PowerPoint Presentation

3. MIKROBIOLOGI RUMENSaluran pencernaan ruminansia, didiami oleh berbagai mikroba (bakteri, protozoa dan fungi). 1Populasi bakteri di dalam rumen & usus besar paling tinggi, selain itu juga didiami protozoa dan fungi anaerobik.2Adanya mikroba anaerob di saluran pencernaan, mempunyai dampak yang besar terhadap fisiologi dan kesehatan hewan inang. Penggunaan bahan pakan berserat oleh ternak ruminan-sia sangat tergantung dari aktivitas dan metabolisme mikroba anaerob dalam rumen dan usus besar. 3.1. MACAM MIKROBA RUMENJumlah mikroba tersebut mungkin lebih besar, karena sebagian besar bukan dari hasil dari kultur. MacamJumlahGenus/SpesiesBakteri1010 1011 sel / ml50 genus (>200 spesies)Protozoa104 106/ ml25 genusFungi103 105 zoospora / ml 5 genusBacteriofag108 109 g partikel / mlMacam dan jumlah mikroba rumen ruminansiaHobson, P. N., 1997. The Rumen Microbial Ecosystem, Blackie Academic & Professional. London.3Keanekaragaman bakteri dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.SubtratBakteriBakteri aktif menggunakan karbohidratSelulosaFibrobacter succinogene (Bacteroides succinogenes)Ruminococcus flavefaciens, R. albusClostridium cellobioparum, C. longisporum, C. lochheadii.Eubacterium cellulosolvens (Cillobacterium cellulosolvens)HemiselulosaButyrivibrio fibrisolvens Prevotella ruminicola (Bacteroides ruminicola) PatiStreptococcus bovis Ruminobacter amylophilus (Bacteroides amylophilu)Prevetella ruminicola (Bacteroides ruminicola)4Sumber : Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.SubtratBakteriBakteri aktif menggunakan karbohidratGula/dektrinSuccinivibrio dextrinosolvens Succinivibrio amylolytica Selenomonas ruminantium Lactobacillus acidophilus, L. casei, L. fermentum, L. plantarum, L. brevis, L. helveticusBifidobacterium globosum, B. longum, B. thermophilum, B. ruminale, B. ruminantiumPektinTreponema saccharophilum Lachnospira multiparusKeanekaragaman bakteri dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.5Sumber : Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.SubtratBakteriBakteri aktif menggunakan nitrogenMendegradasi ProteinPrevotella ruminicolaRuminobacter amylophilusClostridium bifermentansHidrolisis Urea Megasphaera elsdeniiKeanekaragaman bakteri dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.6Sumber : Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.SubtratBakteriBakteri lainnyaBakteri yang menggunakan asamMegasphaera elsdenii (Peptostreptococcus elsdenii)Wollinella succinogenes (Vibrio succinogenes)Veillonella gazogenes (Veillonella alcalescens, Micrococcus lactolytica)Oxalobacter formigenes Desulphovibrio desulphuricans Desulphatomaculum ruminis Succiniclasticum ruminisKeanekaragaman bakteri dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.7Sumber : Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.SubtratBakteriBakteri lainnyaBakteri LipolyticAnaerovibrio lipolytica Bakteri AcetogenicEubacterium limosum Acetitomaculum ruminis Mendegradasi TaninStreptococcus caprinus Eubacterium oxidoreducens Mendegradasi MimosinSynergistes jonesii Bakteri MethanogenicMethanobrevibacter ruminantium Methanobacterium formicicumMethanosarcina barkeriMethanomicrobium mobileMycoplasma (genus bakteri)Anaeroplasma bactoclasticum danAnaeroplasma abactoclasticumKeanekaragaman bakteri dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.8Sumber : Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.Keanekaragaman protozoa dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.9Secara morphologis protozoa dalam rumen dibagi dalam 2 ordo, yaitu:

Holotrich merupakan protozoa dengan ukuran yang lebih besar, berbentuk oval, dengan baris-baris cilia pada seluruh tubuhnya.

Terdapat 2 genus yaitu: isotrich dan dasytrich. Sumber makanan utamanya adalah glukosa, fruktosa, sukrosa, xylosa, galaktosa dan pektin. 10Hasil akhir dari fermentasi adalah karbohidrat dalam bentuk amilopektin, VFA, CO2 dan H2.

Beberapa spesies Holotrich yaitu: isotricha intestinalis, isotricha prostoma, dasytricha ruminantium. 11Oligotrich merupakan protozoa dengan ukuran lebih kecil, dengan cilia di daerah mulut.

Sumber pakan utamanya adalah starch, selulase dan galactosil gliserida.

Dapatnya mencerna plant fiber adalah adanya proses simbiose intaseluler dengan bakteri selulolitik atau pada saat bakteri dimakan oleh protozoa, sellulase yang berada dalam bakteri masih aktif untuk beberapa lama dan dapat memecah selulosa.

Ada tiga macam oligitrich yaitu: - diplodinium, - entodinium dan - ophyroscolex.

Spesies yang ada yaitu: diplodinium dentatum dan entodinium caudatum. 12ProtozoaHewan InangHolotrich protozoaIsotricha prostoma Domba, Sapi Zebu, Antelop, Kerbau Rawa, Rusa (Red deer), Kambing. Isotricha intestinalis Sapi, Bison, Rusa (Mouse dee, Red deer)Dasytricha ruminantium Domba, Antelop, kerbau RawaOligoisotricha bubali Kerbau Rawa, SapiEntodiniomorphid protozoaEntodinium bovisSapi Yugoslavian, Sapi Zebu, Kerbau RawaE. bubalum Kerbau RawaE. bursa Sapi, Domba dan KambingE. caudatum Sapi, Domba dan KambingE. chatterjeei Kambing India, Kerbau RawaKeanekaragaman protozoa dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.13Sumber : Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.ProtozoaHewan InangEntodiniomorphid protozoaEntodinium longinucleatumSapi dan Kerbau RawaDiplodinium dendatumUmumnya pada ternak ruminansiaD. indicum Sapi IndiaEremoplastron asiaticus Sapi IndiaE. bubalusSapi Brazil dan Kerbau RawaEudiplodinium maggii Umumnya pada ternak ruminansiaOstracodinium trivesiculatum Sapi dan Kerbau RawaPolyplastron multivesiculatum Sapi,Domba, Kambing dan Antelop Metadinium medium Sapi, Kerbau Rawa, Rusa AfrikaEpidinium caudatum Sapi, Domba, KambingOphryoscolex caudatusUmumnya pada ternak ruminansiaCaloscolex camelicusUntaKeanekaragaman protozoa dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.14Sumber : Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.FungiSumber isolasiNeocallimastix frontalisSapiN. patriciarumDombaN. hurleyensis SapiSphaeromonas communis (Caecomyces communis)SapiCaecomyces equi KudaOrpinomyces bovis SapiAnaeromyces mucron (Ruminomyces mucronatus)SapiRuminomyces elegans SapiPiromyces communis, Piromyces mae, Piromyces dumbonicaKuda, GajahKeanekaragaman fungi dari mikroba rumen dari hewan peliharaan dan liar.15Sumber : Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.1516Bakteriofag membantu dalam turnover masa bakteri da-lam rumen, yang kurang bermanfaat dalam waktu pem-berian pakan ternak, namun karena melisiskan sel bak-teri sehingga dapat menyediakan protein asal bakteri sebagai sumber asam amino.BakteriofagBakteriofag adalah virus bakteri dan dilaporkan ada dalam rumen dalam jumlah besar. Bakteriofag juga dianggap sebagai bakteri pathogen obligat pada bakteri rumen, karena mampu melisiskan bakteri rumen. Secara spesifik berbeda dengan bakteri yang ada di dalam rumen. 17Spesifisikasi bakteriofag terutama untuk melisikan bakteri rumen yang merugikan dalam ekosistim rumen seperti bakteri yang merugikan Streptococcus bovis (penyebab asidosis atau bloat) dan metanogen (penghasil metan)Setiap saat populasi bakterifag pada adalah spesifik, Jumlahnya menurun pada saat pemberian pakan dan meningkat hingga 8 10 jam setelah pemberian pakan kemudian menurun lagi sampai ke populasi awal. 183.2. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERKEMBANGAN MIKROBA RUMENPenyebab adanya mikroba dalam rumenSecara normal karena kotak dengan hewan lain, bakteri tidak harus kontak dengan hewan dewasa, tetapi protozoa perlu kontak dengan hewan dewasa. Dari lingkungan (bahan pakan dan kandang)Kondisi lingkungan rumen mendukung untuk tumbuhnya mikroba, karena : - Adanya subtrat dan perantara - pH rumen optimum untuk pertumbuhan - Kelembaban optimum, karena adanya air di rumen - Suhu rumen optimum

19Perkembangan mikroba rumenPertama kali adaMencapai puncaknyaJenis mikroba5-8 jamHari ke-4 E. Coli, Clostridium welchii, Streptococcus bovis mingguMinggu ke-3Lactobacilli mingguMinggu ke-5Bakteri yang menggunakan asam laktat mingguMinggu ke-6Bakteri Amilolitik, B. ruminicola1 mingguMinggu ke-1ButyrvibrioMinggu ke-3RuminococcusMinggu ke-6Fibrobacter succinogenes Minggu ke-6 s/d 10Bakteri Selulolitik, bakteri Metanogenik1 mingguMinggu ke-12Bakteri Proteolitik3 mingguMinggu ke-5 s/d 9ProtozoaMinggu ke-5 s/d 13Populasi mikroba normal1920Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba rumenPertumbuhan sel mikroba rumen dipengaruhi oleh - ketersediaan ATP (derivat dari produk fermentasi KH atau VFA) - NPN Aktivitas mikroba membutuhkan ATP untuk kehidupan dan pertumbuhannya, sekitar 4 5 mol/ mol KH yg terfermentasi. ATP diperlukan untuk transport reaksi atau konsentrasi gradien Komponen nitrogen (amonia, NPN dalam bahan pakan, bakteri yg lisis) diperlukan untuk sintesis protein sel mikroba.

21Asam amino tertentu juga diperlukan untuk meningkatkan laju pertumbuhan mikroba, selain itu juga membutuhkan asam lemak rantai cabang yg merupakan hasil deaminasi protein Beberapa penelitian menunjukkan bahwa konsen-trasi amonia optimum diperlukan untuk pertumbuh-an mikroba rumenSulfur juga diperlukan untuk pertumbuhan mikroba rumen, kenyataannya biomas mikroba rumen mengandung 8 g sulfur/kg BK. Kebutuhan sulfur berdasarkan rasio N : S dari 8,6 : 1 s/d 30,8 : 1, umumnya diperoleh dari degradasi protein yang mengandung asam amino (aa mengandung sulfur)22Kebutuhan phosphor, masih sedikit bukti dapat membatasi pertumbuhan mikroba, resi. Phosphor esensial dalam struktur DNA dan RNA, dalam pembentukan asam nukleat, juga esensial dalam pertukaran energi dalam sel (ATP dan GTP). Kebutuhannya sekitar 8 : 1 (rasio N : P)Mineral lain yang dibutuhkan adalah trace mineral23Faktor yang mempengaruhi perubahan populasi mikrobaPakanTinggi hijauan menyebabkan pH, selulosa, hemiselulosa dan gula dalam rumen tinggi. Populasi bakteri yang dominan adalah bakteri selulolitik, hemiseluloliti, metanogen dan protozoaTinggi konsentrat menyebabkan pH rendaf dan pati tinggi. Populasi bakteri selulolitik, hemiselulolitik, metanogen, protozoa (terutama oligotrichs) rendah dan bakteri amilolitik tinggi.

24TaninTanin umumnya efektif terhadap bakteri yang mendegradasi serat. Hewan yang diberi tannin dari Calliandra calothyrsus, populasi bakteri Ruminococcus spp. dan Fibrobacter spp. berkurang jauh, tapi fungi, bakteri proteolitik dan protozoa kurang dipengaruhi oleh tanin. Pemberian tanin akasia (Acacia nilotica) secara keseluruhan menurunkan total bakteri rumen. Sedangkan tanin terkondensasi menghambat pertumbuhan bakteri proteolitik. Dalam dosis tertentu menguntungkan sebagai by pass protein dan asam lemak.25SaponinSaponin adalah senyawa glikosida yang mempu-nyai struktur steroid, yg mempunyai sifat hemo-lisis sel darah merah mungkin dengan mening-katkan permeabilitas membran plasma dan menghambat kelancaran aktivitas otot.Saponin asal lamtoro memiliki efek merugikan pada fermentasi rumen dan menyebabkan penurunan VFA total produksi dan rasio asam asetat propionat.Penggunaan dalam jumlah non toksid dapat menurunkan populasi protozoa dan meningka-tkan populasi bakteri.26BufferSama seperti penggunaan hijauan tinggi. AntibiotikIonphores (Monensin, Lasalocid dan Laidlomycin)Menyebabkan bakteri gram positif berlobang, sehingga memungkinkan potasium keluar dan hidrogen masuk kedalam selEfektif menghambat Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens, Butyrvibrio fibrisolvens, sehingga menurunkan asam asetat, asam format dan metan.27Efektif menghambat Streptococci dan Lactobacilli sehingga menurunkan asam laktatEfektif menghambat Streptococci dan Lactobacilli sehingga menurunkan asam laktatMeningkatkan bakteri Fibrobacter succinogenes, Prevotella ruminicola, Selenomonas ruminantium sehingga meningkatkan produksi asam propionat.Secara keseluruhan keuntungan penggunaan ionphores : a) meningkatkan asam propionat, b) menurunkan degradasi protein, c) menurun- kan deaminasi, d) menurunkan produksi asam laktat.283.3. PERANAN MIKROBA RUMEN DALAM PROSES PENCERNAAN Mikroba rumen juga dicerna dan diserap dalam usus halus ruminansia sebagai sumber protein utama dan dapat menyediakan hingga 70-90% dari kebutuhan protein ruminansia. Pentingnya mikroba rumen Meningkatkan produksi mikroba dalam rumen adalah kunci untuk meningkatkan produksi ternak. Mikroba memecah pakan untuk menghasilkan VFA, yang digunakan oleh ternak ruminansia sebagai sumber energi untuk hidup pokok dan produksi.

29

PakanDegradasi Pakanoleh Mikroba RumenBakteriProtozoaFungiBakteriofagCO2VFASel MikrobaNH3CH4PanasAs. Lemak rantai panjangH2SProduk fermentasiDigunakan oleh ternak Tidak digunakan oleh ternak& Energi yang hilang dari rumenFermentasi rumen30

Sifat fermentatif dari bakteri rumen 31Pakan mempengaruhi jenis mikroba, pencernaan dan konsumsiKarena setiap kelompok mikroba memiliki fungsi yang sangat spesifik seperti mencerna serat, pati, gula atau protein, masing-masing jumlahnya berkaitan dengan bahan pakan yang di makan. Jumlah minimal partikel serat lebih lama tinggal di bagian bawah rumen agar pertumbuhan mikroba optimal. Jenis pakan terutama yang mengandung serat berpengaruh terhadap jenis mikroba dalam rumen, kecepatan pencernaan, dan total konsumsi bahan kering dan nutrisi. 32Konsentrat dan hijauan yang sedikit/rendah mengan-dung serat, populasi mikroba cepat kebagian atas rumen sehingga dengan cepat dipindahkan kesistim pencernaan setelah rumen. Sehingga ternak lebih cepat makan dan meningkatkan potensi konsumsi. Hijauan dewasa/tua mengandung serat tinggi dan nutrisi yang larut lebih rendah, sehingga pencernaan serat oleh mikroba lambat dan menyebabkan pergerakan pakan lebih lambat melalui sistem. Ternak merasa kurang lapar dan konsumsi berkurang.33Pentingnya pemberian pakan yang konsistenPopulasi mikroba membutuhkan waktu untuk adaptasi terhadap perubahan pakan mendadak. Pencernaan pakan berserat oleh mikroba membutuhkan waktu adaptasi mikroba 4-6 minggu; pati (biji-bijian) membutuhkan waktu 4-5 hari; produksi asam laktat oleh bakteri membutuhkan waktu 2-4 jam.Jika pakan terus berubah-ubah setiap beberapa hari, mikroba yang dibutuhkan tidak akan ada dalam jumlah yang cukup untuk pencernaan yang optimal. Oleh karena itu, makanan harus sekonsisten mungkin.

34Russel, J.B. and R.B. Hespell. 1981. Microbial rumen fermentation. Journal of Dairy Science, 64 (6) : 1153 1169. Hobson, P.N. and C.S. Stewart. 1997. The Rumen Microbial Ecosystem. 2nd. Blackie Academic & Professional. London.Klieve, A. V. and Swain, R. A., 1993. Estimating ruminal bacteriophage numbers using pulsed field gel electrophoresis and laser densitometry. Appl. Environ. Microbiol., 59, 22992303.Klieve, A. V., Heck, G. L., Prance, M. A. and Shu, Q., 1999. Genetic homogeneity and phage susceptibility of ruminal strains of Streptococcus bovis isolated in Australia. Lett. Appl. Microbiol., 29, 108112.Bach, S. J., Mcallister, T. A., Veira, D. M., Gannon, V. P. J. and Holley, R. A., 2002. Transmission and control of Escherichia coli . 157:H7 A review. Can. J. Anim. Sci., 82, 475490.Swain, R. A., Nolan, J. V. and Klieve, A. V., 1996. Natural variability and diurnal fluctuations within the bacteriophage population of the rumen. Appl. Environ. Microbial., 62, 994997. Kamara, D.N., 2005. Rumen microbial ecosystem. Current Science, 89 (1) : 124 135.Orskov, E. 1982. Protein Nutrition in Ruminants. Academic Press. Toronto.

Sumber bacaan :