PERANAN MIKROBIOLOGI UNTUK PETERNAKAN

 Mikrobiologi adalah sebuah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari mikroorganisme. Objek kajiannya biasanya adalah semua makhluk (hidup) yang perlu dilihat dengan mikroskop, khususnya bakteri, fungi, alga mikroskopik, protozoa, dan Archaea. Virus sering juga dimasukkan walaupun sebenarnya tidak sepenuhnya dapat dianggap sebagai makhluk hidup.

Mikrobiologi dimulai sejak ditemukannya mikroskop dan menjadi bidang yang sangat penting dalam biologi setelah Louis Pasteur dapat menjelaskan proses fermentasi anggur (wine) dan membuat vaksin rabies. Perkembangan biologi yang pesat pada abad ke-19 terutama dialami pada bidang ini dan memberikan landasan bagi terbukanya bidang penting lain: Biokimia (kemarin sudah kita bahas).

Penerapan mikrobiologi pada masa kini masuk berbagai bidang dan tidak dapat dipisahkan dari cabang lain karena diperlukan juga dalam bidang farmasi, kedokteran, pertanian, peterakan, ilmu gizi, teknik kimia, bahkan hingga astrobiologi dan arkeologi.

Soal dan Jawaban:

1. Apa arti penting pemanfaatan mikrobiologi pada Bidang Teknologi Hasil Ternak ?   

Jawab:

Jasa mikroorganisme sebenarnya telah banyak dimanfaatkan manusia sejak lama. Berdasarkan gambar-gambar pada dinding dalam goa dari zaman purba, telah ada indikasi yang kuat bahwa bangsa Sumaria pada tahun 2500 sebelum Masehi, telah mempunyai kebiasaan menambahkan inokulum pada susu untuk menstimulasi fermentasi, dan kebiasaan tersebut masih dilakukan sampai sekarang.

Mikroorganisme telah menjadi pusat perhatian yang kian bertambah karena mereka dapat membantu memecahkan beberapa permasalahan manusia yang paling rumit, sebagian besar diantaranya disebabkan oleh persaingan dalam pemanfaatan sumber daya yang terbatas jumlahnya dan persaingan akan ruang.

Beberapa diantara permasalahan ini seperti suplai energi atau pangan agar cukup, polutan lingkungan, dan pencegahan penyakit serta pemeliharaan kesehatan, telah ditangani dengan teknologi mikrobiologis.

Jasad-jasad renik tertentu direkayasa secara genetik, yaitu dibuat sedemikian sehingga dapat dijadikan sumber protein sel tunggal bagi pakan, yang kemudian diubah oleh hewan-hewan ternak menjadi telur, susu, dan daging sehingga dapat menyerupai makanan yang tidak asing lagi, yang selanjutnya dapat digunakan sebagai pengganti protein bagi konsumsi manusia. Dengan adanya mikrobiologi maka produk-produk peternakan dalam bidang teknologi hasil ternak dapat dikembangkan.

Mikrobia bisa dimanfaatkan untuk meningkatkan mutu atau kualitas hasil ternak tersebut sehingga nilai ekonomisnya juga akan meningkat. Selain meningkatkan mutu, Mikrobia juga dapat memperpanjang masa simpan produk peternakan.

Dalam pembelajaran mikrobiologi, kita dapat memanfaatkan pengetahuan yang ada untuk membuat berbagai jenis makanan sehat yang prosesnya menggunakan mikroba atau langsung memanfaatkan mikroba yang ada.

Untuk mengembangkan produk-produk dari peternakan kita dapat menerapkan ilmu mikrobiologi dengan cara melakukan proses fermentasi dan pengawetan yang bertujuan untuk memperpanjang masa simpan bahan pangan tersebut.

Sebagai contoh pembuatan yogurt dan keju.

Dua jenis makanan ini merupakan makanan yang proses pembuatannya dibantu oleh mikroba.Takaran dan jenis mikroba yang digunakan akan mempengaruhi rasa yogurt dan keju yang dihasilkan dari proses fermentasi.

Salah satu penerapan ilmu mikrobiologi yaitu pengawetan.

Pengawetan pada suatu makanan merupakan suatu upaya untuk menahan laju pertumbuhan mikroorganisme pada makanan.

Kehilangan mutu dan kerusakan pangan disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut:

a. Pertumbuhan mikroba yang menggunakan pangan sebagai substrat untuk memproduksi toksin didalam pangan.

b. Katabolisme dan pelayuan (senescence) yaitu proses pemecahan dan pematangan yang dikatalisis enzim indigenus.

c. Reaksi kimia antar komponen pangan dan/atau bahan-bahan lainnya dalam lingkungan penyimpanan.

d. Kerusakan fisik oleh faktor lingkungan (kondisi proses maupun penyimpanan).

e. Kontaminasi serangga, parasit dan tikus.

Agar dapat berjalan, setiap reaksi kimiawi dan enzimatis membutuhkan kondisi lingkungan yang optimum (misalnya suhu, pH, konsentrasi garam, ketersediaan air, kofaktor dan faktor lainnya).

Sebagai contoh, mikroorganisme memerlukan semua kondisi yang optimum untuk berlangsungnya reaksi kimiawi dan enzimatis, dan juga membutuhkan karbon, sumber nitrogen, beragam mineral, dan ada atau tidak ada oksigen (aerobik/anaerobik), beberapa vitamin dan sebagainya.

Sehingga untuk mengontrol kerusakan kita harus membuat kondisi yang dapat menghambat terjadinya reaksi yang tidak dikehendaki.

Secara umum, penyebab utama kerusakan produk susu, daging dan unggas adalah mikroorganisme sementara penyebab utama kerusakan buah dan sayur pada tahap awal adalah proses pelayuan (senescence) dan pengeringan (desiccation) yang kemudian diikuti oleh aktivitas mikroorganisme.

Prinsip pengawetan pangan ada tiga, yaitu:

a. Mencegah atau memperlambat kerusakan mikrobia.

b. Mencegah atau memperlambat laju proses dekomposisi (autolisis) bahan pangan.

c. Mencegah kerusakan yang disebabkan oleh faktor lingkungan termasuk serangan  hama.

Mencegah atau memperlambat kerusakan mikrobial dapat dilakukan dengan cara:

1. Mencegah masuknya mikroorganisme (bekerja dengan aseptis).

2. Mengeluarkan mikroorganisme, misalnya dengan proses filtrasi.

3. Menghambat pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme, misalnya dengan penggunaan suhu rendah, pengeringan, penggunaan kondisi anaerobik atau penggunaan pengawet kimia.

4. Membunuh mikroorganisme, misalnya dengan sterilisasi atau radiasi.

Mencegah atau memperlambat laju proses dekomposisi (autolisis) bahan pangan dapat dilakukan dengan cara destruksi atau inaktivasi enzim pangan, misalnya dengan proses blansir dan atau dengan memperlambat reaksi kimia, misalnya mencegah reaksi oksidasi dengan penambahan anti oksidan.

Pengolahan (pengawetan) dilakukan untuk memperpanjang umur simpan (lamanya suatu produk dapat disimpan tanpa mengalami kerusakan).

2. Mengapa kombinasi protease dan hemiselulose dapat meningkatkan kinerja ayam broiler?

Jawab:

Ayam broiler adalah ayam yang dipelihara secara intensif dengan kisaran umur 6-8 minggu baik jantan maupun betina guna memperoleh produksi daging yang optimal. Secara genetis, ayam broiler diciptakan agar dipelihara dalam waktu yang singkat sehingga dapat dimanfaatkan hasilnya.

Agar hasil pemeliharaan ayam broiler dapat optimal maka perlu ditunjang dengan pemberian pakan yang baik. Sebagian besar komponen penyusun pakan unggas berasal dari tanaman (biji-bijian) seperti jagung, kedelai, padi, gandum, bunga matahari, wheat pollard dan lain-lain.

Bahan pakan tersebut merupakan sumber asam fitat.

Bahan pakan yang berasal dari tanaman memiliki kandungan fosfor (P), sekitar 2/3 dari fosfor tersebut berada dalam bentuk senyawa fitat. Senyawa ini tidak hanya mengikat fosfor tetapi juga mengikat protein serta mineral (Mg, Fe, Zn, Mn, Ca) dan enzim protein yang sangat berguna bagi pertumbuhan dan produksi. Aktivitas enzim protease pada usus halus dan pankreas meningkat secara nyata.

Besarnya peningkatan aktivitas enzim tersebut berbeda antara yang terjadi pada usus halus dengan di pankreas.  Aktivitas enzim meningkat sebesar antara 3-3,5 kali lebih tinggi pada usus halus dan 4-4,5 kali lebih besar pada pankreas. Peningkatan aktivitas enzim pada penelitian ini tampak jelas dipengaruhi oleh umur lewat rangsangan banyaknya "chyme" yang ada.

Banyaknya "chyme" berhubungan erat dengan jumlah konsumsi, karena umur makin bertambah jumlah konsumsi (intake) juga meningkat. Meskipun aktivitas enzim pencernaan pada umumnya dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain genetis, komposisi ransum, dan intake, intake lebih berpengaruh terhadap produksi dan aktivitas enzim pencernaan.

Hasil penelitian yang menunjukkan bahwa umur merupakan faktor yang mempengaruhi produksi enzim pencernaan pada ayam dan kalkun. Perubahan ransum menjadi "chyme" dalam saluran pencernaan dapat menjadi rangsangan mekanis bagi dinding usus yang selanjutnya mempengaruhi produksi enzim pencernaan. Aktivitas tripsin pada ayam dengan bobot badan ringan lebih rendah jika dibandingkan dengan pada ayam dengan bobot badan yang lebih tinggi.

Hal tersebut konsisten dengan hasil penelitian ini bahwa semakin muda umur ayam semakin rendah aktivitas enzim karena konsumsi ransum semakin sedikit sebagai perangsang dinding saluran pencernaan (usus halus).

Enzim Protease adalah enzim yang mengubah Proteosa, pepton dan polipeptida menjadi asam amino.

Proteosa itu sendiri adalah suatu modifikasi dari asam amino yang susunannya lebih sederhana daripada susunan asam amino dalam Protein sehingga dapat lebih mudah diubah menjadi asam amino penyusunnya.

Untuk mengubah Protein menjadi Proteosa, pepton dan polipeptida diperlukan bantuan bantuan dari Enzim Pepsin.Hemiselulosa merupakan senyawa prekursor (pembentuk) selulosa.

Hemiselulosa berfungsi sebagai pendukung dinding sel dan berlaku sebagai perekat antar sel tunggal (perekat antar mikrofibril selulosa) yang terdapat didalam batang pisang dan tanaman lainnya.

Hemiselulosa menyerupai selulosa.

Dengan asam encer dihidrolisa menjadi mannose + galaktosa.

Dapat dijumpai misal pada lendir tumbuhan.

Hemiselulosa yaitu polisakarida yang mengisi ruang antara serat-serat selulosa dalam dinding sel tumbuhan. 

Serat merupakan senyawa yang selalu terdapat pada bahan pakan yang berasal dari tanaman dan merupakan senyawa yang tidak dapat didigesti oleh ternak monogastrik.

Jika jumlah serat yang tidak dicerna meningkat maka akan menimbulkan tambahan biaya pada pakan.

Tidak terdigestinya serat juga mengakibatkan efek negatif pada digesti mineral dan protein.

Serat juga termasuk jenis asam fitat.

Padahal ayam broiler termasuk hewan monogastrik yang tidak mampu memetabolis asam fitat sehingga fosfat anorganik ditambahkan dalam pakannya untuk memenuhi kebutuhan fosfor.

Hal ini memberi konsekuensi adanya masalah polusi fosfor di area peternakan yang intensif.

Hemiselulosa memiliki sifat non-kristalin dan bukan serat, mudah mengembang, larut dalam air, sangat hidrofolik, serta mudah larut dalam alkali.

Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan antar serat, karena hemiselulosa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat tunggal.

Pada saat proses pemasakan berlangsung, hemiselulosa akan melunak, dan pada saat hemiselulosa melunak, serat yang sudah terpisah akan lebih mudah menjadi berserabut.

Bahwa adanya hemiselulosa mengurangi waktu dan tenaga yang diperlukan untuk melunakkan serat selama proses mekanis dalam air.

Dengan peran kedua enzim tersebut yang saling membantu dapat meningkatkan menyerapan nutrisi pada pakan ternak ayam broiler.

3. Mengapa bakteri Butyrivibrio fibrisolvens yang ditambahkan pada pakan dapat menghasilkan susu dengan kandungan asam linoleat tinggi?

Jawab:

Butyrifibrio fibriosolvens merupakan bakteri rumen pencerna serat berbentuk batang dan gram positif.

Hasil fermentasi katbohidrat oleh B. fibriosolvens meliputi asetat, format, laktat, butirat, H2 dan CO2. B. fibrisolvens termasuk kelompok bakteri mesophyl, yang dapat tumbuh dengan baik pada suhu 25–40 derajat C.

Bakteri ini memiliki flagela, sehingga bersifat motil.

Populasi B. fibrisolvens cenderung meningkat bila proporsi konsentrat pakan juga meningkat.

Peranan B. fibrisolvens lebih dominan pada hidrolisis hemiselulosa, sehingga dapat memecah menjadi senyawa yang lebih sederhana.

Dalam kaitannya dengan produksi asam linoleat pada susu, asam linoleat merupakan sebuah asam karboksilat dengan rantai karbon dan 18-cis dua ikatan ganda, ikatan rangkap pertama terletak pada karbon keenam dari ujung omega.

Asam linoleat merupakan asam esensial yang tidak bisa diproduksi oleh tubuh, sehingga perlu adanya bantuan mikroba.

Mikroba yang bisa membantu produksi asam linoleat antara lain B. Fibrisolvens.

Bakteri tersebut ditambahkan pada pakan ternak, sehingga bakteri tersebut akan memproduksi asam linoleat yang tinggi.

Asam linoleat adalah omega-6 asam lemak yang tak jenuh.

Asam linoleat merupakan sebuah asam karboksilat dengan rantai karbon ikatan rangkap pertama yang terletak pada karbon keenam dari ujung omega.

Asam linoleat adalah asam lemak tak jenuh ganda yang digunakan dalam biosintesis asam arakhidonat (AA) dengan beberapa prostaglandin.

Hal ini ditemukan dalam lipid pada membran sel.

Linoleat (omega-6) dan linoleat terkonjugasi (Conjugated Linoleic Acid (CLA)) sangat terbatas sebarannya di alam sebagai nabati dan hewani, padahal keduanya lemak essensial.

Sebagai nabati linoleat terdapat dalam biji bunga matahari, kedelai, kemiri, dan beberapa tumbuhan khas Turki.

Susu yang mengandung asam linoleat terkonjugasi yang dapat dipercaya menambah kekebalan tubuh dan mengurangi pertumbuhan tumor.

Kandungan asam linoleat dalam susu organik lebih tinggi.

Hal ini kemungkinan di karenakan pada sapi organik lebih banyak di beri makan rumput dan pakan alami daripada pakan berkosentrat.

Dapat disimpulkan bakteri butyrivibrio fibrisolvensmerupakan mikroba yang dapat membantu produksi asam linoleat.

Bakteri butyrivibrio fibrisolvens ditambahkan pada pakan ternak, sehingga bakteri tersebut mampu memproduksi asam linoleat tinggi.