Optimalisasi Biokonversi Bungkil Inti Sawit sebagai Sumber Prebiotik (Optimizing Bioconversion of Palm Kernel Cake as a Source of Prebiotic)
Ella Hendalia, Fahmida Manin dan Rahmi Dianita1
Fakultas Peternakan Universitas Jambi E-mail: eh57ind@yahoo.co.id HP: 08127414150
ABSTRACT
The aim of this study was to examine the effectiveness of using a mixture of T. harzianum and A. niger in optimizing bioconversion of palm kernel meal (PKM) as source of prebiotic. The experiments were performed using completely randomized design consisting of 4 treatments with 4 replications. The treatment were the fermentation BIS using T. Harzianum (PKM-T), A.niger (PKM-A), combination of T. Harzianum and A.niger (PKM-TA) and unfermented PKM as the control (PKM). Data were collected for characteristics of fermented PKM, content of crude fiber, NDF, ADF and hemicelluloses (β-mannan), mananase activity and colony of BAL grown in fermented and unfermented PKM. The data were processed using SPSS 16, with Duncan's multiple range test. The results showed that the treatments could decrease the content of crude fiber, NDF and hemicellulose (β-mannan) (P <0.05), as well as increase the growth of lactic acid bacteria (LAB) (P <0.05). No different result between bioconversion of PKM using two molds compare with one mold. Concluded that bioconversion PKM with T. harzianum, A. niger and the mixture of both can be used as source of prebiotic as well as probiotic carrier.
Key word: Palm kernel meal, , Trichoderma harzianum, Aspergillus niger, Prebiotik
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk melihat efektivitas penggunaan campuran T. harzianum dan A. niger dalam mengoptimalkan biokonversi bungkil inti sawit sebagai sumber prebiotik. Percobaan dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap terdiri atas 4 perlakuan dengan 4 ulangan. Perlakuan yang diterapkan adalah fermentasi BIS dengan T. Harzianum (BIS-T), A.niger (BIS-A), kombinasi T. Harzianum dengan A.niger (BIS-TA) dan sebagai kontrol adalah BIS tanpa fermentasi (BIS). Pengamatan dilakukan terhadap karakteristik BIS hasil biokonversi, perubahan komposisi serat (serat kasar, NDF, ADF dan hemiselulosa/ β-mannan), aktivitas mananase dan pertumbuhan koloni BAL pada BIS hasil biokonversi. Data diolah menggunakan program (SPSS 16), dengan uji lanjut Duncan’s multiple range test. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan dapat menurunkan kandungan serat kasar, NDF dan hemiselulosa (β-mannan) (P<0.05) serta meningkatkan pertumbuhan bakteri asam laktat (BAL) (P<0.05). Penggunaan kombinasi dua kapang dalam proses biokonversi BIS belum terlihat efektivitasnya dibandingkan dengan penggunaan satu kapang. Disimpulkan bahwa BIS hasil biokonversi dengan T. harzianum, A. niger dan
campuran keduanya berpotensi untuk digunakan sebagai sumber prebiotik sekaligus sebagai pengemban probiotik.
Kata kunci: Bungkil inti sawit, Trichoderma harzianum, Aspergillus niger, Prebiotik
PENDAHULUAN
Bungkil inti sawit (BIS) merupakan bahan pakan yang berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber prebiotik untuk menutrisi mikroba probiotik (Sundu et al., 2006; Tafsin et al., 2007; Daud et al., 2007; Manin et al., 2010, Yatno et al 2012, Hendalia et al., 2012). Potensi BIS sebagai sumber prebiotik didukung oleh tingginya kandungan mannan-oligosakarida (MOS) yang mencapai 56,4% dari total dinding sel bungkil inti sawit (Daud et al., 1993).
Kendala utama dalam pemanfaatan BIS sebagai sumber prebiotik adalah terikatnya MOS di dalam polisakarida mannan yang tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan ternak, sehingga sumber prebiotik ini ada dalam bentuk tidak tersedia (unavailable). Polisakarida mannan juga dapat mengenkapsulasi nutrien, serta meningkatkan viskositas isi saluran pencernaan (Patterson dan Burkholder 2003; Norita et al, 2010), sehingga dapat menghambat pencernaan dan penyerapan nutrien.
Agar MOS yang terkandung di dalam BIS dapat termanfaatkan sebagai prebiotik, alternative yang dapat dilakukan adalah menghidrolisis polisakarida mannan secara enzimatik dengan bantuan mikroorganisme pendegradasi mannan, diantaranya adalah Trichoderma harzianum dan Aspergillus niger. Trichoderma harzianum termasuk kelompok penghasil enzim mannanase yang dapat menghidrolisis polisakarida mannan (Utami, 2010). Demikian pula A. niger dilaporkan mampu menghasilkan enzim β-mannanase, β-endoglukanase mannosidase dan α-galaktosidase yang diperlukan untuk mendegradasi polisakarida mannan (Norita et al, 2010). Iluyemi dan Hanafi (2009) melaporkan bahwa T.harzianum dan A. niger dapat tumbuh secara simultan menghasilkan interaksi miselia (intermingling) yang dapat meningkatkan produksi β-D-mannanase, β- mannosidase and α-galactosidase. Potensi ini dapat dimanfaatkan untuk mengoptimalkan biokonversi BIS untuk meningkatkan ketersediaan MOS sebagai sumber prebiotik sekaligus sebagai pengemban probiotik.
Penelitian ini bertujuan untuk melihat efektivitas penggunaan campuran T. harzianum dan A. niger dalam meningkatkan ketersediaan MOS sebagai sumber prebiotik sekaligus sebagai pengemban probiotik.
METODE PENELITIAN
Percobaan dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap terdiri atas 4 perlakuan dengan 4 ulangan. Perlakuan yang diterapkan adalah fermentasi BIS dengan T.Harzianum (BIS-T), A.niger (BIS-A), kombinasi T. Harzianum dengan A.niger (BIS-TA) dan sebagai kontrol adalah BIS tanpa fermentasi (BIS).
suhu mencapai 40oC, bahan diinokulasi dengan T. harzianum (BIS-T), A. Niger (BIS-A) dan campuran keduanya (BIS-TA), masing-masing sebanyak 2,0 %. Adonan difermentasi secara aerob di dalam wadah plastik bertutup pada ketebalan 2 cm, pada suhu ruang selama 3 hari, dilanjutkan dengan fermentasi anaerob (inkubasi enzimatis) selama 5 hari. Produk fermentasi selanjutnya diinokulasi dengan ProbioFM produksi Manin et al. (2010) sebanyak 5% (v/w) dari bobot substrat, kemudian diinkubasi kembali pada suhu ruang selama 3 hari. Produk fermentasi dikeringkan pada suhu 40oC kemudian dilakukan analisa terhadap aktivitas mananase, kandungan bahan kering, serat kasar, ADF, NDF serta penghitungan koloni bakteri probiotik (BAL). Kandungan hemiselulosa diperoleh dari selisih antara kandungan NDF dengan ADF. Data dianalisis dengan sidik ragam menggunakan program SPSS 16 dengan uji Duncan’s multiple range test.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pertumbuhan Kapang
Pertumbuhan spora pada masing-masing perlakuan mulai terlihat pada hari ke-2 fermentasi. Kapang T. harzianum dan A. niger dapat tumbuh secara bersamaan pada perlakuan BIS-TA, namun sampai hari ke-3 fermentasi masih belum terlihat adanya interaksi miselia yang saling bercampur pada permukaan substrat (Gambar 1c). Trichoderma harzianum terlihat lebih banyak tumbuh pada bagian pinggir, sedangkan A. niger pada bagian tengah media.
a. BIS-T b. BIS-A c. BIS-TA
Gambar 1. Pertumbuhan kapang pada media BIS (BIS-T = BIS yang difermentasi dengan
T.harzianum, BIS-A = BIS yang difermentasi dengan A. niger; BIS-TA= BIS yang difermentasi dengan campuran T. harzianum + A. niger)
Iluyemi dan Hanafi (2009), melaporkan bahwa dari interaksi lima kapang yang ditumbuhkan secara berpasangan menggunakan media PDA, hanya miselia T. harzianum dan A. niger yang dapat bercampur (Intermingling), sedangkan yang lainnya mengalami deadlock dan saling menggantikan. Selanjutnya dilaporkan bahwa A. niger lebih dominan dibandingkan dengan T. harzianum pada hari ke-2 inkubasi, namun pada hari ke-13 terjadi kebalikannya, dimana T. harzianum lebih dominan dibandingkan dengan A. niger. Pada penelitian ini terlihat bahwa sampai hari ke-3 fermentasi, A. niger masih lebih dominan dibandingkan dengan T.harzianum.
Karakteristik Fisik BIS Hasil Fermentasi
niger dan produksi enzim β-mannanase adalah 30 °C, sedangkan menurut Norita et al. (2010) adalah 50 - 60 °C. Sementara itu Jaelani et al. (2008) melaporkan bahwa suhu tertinggi pada fermentasi BIS dengan kapang Trichoderma reesei adalah 35,67°C pada 96 jam waktu fermentasi. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh beberapa factor diantaranya ketebalan dan luas permukaan substrat.
Kisaran pH pada fermentasi aerob adalah 5.88 - 6.30, sedangkan pada fermentasi anaerob 4.22 - 4.64. pH fermentasi pada penelitian ini masih ada dalam kisaran normal, karena pada umumnya kapang memiliki pH optimum sekitar 5-7 (Jaelani et al., 2008).
Selama proses biokonversi terjadi perubahan struktur, tekstur , aroma dan warna. Bungkil inti sawit hasil biokonversi memiliki struktur yang lebih renyah, tekstur yang lebih halus, aroma yang lebih harum serta warna yang lebih gelap dibandingkan dengan BIS tanpa fermentasi. Terjadinya perubahan karakteristik fisik ini disebabkan oleh adanya aktivitas enzim yang mendegradasi senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana serta dihasilkannya asam-asam organik yang menimbulkan terjadinya perubahan pH, aroma dan warna.
Perubahan Komponen Serat pada Bungkil Inti Sawit Hasil Biokonversi
Kandungan Serat Kasar.
Biokonversi dapat menurunkan kandungan serat kasar produk, namun penurunan yang nyata (P<0,05) hanya terlihat pada perlakuan BIS-A. Antara perlakuan BIS-A, BIS-T dan BIS-TA tidak terdapat perbedaan yang nyata.
Tabel 3. Perubahan Komponen Serat pada BIS Hasil Biokonversi
SK NDF ADF Hemiselulosa
(% BK)
BIS 15.52b+1.52 71.65+3.75 27.03a+2.92 44.62b+5.26 BIS-T 13.73ab+1.20 66.57+8.24 40.71c+2.13 25.86a+10.08 BIS-A 13.24a+0.50 61.65+8.02 34.86b+2.63 26.79a+9.67 BIS-TA 14.30ab+1.00 67.55+4.80 39.35bc+4.31 28.19a+8.20
Ket: Huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang nyata (P<0,05)
(BIS = Bungkil inti sawit; BIS-T = BIS fermentasi dengan T. harzianum, BIS-A = BIS fermentasi dengan A. niger; BIS-TA= BIS fermentasi dengan T. harzianum + A. niger)
Penggunaan campuran T. harzianum dengan A. niger tidak mampu menurunkan serat kasar secara signifikan. Hal ini diduga karena terlalu singkatnya waktu fermentasi (3 hari) sehingga pertumbuhan miselium kedua kapang masih belum optimal dan belum terjadi interaksi miselia yang mampu meningkatkan produksi enzim mannanase. Hasil penelitian Iluyemi dan Hanafi (2009) menunjukkan bahwa produksi tertinggi enzim -D-mannanase dan -mannosidase dari campuran Trichoderma sp. dan A. niger dapat dicapai bila terjadi interaksi miselia yang bercampur (intermingling), dengan lama inkubasi 13 hari.
mananase (Gambar 2), terbukti bahwa perlakuan BIS-A memiliki aktivitas mananase yang paling tinggi dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Hasil penelitian ini sejalan dengan hasil yang dilaporkan oleh Ramin et al. (2010), bahwa Trichoderma harizianum bukan merupakan kapang yang efektif untuk meningkatkan nilai nutrisi BIS, sebaliknya Aspergillus niger atau Rhizopus oryzae merupakan kapang yang potensial untuk meningkatkan nilai nutrisi BIS.
BIS BIS-T BIS-A BIS-TA
Gambar 2. Aktivitas Mananase pada BIS Hasil Biokonversi
Perubahan komponen NDF, ADF dan Hemiselulosa
Proses biokonversi BIS menyebabkan terjadinya penurunan NDF dan hemiselulosa (P<0.05), serta peningkatan ADF (P<0.01). NDF merupakan komponen serat yang terdiri atas hemiselulosa (β-mannan), selulosa dan lignin. Terjadinya penurunan komponen NDF yang diikuti dengan penurunan hemiselulosa menunjukkan adanya proses hidrolisis β-mannan (hemiselulosa) menjadi manosa dan gula yang mudah larut yang dapat digunakan sebagai sumber nutrien untuk pertumbuhan kapang. Sebagaimana dikemukakan oleh Jaelani et al. (2008), bahwa penurunan hemiselulosa mengindikasikan adanya aktivitas enzim mannanase yang akan mendegradasi komponen polisakarida mannan menjadi komponen oligosakarida (manosa dan galaktosa) yang lebih sederhana Jaelani et al., 2008). Menurut Tarmidi dan Hidayat (2004), miselium akan memanfaatkan senyawa-senyawa yang mudah larut dalam inti sel untuk pertumbuhannya, namun pertumbuhan miselium lebih mengutamakan sumber energi yang berasal dari hemiselulosa atau selulosa.
Biokonversi BIS menyebabkan terjadinya peningkatan ADF. Secara teoritis, proses biokonversi akan menyebabkan terjadinya penurunan ADF akibat terjadinya penguraian selulosa menjadi hemiselulosa, namun pada penelitian ini terjadi sebaliknya, dimana ADF secara nyata akan meningkat, sementara NDF dan hemiselulosa akan menurun. Peningkatan ADF diduga akibat terbentuknya dinding sel kapang pada proses fermentasi. Aktivitas kapang pada waktu fermentasi lebih cenderung pada pembentukan selulosa daripada hemiselulosa (Jaelani et al. 2008), sehingga menyebabkan terjadinya peningkatan ADF.
Jumlah Koloni Bakteri Asam Laktat (BAL)
BIS tanpa fermentasi. BAL yang tumbuh pada media BIS Hasil Biokonversi dapat dilihat pada Gambar 4.
BIS BIS-T BIS-A BIS-TA
9.40
11.41 11.78 11.85
JUMLAH BAL (cfu/gr)
Gambar 4. Jumlah Koloni BAL pada BIS Hasil Biokonversi. (BIS = Bungkil inti sawit; BIS-T = BIS hasil fermentasi dengan
T.harzianum, BIS-A = BIS hasil fermentasi dengan A. niger; BIS-TA= BIS hasil fermentasi dengancampuran T.harzianum + A. niger)
Peningkatan jumlah koloni BAL pada BIS hasil biokonversi menunjukkan bahwa fermentasi BIS dengan kapang T. harzianum, A. niger dan campuran keduanya tidak menghasilkan metabolit yang dapat menghambat pertumbuhan BAL. Selain menghasilkan produk yang aman bagi kelangsungan hidup bakteri probiotik, proses biokonversi ini juga dapat meningkatkan ketersediaan MOS yang dapat menstimulasi pertumbuhan probiotik.
Penggunaan campuran dua kapang dalam proses biokonversi BIS tidak mampu meningkatkan pertumbuhan BAL secara signifikan. Faktor yang menyebabkan BAL pada BIS-TA tidak dapat tumbuh lebih baik dibandingkan dengan yang tumbuh pada BIS-T dan BIS-A berkaitan dengan terlalu singkatnya waktu fermentasi, sehingga produksi enzim mannanase masih sangat terbatas. Terbatasnya produksi mannanase menyebabkan proses biokonversi mannan menjadi MOS tidak dapat berlangsung secara optimal. Dari hasil penelitian Iluyemi dan Hanafi (2009) diketahui bahwa peningkatan produksi β-D-mannanase and β-galactosidase diperoleh setelah adanya interaksi miselia pada hari ke 13 fermentasi.
Pada penelitian ini jumlah koloni BAL yang tumbuh pada BIS hasil biokonversi ada dalam kisaran log 11,41 – log 11,85 cfu/gr. Sementara itu hasil penelitian Manin et al., (2010), menunjukkan bahwa jumlah BAL yang tumbuh pada sinbiotik yang berasal dari BIS pada lama penyimpanan 1-6 minggu adalah sekitar log 11.68 – log 11.83. Fakta ini mengindikasikan bahwa BIS hasil biokonversi selain dapat digunakan sebagai sumber nutrien yang berkualitas bagi ternak, juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber prebiotik dan pengemban probiotik.
SIMPULAN
meningkatkan ketersediaan prebiotik dibandingkan dengan penggunaan masing-masing kapang.
DAFTAR PUSTAKA
Daud, M., Piliang, W.G.dan Kompiang, I.P. 2007. Persentase dan Kualitas Karkas Ayam Pedaging yang Diberi Probiotik dan Prebiotik dalam Ransum. JITV12(3): 167-174
Hendalia, E, F. Manin dan Yatno. 2012. Penggunaan Probiotik dan Bungkil Inti Sawit yang Difermentasi Dengan Tricoderma Harzianum Dalam Ransum Ayam Broiler. Unpublished.
Iluyemi, F.B. and M. M. Hanafi. 2009. Mycelial growth interactions and mannan-degrading enzyme activities from fungal mixed cultures grown on palm kernel cake. African Journal of Biotechnology Vol. 8 (10), pp. 2283-2288 Jaelani, A. W.G. Piliang, Suryahadi dan I. Rahayu. 2008. Hidrolisis Bungkil Inti
Sawit (Elaeis guineensis Jacq) oleh kapang Trichoderma reesei sebagai Pendegradasi Polisakarida mannan. ANIMAL PRODUCTION, Vol. 10, No. 1: 42-49
Manin, F. Ella Hendalia, Yusrizal, Yatno. 2010. Penggunaan Sinbiotik Yang Berasal Dari Bungkil Inti Sawit Dan Bakteri Asam Laktat Terhadap Performans Dan Status Kesehatan Ternak Ayam Broiler . Penelitian Hibah Bersaing Tahun 2010.
Norita, S. M., M. Rosfarizan, and A.B. Ariff. 2010. Evaluation of the activities of concentrated crude mannan-degrading enzymes produced by Aspergillus niger . Malaysian Journal of Microbiology, Vol 6(2) 2010, pp. 171-180 Patterson, J.A. and K.M. Burkholder. 2003. Application of prebiotics and probiotics
in poultry production. Poultry Science 82:627–631
Ramin, M., A R Alimon dan M. Ivan. 2010. Effects of fungal treatment on the in vitro digestion of palm kernel cake. Livestock Research for Rural Development.22(4).
Sundu B, A. Kumar dan Dingle J. 2006. Palm kernel meal in broiler diets: effect on chicken performance and health. J Poult Sci 62:316–325.
Tafsin, M. L.A. Sofjan, N. Ramli, K.G. Wiryawan, K. Zarkasie dan W.G. Piliang. 2007. Polisakarida Mengandung Mannan dari Bungkil Intii Sawit sebagai Antimikroba Salmonella typhimurium pada Ayam.Media peternakan, agustus 2007. Hal: 139-146.
Tarmidi, A.R. dan R. Hidayat. 2004. Peningkatan Kualitas Pakan Serat Ampas Tebu melalui Fermentasi dengan Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus). Jurnal Bionatura, Vol. 6, No. 2, Juli 2004: 197 – 204
Rapat Tahunan BKS-PTN Wilayah Barat Bidang Ilmu Pertanian Tahun 2012. Hal 807-812.
