8
II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Penyediaan Hijauan dan Silase di Daerah Tropis Penyediaan hijauan yang berkualitas di daerah tropis perlu perencanaan
yang lebih baik agar hijauan dapat dipanen tepat waktu saat kualitasnya tinggi, dengan teknik ensilase hijauan tanaman atau hasil sampingan limbah pertanian memberikan kontribusi penting terhadap sistem produksi ternak di daerah tropis (Mannetje,1999). Legum dan rumput tropis tidak ideal untuk dibuat silase karena kandungan WSC (Water soluble capacity) nya rendah dan memiliki buffering capacity nya tinggi yang menyebabkan protein mudah mengalami proteolysis (Woolford, 1984), rendah kandungan gula, dan tinggi serat. Agar kegagalan tidak terjadi dan hambatan-hambatan dapat diatasi, diperlukan modifikasi agar silase sesuai untuk keperluan di daerah tropis, misalnya kapasitas silo yang lebih kecil, teknik yang lebih sederhana, investasi yang kecil, menggunakan material lokal, aman, dan pengembalian modal cepat, ada beberapa cara untuk meningkatkan kualitas silase di daerah tropis yaitu mencampur tanaman sereal dengan legume, pelayuan, penambahan aditif, dan menggunakan silo kecil (Mannetje,1999). Aditif
digunakan
untuk
meningkatkan
preservasi
silase
dengan
meyakinkan bahwa BAL mendominasi fase fermentasi (Bolsen et al., 1995). Rumput dengan BK rendah perlu dilayukan dahulu sebelum ditambahkan aditif, tidak terdapat perbaikan kualitas jika aditif ditambahkan pada rumput basah.
9
2.2
Rumput Gajah (Pennisetum purpureum) cv Taiwan Rumput adalah jenis hijauan yang umum digunakan sebagai bahan silase,
karena mengandung komposisi kimia yang lengkap sehingga dapat diawetkan dengan proses fermentasi dibanding dengan jenis hijauan dari leguminosa. Umumnya rumput mengandung WSC lebih tinggi dibandingkan dengan leguminosa akan tetapi kandunganya bervariasi tergantung pada spesies, kultivar, fase tumbuh, interval pemotongan, penggunaan pupuk, dan iklim. Kultivar rumput-rumputan asal tropis memiliki karakteristik yang berbeda baik secara fisik maupun kimia bila dibandingkan dengan kultivar rumput-rumputan asal subtropis. Sehingga hal ini dapat menyebabkan adanya perbedaan baik pada nilai nutrisi ketika diberikan pada ternak maupun pada karakteristik pola pengolahannya ketika diawetkan seperti pada pembuatan silase. Rumput Gajah (Pennisetum purpureum) merupakan jenis rumput unggul yang mempunyai produktivitas dan kandungan zat gizi yang cukup tinggi serta disukai oleh ternak ruminansia. Pada daerah lembab atau dengan irigasi, produksi rumput Gajah dapat mencapai lebih dari 290 ton rumput segar ha-1 tahun-1 (Mcllroy, 1976), dengan produksi bahan kering 40-63 ton ha-1 tahun-1 (Siregar, 1989), dengan rata-rata kandungan zat-zat gizi yaitu: protein kasar 9,66%, BETN 41,34%, serat kasar 30,86%, lemak 2,24%, abu 15,96%, dan TDN 51% (Lubis, 1992). Nilai gizi rumput Gajah sebagai hijauan makanan ternak ditentukan oleh zat-zat makanan yang terdapat di dalamnya. Produksi rumput Gajah yang berlebih, dapat dimanfaatkan dengan dibuat silase untuk mengantisipasi kesenjangan produksi hijauan pada musim kemarau dan dapat memanfaatkan kelebihan produksi pada saat pertumbuhan yang terbaik.
10
Rumput Gajah memiliki taksonomi sebagai berikut: Kingdom
: Plantae
Divisio
: Spermathopyta
Class
: Angiospermae
Ordo
: Graminales
Family
: Graminaceae
Genus
: Pennisetum
Species
: Pennisetum purpureum
Rumput Gajah kultivar Taiwan memiliki ciri-ciri antara lain: produksi yang cukup tinggi, anakan yang banyak dan mempunyai akar yang kuat, batang yang tidak keras serta mempunyai ruas-ruas yang pendek, daunnya lebih lebar dari rumput Gajah varietas lainnya yaitu varietas Hawai dan varietas Afrika, dan tidak mempunyai bulu-bulu halus pada permukaan daunnya sehingga sangat disukai oleh ternak (Balai Embrio Ternak, 1997). Rumput Gajah kultivar Taiwan mengandung air 87,54% dan berdasarkan BK mengandung 15,3% abu; 13,87% PK; 1,61% LK; 22,92% SK dan 46,47% BETN (Laboratorium Nutrisi Ternak Ruminansia dan Kimia Makanan Ternak Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran, 2009). 2.3.
Silase Silase adalah pakan hasil produk fermentasi hijauan, hasil samping
pertanian dan agroindustri dengan kadar air tinggi yang diawetkan dalam kondisi anaerob (Moran, 2005; Woolford, 1984). Proses kimiawi atau fermentasi yang terjadi selama proses silase disebut ensilase, sedangkan tempatnya disebut silo (McDonald et al., 1991).
Prinsip dasar pembuatan silase adalah terciptanya
kondisi anaerob dan asam dalam waktu singkat. Keadaan anaerob ini harus tetap
11
dipertahankan, sebab oksigen adalah salah satu pembatas dalam proses silase (Schroeder, 2004; Moran, 2005). Menurut Coblenzt (2003) ada tiga hal penting agar diperoleh kondisi anaerob yaitu 1) Menghilangkan udara dengan cepat, 2) Menghasilkan asam laktat untuk membantu menurunkan pH, 3) Mencegah masuknya oksigen ke dalam silo untuk menghambat pertumbuhan jamur selama penyimpanan. Tujuan utama pembuatan silase adalah untuk mengawetkan dan mengurangi kehilangan zat makanan suatu hijauan untuk dimanfaatkan pada musim kemarau (Schroeder 2004). Pembuatan silase tidak tergantung dengan musim (Sapienza dan Bolsen, 1993; Schroeder, 2004). Fermentasi akan terhenti disebabkan kehabisan substrat gula untuk proses fermentasi dan dapat terus bertahan selama beberapa tahun sepanjang silase tidak kontak dengan udara (Bolsen et al., 2000). Sapienza dan Bolsen (1993) menyatakan bahwa proses ensilase berfungsi untuk mengawetkan komponen nutrien lainnya yang terdapat dalam bahan silase. Semakin cepat pH turun semakin dapat ditekan enzim proteolisis yang bekerja pada protein. Rendahnya pH juga menghentikan pertumbuhan bakteri anaerob seperti Enterobacteriaceae, Bacilli, Clostridia, dan Listeria. Tahapan proses ensilase dapat dibagi ke dalam beberapa fase, yaitu 1) fase aerobik, 2) fase fermentatif, 3) fase stabil, dan 4) fase pengeluaran (Merry et al., 1997). Proses ensilase berlangsung dalam silo. Bentuk dan ukuran silo dapat disesuaikan dengan keperluan (Gilad dan Weinberg, 2009) baik silo portebel maupun yang permanen. Beberapa silo yang banyak digunakan seperti bunker silo, tower silo atau bale silo. Penggunaan drum plastik di daerah tropis (Chin, 2002, Wan Zahari et al., 1999), lebih banyak digunakan karena lebih mudah diisi,
12
dikemas dan ditangani serta dikeluarkan. Silo vertikal kecil dengan tinggi 3 meter dan diameter 2 meter berbahan semen dengan kapasitas 75 ton silase juga cocok untuk daerah tropis (Chin, 2002). Waktu ensilase dapat bervariasi tergantung karakteristik hijauan dan waktu pemberian pakan. Ensilase jagung dilakukan selama 90 – 100 hari selama musim hujan (Juli – Oktober), tetapi lebih singkat pada musim kering. Kadang-kadang hanya 18 hari jika terjadi kekeringan yang panjang dilaporkan oleh Mannetje, (1999). Daun rami yang diensilase dengan penambahan aditif onggok, pollard dan dedak menghasilkan pH silase yang cukup baik setelah 30 hari fermentasi (Despal and Permana, 2008). Secara umum kualitas silase dipengaruhi oleh tingkat kematangan hijauan, kadar air, ukuran partikel bahan, penyimpanan pada saat ensilase dan pemakaian aditif (Schroeder, 2004; Moran, 2005). Untuk meningkatkan kualitas produk hasil fermentasi sering ditambahkan bahan pemicu atau penghambat fermentasi baik berupa bahan kimia seperti asam dan alkali maupun zat aditif mikrobiologis dan bahan aditif kimia yg sering digunakan adalah asam format dan NaOH sedangkan bahan mikrobiologis umumnya adalah berupa khamir dan bakteri atau enzim yang dihasilkan dari kedua komponen mikrobiologis tersebut. Zat aditif pemicu fermentasi bekerja membantu pertumbuhan BAL untuk lebih cepat tumbuh dengan demikian dapat memproduksi asam laktat lebih banyak sehingga kondisi asam segera tercapai. Sedangkan penghambat fermentasi digunakan untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme pembusuk seperti Clostridia sehingga pakan bisa awet. Penambahan zat aditif mikrobiologis jamur yang umum digunakan adalah jenis jamur penghancur ligno-selulase seperti Tricoderma viridae, Pleorotus sp, dll sedangkan bakteri yang umum digunakan
13
adalah bakteri asam laktat seperti Lactobacillus plantarum, Pediococcus pentosaceus, dll sedangkan enzim yang umum digunakan adalah dari jenis penghancur serat seperti hemiselulase dan selulase. a. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kualitas Silase Saun & Heinrichs (2008) menyatakan bahwa silase yang berkualitas baik, akan berwarna seperti bahan asalnya. Faktor-faktor keadaan bahan seperti kadar BK dan WSC tanaman berpengaruh pada karakteristik fermentasi silase. Kadar tersebut bervariasi dan dipengaruhi oleh jenis dan varietas tanaman (Miron et al., 2006), umur tanaman (Miron et al., 2006) dan pola tanam (Dawo et al., 2007). Proses fermentasi silase yang kurang baik menyebabkan mikroba Clostridia berkembang dicirikan oleh tingginya kadar asam butirat ( > 5 g/kg BK), pH tinggi (pH > 5 pada BK rendah) dan tinggi kadar amonia dan amin. Ensilase hijauan mengandung BK rendah dan WSC tinggi tidak menghasilkan fermentasi yang baik dan kehilangan nutrien tinggi terutama pada ensilase skala besar (Miron et al., 2006). Pemanenan hijauan pada tahap kematangan milk stage menghasilkan asam laktat tinggi dan pH rendah dibandingkan pada tahap early dough. b. Aditif Silase Aditif silase adalah bahan yang ditambahkan pada material sebelum proses ensilase untuk meningkatkan kualitas silase yang dihasilkan. Terdapat 4 kategori aditif (McDonald et al., 1991), yaitu: 1) Stimulan fermentasi a)
BAL
b) Gula c)
Molasses
d) Enzim
14
2) Penghambat fermentasi seperti asam format, asam laktat, asam mineral, garam nitrit, garam sulfit, NaCl. 3) Penghambat kerusakan aerobik untuk meningkatkan stabilitas aerobik seperti BAL, asam propionat, asam benzoat. 4) Sumber nutrien seperti urea, amonia, dan mineral. c. Prekondisi Hijauan Ensilase material dengan kadar BK di bawah 247 g kg-1 BK akan meningkatkan resiko silase yang berjamur dan kehilangan BK selama ensilase (Ashbell et al., 1999). Sedangkan Cavallarin et al. (2005) menyarankan untuk menurunkan kadar air legum agar mencapai BK sekitar 320 g kg-1 dengan pemanasan oleh mesin sehingga fermentasi asam butirat dan perombakan protein dapat ditekan. Pelayuan yang terlalu lama, bagaimanapun menjadi kurang baik. Menurut Mannetje (1999), BK < 30% menyajikan lingkungan yang lebih cocok untuk bakteri Clostridia daripada Lactobacillus, menyebabkan kehilangan nutrien karena air dan nitrogen terlarut terakumulasi pada bagian bawah silo. Namun pelayuan yang terlalu lama (> 12 jam atau mencapai BK > 40%) tidak meningkatkan kecernaan bahkan menyebabkan pH silase meningkat. Hijauan yang memiliki kandungan BK tinggi menyebabkan fermentasi buruk karena kesulitan dalam pemadatan. Pelayuan yang lebih lama menyebabkan kehilangan BK. Pelayuan hanya perlu jika tanaman masih sangat basah saat dipanen, kondisi memungkinkan untuk pelayuan cepat. d. Penggunaan Silase pada Ternak Pakan silase dapat menyediakan hijauan dengan kualitas yang stabil dan tidak banyak bergantung pada cuaca (Cavallarin et al., 2005). Hijauan yang diawetkan dengan silase memiliki kandungan nutrisi yang lebih tinggi
15
dibandingkan dengan hay (Regan, 1997). Mannetje, (1999) melaporkan bahwa > 90% hijauan untuk ternak di Belanda, Jerman, dan Denmark disimpan dalam bentuk silase, bahkan di negara yang lebih baik kondisinya untuk membuat hay seperti di Prancis dan Itali sekitar 50% hijauan diensilase. Silase legum (Mannetje.,1999) dan silase jagung (Velik et al., 2007) dapat dijadikan subtitusi untuk konsentrat pada peternakan skala kecil atau peternakan organik tanpa mengganggu produksi khususnya pada sapi fase setengah akhir laktasi. Kadar lemak yang dihasilkan bahkan lebih tinggi. Silase juga dapat digunakan sebagai suplemen pastura. Suplementasi silase khususnya silase lotus meningkatkan produksi bahan kering susu pada musim panas ketika pastura lambat pertumbuhannya dan rendah kualitasnya yang mungkin menghambat produksi susu (Woodward et al., 2006). Di Malaysia, produksi silase untuk peternak sapi perah skala kecil dari 3 jenis rumput yaitu rumput Gajah, hijauan sorghum dan jagung untuk suplemen pakan sapi perah, mampu meningkat produksi susu dari 630 liter pada bulan Januari 1985 menjadi 2533 liter pada bulan April 1986 (Chin, 2002). Silase yang terbanyak digunakan dalam ransum sapi perah adalah silase jagung dan sorghum. 2.4
Khamir S. cerevisiae merupakan khamir sejati tergolong eukariot yang secara
morfologi hanya membentuk blastospora berbentuk bulat lonjong, silindris, oval atau bulat telur yang dipengaruhi oleh strainnya. Dapat berkembang biak dengan membelah diri melalui "budding cell". Reproduksinya dapat dipengaruhi oleh keadaan lingkungan serta jumlah nutrisi yang tersedia bagi pertumbuhan sel. Penampilan makroskopik mempunyai koloni berbentuk bulat, warna kuning muda,
16
permukaan berkilau, licin, tekstur lunak, dan memiliki sel bulat dengan askospora 1-8 buah (Nikon,2004) . Taksonomi S. cerevisiae menurut Sanger (2004), sebagai berikut : Super Kingdom
: Eukaryota
Phylum
: Fungi
Subphylum
: Ascomycota
Class
: Saccharomycetes
Order
: Saccharomycetales
Family
: Saccharomycetaceae
Genus
: Saccharomyces
Species
: Saccharomyces cerevisiae
Khamir dapat berkembang biak dalam gula sederhana seperti glukosa, maupun gula kompleks disakarida yaitu sukrosa. Selain itu untuk menunjang kebutuhan hidup diperlukan oksigen, karbohidrat, dan nitrogen. Pada uji fermentasi gula-gula mempunyai reaksi positif pada gula dekstrosa, galaktosa, sukrosa, maltosa, raffinosa, trehalosa, dan negatif pada gula laktosa (Loder, 1970). Komposisi kimia S. cerevisiae terdiri atas: protein kasar 50-52 %, karbohidrat ; 30-37 %; lemase 4-5 %; dan mineral 7-8 % (Reed dan Nagodatwihana, 1991). S. cerevisiae merupakan jenis khamir khusus karena kemampuannya tumbuh baik pada kondisi anerobik dan aerobik. Pada kondisi anaerobik S. cerevisiae memiliki laju pertumbuhan lebih dari 0,5 per jam, meskipun produksi biomassa rendah, sebagian besar substrat dikonversi menjadi etanol dan CO2 (Neway, 1989). S. cerevisiae tumbuh pada temperatur minimum 9 - 11°C, temperatur maksimum 35 - 37°C, dan temperatur optimum 30°C dengan pH 4 - 4,5 (Peppler,
17
1979). S. cerevisiae
dan spesies
sejenis
memiliki kemampuan
untuk
memfermentasi sejumlah gula, antara lain glukosa, fruktosa, mannosa, galaktosa, sukrosa, maltosa, maltotriosa, dan rafinosa (Stewart et al., 1990). S. cerevisiae berwarna putih sampai krem, berkoloni (Barnet et al., 2000). Menurut Naumov (1996), khamir fermentatif hidup pada kondisi yang anaerobik, tetapi S. cerevisiae dapat mengubah sistem metabolismenya dari jalur fermentatif menjadi oksidatif (respirasi) (Fardiaz, 1988). Selama fermentasi pertumbuhan khamir pada kondisi anaerobik substrat karbohidrat dikonversi menjadi etanol dan CO2. Pada kondisi aerobik, khamir menghasilkan biomassa yang lebih tinggi dibanding produksi etanol. Selama proses ini dihasilkan juga gliserol, asetat, jenis alkohol yang lain, ester, dan senyawa karbonil yang mempengaruhi aroma minuman (Neway, 1989). 2.5
Molases Molases adalah hasil samping yang berasal dari pembuatan gula tebu
(Saccharum officinarum L). Tetes tebu berupa cairan kental dan diperoleh dari tahap pemisahan Kristal gula. Molases tidak dapat lagi dibentuk menjadi sukrosa namun masih mengandung gula dengan kadar tinggi 50-60%, asam amino, mineral, air 23%. Komposisi zat makanannya berdasarkan bahan kering mengandung protein 5,4%; Abu 10,4%; BETN 74%; SK 10%, dan LK 0,3% (Hartadi, dkk., 1986). Molases mengandung zat protein yang rendah akan tetapi kaya akan karbohidrat yang dapat dicerna. Molases merupakan sumber energi bagi mikroorganisme selama proses fermentasi (Moran, 1996). Molases yang ditambahkan pada pembuatan silase akan membuat suasana yang lebih baik untuk terbentuknya asam laktat dan asam asetat oleh bakteri (Ensminger, 1977).
18
Molases
dapat
memberikan
karbohidrat
yang
diperlukan
untuk
memperlancar pertumbuhan Lactobacillus sehingga dapat memperlancar proses fermentasi, menurut Woolford (1984), penambahan molases 4-5% dari berat hijauan segar terbukti dapat membuat fermentasi berjalan dengan baik dan menghasilkan silase yang baik. Penambahan aditif molases atau lumpur kecap ternyata dapat menghasilkan kandungan asam laktat yang tinggi dan derajat keasaman yang rendah (Lukmansyah, 2009). Selain itu, penambahan molases pada pembuatan silase rumput memberikan hasil dengan pH dan amonia rendah serta asam laktat tinggi (Thomas, 1978). 2.6
Kualitas Fisik Silase Salah satu pengujian kualitas silase adalah dengan pengamatan fisik silase.
Beberapa faktor menjadi faktor utama dalam penentuan kualitas fisik silase yaitu bau, warna, tekstur, dan kontaminasi jamur. Silase yang berkualitas baik adalah silase yang akan menghasilkan aroma asam dimana aroma asam tersebut menandakan bahwa proses fermentasi di dalam silo berjalan dengan baik (Mannetje, 1999). Silase yang beraroma seperti cuka diakibatkan oleh pertumbuhan bakteri asam asetat Bacilli dimana produksi asam asetat tinggi. Produksi etanol oleh khamir dapat mengakibatkan silase beraroma seperti alkohol. Aroma tembakau dapat terjadi pada silase yang memiliki suhu yang tinggi dan mengalami pemanasan yang cukup ekstrim (Saun dan Heinrichs, 2008). Silase berkualitas baik akan menghasilkan warna yang hampir menyamai warna tanaman atau pakan sebelum diensilase. Saun dan Heinrichs (2008) menambahkan bahwa warna silase dapat menggambarkan hasil dari fermentasi.
19
Dominasi asam asetat akan menghasilkan warna kekuningan sedangkan warna hijau berlendir dipicu oleh tingginya aktivitas bakteri Clostridia yang menghasilkan asam butirat dalam jumlah yang cukup tinggi. Warna kecoklatan bahkan hitam dapat terjadi pada silase yang mengalami pemanasan cukup tinggi atau terlampau ekstrim. Warna gelap pada silase mengindikasikan silase berkualitas rendah (Despal et al., 2011). Warna coklat muda diakibatkan karena hijau daun dari klorofil akan hancur selama proses ensilase sedangkan warna putih mengindikasikan pertumbuhan jamur yang tinggi. Jamur yang sering ditemukan pada tanaman jagung yaitu Aspergilus dan Fusarium. Mikotoksin yang sering ditemukan adalah Aflatoksin oleh jamur Aspergilus flavus dan Fumonisin oleh jamur Fusarium (Trung et al., 2008). Nilai optimum bagian terkontaminasi jamur pada silase menurut Davies (2007) sebesar 10%. Pertumbuhan jamur pada silase disebabkan oleh belum maksimalnya kondisi kedap udara. Jamur-jamur akan aktif pada kondisi aerob dan tumbuh di permukaan silase (McDonald et al., 2002). Pembatasan suplai oksigen yang kurang optimal berkaitan dengan ukuran partikel dari bahan. Ukuran partikel yang lebih kecil akan menyediakan karbohidrat terlarut yang lebih banyak sehingga BAL dapat lebih aktif dalam memproduksi asam laktat sehingga konsentrasi asam laktat ikut meningkat (McDonald et al., 1991). Akhirnya penurunan pH optimal dan pengawetan pakan lebih cepat tercapai. Pencacahan dilakukan untuk mengurangi partikel bahan. Partikel yang lebih kecil dapat mengubah pola fermentasi dengan mengubah laju kerusakan jaringan tanaman dan memperbaiki proses fermentasi, melalui pengepakan yang lebih mudah dan teratur sehingga lebih mudah dipadatkan. Kondisi ini akan meningkatkan area kontak substrat dan mikroorganisme (Church, 1991).
20
2.7
pH Silase Nilai pH optimum silase yang berkualitas baik adalah < 4,2, dan silase
berkualitas sedang berada pada kisaran 4,5 - 5,2 sedangkan silase kualitas buruk memiliki nilai pH > 5,2 (Haustein, 2003). Saun dan Heinrichs (2008) menyatakan bahwa silase tanaman jagung berkualitas baik akan menghasilkan pH pada kisaran 3,8 - 4,2. Tingginya kandungan karbohidrat terlarut dan rendahnya protein dapat memicu penurunan pH. Kandungan protein tanaman yang rendah menyebabkan kapasitas penyangga rendah sehingga pengasaman lebih mudah terjadi (Despal et al., 2011). Karbohidrat larut air dibutuhkan oleh BAL hingga menyebabkan penurunan pH sampai 3,5 (Muck dan Bolsen, 1991). Nilai pH yang rendah akan menghambat pertumbuhan bakteri merugikan seperti Clostridia dan juga menghentikan
aktivitas
enzim
proteolitik
tanaman
yang
menyebabkan
perombakan protein. Saat kondisi asam, asam laktat dan asam asetat lebih mampu membatasi pertumbuhan mikroorganisme pembusuk (Muck dan Bolsen, 1991). Tingginya pH dapat dipicu oleh terpaparnya silase terhadap oksigen yang terlalu lama, menyebabkan fermentasi aerob kembali terjadi. Saat kondisi aerob bakteri asam laktat dan khamir lebih banyak memfermentasi karbohidrat terlarut menjadi CO2, H2O, dan panas dibandingkan produksi asam sehingga menyebabkan terjadinya pemanasan sekunder dan peningkatan suhu. Pertumbuhan Clostridia akan memfermentasikan karbohidrat terlarut menjadi asam butirat yang akan menaikkan derajat keasaman atau pH.
