Tempat dan Waktu
Penelitian dilaksanakan di kandang percobaan Laborotorium Ternak Ruminansia Kecil, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor, Darmaga selama 4 bulan, dilanjutkan analisis menggunakan RUSITEC untuk menentukan produksi gas metan dan pola fermentasi cairan rumen yang dilaksanakan di Laboratorium Kelompok Nutrisi Ternak, Bidang Pertanian, Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, BATAN, Jakarta. Analisis RUSITEC dilaksanakan selama sebelas hari.
Materi/Bahan Sumber Cairan Rumen
Sumber cairan rumen yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari delapan ekor domba lokal dewasa berumur sekitar delapan bulan dengan berat badan sekitar 19 kg. Sebelum isi rumen domba-domba tersebut digunakan pada analisis menggunakan RUSITEC, terlebih dahulu domba dipelihara pada kandang individu selama tiga bulan dengan empat domba menggunakan pakan berbasis Indigofera sp. dan sisanya berbasis limbah tauge.
Pakan
Pakan disusun iso kalori, dibuat dalam bentuk pelet dengan rasio hijauan dan konsentrat 30:70. Hijauan sumber serat dan protein yang digunakan adalah Indigorera sp. dan limbah tauge yang masing-masing diberikan sebanyak 30%. Konsentrat terdiri atas onggok, jagung, bungkil kelapa, bungkil kedelai, molasis dan beberapa sumber mineral. Komposisi bahan pakan pakan disajikan pada Tabel 3. Kadar nutrisi pakan dalam pakan sudah di atas standar minimal kebutuhan pakan domba daerah tropis yang sedang tumbuh dengan berat badan 20 kg menurut Kearl (1982).
11 Pakan dan air minum diberikan ad libitum terukur. Pemberian pakan dilakukan dua kali dalam sehari, yaitu pada pagi dan sore hari, kecuali sebelum waktu pemberian, pakan hampir habis. Pakan yang diinkubasikan pada analisis menggunakan RUSITEC sama dengan yang diberikan pada saat domba dipelihara sehingga diharapkan dapat diperoleh gambaran situasi rumen yang sama pada domba sebenarnya.
Tabel 3 Komposisi bahan dan nutrisi pakan penelitian
Bahan Pakan Kandungan Pakan
Indigofera sp. (%) Limbah Tauge (%)
Indigofera sp. 30 0 Limbah Tauge 0 30 Onggok 12 10 Jagung 10 10 Bungkil Kelapa 32 32 Bungkil Kedelai 8 10 Molases 5 5 CaCO3 2,5 2,5 NaCl 0,3 0,3 Premix 0,2 0,2 Jumlah 100 100 Komposisi Kimia1 Bahan Kering 85,27 85,94 Protein Kasar 16,23 13,51 Serat Kasar 12,29 13,26 Lemak Kasar 3,1 2,6 Abu 9,08 5,44 Ca 0,66 0,32 P 0,19 0,17 BETN2* 44,57 51,13 TDN3 59,81 59,76 NDF4 44,80 38,35 ADF5 29,20 30,09 DE (Mcal/kg)6* 2,64 2,64 C/N rasio 12,35 15,23
Keterangan : 1. Hasil analisis laboratorium terhadap pakan jadi; 2. Bahan Ekstrak Tanpa Nitrogen; 3. Total Digestible Nutrient; 4. Neutral Detergent Fiber; 5. Acid Detergent Fiber; 6. Digestible Energy; *hasil perhitungan sesuai dalam Hartadi et al. (1980).
Isi Rumen
Setelah domba-domba dipelihara dan diberikan pakan sesuai yang ditentukan, kemudian dipotong dan diambil isi rumennya (cairan dan padatan) sebagai media pertama dan starter mikrobia pada analisis menggunakan RUSITEC. Proses pemindahan isi rumen dari Fakultas Peternakan IPB ke Laboratorium Kelompok Nutrisi Ternak, Bidang Pertanian, Pusat Aplikasi
12
Teknologi Isotop dan Radiasi, BATAN di Jakarta menggunakan termos dengan suhu 39 °C.
Delapan buah termos disiapkan dan masing-masing digunakan untuk menampung isi rumen satu ekor domba. Beberapa jam sebelum termos digunakan terlebih dahulu diisi dengan air panas bersuhu sekitar 39 °C, sehingga ketika digunakan untuk menampung isi rumen suhu bagian dalam dinding termos sudah sesuai dengan suhu rumen, suhu dalam rumen adalah 38-42 °C (McDonald et al., 2002). Sesaat sebelum isi rumen dituang ke dalam termos, seluruh air panas dikeluarkan. Setelah isi rumen dimasukkan ke dalam termos, segera tutup termos rapat-rapat untuk meminimalisir kontak isi rumen dengan oksigen. Sebelum dituang ke dalam termos, dilakukan pengukuran volume dan penimbangan berat seluruh isi rumen.
RUSITEC
Teknik simulasi rumen menggunakan “Newly Improved Artificial Rumen (RUSITEC)” produksi “Sanshin Industrial Co. Ltd.” yang merupakan pengembangan dari RUSITEC yang digunakan oleh Czerkawski and Breckenridge (1977). RUSITEC merupakan tiruan dari beberapa organ saluran pencernaan ruminansia mulai mulut sampai dengan abomasum (lambung sejati), pada Gambar 3 ditampilkan ilustrasi sederhana salah satu tabung/vessel pada RUSITEC.
Mulut sebagai organ penghasil saliva direpresentasikan oleh penampung saliva dan pompa peristaltik yang menyuplai saliva ke dalam vessel secara terus- menerus. Vessel merupakan wujud dari rumen sebagai tempat fermentasi bahan pakan, vessel berbentuk sebuah tabung berukuran 800 mL berisi campuran cairan rumen dan saliva. Selain berisi cairan, dalam vessel ditempatkan sebuah tabung berdiameter 0.97 kali diameter bagian dalam vessel dan memiliki ketinggian sebesar 0.45 kali tinggi vessel. Tabung yang lebih kecil tersebut berfungsi sebagai tempat inkubasi pakan/sampel (feed container); untuk menjamin akses cairan rumen dengan sampel, Feed container berlubang dengan diameter 9 mm pada hampir seluruh dindingnya. Secara otomatis, hampir 24 jam dalam sehari feed container bergerak naik-turun meniru perputaran pakan dalam rumen.
Pada saluran pencernaan ruminansia, ingesta akan mengalir dari rumen menuju abomasum sedangkan gas akan dialirkan/dieruktasikan melalui mulut. Untuk menirukan aliran tersebut, luapan cairan dari vessel kemudian ditampung dalam botol khusus, cairan dari vessel tersebut disebut pula effluent. Pada ujung selang yang menuju botol terdapat percabangan yang dihubungkan dengan sebuah kantong plastik yang berguna untuk menampung gas yang terbentuk selama fermentasi.
Alat RUSITEC yang berada di Laboratorium Kelompok Nutrisi Ternak, Bidang Pertanian, Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, BATAN, Jakarta tersebut memiliki delapan vessel yang direndam di dalam water bath bersuhu 39 °C dipanasi menggunakan automatic heater yang dikontrol oleh thermostat. Selain itu digunakan pula thermometer konvensional yang berfungsi memonitor secara manual suhu air tetap optimal.
Feed container merupakan tempat pakan/sampel yang diinkubasikan menggunakan kantong nilon (polyester bag) dengan ukuran 10 cm x 20 cm dan porositas 50 ± 10 μm. Pada hari pertama dijalankannya mesin kantong diisi
13 dengan padatan rumen yang merupakan hasil perasan isi rumen, sebagai sumber mikroorganisme rumen. Mikroorganisme rumen, terutama protozoa banyak menempel pada substrat pakan dalam rumen. Selanjutnya setiap hari kantong diperbaharui dengan kantong berisi sampel pakan yang sudah digiling.
Keterangan
A : Penampung saliva buatan berisi larutan McDougall
B : Pompa peristaltik (mengalirkan saliva dari penampung ke dalam vessel) C : Vessel, merupakan tabung fermentor
D : Feed container, merupakan tempat inkubasi bahan pakan E : Heater (pemanas air) dilengkapi sensor panas (thermostat)
F : Botol penampung effluent (cairan hasil fermentasi) – ditempatkan dalam kotak berpendingin
G : gas-collection bag (plastik penampung gas hasil fermentasi) H : Motor listrik penggerak feed container
I : Roda gila, konvertor gerakan berputar menjadi naik-turun J : Gerakan naik turun feed container
Æ : Arah aliran cairan (saliva buatan dan effluent serta gas)
Gambar 3 Skema komponen alat RUSITEC yang diwakili oleh satu vessel
Masing-masing vessel dialiri oleh saliva buatan sebagai buffer sebagaimana petunjuk McDougall (1984), dengan komposisi ditunjukkan pada Tabel 4. Saliva buatan dialirkan melalui selang menggunakan pompa persitaltik dengan kecepatan alir 3% per jam atau sekitar 0.0067 mL/detik. Masing-masing vessel memiliki outlet yang berguna untuk mengalirkan cairan dan gas hasil fermentasi mikroorganisme. Effluent dalam vessel kemudian dialirkan ke dalam botol penampung khusus. Lingkungan sekitar botol dipertahankan sekitar 4°C dengan menempatkan botol ke dalam kotak berpendingin, hal tersebut berguna untuk menekan laju degradasi mikroorganisme lebih lanjut terhadap nutrisi yang terkandung dalam effluent serta untuk mempertahankan keberadaan metabolit
Air Hangat
14
yang volatil. Sementara gas yang diproduksi dialirkan ke dalam gas-collection bag yang terbuat dari polyvinyl fluoride film.
Tabel 4 Komposisi saliva buatan (McDougal 1984)
Bahan g/liter aquadest
NaHCO3 9.8
Na2HPO4.12H2O 9.3
NaCl 0.47 KCl 0.57 CaCl2 (atau CaCl2.2H2O) 0.04 (0.045)
MgCl2 (atau MgCl2.2H2O) 0.06 (0.065)
Gas yang tertampung di dalam gas-collection bag kemudian diukur volumenya menggunakan prinsip bejana berhubungan. Selanjutnya dilakukan pengukuran konsentrasi gas metan yang ada di dalam gas-collection bag dengan cara mengalirkan udara yang tertampung ke dalam methane analyzer melalui mulut kantong. Konsentrasi gas metan hasil pengukuran dikalikan dengan volume gas yang diproduksi merupakan volume gas metan yang terbentuk selama proses fermentasi dalam rumen.
Metode Desain Penelitian
Penelitian menggunakan RUSITEC delapan vessel. Masing-masing vessel merupakan perwakilan dari rumen domba yang dipelihara sebelumnya, sampel pakan yang diinkubasikan mengikuti pakan yang diberikan ketika domba hidup. Sebelum dilakukan analisis menggunakan RUSITEC, dipelihara delapan ekor domba lokal dewasa menggunakan dua jenis pakan yang berbeda, empat domba diberikan pakan mengandung 30% Indigofera sp. sedangkan empat ekor domba yang lain diberikan pakan mengandung 30% limbah tauge.
Optimalisasi RUSITEC
Terdapat beberapa tahapan dalam menjalankan alat RUSITEC yaitu tahap persiapan, pelaksanaan dan penghentian RUSITEC.
1. Tahap Persiapan
Pada tahap ini alat RUSITEC dijalankan tanpa sampel pakan, hal tersebut berguna untuk mengecek kinerja alat agar seluruh komponen bekerja optimal, mulai dari pompa peristaltik, vessel, sampai dengan heater. Pada tahap ini tidak digunakan cairan dan padatan rumen, vessel hanya diisi dan dialiri akuades saja.
Selain mempersiapkan alat dilakukan pula persiapan bahan meliputi pembuatan saliva buatan, penghalusan pakan yang diinkubasikan menggunakan grinder dengan penyaring 2.0 mm serta persiapan kantong nilon. Persiapan kantong nilon dimulai dengan pemberian kode, kemudian memasukkan kantong- kantong tersebut ke dalam oven 55°C selam 2 hari (berat konstan) kemudian ditimbang, dilanjutkan dengan memasukkan sampel pakan ke dalam kantong dan mengikatnya.
15 2. Tahap Pelaksanaan
Dalam pelaksanaan kegiatan evaluasi pakan menggunakan RUSITEC ini meliputi penanganan isi rumen, penimbangan solid/padatan isi rumen, inkubasi pakan dalam vessel, pengontrolan aliran saliva ke vessel, pengumpulan produksi gas dan effulent selama 24 jam.
a. Penanganan isi rumen
Isi rumen disaring dengan 4 lapis kain kasa, cairan rumen dimasukkan ke dalam vessel sebanyak 400 mL dan ditambahkan dengan saliva buatan sebanyak 400 mL. Sementara padatan isi rumen setelah diperas timbang sebanyak 75 g, kemudian dimasukkan ke dalam kantong nilon yang telah diberi kode dan dimasukkan ke dalam feed continer di dalam vessel. Kantong nilon berisi padatan isi rumen diambil pada 24 jam setelah dimasukkan untuk diganti dengan pakan baru yang diinkubasikan. Baik penanganan padatan maupun cairan rumen dilakukan secepatnya dibantu dengan mengalirkan gas CO2 untuk menjaga isi rumen tersebut dalam kondisi anaerob.
b. Penimbangan sampel pakan yang diinkubasikan.
Pakan yang diinkubasikan setelah dihaluskan kemudian ditimbang 15 g berdasarkan bahan kering dan dimasukkan ke dalam kantong nilon berkode serta diikat rapat. Kantong nilon tersebut selanjutnya dimasukkan bersama padatan ke dalam tabung berpori dalam vessel pada hari pertama untuk diambil pada 48 jam mendatang.
c. Penggantian kantong nilon
Penggantian kantong nilion dilakukan setiap 24 jam sekali dengan cara mengambil salah satu dari dua kantong nilon yang telah diinkubasikan dengan waktu inkubasi sudah mencapai 48 jam. Pada saat pengambilan tersebut dimasukkan lagi kantong nilon berisi pakan yang baru sehingga jumlah kantong nilon dalam tabung berpori di dalam vessel selalu dua buah. Agar tidak terjadi kesalahan pengambilan, tali pengikat kantong nilon dibedakan menjadi dua warna, masing-masing mewakili hari ganjil atau genap pada saat kantong dimasukkan/dikeluarkan. Untuk meminimalisir kejutan temperature pada proses penggantian kantong nilon vessel tetap direndam pada air bersuhu ± 39°C, sementara itu di dalam vessel dialiri CO2 untuk menjaga lingkungan dalam vessel tetap anaerob. Di samping penggantian kantong nilon, dilakukan pula koleksi effluent dan gas yang diproduksi sekaligus pengukuran konsentrasi metan. Oleh karena itu pada proses penggantian ini alat RUSITEC (motor) dan pompa peristaltik saliva dimatikan untuk sementara waktu.
d. Pengontrolan aliran saliva ke vessel
Kegiatan ini harus dilakukan, terutama sesaat setelah penggantian sampel yang diinkubasikan. Seringkali effluent di dalam vessel belum penuh sehingga effluent yang masuk ke botol penampung terganggu. Untuk memperlancar aliran dapat dilakukan dengan menyuntikkan saliva ke dalam outlet vessel secara kontinyu hingga effulent dapat masuk dalam botol secara stabil.
3. Tahap Penghentian
Kegiatan ini perlu dilakukan agar kondisi selang tidak tersumbat, lebih penting dari itu agar sampel pada pengujian sebelumnya tidak mempengaruhi
16
sampel pada analisis berikutnya. Cara yang dilakukan adalah sama dengan tahap persiapan.
Pengukuran Produksi Gas, Metan dan Pola Fermentasi Rumen
Pada penelitian dilakukan pengukuran parameter yang menggambarkan pola fermentasi menggunakan RUSITEC.
a. Pengukuran produksi gas
Pengukuran produksi gas dilakukan setiap hari selama 24 jam bersamaan dengan penggantian pakan dan pengukuran parameter yang lain. Pengukuran dilakukan dengan menenggelamkan gas-collection bag dalam bejana berisi air dengan mengukur air yang dipindahkan maka dapat diketahui volume gas yang terbentuk.
b. Pengukuran konsentrasi metan
Pengukuran konsentrasi metan menggunakan methane analyzer dengan merek ”Sable system MA-10a CH4 Analyzer”. Sebelum methane analyzer digunakan untuk mengukur kandungan metan dalam gas bag yang diproduksi selama 24 jam analisis, terlebih dahulu dialiri dengan gas N2 untuk memastikan gas metan dari lingkungan tidak terperangkap di dalam saluran methane analyzer. Kemudian dilakukan optimalisasi keseksamaan pembacaan alat pengukur terhadap gas metan yang telah diketahui kemurniannya, penyesuaian dilakukan dengan cara mengalirkan gas metan ke dalam methane analyzer diikuti dengan memutar tombol pengatur sedemikian rupa sehingga methane analyzer memberikan informasi konsentrasi metan yang sesuai dengan konsentrasi metan yang dialirkan. Setelah penyesuaian pembacaan alat dilakukan, konsentrasi gas metan pada delapan gas-collection bag dapat segera diukur secara bergantian dengan memasukkan mulut gas-collection bag ke dalam saluran input methane analyzer. Angka yang terbaca pada methane analyzer adalah persentase volume metan pada gas yang tertampung dalam gas-collection bag.
c. Pengukuran pH effluent
Pengukuran pH dilakukan segera setelah selang penghubung botol effluent dan vessel dicabut, bersamaan dengan inkubasi pakan baru. Sebelum dilakukan pengukuran terlebih dahulu tabung effluent digoyang-goyangkan sehingga effluent di dalam tabung homogen. Pengukuran pH effluent menggunakan pH meter digital.
d. Pengukuran konsentrasi NH3 effluent
Bersamaan dengan pengukuran pH, dilakukan pula pengukuran konsentrasi NH3 menggunakan metode Mikrodifusi Conway (General Laboratory Procedures 1966). Cawan Conway merupakan sebuah cawan dengan bagian cekung di tengah dan dikelilingi oleh alur bersekat. Pada bagian bibir dan tutup cawan diolesi dengan vaselin, sehingga cawan dan tutup dapat rapat memerangkap amonia dalam cawan. Setelah effluent homogen, effluent diambil sebanyak 1 mL dimasukkan pada salah satu bagian alur bersekat, pada sisi sekat yang lain dimasukkan Na2CO3 jenuh, sedangkan pada bagian cekung di tengah cawan cawan Conway diisi dengan 1 mL asam borat (H3BO3). Kemudian dengan cepat cawan Conway ditutup rapat agar udara tidak dapat masuk. Setelah itu cawan digerakkan hingga supernatan dan
17 Na2CO3 jenuh tercampur rata dan didiamkan selama 24 jam pada suhu kamar.
Ion hidrogen asam borat akan mengikat N-Amonia dari supernatan dan asam borat dititrasi dengan H2SO4 0.0104 N sampai warnanya berubah dari biru menjadi merah muda. Kadar NH3 dihitung dengan persamaan sebagai berikut.
Konsentrasi NH3 (mM) = Vol H2SO4 (mL) x N-H2SO4 x (1000/vol sampel (mL))
e. Pengukuran degradasi bahan kering pakan inkubasi (DBK)
Pengukuran degradasi/kehilangan bahan kering pakan yang diinkubasikan dilakukan dengan memasukkan kantong nilon beserta sisa pakan di dalamnya yang diambil dari dalam feed container ke dalam oven 55 °C dan oven 105 °C. Setelah berat kantong konstan, kantong berisi sisa pakan ditimbang. Selisih berat bahan kering sebelum dan sesudah sampel diinkubasikan ke dalam feed container merupakan nilai degradasi bahan kering pakan.
(BK x A) – (BK x B)
DBK (%) = --- x 100% (BK x A)
Keterangan:
DBK : degradasi bahan kering BK : kandungan bahan kering (%) A : total berat sampel sebelum inkubasi B : total berat sampel setelah inkubasi
f. Pengukuran degradasi bahan organik pakan inkubasi (DBO)
Pengukuran degradasi bahan organik pakan yang diinkubasikan dilakukan dengan memasukkan sebagian sampel pakan ke dalam tanur bersuhu 600 °C untuk diabukan. Selisih berat sampel sebelum dan sesudah diabukan merupakan kadar bahan organik sampel. Perkalian antara persentase degradasi bahan organik dengan berat kering sampel pakan hasil inkubasi merupakan degradasi bahan organik.
(BK x A x BO) – (BK x B x BO)
DBO (%) = --- x 100% (BK x A x BO)
Keterangan:
DBO : degradasi bahan organik BK : kandungan bahan kering (%) BO : kandungan bahan organik (%) A : total berat sampel sebelum inkubasi B : total berat sampel setelah inkubasi
Peubah yang Diamati
Beberapa peubah yang diamati adalah produksi gas total, persentase metan terhadap gas total, produksi gas metan, pH effluent, produksi NH3, serta kehilanga bahan kering dan bahan organik pakan yang diinkubasikan.
18
Analisis Data
Dinamika fermentasi (produksi gas total, persentase metan, volume gas metan, pH dan NH3 effluent serta degradasi bahan kering dan bahan organik) terhadap satuan waktu disajikan secara deskriptif. Rata-rata produksi gas total, persentase metan, produksi gas metan dan parameter fermentasi yang lain (pH effluent, NH3, degradasi bahan kering dan bahan organik) dianalisis menggunakan uji t-student (Steel and Torry 1993).