PENGARUH TEKNIK PENYIMPANAN TERHADAP AKTIVITAS MIKROBA DALAM BIANG BIOPLUS (The Effect of Preservation Technique on Microbial Activities of Bioplus Culture) M. WINUGROHO, Y. WIDIAWATI dan P. MAHYUDIN Balai Penelitian Ternak, PO Box 221, Bogor 16002 ABSTRACT Biang Bioplus consisted of rumen microbes from many buffalos selected through metoda Balitnak since 1993. It was still kept in the Laboratory in incubator bottle at temperature of 39 o C and anaerobic condition in the liquid form. The cost is quite high due to refreshment of the growth media every two weeks. Thus finding techniques to keep the Biang Bioplus in other forms are required. An experiment was undertaken to determine two types of techniques namely, oven drying (39 o C) and frozen in freezer. Measurements were conducted on bacteria population of Biang Bioplus and its activities on feed degradation after 4 and 8 months of storage. In vitro technique was used to determine the microbial activities in substrate degradation. Results of experiment showed that drying oven of Biang Bioplus reduced bacteria population by 18.4 and 37.7%, reduce substrate degradation by 8 10% and 16 18% after 4 and 8 months of storage. Frozen technique of Biang Bioplus also reduced bacteria population by 23.2 and 37.3%; reduced substrate degradation by 5 and 16% after 4 and 8 months of storage. It can be concluded that the two techniques namely oven drying and frozen in freezer and time of storage up to 8 months reduced bacteria population of Biang Bioplus and their activities in substrate degradation. Key Words: Biang Bioplus, Storage, Bacterial Activity, Susbtrate Degradation ABSTRAK Biang Bioplus diperoleh dari mikroba rumen kerbau terseleksi melalui metoda Balitnak sejak tahun 1993. Pemeliharaannya sampai kini masih dalam bentuk segar dalam waterbath suhu 39 o C dalam kondisi anaerob. Cara ini memerlukan pembiayaan yang cukup besar karena perlu dilakukan penyegaran setiap 2 minggu. Oleh karena itu sangat diperlukan mencari cara untuk menyimpan selain dalam bentuk segar. Pengujian menerapkan dua cara penyimpanan yaitu kering oven 39 o C dan dibekukan di dalam freezer, untuk kemudian dilihat dampaknya terhadap populasi bakteri dan aktivitas mikroba dalam mencerna substrat jerami setelah penyimpanan 4 dan 8 bulan. Metoda in vitro digunakan untuk menguji aktivitas mikroba dengan menggunakan substrat jerami. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pada teknik kering oven, penurunan populasi bakteri terjadi sekitar 18,4 dan 37,7% dan aktivitas mencerna pakan 8 10% dan 16 18% setelah penyimpanan 4 dan 8 bulan. Pada teknik pembekuan dalam freezer, penurunan populasi bakteri sekitar 23,2 dan 37,3% dan aktivitas mencerna serat 5 dan 16% setelah penyimpanan 4 dan 8 bulan. Dapat disimpulkan bahwa teknik pengeringan dengan oven dan beku di dalam freezer serta penyimpanan sampai 8 bulan menurunkan populasi bakteri dan aktivitas mikroba dalam Biang Bioplus. Kata Kunci: Bioplus, Penyimpanan, Aktivitas Mikroba, Degradasi Substrat PENDAHULUAN Biang Bioplus berisi mikroba rumen kerbau yang telah terseleksi dengan menggunakan metode Balitnak (WINUGROHO et al., 1993) dari banyak kerbau yang ada dibeberapa lokasi di Pulau Sumatera, Kalimantan, Sulawesi, Jawa, Nusa Tenggara dan Timor Timur. Biang Bioplus mengandung bakteri, fungi dan protozoa, diantaranya adalah Ruminococcus sp., Streptococcus sp., Selenomonas sp., Anaeromyces sp., Neocalimastix sp., Orpinomyces sp., Pyromyces sp., dan Isotrica sp., dengan jumlah 3,14 9,00 x 10 9 sel/gram. Biang Bioplus ini tetap dipelihara dalam kondisi segar di dalam botol fermentor yang 170
ditempatkan dalam water bath suhu 39 o C dan dalam kondisi anaerob dengan mengikuti prosedur THEODOROU dan BROOKS (1990). Biang Biolpus ini dipergunakan untuk memproduksi probiotik Bioplus yang telah banyak dipergunakan untuk meningkatkan produktivitas ternak potong dan ternak perah (WINUGROHO et al., 2001; WINUGROHO et al., 1993; 1995; 1997). Pemeliharaan Biang Bioplus ini dilakukan dengan cara penyegaran media dan pemberian substrat sebagai media hidup mikroba di dalamnya. Proses penyegaran media dan pemberian media tumbuh ini biasanya dilakukan minimal 2 minggu sekali. Proses penyimpanan Biang Bioplus yang telah hampir 15 tahun di Laboratorium telah menghabiskan banyak biaya. Beberapa teknik penyimpanan dicoba untuk dikerjakan agar Biang Bioplus dapat disimpan dalam bentuk lain. Dua teknik penyimpanan dipilih untuk dicobakan pada Biang Bioplus. Teknik tersebut adalah pengeringan dalam oven suhu 39 o C dalam kondisi aerob dan penyimpanan beku dalam freezer dan kondisi aerob. Kedua teknik ini dipakai karena penyimpanan mikroba bersama dengan medianya yang dibekukan telah terbukti dapat menyimpan beberapa jenis bakteri dengan kehilangan viabilitas yang sangat rendah dan stabilitas genetik yang tinggi (MOORE dan CARLSON, 1975). Penyimpanan dalam kondisi kering baik itu kering dengan menggunakan freeze drying maupun dengan oven dan sinar matahari telah pula dilakukan untuk banyak jenis bakteri, kapang dan khamir (SLY, 1983). Meskipun metode ini telah terbukti dapat menyimpan mikroba dalam jangka panjang, namun pada beberapa jenis mikroba yang sangat sensitif terjadi kehilangan viabilitas (RUDGE, 1991). Penyimpanan mikroba yang sensitif lebih disarankan untuk dilakukan di refrigerator atau pada suhu rendah. Untuk melihat pengaruh penerapan teknik penyimpanan Biang Bioplus terhadap aktivitasnya dalam mencerna pakan dan daya sinergistiknya dengan mikroba rumen ternak yang biasa dijadikan target perbaikan (sapi PO) maka dilakukan uji in vitro. Pengujian dilakukan pada Biang Biopus yang belum diberi perlakuan dan juga yang telah diberi perlakuan teknik penyimpanan dan kemudian disimpan selama 4 dan 8 bulan. Hasil pengujian ini akan sangat bermanfaat guna mendapatkan teknik penyimpanan yang tepat untuk Biang Bioplus sehingga biaya pemeliharan selama ini dapat ditekan. Selain itu juga diharapkan penyimpanan ini tidak merubah atau menghilangkan spesies bakteri yang ada dalam Biang Bioplus. MATERI DAN METODE Dua teknik penyimpanan Biang Bioplus diujikan untuk melihat dampaknya terhadap aktivitas mikroba yang terkandung dalam Biang Bioplus dalam mencerna pakan. Kedua teknik tersebut adalah: 1) Pengeringan dengan oven pada suhu 39 o C. Biang Bioplus cair (@ 500 ml) ditempatkan pada baki plastik terbuka dan dikeringkan dengan kondisi aerob di dalam oven suhu 39ºC. Pengeringan memakan waktu sekitar 5 hari. Setelah itu Biang Bioplus yang sudah kering ditempatkan dalam suhu ruang dalam kondisi aerob. 2) Pembekuan pada suhu < 0 o C. Biang Bioplus cair (@ 500 ml) ditempatkan pada kantong plastik dalam kondisi aerob dan dibekukan di dalam freezer. Sebagai kontrol, maka dilakukan pengujian populasi bakteri dan aktivitas mikroba dalam Biang Bioplus segar (awal) dan sinergistiknya saat dikombinasikan dengan mikroba rumen PO. Lamanya penyimpanan adalah 4 dan 8 bulan untuk kemudian dilakukan analisa terhadap aktivitas mikroba dalam Biang Bioplus serta kombinasinya dengan mikroba dari rumen sapi PO sebagai ternak target dalam mencerna pakan. Parameter yang diamati untuk mengukur aktivitas mikroba dalam Biang Bioplus adalah total produksi gas hasil fermentasi pakan selama 96 jam, kecernaan bahan kering dan bahan organik pakan setelah 96 jam masa inkubasi dan total populasi bakteri dalam Biang Bioplus baik sebelum maupun setelah disimpan (OGIMOTO dan IMAI, 1981). Pengujian dilakukan dengan teknik in vitro dari THEODOROU dan BROOKS (1990) dengan menggunakan substrat pakan jerami padi giling dan larutan buffer. Lama inkubasi di dalam water bath suhu 39 o C adalah 96 jam. Sumber mikroba inokulum nya adalah Biang Bioplus dan cairan rumen sapi PO segar yang 171
diambil dari rumah potong hewan. Jumlah inokulum yang dimasukkan dalam setiap botol adalah 10 ml. Untuk Biang Bioplus kering, maka dilakukan konversi berdasarkan kandungan bahan kering awal sehingga total yang diinokulasikan adalah 10 ml. Masingmasing perlakuan diulang sebanyak 4 kali. Adapun rancangan dari in vitro nya adalah sebagaimana terlihat pada Tabel 1. Digunakan rancangan acak lengkap, dimana data-data yang diperoleh kemudian di uji statistik. Apabila ditemukan perbedaan, maka untuk mengetahui perbedaan dari setiap kelompok dilanjutkan dengan uji duncan (STEEL dan TORRIE, 1980). HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penghitungan total populasi bakteri yang dikandung di dalam Biang Bioplus (awal) dan Biang Bioplus yang telah dikering oven dan disimpan di dalam freezer kemudian disimpan selama 4 dan 8 bulan di tampilkan pada Tabel 2. Dalam Tabel disertakan pula total populasi bakteri dalam cairan rumen PO yang selanjutnya digunakan dalam pengujian efek sinergistik dalam pencampurannya dengan Biang Bioplus. Tampak bahwa populasi bakteri di dalam Biang Bioplus mengalami penurunan setelah mendapatkan perlakuan dengan kering oven maupun dengan dibekukan dalam freezer. Penurunan total populasi bakteri terjadi sekitar 18,4 dan 37,7% setelah Biang Bioplus dikeringkan dengan oven dan disimpan selama 4 dan 8 bulan. Penyimpanan Biang Bioplus dalam keadaan beku di freezer juga menurunkan total populasi bakteri sebesar 23,2 dan 37,3% setelah penyimpanan 4 dan 8 bulan. Hasil pengujian kerja bakteri yang terkandung dalam Biang Bioplus (awal) dalam mencerna substrat jerami padi ditunjukkan dengan total produksi gas yang dihasilkan selama proses ferementasi. Untuk melihat efek sinergistik dari Biang Bioplus (awal) pada saat dikombinasikan dengan mikroba rumen dari ternak yang menjadi target perbaikan (sapi PO), maka Biang Bioplus (awal) dikombinasikan dengan cairan rumen dari ternak target. Total produksi gas yang dihasilkan selama proses fermentasi (96 jam) dapat dipakai sebagai acuan banyaknya substrat yang terdegradasi oleh mikroba. Gambar 1 memperlihatkan total produksi gas setelah 96 jam masa inkubasi jerami padi dalam botol in vitro dimana terjadi proses fermentasi oleh bakteri. Tabel 1. yang diuji untuk melihat pengaruh penerapan teknik penyimpanan terhadap aktivitas Biang Bioplus Biang Bioplus awal Cairan rumen PO segar Biang Bioplus kering oven Biang Bioplus dalam freezer BB awal >< PO segar BB kering oven >< sapi PO BB freezer >< sapi PO Analis BB : Biang Bioplus; BK : bahan kering; BO : bahan organik Tabel 2. Total populasi bakteri dalam Biang Bioplus awal dan yang telah disimpan selama 4 dan 8 bulan dengan teknik yang berbeda Awal (sebelum disimpan) Penyimpanan 4 bulan Penyimpanan 8 bulan Biang Bioplus 60,67 x 10 9 sel/ml Biang Bioplus kering oven 49,49 x 10 9 sel/ml 37,8 x 10 9 sel/ml Biang Bioplus dalam freezer 46,57 x 10 9 sel/ml 38,02 x 10 9 sel/ml Cairan rumen PO segar 29,14 x 10 9 sel/ml 27,15 x 10 9 sel/ml 172
Gambar 1. Total produksi gas hasil fermentasi jerami padi oleh Biang Bioplus (awal) dan kombinasinya dengan cairan rumen PO Nampak bahwa dengan jumlah dan jenis substrat yang sama, total produksi gas yang dihasilkan dari kelompok kombinasi antara BiangBioplus (awal) dan sapi PO lebih banyak (81,6 ml) dibandingkan dengan yang dihasilkan dari Biang Bioplus (awal) (52,5 ml) atau cairan rumen sapi PO (61,1 ml) itu secara individu (P < 0,05). Hal ini mengindikasikan adanya sinergistik positif antara mikroba dalam Biang Bioplus (awal) dan dalam cairan rumen sapi PO. Hasil pengujian ada tidanya sinergistik diantara mikroba dalam Biang Bioplus yang telah di beri perlakuan teknik penyimpanan dan disimpan selama 4 bulan dan mikroba dalam cairan rumen PO di tampilkan pada Gambar 2. Aktivitas mikroba di dalam Biang Bioplus yang di kering oven dan disimpan dalam freezer setelah disimpan selama 4 bulan mempunyai aktivitas mencerna jerami padi yang relatif sama seperti yang diperlihatkan oleh gas yang dihasilkan selam proses pencernaan (58,3 vs 57,3 ml). Kombinasinya dengan cairan rumen PO masih memberikan sineristik positif seperti yang ditunjukkan oleh produksi gas hasil kombinasi ini. Biang Bioplus yang dikering oven ketika dikombinasikan dengan mikroba dari rumen PO memberikan produksi gas 95,4 ml. Nilai ini masih dibawah kombinasi Biang Bioplus yang disimpan dalam freezer dengan mikroba sapi PO yaitu 103,7 ml. Hasil pengujian aktivitas mikroba setelah penyimpanan selama 8 bulan ditampilkan pada Gambar 3. Gambar 2. Total produksi gas hasil fermentasi jerami padi oleh Biang Bioplus yang dikering oven dan disimpan dalam freezer setelah disimpan selama 4 bulan dalam kondisi aerob dan kombinasinya dengan cairan rumen PO 173
Total Produksi gas (ml) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 BB oven B B freez er C r PO BB oven X Cr PO BB freez er X Cr PO Gambar 3. Total produksi gas hasil fermentasi Biang Bioplus yang dikering oven dan disimpan dalam freezer setelah disimpan selama 8 bulan dalam kondisi aerob dan kombinasinya dengan cairan rumen PO Hasil yang sedikit berbeda ditampilkan pada pengujian setelah masa penyimpanan 8 bulan. Biang Bioplus yang disimpan di dalam freezer mempunyai aktivitas yang sedikit lebih tinggi (51 ml) dibandingkan dengan yang dikering oven (43,4 ml). Kombinasinya dengan mikroba rumen sapi PO juga masih memberikan sinergistik positif (96 dan 98 ml) mekipun tidak berbeda nyata apabila dibandingkan dengan aktivitas dari mikroba rumen PO secara individu (84,7 ml) (P > 0,05). Nilai kecernaan bahan kering (KCBK) dan bahan organik (KCBO) dari substrat jerami padi selama proses fermentasi oleh Biang Bioplus (awal) dan kombinasinya dengan mikroba sapi PO ditampilkan pada Table 3. Sedangkan data yang sama untuk penyimpanan Biang Bioplus setelah 4 dan 8 bulan ditampilkan pada Tabel 4. Nilai yang diperoleh dari parameter KCBK dan KCBO memperlihatkan pola yang sama dengan produksi gas. Hal ini disebabkan produksi gas akan dihasilkan selama proses pencernaan pakan (CHURCH, 1976). Semakin banyak produksi gas yang dihasilkan semakin banyak juga susbtrat yang terdegradasi oleh mikroba. Dampak sinergistik antara mikroba dalam Biang Bioplus baik yang segar (awal) maupun yang sudah kering oven dan disimpan di freezer dengan penyimpanan 4 dan 8 bulan masih terlihat positif. Namun demikian data memperlihatkan bahwa teknik penyimpanan dan lama penyimpanan mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap aktivitas mikroba dalam Biang Bioplus maupun kemampuan bersinergistik dengan mikroba rumen sapi PO. Teknik penyimpanan dengan kering oven menurunkan aktivitas mencerna mikroba dalam Biang Bioplus sebesar 8 10% pada penyimpanan 4 bulan dan 16 18% pada penyimpanan 8 bulan. Sedangkan teknik penyimpanan dalam freezer menurunkan aktivitas mencerna mikroba dalam Biang Bioplus sebesar 5% pada penyimpanan 4 bulan dan 16% pada penyimpanan 8 bulan. Ini menunjukkan bahwa penurunan aktivitas mikroba dalam Biang Bioplus lebih banyak pada yang dikering oven dibandingkan dengan yang disimpan didalam freezer. Tabel 3. Rataan kecernaan bahan kering dan bahan organik dari Biang Bioplus (awal) serta kombinasinya dengan cairan rumen PO segar KCBK (%) KCBO (%) Biang Bioplus 38,15 39,45 Cairan rumen PO 46,46 48,99 Biang Bioplus > < cairan 50,34 52,08 rumen PO Teknik penyimpanan mikroba dengan pengeringan maupun penyimpanan di dalam freezer bersama media hidup mikrobanya telah banyak dilakukan pada mikroba yang hidup 174
Tabel 4. Rataan kecernaan bahan kering dan bahan organik dari Biang Bioplus yang telah dikering oven dan disimpan di dalam freezer serta kombinasinya dengan cairan rumen PO segar Penyimpanan 4 bulan Penyimpanan 8 bulan KCBK (%) KCBO (%) KCBK (%) KCBO (%) Cairan rumen PO 43,65 45,79 43,22 45,78 Biang Bioplus kering oven 34,44 36,77 31,77 32,13 Biang Bioplus kering oven > < cairan rumen PO 48,46 49,99 45,37 47,35 Biang Bioplus dalam freezer 32,02 39,58 31,84 37,04 Biang Bioplus dlm freezer > < cairan rumen PO 48,74 51,67 47,69 49,30 dalam kondisi aerob. Keberhasilan teknik penyimpanan ini telah banyak dilaporkan (RUDGE, 1991; SLY, 1983; CHOTIAH, 2006). Aplikasi kedua teknologi penyimpanan ini untuk mikroba anaerob (rumen) belum dilakukan, sehingga tidak ditemukan data pembanding untuk hasil penelitian ini. Namun demikian hasil ini menunjukkan bahwa kedua teknik penyimpanan ini berdampak pada penurunan aktivitas maupun populasi mikroba yang ada dalam Biang Bioplus. Teknik lainnya perlu dicari dan dicoba untuk mendapatkan teknik penyimpanan yang baik sehingga penurunan aktivitas dan populasi mikroba yang terjadi sekecil mungkin. KESIMPULAN Dapat disimpulkan bahwa teknik dan lama penyimpanan menurunkan populasi dan aktivitas mikorba dalam Biang Bioplus. Pada teknik kering oven, penurunan populasi bakteri sekitar 18,4 dan 37,7% dan aktivitas mencerna pakan 8 10% dan 16 18% setelah penyimpanan 4 dan 8 bulan. Pada teknik pembekuan dalam freezer, penurunan populasi bakteri sekitar 23,2 dan 37,3% dan aktivitas mencerna serat 5 dan 16% setelah penyimpanan 4 dan 8 bulan. DAFTAR PUSTAKA CHOTIAH, S. 2006. Pengaruh proses freeze-drying dan penyimpanan pada suhu kamar terhadap viabilitas dan patogenisitas plasma nutfah mikroba Pasteurella multocida. Bull. Plasma Nutfah 12(1): 40. CHURCH, D.C. 1976. Digestive Physiology and Nutrition of Ruminants. Oxford Press, Oregon. MOORE, L.W. and R.V. CARLSON. 1975. Liquid nitrogen storage of phytopathogenic bacteria. Phytopathology 65: 246 250. OGIMOTO, K. and S. IMAI. 1981. Atlas of Rumen Microbiology. Jap. Sci. Soc. Press, Tokyo. RUDGE, R.H. 1991. Maintenance of bacteria by freeze-drying. In: Maintenance of Microorganisms and Cultured Cells. KIRSOP, B.E. and A. DOYLE (Eds.). Academic Press Limited. pp. 31 43. SLY, L.I. 1983 Preservation of microbial cultures. In: Plant Bacterial Diseases: A Diagnostic. FAHY, P. and G.J. PERSLEY (Ed.). Guide, Chapter 13, pp. 275 298. STEEL, R. G. D. and J.H. TORRIE. 1980. Principles and Procedures of Statistics: A Biometrical Approach. Second Edition. McGraw-Hill Book Company, London. THEODOROU, M.K. and A.E. BROOKS. 1990. Evaluation of a New Procedure for Estimating the Fermentation Kinetics of Tropical Feeds. The Natural Resources Institute, Ctatham. WINUGROHO, M., A.D. SOEDJANA dan Y. WIDIAWATI. 1995. Evaluasi pemanfaatan Bioplus dan CYC-100 (Saccharomyces cerevisiae) pada sapi ex-import. Pros. Seminar Nasional. Fakultas Peternakan Institut Pertanian Bogor, Bogor. WINUGROHO, M., M. SABRANI, P. PUNARBOWO, Y. WIDIAWATI dan A. THALIB. 1993. Nongenetics approach for selecting rumen fluid containing specific microorganisms (Balitnak Method). Ilmu dan Peternakan 6: 5 9. 175
WINUGROHO, M, Y. WIDYASTUTI, Y. SAEPUDIN dan S. MARIJATI. 2001. Studi Penggunaan Bubuk Kolostrum dan Bioplus untuk Produksi Susu (Konsistensi efektifitas bioplus yang disimpan pada ternak fistula). Kumpulan Hasil Penelitian APBN T.A. 2001. Balai Penelitian Ternak, Ciawi, Bogor. WINUGROHO, M., Y. WIDYASTUTI, SUHARYONO, T. ARTININGSIH, Y. WIDIAWATI dan C. HENDRATNO. 1997. Pengembangan galur mikroba rumen untuk menunjang industri peternakan pedesaan di kawasan timur Indonesia: Determinasi kombinasi mikroba rumen pencerna serat. Kerjasama Balai Penelitian Ternak dengan DRN. 176