DAYA ADAPTABILITAS ISOLAT KHAMIR DALAM CAIRAN RUMEN KERBAU STERIL SEBAGAI BAHAN PROBIOTIK (Adaptability of Yeast Isolates in Sterile Buffalo Rumen Fluid as Probiotic Source) NUNI NURHAJIZAH SUNDARI 1 dan IRAWAN SUGORO 2 1 Jurusan Biologi Universitas Sriwijaya 2 Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi BATAN ABSTRACT The aims of the experiment was to select yeast isolate in sterile rumen fluid of buffalo. Yeast isolates were used from cow rumen fluid, i.e. S1, S2, S3, S4 and S5. The experiments were inoculum production, sterilization of buffalo rumen fluid and gas production in vitro. The parameters were yeast growth, gas production, concentration of ammonia and VFA, and ph. The result showed that all yeast isolates could grow in sterile rumen liquid and had adaptation phase. The highest growth occurred in S4. The gas production of yeast isolates increased and the highest production occurred in S5. The concentrations of ammonias decreased until 24 hours and increased until 120 hours, except S3. The concentrations of VFA s were increased, except S5. Based on the result, concluded that all yeast isolates had potential as probiotic source. Key Words: Selection, Yeast Probiotic, Sterile Rumen And Local Isolates ABSTRAK Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menseleksi isolat khamir dengan menggunakan cairan rumen kerbau steril. Isolat yang digunakan adalah hasil isolasi dari cairan rumen sapi, yaitu: S1, S2, S3, S4 dan S5. Tahapan percobaan terdiri dari produksi inokulum, sterilisasi cairan rumen kerbau dan uji in vitro produksi gas. Parameter yang diukur adalah pertumbuhan sel khamir, produksi gas, konsentrasi ammonia, konsentrasi VFA dan ph. Hasil percobaan menunjukkan bahwa semua isolat khamir mampu hidup di dalam cairan rumen kerbau steril dan pertumbuhannya mengalami fase adaptasi. Pertumbuhan tertinggi terjadi pada isolat khamir S4. Produksi gas setiap isolat khamir mengalami kenaikan, dengan produksi gas tertinggi terjadi isolat khamir S5. Konsentrasi ammonia mengalami penurunan hingga jam ke-24 dan meningkat hingga jam ke-120, kecuali isolat khamir S3. Konsentrasi VFA semua isolat khamir mengalami kenaikan, kecuali isolat khamir S5. Berdasarkan hasil tersebut, semua isolat khamir memiliki potensi sebagai bahan probiotik. Kata Kunci: Seleksi, Probiotik Khamir, Rumen Steril Dan Isolat Lokal PENDAHULUAN Khamir merupakan jamur yang dapat digunakan sebagai bahan probiotik ternak ruminansia. Sumber khamir dapat diperoleh dengan cara mengisolasi dari cairan rumen. Keuntungan penggunaan khamir karena sifatnya yang anerob fakultatif dan mudah dalam produksinya (SUGORO, 2006). Suplementasi kultur khamir pada pakan dapat meningkatkan produksi susu pada sapi dengan komposisi protein dan laktosa yang lebih tinggi (ALSHAIKH et al., 2002), menstimulasi nafsu makan, meningkatkan populasi mikroba menguntungkan, meningkatkan kecernaan serat, menstabilkan ph rumen, meningkatkan produksi dan regulasi enzim pencernaan, produksi vitamin B untuk meningkatkan kecernaan, menekan pertumbuhan bakteri patogen, menekan produksi ammonia, menonaktifkan toksin, sumber mineral dan menghasilkan faktor pertumbuhan untuk bakteri pendegradasi serat (FULLER, 1992; KUNG et al., 1997). Isolat khamir yang digunakan dalam percobaan ini berasal dari cairan rumen sapi. Tidak semua isolat khamir yang diperoleh memiliki kemampuan sebagai bahan probiotik 917
sehingga perlu dilakukan seleksi. Seleksi dilakukan dengan pengujian isolat khamir dalam cairan rumen steril yang bertujuan untuk mengetahui kemampuan bertahan khamir dalam medium cairan rumen tanpa dipengaruhi mikroba rumen (SUGORO, 2006). Berdasarkan uraian di atas, percobaan ini bertujuan untuk menseleksi isolat khamir sebagai bahan probiotik ternak ruminansia. Bahan MATERI DAN METODE Medium yang digunakan dalam percobaan ini adalah Potato Dextrose Broth (PDB), Potato Dextrose Agar (PDA) dan cairan rumen kerbau. Isolat khamir hasil isolasi dari cairan rumen sapi adalah S1, S2, S3, S4, dan S5. Sterilisasi bahan dilakukan dengan menggunakan autoklaf pada suhu 121 C dan tekanan 1 atm selama 15 menit. Pembuatan kultur khamir Kultur khamir dalam medium PDA berumur 1 hari diinokulasikan sebanyak 3 Öse ke dalam 30 ml medium PDB dan diinkubasi pada suhu kamar dengan agitasi 120 rpm selama 1 hari berdasarkan produksi biomassa tertinggi (SUGORO dan PIKOLI, 2005). Seleksi dan karakterisasi isolat khamir dalam cairan rumen steril Sebanyak 10% v/v (3x10 8 sel/ml) diinokulasikan pada 30 ml cairan rumen steril dalam syringe glass yang telah berisi 200 mg serbuk rumput lapangan dalam kondisi anaerob. Kemudian diinkubasi pada suhu 39 0 C selama 1 hari. Parameter yang diukur adalah pertumbuhan khamir dengan menggunakan kamar hitung Neubauer (ARYANTHA, 2000), produksi gas, ph, konsentrasi asam lemak terbang (VFA), ammonia dan kecernaan bahan kering (KCBK) (MENKE dan STEINGASS, 1998). Pencuplikan dilakukan pada jam ke-24, 48, dan 120. Pengukuran ph Elektroda ph meter dimasukkan kedalam sampel dan biarkan sampai nilai pada layar stabil. Dicatat hasil yang didapatkan (MENKE dan STEINGASS, 1998). Pengukuran NH 3 Bagian tengah cawan Conway diisi dengan 1 ml indikator Conway dan dibagian kiri cawan Conway diisi dengan 1 ml K 2 CO 3 jenuh serta pada bagian kanan cawan Conway diisi dengan 1 ml sampel cairan rumen. Cawan ditutup rapat kemudian sampel di campur dengan K 2 CO 3 secara perlahan lahan dan didiamkan minimal selama 3 jam lalu dititrasi dengan HCl 0, 01097 N sampai berubah warna merah jambu pucat. Dicatat volume titrasinya. Konsentrasi NH 3 didapat dengan rumus: A = B x C x D dimana: A = Konsentrasi NH 3 B = Vol Titrasi C = Kons. HCl D = BM NH 3 Sumber: MENKE and STEINGASS (1998) Pengukuran Volatil Fatty Acid (VFA) 5 ml sampel ditambah dengan 1 ml H 2 SO 4 lalu disentrifuge sampai 3000 rpm selama 10 menit. 2 ml supernatan diambil dan didestilasi. Air hasil destilasi ditampung sampai lebih dari 100 ml kemudian diberi indikator phenolphtalein (PP) 0,1% sebanyak 5 7 tetes dan dititrasi dengan NaOH 0.1101 N hingga berwarna merah jambu. Lalu dicatat hasil titrasinya. Konsentrasi VFA diperoleh dengan rumus: E = F x G x 6 x 100 3 5 dimana: E = Konsentrasi VFA F = Vol. Titrasi G = Kons. NaOH Sumber: MENKE dan STEINGASS (1998) 918
Pengukuran kecernaan berat kering (KCBK) Sampel dari uji produksi gas disaring dengan kertas saring Whatman 41, dan di oven pada suhu 105 C sehingga diperoleh berat kering kemudian dimasukan kedalam rumus: % KCBK = BKt x 100% BKO dimana: KCBK = Kecernaan berat kering (%) BKt BK0 = Berat kering pada waktu t (g) = Berat kering pada waktu jem ke-0 (g) Sumber: MENKE dan STEINGASS (1998) HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil percobaan menunjukkan bahwa semua isolat khamir dapat tumbuh dalam cairan rumen steril. Hal ini ditunjukkan dengan perubahan jumlah sel, peningkatan produksi gas, dan perubahan nilai ph, VFA, ammonia serta terjadinya kecernaan bahan kering. Pertumbuhan khamir dalam cairan rumen steril Pola pertumbuhan ke-5 jenis khamir menunjukkan pola yang sama. Jumlah sel pada semua isolat mengalami penurunan hingga jam ke-24 dan mengalami kenaikan kembali hingga jam ke-48 (Gambar 1). Isolat khamir harus beradaptasi di dalam cairan rumen kerbau sehingga terjadi penurunan jumlah sel. Hal ini disebabkan terjadi perubahan kondisi lingkungan di mana khamir diperbanyak dalam medium PDB dengan kondisi aerob lalu dimasukkan ke dalam cairan rumen steril dengan kondisi anaerob. Selain itu, sumber isolasi khamir yang berasal dari cairan rumen sapi dapat pula mempengaruhi pertumbuhannya. Khamir membutuhkan waktu untuk mencerna senyawa komplek seperti karbohidrat, lemak, dan terutama serat (DEACON, 2004). Pertumbuhan khamir tertinggi terjadi pada isolat S3 dan terendah terjadi pada isolat S1 pada jam ke-48. Produksi gas Selain melihat pertumbuhan khamir, seleksi dapat juga dilihat dari gas yang diproduksi. Gas tersebut merupakan hasil fermentasi khamir dalam kondisi anaerob. Selama kondisi anaerob dihasilkan gas CO 2 hasil fermentasi glukosa serta gas-gas lain seperti CH 4, H 2 S, O 2 dan H 2 (SNIFFEN et al., 2004). Hasil percobaan menunjukkan bahwa semua isolat memiliki kemampuan dalam memproduksi gas. Produksi gas mengalami peningkatan hingga jam ke-96, kecuali isolat khamir S3 yang mengalami penurunan setelah jam ke-48. Produksi gas paling tinggi terjadi pada isolat khamir S5 dan terendah terjadi pada isolat khamir S4. Log. jumlah sel 8 Log jumlah sel/ml 7,5 6,5 6 5,5 7 S1 S2 S3 S4 S5 5 Gambar 1. Pertumbuhan isolat khamir S1, S2, S3, S4 dan S5 dalam medium cairan rumen steril setelah 24 dan 48 jam inkubasi pada suhu 39 C 919
Isolat khamir S5 memiliki kemampuan memproduksi gas paling tinggi, tetapi pertumbuhan selnya tidak terlalu tinggi, sedangkan isolat khamir S4 memiliki pertumbuhan yang lebih tinggi (Gambar 1). Jumlah gas yang dihasilkan menunjukkan terjadinya pemanfaatan nutrisi oleh sel khamir. Selain itu, produksi gas yang terlalu tinggi menunjukkan pula tidak efisiennya pemakaian nutrisi. Jumlah gas yang tidak tinggi karena terpakainya bahan organik terfermentasi untuk memenuhi kebutuhan sintesis mikroba. ph cairan rumen Parameter yang paling mudah untuk menyatakan terjadinya proses fermentasi adalah ph (PELCZAR dan CHAN, 1992). Cairan rumen steril memiliki ph awal sebesar 7,02 dan setelah ditambahkan inokulum khamir mempunyai ph yang berbeda-beda. Perbedaan nilai ph ini, karena pengaruh dari inokulum yang ditambahkan yang masing-masing memiliki ph yang berbeda (Gambar 3). Produksi gas Produksi gas (ml/200) mgr 50 40 30 20 10 0 S1 S2 S3 S4 S5 Gambar 2. Produksi gas isolat khamir S1, S2, S3, S4 dan S5 dalam medium cairan rumen steril setelah 24 dan 48 jam inkubasi pada suhu 39 C 6,9 ph ph 6,8 6,7 6,6 6,5 6,4 6,3 6,2 s1 s2 s3 s4 s5 Gambar 3. ph cairan rumen isolat khamir S1, S2, S3, S4 dan S5 setelah 24 dan 48 jam inkubasi pada suhu 39 C 920
Nilai ph cairan rumen setelah penambahan inokulum menunjukkan terjadinya kenaikan hingga jam ke-24 lalu mengalami penurunan, kecuali pada isolat S5. ph tertinggi dihasilkan oleh isolat khamir S2. Penurunan ph medium oleh isolat khamir S5 karena terjadi fermentasi substrat dengan produksi asam lebih tinggi. Kenaikan ph dapat terjadi bila degradasi senyawa seperti protein lebih tinggi dibandingkan dengan degradasi senyawa seperti karbohidrat. Nilai ph medium masih berada pada kisaran ph pertumbuhan khamir, yaitu 2,5 8. Keasaman yang terlalu tinggi dapat menyebabkan asidosis apabila diaplikasikan secara in vitro atau in vivo, karena ph optimum cairan rumen adalah 6,3 7,5. Nilai ph yang terjadi pada percobaan ini, karena tidak ada faktor pembatas oleh mikroba lain, sehingga khamir dapat tumbuh dengan baik dan menyebabkan ph cairan rumen lebih asam (DEACON, 2004). Kadar VFA cairan rumen Khamir mampu memproduksi asam-asam yang termasuk golongan VFA, seperti asam asetat, butirat dan propionat yang merupakan hasil metabolisme khamir pada kondisi anaerob (DEACON, 2004). Produksi VFA oleh isolat khamir mengalami peningkatan hingga jam ke-24 lalu mengalami penurunan hingga jam ke-48 dan kembali mengalami kenaikan hingga jam ke-120, kecuali isolat khamir S2 (Gambar 4). Produksi VFA tidak lebih besar dibandingkan dengan produksi senyawa yang bersifat basa sehingga ph medium tetap basa. Proses produksi VFA yang terjadi pada jalur glikolisis dan siklus Krebs selalu diikuti dengan produksi CO 2. Bila CO 2 terlarut segera difermentasi oleh bakteri autotrof maka produksi gas akan rendah, sebaliknya bila CO 2 difermentasi kembali oleh bakteri metanotrof maka akan diproduksi CH 4 yang akan meningkatkan produksi gas (DEACON, 2004). VFA mempengaruhi nilai ph menjadi lebih asam. VFA merupakan sumber karbon yang dibutuhkan oleh ternak ruminansia diabsorbsi secara langsung melalui dinding rumen dalam memenuhi kebutuhan metabolisme tubuhnya (PELCZAR dan CHAN, 1992). Ammonia dalam cairan rumen Ammonia merupakan produk hasil fermentasi protein oleh khamir (DEACON, 2004). Kadar ammonia cairan rumen steril setelah ditambahkan inokulum khamir memiliki nilai yang berbeda-beda, karena di dalam kultur inokulum telah mengandung ammonia. Bahan medium kultur inokulum adalah ekstrak ubi jalar yang mengandung Kadar protein tinggi dan kemampuan memproduksi ammonia setiap isolat berbedabeda. Produksi ammonia isolat khamir umumnya mengalami penurunan pada jam ke- 24, kecuali isolat khamir S5 dan S1 (Gambar 5). Penurunan konsentrasi ammonia tetap Konsentrasi VFA Konsentrasi VFA (mmol/100 ml) 16 14 12 10 8 6 4 0 24 48 72 96 120 waktu S1 S2 S3 S4 S5 Gambar 4. Konsentrasi VFA cairan rumen isolat khamir S1, S2, S3, S4 dan S5 setelah 24 dan 48 jam inkubasi pada suhu 39 C 921
menyebabkan ph medium lebih basa karena produksi VFA belum dapat menyebabkan ph medium lebih asam (Gambar 3). KCBK Semua isolat khamir memiliki kemampuan mendegradasi serbuk rumput lapangan, meskipun tidak terlalu besar, yaitu berkisar 1,25 4,49% (Gambar 6). Peningkatan KCBK karena isolat khamir yang digunakan memiliki kemampuan untuk memanfaatkan serbuk rumput dalam medium sebagai sumber nutrisinya. Kecernaan pakan oleh khamir akan menghasilkan gas dan produk metabolit lain seperti ammonia dan VFA atau bentuk senyawa lain (KUNG, et al., 1997). NH3 (mg/ml) Konsentrasi NH3 (mg/ml) 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 s1 s2 s3 s4 s5 Gambar 5. Konsentrasi ammonia cairan rumen isolat khamir S1, S2, S3, S4 dan S5 setelah 24 dan 48 jam inkubasi pada suhu 39 C 5 4 % KCBK 3 2 1 24 48 0 S1 S2 S3 S4 S5 Isolat khamir Gambar 6. % KCBK isolat khamir S1, S2, S3, S4 dan S5 dalam medium cairan rumen steril setelah 24 dan 48 jam inkubasi pada suhu 39 C 922
KESIMPULAN Semua isolat khamir mampu hidup di dalam cairan rumen kerbau steril dan pertumbuhannya mengalami fase adaptasi. Pertumbuhan tertinggi terjadi pada isolat khamir S4. Produksi gas setiap isolat khamir mengalami kenaikan, dengan produksi tertinggi terjadi isolat khamir S5. Analisis cairan rumen menunjukkan terjadi penurunan ph dan produksi ammonia serta peningkatan produksi VFA dan KCBK setelah inkubasi selama 24 dan 48 jam. DAFTAR PUSTAKA ALSHAIKH, M.A., Y.M. ALSIADI, S.M. ZAHRAN, H.H. MOGAWER and AALSHOWIME, 2002. TA. Effect of feeding yeast culture from different sources on the performance of lactating holstein cows in Saudi Arabia, Asian-Aust, J. Anim. Sci. 15(3): 352 356. ARYANTHA, P.A. 2000. Panduan Praktikum Mikrobiologi Dasar. Departemen Biologi ITB. hlm. 32 DEACON, J. 2004. The Microbial World: Yeast and Yeast Like Fungi. Institute of Cell and Molecular Biology, The University of Edinburg, web-site:www.edinburg.edu (12 Desember 2004). FULLER, R. 1992. Probiotics The Scientific Basis, London:Chapman & Hal. pp. 222 245. KUNG, L. Jr. 1997. Effects of a live yeast culture and enzymes on in vitro ruminal fermentation and milk production of dairy cows. J. Dairy Sci. 80: 2045 2051. MENKE, A. and STEINGASS, 1998. A. Estimation of The Energetic Feed Value Obtained from Chemical Analysis and In vitro Gas Production Using Rumen Fluid. Anim. Res. Dev. pp. 7 55 PELCZAR, M.J. dan CHAN, E.C.S. 1992. Dasar-dasar Mikrobiologi. UI Press, Jakarta. hlm. 80 85. SNIFFEN, D., ORDANZA and DONALDSON. Predicting the Impact Of a Live Yeast Strain on Rumen Kinetics and Ration Formulation, dari website:animal,cals,arizona,edu/swnmc/papers (12 Desember 2004). SUGORO, I. dan PIKOLI. 2005. M.R., Uji Viabilitas Isolat Khamir dalam Cairan Rumen Kerbau. Jurnal Saintika, FST UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. SUGORO, I. 2006. Seleksi dan Karakterisasi Isolat Khamir dalam Cairan Rumen Kerbau Steril, J. Pertanian Gakyuryoku Vol. 1. Persada, Bogor. 923