PENDAHULUAN Latar Belakang Sebagian besar populasi ternak sapi di Indonesia dipelihara oleh petani peternak dengan sistem pemeliharaan yang masih tradisional (Hoddi et al., 2011). Usaha peningkatan produktivitas ternak sapi rakyat dengan demikian mempunyai arti strategis karena menyangkut peningkatan kesejahteraan petani yang merupakan bagian terbesar dari kelompok penduduk termiskin di Indonesia. Penyediaan hijauan yang merupakan pakan utama bagi ternak ruminansia semakin banyak mendapat kesulitan disebabkan penyediaan lahan untuk produksi hijauan semakin terbatas. Jumlah penduduk yang semakin banyak akan mendorong peningkatan konversi lahan pertanian menjadi non pertanian semakin tinggi. Didasarkan pada hal tersebut di atas maka potensi-potensi untuk pakan yang ada dan tidak bersaing dengan kebutuhan manusia sangat penting untuk digali. Pemanfaatan limbah pertanian sebagai pakan ternak, khususnya ruminansia merupakan salah satu alternatif pemecahan masalah. Limbah pertanian merupakan sisa tanaman pertanian setelah hasil utamanya diambil oleh manusia. Jerami padi merupakan limbah yang jumlahnya paling banyak diberikan pada ternak ruminansia, akan tetapi pemanfaatannya mempunyai kelemahan, yaitu : kandungan lignoselulosanya yang tinggi dan kadar proteinnya yang rendah. Jerami padi mengandung protein kasar 3 5%, sedangkan serat kasarnya mencapai 31,5 46,5% dan daya cernanya berkisar antara 32,5 42,5% (Hartadi et al., 1997; Budhi et al., 2000). Pencernaan bahan pakan berserat yang kurang optimal pada ternak ruminansia, disebabkan karena sebagian besar selulosa berikatan dengan lignin yang tidak dapat dicerna. Untuk 1
meningkatkan kualitasnya sebagai bahan pakan perlu dilakukan pengolahan, baik secara fisik, kimia dan atau biologi. Pengolahan secara kimia saat ini tidak menguntungkan dan terkadang membahayakan ternak. Perlakuan gabungan fisik dan biologi yang salah satunya melalui proses fermentasi, merupakan alternatif teknologi pengolahan saat ini. Kelemahan pengolahan secara biologi (fermentasi) adalah sulitnya mendapatkan agen biologi (mikroba atau enzim) yang mempunyai kemampuan tinggi untuk mengkonversi bahan pakan berserat, sehingga penelitian-penelitian tentang pencarian dan seleksi agen biologi tersebut perlu dilakukan secara berkesinambungan. Mikroba pencerna serat, utamanya selulolitik dan lignolitik sangat diperlukan dan penting peranannya untuk mencerna bahan lignoselulosa dalam upaya peningkatan kualitas bahan pakan melalui teknologi fermentasi. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mencari sumber starter (mikroba pencerna serat) yang potensial, seperti misalnya dari cairan rumen sapi atau kerbau, kayu-kayu lapuk dan juga dari sampah yang sudah terdegradasi (kompos). Berbagai sumber mikroba tersebut telah dicoba digunakan untuk memfermentasi bahan berserat, namun kemampuan degradasinya masih belum optimal. Sebagai contoh, mikroba rumen mampu mencerna selulosa, tetapi tidak dapat mencerna lignin. Penelitian Tampoebolon (1997), menunjukkan bahwa aktivitas enzim selulase dari isolat terseleksi mikroba selulolitik rumen kerbau adalah 0,54 μg glukosa/ mg protein/ jam. Nilai kecernaan bahan kering dan bahan organik jerami padi oleh mikroba rumen sapi Peranakan Ongole adalah sebesar 45,60 dan 39,13% (Utomo, 2001). Nilai aktivitas selulase dan kecernaan jerami tersebut masih cukup rendah. 2
Di dalam saluran pencernaan rayap terdapat berbagai macam mikroba pencerna serat, baik bersifat aerobik maupun fakultatif anaerobik (Wenzel et al., 2002). Ekstrak enzim selulase yang diisolasi dari rayap menunjukkan kemampuan yang cukup tinggi dalam mendegradasi selulosa (Watanabe et al., 1998). Uhi et al. (2001) melaporkan penelitiannya bahwa suplementasi rayap Glyptotermes montanus Kemner sebesar 1,5% dalam pakan ayam Rokky-301 menghasilkan konversi pakan yang paling baik dan menghasilkan bobot badan tertinggi. Penelitian tentang kemampuan enzim pencerna serat dari rayap telah banyak dilakukan, namun penelitian tentang isolasi mikroba pencerna serat dalam saluran pencernaan rayap masih jarang dilakukan, utamanya di Indonesia. Upaya isolasi mikroba saluran pencernaan rayap sering mengalami kegagalan disebabkan karena metode sterilisasi pada saat awal isolasi kurang diperhatikan (Eutick et al., 1978). Untuk menanggulangi kegagalan tersebut, pada penelitian ini dilakukan sterilisasi pada tubuh rayap sebelum di ambil mikrobia di dalam ususnya, dengan cara merendam atau mencuci rayap dengan alkohol 90% selama 2 3 menit. Fermentasi merupakan salah satu upaya dalam peningkatan kualitas bahan pakan yang telah banyak dilakukan. Fermentasi secara biokimiawi diartikan sebagai pembentukan energi melalui senyawa organik, sedangkan aplikasinya ke dalam industri diartikan sebagai suatu proses untuk mengubah bahan dasar menjadi suatu produk dengan nilai ekonomis tinggi melalui jasa mikroba (Stanbury et al., 2003). Proses fermentasi mempunyai kelebihan antara lain: tidak mempunyai efek samping yang negatif, mudah dilakukan, relatif tidak membutuhkan peralatan khusus dan biaya relatif murah (Suprihatin, 2010). Proses fermentasi dilakukan dengan menambahkan starter mikroba (kapang 3
atau bakteri) yang sesuai dengan substrat dan tujuan proses fermentasinya. Penggunaan starter dipilih yang mempunyai kemampuan biokonversi optimal sesuai dengan tujuan fermentasi, mudah dibiakkan, mudah didapat dan murah pengadaannya. Pemanfaatan mikroba pencerna serat dari saluran pencernaan rayap sebagai starter dalam proses fermentasi bahan pakan berserat diharapkan dapat menurunkan kadar serat menjadi jauh lebih rendah, sehingga dapat lebih meningkatkan kecernannya. Proses dan produk fermentasi dipengaruhi oleh jumlah dan jenis starter, kadar dan jenis substrat, ph dan suhu, kandungan air medium, kondisi aerobik atau anaerobik, kandungan nutrisi medium, utamanya nitrogen, serta lama proses pemeraman (Stanbury et al., 2003; Bachruddin, 2014). Proses fermentasi mempunyai tujuan untuk menghasilkan suatu produk (bahan pakan) yang mempunyai kandungan nutrisi, tekstur, biological availability yang lebih baik, disamping itu juga dapat menurunkan zat anti nutrisinya (Suprihatin, 2010). Berdasarkan uraian di atas, maka dilakukan penelitian untuk mendapatkan informasi mengenai isolat mikroba pencerna serat yang berkemampuan tinggi mencerna serat (bahan lignoselulosa) dari saluran pencernaan rayap (Cryptothermes sp.), yang meliputi : jenis mikroba (kapang atau bakteri), morfologi koloni dan jenis gram, pola pertumbuhan serta kemampuan degradasinya terhadap serat. Hasil optimasi pertumbuhan dan produksi enzim pencerna serat, utamanya ligninase, selulase dan xilanase dari hasil seleksi mikroba pencerna serat (lignoselulosa) yang unggul diharapkan dapat digunakan untuk melakukan pengolahan bahan pakan berserat agar dapat meningkat kualitasnya. Disamping itu informasi mengenai karakteristik biokimia 4
aktifitas enzimnya akan sangat membantu memberikan informasi dalam pemanfaatannya di lapang. Perumusan Masalah Berdasarkan penjelasan tersebut di atas, maka terdapat 3 permasalahan yang perlu diselesaikan, yaitu : 1. Bagaimana mendapatkan mikroba pencerna serat dari rayap, yang mempunyai keunggulan dalam sifat lignoselulolitik yang potensial. 2. Bagaimana kondisi optimum pertumbuhan dan produksi enzim mikroba terpilih. 3. Bagaimana kemampuan mikroba yang telah diseleksi tersebut dalam meningkatkan kualitas bahan pakan berserat (jerami padi) ditinjau dari kandungan gizi dan nilai kecernaannya. Permasalah ini akan dicoba dipecahkan dengan melakukan serangkaian penelitian yang terbagi dalam 3 (tiga) tahap, yaitu : 1. Isolasi dan seleksi mikroba pencerna serat yang potensial dari saluran pencernaan rayap (berdasarkan aktivitas selulolitik, xilanolitik dan lignolitik tertinggi). 2. Optimasi kondisi pertumbuhan dan produksi enzim mikroba terseleksi terhadap pengaruh aras substrat dan nitrogen medium dan lama waktu inkubasi. 3. Aplikasi mikroba pencerna selulosa terseleksi dari rayap pada fermentasi bahan pakan berserat (jerami padi) dengan lama peram (inkubasi) yang berbeda, pengaruhnya terhadap kadar zat gizi, nilai cerna dan kualitas produk-produk fermentasi oleh mikroba rumen. 5
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian adalah untuk mengisolasi dan menseleksi bakteri pencerna serat dari saluran pencernaan rayap, mengkaji kondisi optimum pertumbuhan dari bakteri terseleksi, mengevaluasi aplikasi isolat pada fermentasi jerami padi terhadap kadar nutrien, kecernaan dan metabolit hasil degradasi jerami padi terfermentasi oleh mikroba rumen dalam cairan rumen, serta perubahan struktur jaringan jerami padi hasil fermentasi. Adapun tujuan setiap tahapan penelitian adalah sebagai berikut : 1. Untuk mendapatkan isolat mikroba pencerna serat yang berasal dari saluran pencernaan rayap. 2. Mengetahui kondisi optimum pertumbuhan dan produksi selulase, xilanase dan ligninase dari mikroba terseleksi yang meliputi : pengaruh aras substrat dan nitrogen medium dan lama waktu inkubasi. 3. Mengevaluasi dan mengkaji aplikasi mikroba pencerna serat terseleksi pada fermentasi bahan pakan berserat (jerami padi) dengan perbedaan lama peram (0, 1, dan 2 minggu), pengaruhnya terhadap komposisi kimia yang meliputi kadar: bahan kering, bahan organik, protein kasar, lemak kasar, serat kasar, kadar abu dan bahan ekstrak tanpa N (BETN) dan komposisi serat yang meliputi: kadar NDF (neutral deterjen insoluble fiber), ADF (acid deterjen soluble fiber), hemiselulosa, selulosa dan lignin. Kecernaan dievaluasi secara in vitro yang meliputi kecernaan : bahan kering (KcBK) dan bahan organik (KcBO). Evaluasi juga dilakukan terhadap metabolit hasil degradasi jerami padi terfermentasi oleh mikroba rumen dalam cairan rumen yang meliputi: produksi VFA (volatile fatty acid) dan NH 3 serta kadar protein total, serta perubahan struktur jaringan batang jerami padi hasil fermentasi. 6
Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah diperoleh suatu rekomendasi paket teknologi peningkatan kualitas bahan pakan dari limbah pertanian dan industri yang mempunyai kandungan serat tinggi secara fermentasi sehingga dapat meningkatkan utilitas limbah berserat sebagai pakan, mengurangi polusi dan menjaga kontinuitas penyediaan pakan, utamanya ternak ruminansia. Ditemukannya sumber mikrobia penghasil enzim lignoselulase yang diisolasi dari rayap, dapat digunakan sebagai salah satu aditif dalam proses fermentasi limbah pertanian untuk meningkatkan nilai nutrisinya. 7