ruminologi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

            Sistem pencernaan pada ternak ruminansia seperti pada ternak pada umumnya berfungsi untuk mencerna bahan pakan, menyerap zat-zat makanan dan mengeluarkan sisa pakan. Lingkaran saluran pencernaan dipengaruhi oleh jenis bahan yang dikonsumsi. Pakan utama rumninansia adalah hijauan. Pakan hijauan umumnya berciri amba (bulky) dan tinggi serat kasarnya. Keistimewaan ruminansia terletak pada sistem pencernaannya yang mampu memanfaatkan bahan makanan berserat kasar tinggi. Kemampuannya dalam mencerna bahan makanan berserat kasar tinggi, terletak pada rumen yang berfungsi mencerna serat kasar secara fermentasi dengan bantuan mikroba rumen.

            Pada ternak yang mendapat pakan serat, perkembangan bakteri pencerna serat perlu ditingkatkan. Di dalam rumen ada tiga jenis mikroorganisme, yaitu bakteri, protozoa, dan fungi. Pakan dengan kualitas rendah menyebabkan kontribusi mikroba pada ternak semakin besar, sedangkan pada kondisi pakan miskin akan nutrisi populasi protozoa cenderung menekan perkembangan bakteri dan fungi karena protozoa tidak mendapat pakan yang layak bagi dirinya, padahl kedua golongan mikroba ini sangat dibutuhkan dalam pencernaan serat kasar, sehingga keberadaan protozoa harus terkontrol terutama di daerah pakan berkualitas rendah.

            Salah satu usaha untuk mengontrol populasi protozoa (fauna) dalam rumen adalah dengan defaunasi. Defaunasi adalah penghilangan sebagian atau keseluruhan populasi protozoa rumen dalam rangka meningkatkan kemampuan ternak untuk memanfaatkan pakan kualitas rendah. Berdasarkan penelitian, defaunasi total secara kimiawi dapat menimbulkan keracunan pada ternak, defaunasi parsial dengan bahan alami relatif lebih aman dan hanya mengurangi sebagian dari seluruh populasi protozoa dalam rumen.

            Di dalam rumen terdapat populasi mikroba yang cukup banyak jumlahnya. Misalnya, kehadiran fungi dalam rumen diakui sangat bermanfaat bagi pencernaan pakan serat karena dia membentuk koloni pada jaringan selullosa pakan. Rizoid fungi tumbuh jauh menembus sel tanaman sehingga pakan lebih terbuka untuk dicerna oleh enzim bakteri rumen.

            Untuk mwngtahui informasi lebih banyak mengenai mikroba rumen dan proses fermentasinya, dapat dipelajari dalam makalah ini.   

1.2 Tujuan

·         Mengetahui Klasifikasi mikroba dalam rumen

·          Mengetahui proses fermentasi oleh Mikroba dalam pencernaan ruminansia

1.3 Manfaat

      Dengan mempelajari mikroba yang terdapat pada lambung ruminansia berikut proses fermentasinya, maka diperoleh pemahaman mengenai jenis bahan makanan apa saja yang digunakan oleh bakteri untuk hidup, sehingga pakan yang diberikan dicerna secara optimal oleh mikroba rumen.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1  Sistem Pencernaan  Ruminansia

Sistem Pencernaan Herbivora berdasarkan pada kegiatan Mikroorganisme dan dapat dibedakan menjadi ruminansia dan pseudoruminansia (Pada Saecum & Colon).  Saluran pencernaan ruminansia terdiri dari mulut, Esofagus, Lambung: Rumen, Retikulum, Omasum, Abomasum.

Setiap organ atau kelenjar dalam pencernaan memiliki fungsi masing – masing, terutama untuk membuat suasana lambung optimal dalam mencerna makanan. Pencernaan pada ruminansia memanfaatkan enzim – enzim yang dikeluarkan oleh mikroba atau disebut dengan fermentasi.

Proses Pencernaan pertama terjadi di mulut. Di mulut, terjadi pencernaan mekanis yang dibantuu dengan saliva. Saliva berfungsi untuk membantu penelanan, buffer (ph 8,4 – 8,5), dan suplai nutrien mikroba (70% urea).

Esophagus merupakan penghubung anatara mulut dan lambung dimana terjadinya pencernaan fermentative. Keuntungan pencernaan secara fermentative diantaranya dapat makan cepat dan menampung pakan banyak, dapat mencerna pakan kasar : sumber energi (VFA), dan dapat menggunakan NPN sebagai sumber protein. Sayangnya, banyak energi terbuang sebagai gas metan dan protein nilai hayati tinggi didegradasi menjadi amonia.

·   RUMEN

Terletak di sebelah kiri rongga perut. Permukaan dilapisi papila (papila lidah) yang memperluas permukaan untuk absorbsi. Terdiri 4 kantong (saccus) dan terbagi menjadi 4 zona.

o KONDISI 

   - BK isi rumen : 10 -15%

   - Temperatur : 39-40ºC        

   - pH = 6,7 – 7,0

   - BJ = 1,022 – 1,055

   -  Gas: CO₂, CH₄, N₂, O₂, H₂, H₂S

   -  > mikroba: bakteri, protozoa, jamur

   -  Anaerob

o FUNGSI

-  Tempat fermentasi oleh mikroba rumen

-  Absorbsi : VFA, amonia

   -  Lokasi mixing

o PEMBAGIAN ZONA DI DALAM RUMEN

·      PEMBAGIAN MIKROBIOLOGIS:

1.   Zona gas : CO₂, CH₄, H₂, H₂S, N₂, O₂

2.   Zona apung (pad zone) : Ingesta yang mengapung (ingesta baru dan mudah dicerna)

3.   Zona cairan (intermediate zone) : cairan dan absorbsi  metabolit yang terlarut dalam cairan (>> mikroba)

4.   Zona endapan (high density zone) : ingesta tidak dapat dicerna dan benda-benda asing

     FUNGSI:

- Tempat fermentasi oleh mikroba rumen

- Tempat absorpsi VFA, amonia

- Menyimpan bahan makanan→ fermentasi

- Lokasi mixing ingesta

·   RETIKULUM

Secara fisik tidak terpisahkan dari rumen. Memiliki lipatan-lipatan esofagus  yang merupakan lipatan jaringan yang langsung dari esofagus ke omasum, Permukaan dalam memiliki papila seperti sarang laba-laba (honey comb) perut jala.

o  FUNGSI

    - tempat fermentasi

    - membantu proses ruminasi

    - mengatur arus ingesta ke omasum

    - Absorpsi hasil fermentasi

    - tempat berkumpulnya benda-benda asing

·   OMASUM

Terletak di sebelah kanan (retikulum) garis median (disebelah rusuk 7-11). Bentuknya ellips, permukaan dalam berbentuk laminae dan disebut perut buku (pada lamina terdapat papila untuk absorpsi). Pada organ tersebut terjadi penyerapan air, amonia, asam lemak terbang dan elektrolit. Pada organ ini dilaporkan juga menghasilkan amonia dan mungkin asam lemak terbang (Frances dan Siddon, 1993).

o  FUNGSI

-       Grinder dan Filtering

-       Fermentasi

-       Absorpsi

Pada Abomasum, Intestinum, dan Colon terjadi Pencernaan secara enzimatis.

2.2 MIKROBA RUMEN

Adanya mikroba dan aktifitas fermentasi di dalam rumen merupakan salah satu karakteristik yang membedakan sistem pencernaan ternak ruminansia dengan ternak lain. Mikroba tersebut sangat berperan dalam mendegradasi pakan yang masuk ke dalam rumen menjadi produk-produk sederhana yang dapat dimanfaatkan oleh mikroba maupun induk semang dimana aktifitas mikroba tersebut sangat tergantung pada ketersediaan nitrogen dan energi (Yan Offer dan Robert 1996). Kelompok utama mikroba yang berperan dalam pencernaan tersebut terdiri dari bakteri, protozoa dan jamur yang jumlah dan komposisinya bervariasi tergantung pada pakan yang dikonsumsi ternak (Preston dan Leng 1987).

Mikroba rumen membantu ternak ruminansia dalam mencerna pakan yang mengandung serat tinggi menjadi asam lemak terbang (Volatile Fatty Acids = VFA’s) yaitu asam asetat, asam propionat, asam butirat, asam valerat serta asam isobutirat dan asam isovalerat. VFA’s diserap melalui dinding rumen dan dimanfaatkan sebagai sumber energi oleh ternak. Sedangkan produk metabolis yang tidak dimanfaatkan oleh ternak yang pada umumnya berupa gas akan dikeluarkan dari rumen melalui proses eruktasi (Barry, Thomson dan Amstrong 1977). Namun yang lebih penting ialah mikroba rumen itu sendiri, karena biomas mikroba yang meninggalkan rumen merupakan pasokan protein bagi ternak ruminansia. Sauvant, Dijkstra dan Mertens (1995) menyebutkan bahwa 2/3 – 3/4 bagian dari protein yang diabsorbsi oleh ternak ruminansia berasal dari protein mikroba. Produk akhir fermentasi protein akan digunakan untuk pertumbuhan mikroba itu sendiri dan digunakan untuk mensintesis protein sel mikroba rumen sebagai pasok utama protein bagi ternak ruminansia.

Kualitas pakan yang rendah seperti yang umum terjadi di daerah tropis menyebabkan kebutuhan protein untuk ternak ruminansia sebagian besar dipasok oleh protein mikroba rumen. Soetanto (1994) menyebutkan hampir sekitar 70 % kebutuhan protein dapat dicukupi oleh mikroba rumen.

Rumen merupakan ekosistem yang mengandung komponen biotic dan abiotik. Komponen Biotik adalah mikroba rumen dengan populasi berkisar antara 10¹⁰ sampai 10¹² sel/ml cairan rumen (Ogimoto dan Imai, 1981) Mikroba Rumen sangat diperlukan dalam proses pencernaan. Rumen mempunyai kondisi lingkungan yang baik untuk kehidupan mikroba. Temperatur di dalam rumen berkisar antara 38^O – 42^O sedangkan pH rata – ratanya 6.8 atau berkisar antara 6 – 7. Mikroba yang ada di dalam rumen terdapat pada partikel makanan, dalam cairan rumen dan menempel pada dinding rumen.

Mikroba rumen diklasifikasikan menjadi bakteri, protozoa dan fungi. Meskipun aktifitas metabolismenya sama namun jumlah masing-masing spesies berbeda tergantung bahan pakan yang dikonsumsi. Volume mikroba rumen kurang lebih 3,6% dari total cairan rumen yang terdiri dari 50% siliata dan 50% bakteri ukuran kecil.

·      Bakteri Rumen

Bakteri memiliki populasi terbanyak antara 10⁹-10¹⁰ sel/mil cairan rumen ukurannya berkisar antara 0.3 - 50 µm. Bakteri tersebut berbentuk spiral (Streptococcus) dan yang berbentuk batang (Eubakterium) dan bakteri yang berbentuk bulat.

Bakteri bentuk batang dan spiral hidup secara anaerob sedangkan bentuk coccus gram negative ada yang hidup aerob. Selain itu ada juga bakteri fakultatif yaitu bakteri yang dapat hidup pada kondisi sedikit oksigen misalnya streptococcus. Bakteri ini biasanya terdapat dalam dinding rumen.

            Beberapa jenis bakteri yang dilaporkan oleh Hungate (1966) adalah :

-          bakteri pencerna selulosa (Bakteroidessuccinogenes, Ruminococcus flavafaciens, Ruminococcus albus, Butyrifibriofibrisolvens),

-          bakteri pencerna hemiselulosa (Butyrivibrio fibrisolvens,Bakteroides ruminocola, Ruminococcus sp),

-          bakteri pencerna pati (Bakteroides ammylophilus, Streptococcus bovis, Succinnimonas amylolytica),

-          bakteri pencerna gula (Triponema bryantii, Lactobasilus ruminus),

-          bakteri pencerna protein (Clostridium sporogenus, Bacillus licheniformis).

·   Proptozoa Rumen

Berdasarkan fungsinya terdapat beberapa kelompok protozoa yaitu kelompok protozoa pencerna protein (misal Ophryoscolex Caudatus), pencerna selulosa, hemiselulosa dan pati (antara lain diplodonium ostracodinium). Kelompok protozoa pencerna selulosa, glukosa, pati dan sukrosa antara lain diplodinium polyplastron.

Kelompok protozoa pencerna gula, glukosa, pati dan pectin  antara lain isotricha intestinalis. Kelompok protozoa pencerna maltosa, glukosa, selobiose  antara lain dasytricha ruminantrium. Kelompok protozoa pencerna maltosa, pati dan sukrosa antara lain entodinnium caudatum.

Populasi yang terbanyak adalah ciliate yaitu berkisar antara 10⁵ – 10⁶ sel / ml (pada kondisi ternak sehat), sedangkan populasi flagelata berkisar antara 10²-10⁴ sel/ml, dengan ukuran berkisar antara 4,0 sampai 15,0 µm (ogimoto dan imai, 1981;jouany,1991) populasi protozoa lebih rendah daripada bakteri, tetapi ukurannya lebih besar. McDonald (1988), Yokoyama dan Johnson (1988) mengemukakan bahwa  panjang protozoa berkisar antara 20 antara 200 µm, oleh karena total biomassa protozoa hampir sama dengan total biomassa bakteri. Menurut Hungate (1966) Protozoa dibagi berdasarkan morfologinya, yaitu :

-          Holotrichs yang mempunyai silia hampir diseluruh tubuhnya dan mencerna karbohidrat yang fermentabel.

-          Oligotrichs yang mempunyai silia sekitar mulut umumnya merombak karbohidrat yang lebih sulit dicerna (Arora, 1989).

·   Fungis Rumen

Fungi rumen bersifat anaerob yang terdapat dalam rumen sebagian besar mencerna serat kasar. Populasinya berjumlah 10³-10⁵ sel/ml cairan rumen (Jouany,1991 yang dikutip oleh Nur Kasim Suwardi, 2000). Meskipun populasinya sedikit, namun sangat berperan dalam mencerna serat kasar. Fungi Rumen sangat efektif mdalam melonggarkan ikatan jaringan tanaman dan diperkirakan menjadi mikroba rumen pertama yang mencerna struktur tanaman.

Menurut pendapat Preston dan Leng, 1987, Fungi akan memecah ikatan hemiselulosa-lignin dan melarutkan pelindung lignin, tapi tidak mendegradasi lignin. Komponen tanaman dari berbagai hijauan menyebabkan peningkatan yang besar populasi fungi. Secara in vitro, perkembangan aktivitas fungi rumen dihambat oleh bakteri rumen karena pemanfaatan N dan asam laktat oleh bakteri.

Fungi terdiri dari Yeast (ragi) seperti Saccharomyces  dan Mould (Jamur). Untuk hidupnya, jamur seperti Neocallimastix frontalis, Piramonas communis, dan Sphaeromonas communis, membutuhkan kondisi anaerob. 

2.3 Fermentasi Mikroba Rumen

Bentuk anatomi dan fungsi fisiologis rumen menempatkan ternak ruminansia pada peranannya yang sangat penting sebagai ternak yang paling efisien dalam menggunakan bahan makanan murah dan tidak bersaing dengan kepentingan manusia.

Rumen merupakan bagian terbesar dari perut ruminansia. Di dalam rumen terdapat sejumlah mikroba yang memungkinkan ternak memanfaatkan komponen-komponen yang tidak dapat dicerna oleh enzim perut dan disebut dengan fermentasi. Fermentasi oleh mikroba rumen misalnya hidrolisis karbohidrat menjadi monosakarida dan disakarida kemudian di fermentasi menjadi asam asetat, propionate dan butirat. Sedangkan protein sebagian besar dirombak menjadi peptide, asam amino, ammonia, dan VFA yang selanjutnya disintesis menjadi sel mikroba untuk kemudian dicerna dalam usus. Lemak akan dihirolisis menjadi asam lemak dan gliserol.

Mikroba juga membentuk vitamin B komplek. Mikroba juga membentuk asam amino yang mengandung sulfur dari sulfur anorganik sebagai sumber NPN. Tidak semua mikroba perombak N dapat memanfaatkan ammonia beberapa jenis hanya menggunakan peptide dan asam amino. Namun sebagian besar mikroba menggunakan ammonia untuk membentuk protein tubuhnya. Menurut Satter dan Slytter, biosintesis tertinggi protein mikroba dicapai pada konsentrasi ammonia sekitar 50 mg/l cairan rumen.

Fermentasi adalah perubahan kimia dari molekul – molekul kompleks menjadi molekul sederhana sehingga lebih mudah dicerna oleh aktivitas enzim. Aktivitas fermentasi mikroba tergantung sama ketersediaan substrat yang diperlukan untuk hidup, berkembang, dan beraktivitas, tergantung jumlah dan mutu pakan. Fermentasi mikroba rumen terdiri dari Fermentasi Karbohidrat, Fermentasi Protein, dan Fermentasi Lemak.

·         Fermentasi Karbohidrat

Karbohidrat dapat diperoleh dari Serat Kasar yang terdiri dari Selulosa, Hemiselulosa, dan Pati. Bakteri Pencerna selulosa, seperti Ruminococcus albus, Butyrovibrio fibrisolvens, dan Clostridium lockheadii, akan menghidrolisis selulosa dari pakan berserat kasar. Oleh karena itu, kadar serat kasar minimal 15% dari BK ransum. Bakteri pencerna Hemiselulosa, misalnya Bacteroides ruminicola, akan mencerna pentose, heksosa, dan asam uronat. Sedangkan bakteri pencerna pati seperti Lactobacillus ruminatum, penting untuk memanfaatkan N dari NPN dalam ransum yang biasa terdapat pada biji – bijian dan konsentrat.

Selulosa

 

metanogenesis

CO2

metanogenesis

M. bacterium

CH4

S. ruminatium

Propionat + Asetat+ CO2

Butyrofibrio fibrosolvens

CO2 + Asetat + H2O

S. ruminatium

VFA (butirat)

R.flavifaciens

Formiat

Asetat + Suksinat + H2

B.Succinogenes

R.albus

CO2 + Asetat + Suksinat

CO2 + Asetat + H2

Propionat

Fragmen Selulosa

                                                             

Gambar 1.  Bagan Fermentasi Selulosa oleh Mikroba Rumen

·         FERMENTASI PROTEIN

Protein pakan di dalam rumen akan mengalami hidrolisis oleh enzim proteolitik menjadi asam amino dan oligopeptida. Selanjutnya asam asam amino mengalami katabolisme lebih lanjut menghasilkan amonia, VFA dan CO₂. Amonia menjadi sumber nitrogen utama untuk sintesis de novo asam-asam amino bagi mikroba rumen. Proses metabolisme tersebut mengungkapkan bahwa nutrisi protein ternak ruminan sangat tergantung pada proses sintesis protein mikroba rumen. Produk hidrolisa protein sebagian besar akan mengalami 15 katabolisme lebih lanjut (deaminasi), sehingga dihasilkan amonia (NH₃). Amonia asal perombakan protein pakan tersebut sangat besar kontribusinya terhadap amonia rumen. Diperlukan kisaran konsentrasi amonia tertentu untuk memaksimumkan laju sintesa protein mikroba. Karena itu kelarutan dan degradibilitas protein pakan sangat penting untuk diketahui (Arora, 1989).

Amonia (NH₃) merupakan produk utama dari proses deaminasi asam amino dan kucukupannya dalam rumen untuk memasok sebagian besar N untuk pertumbuhan mikroba merupakan prioritas utama dalam mengoptimalkan fermentasi hijauan (Leng, 1990).

Menurut Haryanto (1994), konsentrasi amonia di dalam rumen ikut menentukan efisiensi sintesa protein mikroba yang pada gilirannya akan mempengaruhi hasil fermentasi bahan organik pakan. Konsentrasi amonia sebesar 50 mg/100ml (setara dengan 3.57 mM/L) di alam cairan rumen dapat dikatakan optimum untuk menunjang sintesa protein mikroba rumen (Satter dan Slyter, 1974), sedangkan kadar amonia yang dibutuhkan untuk menunjang pertumbuhan mikroba rumen yang maksimal berkisar antara 4-12 mM (Erwanto et al. 1993). Pengamatan secara in vivo yang dilakukan oleh Mehrez et al. (1977), kadar amonia cairan rumen yang optimal untuk pertumbuhan mikroba yang maksimal adalah 16,79 mM. Konsentrasi amonia menggambarkan kecepatan produksi dari pencernaan nitrogen.

Produk akhir degradasi purin dan pirimidin pada ruminansia adalah alantoin (Arora,1995), terutama berasal dari mikroba rumen dan dalam jumlah kecil berasal dari jaringan hewan atau disebut alantoin endogen. Kadar alantoin endogen semakin kecil bila suplai alantoin eksogen meningkat. Alantoin, asam urat, xanthin dan hipoxanthin merupakan produk degradasi purin yang dapat dideteksi dalam urin. Alantoin dalam urin dapat digunakan untuk mengestimasi besarnya penyedia protein mikroba rumen terhadap induk semangnya. Jika ekskresi alantoin dalam urin tinggi, ini berarti bahwa protein

banyak yang diserap oleh mikroba rumen dan terjadi proses katabolisme.

Ekskresi turunan purin di dalam urin dapat dijadikan indikator pasokan protein asal mikroba rumen untuk ternak induk semang, dan kadar alantoin yang didapat pada umumnya 2.13 mmol hari-1. Suplai protein meningkat seiring dengan 16 meningkatnya kadar alantoin. Ekskresi alantoin berbanding lurus dengan alantoin mikroba rumen yang diserap, jika diasumsikan perbandingan protein dengan alantoin dalam populasi mikroba rumen adalah tetap. Sintesis protein mikroba rumen dapat diestimasi dengan menggunakan persamaan Y = 1.995 + 3.8799 X (Chen et al. 1992).

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

·         Mikroba Rumen diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu Bakteri, Protozoa, dan Fungi.

·         Proses Fermentasi terjadi di rumen dan setiap mikroba mendegradasi bahan pakan sesuai substratnya.

·         Selulosa,hemiselulosa, pati, gula, dan protein didegradasi oleh Bakteri

·         Multisubstrat seperti selulosa-hemiselulosa-pati, selulosa-glukosa-pati-sukrosa, gula-glukosa-pati-pectin, maltose-glukosa-selobiose, maltose-pati-sukrosa, dan protein didegradasi oleh protozoa

·         Ikatan jaringan hemiselulosa-lignin dilonggarkan oleh fungi

3.2 Saran

Diharapkan agar mahasiswa lebih banyak diberi pemahaman mengenai struktur fisiologis dan fungsional dari hewan ruminansia, agar dalam perkembangannya mahasiswa dapat mengetahui fungsi masing-masing bagian pencernaan ternak ruminansia.

DAFTAR PUSTAKA

Arora, S.P. 1989. Pencernaan Mikroba pada Ruminansia. Yogyakarta : Penerbit Gajah Mada Press

Czerkawski, J.W. 1986. An Introduction to Rumen Studies. Oxford: Pergamon Press.

Yulianti, An-an & Elvia Hernawan. 1991. Proses Pencernaan Protein Dalam Rumen. Bandung : Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran.

Satter, L.D. and L.L. Slyter.1974. Effect of Ammonia Concentration in Rumen Microbial Protein Production In Vitro. Br. J. Nutr. , 35 : 199.

Winugroho, M. 1991. Pedoman Cara Pemanfaatan Jerami Padi pada Pakan Ruminansia. Bogor : Puslitbangnak Litbang Pertanian.

Hungate,  R.E. 1996. The Ruminant and Its Microbes. New York, London, San Frasisco : Agricultural experimental Station, University Of California. Academic Press.

Leng, R.A. 1990. Factors affecting the utilization of 'poor-quality' forages by ruminants      articularly under tropical conditions. Nutrition Research Reviews 3.

Sutardi T. 1977. Ikhtisar Ruminologi. Bahan Kursus Peternakan Sapi Perah. Kayu Ambon, Lembang. DITJEN Peternakan- FAO.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

            Sistem pencernaan pada ternak ruminansia seperti pada ternak pada umumnya berfungsi untuk mencerna bahan pakan, menyerap zat-zat makanan dan mengeluarkan sisa pakan. Lingkaran saluran pencernaan dipengaruhi oleh jenis bahan yang dikonsumsi. Pakan utama rumninansia adalah hijauan. Pakan hijauan umumnya berciri amba (bulky) dan tinggi serat kasarnya. Keistimewaan ruminansia terletak pada sistem pencernaannya yang mampu memanfaatkan bahan makanan berserat kasar tinggi. Kemampuannya dalam mencerna bahan makanan berserat kasar tinggi, terletak pada rumen yang berfungsi mencerna serat kasar secara fermentasi dengan bantuan mikroba rumen.

            Pada ternak yang mendapat pakan serat, perkembangan bakteri pencerna serat perlu ditingkatkan. Di dalam rumen ada tiga jenis mikroorganisme, yaitu bakteri, protozoa, dan fungi. Pakan dengan kualitas rendah menyebabkan kontribusi mikroba pada ternak semakin besar, sedangkan pada kondisi pakan miskin akan nutrisi populasi protozoa cenderung menekan perkembangan bakteri dan fungi karena protozoa tidak mendapat pakan yang layak bagi dirinya, padahl kedua golongan mikroba ini sangat dibutuhkan dalam pencernaan serat kasar, sehingga keberadaan protozoa harus terkontrol terutama di daerah pakan berkualitas rendah.

            Salah satu usaha untuk mengontrol populasi protozoa (fauna) dalam rumen adalah dengan defaunasi. Defaunasi adalah penghilangan sebagian atau keseluruhan populasi protozoa rumen dalam rangka meningkatkan kemampuan ternak untuk memanfaatkan pakan kualitas rendah. Berdasarkan penelitian, defaunasi total secara kimiawi dapat menimbulkan keracunan pada ternak, defaunasi parsial dengan bahan alami relatif lebih aman dan hanya mengurangi sebagian dari seluruh populasi protozoa dalam rumen.

            Di dalam rumen terdapat populasi mikroba yang cukup banyak jumlahnya. Misalnya, kehadiran fungi dalam rumen diakui sangat bermanfaat bagi pencernaan pakan serat karena dia membentuk koloni pada jaringan selullosa pakan. Rizoid fungi tumbuh jauh menembus sel tanaman sehingga pakan lebih terbuka untuk dicerna oleh enzim bakteri rumen.

            Untuk mwngtahui informasi lebih banyak mengenai mikroba rumen dan proses fermentasinya, dapat dipelajari dalam makalah ini.   

1.2 Tujuan

·         Mengetahui Klasifikasi mikroba dalam rumen

·          Mengetahui proses fermentasi oleh Mikroba dalam pencernaan ruminansia

1.3 Manfaat

      Dengan mempelajari mikroba yang terdapat pada lambung ruminansia berikut proses fermentasinya, maka diperoleh pemahaman mengenai jenis bahan makanan apa saja yang digunakan oleh bakteri untuk hidup, sehingga pakan yang diberikan dicerna secara optimal oleh mikroba rumen.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1  Sistem Pencernaan  Ruminansia

Sistem Pencernaan Herbivora berdasarkan pada kegiatan Mikroorganisme dan dapat dibedakan menjadi ruminansia dan pseudoruminansia (Pada Saecum & Colon).  Saluran pencernaan ruminansia terdiri dari mulut, Esofagus, Lambung: Rumen, Retikulum, Omasum, Abomasum.

Setiap organ atau kelenjar dalam pencernaan memiliki fungsi masing – masing, terutama untuk membuat suasana lambung optimal dalam mencerna makanan. Pencernaan pada ruminansia memanfaatkan enzim – enzim yang dikeluarkan oleh mikroba atau disebut dengan fermentasi.

Proses Pencernaan pertama terjadi di mulut. Di mulut, terjadi pencernaan mekanis yang dibantuu dengan saliva. Saliva berfungsi untuk membantu penelanan, buffer (ph 8,4 – 8,5), dan suplai nutrien mikroba (70% urea).

Esophagus merupakan penghubung anatara mulut dan lambung dimana terjadinya pencernaan fermentative. Keuntungan pencernaan secara fermentative diantaranya dapat makan cepat dan menampung pakan banyak, dapat mencerna pakan kasar : sumber energi (VFA), dan dapat menggunakan NPN sebagai sumber protein. Sayangnya, banyak energi terbuang sebagai gas metan dan protein nilai hayati tinggi didegradasi menjadi amonia.

·   RUMEN

Terletak di sebelah kiri rongga perut. Permukaan dilapisi papila (papila lidah) yang memperluas permukaan untuk absorbsi. Terdiri 4 kantong (saccus) dan terbagi menjadi 4 zona.

o KONDISI 

   - BK isi rumen : 10 -15%

   - Temperatur : 39-40ºC        

   - pH = 6,7 – 7,0

   - BJ = 1,022 – 1,055

   -  Gas: CO₂, CH₄, N₂, O₂, H₂, H₂S

   -  > mikroba: bakteri, protozoa, jamur

   -  Anaerob

o FUNGSI

-  Tempat fermentasi oleh mikroba rumen

-  Absorbsi : VFA, amonia

   -  Lokasi mixing

o PEMBAGIAN ZONA DI DALAM RUMEN

·      PEMBAGIAN MIKROBIOLOGIS:

1.   Zona gas : CO₂, CH₄, H₂, H₂S, N₂, O₂

2.   Zona apung (pad zone) : Ingesta yang mengapung (ingesta baru dan mudah dicerna)

3.   Zona cairan (intermediate zone) : cairan dan absorbsi  metabolit yang terlarut dalam cairan (>> mikroba)

4.   Zona endapan (high density zone) : ingesta tidak dapat dicerna dan benda-benda asing

     FUNGSI:

- Tempat fermentasi oleh mikroba rumen

- Tempat absorpsi VFA, amonia

- Menyimpan bahan makanan→ fermentasi

- Lokasi mixing ingesta

·   RETIKULUM

Secara fisik tidak terpisahkan dari rumen. Memiliki lipatan-lipatan esofagus  yang merupakan lipatan jaringan yang langsung dari esofagus ke omasum, Permukaan dalam memiliki papila seperti sarang laba-laba (honey comb) perut jala.

o  FUNGSI

    - tempat fermentasi

    - membantu proses ruminasi

    - mengatur arus ingesta ke omasum

    - Absorpsi hasil fermentasi

    - tempat berkumpulnya benda-benda asing

·   OMASUM

Terletak di sebelah kanan (retikulum) garis median (disebelah rusuk 7-11). Bentuknya ellips, permukaan dalam berbentuk laminae dan disebut perut buku (pada lamina terdapat papila untuk absorpsi). Pada organ tersebut terjadi penyerapan air, amonia, asam lemak terbang dan elektrolit. Pada organ ini dilaporkan juga menghasilkan amonia dan mungkin asam lemak terbang (Frances dan Siddon, 1993).

o  FUNGSI

-       Grinder dan Filtering

-       Fermentasi

-       Absorpsi

Pada Abomasum, Intestinum, dan Colon terjadi Pencernaan secara enzimatis.

2.2 MIKROBA RUMEN

Adanya mikroba dan aktifitas fermentasi di dalam rumen merupakan salah satu karakteristik yang membedakan sistem pencernaan ternak ruminansia dengan ternak lain. Mikroba tersebut sangat berperan dalam mendegradasi pakan yang masuk ke dalam rumen menjadi produk-produk sederhana yang dapat dimanfaatkan oleh mikroba maupun induk semang dimana aktifitas mikroba tersebut sangat tergantung pada ketersediaan nitrogen dan energi (Yan Offer dan Robert 1996). Kelompok utama mikroba yang berperan dalam pencernaan tersebut terdiri dari bakteri, protozoa dan jamur yang jumlah dan komposisinya bervariasi tergantung pada pakan yang dikonsumsi ternak (Preston dan Leng 1987).

Mikroba rumen membantu ternak ruminansia dalam mencerna pakan yang mengandung serat tinggi menjadi asam lemak terbang (Volatile Fatty Acids = VFA’s) yaitu asam asetat, asam propionat, asam butirat, asam valerat serta asam isobutirat dan asam isovalerat. VFA’s diserap melalui dinding rumen dan dimanfaatkan sebagai sumber energi oleh ternak. Sedangkan produk metabolis yang tidak dimanfaatkan oleh ternak yang pada umumnya berupa gas akan dikeluarkan dari rumen melalui proses eruktasi (Barry, Thomson dan Amstrong 1977). Namun yang lebih penting ialah mikroba rumen itu sendiri, karena biomas mikroba yang meninggalkan rumen merupakan pasokan protein bagi ternak ruminansia. Sauvant, Dijkstra dan Mertens (1995) menyebutkan bahwa 2/3 – 3/4 bagian dari protein yang diabsorbsi oleh ternak ruminansia berasal dari protein mikroba. Produk akhir fermentasi protein akan digunakan untuk pertumbuhan mikroba itu sendiri dan digunakan untuk mensintesis protein sel mikroba rumen sebagai pasok utama protein bagi ternak ruminansia.

Kualitas pakan yang rendah seperti yang umum terjadi di daerah tropis menyebabkan kebutuhan protein untuk ternak ruminansia sebagian besar dipasok oleh protein mikroba rumen. Soetanto (1994) menyebutkan hampir sekitar 70 % kebutuhan protein dapat dicukupi oleh mikroba rumen.

Rumen merupakan ekosistem yang mengandung komponen biotic dan abiotik. Komponen Biotik adalah mikroba rumen dengan populasi berkisar antara 10¹⁰ sampai 10¹² sel/ml cairan rumen (Ogimoto dan Imai, 1981) Mikroba Rumen sangat diperlukan dalam proses pencernaan. Rumen mempunyai kondisi lingkungan yang baik untuk kehidupan mikroba. Temperatur di dalam rumen berkisar antara 38^O – 42^O sedangkan pH rata – ratanya 6.8 atau berkisar antara 6 – 7. Mikroba yang ada di dalam rumen terdapat pada partikel makanan, dalam cairan rumen dan menempel pada dinding rumen.

Mikroba rumen diklasifikasikan menjadi bakteri, protozoa dan fungi. Meskipun aktifitas metabolismenya sama namun jumlah masing-masing spesies berbeda tergantung bahan pakan yang dikonsumsi. Volume mikroba rumen kurang lebih 3,6% dari total cairan rumen yang terdiri dari 50% siliata dan 50% bakteri ukuran kecil.

·      Bakteri Rumen

Bakteri memiliki populasi terbanyak antara 10⁹-10¹⁰ sel/mil cairan rumen ukurannya berkisar antara 0.3 - 50 µm. Bakteri tersebut berbentuk spiral (Streptococcus) dan yang berbentuk batang (Eubakterium) dan bakteri yang berbentuk bulat.

Bakteri bentuk batang dan spiral hidup secara anaerob sedangkan bentuk coccus gram negative ada yang hidup aerob. Selain itu ada juga bakteri fakultatif yaitu bakteri yang dapat hidup pada kondisi sedikit oksigen misalnya streptococcus. Bakteri ini biasanya terdapat dalam dinding rumen.

            Beberapa jenis bakteri yang dilaporkan oleh Hungate (1966) adalah :

-          bakteri pencerna selulosa (Bakteroidessuccinogenes, Ruminococcus flavafaciens, Ruminococcus albus, Butyrifibriofibrisolvens),

-          bakteri pencerna hemiselulosa (Butyrivibrio fibrisolvens,Bakteroides ruminocola, Ruminococcus sp),

-          bakteri pencerna pati (Bakteroides ammylophilus, Streptococcus bovis, Succinnimonas amylolytica),

-          bakteri pencerna gula (Triponema bryantii, Lactobasilus ruminus),

-          bakteri pencerna protein (Clostridium sporogenus, Bacillus licheniformis).

·   Proptozoa Rumen

Berdasarkan fungsinya terdapat beberapa kelompok protozoa yaitu kelompok protozoa pencerna protein (misal Ophryoscolex Caudatus), pencerna selulosa, hemiselulosa dan pati (antara lain diplodonium ostracodinium). Kelompok protozoa pencerna selulosa, glukosa, pati dan sukrosa antara lain diplodinium polyplastron.

Kelompok protozoa pencerna gula, glukosa, pati dan pectin  antara lain isotricha intestinalis. Kelompok protozoa pencerna maltosa, glukosa, selobiose  antara lain dasytricha ruminantrium. Kelompok protozoa pencerna maltosa, pati dan sukrosa antara lain entodinnium caudatum.

Populasi yang terbanyak adalah ciliate yaitu berkisar antara 10⁵ – 10⁶ sel / ml (pada kondisi ternak sehat), sedangkan populasi flagelata berkisar antara 10²-10⁴ sel/ml, dengan ukuran berkisar antara 4,0 sampai 15,0 µm (ogimoto dan imai, 1981;jouany,1991) populasi protozoa lebih rendah daripada bakteri, tetapi ukurannya lebih besar. McDonald (1988), Yokoyama dan Johnson (1988) mengemukakan bahwa  panjang protozoa berkisar antara 20 antara 200 µm, oleh karena total biomassa protozoa hampir sama dengan total biomassa bakteri. Menurut Hungate (1966) Protozoa dibagi berdasarkan morfologinya, yaitu :

-          Holotrichs yang mempunyai silia hampir diseluruh tubuhnya dan mencerna karbohidrat yang fermentabel.

-          Oligotrichs yang mempunyai silia sekitar mulut umumnya merombak karbohidrat yang lebih sulit dicerna (Arora, 1989).

·   Fungis Rumen

Fungi rumen bersifat anaerob yang terdapat dalam rumen sebagian besar mencerna serat kasar. Populasinya berjumlah 10³-10⁵ sel/ml cairan rumen (Jouany,1991 yang dikutip oleh Nur Kasim Suwardi, 2000). Meskipun populasinya sedikit, namun sangat berperan dalam mencerna serat kasar. Fungi Rumen sangat efektif mdalam melonggarkan ikatan jaringan tanaman dan diperkirakan menjadi mikroba rumen pertama yang mencerna struktur tanaman.

Menurut pendapat Preston dan Leng, 1987, Fungi akan memecah ikatan hemiselulosa-lignin dan melarutkan pelindung lignin, tapi tidak mendegradasi lignin. Komponen tanaman dari berbagai hijauan menyebabkan peningkatan yang besar populasi fungi. Secara in vitro, perkembangan aktivitas fungi rumen dihambat oleh bakteri rumen karena pemanfaatan N dan asam laktat oleh bakteri.

Fungi terdiri dari Yeast (ragi) seperti Saccharomyces  dan Mould (Jamur). Untuk hidupnya, jamur seperti Neocallimastix frontalis, Piramonas communis, dan Sphaeromonas communis, membutuhkan kondisi anaerob. 

2.3 Fermentasi Mikroba Rumen

Bentuk anatomi dan fungsi fisiologis rumen menempatkan ternak ruminansia pada peranannya yang sangat penting sebagai ternak yang paling efisien dalam menggunakan bahan makanan murah dan tidak bersaing dengan kepentingan manusia.

Rumen merupakan bagian terbesar dari perut ruminansia. Di dalam rumen terdapat sejumlah mikroba yang memungkinkan ternak memanfaatkan komponen-komponen yang tidak dapat dicerna oleh enzim perut dan disebut dengan fermentasi. Fermentasi oleh mikroba rumen misalnya hidrolisis karbohidrat menjadi monosakarida dan disakarida kemudian di fermentasi menjadi asam asetat, propionate dan butirat. Sedangkan protein sebagian besar dirombak menjadi peptide, asam amino, ammonia, dan VFA yang selanjutnya disintesis menjadi sel mikroba untuk kemudian dicerna dalam usus. Lemak akan dihirolisis menjadi asam lemak dan gliserol.

Mikroba juga membentuk vitamin B komplek. Mikroba juga membentuk asam amino yang mengandung sulfur dari sulfur anorganik sebagai sumber NPN. Tidak semua mikroba perombak N dapat memanfaatkan ammonia beberapa jenis hanya menggunakan peptide dan asam amino. Namun sebagian besar mikroba menggunakan ammonia untuk membentuk protein tubuhnya. Menurut Satter dan Slytter, biosintesis tertinggi protein mikroba dicapai pada konsentrasi ammonia sekitar 50 mg/l cairan rumen.

Fermentasi adalah perubahan kimia dari molekul – molekul kompleks menjadi molekul sederhana sehingga lebih mudah dicerna oleh aktivitas enzim. Aktivitas fermentasi mikroba tergantung sama ketersediaan substrat yang diperlukan untuk hidup, berkembang, dan beraktivitas, tergantung jumlah dan mutu pakan. Fermentasi mikroba rumen terdiri dari Fermentasi Karbohidrat, Fermentasi Protein, dan Fermentasi Lemak.

·         Fermentasi Karbohidrat

Karbohidrat dapat diperoleh dari Serat Kasar yang terdiri dari Selulosa, Hemiselulosa, dan Pati. Bakteri Pencerna selulosa, seperti Ruminococcus albus, Butyrovibrio fibrisolvens, dan Clostridium lockheadii, akan menghidrolisis selulosa dari pakan berserat kasar. Oleh karena itu, kadar serat kasar minimal 15% dari BK ransum. Bakteri pencerna Hemiselulosa, misalnya Bacteroides ruminicola, akan mencerna pentose, heksosa, dan asam uronat. Sedangkan bakteri pencerna pati seperti Lactobacillus ruminatum, penting untuk memanfaatkan N dari NPN dalam ransum yang biasa terdapat pada biji – bijian dan konsentrat.

Selulosa

 

metanogenesis

CO2

metanogenesis

M. bacterium

CH4

S. ruminatium

Propionat + Asetat+ CO2

Butyrofibrio fibrosolvens

CO2 + Asetat + H2O

S. ruminatium

VFA (butirat)

R.flavifaciens

Formiat

Asetat + Suksinat + H2

B.Succinogenes

R.albus

CO2 + Asetat + Suksinat

CO2 + Asetat + H2

Propionat

Fragmen Selulosa

                                                             

Gambar 1.  Bagan Fermentasi Selulosa oleh Mikroba Rumen

·         FERMENTASI PROTEIN

Protein pakan di dalam rumen akan mengalami hidrolisis oleh enzim proteolitik menjadi asam amino dan oligopeptida. Selanjutnya asam asam amino mengalami katabolisme lebih lanjut menghasilkan amonia, VFA dan CO₂. Amonia menjadi sumber nitrogen utama untuk sintesis de novo asam-asam amino bagi mikroba rumen. Proses metabolisme tersebut mengungkapkan bahwa nutrisi protein ternak ruminan sangat tergantung pada proses sintesis protein mikroba rumen. Produk hidrolisa protein sebagian besar akan mengalami 15 katabolisme lebih lanjut (deaminasi), sehingga dihasilkan amonia (NH₃). Amonia asal perombakan protein pakan tersebut sangat besar kontribusinya terhadap amonia rumen. Diperlukan kisaran konsentrasi amonia tertentu untuk memaksimumkan laju sintesa protein mikroba. Karena itu kelarutan dan degradibilitas protein pakan sangat penting untuk diketahui (Arora, 1989).

Amonia (NH₃) merupakan produk utama dari proses deaminasi asam amino dan kucukupannya dalam rumen untuk memasok sebagian besar N untuk pertumbuhan mikroba merupakan prioritas utama dalam mengoptimalkan fermentasi hijauan (Leng, 1990).

Menurut Haryanto (1994), konsentrasi amonia di dalam rumen ikut menentukan efisiensi sintesa protein mikroba yang pada gilirannya akan mempengaruhi hasil fermentasi bahan organik pakan. Konsentrasi amonia sebesar 50 mg/100ml (setara dengan 3.57 mM/L) di alam cairan rumen dapat dikatakan optimum untuk menunjang sintesa protein mikroba rumen (Satter dan Slyter, 1974), sedangkan kadar amonia yang dibutuhkan untuk menunjang pertumbuhan mikroba rumen yang maksimal berkisar antara 4-12 mM (Erwanto et al. 1993). Pengamatan secara in vivo yang dilakukan oleh Mehrez et al. (1977), kadar amonia cairan rumen yang optimal untuk pertumbuhan mikroba yang maksimal adalah 16,79 mM. Konsentrasi amonia menggambarkan kecepatan produksi dari pencernaan nitrogen.

Produk akhir degradasi purin dan pirimidin pada ruminansia adalah alantoin (Arora,1995), terutama berasal dari mikroba rumen dan dalam jumlah kecil berasal dari jaringan hewan atau disebut alantoin endogen. Kadar alantoin endogen semakin kecil bila suplai alantoin eksogen meningkat. Alantoin, asam urat, xanthin dan hipoxanthin merupakan produk degradasi purin yang dapat dideteksi dalam urin. Alantoin dalam urin dapat digunakan untuk mengestimasi besarnya penyedia protein mikroba rumen terhadap induk semangnya. Jika ekskresi alantoin dalam urin tinggi, ini berarti bahwa protein

banyak yang diserap oleh mikroba rumen dan terjadi proses katabolisme.

Ekskresi turunan purin di dalam urin dapat dijadikan indikator pasokan protein asal mikroba rumen untuk ternak induk semang, dan kadar alantoin yang didapat pada umumnya 2.13 mmol hari-1. Suplai protein meningkat seiring dengan 16 meningkatnya kadar alantoin. Ekskresi alantoin berbanding lurus dengan alantoin mikroba rumen yang diserap, jika diasumsikan perbandingan protein dengan alantoin dalam populasi mikroba rumen adalah tetap. Sintesis protein mikroba rumen dapat diestimasi dengan menggunakan persamaan Y = 1.995 + 3.8799 X (Chen et al. 1992).

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

·         Mikroba Rumen diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu Bakteri, Protozoa, dan Fungi.

·         Proses Fermentasi terjadi di rumen dan setiap mikroba mendegradasi bahan pakan sesuai substratnya.

·         Selulosa,hemiselulosa, pati, gula, dan protein didegradasi oleh Bakteri

·         Multisubstrat seperti selulosa-hemiselulosa-pati, selulosa-glukosa-pati-sukrosa, gula-glukosa-pati-pectin, maltose-glukosa-selobiose, maltose-pati-sukrosa, dan protein didegradasi oleh protozoa

·         Ikatan jaringan hemiselulosa-lignin dilonggarkan oleh fungi

3.2 Saran

Diharapkan agar mahasiswa lebih banyak diberi pemahaman mengenai struktur fisiologis dan fungsional dari hewan ruminansia, agar dalam perkembangannya mahasiswa dapat mengetahui fungsi masing-masing bagian pencernaan ternak ruminansia.

DAFTAR PUSTAKA

Arora, S.P. 1989. Pencernaan Mikroba pada Ruminansia. Yogyakarta : Penerbit Gajah Mada Press

Czerkawski, J.W. 1986. An Introduction to Rumen Studies. Oxford: Pergamon Press.

Yulianti, An-an & Elvia Hernawan. 1991. Proses Pencernaan Protein Dalam Rumen. Bandung : Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran.

Satter, L.D. and L.L. Slyter.1974. Effect of Ammonia Concentration in Rumen Microbial Protein Production In Vitro. Br. J. Nutr. , 35 : 199.

Winugroho, M. 1991. Pedoman Cara Pemanfaatan Jerami Padi pada Pakan Ruminansia. Bogor : Puslitbangnak Litbang Pertanian.

Hungate,  R.E. 1996. The Ruminant and Its Microbes. New York, London, San Frasisco : Agricultural experimental Station, University Of California. Academic Press.

Leng, R.A. 1990. Factors affecting the utilization of 'poor-quality' forages by ruminants      articularly under tropical conditions. Nutrition Research Reviews 3.

Sutardi T. 1977. Ikhtisar Ruminologi. Bahan Kursus Peternakan Sapi Perah. Kayu Ambon, Lembang. DITJEN Peternakan- FAO.