SeminarNasional Peternakan dan Veteriner 1998
SKRINING MIKROBIA SELULOLITIK AEROBIK DARI EFFECTIVE MICROORGANISMS-4 DAN APLIKASINYA PADA SILASE RUMPUT RAJA DJOKO SUWARSOI , ZAENAL BAcHRUDJN2,dan Au AGUS 2 J Balai Latihan Pegawai Pertanian (BLPP) Ungaran 2 Fakultas Peternakan Universitas Gadjah Mada Yogyakarta Jalan Agro Karangnialang Bulaksumur, Yogyakarta 55281
ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui adanya mikrobia selulolitik aerobik dari kultur campuran komersial EM-4 dan aplikasinya sebagai inokulan pada fermentasi rumput raja . Penelitian berlangsung dalam 2 tahap. Tahap pertama adalah skrining mikrobia dan tahap kedua adalah pembuatan silase nimput Raja . Skrining dilakukan dengan menginokulasikan EM-4 secara aerobik ke dalam medium yang menggunakan kapas sebagai sumber karbon dengan level 2,5 dan 5 %. Pengamatan dilakukan terhadap aktivitas CMC-ase dan kadar gula reduksi . Tahap ke-2 membuat silase dengan starter hasil skrining masing-masing 0, 5 dan 10% dari BK rumput Raja . Pengamatan dilakukan terhadap pH silase dan kecernaan BK in vitro . Hasil analisis aktivitas enzim CMC-ase dan gula reduksi menunjukkan bahwa ada peningkatan aktivitas enzim tersebut (P <0,01) dengan meningkatnya lama inkubasi, namun kadar substrat (2,5% vs 5%) tidak berpengaruh terhadap aktivitas enzim tersebut . Dapat diduga bahwa aktivitas enzimatik tersebut mengindikasikan adanya mikrobia selulolitik aerobik dari EM-4 . Aplikasi hasil skrining mikrobia selulolitik aerobik untuk pembuatan silase menunjukkan bahwa level inokulum 0, 5 dan 10% dan lama inkubasi 0, 6, 12, 18, clan 24 hari memberikan hasil yang berbeda nyata (P<0,05) terhadap pH silase clan kecernaan in vitro bahan kering silase. Dapat disimpulkan bahwa penambalian inokulum mampu mempercepat penurunkan pH dan peningkatan kecernaan BK in vitro silase . Kata kunci : Silase, EM-4, selulolitik aerobik, inokulum, kecernaan in vitro PENDAHULUAN Salah satu masalah utama pengembangan peternakan ruminansia di Indonesia adalah kualitas, kuantitas dan kontinyuitas ketersediaan hijauan pakan. Pada musim penghujan hijauan dapat tersedia cukup melimpah, sedangkan di musim kemarau sangat terbatas . Untuk mengatasinya dapat ditempuh dengan mengawetkan kelebihan hijauan tersebut . Salah satu cara yang telah sering dilakukan adalah dengan membuat silase . Proses pembuatan silase dapat berangsung dengan baik jika tersedia karboliidrat mudah lanit dan kondisi anaerobik seawal mungkln dapat dicapai. Selain itu penambalian mikrobia juga sering dilakukan untuk meningkatnyn efisiensi pembuatan silase. Inokulasi mikrobia selulolitik pada pembuatan silase, diharapkan dapat memecah selulosa menjadi monosakharida yang mudah lanit, sehingga meningkatnyn ketersediaan karbohidrat terlarut dan kualitas silase yang diliasilkan meningkat . Hidrolisis sempurna dari selulosa akan menghasilkan glukosa yang mudah lanit clan hidrolisis tersebut dapat dilakukan oleh enzim selulase . Enzim selulase ini menipakan enzim
510
Seminar Nasional Peternakan dan Veteriner 1998
kompleks yang terdiri dari enzim endo-B-1,4 glukanase, ekso-a-1,4 glukanase dan b-glukosidase yang bekerja secara sinergis (RACHMAN, 1989) . Proses sakarifkasi selulosa adalah sebagai berikut inhibisi selullse
nitrogen sel selobias' e selobiosa -~ gluld osa -, sel
substrat (selulosa)
inhibisi Gambar 1.
-, produk mikrobia
Proscs sakarifikasi selulosa dan penghambatan umpan balik oleh produk akhir (ASENIO el .al ., 1991)
EM-4 menipakan kultur campuran mikrobia, di antaranya diharapkan adalah mikrobia selulolitik aerobik sehingga niampu memecah selulosa menjadi karbohidrat yang mudah larut dan dapat mengkonsunisi oksigen yang ada, sehingga kondisi anaerobbik dapat dicapai seawal mungkin. MATERI DAN METODE Penelitian dilakukan di Laboratorium Biokimia Nutrisi Fakultas Peternakan Universitas Gadjah Mada, dan berlangsung 2 tahap. Peralatan yang dipergunakan meliputi peralatan untuk skrining mikrobia selulolitik seperti beaker glass, erlenmeyer, tabung reaksi, pipet, inkubator, timbangan analisis, seperangkat peralatan untuk kecernaan in vitro . Tahap pertama : skrining mikrobia sclulolitik aerobik Skrining mikrobia sclulolitik aerobik dari EM-4 dengan tujuan untuk memperoleli mikrobia selulolitik aerobik. Medium terdiri dari buffer, mineral, sumber N (ekstrak yeast) dan sumber C yang digunakan adalah kapas dengan kadar 2,5 clan 5% dari total medium .
Inokulasi EM--4 dalain mediunt Dalam 6 erlenmeyer 200 nil, diisi niasing-niasing 100 nil medium . Ke dalain tiga erlenmeyer ditambalikan 2,5 g kapas clan 10 nil EM-4, sedangkan tiga lainnya ditambalikan 5 g kapas dan 10 ml EM-4, kemudian ditutup dengan kapas dan diinkubasikan pada sulm kaniar selama 12 hari . Pengamatan dilakukan setiap 6 hari dan dari masing-niasing erlenmeyer tersebut dianibil 5 ml unttik dilakukan pengamatan tentang aktivitas enzim CMC-ase, dan kadar gula reduksi (metode Nelson-Somogyi) . Pada akliir fermentasi (hari ke-12) niedium dianibil dan substrat (kapas) diekstraksi dengan menggunakan stik kaca . Kapas kemudian dicuci untuk dilakukan analisa Bahan Kering (BK), Serat Kasar (SK) dan kecernaan BK in vitro. Sedangkan filtratnya digunakan sebagai sumber inokulum untuk aplikasi pembuatan silase rumput Raja, yang sebelumnya diproduksi dengan menggunikan niedium cair dengan molases sebagai sumber karbon .
Seminar NasionalPeternakan dan Veteriner 1998
Dari hasil skrining tersebut diharapkan akan diperoleh mikrobia selulolitik aerobik yang kemudian untuk diinokulasikan ke dalam substrat rumput Raja. Tahap kedua : pembuatan silase rumput Raja Rumput Raja berasal dari kebun Fak . Peternakan UGM, sebanyk 27 kg dengan unutr potong sekitar 75 hari. Rumput dipotong potong dengan ukuran 4-5 cm dan selanjutnya diangin-anginkan untuk mencapai kadar bahan kering 40%. Perlakuan yang digunakan adalah 3 level inokulum yaitu 0, 5 dan 10% dari BK rumput Raja, dengan lama fermentasi 0, 6, 12, 18, dan 24 hari. Setiap perlakuan digunakan 3 kali replikasi . Sebanyak 45 kantong plastik dengan ukuran 45 x 30 cln digunakan sebagai silo, setiap kantong diisi 600 g rumput Raja. Kemudian ditambahkan inokulum sebanyak sesuai dengan perlakuan . Pengamatan yang dilakukan adalah pH dan kecernaan in vitro bahan kering silase . Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis varian dan bila hasilnya menunjukkan signifikan diuji dengan uji kontras orthogonal (STEEL clan TORRIE, 1980) . HASIL DAN PEMBAHASAN Tahap pertama : skrining mikrobia sclulolitik aerobik Hasil pengamatan terhadap aktivitas enzim CMC-ase menunjukkan bahwa level kapas 2,5% clan 5% menunjukkan hasil yang berbeda tidak nyata (P>0,05) . Sedangkan waktu inkubasi 0, 6, clan 12 hari menunjukkan hasil yang berbeda sangat nyata (P<0,01), seperti pada tabel berikut Tabel 1.
Rata-rata aktivitas CMC-ase (AU/ml)
Kadar substrat 2,5% 5,0%
0 0,036 0,0183
Lama inkubasi (hari) 6 0,105b 0,084b
12 0,0170,046°
Keterangan : Superskrip yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda sangat nyata (P :-O,01)
Aktivitas CMC-ase tertinggi pada inkubasi hari ke-6 (P<0,01), sedangkan pada hari ke-0 dan ke-12 menunjukkan hasil yang tidak signifikan. Tingginya nilai aktivitas CMC-ase memberikan arti bahwa sel mikrobia telah memproduksi enzim endo dan ekso b-1,4 glukanase . Di samping itu pada inkubasi hari ke-12 aktivitas CMC-ase menurun baik pada kadar substrat 2,5 maupun 5% lial ini dimungkinkan karena tingginya kadar gula mereduksi seperti terlihat pada Tabel 2. Tingginya gula mereduksi (glukosa sebagai produk aklur proses sakarifikasi) akan menyebabkan penghambatan balik terhadap enzim endo dan ekso b-1,4 glukanase . Tabel 2.
Rata-rata aktivitas gula reduksi (1tg/ml)
Kadar substrat 2,5% 5,0%
0
Lama itilcubasi (hari) 6
12
4,97a
6,47a
23,75b
6,07a
6,68a
23,11b
Keterangan : Superskrip yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda sangat nyata (P- 0,01)
512
SeminarNasionalPeternakan dan Yeteriner 1998
Hasil pengamatan terhadap gula reduksi (Tabel 2) menunjukkan bahwa level substrat 2,5% dan 5,0% menunjukkan hasil yang berbeda tidak nyata (P>0,05), tetapi lama inkubasi 0, 6, clan 12 hari menunjukkan hasil yang berbeda sangat nyata (P<0,01) . Uji lebih lanjut dengan kontras orthogonal menunjukkan bahwa lama inkubasi 12 hari berbeda sangat nyata (P<0,01) dibandingkan pada 0 dan 6 hari, sedangkan lama inkubasi 0 clan 6 hari menunjukkan hasil berbeda tidak nyata (P>0,05) . Diduga setelah 6 hari inkubasi terjadi peningkatan senyawa oligosakarida dan selobiosa sebagai akibat kerja enzim ekso clan endo B-1,4 glukanase. Oleh karena ketersediaan selobiosa menyebabkan mikrobia terinduksi untuk menghasilkan enzim selubiase. Akhirnya enzim selobiase tersebut akan menghidrolisa selobiosa menjadi gula-gula mereduksi . Hal ini terbukti pada inkubasi hari ke-12 kadar gula mereduksi tinggi. Pada pengamatan kecernaan in vitro substrat (kapas) dengan level 2,5% clan 5% setelall fermentasi menunjukkan hasil yang berbeda tidak nyata (P>0,05), namun menunjukkan rata-rata kenaikan kecernaan sebesar 18,79% dan 17,23% dibanding yang sebelum difermentasi. Dari hasil pengamatan aktivitas enzim tersebut di alas menunjukkan adanya aktivitas selulolitik . Adanya aktivitas tersebut diduga karena adanya aktivitas enzim selulase yang disekresikan oleh mikrobia selulolitik aerobik . Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa di dalam kultur campuran komersial EM-4 terdapat mikrobia selulolitik aerobik . Tahap kedua : aplikasi silase rumput Raja Hasil skrining tersebut kemudian ditumbuhican clan diproduksi untuk dijadikan inokulan (starter) pada pembuatan silase rumput Raja. Pengainatan dilakukan terhadap pH clan kecernaan in vitro bahan kering silase rumput Raja. pH silase Hasil pengamatan pH silase selama penelitian adalah seperti pada Tabel 3 . Hasil pengamatan menunjukkan bahwa makin tinggi level inokulum yang ditambahkan, makin rendah pH yang dicapai, demikian pula makin lama waktu inkubasinya juga menunjukkan nilai pH yang makin rendah . Tabel 3.
Rata-rata pH silase
Level inokulutn 0 0% 0 5/0 0 10%
0
6
6,20a
5,85a
6,18a 6,16 a
Lama inkubasi (hari) 12
18
24
4,96b c 4,62
4,84 b
5,32 b
4,89b c 4,7
4,82 b
4,52 b
4,49b
4 ,59b
Keterangan : Superkrip yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan perbedaan yang nyata (P-:'0,05)
4,68 c
Pada perlakuan penanibahan inokulumi 0% dan 5%, setelah lama inkubasi 12 hari, pH silase menunjukkan hasil yang berbeda tidak nyata (P>0,05) sedangkan pada penginmahan inokulum 10% pada inkubasi hari ke-6, pH telah menunjukkan hasil yang signifikan. Meningkatnya level inokulum yang ditambalilcan, maka waktu yang diperlukan untuk mencapai pH yang rendah lebih singkat . Hal ini sesuai dengan pendapat HARTADI (1992) bahwa inokulum bakteri sering 513
SeminarNasional Peternakan dan Veteriner 1998
ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi pembuatan silase . Efisiensi tersebut tampak pada penurunan pH dalam waktu yang lebih singkat. Diduga karbohidrat terlarut juga meningkat sehingga dapat lebih cepat dimanfaatkan oleh laktobasilus untuk memproduksi asam laktat . Akumulasi asam laktat menyebabkan penurunan pH silase menjadi lebih cepat. Kecernaan in vitro Pada pengamatan kecernaan bahan kering silase rumput Raja seperti pada Tabel 4 . Tabel 4.
Rata-rata kecernaan in vitro bahan kering silase nunput Raja
Level inokulum 0% 5% 10%
Lama inkubasi (hari) 0
24
29,9a
30,5 a
30,6a
32,7 b
31,6a 32,6 a Keterangan : Superkrip yang berbeda pada bans yang sarna menuojukkan perbedaan yang nyata (P-0,05) Analisis statistik nienunjukkan bahwa level inokulum dan lama inkubasi menunjukkan hasil yang berbeda nyata (P<0,05) terhadap kecernaan bahan kering silase rumput Raja . Penambalian inokulum 5 dan 10% mampu memberikan nilai kecernaan yang lebih tinggi dibandingkali dengan yang tanpa penambahan inokulum (masing-masing 6,9% dan 3,2% vs 2%) . Diduga baliwa penambahan inokulum mikrobia selulolitik aerobik mampu menghasilkan enzim selulase yang dapat memecah selulosa sehingga kecernaannya meningkat . Hal ini sesuai dengan hasil penelitian FENG et al. (1996) bahwa penambahan enzim selulase yang diinkubasikan bersama Bromegrass dapat meningkatkan kecernaan in vitro rumput tersebut . KESIMPULAN Dari hasil penelitian ini dapat diambil kesimpulan bahwa EM-4 mengandung mikrobia selulolitik aerobik . Inokulasi mikrobia selulolitik aerobik tersebut pada pernbuatan silase runiput Raja dapat niernperpendek waktu ensilase dan meningkatkan nfai kecernaan bahan keringnya . DAFTAR PUSTAKA ASENJO, J.A ., W .H. SUN, and J.1 . SPENCER . 1991 . Optimatio n of batch processes involving simultaneous enzymatic and microbial reaction . Biotechnology and Bioengineering :37 :1074-1087 . FEND, P ., C .W. HUNT, G .T . PRITCHARD, and W .E . JULIEN. 1996 . Effec t of enzyme preparation on in situ and in vitro degradation and in vivo digestive of mature cool-season grass forage in beef steers. J. Anim . Sci . 1996 . 74 : 1349 -1376 . HARTADi, H . 1992 . Fermentasi silase sorghmn biji dan kedele yang ditanam tumpangsari . Buletin Petet7rakan Fakultas Peternakan UGM Yogyakarta . RACI-uMAN, A .I . 1989 . Pengantar Teknologi Fermentasi. Bahan Pengajaran . PAU Pangan dan Gizi, Institut Pertanian Bogor. Bogor . STEEL, R .G . D . dan J.H. ToRRrE. 1980 . Principles and Procedurs Inc . New York .
51 4
of Statistic.
Me Graw Hill Book Company,
