TINJAUAN PUSTAKA Bakteri Escherichia coli Escherichia coli adalah jenis spesies dari Escherichia yang merupakan genus dari famili Enterobacteriaceae yang terdiri dari organisme yang bisa tumbuh secara aerobik atau anaerobik dan mampu menggunakan karbon sederhana serta sumber nitrogen. Pada media inkubasi agar dengan suhu 37ºC selama 24 jam, koloni Escherichia coli menunjukkan sifat cembung, halus dan tak berwarna (Saif, 2003). Penampakan bakteri Escherichia coli dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Sumber: http://en.wikipedia.org/e-coli
Gambar 1. Bakteri E. coli
Sumber: http://en.wikipedia.org/e-coli
Gambar 2. Koloni Bakteri E. coli Escherichia coli (umumnya disingkat menjadi E. coli) adalah bakteri gramnegatif yang berbentuk seperti batang, umumnya ditemukan di bagian akhir usus besar pada organisme berdarah panas.Umumnya strain E. coli tidak berbahaya, namun beberapa strain dapat mencemari makanan secara berat dan kadangkala bertanggung jawab pada penarikan produk oleh produsen (CDC, 2007; Vogt dan Dippold, 2005). Bakteri E. coli umumnya menyerang saluran pencernaan dan
menyebabkan gangguan penyerapan zat makanan (Baumgart et al., 2007).Strain yang tidak berbahaya (seperti kebanyakan strain E. coli) adalah bagian dari flora normal di usus dan dapat memberi efek menguntungkan dengan memproduksi vitamin K2, dan mencegah perkembangbiakan dari bakteri patogenik di dalam usus (Hudault et al., 2001; Reid et al., 2001). Contoh strain yang berbahaya adalah O157:H7 (Vogt dan Dippold, 2005). Bakteri E. coli seringkali ditemukan di perairan dan keberadaannya digunakan untuk mendeteksi kontaminasi feses, tetapi keberadaan E. coli tidak selalu diakibatkan oleh limbah manusia.E. coli dapat ditemukan di semua hewan berdarah panas, seperti burung dan mamalia dan juga ikan dan kura-kura.Tanah dan pasir juga menjadi habitat E. coli (CDC, 2007). Keberadaan bakteri patogen, mikotoksin, organisme dan toksin tanaman dapat memperlambat perkembangan vili dan mikrovili usus pada usia awal broiler (Leeson dan Summers, 2005). Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) bertanggungjawab sebagai agen penyebab diare pada manusia, kelinci, anjing, kucing dan kuda.Enteropathogenic Escherichia coli secara moderat bersifat menyerang (memasuki sel inang) dan mengakibatkan respon yang merugikan (Todar, 2007).Beberapa strain dari E. coli mensekresikan racun yang dapat mengganggu kesetimbangan air dalam saluran pencernaan dan mengakibatkan diare (Leeson dan Summers, 2005).AktivitasE. coli dapat ditekan dengan penggunaan antibiotik, diantaranya bambermycin (Blood et al., 2007). Prebiotik Prebiotik adalah suatu bahan makanan yang tidak dapat dicerna dan memberikan manfaat positif bagi tubuh karena secara selektif menstimulir pertumbuhan dan aktivitas bakteri baik dalam usus besar. Prebiotik merupakan bahan pakan
berupa
serat
tidak
dapat
dicerna
oleh
ternak
berperut
tunggal
(monogastrik)seperti ayam atau babi.Konsumsi bahan prebiotik secara signifikan dapat memodulasi komposisi mikroflora kolon yang menyebabkan Bifidobacteria lebih dominan dan banyak ditemukan dalam feses(Gibson dan Roberfroid, 1995; Roberfroid, 2000).Beberapa contoh dari prebiotik adalah inulin, oligosakarida, galaktooligosakarida, laktulosa, laktosukrosa, isomaltaso-oligosakarida, trans-
galaktooligosakarida, fruktooligosakarida, glukooligosakarida, soy-oligosakarida dan xilooligosakarida (Tamime, 2005; Roberfroid, 2007). Definisi prebiotik tidak menitikberatkan pada grup bakteri tertentu secara spesifik.Prebiotik diasumsikan dapat meningkatkan jumlah dan/atau aktivitas dari Bifidobacteriadan bakteri asam laktat (Lactobacillus).Salah satu pentingnya dari bakteri tersebut adalah efek menguntungkan yang ditimbulkan bagi inang, khususnya dalam memperbaiki kecernaan (termasuk meningkatkan penyerapan mineral) dan keefektifan serta kekuatan dari sistem kekebalan (Coxam, 2007; Seifert dan Watzl, 2007). Prebiotik dalam usus, terutama usus besar yang difermentasi oleh bakteri probiotik akan menghasilkan berbagai produk asam lemak rantai pendek (shortchain fatty acid/SCFA) dalam bentuk asetat, propionat, butirat, L-laktat, karbondioksida dan hidrogen. Oleh tubuh, SCFA dapat dipakai sebagai sumber energi. Efek stimulasi selektif terhadap pertumbuhan bakteri probiotik terutama Bifidobacteria dan Lactobacillusakan memberikan efek menguntungkan terhadap kesehatan, antara lainmemperbaiki keluhan malabsorbsi laktosa, meningkatkan ketahanan alami terhadap infeksi di usus oleh kuman patogen Clostridium perfringen, Eschericia coli, Salmonella, Shigella dan Listeria, sebagai supresi kanker, memperbaiki metabolisme lipid,
mengurangi
menstimulasi
kadar
sistem
kolesterol
gastrointestinal
darah,
memperbaiki
(Wardhanu,
pencernaan,
2009).Tingginya
dan
jumlah
Bifidobacteria dalam saluran pencernaan dapat disebabkan oleh prebiotik khususnya oligosakarida, karena tak dapat dicerna oleh enzim dalam usus halus dan tak bisa digunakan oleh kebanyakan mikroflora usus selain spesies probiotik, seperti Bifidobacteriadan Propionibacteria (Hsu et al., 2004).Probiotik mempengaruhi daya tahan inang terhadap infeksi usus sebaik fungsi sel imun (Roller et al., 2003). Bahan Baku Prebiotik Beberapa tumbuhan famili Compositae seperti Chicorium intibus (Chicory), Inula helenium (elecampane), Taraxacum officinalis (dandelion) dan Helianthus tuberosus (Jerusalem artichoke) diketahui menyediakan fruktan, fruktan (golongan karbohidrat inulin) adalah polimer yang mengandung gugus fruktosa dengan ikatan glikosidik (Roberfroid, 2000).Selain itu bahan lainnya yang mengandung inulin
adalah bawang merah, asparagus, bawang daun, bawang putih, globe artichoke, pisang, gandum, rye, dan barley (Tungland, 2000). Tongkol jagung merupakan salah satu limbah padat yang dihasilkan industri pengolahan jagung.Limbah tersebut biasanya tidak dipergunakan lagi ataupun nilai ekonominya sangat rendah.Umumnya tongkol jagung dipergunakan sebagai pakan ternak sapi, ataupun di daerah pedesaan tongkol jagung ini dapat dimanfaatkan sebagai obat diare (Aguirar, 2001; Suprapto dan Rasyid, 2002).Contoh bahan-bahan yang mengandung prebiotik dapat dilihat pada Gambar 3.
Keterangan: 1. Tongkol Jagung, 2. Dedak gandum (sumber: http://www.mdidea.com), 3. Tepung gandum (sumber: http://www.foodsubs.com), 4. Gandum hitam (sumber: http://www1.agric.gov.ab.ca), 5. Bawang (sumber: http://i590.photobucket.com). 6. Bawang yang telah dimasak (sumber: http://www.jeenaskitchen.com), 7. Umbi chicory (sumber: http://www.praeventia.ca), 8. Asparagus (sumber: http://tio-geo.com), 9. Daun bawang (sumber: http://creoleindc.typepad.com), 10. Jerusalem artichoke (sumber: http://www.organicgardeninfo.com),11. Bawang putih (sumber: http://www.bellybytes.com), 12. Elecampane (sumber: http://dictionary.medievalcookery.com), 13. Pisang (sumber: http://cepsalse.blogdetik.com),14. Barley(sumber: http://www.freefoto.com/images), 15. Dandelion muda(sumber: http://graphics8.nytimes.com), 16. Globe artichoke (sumber: http://www.gardening-tools-direct.co.uk)
Gambar 3. Bahan Baku Prebiotik Tanaman jagung termasuk jenis tanaman pangan yang diketahui banyak mengandung serat kasar dimana tersusun atas senyawa kompleks lignin, hemiselulose dan selulose (lignoselulose), dan masing-masing merupakan senyawasenyawa yang potensial dapat dikonversi menjadi senyawa lain secara biologi (Suprapto dan Rasyid, 2002). Tongkol jagung mengandung 40% selulosa, 36% hemiselulosa, 16% lignin dan 8% bahan lainnya. Produk hidrolisis xilan berupa xilooligosakarida yang terdapat dalam tongkol jagung telah dikembangkan sebagai
komponen prebiotik xilooligosakarida (Huda, 2007).Struktur kimia xilan dapat dilihat pada Gambar 4.
Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylan.svg
Gambar 4. Struktur Kimia Xilan Xilooligosakarida adalah oligomer gula yang disusun dari unit-unit xilosa. Xilooligosakarida dapat digunakan sebagai bahan pangan, kosmetik, farmasi atau produk pertaniandan dapat ditemukan di buah-buahan, sayuran, bambu, madu, susu ataupun bahan yang kaya xilan lainnya (Alonsoet al., 2003). Kandungan serat prebiotik dalam beberapa bahan (dibandingkan dengan 100 persen bobot bahan) dan jumlah bahan yang dibutuhkan untuk mendapat 6 gram prebiotik, disajikan dalam Tabel 1. Tabel 1. Kandungan Serat Prebiotik dalam 100 gram Bahan Makanan dan Jumlah yang Dibutuhkan Untuk Mendapatkan 6 gram Prebiotik Kandungan serat prebiotik (per 100 g bahan) 64,6 g
Jumlah yang diperlukan untuk mendapat 6 gram prebiotik 9,3 g
Jerusalem artichoke (mentah)
31,5 g
19 g
Dandelion muda (mentah)
24,3 g
24,7 g
Bawang putih (mentah)
17,5 g
34,3 g
Daun bawang (mentah)
11,7 g
51,3 g
Bawang (mentah)
8,6 g
69,8 g
Bawang (dimasak)
5g
120 g
Asparagus (mentah)
5g
120 g
Dedak gandum (mentah)
5g
120 g
4,8 g
125 g
1g
600 g
Nama Bahan Umbi chicory (mentah)
Tepung gandum utuh (dimasak) Pisang (mentah) Sumber: Alanna et al., 1999.
Antibiotik Antibiotik adalah sebuah substansi atau komponen yang membunuh bakteri atau menghambat pertumbuhannya, digunakan untuk mengobati infeksi yang disebabkan mikroorganisme, termasuk jamur dan protozoa (Ledingham dan Warrell, 2000).Antibiotik awalnya lebih dikenal dengan istilah antibiosis, antibiotik adalah sejenis obat yang bereaksi melawan bakteri (Schwalbe et al., 2007). Antibiotik pertama kali dideskripsikan berkaitan dengan bakteri pada tahun 1877, pada saat Louis Pasteur dan Robert Koch meneliti tentang bakteri yang hidup bebas di udara terbuka dapat menghambat pertumbuhan Bacillus anthracis, dan obat ini di kemudian hari dinamakan antibiotik oleh Selman Waksman, seorang ahli mikrobiologi Amerika (Schwalbe et al., 2007). Kemajuan yang pesat dalam kimia kedokteran mengakibatkan kebanyakan antibiotik terbuat dari bahan semi-sintetis (komponen asli terdapat di alam, yang dimodifikasi secara kimia).Beberapa antibiotik masih diproduksi dan diisolasi dari organisme hidup seperti golongan aminoglikosida, dan lainnya dibuat dari bahan sintetik murni yaitu golongan sulfonamida, quinolones dan oxazolidinones.Antibiotik dapat dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan efek yang ditimbulkan terhadap mikroorganisme, bagi antibiotik yang membunuh bakteri adalah bactericidal agents, sedangkan yang menghambat tumbuhnya bakteri dikenal sebagai bacteriostatic agents (Nossbaum, 2006).Cara kerja antibiotik dapat dilihat pada Gambar 5.
Sumber: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Antibiotics_action.png/645px Antibiotics_action.png
Gambar 5. Cara kerja antibiotik Penggunaan antibiotik memiliki efek antara lain: (1) Antibiotik dapat mencegah penyakit terutama dalam saluran pencernaan, (2) Antibiotik dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang menghasilkan amonia dalam jumlah besar, (3) Antibiotik dapat meningkatkan penyerapan nutrien (kalsium, fosfor dan magnesium) dan menghambat kerusakan nutrien (vitamin dan asam amino) oleh mikroorganisme, (4) Antibiotik dapat meningkatkan kemampuan absorbsi zat makanan dan meningkatkan efisiensi penggunaan ransum (Leeson dan Summers, 2001).
Energi Metabolis Energi dibutuhkan untuk semua proses faali pada hewan, seperti pergerakan, pernafasan, peredaran darah, reproduksi dan sebagainya.Dalam lingkup sains fisik, energi ditujukan secara umum untuk melakukan kerja atau kegiatan apapun yang dapat
dikonversikan
menjadi
kerja
(Leeson
dan
Summers,
2001).Energi
dimanifestasikan dalam berbagai bentuk: (1) mekanikal/kerja, (2) temperatur, (3) listrik, (4) cahaya, (5) nuklir, dan (6) molekuler; Kerja adalah satu-satunya (dari beberapa kegunaan energi dalam biologi), yang khusus terjadi pada hewan (Leeson dan Summers, 2001). Nilai energi bahan pakan atau ransum dapat dinyatakan dalam bentuk energi bruto, energi dapat dicerna, energi metabolis dan energi netto. Energi bahan pakan atau ransum dapat diserap oleh tubuh ayam, tetapi sebagian hilang melalui feses dan urin (NRC, 1994; Leeson dan Summers, 2001). Energi metabolis adalah energi bruto bahan pakan atau ransum dikurangi energi bruto feses, urin dan gas yang dihasilkan selama proses pencernaan, tetapi pada unggas energi metabolis merupakan energi bruto bahan pakan atau ransum dikurangi dengan bruto ekskreta. Hal ini dikarenakan feses dan urin dari unggas menyatu (NRC, 1994). Energi metabolis telah menjadi standar umum dalam pengukuran dari ketersediaan energi pada ayam dan kebanyakan hewan ternak lain (Leeson dan Summers, 2001). Dalam sistem energi metabolis, tidak seluruhnya energi yang terdapat dalam ekskreta berasal dari pakan, namun juga menunjukkan energi yang terdapat dari selsel usus, hormon, enzim dan urin endogenus yang ada dalam ekskreta unggas. Jika kehilangan energi non-pakan ini diukur dan jumlahnya diturunkan dari AME (Apparent Metabolizable Energy), maka TME (True Metabolizable Energy) dapat diturunkan. TME tidak dipengaruhi oleh asupan pakan, sedangkan AME akan menurun drastis pada saat asupan pakan sangat rendah. Pada saat asupan pakan rendah, energi metabolis feses dan urin endogenus dapat diasumsikan menyumbang energi ekskreta dalam jumlah besar (Leeson dan Summers, 2001). Menurut Sibbald dan Wolynetz (1985), energi metabolis dapat dinyatakan dengan empat perubah, yaitu energi metabolis semu (EMS), energi metabolis murni (EMM), energi metabolis semu terkoreksi nitrogen (EMSn) dan energi metabolis
murni terkoreksi nitrogen (EMMn). EMS merupakan perbedaan antara energi pakan dengan energi feses dan urin, dimana pada unggas feses dan urin bercampur menjadi satu dan disebut ekskreta.Skema energi dapat dilihat pada Gambar 6.
Sumber: http://2.bp.blogspot.com/_49oqiNCqot8/Se1fiGVWLSI/AAAAAAAAABg/IKHZRGG-bO4/ s1600-h/Energi.JPG
Gambar 6. Skema Energi EMSn biasanya paling banyak digunakan untuk memperkirakan nilai energi metabolis.EMM merupakan EMS yang dikoreksi dengan energi endogenus.Energi endogenus terdiri dari metabolic faecal dan endogenous urinary, berasal dari
katabolisme jaringan tubuh untuk kebutuhan hidup pokok pada saat dipuasakan dan sebagian lagi berasal dari produk akhir yang mengandung nitrogen.EMMn memiliki hubungan dengan EMM seperti halnya EMSn terhadap EMS (Wolynetz dan Sibbald, 1984).Nilai EMSn dan EMMn lebih rendah dari nilai EMS dan EMM. Perbedaan ini disebabkan karena EMSn dan EMMn memperhitungkan adanya konversi energi (faktor koreksi) yang berasal dari nitrogen sebesar 8,22 kkal/g yang keluar sebagai asam urat jika dioksidasi secara sempurna (Sibbald, 1980). Retensi Nitrogen Protein dalam bahan makanan termasuk zat-zat yang mengandung nitrogen. Oleh karena itu untuk mengetahui kandungan protein dari suatu bahan makanan, terlebih dahulu perlu ditentukan kandungan nitrogennya secara kimiawi (Anggorodi, 1984).Protein bahan makanan yang berkualitas baik akan meningkatkan pertambahan bobot badan untuk setiap unit protein yang dikonsumsi dibanding dengan protein yang berkualitas rendah (Scott et al., 1982). Perhitungan nilai kecernaan protein suatu bahan makanan menggunakan nilai retensi nitrogen. Retensi nitrogen merupakan jumlah konsumsi nitrogen dikurangi dengan jumlah nitrogen dalam feses dan urin (Sibbald, 1981). Banyaknya nitrogen yang diretensi dalam tubuh unggas akan mengakibatkan ekskreta mengandung sedikit nitrogen urin dan energi yang kecil dibandingkan dengan unggas yang tidak meretensi nitrogen (NRC, 1994). Nilai energi termetabolis biasanya dikoreksi untuk retensi N untuk mengkonversi semua data ke dasar kesetimbangan N untuk tujuan perbandingan (Lopez dan Leeson, 2007).Menurut McDonald et al. (2002), dalam penentuan energi metabolis perlu dikoreksi terhadap jumlah retensi nitrogen karena kemampuan ternak dalam memanfaatkan energi bruto dan protein kasar sangat bervariasi. Koreksi nitrogen digunakan untuk menjelaskan efek variabel pertumbuhan dan pertambahan kandungan protein tubuh pada unggas, retensi nitrogen pada telur, atau keduanya (Lopez dan Leeson, 2007).Nilai retensi nitrogen bervariasi untuk masing-masing unggas, tergantung dari kemampuan unggas untuk menahan nitrogen dalam tubuh unggas dan tidak dikeluarkan sebagai nitrogen dalam urin (Sibbald, 1981). Selain itu menurut NRC (1994), retensi nitrogen akan berbeda untuk setiap jenis ternak, umur dan faktor genetik yang berbeda. Hal ini didukung dengan
pendapat Wahju (1997) bahwa tidak semua protein yang masuk ke dalam tubuh dapat diretensi, tetapi tergantung kepada faktor genetik dan umur.
