4
2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Saluran Pencernaan dan Makanan Ikan Mas
Alat pencernaan pada ikan mas terdiri atas saluran pencernaan dan kelenjar pencernaan. Saluran pencernaan ikan mas meliputi segmen-segmen yang meliputi mulut, rongga mulut, faring, esophagus, lambung, pylorus, usus, rectum dan anus. Kelenjar pencernaan terdiri dari hati dan pankreas. Terdapat perbedaan anatomis pada alat pencernaan ikan berdasarkan kebiasaan makanan. Salah satunya yang sangat mencolok terletak pada struktur gigi pada rongga mulut, struktur tapis insang pada segmen faring, keberadaan dan bentuk lambung, dan panjang usus. Ikan mas bertapis insang sedang, dengan lambung berbentuk kantung. Berdasarkan ukuran panjang usus, ikan mas termasuk dalam kategori omnivora yang cenderung herbivora (usus sedang) yaitu 2-3 kali panjang tubuhnya (Affandi et al. 2009).
Kelenjar pencernaan pada ikan mas terdiri dari hati dan pankreas yang berperan mensekresikan bahan yang akan masuk ke dalam usus. Hati berperan sangat penting sebagai secretor bahan untuk proses pencernaan. Hati ikan mas hampir tidak memiliki bentuk yang jelas, karena letaknya terdapat pada lekukan usus (Smith 2009). Pankreas merupakan organ yang mensekresikan enzim yang berperan dalam proses pencernaan. Enzim yang diproduksi antara lain, protease yang terdiri dari tripsin, kemotripsin, elastase dan karboksi peptidase, amylase, lipase dan kitinase, (Affandi dkk. 2009).
Berdasarkan makanannya ikan mas merupakan kategori ikan omnivore yang memiliki kecenderungan ke herbivora, atau pemakan segala. Ikan mas biasa berenang di perairan tengah dengan arus kecil, dan akan muncul ke permukaan hanya untuk makan, dan banyak beraktivitas siang hari. Berbeda dengan jenis ikan yang lain, seperti ikan lele dan patin adalah jenis ikan karnivora, merupakan jenis ikan demersal berada di bawah perairan serta banyak beraktivitas malam hari (nocturnal), (Guillaume et al. 2001). Habitat hidup ikan mas biasanya merupakan perairan yang memiliki dasar lumpur. Larva ikan mas biasa mengkonsumsi zooplankton seperti rotifer atau copepod, namun ketika masuk ke fase pertumbuhan, ikan mas banyak mengkonsumsi benthic hewan kecil atau
5 bahan-bahan organik. Setiap fase hidup ikan mas memiliki kebiasaan makan yang berbeda. Induk ikan mas dipelihara pada kolam pemijahan membutuhkan 70% tumbuhan dan 30% pakan hewani dengan vitamin dan mineral. Ikan mas ukuran 10-18 g di beri pakan tumbuhan dan pellet komersial (Takeuchi et al. 2002).
2.2 Kebutuhan Nutrisi Ikan Mas
Penyusunan pakan ikan yang dapat memenuhi kebutuhan standar maupun produksi didukung oleh pemenuhan sumber protein dan energinya. Kandungan nutrisi ikan mas yang baik untuk protein adalah 30 - 38%, kandungan lemak 4 - 15%, dan karbohidrat 30-40 %. Protein merupakan sumber energi yang paling efektif dan efisien yang digunakan untuk pertumbuhan dibandingkan karbohidrat (Takeuchi et al. 2002). Menurut Furuichi (1988) dari beberapa studi kadar optimum karbohidrat pakan untuk golongan ikan karnivora adalah 10-20% dan golongan omnivore adalah 30-40%. Karbohidrat dalam pakan digunakan sebagai protein sparring effet untuk memenuhi kebutuhan energi metabolisme basal dan maintenance. Sedangkan, protein pakan dapat dipergunakan sepenuhnya untuk pertumbuhan.
Pengetahuan kebutuhan ikan budidaya sangat diperlukan guna mencapai pertumbuhan yang optimal dan keberlangsungan sebagai industri. Protein adalah salah satu nutrien yang sangat diperlukan oleh ikan. Menurut Webster & Lim (2002) menyatakan bahwa kebutuhan protein harian untuk maintanance ikan mas adalah 1g/ kg berat badan, sedangkan untuk memperoleh retensi protein optimal pada tubuhnya membutuhkan protein 12 g/kg berat badan. Protein yang dibutuhkan proses pertumbuhan adalah 7-8 g protein per berat badan per hari. Kebutuhan ikan akan protein dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain jenis ikan, umur ikan, ukuran ikan, kualitas protein, pakan, kecernaan pakan, dan kondisi lingkungan. Asam amino esensial yang wajib ada pada komposisi pakan ikan adalah lisin (Furuichi 1988).
Kebutuhan energi ikan mas dalam pakan lebih rendah daripada hewan darat. Ikan mempunyai kebutuhan energi lebih rendah sebab ikan tidak mempertahankan suhu tubuh secara tetap, juga ikan relatif memerlukan energi yang kurang untuk mempertahankan posisi dan bergerak dalam air dibanding
6 mamalia dan burung. Pakan yang dikonsumsi ikan akan menyediakan energi yang sebagian besar digunakan untuk metabolisme yang meliputi energi untuk hidup pokok, energi untuk aktivitas, energi untuk pencernaan makanan dan energi untuk pertumbuhan, sedangkan sebagian yang lainnya dikeluarkan dalam bentuk feses dan bahan ekskresi lainnya (Webster & Lim 2002). Sumber energi lain yang berperan sebagai protein sparring effect selain karbohidrat adalah lemak. Lemak mempunyai peranan penting bagi ikan karena berfungsi sebagai sumber energi dan asam lemak esensial, memelihara bentuk dan fungsi membran atau jaringan yang penting bagi organ tubuh tertentu, membantu dalam penyerapan vitamin yang larut dalam lemak dan untuk mempertahankan daya apung tubuh (NRC 1993). Ikan mas dapat secara efektif memanfaatkan lemak dan karbohidrat sebagai sumber energi non-protein. Energi untuk seluruh aktivitas tersebut diharapkan sebagian besar berasal dari nutrien non protein (lemak dan karbohidrat). Apabila sumbangan energi dari bahan non protein tersebut rendah, maka protein akan didegradasi untuk menghasilkan energi, sehingga fungsi protein sebagai nutrien pembangun jaringan tubuh akan berkurang. Menurut Shiau & Huang (1990); Peres & Teles (1999), menyatakan bahwa, protein sparing effect oleh karbohidrat dan lemak dapat menurunkan biaya produksi (pakan) dan mengurangi pengeluaran limbah nitrogen ke lingkungan.
Kebutuhan vitamin dan mineral pada pakan ikan mas, dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti ukuran ikan, temperatur media pemeliharaan, dan komposisi pakan. Pada pembuatan pakan komersial pemberian vitamin dan mineral dapat dilebihkan menjadi dua hingga lima kali dari kebutuhan dasar. Hal ini dikarenakan pada proses pembuatan pellet, mengalami tekhnik extrution yang menggunakan suhu tinggi, sehingga memungkinkan vitamin dan mineral rusak dan larut, (Takeuchi et al. 2002).
2.3 Mikroflora Saluran Pencernaan Ikan
Mikroflora merupakan mikroorganisme yang umum ditemukan pada saluran pencernaan hewan terrestrial pemakan tumbuhan. Jenis mikroflora yang sering ditemukan adalah bakteri, fungi, protozoa dan flagelata. Mulai dari hewan yang berukuran kecil seperti rayap, hingga hewan vertebrata tingkat tinggi seperti
7 sapi, domba, dan kuda. Pada hewan air, tipe fermentasi mikroba yang mirip dengan hewan darat tidak dikenal kecuali hanya pada ikan herbivore yaitu dari family Kyposidae. Jenis ikan ini merupakan ikan pemakan rumput (Browser) yang tidak memiliki suatu mekanisme penumbukan atau penghancuran secara mekanik pada bahan makanan yang dikonsumsi. Mekanismenya adalah potongan makanan yang tercabik akan ditelannya, proses pencernaan selanjutnya berlangsung dikantung-kantung caeca pada usus bagian belakang. Di tempat tesebut fermentasi secara mikroba berlangsung secara intensif yang melibatkan berbagai jenis bakteri, flagelata dan protozoa bersilia, (Affandi dkk. 2009).
Komponen sel tumbuhan yang relatif sulit untuk dicerna adalah dinding sel, hal ini dikarenakan dinding sel tumbuhan tersusun oleh komponen selulosa dan lignin (polisakarida). Komponen tersebut di dalam saluran pencernaan hanya dapat dihidrolisis oleh enzim selulase. Pada umumnya ikan tidak dapat memproduksi selulase. Enzim selulase biasa diproduksi oleh mikroflora yang hidup bersimbiosis di dalam saluran pencernaan, sebagaimana yang ditemukan pada ikan mas koki, Carasius auratus, (Migita & Hashimoto 1995) dan ikan mas, Cyprinus carpio (Scherbina & Kazlaushene 1994). Menurut Clarke & Bouchop (1977) menyimpulkan bahwa aktivitas selulase ada hubungannya dengan kebiasaan ikan mengkonsumsi detritus.
Pada saluran pencernaan, mikroflora yang berkembang biak bukan saja sekretor enzim selulase, tetapi juga dapat menghasilkan berbagai jenis enzim dari kelompok enzim protease, lipase dan amylase. Berbagai enzim yang dihasilkan selanjutnya akan berperan dalam pencernaan ekstraseluler pada lumen saluran pencernaan. Jenis mikroflora pada saluran pencernaan sangat beragam, sebagai contoh mikroflora dari kelompok bakteri dapat terdiri dari: Lactobacillus sp, Vibrio sp, Pseudomonas sp, Aeromonas sp, Bacillus sp, Flavobacterium sp, dan Citrobacter sp. Mikroflora berperan dalam proses pencernaan (penghasil berbagai jenis enzim), juga berperan sebagai penghambat pertumbuhan mikroba pathogen baik yang hidup di saluran pencernaan maupun di media hidup biota air tersebut.
Faktor yang sangat berpengaruh pada pertumbuhan mikroorganisme adalah suhu. Pencernaan ikan memiliki sifat efisiensi pencernaan 5 sampai 10 kali lebih tinggi pada suhu 250C di bandingkan pada suhu 50C. Dengan demikian, pada
8 beberapa isolasi mikrob saluran pencernaan ikan digunakan suhu 250
Pertumbuhan mikroba pada media kultur menurut Gurmmings (2004), dapat dibedakan menjadi 4 model pertumbuhan; (a) Fase lag, selama tahap ini bakteri beradaptasi dengan lingkungan pertumbuhan. Periode ini merupakan tahap pematangan bakteri dan belum dapat membelah diri. Pada siklus pertumbuhan lag phase, sintesis RNA, enzyme dan molekul lain terjadi, (b) Fase Log (eksponential phase), pada fase ini dicirikan dengan terjadinya penggandaan sel, jumlah dari bakteri yang baru bermunculan per unit waktu yang proporsional dengan populasi awal. Jika pertumbuhan tidak dibatasi , maka penggandaan sel akan terus terjadi hingga lajunya konstan, sehingga perbanyakan sel dan populasinya menjadi dua kali lipat seiring berurutan waktu. Pada fase ini merupakan fase pertumbuhan spesifik, pertambahan sel per unit waktu. Fase ini tidak dapat terjadi secara terus menerus, karena lama-kelamaan nutrien media akan berkurang dan terjadi penumpukan sisa metabolism, (c) Fase stationer, pada fase ini terjadi pertumbuhan yang lamban karena kekurangan nutrien pada media dan akumulasi produk toksik. Fase ini dicapai ketika bakteri sudah kehabisan energi untuk memenuhi nutrisi dari media hidupnya. Fase ini memiliki nilai yang konstan, laju pertumbuhan bakteri sama dengan tingkat kematian bakteri, pada fase ini mikroba cenderung memproduksi senyawa metabolit sekunder seperti enzim, antibiotik dan lain sebagainya dan (d) Fase kematian (death phase), pada fase ini, bakteri kehabisan nutrien dan mati.
C, (Clarke dan Bouchop, 1977).
9 Mikroba yang mengalami fase lethal, akan lisis dan dapat dijadikan sumber protein bagi inang. Model pertumbuhan mikroba pada media kultur dapat diamati pada Gambar 1. Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, mikroorganisme dapat dibedakan menjadi tiga kelompok yaitu aerob, anaerob dan fakultatif. Mikroba aerob adalah, mikroorganisme yang dapat tumbuh jika terdapat oksigen di lingkungannya. Oksigen diperlukan karena energi hanya dapat diperoleh melalui respirasi aerobik, seperti halnya hewan dan manusia. Kelompok kedua adalah mikroba anaerob, yaitu mikroorganisme yang tidak membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya, pertumbuhannya akan terhambat dengan adanya oksigen bahkan diantaranya ada yang sangat sensitive dan akan mati. Mikroorganisme ini mendapat energi dengan respirasi anaerobik. Kelompok ketiga adalah mikroba fakultatif, yaitu mikroorganisme yang dapat tumbuh tanpa atau dengan adanya oksigen. Kebutuhan energi dapat dipenuhi dengan bergantung pada kondisi lingkungan sekitar, (Waluyo 2008).
2.4 Daya Kerja Antibiotik
Salah satu jenis zat antimikroba disebut dengan antibiotik. Antibiotik adalah suatu substansi (zat kimia) yang diperoleh dari atau dibentuk dan dihasilkan oleh mikroorganisme. Kelebihan dari antibiotik adalah, meskipun dalam jumlah yang sedikit mempunyai daya hambat kegiatan mikroorganisme lain. Antibiotika memiliki beberapa sifat antara lain; menghambat atau membunuh bakteri pathogen, dapat bersifat bakterisidal dan bakteriostatik, berspektrum luas, tetap aktif dalam plasma, cairan badan atau eksudat, dan larut didalam air. Ada beberapa mekanisme kerja antibiotik antara lain; (1) mempengaruhi dinding sel seperti; amphisilin, sikloserin dan vankomisin, (2) mempengaruhi fungsi membran sel seperti; polimiksin, kolistin dan nistatin, (3) menghambat sintesis protein seperti; streptomisin, tetrasiklin dan kloramphenikol, (4) menghambat sintesis asam nukleat seperti; novobiosin, sulfonamide dan trimetoprim (Waluyo 2008).
Penelitian lain menyebutkan bahwa penggunaan jenis antibiotik tertentu mampu menurunkan populasi mikroba serta aktivitas enzim selulase dan protease. Aktivitas selulase berhubungan dengan kebiasaan makanan pada ikan, termasuk
10 ikan mas sebagai ikan omnivora yang memiliki kecenderungan ke herbivora. Selulase diproduksi oleh mikroflora usus. Selulase mikroflora pada usus ikan mas telah ditemukan oleh Scherbina & Kazlauskene (1971). Das & Tripatih (1991) melaporkan aktivitas enzim selulase pada ikan grass carp (Cyprinus sp) menurun ketika diberi pakan yang mengandung tetrasiklin. Jenis ikan Cherac quadricarinatus yang diberi pakan mengandung 100 IU/mL penicilin dan 100 mg/L streptomycin per kg pakan selama 8 hari, menunjukkan penurunan aktivitas enzim selulase pada saluran pencernaan sebanyak 40% dan populasi mikroflora 94% lebih rendah dibandingkan kontrol.
Penggunaan senyawa antibiotik untuk sub terapeutik (prophylactic) seperti pencegahan penyakit dan memacu pertumbuhan ternak terrestrial dan akuatik terus meningkat menyebabkan tekanan selektif pada mikroba serta memacu munculnya resistensi pada berbagai bakteri, sehingga untuk sejumlah kasus penyakit pengendaliannya menjadi lebih sulit (WHO 1998). Penggunaan antibiotik pada panti pembenihan Pecten maximus berhasil menurunkan populasi bakteri Vibrio sp secara signifikan, tetapi 1 dari 21 strain yang ada terbukti menjadi resisten terhadap khloramfenikol (Irianto 2003). Permasalahan tidak hanya karena terbentuknya dan berkembangnya bakteri-bakteri yang resisten setelah terpapar antibiotik tersebut, tetapi juga terjadinya transfer gen-gen resisten ke bakteri lainnya yang sebelumnya tidak pernah terpapar antibiotik tersebut (White et al, 1999). Berdasarkan kekahwatiran tersebut, alternative pengendalian penyakti telah dilakukan, antara lain penggunaan vaksin dan immunostimulan non-spesifik (WHO 1998).
2.5 Prebiotik
Prebiotik merupakan komposisi pakan yang tidak tercerna yang sangat bermanfaat untuk mikroflora saluran pencernaan, dapat bersifat pemacu pertumbuhan dan mengaktifkan peran mikroba secara selektif didalam colon (Gibson, Roberfroid 1995). Ada tiga kriteria prebiotik menurut Gibson et al. (2004), antara lain; 1) resisten terhadap keasaman lambung, hidrolisis oleh enzim pencernaan, dan penyerapan di usus, 2) dapat difermentasi oleh mikroflora saluran pencernaan, 3) mampu memacu pertumbuhan dan meningkatkan aktivitas
11 mikroflora untuk immunostimulan. Menurut Ringo, Gatesoupe (1998), menyatakan bahwa komposisi mikroflora saluran pencernaan ikan sehat didominasi oleh bakteri asam laktat. Pada umumnya bakteri asam laktat mampu berperan sebagai mikroba bermanfaat bagi inang. Prebiotik akan memacu pertumbuhan dan meningkatkan aktivitas mikroba bermanfaat (bakteri asam laktat, bifidobacterium) dalam saluran cerna. Prebiotik merupakan komposisi pakan yang mudah untuk diaplikasikan dalam pakan kering (pellet) karena bersifat stabil setelah melewati proses pembuatan pakan dan penyimpanan.
Prebiotik berperan sebagai feed supplement yang berada di dalam pakan atau sengaja ditambahkan di dalam pakan, yang dapat bersifat sebagai growth promotore dan mengaktifkan beberapa strain bakteri yang terdapat dalam saluran pencernaan, (Mazurkiewiecz et al. 2008). Telah banyak penelitian yang menunjukkan bahwa suatu bahan dinyatakan dapat digunakan sebagai prebiotik jika mengandung oligosacharida. Oligosacharida merupakan turunan dari fruktosa: inulin, oligofruktosa, fruktooligosacharida (FOS), dan turunan dari glukosa, maltose-oligosacharida. Inulin dan oligofruktosa terkandung di dalam berbagai tanaman, seperti asparagus, kacang tanah, dan tanaman umbi. Prebiotik mampu mengikat air pada lumen usus dan meningkatkan volume padat isi saluran usus dan feses. Hal ini sama dengan soluble food dan insoluble food yang dapat diidentifikasi dan dapat mengoptimalkan pembersihan saluran pencernaan serta memfermentasi substrat untuk probiotik, (Ziemer, Gibson 1998; Fooks et al. 1999).
Menurut Gatlin III et al. (2006) jenis prebiotik yang sudah diuji cobakan pada ikan antara lain, scFOS (short chain fructooligisaccharide), inulin, xylooligosakarida (XOS) dan mananoligosakarida (MOS). Hasil penelitian yang memberikan perlakuan 0,375% FOS pada pakan ikan red drum (Ceaenos ocelatus) signifikan meningkatkan populasi mikroflora saluran pencernaan yang bersifat aerob. Penelitian lain yang dilakukan oleh Mahious et al. 2006), menyatakan bahwa pada larva ikan turbot (Psetta maxima) yang diberi pakan mengandung 2 % inulin secara signifikan meningkatkan populasi mikroflora Bacillus sp hingga 14 % pada saluran pencernaan dan menurunkan mikroba patogen Vibrio sp. Menurut Maryline (2009) menyatakan, jenis prebiotik
12 komersial yang dapat ditemukan di pasaran adalah Fermacto ®. Fermacto® merupakan produk yang memberikan efek langsung terhadap penampilan pertumbuhan hewan monogastrik. Fermacto® terbuat dari substrat terfermentasi oleh strain Aspergillus sp, yang dapat secara efektif meningkatkan pertumbuhan dan menjaga keseimbangan populasi mikroflora saluran pencernaan. Aplikasi pemanfaatan Fermacto ® pada hewan monogastrik meliputi unggas dan babi, sedangkan pada ikan belum banyak dilakukan.
