Pertumbuhan Bakteri
Isolat yang berhasil diisolasi dari tiga cairan rumen kerbau berjumlah 48 isolat. Isolat-isolat tersebut diseleksi kemampuan tumbuhnya dalam media tumbuh yang mengandung serat. Substrat spesifik ditambahkan pada media tumbuh dimanfaatkan sebagai sumber karbohidrat oleh bakteri (Leedle et al., 1982). Pemberian karbohidrat dilakukan dengan konsentrasi yang rendah dengan tujuan pertumbuhan koloni dapat menyebar di seluruh permukaan media. Hasil pengujian diperoleh 17 isolat unggul masing-masing adalah AG1, AG3, AG5, AG6, AL1, AL2, AL4, AL5, dan AL7 dari kerbau A; BG2, BJ2, BJ3, BJ4, dan BJ6 dari kerbau B; CL1, CL2, dan CJ2 dari kerbau C). Isolat-isolat tersebut dipilih berdasarkan tingkat kekeruhan secara kuantitatif yang diukur dengan menggunakan OD 600 nm sebagai indikator pertumbuhan bakteri.
Tabel 2. Pertumbuhan dari Isolat Bakteri yang Diukur Berdasarkan Nilai Kekeruhan Medianya
Substrat Kode Isolat OD 600 nm
Rumput Gajah AG1
AG3 AG5 AG6 BG2 0,901 0,829 0,837 0,783 0,468
Rumput Lapang AL1
AL2 AL4 AL5 AL7 CL1 CL2 0,773 0,882 0,848 0,823 0,876 0,727 0,813 Jerami Jagung BJ2 BJ3 BJ4 BJ6 CJ2 0,761 0,857 0,848 0,854 0,453
Pengujian dilakukan dengan menumbuhkan isolat dalam media serat menunjukkan bahwa isolat-isolat yang dikaji mampu tumbuh dalam media substrat berupa pakan sumber serat yaitu rumput gajah, rumput lapang dan jerami jagung.
23 Isolat bakteri terpilih (Tabel 2) yang mempunyai pertumbuhan paling baik dalam media uji adalah isolat AG1, hal ini ditandai dengan nilai OD yang lebih tinggi dibandingkan yang lainnya, yaitu sebesar 0,901. Hal ini berarti bahwa isolat AG1 yang diperoleh dari cairan rumen kerbau A mampu mencerna pakan serat yang lebih baik dibandingkan pada kerbau B maupun kerbau C. Isolat BG2 dan CJ2 menunjukan pertumbuhan yang lambat. Secara umum isolat mampu tumbuh dalam pakan sumber serat yang berbeda. Hal ini berarti bahwa isolat yang diuji mampu memanfaatkan nutrien yang berasal dari pakan yang berkadar serat kasar tinggi.
Hasil isolasi bakteri pencerna serat dari cairan rumen kerbau menunjukkan bahwa isolat yang diperoleh dari cairan rumen kerbau A lebih baik dibandingkan pada kerbau B maupun kerbau C. Hal ini terlihat bahwa bakteri yang berhasil diisolasi dari rumen kerbau A lebih banyak dibandingkan kerbau B maupun kerbau C. Perbedaan keragaman spesies bakteri dalam rumen kerbau berpengaruh terhadap kemampuannya dalam mencerna komponen serat. Hal ini diduga disebabkan oleh tingginya populasi mikroba selulolitik pada ternak kerbau (Wanapat, 1990).
Isolat yang dikaji juga dapat tumbuh sebagai kultur tunggal. Pada awal pertumbuhan isolat yang dikaji menggunakan nutrien yang mudah tersedia berupa BHI, namun dengan pertumbuhan yang berlanjut menggambarkan bahwa dalam periode pengujian hingga tiga hari, bakteri terseleksi mampu menyediakan nutrien untuk mendukung pertumbuhannya dengan mencerna komponen media lain berupa pakan serat. Isolat bakteri terpilih mampu menghasilkan enzim selulase yang mampu menghidrolisis komponen dinding sel pakan sumber serat. Disamping itu isolat bakteri yang diuji diperkirakan mampu menghasilkan berbagai metabolit yang dapat digunakan oleh bakteri itu sendiri untuk mendukung pertumbuhannya dengan memanfaatkan pakan sumber serat. Bakteri yang diisolasi dari cairan rumen kerbau akan tumbuh pada medium dalam selang waktu tertentu. Masa inkubasi dilakukan pada periode tertentu hingga terjadi pertumbuhan bakteri (Widyastuti, 2004).
Pada media BHI, bakteri rumen tumbuh pada waktu inkubasi hari ketiga. Masa inkubasi yang lebih dari tiga hari akan menyebabkan kerusakan pada media karena proses evaporasi yang berlebih akibat suhu yang tinggi. Pada proses seleksi dan pertumbuhan bakteri diharapkan bakteri pencerna serat yang didapatkan mempunyai kemampuan maksimum dalam mendegradasi komponen serat. Semakin kompleks
24 struktur substrat yang akan didegradasi, maka masa inkubasi untuk pertumbuhan bakteri juga semakin lama (Fondevila dan Dehority, 1995).
Aktivitas Enzim yang dihasilkan Isolat Bakteri
Kemampuan bakteri dalam memproduksi enzim selulase menjadikannya mampu menghidrolisis selulosa yang terdapat pada substratnya menjadi glukosa yang dapat dijadikan sumber karbon bagi pertumbuhannya. Kemampuan isolat mendegradasi komponen serat dapat meningkat apabila produksi enzim pemecah serat dapat ditingkatkan. Isolat bakteri rumen menunjukkan aktifitas CMC-ase yang berbeda (Tabel 3).
Tabel 3. Aktivitas CMC-ase dari Isolat Bakteri pada Berbagai Substrat Serat Kode
Isolat
Jenis Pakan Rataan±SD Rumput gajah Rumput lapang Jerami jagung
AG1 11,19±3,00 12,84 ±1,68 11,05±2,28 11,69±0,99b AG3 10,83±2,13 11,75±0,40 10,20±1,41 10,93±0,78b AG5 10,73±1,29 10,86±1,05 8,96±1,80 10,18±1,07c AG6 10,89±2,19 9,78±0,27 9,87±1,63 10,18±0,62c AL1 11,50±1,21 9,06±0,46 9,68±2,34 10,08±1,26d AL2 17,56±7,52 10,76±0,73 12,38±3,36 13,57± 3,55a AL4 10,61±1,40 11,79±2,95 9,82±0,32 10,74±0,99b AL5 11,70±0,95 12,32±1,69 10,44±0,36 11,49±0,96b AL7 10,86±1,81 11,51±1,68 8,10±2,49 10,16±1,81c BG2 9,95 ±1,26 10,76±0,91 9,98±1,48 10,23±0,46c BJ2 11,75±1,70 11,63±2,31 8,60±2,12 10,66±1,79c BJ3 12,86±1,71 9,78±0,43 11,99±3,72 11,55±1,59b BJ4 10,24±1,07 11,00±1,63 10,02±1,20 10,42±0,51c BJ6 15,76±3,91 11,20±2,94 16,71±10,65 14,56±2,95a CL1 9,13 ±1,95 9,78±2,15 8,56±1,96 9,16±0,61e CL2 9,15±0,85 8,64±1,62 6,10 ±0,93 7,96±1,63e CJ2 8,41±1,45 7,36±0,59 7,23±0,99 7,67±0,65e Rataan±sd 11,36±2,29a 10,64±1,41a 9,98±2,34b 10,66±2,93 Superskrip dengan huruf kecil yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan perbedaan yang nyata (P<0,05).
Perbedaan juga nampak terjadi akibat sumber serat yang berbeda. Perbedaan antar individu tidak menunjukkan adanya perbedaan akibat sumber isolat atau kerbau yang berbeda. Perbedaan aktifitas CMC-ase (P<0,05) terjadi akibat adanya perbedaan sumber serat dalam media tumbuhnya. Aktifitas CMC-ase dalam percobaan ini berkisar antara 6,10-17,56 unit/ml/jam dengan rataan umum 10,66±2,93 unit/ml/jam. Nilai CMC-ase yang ditunjukkan oleh isolat terpilih dapat
25 dinyatakan cukup tinggi 17,56 unit/ml/jam. Perbedaan nilai aktivitas CMC-ase dapat menyebabkan perbedaan kemampuan isolat dalam mendegradasi komponen substrat secara optimal sebagai upaya mendapat nutrien untuk mempertahankan keberlangsungan pertumbuhannya.
Bakteri penghasil selulase adalah untuk mendegradasi pakan serat yang terdapat dalam media. Aktivitas CMC-ase yang diukur menunjukkan kemampuan bakteri dalam mendegradasi substrat yang mengandung selulosa. Semakin tinggi aktivitas enzim yang terukur, semakin banyak enzim yang dihasilkan, maka semakin banyak substrat yang terdegradasi. Setiap isolat bakteri asal rumen kerbau menghasilkan enzim selulase yang aktivitasnya berbeda (P<0,05). Rataan aktivitas enzim CMC-ase berdasarkan jenis isolat yang tertinggi dihasilkan pada substrat rumput gajah sebesar 11,36 unit/ml/jam, kemudian diikuti rumput lapang sebesar 10,64 unit/ml/jam, dan jerami jagung sebesar 9,98 unit/ml/jam. Aktivitas selulase isolat bakteri yang tinggi menunjukkan bahwa isolat bakteri mampu menghidrolisis komponen selulosa dinding sel pakan sumber serat yang dijadikan media. Perbedaan aktifitas enzim antar pakan kemungkinan disebabkan adanya perbedaan kadar selulosa media. Tingginya kadar selulosa pada pakan serat rumput gajah dibandingkan rumput lapang dan jerami jagung kemungkinan merupakan penyebab perbedaan tersebut.
Jenis isolat bakteri dalam menghasilkan selulase merespon berbeda pada pakan serat yang berbeda sebagai media. Secara umum isolat bakteri menghasilkan selulase yang lebih tinggi aktifitasnya pada media rumput gajah dibandingkan dengan pada media rumput lapang atau jerami jagung. Respon tersebut kemungkinan disebabkan oleh perbedaan kadar selulosa antar bahan atau akibat pengaruh ketersediaan nutrien yang berbeda dalam media. Jerami jagung diperkirakan menyediakan nutrien lebih banyak dan lebih baik dibandingkan rumput gajah, sehingga isolat bakteri yang dikaji tidak perlu menghasilkan selulase yang setinggi pada rumput gajah dalam mempertahankan kelangsungan pertumbuhannya. Secara umum isolat yang diperoleh kemungkinan memiliki keunggulan dalam mendegradasi selulosa pada pakan serat dan memiliki kemampuan mensekresikan enzim dalam jumlah besar. Degradasi selulosa lebih efisien ketika terjadi kontak langsung antara sel mikroba dan substrat (Irawadi, 1990). Pengujian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa isolat bakteri
26 terpilih memiliki aktivitas enzim selulase, namun aktivitas selulase yang dimiliki masing-masing isolat cukup bervariasi. Enzim selulase yang disekresikan oleh isolat bakteri tersebut sangat tergantung pada ketersediaan nutrien dalam media untuk mempertahankan pertumbuhan isolat bakteri tersebut.
Populasi Bakteri
Isolat yang ditumbuhkan dalam media sumber serat yang berbeda berkembang dengan baik. Populasi bakteri dalam tiga hari inkubasi dalam media sumber serat berbeda mencapai 3,0 x 108 CFU/ml. Populasi bakteri berkisar antara 1,96-3,58 x 108 CFU/ml.
Tabel 4. Rataan Populasi (x108 CFU/ml) Isolat Bakteri Asal Rumen Kerbau yang Ditumbuhkan dalam Media Sumber Serat yang Berbeda
Kode Isolat Jenis Pakan Rataan±sd
Rumput gajah Rumput lapang Jerami jagung
AG1 3,83±0,65 2,71±1,04 3,82±0,45 3,45±0,30 A AG3 3,80±0,31 3,45±0,09 3,01±1,03 3,42±0,49A AG5 3,71±0,23 3,43±0,39 3,61±0,60 3,58±0,18A AG6 3,49±0,31 3,18±0,95 3,52±0,25 3,40±0,39A AL1 3,15±0,51 3,42±0,28 3,29±0,25 3,29±0,15B AL2 2,00±0,28 2,11±0,58 1,78±0,64 1,96±0,19C AL4 3,68±0,27 3,39±1,49 3,64±0,32 3,57±0,70A AL5 3,27±0,48 3,51±0,25 3,53±0,36 3,44±0,11A AL7 3,71±0,01 3,48±0,34 3,40±0,12 3,53±0,17A BG2 1,63±0,31 2,50±0,34 2,06±0,09 2,06±0,13C BJ2 2,35±1,00 2,70±0,81 2,20±0,56 2,42±0,22D BJ3 2,21±0,59 2,33±0,91 2,52±0,81 2,35±0,16C BJ4 2,70±0,18 2,92±0,40 2,88±0,62 2,83±0,22C BJ6 1,93±0,62 1,87±0,19 2,11±0,59 1,97±0,24D CL1 3,20±0,44 3,35±0,10 3,15±0,09 3,23±0,20B CL2 3,19±0,37 3,65±0,03 3,45±0,25 3,43±0,17A CJ2 2,62±0,28 2,47±0,84 2,53±1,08 2,54±0,41C Rataan±sd 2,97±0,23 2,97±0,41 2,97±0,30 2,97±0,78 Keterangan: Superskrip dengan huruf besar yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang sangat nyata (P<0,01).
Variasi perkembangan populasi bakteri sangat tergantung pada jenisnya namun tidak dipengaruhi oleh jenis media yang digunakan. Jenis isolat memberikan respon perbedaan sangat nyata (P<0,01). Populasi bakteri yang paling banyak terdapat pada isolat AG5 sebesar 3,58x108 CFU/ml, kemudian AL4 sebesar 3,57x108 CFU/ml, dan AL7 sebesar 3,53x108 CFU/ml. Hal ini kemungkinan disebabkan isolat-isolat tersebut memiliki kondisi yang sesuai yang menunjang efektifitas penggunaan
27 nutrien dan mendukung pertumbuhannya yang optimum. Jumlah populasi bakteri secara tidak langsung dipengaruhi oleh media tumbuh. Media tumbuh yang sesuai dengan kondisi dan kebutuhan nutrien bakteri menyebabkan bakteri tersebut tumbuh dengan optimal (Pelczar dan Chan, 1986).
Ketersedian nutrien yang cukup akan membantu proses perkembangan dan pertumbuhan sel bakteri. Bakteri yang mendapatkan kecukupan nutrien akan berkembang menjadi banyak dengan laju yang semakin cepat. Perkembangan populasi bakteri yang cepat berdampak pada peningkatan kepadatan populasi. Semakin banyak populasi bakteri yang tumbuh, maka semakin banyak pula enzim yang disekresikan. Demikian juga sekresi enzim dipengaruhi oleh nutrien yang masuk dalam sel bakteri. Bakteri mendapatkan kecukupan nutrien yang dibutuhkan, maka proses metabolisme dalam tubuhnya akan berjalan dengan baik. Enzim yang disekresikan akan dimanfaatkan untuk menghidrolisis nutrien yang masih berbentuk struktur komplek untuk disederhanakan menjadi bentuk monomer sederhana sehingga dapat dimanfaatkan oleh tubuhnya.
Disamping kebutuhan nutrien yang sesuai untuk kultivasi bakteri, juga diperlukan kondisi fisik yang memungkinkan untuk pertumbuhan optimum bakteri. Bakteri tidak hanya amat bervariasi dalam persyaratan nutrisinya, tetapi juga menunjukkan respon yang berbeda-beda terhadap kondisi fisik di dalam lingkungannya. Keberhasilan kultivasi bakteri tergantung pada kombinasi nutrien dan lingkungan fisik yang sesuai. Beberapa persyaratan lingkungan fisik yang harus dipenuhi antara lain, suhu, atmosfer gas, dan derajat keasaman, serta beberapa kondisi khusus (Pelczar dan Chan, 1986).