PROFIL MIKROBA DAN AKTIVITAS ENZIM SELULOLITIK RUMEN SAPI (Bos taurus) PASCA PEMBERIAN

JANGKA PENDEK EKSTRAK SAPONIN BUAH LERAK (Sapindus rarak L)

PROPOSAL KULIAH KERJA

diajukan untuk memenuhi syarat Kuliah Kerja (KK)tahun akademik 2013-2014

Oleh: Laila Karomah

NIM 101810401027

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER 2013

i

1

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sapi merupakan hewan ternak yang menjadi pilihan utama manusia dalam

rangka memenuhi kebutuhan esensial akan bahan makanan berprotein tinggi. Hal

ini ditunjukkan dengan permintaan pasar yang terus mengalami kenaikan. Pada

tahun 2005 Biro Pusat Statistik mencatat kenaikan angka permintaan pasar

terhadap daging sapi sekitar 219 ton/tahun pada periode tahun 2000-an dan yang

menjadi permasalahan, kenaikan angka permintaan pasar tersebut tidak diimbangi

oleh kenaikan produktivitas hasil peternakan sapi nasional.

Menurut Wina et al. (2005a) faktor yang menyebabkan rendahnya

produktivitas ternak ruminansia (salah satu diantaranya adalah sapi) di negara

berkembang seperti Indonesia antara lain sistem managemen, kualitas pakan serta

kesehatan ternak yang buruk. Peternak umumnya memberikan sapi-sapi mereka

pakan yang mengandung lignoselulosa dan selulosa yang sulit dicerna.

Suharti et al. (2010) menyatakan bahwa permasalahan tersebut dapat

diatasi dengan melakukan defaunasi pada mikroflora rumen. Defaunasi rumen

adalah usaha untuk mengontrol jumlah Protozoa didalam rumen karena meski turut

membantu sapi serta hewan ruminansia lain untuk mencerna serat kasar, Protozoa

dapat melakukan predasi terhadap bakteri-bakteri rumen bahkan Eugene et al.

(2004) menyatakan bahwa keberadaan Protozoa dalam rumen cenderung

merugikan karena dapat mengganggu keseimbangan ekologis dalam rumen.

Defaunasi dilakukan dengan memberikan ransum yang mengandung

metabolit sekunder tumbuhan seperti tannin. . Namun Benchaart et al. 2008 tannin

memiliki kemampuan meningkatkan daya cerna dan daya serap nutrisi pada

ruminansia. Saponin juga mampu membunuh Protozoa dengan merusak membran

sel (Noudeh et al., 2011). Tumbuhan yang memiliki saponin tinggi namun kurang

memiliki nilai ekonomi yaitu buah lerak (Sapindus rarak). Wina et al. (2005b)

melaporkan bahwa pemberian ekstrak ethanol buah lerak mampu meningkatkan

average daily gain (efisiensi pakan) pada domba hingga 40%.

2

Dilatarbelakangi analisis masalah diatas, maka perlu dilakukan penelitian

untuk mengetahui pengaruh pemberian ekstrak buah lerak hasil maserasi terhadap

mikroflora rumen dan aktivitas bakteri selulolitik rumen sapi sebagai salah satu

usaha meningkatkan produktivitas ternak sapi nasional.

1.2 Perumusan masalah

Pemberian ekstrak hasil maserasi buah lerak diharapkan dapat men-

defaunasi rumen sapi untuk meningkatkan kecernaan pakan kaya lignoselulosa

dan selulosa sebagai salah satu metode meningkatkan produktivitas ternak sapi.

Dengan demikian, permasalahan yang akan dijawab dalam penelitian ini adalah:

bagaimana pengaruh pemberian ekstrak hasil maserasi buah lerak terhadap

mikroflora dan aktivitas selulolitik rumen sapi dan berapakah pemberian

konsentrasi ekstrak lerak paling efektif?

1.3 Tujuan dan Manfaat

Adapun tujuan dari kegiatan ini adalah untuk mengetahui pengaruh

pemberian ekstrak hasil maserasi buah lerak terhadap mikroflora dan aktivitas

selulolitik rumen sapi serta untuk mengetahui konsentrasi ekstrak lerak yang

paling efektif mendefaunasi mikroflora rumen.

Hasil kegiatan ini bermanfaat sebagai sumber pustaka pemanfaatan buah

lerak sebagai agen defaunasi rumen sapi untuk meningkatkan kecernaan pakan

dan produktas peternakan sapi Indonesia.

3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Buah Lerak dan Kandungan SaponinTanaman lerak (Sapindus rarak) merupakan tanaman yang berasal dari

Asia Tenggara dan telah lama dikenal di Pulau Jawa. Tanaman lerak berbentuk

pohon tinggi mencapai ± 42 m dan besar dengan diameter batang ± 1m. Daun

berbentuk bundar telur sampai lanset. Perbungaan terdapat di ujung (terminalis),

batang warna putih kekuningan. Bentuk buah bundar seperti kelereng dan bila

telah masak warnanya coklat kehitaman, permukaan buah licin/mengkilat. Bijinya

bundar dan berwarna hitam (Gambar 2.1). Antara buah dan biji terdapat daging

buah yang sedikit berlendir dan beraroma wangi (Widowati 2003 ).

Gambar 2.1 Habitus lerak (Sapindus rarak)(Sumber: eol.org, 2011)

Senyawa aktif pada buah lerak yang sampai saat ini telah diketahui adalah

senyawa-senyawa dari golongan saponin dan sesquiterpene (Wina et al. 2005c).

Thalib et al. (1994) melaporkan bahwa daging buah lerak yang diekstrak dengan

heksan dan metanol mengandung saponin sebesar 14.6%, serta berbagai senyawa

organik lain seperti protein, tanin, fenol dan karbohidrat terlarut.

2.2 Ekologi Mikroba Rumen dan InteraksinyaSapi (Bos taurus) merupakan kelompok ruminansia yang memiliki peran

penting dalam peternakan. Hal ini terjadi karena hewan ruminansia seperti sapi

4

memiliki kemampuan untuk mencerna pakan berupa tumbuhan dengan jumlah

serat kasar (lignoselulosa dan selulosa) yang tinggi menjadi energi.

Efisiensi sistem pencernaan (digestif) ruminansia merupakan faktor

penting dibalik efisiensi tersebut. Keistimewaan sistem digestif sapi dan ruminan

lain terletak pada lambungnya yang terdiri dari empat kompartemen (Gambar

2.2). Kompartemen tersebut antara lain rumen, omasum, abomasum, dan

retikulum (Univ. Minesota, 2008).

Gambar 2.2 Skema sistem digestif sapi (Bos taurus) (Sumber: Univ. Minesota, 2008)

Rumen adalah bagian utama dari lambung sapi. Kompartemen ini

merupakan kompartemen paling luas dibandingkan tiga kompartemen lain.

Rumen terdiri dari beberapa saccus (kantong-kantong) yang mampu menampung

lebih dari 25 galon bahan makanan atau material lain tergantung ukuran dari sapi

tersebut. Selain berfungsi sebagai penampung bahan makanan, rumen juga

berfungsi sebagai fermentation vat atau ruang tempat terjadinya degradasi dan

fermentasi bahan makanan oleh mikrobia-mikrobia rumen seperti protozoa, fungi

dan berbagai jenis bakteri (Univ. Minesota, 2008).

Rumen memiliki jumlah polulasi bakteri yang sangat tinggi (>1010 sel/gr)

dan bakteri tersebut berperan besar dalam berbagai jalur degradasi dan fermentasi

5

substrat dalam rumen (Russel & Wilson 1996). Ekosistem mikroba rumen terdiri

atas bakteri (1010–1011 sel/ml, sekitar lebih dari 50 genera), protozoa (Cilliata)

(104–106/ml dari 25 genera), kapang/jamur (103–105 zoospores/ml, kurang lebih 5

genera) (Hobson & Stewart 1997). Namun, jumlah sebenarnya lebih besar karena

sebagian besar bakteri tidak dapat dikulturkan.

Tabel 2.1. Karakteristik Beberapa Bakteri Rumen

OrganismeBentuk Motilitas Produk Fermentasi

Pencerna Serat F. succinogenes Batang - Suksinat, asetat, formatR. albus Coccus Coccus + Asetat, format, H2, CO2 B. fibrisolvens Batang + Acetat, format, laktat, butirat,

H2 dan CO2 Clostridium Iochheadii

Batang - Asetat, format, butirat H2, CO2

Pencerna Pati

Bacteriodes Amylophilus

Batang - Format, asetat, suksinat

B. ruminocola Batang Format, asetat, suksinatSelenomoins Ruminantium

Batang + Asetat, Propionat, Laktat

Succinomonas Amylolyctica

Oval + Asetat, Propionat, suksinat

Streptococcus bovis Coccus - Laktat

Pencerna Laktat Selenomonas Lactylitica

Batang + Asetat, suksinat

Peptostreptococcus Elsdenic

Coccus - Acetat, propionat, butirat, valerat, H2, CO2

Pencerna Pectin Lachnospira Multipany

Batang + Acetat, format, laktat, H2, CO2

Methanobreribacter Ruminantium

Batang - CH4 (dari H2 + CO2 atau format)

Weimer et al., (1999)

Mempertahankan rumen selalu sehat dan seimbang merupakan kunci agar

degradasi serat dan penyerapan nutrisi dapat dimaksimalkan. Selain pemberian

pakan berupa tumbuhan (dedaunan atau rerumputan) sering diberikan pula

6

konsentrat yang lebih cepat difermentasi dalam rumen. Fermentasi yang lebih

aktif menghasilkan VFA (volatile fatty acid) yang lebih banyak dan dapat

menurunkan pH. Bakteri rumen dapat bekerja dengan baik apabila pH rumen

selalu dipertahankan 6.8. Penurunan pH dibawah 6 dapat menyebabkan kinerja

enzim terhenti dan demikian pula tingkat pertumbuhan bakteri-bakteri tersebut

(Russel & Wilson 1996). Russel & Wilson (1996) juga menyatakan bahwa bakteri

rumen tidak memiliki mekanisme homeostasis hingga tidak mampu hidup pada

pH dibawah 6.

Bakteri rumen terdiri dari jenis gram positif dan gram negatif. Spesies

bakteri rumen yang termasuk dalam gram positif antara lain Lactibacillus ruminis,

Lactobacillus vitulinus, Eubacterium ruminantium, Clostridium

polysaccarilyticum, Streptococcus bovis dan Butyrivibrio fibrisolvens, sedangkan

yang termasuk dalam gram negatif antara lain Prevotella sp., Ruminobacter

amylophilus, Fibrobacter succinogenes, Selenomonas ruminantium, Succinimonas

amylolitica dan Treponema bryantii (Hobson & Stewart 1997).

2.3 Pengaruh Saponin Pada Mikroba Rumen dan Aktivitas Fermentasi

Rumen

Saponin merupakan glikosida steroid atau triterpenoid yang banyak

terdapat pada tanaman. Diberi nama saponin karena kemampuannya membentuk

senyawa stabil yaitu busa seperti sabun dalam larutan air. Saponin terdiri atas gula

yang biasanya mengandung glukosa, galaktosa, asam glukoronat, xylosa,

rhamnosa atau methylpentosa yang berikatan membentuk glikosida dengan

hydrophobic aglycone (sapogenin) yang membentuk triterpenoid (Francis et al.

2002). Budan (2012) mengemukakan bahwa saponin memiliki kemampuan untuk

mendistrupsi (merusak) membran sel protozoa hingga dapat digunakan sebagai

agen defaunasi rumen.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa tidak ada indikasi toksisitas dari

saponin pada pertumbuhan bakteri atau degradasi protein secara in vitro (Van

Nevel & Demeyer 1990). Steroidal saponin (SAP) dari ekstrak Yucca schidigera

mempunyai pengaruh yang berbeda pada beberapa spesifik bakteri rumen.

7

Pertumbuhan bakteri Streptococcus bovis, Prevotella bryantii dan Ruminobacter

amylophilus menurun, sedangkan pertumbuhan bakteri Selonomonas ruminantium

meningkat. Kurva pertumbuhan semua bakteri non selulolitik hampir sama baik

yang diberi SAP maupun tidak. Aktivitas pencernaan oleh tiga bakteri selulolitik

utama (Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens dan Fibrobacter

succinogenes) dihambat oleh SAP, namun F. succinogenes adalah bakteri yang

memiliki sensifitas terendah terhadap SAP dibandingkan R flavefaciens dan R.

albus (Wang et al. 2000).

8

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Kegiatan dilakukan di Balai Penelitian Ternak (Balitnak) Ciawi Bogor

pada bulan Juli 2013 hingga selesai.

3.2 Alat dan Bahan

Adapun bahan yang digunakan dalam kegiatan ini antaralain: buah lerak,

methanol, rumput gajah, wheat pollard, methylen green, formaldehyde, NaCl

0.8%. Instrumentasi: strring magnetic,rotary evaporator, mortar dan pestle, pisau,

seperangkat alat tulis, kain saring muslin cloth, dan haemocytometer

.

3.3 Rancangan Penelitian

Dasar perancangan penelitian dalam kegiatan ini adalah penelitian

eksperimental dan digunakan rancangan acak lengkap faktorial dengan tiga kali

ulangan. Data yang didapat dianalisis dengan metode ANOVA dengan software

PSPP (program analisis statistika dari Free software Foundation). Tujuan dari

penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemberian jangka pendek

ekstrak saponin buah lerak hasil maserasi terhadap populasi mikrobia dan

aktivitas selulolitik rumen sapi.

3.4 Prosedur Kegiatan

3.4.1 Ekstraksi Saponin Dari Buah Lerak Dengan Metode Maserasi

Buah lerak dicuci dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60°C. Setelah

pengeringan, biji dipisahkan dari perikarpiumnya. Perikarpium kering yang

didapat selanjutnya digerus hingga halus. Serbuk perikarpium lerak kering

ditempatkan dalam labu alas bulat dan dimaserasi dengan methanol pada suhu

ruang (28-30°C) selama 3 hari pada stirring (1:3; w/v). Setelah 3 hari, solvent

dipisah dari filtrat dengan metode dekantasi selanjutnya dievaporasi dengan rotary

9

evaporator (Sae Yun et al. 2006). Residu hasil maserasi dikeringkan dengan oven

pada suhu ruang (30°C) dan disimpan dalam wadah kedap udara.

3.4.2 Pemberian Ransum Jangka Pendek (short-term feeding) Ekstrak

Saponin Buah Lerak

Sebagai sumber cairan rumen, digunakan sapi PO berfistula. Sebelum

dilakukan pengujian dengan ekstrak lerak hasil maserasi, sapi hewan uji didietkan

selama dua minggu. Ekstrak saponin buah lerak hasil maserasi dicampurkan

dengan wheat pollard sebanyak 0.6 mg /bb sapi uji. Rasum diberikan sebanyak

dua kali sehari pada pukul 8:00 pagi dan 17:00 sore selama tujuh hari. Setelah

ransum ekstrak saponin buah lerak dihabiskan, dilanjutkan dengan pemberian

rumput gajah (Pennisetum purpureum).

3.4.3 Prosedur pengumpulan Sampel Rumen

Pengumpulan sampel cairan rumen dilakukan sebelum, saat dan setelah

pemberian ransum ekstrak saponin buah lerak . Sampling diambil melalui

stomach tube sebanyak delapan kali. Cairan rumen yang didapat selanjutnya

disaring dua kali dengan menggunakan dua lapis muslin cloth.

Aliquot (filtrat hasil penyaringan rumen) yang didapat digunakan untuk

pengukuran konsentrasi RNA ribosomal (identifikasi jenis bakteri selulolitik)

dengan jumlah sampel ± 0.3ml, untuk mengukur aktivitas CMCase sebanyak

1.5ml dan untuk penghitungan jumlah protozoa digunakan sampel cairan rumen

sebanyak 0.3ml (Wina et al. 2005c).

3.4.4 Pengukuran Aktivitas CMCase dan Jumlah Protozoa

Aktivitas enzim CMCase diukur dengan mengukur kadar/konsentrasi gula

reduksi dengan metode yang dikembangkan oleh Groleu dan Forsbeg (1983).

Sebagai pembanding digunakan standart glukosa. Untuk pengukuran jumlah

protozoa, sampel cairan rumen difiksasi menggunakan larutan fiksasi yang terdiri

dari 4% formaldehid, NaCl 0.8%, dan pewarna mehyl green 0.6 mg/ml (Wina et

al. 2005c). Penghitungan dilakukan dengan metode Haemocytometer.

10

3.4.5 Identifikasi Bakteri Selulolitik

Dari sampel aliquot rumen diekstraksi RNA ribosomalnya dengan

menggunakan phenol chloroform menurut metode yang dikembangkan oleh

Muetzel et al. (2001). Kemudian kemurnian RNA hasil ekstraksi diukur dengan

standart RNA E.coli dan Saccharomyces cerevisiae. Selanjutnya dilakukan dot

blot hybridization sesuai prosedur Stahl (1988). 50µl sampel di-blotting dengan

Miniflod II™ .

Sampel RNA standart yang telah diketahui diblotting pula pada membran

paling atas dengan label (probe) c-adenosine 32P-ATP (ICN Biochemicals Inc.,

Eschewege, Germany) menggunakan T4-Nuclease Kinase (Fermentas EK0031,

Fermentas GmbH, Saint Leon-Rot, Germany) pada suhu 37°C. Hasil

hybridization di-scan dengan phosphor imager (BAS 1000, Fuji Photo Film Co.).

kemudian gambar hasil scanning dianalisis dengan menggunakan oftware AIDA

v. 231 (Raytest, Straubenhardt, Germany).

DAFTAR PUSTAKA

Benchaar C., T. A. McAllister, & P. Y. Choulnard. 2008. Digestion, ruminal fermentation, ciliate protozoal populations, and milk production from dairy cows fed Cinnamaldehyde, Quebracho condensed tannin, or Yucca schidigera saponin extracts. J. Dairy Sci. 91: 4786-4777

Francis G, Kerem Z, Makkar HPS, Becker K. 2002. The biological action of saponins in animal systems: a review. Br. J. Nutr. 88 :587-605.

Hobson PN, Stewart CS. 1997. The Rumen Microbial Ecosystem. Second Ed. Blackie Academic & Professional, London.

Mackie, A. M., H. T. Singh, T. C. Fletcher. Studies on the cytolytic effects of seastar (Marthasterias glacialis) saponins and synthetic surfactants in the plaice Pleuronectes platessa. Marine Biology April 10, 1975, Volume 29, Issue 4, pp 307-314

Russell JB, Rychlik JL. 2001. Factors that alter rumen microbial ecology. Science 292:1119-1122

.

Suharti, A., Kurniawati, D., A. Astuti, & E. Wina. 2010. Microbial Population and Fermentation Characteristic in Response to Sapindus rarak Mineral Block Supplementation. Media Peternakan, Desember 2010, hlm. 150-154 EISSN 2087-4634

Thalib A, Winugroho M, Sabrani M, Widiawati Y, Suherman D. 1994. The use of methanol extracted Sapindus rarak fruit as a defaunating agent of rumen protozoa. Ilmu dan Peternakan 7:17-21

.

Univ. Minesota, 2008. Ruminant Anatomy and Physiology. [Serial online] http://www.extension.umn.edu/distribution/livestocksystems/DI0469.html#tc. Diakses 7 Juni 2013

Van Nevel CJ, Demeyer DI. 1990. Effect of antibiotics, a deaminase inhibitor and Sarsaponin on nitrogen metabolism of rumen contents in vitro. Anim. Feed Sci. Tech. 31:323-348

Wang Y, McAllister TA, Yanke LJ, Cheeke PR. 2000. Effect of steroidal saponin from Yucca schidigera extract on ruminal microbes. J. App. Microb. 88:887-896.

Weimer P.J. G.C. Waghorn, DR. Merten S., 1999. Effect of Diet on Population of Three Species of Ruminal Cellulolytic Bacteria in Lactating Dairy Cows Journal of Dairy Science. Vol. 82.

Widowati L. 2003. Sapindus rarak DC. Medicinal and Poisonous Plants. 12:358-359. [Serial Online] www.prosea.org Diakses 3 Juni 2013

Wina, E., S. Mue el, & K. Becker. 2005c. The dynamics of major fibrolytic microbes and enzyme activity in the rumen in response to short-and long-term feeding of Sapindus rarak saponins. J. Appl. Microbiol. 100: 114-122.

Wina, E., S. Muezel, E. Hoffman, H. P. S. Makkar, & K. Becker. 2005a. Saponins containing methanol extract of sapindus rarak affect microbial fermentation, microbal activity and microbial comunity structure in vitro. Anim. Feed Sci. and Tech. 121:159-174.

Wina, E., S. Muezel, E. Hoffman, H. P. S. Makkar, & K. Becker. 2005b. The impact of saponin-containing plant materials on ruminant production. A Review. J. Agric. Food Chem. 53: 8093–8015.