Probiotik pada ternak ruminansia berperan dalam menurunkan penggunaan antibiotik pada ternak yang baru lahir dan ternak yang mengalami stres, meningkatkan produksi susu, mencegah asidosis rumen, memperbaiki konversi pakan, meningkatkan Competitive Exclusion (CE) terhadap enteropatogen, dan untuk mempercepat stabilisasi mikrobiota saluran pencernaan pada ternak ruminansia yang baru lahir. Jadi penggunaan
Proseding Seminar Nasional III Sapi dan Kerbau ISBN : 978-602-6953-21-6 4-5 Oktober 2017, Hotel Grand Inna Muara, Padang
Pada ternak ruminansia, di samping penggunaan BAL juga digunakan probiotik yang berasal dari kapang (Aspergillus oryzae, Rhizopus oryzae) dan ragi (Saccharomyces cerevisiae). Ragi dan produk mengandung ragi sudah lama digunakan dalam pakan ternak ruminansia sebagai sumber energi dan protein (Eckles dan Williams 1925; Carter dan Phillips 1944), tetapi sejak akhir tahun 1980-an penggunaan ragi sangat meningkat yang dianalogkan dengan probiotik untuk meningkatkan fungsi saluran pencernaan. S. cerevisiae dan A. oryzae sudah
lama digunakan oleh manusia untuk membuat makanan dan minuman sehingga aman diberikan pada ternak. Probiotik dari kapang dan ragi berpengaruh terhadap fermentasi rumen sehingga dikelompokkan sebagai rumen modifiers yang bisa digunakan sebagai pengganti antibiotik ionophores (seperti monensin) yang berperan sebagai rumen modifiers terutama di industri feedlot sapi potong.
Mekanisme kerja dari ragi dan kapang yaitu mampu memperbaiki kondisi lingkungan rumen dengan memanfaatkan oksigen (yang secara tidak sengaja tertelan bersama dengan pakan dan air minum atau dalam proses regurgitasi) sehingga menciptakan lingkungan rumen yang lebih anaerob yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan dan aktivitas mikrobiota rumen. Di samping itu, pemberian ragi dan kapang mampu meningkatkan penggunaan asam laktat dalam rumen sehingga mencegah penurunan pH rumen serta meningkatkan populasi dan aktivitas mikrobiota rumen. Peningkatan populasi dan aktivitas mikrobiota rumen mengakibatkan peningkatan kecernaan pakan dan produksi protein mikrob rumen sehingga produksi ternak meningkat.
Probiotik pada Ternak Ruminansia Muda
Pada ternak ruminansia muda, rumen belum berfungsi dengan normal sehingga sistem pencernaannya mirip dengan ternak monogastrik dimana makanan cenderung untuk melewati rumen (rumen by-pass) dan langsung masuk ke abomasum (lambung). Fungsi mikroba saluran pencernaan pada ternak ruminansia yang baru lahir tidak hanya untuk membantu host mencerna serat tetapi juga untuk melindungi usus dari infeksi patogen. Seperti diketahui bahwa ternak ruminansia pada saat lahir sama dengan ternak mamalia lainnya, di mana saluran pencernaannya masih steril dari mikrob, tetapi kolonisasi mikrob terjadi sangat cepat terutama bakteri E.coli. Dalam kurun waktu 8 jam setelah lahir E. coli ditemukan hampir di semua bagian saluran pencernaan ternak domba dan sapi, sedangkan lactobacilli dan streptococci baru terdeteksi setelah 24 jam. Pada ternak sehat, lactobacilli dengan cepat akan menggantikan coliform dan akan mencapai populasi 107–109 sel/ml sepanjang usus pada umur 1 minggu.
Tingginya populasi bakteri E. coli mengakibatkan ternak muda rentan mengalami diare sehingga menghambat pertumbuhan dan kemungkinan menyebabkan kematian. Massip dan Pondant (1975) melaporkan sekitar 6,5% anak sapi di Belgia mati pada bulan pertama kelahirannya karena gangguan saluran pencernaan. Sementara ternak yang lain, walaupun tidak mati tetapi mengalami gangguan penyerapan nutrien di usus halus dan penurunan performa.
Proseding Seminar Nasional III Sapi dan Kerbau ISBN : 978-602-6953-21-6 4-5 Oktober 2017, Hotel Grand Inna Muara, Padang
Pemberian bakteri asam laktat sebagai probiotik pada ternak ruminansia muda membantu menyeimbangkan populasi mikroba saluran pencernaan, disamping mencegah diare dan meningkatkan pertumbuhan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa pemberian BAL sebagai probiotik pada ternak ruminansia muda mampu meningkatkan pertambahan bobot badan dan efisiensi penggunaan pakan terutama ternak yang diberi susu pengganti (Prizzo et al. 2011). Pemberian L.acidophillus sebagai probiotik dapat menurunkan jumlah coliforms di usus halus anak sapi (Gilliand et al. 1980), menurunkan luka di saluran pencernaan dan meningkatkan pertambahan bobot badan (Bonaldi et al. 1980). Mekanisme kerja L. acidophilus kemungkinan dengan menghambat kolonisasi dan proliferasi E. coli di usus atau menetralisir enterotoksin yang dihasilkan oleh coliforms. Penggunaan probiotik lactobacilli dan fungi pada ternak ruminansia muda juga mampu mengembangkan dan mempertahankan fermentasi rumen yang stabil, serta meningkatkan konsumsi dan pertambahan bobot badan sapi muda (Lee dan Botts 1988).
Beberapa penelitian lain yang menggunakan E. coli non patogen sebagai probiotik secara nyata menurunkan populasi bakteri E. coli patogen O157:H7 dan enterohemorrhagic E. coli (EHEC) pada ternak sapi yang baru lahir (Zhao et al. 1998, 2003). Disamping itu, penggunaan probiotik Lactobacillus acidophilus NPC 747 (Brashears et al. 2003) mampu menurunkan jumlah E. coli O157:H7 patogen di dalam feses dan menurunkan kontaminasi karkas pada sapi penggemukan.
Probiotik pada Ternak Ruminansia Dewasa Probiotik dan Kelainan Metabolisme (Asidosis)
Kebutuhan daging ternak ruminansia yang semakin meningkat dari tahun ke tahun, memacu industri peternakan untuk meningkatkan produktivitas ternaknya yaitu dengan mempercepat pertumbuhan dan meningkatkan efisiensi penggunaan zat makanan. Salah satu upaya yang bisa dilakukan untuk mempercepat pertumbuhan adalah melalui program penggemukan (finishing/fattening) dengan jalan meningkatkan kualitas zat makanan yang diberikan dengan proporsi konsentrat yang tinggi. Pemberian pakan konsentrat yang mengandung pati tinggi dalam program penggemukan, disatu sisi dapat meningkatkan produksi dan memperpendek masa pemeliharaan ternak, tetapi di sisi yang lain dapat menyebabkan kelainan metabolisme berupa asidosis yang dapat berakibat pada kematian, terutama bagi ternak yang kurang diadaptasi dengan baik terhadap pakan konsentrat.
Asidosis terjadi karena adanya perombakan pati dari pakan konsentrat yang sangat cepat oleh beberapa bakteri amilolitik rumen seperti Streptococcus bovis dan
Proseding Seminar Nasional III Sapi dan Kerbau ISBN : 978-602-6953-21-6 4-5 Oktober 2017, Hotel Grand Inna Muara, Padang
Akumulasi asam laktat menurunkan pH rumen hingga di bawah 5. Kondisi ini mengakibatkan kematian sebagian besar mikrob rumen terutama protozoa dan bakteri pencerna serat, tetapi bakteri penghasil asam laktat masih bisa bertahan sehingga akumulasi asam laktat semakin meningkat. Penurunan pH rumen tidak hanya membunuh sebagian besar mikrob rumen, tetapi juga merusak saluran pencernaan baik di rumen maupun usus halus sehingga pencernaan dan penyerapan zat makanan dalam saluran pencernaan akan terganggu. Konsentrasi asam laktat yang tinggi di dalam rumen akan diserap ke dalam darah dan diedarkan ke seluruh tubuh ternak sehingga ternak mengalami sistemik asidosis. Dalam kondisi ekstrem, akumulasi asam laktat di dalam rumen akan menyebabkan kematian ternak dalam waktu kurang dari 24 jam (Wiryawan dan Brooker 1995).
Salah satu upaya yang bisa dilakukan untuk mencegah terjadinya asidosis adalah dengan inokulasi probiotik berupa bakteri pengguna asam laktat pada saat ternak diberi pakan konsentrat tinggi. Tujuannya adalah menyeimbangkan populasi bakteri penghasil dan pengguna asam laktat sehingga tidak terjadi akumulasi asam laktat di dalam rumen. Wiryawan dan Brooker (1995) telah mengisolasi bakteri pengguna asam laktat dari ternak domba yang diadaptasi dengan pakan konsentrat yaitu Megasphaera elsdenii dan S. ruminantium subsp lactilytica dan menggunakannya sebagai inokulum pada ternak domba yang diberi pakan konsentrat tinggi tanpa melalui proses adaptasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ternak domba yang diinokulasi dengan probiotik bakteri pengguna asam laktat S. ruminantium subsp lactilytica sebanyak 108 cfu mampu mencegah terjadinya akumulasi asam laktat di dalam rumen dibandingkan dengan kontrol (< 1 mM vs >100 mM). Disamping itu, pemberian probiotik bakteri pengguna asam laktat dapat mempertahankan pH pada kondisi netral yaitu 6,3– 6,6, sedangkan pH rumen kontrol menurun hingga di bawah 5 (Tabel 1). Penggunaan kombinasi probiotik S. ruminantium subsp lactilytica dan Megaspaera elsdenii bahkan lebih efektif mencegah asidosis dan dapat mempertahankan stabilitas rumen selama 4 hari percobaan.
Vyas et al. (2011) melaporkan bahwa penggunaan probiotik S. cerevisiae pada sapi dara yang diinduksi sub-akut asidosis (SARA) mampu meningkatkan kecernaan pati dan mencegah penurunan pH rumen serta memperpendek waktu pH rumen berada di bawah 5,8 dan 5,6. Disamping itu, penggunaan S. cerevisiae pada sapi yang diinduksi SARA meningkatkan proporsi bakteri pencerna serat Ruminococcus flavefaciens di dalam rumen. Hasil penelitian serupa juga dilaporkan oleh Pantaya et al (2014) yaitu penggunaan S. cerevisiae sebagai probiotik pada ternak yang diinduksi SARA dapat menghambat penurunan pH rumen dan memperpendek waktu pH rumen berada di bawah 5,6. Dari penelitian tersebut juga diperoleh informasi bahwa penambahan probiotik S. cerevisiae menghambat penyerapan mikotoksin dari dalam rumen sehingga mencegah ternak dari keracunan mikotoksin serta mengurangi deposit mikotoksin dalam daging dan susu.
Proseding Seminar Nasional III Sapi dan Kerbau ISBN : 978-602-6953-21-6 4-5 Oktober 2017, Hotel Grand Inna Muara, Padang
Tabel 1 Profil rumen (pH, asam laktat, total VFA) domba Merino yang diinduksi asidosis serta diinokulasi probiotik Selenomonas ruminantum subsp. Lactilytica Peubah Waktu Sampling (jam ke-) Tanpa Probiotik Dengan Probiotik pH Rumen 0 7.73±0.04a 7.59±0.10a 8 4.69±0.06a 6.27±0.28b 16 4.91±0.20a 6.44±0.23b 24 4.92±0.10a 6.58±0.29b Asam Laktat Rumen (mM) 0 0 0 8 120.10±16.18 0 16 97.43±8.45 0 24 109.33±12.86 0 Total VFA (mM) 0 52.09±7.08a 50.87±4.03a 8 15.03±1.06a 91.85±10.41b 16 6.16±1.26a 79.80±10.44b 24 11.38±2.50a 64.75±7.88b
Superskrip yang berbeda pada baris yang sama artinya berbeda nyata (P<0,05) Sumber: Wiryawan dan Brooker (1996)
Probiotik dan Gas Metana dalam Rumen
Pakan utama ternak ruminansia adalah hijauan. Hijauan mengandung serat kasar dalam bentuk selulosa dan hemiselulosa tinggi yang merupakan faktor pembatas dalam pemanfaatannya sebagai pakan ternak sehingga peningkatan degradasi serat merupakan solusi yang perlu dilakukan agar pemanfaatan pakan hijauan dapat dioptimalkan. Beberapa penelitian tentang penggunaan probiotik pencerna serat telah dilakukan (Antonius et al. 2015; Krisnan et al. 2012; Ridwan et al. 2015). Krisnan et al. (2012) menggunakan probiotik berupa mikroba selulolitik (bakteri dan fungi) rumen kerbau yang dikombinasi dengan suplemen katalitik pada ternak domba dapat meningkatkan kecernaan Neutral Detergent Fiber (NDF) dan meningkatkan produksi asetat dibandingkan dengan probiotik komersial serta tidak berpengaruh negatif terhadap pertumbuhan, fermentasi rumen, dan nilai ekonomis usahanya. Optimalisasi degradasi serat kasar di dalam rumen meningkatkan produksi asetat yang akan diikuti oleh peningkatan produksi gas hidrogen yang merupakan salah satu substrat pembentukan gas metana di dalam rumen.
Produksi gas metana di dalam rumen merupakan representasi kehilangan energi sekitar 2–15% dari energi total dalam pakan yang dikonsumsi dan memberikan kontribusi emisi gas rumah kaca sekitar 18% dari total gas rumah kaca di atmosfer setelah diequivalenkan dengan nilai GWP (Global Warming Potency) CO2 per 100
Proseding Seminar Nasional III Sapi dan Kerbau ISBN : 978-602-6953-21-6 4-5 Oktober 2017, Hotel Grand Inna Muara, Padang
sangat penting untuk menyerap H2 di dalam rumen karena konsentrasi H2 yang tinggi berpengaruh negatif terhadap kecernaan pakan di rumen. Disamping CO2 dan H2, asetat juga berperan sebagai precursor untuk produksi metana. Asetat merupakan produk utama hasil degradasi karbohidrat terutama selulosa sehingga peningkatan degradasi serat secara tidak langsung akan meningkatkan produksi gas metana.
Produksi gas metana di dalam rumen akan dikeluarkan dari rumen melalui proses eruktasi sehingga akan mencemari lingkungan dan memberikan efek rumah kaca. Oleh sebab itu, penurunan produksi gas metana di dalam rumen merupakan suatu keharusan agar penggunaan energi yang dikonsumsi bisa lebih baik dan pertumbuhan ternak dapat dioptimalkan serta mengurangi pencemaran lingkungan.
Beberapa penelitian probiotik secara in vitro dan in vivo pada ternak ruminansia menunjukkan bahwa penggunaan kultur ragi dengan populasi 109–1010 sel per gram menurunkan produksi gas metana di dalam rumen (Dawson, 1990; Martin dan Nisbeth 1990). Penggunaan probiotik Aspergillus oryzae sebanyak 1,6 x 103 sel per gram secara in vitro juga menurunkan produksi metana. Penurunan produksi gas metana pada kultur yang diberi ragi disebabkan oleh kontribusi ragi dalam meningkatkan penggunaan asam laktat untuk produksi propionat melalui jalur akrilat terutama meningkatkan ketersediaan oksaloasetat yang biasanya defisien pada jalur tersebut. Untuk produksi 1 mol propionat memerlukan 1 mol gas hidrogen sehingga ketersediaan gas hidrogen yang digunakan sebagai prekursor produksi gas metana menjadi berkurang. Lila et al. (2004) juga melaporkan bahwa penggunaan S. cerevisiae menurunkan produksi metana setelah 24 jam inkubasi in vitro. Antonius et al. (2015) menggunakan kombinasi probiotik Saccharomyces cerevisiae dan Acetoanaerobium noterae dalam percobaan in vitro menggunakan hasil samping kelapa sawit sebagai substrat mampu meningkatkan kecernaan bahan kering pakan serta menurunkan produksi gas metana dan populasi protozoa (Tabel 2). Penurunan produksi gas metana oleh Acetoanaerobium noterae disebabkan bakteri ini mampu menggunakan gas H2 untuk membentuk asetat sehingga ketersediaan gas H2 untuk produksi gas metana berkurang.
Tabel 2 Kecernaan bahan kering, produksi gas metana, dan populasi protozoa cairan rumen yang diberi probiotik Saccharomyces cerevisiae dan Acetoanaerobium noterae secara in vitro dengan substrat hasil samping kelapa sawit.
Peubah Perlakuan
Tanpa Probiotik Dengan Probiotik
Kecernaan Bahan Kering (%) 32.31a 37.02b
Produksi Metan (ml/g BKt) 75.24 64.67
Protozoa (log sel/ml) 7.20 6.83
Sumber: Antonius, KG Wiryawan, A Thalib, A Jayanegara (2015)