan berbasis bukti kepada pemerintah dan lembaga standardisasi agar kebijakan mampu mengikuti perkembangan teknologi.

Prof. Pingkan juga menekankan pentingnya keberpihakan terhadap pengembangan teknologi dalam negeri. Banyak komponen penelitian dan produksi, termasuk sensor, bahan kimia, reagen, dan instrumen, masih bergantung pada produk impor. Peningkatan Tingkat Komponen Dalam Negeri (TKDN) dinilai penting agar teknologi dapat semakin terjangkau dan mudah diadopsi.

Tantangan Pendanaan dan Regenerasi Peneliti

Selain regulasi, kesinambungan pendanaan penelitian menjadi faktor penting. Pengembangan teknologi dari laboratorium hingga tingkat kesiapan teknologi yang tinggi membutuhkan proses panjang dan pendanaan yang berkesinambungan.

Skema pendanaan yang terputus dapat menyebabkan pengembangan berhenti sebelum teknologi mencapai tahap implementasi. Kondisi tersebut semakin menantang ketika peneliti muda harus membagi perhatian antara penelitian, pendidikan, serta berbagai tugas akademik dan administratif.

Karena itu, Prof. Pingkan menilai regenerasi peneliti menjadi hal yang penting. Teknologi yang telah dikembangkan selama bertahun-tahun perlu diteruskan oleh generasi berikutnya agar tidak berhenti bersama penelitinya.

Fermentasi Presisi sebagai Platform Masa Depan

Paparan Prof. Pingkan menunjukkan bahwa fermentasi presisi sebaiknya tidak dipandang hanya sebagai teknologi untuk memperbaiki kopi atau kakao. Kedua komoditas tersebut merupakan contoh konkret bagaimana pengetahuan mengenai mikroorganisme dapat diterjemahkan menjadi teknologi yang memberikan manfaat ekonomi.

Di baliknya terdapat platform teknologi yang jauh lebih luas: mikrobioma, teknologi omik, bioreaktor, sensor, IoT, kecerdasan artifisial, machine learning, serta rekayasa proses biologis.

Dalam jangka sekitar lima tahun, tantangannya adalah mengintegrasikan komponen-komponen tersebut menjadi sistem yang semakin mapan, terjangkau, dan dapat diterapkan. Pengembangan sensor dan komponen dalam negeri, peningkatan kesiapan sumber daya manusia, penguatan teaching factory, pendampingan kepada produsen, serta kepastian regulasi menjadi beberapa intervensi penting.

Dalam jangka yang lebih panjang, sekitar sepuluh tahun, fermentasi presisi dapat bergerak dari sekadar menjaga konsistensi menuju kemampuan merancang produk dengan karakter tertentu—baik rasa, kandungan metabolit, protein, maupun fungsi lainnya. Bersamaan dengan berkembangnya ilmu mikrobioma, teknologi pangan bahkan dapat bergerak menuju produk yang semakin personal dan disesuaikan dengan kebutuhan biologis individu.

Bagi Indonesia, kekayaan biodiversitas dan keragaman mikroorganisme merupakan modal besar. Namun, modal biologis tersebut baru akan menghasilkan manfaat apabila dipadukan dengan teknologi, rekayasa, regulasi, industri, dan ekosistem pasar.

Dalam kerangka itu, masa depan bioteknologi pangan bukan semata-mata mengenai menemukan mikroorganisme baru, melainkan mengenai kemampuan memahami dan mengendalikan interaksi biologis secara presisi, menerjemahkannya menjadi teknologi yang dapat digunakan, serta memastikan inovasi tersebut memberikan nilai tambah bagi petani, industri, dan masyarakat.

Kontributor: Aura Salsabila Alviona