Veterinaria Medika
Vol 7, No. 1, Pebruari 2014
Potensi Enzim Fitase Asal Bakteri Rumen Terhadap Analisis SEM Perubahan Struktur Dedak Padi sebagai Pakan Ayam Pedaging Potential of Phytase Ezymesfrom Rumen Bacteria on SEM Analysis Structural Changes of Rice Bran as Broiler Feed 1
Mirni Lamid, 2 Ni Nyoman Tri Puspaningsih, 3 One Asmarani 1
Fakultas Kedokteran Hewan,Universitas Airlangga Fakultas Sains dan Teknologi,Universitas Airlangga 3 Instiute Tropical of Deseases,Universitas Airlangga
2
Kampus C Unair, Jalan Mulyorejo, Surabaya -60115. Telp. 031-5992785, Fax. 031-5993015 Email :
[email protected]
Abstract Phytase enzymes is one belonging to a group that is able to hydrolyze phosphatase in the form of phytate compounds Myo - inositol (1,2,3,4,5,6) hexsa into myo - inositol phosphatase and organic phosphate . In the gastrointestinal tract of non -ruminant livestock (poultry) there is no phytase enzyme , it causes the content in rice bran phytate compounds are difficult to digest because of the strong chelating properties , so the phytate wasted with feces (stool) . Restrictions on the use of rice bran in the diet because the fiber content and high phytic acid . One alternative to reduce the phytate content of the feed is to use phytase enzyme producing bacteria. Rumen bacteria (Actinobacillus sp and Bacillus pumilus) were expected to produce the enzyme phytase to hydrolyze phytic acid (myo-inositol 1,2,3,4,5,6-hexakisphosphate) rice bran to produce a series of orthophosphate in organic and phosphoric more low (inositol pentaphosphate to monophosphate) and myo - inositol eventually become free, so that all minerals such as P, Ca, Mg, Fe, and Zn were an essential mineral to be released and used for the growth of broiler chickens. The result of research can be concluded that Scanning Elektron MicroscopeScanning Elektron Microscope (SEM) analysis of the surface with the addition of rice bran phytase enzyme causes bond breaking force with myo inositol phosphate acid groups that show changes in the structure of phytic irregular bond . Keywords: Actinobacillus sp, Bacillus pumilus, enzyme phytase, rice bran, phytic acid Pendahuluan Peternakan unggas di Indonesia semakin berkembang seiring dengan peningkatan permintaan daging unggas (ayam, itik, puyuh). Beberapa bahan yang dipakai dalam ransum pellet ayam broiler terdapat juga bahan dari b ijibijian antara lain, bungkil kacang kedelai, pecahan gandum, dedak padi, dimana
17
Mirni Lamid, dkk. Potensi Enzim Fitase Asal Bakteri Rumen ....
banyak mengandung senyawa fitat. Senyawa ini mampu mengikat logam -logam seperti P, Mg, Mn, Fe, Zn, Ca, dan protein yang sangat berguna bagi pertumbuhan ayam broiler, namun senyawa fitat ini sulit dipecah karena kuatnya sifat chelating, (Sajidan, 2006). Hal yang perlu diperhatikan dari bahan pakan tanaman sereal, biji-bijian, dan legume ini adalah kandungan asam fitat (mio-inositolheksakifosfat). Apabila senyawa fitat tidak terpecahkan, maka logam-logam dan protein pencernaan yang penting ikut terbuang sia -sia bersama feses. Mengingat begitu pentingnya logam -logam dan protein yang diikat senyawa fitat bagi pertumbuhan ayam broiler maka diperlukan alternatif optimalisasi efisiensi pakan dengan pemecahan senyawa fitat. Ketidaktersediaan enzim fitase dalam saluran pencernaan hewan non ruminansia seperti unggas membuat senyawa fitat tidak tercerna baik sehingga akan terbuang sia-sia bersama feses ke lingkungan bersama logam -logam dan protein percernaan yang penting untuk pertumbuhan unggas. Dengan penambahan bakteri penghasil enzim fitase dalam pakan, tentunya akan membantu proses pencernaan ayam broiler. Fitase merupakan salah satu enzim yang tergolong dalam kelompok phosphatase yang mampu menghidrolisis senyawa fitat berupa myo -inositol (1,2,3,4,5,6) hexsa phosphatase menjadi myo -inositol dan phosphat organik. Salah satu alternatif untuk menurunkan kandungan fitat dalam pakan adalah dengan menggunakan bakteri penghasil enzim fitase. Fitase dihasilkan oleh tumbuh-tumbuhan, mikroorganisme yang berasal dari rumen ternak ruminansia dan jaringan tubuh ternak (Nagashima, 1999; Sajidan et al., 2004). Hewan ruminansia dilaporkan mempunyai mikroorganisme yang dapat menghidrolisis asam fitat secara baik dalam saluran pencernaannya. Dilaporkan di Eropa Aspergillus niger asal rumen ruminansia penghasil enzim fitase komersial sudah digunakan sebagai Feed Supplement pada ternak unggas, namun di Indonesia sampai saat ini penggunaan bakteri penghasi l enzim fitase secara optimal pada bidang industri pakan ternak masih terbatas. Beberapa genus bakteri hasil screning dari tanah sawah yang ditanami padi IR64 berpotensi menghasilkan enzim fitase, yaitu Bacillus sp, Enterobacter (Aerobacter), Actinobacillus sp, Klebsiella sp, Pseudomonas sp, Escherichia sp, dan bakteri lain yang belum diketahui namanya. Asam fitat dapat digolongkan sebagai komponen antinutrisi di dalam pakan, sehingga diperlukan bakteri penghasil enzim fitase yang mampu menghidrolisi asam fitat. Tim Peneliti (Mirni Lamid et al, 2005-2009), telah berhasil memperoleh bakteri asal rumen ruminansia (Actinobacillus sp dan Bacillus pumilus)yang diharapkan mampu menghasilkan enzim fitase sebagai Feed Supplement untuk menghasilkan bahan pakan ternak berkualitas ditinjau dari ketersediaan protein dan mineral P, Mg, Mn, Fe, Zn, Ca yang tinggi sehingga selain dapat memenuhi kebutuhan nutrisi bagi ayam broiler juga ramah lingkungan. Bahan pakan lokal yang potensial digunakan sebagai pakan unggas diantaranya adalah dedak padi, bungkil inti sawit, lumpur sawit, bungkil kelapa, dan limbah industri pertanian lainnya. Dedak padi sudah banyak digunakan sebagai bahan pakan ternak untuk unggas. Jika dedak padi dapat digunakan lebih banyak dalam ransum maka akan mampu menurunkan biaya produksi karena harga dedak padi relatif lebih murah. Pembatasan penggunaan dedak padi dalam ransum karena kandungan serat dan asam fitat yang tinggi.
18
Veterinaria Medika
Vol 7, No. 1, Pebruari 2014
Unggas tidak memproduksi bakteri penghasil enzim fitase sehingga harus ditambahkan ke dalam ransum. Hasil penelitian Kurniati (2011), melaporkan analisis SEM ( Scanning Elektron Microscope) menunjukkan terjadinya kerusakan struktur permukaan jerami padi dan enceng gondok setelah diperlakukan dengan ά-Larabinofuranosidase rekombinan setelah diikubasi selama 8 jam.Berdasarkan pertimbangan tersebut diatas perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh penambahan enzim fitase asal rumen (Actinobacillus sp dan Bacillus pumilus) terhadap analisis SEM perubahan struktur permukaan dedak padi untuk ransum ayam pedaging. Materi dan Metode Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah dedak padi yang diperoleh dari Surabaya. Dedak padi difermentasi menggunakan enzim fiatse yang berasal dari bakteri lignoselulolitik (Actinobacillus sp dan Bacillus pumilus) produksi rumen sapi potong. Inokulum yang digunakan merupakan stok Laboratorium Makanan Ternak Fakultas Kedokteran Hewan, Universitas Airlangga Surabaya. Produksi ekstrak kasar diperoleh dari koloni tunggal isolat rumen bakteri Actinobacillus sp dan Bacillus pumilusyang ditumbuhkan pada 5 mL media LB cair, suhu 40° C, dengan pengocokan menggunakan shaker incubator kecepatan 150 rpm selama ±16-18 jam. Selanjutnya, sebanyak 1% kultur cair diinokulasi pada 100 mL media penapisan fitase, suhu 40° C, dengan pengocokan menggunakan shaker incubator kecepatan 150 rpm selama 16 – 18 jam. Suspensi disentrifugasi dengan kecepatan 3500 rpm suhu 4° C selama 15 menit. Supernatan yang diperoleh merupakan ekstrak kasar fitaseyang digunakan untuk pendegadasi dedak padi. Analisis perubahan struktur permukaan dedak padi menggunakan SEM Jerami padi dan dedak padi yang telah dihidrolisis menggunakan enzim dikeringkan hingga beratnya konstan. Jerami padi dipotong hingga berukuran ± 2-3 mm, lalu jerami padi dan dedak padi ditempelkan pada holder. Sampel tersebut dilapisi dengan emas-palladium selanjutnya diamati perubahan struktur permukaan dedak padi dengan menggunakan SEM. Dedak padi yang tidak diperlakukan dengan enzim juga diamati dengan menggunakan SEM yang digunakan sebagai kontrol untuk mengetahui perubahan struktur permukaan jerami padi dan dedak padi. Hasil dan Pembahasan Hasil SEM dedak padi yang diperlakukan dengan enzim fitase dari bakteri Actinobacillus (perbesaran 1000x)
19
Mirni Lamid, dkk. Potensi Enzim Fitase Asal Bakteri Rumen ....
Kontrol (-)
Kontrol (+)
Actinobacillus
Kontrol (-)
Kontrol (+)
Bacillus pumilus
Gambar 1.Hasil SEMdedak padi yang diperlakukan dengan enzim fitase dari bakteri ActinobacillusdanBacillus pumilus Scanning Elektron Microscope (SEM) adalah salah satu jenis mikroskop elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menggambar profil permukaan benda selain ini digunakan mempelajari tekstur, topgrafi dan permukaan suatu benda. Syarat agar SEM menghasilkan permukaan yang tajam adalah permukaan benda harus bersifat sebagai pemantul elektron atau dapat melepaskan elektron ketika ditembakkan dengan berkas elektron. Bahan yang memiliki sifat demikian adalah logam. Jika permukaan logam diamati dibawah SEM maka profil permukaan akan tampak dengan jelas. Untuk bahan yang bukan logam perlu dilapisi dengan logam sebelum diamati di bawah SEM. Hal tersebut dilakukan agar profil permukaan bahan yang bukan logam dapat diamati dengan jelas. Degradasi asam fitat merupakan proses pemutusan antara ikatan gugus myoinositol dan gugus asam fosfat oleh enzim fitase yang dihasilkan mikroba rumen (Bedford dan Partridge, 2001). Lebih lanjut dijelaskan bahwa fosfat yang terlepas akan dimanfaatkan sebagai sumber mineral fosfor (P) untuk ternak (Morse et al, 1992). Degradasi asam fitat oleh fitase yang dihasilkan dari bakteri Actinobacillus dan Bacillus pumiluslebih teratur dibandingkan degradasi asam fitat secara kimiawi pada proses fermentasi anaerob. Pemutusan ikatan fitat terjadi secara acak pada ikatan yang tidak beraturan, sehingga menyebabkan nilai kecernaan menjadi tinggi dan nutrien yang terlepas dapat segera langsung dimanfaatkan oleh tubuh ternak. Hasil penelitian menunjukkan dengan panambahan enzim fitase dari bakteri Actinobacillus dan Bacillus pumilus ikatan gugus myoinositol dan gugus asam fosfat sehingga gugus fosfat akan terlepas bila dibandingkan dengan kontrol - (tanpa perlakuan) maupun kontrol + (penambahan air). Dengan terjadinya proses fermentasi maka dapat
20
Veterinaria Medika
Vol 7, No. 1, Pebruari 2014
menyebabkan terjadinya pemutusan ikatan fitat - mineral atau fitat – pati serta fitat – protein oleh enzim fitase yang ada pada dedak selama proses fermentasi (Gambar 1).Enzim ini akan mendegradasi fitat menjadi inositol dan asam fosfat, sehingga akan meningkatkan ketersediaan fosfor bagi tubuh ternak. Enzim fitase sebenarnya terdapat dalam mukosa usus unggas namun jumlahnya sangat sedikit. Asam fitat memiliki sifat sebagai chelating agent terutama terhadap ion-ion bervalensi dua (Graf, 1983), sehingga ketersediaan biologik mineral mineral tersebut pada ternak unggas rendah. Pada ternak monogastrik pun asam fitat masih dapat digunakan sebagai sumber fosfor dan inositol namun bahan yang mengandung asam fitat perlu mendapat perlakuan atau mendapat suplemen enzim fitase. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa, hasil analisis SEM terhadap permukaan dedak padi dengan penambahan enzim fitase menyebabkan terputusnya ikatan gugus myoinositol dengan gugus asam fosfat sehingga menunjukkan perubahan strukturikatan fitat yang tidak beraturan. Ucapan Terima Kasih Penelitian inidibiayai olehDIPA BOPTN Tahun Anggaran 2013 sesuai dengan Surat Keputusan Rektor Universitas Airlangga Tentang Kegiatan Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi Nomor : 7673/UN3/KR/2013, tanggal 2 Mei 2013. Daftar Pustaka Bedford, M. R. and G.G. Patridge. 2001. Enzymes in Farm Animal Nutrition. CAB International. Graft, E. 1983. Phytic acid a natural antioxidant. J. Biol. Chem. 262(24) : 11647-11650. Kurniati, A. 2011. Analisis SEM dan XRD terhadap perubahan struktur permukaan dan kristalinitas jerami padi dan enceng gondok akibat aktivitas ά-L-Arabinofuranosidase rekombinan. Tesis. Fakultas Sains dan Teknologi. Universitas Airlangga. Mirni L,., R.S. Kusriningrum dan S.Chusniati. 2005. Inokulasi Bakteri Selulolitik Pada Jerami Padi Sebagai Upaya Penyediaan Pakan Ternak Ruminansia. Proyek Due-Like Batch III Universitas Airlangga. Surabaya. Mirni L, N.N. Tri Puspaningsih dan Widya Paramita L. 2006. Penggunaan Bakteri Xilanolitik Asal Rumen Sebagai Inokulum pada Jerami Padi sebagai Upaya peningkatan Mutu Pakan Ternak Ruminansia. Lembaga Penelitan Universitas Airlangga. Mirni L, NNT Puspaningsih, P.L. Widya. 2009. Pemetaan Biodiversity Bahan Limbah Agroindustri untuk Formula Pakan Kompilt Menggunakan Enzim Lignoselulolitik dalam Meningkatkan Ketahanan Pangan. Penelitian Strategi Nasional (Tahun I).
21
Mirni Lamid, dkk. Potensi Enzim Fitase Asal Bakteri Rumen ....
Mirni L, NNT Puspaningsih, P.L. Widya. 2009. Pemetaan Biodiversity Bahan Limbah Agroindustri untuk Formula Pakan Kompilt Menggu nakan Enzim Lignoselulolitik dalam Meningkatkan Ketahanan Pangan. Penelitian Strategi Nasional (Tahun II). Morse, D., H.H. Head., and C.J. Wilcox. 1992. Dissappearance of phosphorus in phytate from concentrates in vitro and from rations fed to lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 75:1979-1986. Nagashima, T., T. Tange., and H. Anazawa. 1999. Dephosphorylation of Phytate by Using The Aspergillus niger Phytase with A High Affinity for Phytate. Appllied and Environmental Microbiology. 65 : 4682-4688. Sajidan, A., A. Farouk., R. Greiner., P. Jungblut., E.C. Muller., and R. Borriss. 2004, Molecular and Physiological Characterization of A 3 -Phytase from Soil Bacterium Klebsiella sp. ASRI, Applied Microbiology and Biotechnology. 65 : 110-118.
22
