PENGARUH PROBIOTIK KHAMIR TERHADAP
FERMENTASI DALAM CAIRAN RUMEN SECARA IN VITRO
(The Effect of Yeast Probiotic on In Vitro Rumen Fermentation)
I. SUGORO, I. GOBEL danN. LELANANINGTYASPuslitbang Teknologi Isotop & Radiasi, BATAN, Jl. Cinere, Ps. Jum’at, Jakarta Selatan [email protected]
ABSTRACT
Suplementation of yeast probiotic can be increased rumen metabolism. The objective of experiment is to detect the effect of yeast probiotic on in vitro rumen fermentation. Yeast probiotics were R1, R2, R3 and R4 isolates which were isolated from buffalo rumen liquid. The method was gas production test by buffalo rumen liquid and grass powder as basal diet. The parameters were gas production, bacteria biomass, VFA concentration, ammonia concentration, pH and digestibility of dry, organic and NDF matter. The results showed that all probiotic could be increased rumen metabolism than control except ammonia production.
Key Words: Probiotic, Yeast, Rumen Liquid, Gas Production
ABSTRAK
Suplementasi probiotik khamir dapat meningkatkan metabolisme rumen. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh probiotik khamir terhadap fermentasi dalam cairan rumen secara in vitro. Probiotik khamir yang digunakan adalah R1, R2, R3 dan R4 hasil isolasi dari cairan rumen kerbau. Metode yang digunakan adalah uji produksi gas dengan menggunakan cairan rumen kerbau dan serbuk rumput sebagai pakan basal. Parameter yang diukur adalah produksi gas, biomassa bakteri, konsentrasi VFA, konsentrasi amonia, pH dan kecernaan bahan kering, organik dan NDF. Hasil percobaan menunjukkan bahwa semua probiotik khamir dapat meningkatkan fermentasi dalam cairan rumen dibanding kontrol, kecuali produksi amonia.
Kata Kunci: Probiotik, Khamir, Cairan Rumen, Produksi Gas
PENDAHULUAN
Pemberian suplemen jamur (Aspergillus oryzae dan Sacharomyces cerevisiae) dapat meningkatkan kecernaan bahan kering, produksi susu, kualitas susu dan bobot hidup pada ternak ruminansia (KUNG et al., 1997;
ALSHAIKH et al., 2002). Hal ini terjadi karena
peningkatan jumlah bakteri selulolitik, peningkatan degradasi serat dalam rumen, dan perubahan kandungan asam lemak terbang (VFA) rumen. Khamir memiliki kemampuan menyediakan faktor pertumbuhan, seperti asam malat yang digunakan oleh bakteri pengguna laktat sehingga terjadi perubahan pH rumen menjadi lebih baik, berkisar 6,5–7. Selain itu kultur khamir mampu menstimulasi penggunaan hidrogen oleh bakteri astogenik rumen (KUNG et al., 1997; ALSHAIKH et al.,
2002; MILLER-WEBSTER et al., 2002; SNIFFEN et al., 2004).
Tujuan dari percobaan ini adalah mengetahui pengaruh suplementasi probiotik khamir dalam bentuk kultur tunggal terhadap fermentasi dalam cairan rumen secara in vitro dan untuk mengetahui karakteristik setiap isolat khamir bahan probiotik.
MATERI DAN METODE
Materi yang digunakan dalam percobaan ini adalah kultur khamir R1, R2, R3, dan R4 dalam medium ekstrak ubi jalar berumur 3 hari, dedak, serbuk rumput lapangan dan cairan rumen kerbau. Isolat khamir yang digunakan merupakan hasil isolasi dari cairan rumen kerbau (SUGORO dan MELLAWATI, 2005).
Pembuatan pelet probiotik
Kultur khamir dicampurkan dengan dedak yang telah disterilisasi dengan sinar gamma 5 kGy. Setelah itu dibuat pelet dan dikeringkan dalam oven 60°C selama 4 jam (SUGORO dan
PIKOLI, 2005).
Uji produksi gas in vitro
Metode ini digunakan untuk mengetahui proses fermentasi dengan inokulum cairan rumen secara in vitro. Variasi komposisi sampel dicampur rata sampai homogen (Tabel 1). A, B, C, D dan K merupakan perlakuan dan KA, KB, KC, dan KD serta blank adalah faktor koreksi. Kemudian masing-masing sampel perlakuan dimasukkan ke dalam syringe dan ditambah 30 ml cairan rumen (MENKE dan STEINGASS, 1998). Selanjutnya diinkubasi pada suhu 39°C selama 24 jam dan dicatat kenaikan volume gasnya. Sampel cairan dari produksi gas selanjutnya dianalisis pH, biomassa bakteri, amonia, asam lemak terbang (VFA), kecernaan bahan kering (KCBK), organik (KCBO), dan serat (KCNDF) (MENKE dan STEINGASS, 1998).
Tabel 1. Komposisi perlakuan produksi gas secara
in vitro Probiotik khamir (mg) Kode perlakuan R1 R2 R3 R4 Rumput lapangan (mg) A 25 - - - 200 B - 25 - - 200 C - - 25 - 200 D - - - 25 200 K - - - - 200 KA 25 - - - - KB - 25 - - - Kc - - 25 - - KD - - 25 - Blank - - - - -
HASIL DAN PEMBAHASAN Produksi gas
Hasil percobaan menunjukkan bahwa probiotik khamir mempengaruhi fermentasi
cairan rumen. Produksi gas perlakuan memiliki nilai yang bervariasi dan cenderung lebih tinggi dibandingkan kontrol, kecuali untuk perlakuan B, tetapi secara statistik tidak berbeda nyata antar perlakuan dan kontrol (Gambar 1). Produksi gas tertinggi terjadi pada perlakuan C, yaitu 22,91 ml/200 mg diikuti berturut-turut perlakuan D, A, K dan B, yaitu 22,59 ml/200 mg, 22,42 ml/200 mg, 22,19 ml/200 mg dan 21,42 ml/200 mg.
Gas yang dihasilkan merupakan hasil fermentasi pakan, terutama bahan organik menjadi VFA yang dilakukan oleh mikroba rumen. Gas yang terbentuk adalah CO2 64%, CH4 25–27%, N2 7% dan sedikit O2, H2, dan H2S. Jumlah gas yang diproduksi menunjukkan tinggi rendahnya kecernaan pakan. Produksi gas yang terlalu tinggi menunjukkan ketidakefisienan pemakaian pakan sehingga menimbulkan kembung dan meningkatkan gas rumah kaca. Jumlah gas yang sedikit menunjukkan bahwa bahan organik terfermentasi digunakan untuk sintesis protein mikroba (VAN SOEST, 1994).
Biomassa bakteri
Produksi biomassa bakteri perlakuan dengan penambahan probiotik lebih tinggi dan berbeda nyata dibanding kontrol (Gambar 2). Hasil tertinggi terjadi pada perlakuan B, yaitu 0,0978 g/30 ml. Biomassa bakteri perlakuan B berbanding terbalik dengan produksi gas (Gambar 1). Biomassa bakteri yang tinggi dipengaruhi oleh probiotik khamir, yang dapat meningkatkan populasi mikroba yang dibutuhkan dengan memproduksi faktor pertumbuhan bakteri seperti asam malat dan menambah kestabilan pH rumen yang mendukung pertumbuhan bakteri selulolitik (SNIFFEN et al., 2004). Sintesis protein mikroba memiliki kontribusi sebesar 59% dari asam amino yang masuk ke dalam usus halus selain asam amino yang tidak terdegradasi akan melengkapi kebutuhan asam amino ternak untuk berproduksi lebih cepat (SNIFFEN et al., 2004; SUGORO dan MELLAWATI, 2005).
Amonia
Analisis amonia cairan rumen menunjukkan bahwa konsentrasi amonia
medium produksi gas yang ditambah probiotik khamir lebih rendah dibandingkan kontrol (Gambar 3). Konsentrasi amonia perlakuan A dan C tidak berbeda nyata dengan kontrol dan perlakuan B dan C berbeda nyata. Konsentrasi amonia terendah terjadi pada perlakuan D, yaitu 14,54 mg/ml. Salah satu pengaruh dari
probiotik khamir adalah menurunkan konsentrasi amonia dalam cairan rumen. Khamir memiliki kemampuan menghasilkan faktor tumbuh untuk bakteri sehingga amonia yang diproduksi oleh mikroba lain akan langsung digunakan oleh mikroba selulolitik untuk pertumbuhannya (2,3,4).
Gambar 1. Produksi gas secara in vitro probiotik khamir setelah 24 jam inkubasi pada suhu 39°C
Gambar 2. Biomassa bakteri hasil uji produksi gas probiotik khamir secara in vitro setelah 24 jam inkubasi
pada suhu 39°C 22.42 21.42 22.91 22.59 22.19 20.50 21.00 21.50 22.00 22.50 23.00 23.50 A B C D K Probiotik Khamir Produksi G as (m l/200 m g) 0.0767 0.0978 0.0576 0.0389 0.0199 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 A B C D K Probiotik Khamir g/30 m l
VFA
Konsentrasi VFA medium produksi gas yang ditambahkan probiotik khamir lebih tinggi dibandingkan kontrol tetapi tidak berbeda nyata (Gambar 3). Konsentrasi VFA tertinggi terjadi pada perlakuan C, yaitu 21,72 mM/l. Penambahan probiotik khamir akan meningkatkan produksi VFA dan jenisnya. VFA merupakan hasil fermentasi dari karbohidrat pakan dalam medium dengan komponen utama terdiri dari C2, C3, C4 yang merupakan sumber energi utama bagi ruminansia (ORSKOV dan RYLE, 1990).
Menurut VAN SOEST (1994) produksi VFA yang digambarkan dengan produksi gas mempunyai hubungan terbalik dengan sintesis protein mikroba. Apabila produksi gas yang dihasilkan tinggi maka sintesis protein mikroba rendah, sebaliknya jika produksi gas rendah maka sintesis protein mikroba tinggi. Hal ini sesuai dengan pendapat MAKKAR et al. (1995) bahwa degradasi pakan yang tinggi dan tidak diikuti dengan produksi gas mengindikasikan bahwa hasil degradasi tersebut banyak dimanfaatkan untuk sintesis protein mikroba. Kecernaan bahan kering, organik dan NDF
Kecernaan bahan kering (%KCBK), bahan organik (%KCBO) dan ‘Neutral detergent fibre’ (%KCNDF) hasil produksi gas yang ditambahkan probiotik lebih tinggi dan berbeda
nyata dibandingkan kontrol (Gambar 4). %KCBK, %KCBO dan %KCNDF tertinggi terjadi pada perlakuan D (66,36%), A (53,79%) dan B (80,37%). Kecernaan yang tinggi karena probiotik khamir dapat merangsang pertumbuhan populasi bakteri selulolitik (ALSHAIKH et al., 2002; MILLER -WEBSTER et al., 2002; SNIFFEN et al., 2004).
pH
pH awal cairan rumen produksi gas secara in vitro adalah 6,53 dan setelah diinkubasi 24 jam berkisar 6,35–6,56 (Gambar 5). Perubahan pH ini menunjukkan terjadinya proses fermentasi bahan-bahan yang ada dalam medium oleh mikroba (14). pH terendah dicapai oleh perlakuan C, yaitu 6,53. Hal ini didukung oleh konsentrasi VFA dari perlakuan C yang menghasilkan nilai tertinggi, di mana nilai VFA berbanding lurus dengan nilai pH.
Selain VFA nilai pH pun dipengaruhi oleh amonia yang cenderung akan meningkatkan pH apabila konsentrasinya tinggi. Salah satu pengaruh dari probiotik khamir adalah menstabilkan pH rumen dengan menjaga pH pada kisaran 6,5–7,5. pH optimal untuk pertumbuhan mikroba selulolitik adalah >6,50 sehingga apabila pH<6,50 akan menurunkan laju degradasi dinding sel (PELCZAR dan CHAN, 1992).
Gambar 3. Konsentrasi amonia dan VFA medium produksi gas probiotik khamir secara in vitro setelah 24
jam inkubasi pada suhu 39°C
32.34 26.22 30.67 33.45 19.75 19.09 14.54 21.06 20.4 21.72 0 5 10 15 20 25 30 35 40 A B C D K Probiotik Khamir N-NH3 (mg/ml) VFA (mM/l)
Gambar 4. Kecernaan bahan kering (%KCBK), bahan organik (%KCBO) dan ‘Neutral detergent fibre’
(%KCNDF) medium produksi gas probiotik khamir secara in vitro setelah 24 jam inkubasi pada suhu 39°C
Gambar 5. pH medium produksi gas probiotik khamir secara in vitro setelah 24 jam inkubasi pada suhu
39°C (Cr0: cairan rumen awal)
KESIMPULAN
Semua probiotik khamir dapat meningkatkan fermentasi dalam cairan rumen secara in vitro, kecuali produksi amonia dan probiotik yang memiliki potensi paling baik sebagai bahan probiotik adalah R2.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Drs. Totti Tjiptosumirat, M.Rur.Sc. sebagai Kepala Kelompok Nutrisi dan Reproduksi Ternak dan rekan-rekan teknisi dan pengelola kandang Adul bin Eboh, Udin dan Dedi.
60.44 60.64 64 66.36 28.89 77.52 80.37 77.66 56.49 54.54 53.79 47.4 47.83 49.19 25.68 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 A B C D K Probiotik Khamir % KCBK KCBO KCNDF 6.53 6.56 6.39 6.35 6.36 6.39 6.2 6.25 6.3 6.35 6.4 6.45 6.5 6.55 6.6 Cro A B C D K Probiotik Khamir pH
DAFTAR PUSTAKA
ALSHAIKH, M.A, A.Y. ALSIADI, S.M. ZAHRAN, H.H. MUGAWER and T.A. AALSHOWIME. 2002.
Effect of Feeding Yeast Culture from Different Sources on The Performance of Lactating Holstein Cows in Saudi Arabia. Asian-Australia J. Animal Sci. 15(3): 352– 355.
KUNG, L.J.R, E.M. KRECK, R.S. TUNG, A.O. HESSION, A.C. SHEPERD, M.A. COHEN, H.E.
SWAIN and J.A.Z. LEEDLE. 1997. Effect od a Live Yeast Culture and Enzymes on In vitro Ruminal Fermentastion and Milk Production of Dairy Cow. J. Dairy. Sci. 80: 2045–2051. MAKKAR, H.P.S, M. BLUMMEL and K. BECKER.
1995. Formation of Complexes Between Polyvinyl Pyrolidones on Polyethilen Glycoles and Tannin and Their Implication in gas Production and True Digestibility. In Vivo Tech. Brit. J. of Nutr. 7: 893–913.
MENKE, A. and A. STEINGASS. 1998. Estimation of
The Energetic Feed Value Obtained from Chemical Analysis and In vitro Gas Production Using Rumen Fluid. Anim. Res. Dev. hlm. 7– 55.
MILLER-WEBSTER, T., W.H. HOOVER and M. HOLT.
2002. Influence of Yeast Culture on Ruminal Microbial Metabolism in Continous Culture. J. Dairy Sci. American Dairy Science Association 85: 2009–2014.
ORSKOV, E.R. and M. RYLE. 1990. Energy Nutrition in Ruminants. Elsevier Sci. PUGI. Ltd. London.
PELCZAR, M.J. andE.C.S. CHAN. 1992. Dasar-dasar
Mikrobiologi. UI Press. Jakarta.
SNIFFEN, DURAND, ORDANZA and DONALDSON. 2004. Predicting the Impact Of a Live Yeast Strain on Rumen Kinetics and Ration Formulation. Global Dairy Consultancy.Co. http://www.animal,cals,arizona,edu/swnmc/pa pers. (12 Desember 2004).
SUGORO, I. dan J. MELLAWATI. 2005. Pengaruh Penambahan Molases pada Medium Ubi Jalar terhadap Perumbuhan Isolat Khamir A dan A10 untuk Bahan Probiotik Ternak Ruminansia. J. Saintika. Fakultas MIPA. UIN Syarif Hidayatullah. hlm. 35–60.
SUGORO, I. dan M. PIKOLI. 2005. Uji Viabilitas Isolat Khamir sebagai Bahan Probiotik dalam Cairan Rumen Steril. Jurnal Saintika. Fakultas MIPA. UIN Syarif Hidayatullah. hlm. 35–60. VAN SOEST. 1994. Nutritional Ecology of The
Ruminant. 2nd Edition. Cornell University
Press. New York.
DISKUSI Pertanyaan:
Fermentasi dalam rumen spesifik sekali, perubahan pH akan berpengaruh sekali. Bagaimana jika perlakuan dilakukan secara in-vitro?
Jawaban:
Metode yang digunakan adalah uji produksi gas dengan menggunakan peralatan yang menunjang sehingga suasananya sama dengan kondisi di dalam rumen. Hasil kegiatan menunjukkan bahwa produksi VFA yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol, dan hal ini dimungkinkan karena khamir berperan dalam menstimulasi bakteri selulolitik dimana salah satu produknya fermentasinya adalah FVA. Output yang diharapkan adalah probiotik yang dapat diproduksi dalam skala besar dan harganya lebih murah.
