Jurnal P eternakqn Indanesia, I I (3) : I 9 5-2 I 0, 2006 ISSN: 1907-1760 195

Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia Dan KontribusinyaTerhadap Pencegahan Polusi Lingkungan

B. Santoso dan Th. Sraun

Jwusan Nutrisi dan Makanan Ternak, Fakultas Petemakan Perikanandan llmu Kelautan, Universitas Negeri Papua

Abstract

Methane (CH) is produced as a result of anaerobic fermentation of the soluble andstructural carbohydrates by methanogens in the rumen of ruminant animals, which isreleased into the environment by eruetation. Methane production from ruminant range

from 2 to 12% of the gross energ/ intake and represents a substantial loss in ffieiency ofanimal production. Recently, CHa production by ruminants has also received sttentiondue to its contribution to global warming. Much research kas been carried out on themanipulation of rumen fermentation to inhibit methanogenesis. Several strategies can betreated to reduce CHa production in the rumen such qs by feed manipulation(composition, feeding level) or by the use of both chemical and natural feed additives.More biotechnological inrterventions e.9., defaunation, probiotics and prebiotics, andintroduction of reductive acetogenesis in the rurnen, are olso mentioned. Chemicalinhibitors hwe proved to be effective in decreasing CH4e production to variying degrees.Problems with ehemical inhibitors hsve been noted, such as ramen microbial adaptation,toxicity to the host, residues in endible products and an inability to increase energeticfficiency.

Key words: methan; ruminant; environment; feed additive.

Pendahuluan

Gas methan (CH4) merupakanhasil fermentasi anaerob karbohidratstnrktural maupun non-shrktural olehmethanogen (bakteri penghasilmethan) di dalam rumen ternakruminansi4 selanjutnya dikeluarkanke atmosfer melalui proses eruktasi.Sapi dewasa menghasilkan CFI4bervariasi dai2 - 12% dari konsumsienergi kasar (gross energy intake) atausetara dengan 250 - 500 /ekor/hari(Johnson and Johnson, 1995).Sementara itu dari ll37 data, Pelchenand Peters (1998) menyimpulkanbahwa rata-rata produksi CH4 (%konsumsi energi kasar) pada ternakdomba adalah 7,22 o/o atau setaradengan 31/ekor/hari. MenurutBrouwer (1965), nilai konversi energi

dari gas CH+ adalah 39,54 Wll. Haltersebut menu4iukkan bahwa produksiserta pengeluaran gas CFI4 dari ternakruminansia mengindikasikan energiyang hilang dari tubuh temak.Disamping itu" gas CI{4 yangdihasilkan oleh ternak ruminansiatelah mendapat perhatian yang seriusdalam beberapa tahun terakhir inikarena berkontribusi terhadap pema-nasan global di atmosfer. MenurutMoss (1994), CFIa mempunyai efek-tifitas radiasi yang lebih besardibandingkan CO2 (21vs. I /molekul),serta waktu paruh di atmosfer lebihpendek daripada COz (10 vs. 200tahun).

Populasi ruminansia di duniamenghasilkan 77 juta ton CHy'tahunatau sebesar 12 - 15 Yo dan total

B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia

196 B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansio

pencemaran CH4 di atrnosfer. Se-

mentara ifu, CH4 menempati urutankedua (18 %) setelah COz dalamkontribusi terhadap pemanasan globaldibandingkan dengan gas lainnya(Moss, 1993), sebagaimana terterapada Gambar 1.

Methanogenesis Dalam Rumen

Methanogen adalah suatu grupbakteri yang mempunyai sifathalopilik dan thermoasidophilik(Moss, 1993), dikelompokkan dalamklas Archae dengan kingdomEuryaarcaeota (Balch and Wolfe,1979). Bakteri methanogen hidupdalam kondisi potensial redokskurang dari - 300 mV (Stewart andBryant, 1988) dan sebagian besarhidup dalam keadaan pH netraldengan kisaran pH optimum 6 - 8

(Jones et al., 1987). Bakteri inidikelompokkan dalam Gram positif

CFC:14o/o

dengan ukuran lebar dan panjang

berturut-turut sekitar 1,8 pm dan 1,5 -2,0 pm (Takahashi, 2001). Enamspesies methanogen telah diisolasi daridalam rumen dan hanya dua spesiesyaitu Methanobrevibacter ruminan-tium dan Methanosarcina sp. yangterdapat dalam populasi yang besar

lebih dari I x 106/ml (McAllister era|.,1996).

Selama fermentasi karbohidratdalam rumeq sebagian mikro-organisme rumen menggunakan jalurEmbden-MeyerhoffParnas and pen-t os e pho sphate dalam memfermentasipolisakarida (heksosa dan pentosa)menjadi piruvat. Selanjutnya piruvatdimetabolisir melalui berbagai jalurdengan hasil akhir seperti format,asetat, propionat, butirat, laktat,suksinat methanol, ethanol, COz danHz Gabel 1).

Gambar l. Kontribusi Berbagai Gas Terhadap Pemanasan Global(Sumber: Moss et a|.,1993)

CHi 18o/o

Gas Lain; 13%

Jurnal P eternaknn Indones ia, I I (3 ) : I 9 5 -2 I 0, 2 006 ISSN: 1907-1760

B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia

Tabel l. Spesies dan Karakteristik Methanogen yang Diisolasi Dari Rumen

Organisme Morfologi, Komposisi

Sel Penutup

Sumber Energi

Methanobrevibacterrurninantium

Me thanobr evib act er sp.

Me thano s arc ina b arkeri

Batang pendek,membutuhkan KoM, PS

Batang pendek, sintesis

KoM, PS

Kokkus tidak beraturan

Kelompok panjang,

HPS+PR

Kokkus, HFS

Hzlformat

Hzlformat

H2lmetanol

methylamin/asetat

H2lmetanol

methylamin/asetat

H2lformat

Hzlformat

Methanosarcino mazei

Methanobacteriumformicicum Batang panjang dan

berfilamen, PS

Methanomicrobium mobile Batang pendek, PRKoM, koenzim M; PS, pseudomerin; HPS, heteropolisakarida; PR, protein.Sumber: McAllister et al. (1996).

Methanogen seperti Metha-nobrecibacter ruminantium danMethanosarcina barkeri meng-gunakan H2 dan CO2 atau format,asetat, methiamin, dan methanolmenjadi CHa, selanjutnya dikeluarkanke atmosfer melalui proses eruktasi.Penggunaan Hz oleh methanogenberperan penting dalam memper-tahankan fermentasi yang normaldalam rumen (Mathison et al., l99S)dan homeostasis ekosistem rumen(Takahashi, 2001). Secara sederhanapola fermentasi karbohidrat dalamrumen adalah 57,5 glukosa -+ 65asetat + 20 propionat + 15 butirat +35 CI{4 + 60 COz + 25 HzO (Wolin,1979). DiMarco et al. (1990)menyatakan dalam reaksi reduksi COzmenjadi CH4 melibatkan enamkoenzim melalui tujuh tahap reaksi.Menurut Mathison et al. (1998),koenzim M (2 asam mercap-toethanesulfonat atau CoM) jugadibutuhkan sebagai kofaltor padareaksi terakhir dari methanogenesis.Gas H2 dan COz banyak dihasilkan

Jurnal P eternakan Indonesia, I I (3) : 1 9 5-2 I 0, 2 006

oleh bakteri ketika temak meng-konsumsi pakan yang berserat.Substrat yang utama dari pem-bentukan gas CfL adalah karbohidratstruktural yang dapat tercerna sepertihemisellulosa (Gambar 2). Dengandemikian hijauan dengan serat kasaryang tinggi dan dapat dicerna akanmenghasilkan gas CFIa yang tinggi.

Pada proses methanogenesisterjadi transfer Hz antara bakteriselulolitik (McAllister et al., l99S);bakteri non-selulolitik (Chen andWolin, 1977); jamur (Joblin et al.,1989) dan protozoa (Stum et a1.,1982)dengan methanogen. Transfer H2antara mikroorganisme rumen denganmethanogen, tertera pada Tabel l.Sejumlatr methanogen ditemukan padapermukaan protozoa entodiniomorp(Tokura et al., 1997) yang berfungsidalam mengontrol konsentrasihydrogen pada cairan rumen, karenalebih dari 50 % digesti pati dilakukanoleh protozoa dan kecernaan fraksidinding sel (ADF) meningkat sekitar15 % dengan adanya protozoa

ISSN: 1907-1760

l8gB. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia

(faunasi) (Jouany and Ushidq 1999).

Sementara itu, Stumm et al. (1982);

Newbold et al. (1995) menyimpulkan

bahwa sekitar 9 - 25 o/o methanogenbersimbiosis dengan protozoa.

Tabel 2. Transfer Hz antara Mikroorganisme Rumen dengan Methanogen

Substrat Waktu Peningkatan PerubahanInkubasi Kecemaan Produk

Bakteri selulolitikRurn ino c o c c us fl m, efac i ens

dengan

Methanobrevibacterruminantium

Ruminococcus albus dengan

Me thanobr evib act er s mithii

Selulosa

Jerami

barley

A, SI,FJ,Hzl,CH41

E*,1{zl,CH4t

4,610

Bakteri non-selulolitikSelemonas ruminantiumdengan

Methanobrevibacterruminantium

Glukosa TH A, LI,FI,PJ,CH4T

Jamur anaerobikN e o c all im as t ix fr ont al i s

dengan

Me thano br ev ib act er smit hi i

P iromy ce s c o mmuni s dengan

Me thanobrev ib ac t e r s mit hii

Ne oc al I imastix patr iciarumdengan

Me thanobr ev ib act er s mithii

Jerami

barley

Jerami

barley

Selulosa

EI, LJ,HzJ,

CH4T

ET, LJ,H2I,cll4t

AT, EI,FT,LJ,SI' H2I'CH4t

12,8

5,8

l0

10

14

Protozoa

PI,LI,Methonosarcina barkeri CH4t

J:menurun; <-jumlah produk tidak berubatr dengan adanya methanogen

Sumber : McAllister et al. (1996).

Isotricha spp. dengan Glukosa 4 - A1, BI,

Jurnal P eternakan Indonesia, I I (3) : I 9 5'2 I 0, 2 006 ISSN: 1907-1760

B. Sqntoso.: Kantrol Methanogenesis Puda Ruminansia 199

Enzim ekstraseluler

Karbohidratnon-struktural

Monosakarida(glukosa)

fermentasi

Gambar 2. Digesti dan Fermentasi Karbohidrat di Dalam Rumen Oleh Bakteri danProtozoa, serta Hubungannya dengan klethanogenesis

Tabel 3. Produksi Gas CH+ pada Heifer, Domba dan Kambing yang Diberi PakanHay Rumput Orchard pada Level 150 % TDN

Heifer Domba KambinsCFI4 (t&ari)CH+ (l/kg BBo'75)

230,9

2,6

34,3

1,4

25,9

)\)1,7

27.1CH4 0&€ konsumsi BK) 28,4Sumber: Shibata et al. (1992b\

Produksi Gas Methan TernakRuminansia

Gas CHa yang dihasilkan ternakruminansia tergantung dari spesiesternak dan dipengaruhi oleh jenispakan yang dikonsumsi. Sapi (heifer)dapat menghasilkan gas CH4 sekitar 7kali dan 9 kali lebih tinggi

Jurnal Pbternakan Indonesia, I I (j): t 95-2 t 0, 2006

dibandingkan domba dan kambing(Shibata et al., 1992b). Perbandinganproduksi CH+ dari ketiga spesiestersebut yang diberi pakan basal hay,tertera pada Tabel 3.

Pada percobaan lain, Shibata etal. (1992a) melaporkan bahwaproduksi CHa dipengaruhi oleh jenispakan yang dikonsumsi temak. Rata-

ISSN: 1907-1760

200 B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia

rata produksi CF{4 dari 3 jenis ternak(sapi, domba dan kambing) yangdiberi pakan hay dan konsentratdengan rasio 30:70 (H30) lebih rendahdibandingkan dengan 70:30 (H70).Rendahnya CF{a pada kelompok H30disebabkan kandungan selulosa dankecernaan fraksi serat yang rendah.Disamping itu proporsi konsentratyang tinggi dalam suatu pakan akanmemacu pertumbuhan sel mikroba danproduksi asam propionat. Santoso eta/. (unpublished data) menyimpulkanbahwa produksi CFI+ dipengaruhi olehjumlah NDF tercema. Hal ini terlihatdari produksi CFIa pada domba yangdiberi pakan basal silase rumputtimothy (S) lebih tinggi dibandingkanhay rumput timothy (H) denganjumlah NDF tercerna masing-masing0,4 dan 0,32 kg/hari (Gambar 3).

Gambar 3. Produksi CFI+ pada dombayang diberi pakan basalsilase (S) dan hay Qf).

Sementara itu, Kurihara et al.(1999) rnelaporkan bahwa sapiBrahman yang diberi pakan denganproporsi konsentrat yang tinggi (K)menghasilkan CH4 lebih rendahdibandingkan yang diberikan rumputAngelton (A) atau rumput Rodhes (R)(Gambar 4), hal ini diduga ber-hubungan dengan komposisi hemi-selulosa dan selulosa dari masing-masing pakan tersebut.

Jurnbl Peternakan Indonesia, I I (3) : I 95-2 I 0, 2006

Gambar 4. Produksi CFI4 pada sapiBrahman yang diberi pakanrumput Agelton (A),rumput Rhodes (R) danalfalfa+ konsentrat (K).

Menurut Moe and Tynell(1979), terdapat perbedaan darimasing-masing komponen karbohidratterhadap produksi CH+ pada sapi.Produksi CH4 setiap gram selulosayang tercerna sekitar 3 kali lebihtinggr dibandingkan setiap gftrmhemiselulosa dan sekitar 5 kali lebihtinggi dibandingkan setiap gramkarbohidrat yang mudah larut.Shibata et al. (1992b) menyimpulkanbahwa produksi CHa pada ruminansiayang diberi pakan kurang dari 1,5kebutuhan hidup pokok dapatdiprediksi melalui konsumsi pakan,rurmun demikian koefisien determinasi(1) akan meningkat dengan meng-gunakan variabel serat kasar, ADF,pati dan ekstrak tanpa nitrogen,sebagaimana tertera pada Tabel 4.

Strategi Untuk MenurunkanProduksi Methan

1. Manipulasi Pakan tanpaSuplementasi Pakan Aditif (feedadditive)

Menurut Blaxter and Clapperton(1965), produksi CFI4 (kJ per 100 kJdalam pakan) menunrn sejalan dengan

ooED!otrt-o

Yo!,E6tro

IE5ED

!tto

ISSN: 1907-1760

B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia 20t

peningkatan level pernberian pakan.

Disamping itu pemberian karbohidratstruktural (selulosa dan hemiselulosa)yang terfermentasi lebih lambat didalam rumen dibandingkan kar-bohidrat non-struktural (pati dan gtrla)menghasilkan CFI+ lebih banyak perunit substrat yang terfermentasi.

Pemberian konsentrat/bij i-bij iandengan proporsi yang lebih banyakmenurunkan pH dalam rumensehingga menghambat methanogendan protozoa. Disamping itu, pem-berian biji-bijian menyebabkan pe-nurunan methanogenesis yang diikutidengan peningkatan proporsi asampropionat, karena terjadi kompetisipenggunium Hz pada reaksi pem-bentukan propionat dan metha-nogenesis (Van Nevel and Demeyer,1 996). Berdasarkan hubungan tersebutmaka dapat dilakukan beberapamenipulasi pakan untuk menurunkanperbandingan asam asetat danpropionat (A : P), misainya :

e Meningkatkan proporsi karbohidratmudah terfermentasi dan me-nurunkan jumlah pakan kasar.

o Melakukan perlakuan fisik sepertigrinding dan pelleting terhadap

pakan hijauan, serta pemanasan

terhadap biji-bijian.c Menurunkan frekuensi pemberian

pakan sehingga meningkatkanproporsi propionat

2. Manipulasi dengan Pakan Aditif(feed additive'1

a. Suplementasi asam lemak tidakjenuh

Methanogen membutuhkan Hz

untuk membentuk CFI+ dan beberapamikroorganisme dalam mmen meng-gunakan Hz untuk menghidrogenasiikatan rangkap dari asam lemak tidakjenuh. Akibat adanya kompetisi an-tara methanogen dan mikroorganismelain terhadap ketersediaan Hz makapenambahan asam lemak tidak jenuhdalam pakan dapat menghambatproduksi CFI+. Pengaruh penambahan

asam lemak tidak jenuh terhadapproduksi CFIa disajikan pada Tabel 5.

Data pada Tabel 5 menunjukkanbahwa konsentrasi CFI4 lebih rendahpada kelompok kambing yang diberiasam lemak tidak jenuh dibandingkankontrol. Pengaruh asam lemak tidakjenuh lebih signifikan sejalan denganmeningkatnya ikatan rangkap dariasam lemak tersebut.

Tabel 4. Analisis Regresi Produksi CFI+ Terhadap Kandungan Nutrien danNutrien Tercerna (g/hari).

Persamaan Regresi I atau R2 SE

CHe : 0,0305 BK - 4,441

CFI+:0,0356 SK + 0,045 ETN - 4,714

CII+ : 0,0470 BKT - 5,364

CH+: 0,0774 SKT + 0,0552 ETNT - 3,836

CH4:0,135 ADFT + 0,0620 PT - 4,141

98,4

98,9

99,1

99,2

9g,g

13,6

lr,210,1

9,7

rl,2BKT : bahan kering tercerna; SKT : serat kasar tercerna; ETNT: ekstrak tanpa nitrogen tercerna;ADFT: acid detergent fiber tercerna; PT : pati tercerna; ? a.lau R2: koefisien determinasi; SE :

standmd error.Sumber: Shibata et al. (1992b)

Jurnal P eternakan Indonesia, I I (j) : I 9 5 -2 I 0, 2006 ISSN: 1907-1760

202 B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia

Tabel 5. Pengaruh Penambahan Asam Lemak Tidak Jenuh Terhadap ProduksicFIa pada Kambing yang Diberi Pakan Basal Hay dan Konsentrat(60:40)

Perlakuan

Kontrol Cl8 :0* Cl8: 1*Konsumsi BK (g/hari)

Koefisien Cerna BK (%)714

64,2

32,4

745

64,7

744

65,3

CH4 konsumsi BKCl8 :0 (asam stearat); C18 : I (asam oleat); *suplementasi 31 g BKSumber: Kurihara et al. (1997)

b. Suplementasi senyawa kimiaDari hasil penelitian menun-

jukkan bahwa beberapa senyawakimia dapat digunakan untukmengeliminasi protozoa dalam rumenseperti dioctylsodium sulfosuccinate(Rowe et ol., 1985) dan detergen(Burggraaf and Leng, 1980). Pe-nurunan populasi protozoa dalamrumen akan mengurangi produksi gasCHa, karena sekitar 37 % dari totalproduksi CII+ dihasilkan dari endo-simbiotik antara methanogen danprotozoa.

Sementara itu beberapa feedadditive yang bersifat kimiawi telahdilaporkan mempunyai hubungansecara langsung terhadap methanogensehingga menurunkan produksi CFfubaik secara in vivo maupun in vitromisalnya monensin (van Nevel andDemeyer, 1977; Wedegaertner andJohnson, 1 983); oc-asam bromoethane-sulfonat (BES) (Balch and Wolfe,1979); nitrat/nitrit (Takatrashi andYoung, 1991). Walaupun demikian,penggunaan senyawa tersebut dalamkonsentasi yang tinggi dan dalamjangka waktu yang lama dapatmenimbulkan efek toksik terhadapternak, sehingga menimbulkan ke-matian (McAllister et a1.,1996).

Monensin merupakan senyawabiologi aktif yang dihasilkan olehjarnur Streptomyces cinamonensis.Monensin diklasifikasikan sebagaiionophor karena berfungsi sebagaifasilitator transport kation monovalenantar membran. Wedegaertner andJohnson (1983) melaporkan bahwasuplementasi 3 g monensin/kg 880,75menurunkan produksi CFIa sebanyak26,6 % dibandingkan kelompokkontrol (1411__ dibandingkan 19,2kkaVkg BBo'7s/hari) (Widegaertnerand Johnson, 1983).

Fumarat merupakan senyawaintermediet pada sintesis propionatmelalui jalur suksinat. Beberapabakteri seperti Fibribacter succino-genes, Selemonas ruminantium spp.ruminantium, Selemonas ruminantiumspp. lactilytica, Veillonella parvuladan Wollinella succinogenes meng-oksidasi H2 dengan rnenggunakanfumarat sebagai penerima elektronterakhir, sehingga terjadi kompetisidengan methanogen dalam peng-gunaan H2. Namun demikian, affinitasbakteri tersebut terhadap Hz lebihrendah dibandingkan metha-nogen.Asanuma et al. (1999) melaporkanbahwa penambahan fumarat ke dalampakan ruminansia menunrnkan pro-duksi CFI4 dan meningkatkan kon-sentrasi asam propionat.

Juinal P aernakan Indonesia, I I (3) : I 9 5-2 I 0, 2 006 ISSN: 1907-1750

B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pads Ruminansia

Tabel 6. Pengaruh Asam 2-bromoethanolsulfonat (BES) terhadap Persentase GasMethan dan Hidrogen dalam Rumen Domba

cH4(%\ Hz (%\

203

Periode kontrol (n :9)Periode BES

Hari ke I

213

4

5

6

7 25,1 0,1

34,8 + 2,9

0,4

0,8

25,5

18,6

18,6

0

3 1,8

28,1

012

0,2

0,1

Hari ke 1, 2 g BES dalam 250 ml air diberikan melalui mmen dan infusi kontinyq Hari ke 4,infusi dihentikan; Hari ke 5, 6 dan 7, diberikan 0,5 g BESSumber : Van Nevel and Demeyer (1996)

Tabel 7. Pengaruh Saponin Y. schidigeradans. saponariaterhadapMethanogenesis

Perco- Konsentrasi Produksi CII+ Unitbaan (t (+)

Pustaka

ln vivo 60 ppm dari pakan" 1,79 1,67 l/kg Bg0J5 Santoso et a1.,2004In vivo 120 ppm dari pakan" 1,88 1,71 l/kg BB0'i5 Santoso, 2005

"Yuc c a s chidigera; o Sapindus soponaria;(-) tanpa saponin; (+) penambahan saponin

In vitro 2 mlll'In vitro 100 mg/gb

In vivo 30 mg/kg BK"

c. Suplementasi senyawa saponin dantanin dari tumbuhan

Penggunaan saponin yangberasal dari tumbuhan Yuccaschidigera maupun Sapindussaponaria sebagai feed additive danpengaruhnya terhadap produksi CHatelah dilaporkan baik secara in vitromaupun in vivo, sebagaimana di-sajikan pada Tabel 7.

Data pada Tabel 7 menunjukkanbahwa penambahan saponin denganberbagai konsentrasi menurunkanproduksi CI{4 baik secara in vihomaupun in vivo. Menurut Hess et al.(2003); Santoso et al. (2004),mekanisme penurunan produksi CFI4

Jurnal P.eternakan Indonesia, I I (j):i,95-2 10, 2006

430,0 250,0 ml/24 jam Takahashi et a1.,20006,18 4,95 mmoVhari Hess e/ a1.,2003

70,9 69,1 g&gNDF Sliwinski et a1.,2002

sebagai akibat dari penunrnanpopulasi protozoa dalam rumen.Membran protozoa (prokaryotic) lebihsensitif terhadap saponin diban-dingkan membran bakteri (eukaryotic)karena adanya sterol pada membranesel protozoa (Williams and Coleman,1992), sehingga saponin dapatmengikat sterol yang selanjutnyamenyebabkan dekstruksi membran selprotozoa (Hostettmann and Marston,1995). Selanjutnya penurunan po-pulasi protozoa diikuti denganpenunrnan produksi CHa. Sementaraitu, penambahan ekstrak Terminaliachebula yang mengandung senyawatanin efektif menurunkan produksi gasCH4 hingga 95 % dibandingkan

ISSN: 1907-1760

204 B. Santoso.: Kon*ol Methanogenesis Pada Ruminansia

kelompok kontrol (Patra et a1.,2006),sebagaimana tefera pada Tabel 8.

Menurut Sliwiriski et al. (2002)batrwa produksi gas CFI+ (in vitro) per

unit bahan organik terfermentasicenderung menurun, sejalan denganpeningkatan level ekstrak tanin.Penurunan produksi gas methansebagai respon dari penambahan

ekstrak tanin diduga berhubungandengan konsentrasi Hz. Pada proses

methanogenesis, bakteri methanogenmenggunakan senyawa Hz dan COz

atau format, asetat, methiamin, dan

methanol menjadi CFI+. McSweeney etal. (2001) menyatakan bahwa pe-nurunan produksi gas CHa dapat puladisebabkan oleh penurunan degradasikarbohidrat struktural akibat ter-bentuknya suatu kompleks antara

tanin dengan selulosa atau hemi-selulosa.

d. Suplernentasi probiotik danprebiotik

Menurut Mwenya et al. (2004)

suplementasi 4 g kultur jamur/hari(probiotik) yang mengandung

Trichosporon sericeum 1,2-2,3 x 107

colony forming uniVg menurunkanproduksi CFIa pada domba 10,2 Yo

dibandingkan kontrol. Penurunan inididuga karena kultur jamur men-stimulasi bakteri pembentuk asetat(asetogen) yang juga memanfaatkanH2, sehingga terjadi kompetisi denganmethanogen dalam penggunaan H2.

Pada percobaan yang sama, Mwenyaet al. (2004) melaporkan batrwasuplementasi prebiotik yaitu 20 ggalakto-oligosakarida menunrnkanproduksi gas CFI4 pada domba 9,8 Yo

dibandingkan kontrol (33,53 diban-dingkan 38,17 Yhari). Galakto-oligosakarida merupakan senyawacampuran antara galaktosa danglukosa melalui reaksi enzimatik (p-Dgalaktosidase). Di dalam rumen,

galalcto-oligosakarida mudah ter-degradasi (Santoso et a1.,2003) dan

menstimulasi pertumbuhan bakleribifido yang banyak menghasilkanas€rm propionat (Ogimoto and Imai,1981 dan Bouhnik et al., 1997).

Dengan demikian terjadi kompetisisecara tidak langsung terhadaP

ketersediaan Hz untuk reaksi sintesispropionat dan methanogenesis.

Pada percobaan in vitrodengan suplementasi probiotik(saccharomyces cerevisiae dan

Aspergilus oryzae), Frumholtz et al.(1989) dan Mutsvaruga et al. (1992)melaporkan penunrnan CH+ sebagaipengaruh dari suplementasi keduajenis probiotik tersebut bervariasi l0 -50 %. Chaucheyras et el. (1995) me-nyatakan bahwa Saccaromycescerevisiae mampu menstimulasibakteri pembentuk asetat (asetogen)

dalam menggunakan H1 sehinggaterjadi kompetisi antara asetogendengan methanogen dalam peng-gunaan H2.

3. Acetogenesis

Bakteri asetogen yaitu bakteriyang mampu mengkonversi COz danH2 menjadi asetat. Populasi asetogenbervariasi antar spesies ruminansia,sebagaimana dilaporkan oleh Le Vanet al. (1998) dalam Joblin (1999)

bahwa popolasi asetogen pada sapiperah yang diberi pakan hay dan

konsentrat adalah 2,5 x 105/ml.

Sementara Morvan et al. (1996) dalamJoblin (1999) menyatakan populasiasetogen pada rusa, domba dan b,ison

-*ing-*aring 102, 102, dan 103/ml.Populasi bakteri asetogen tinggi pada

domba yang baru lahir (sebelummethanogen beradaptasi) dan pada

domba dewasa yang diberi pakanhijauan dalam sedikit. Reduksi COz

menjadi asetat (asetogenesis) lebihdiharapkan daripada reduksi menjadi

'Jurnal Peternakan Indonesia, I I (3): 195-2 10, 2006 ISSN: 1907-1760

B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pqda Ruminansia 20s

CFIa, karena tidak hanya memperkecilenergi yang hilang dari dalam tubuhtemako sebaliknya menyediakan asamasetat yang bermanfaat sebagaisumber energi bagi ternak ruminansia.Reaksi pembentukan asetat olehbakteri sebagai berikut :

4H2+ 2CAz --+ CHsCOOH + 2H2ASepuluh asetogen telah diisolasi

dari domba muda (pre-ruminan) dan

ruminansia dewas4 sebagaimanatertera pada Tabel 9.

Walaupun informasi mengenaiasetogen terutama kemampuanmemanfaatkan Hz dan ekologinyamasih sangat terbatas, namun reaksipembentukan asetat dapat diper-timbangkan dalam startegi mengontrolmethanogenesis pada ternak ru-minansia.

Tabel 8. Pengaruh Senyawa Tanin terhadap Methanogenesis

PercobaanKonsentrasi

Tanin

Produksi CII+

G) (+)Unit Pustaka

In vitro

In vitro

In vivo

0,25 mll30 mlu 3l

160 mg/200 mgb 20

15 g/kg PK

0,3 ml/g BK

14 % CH4

Patra et al.,2006

Rothet al.2001

1,55 1,30 mmoVg BOF Sliwiriski eraL..2002

Tabel 9. Spesies Asetogen yang Disolasi dari Rumen Domba dan Sapi yangDiberi Berbagai Jenis Pakan.

lsolat Sumber Pakan ternak pHoptimum

BOF : bahan organik terfermentasi; () : tanpa tanin; (+) : penambahan tanin

Eubacterium limosum

Ac etito maculum ruminis

Tidak diketahui

Tidak diketahui

Peptosteptococcttsproductus

Tidak diketahui

Ruminococcus shinkiiClostridium dfficileTidak diketahui

Tidak diketahui

Rumen domba

Rumen sapi

Rumen sapi

Rumen rusa

Domba muda

Domba muda

Domba muda

Domba muda

Rumen sapi

Rumen domba

Jerami-molases 7,2

Hay-konsentrat 6,8

Hay-biji-bijian 6,8-7,5Rumput-biji-bijian 7,0 - 7,5

Susu

Susu

Susu

Susu

Rumput segar

6,3 - 6,9

6,5 -7,06,5 -7,06,5 -7,2

Rurnput segar 6.5 - 7.0Sumber: Joblin (1999)

Jurnal.P eternaknn Indonesia, I I (3) : I 9 5-2 I 0, 2006 ISSN: 1907-1760

206 B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia

Kesimpulan

Gas CH4 merupakan hasilfermentasi anaerob karbohidrat struk-tural maupun non stmktural olehmethanogen di dalam nrnren ternakruminansia, yang dikeluarkan keafinosfer melalui pro$es eruktasi.Produksi CI{4 pada ternak sapibervariasi 250 - 500 l/hari, sedangkanpada ternak kambing sekitar 3l t&lari.Pengeluaran gas CH4 dari dalamrumen merupakan representasi energiyang hilang dari dalam tubuh denganrata-rata 6o/a dari konsumsi energikasar, serta mernpunyai pengaruhyang signifikan terhadap pencemaranlingkungan. Beberapa strategi/teknikyang dapat dilakukan untukmereduksi produksi CHa yang berasaldari ruminansia antara lain melaluimanipulasi pakan tanpa atau denganpakan aditif seperti (asam lemak tidakjenuh, senyawa kimia, senyawasaponin/tanin dari fumbuhan, pro-biotik dan probiotik) serta me-ningkatkan kompetisi penggunaan H2melalui asetogenesis. Walaupunsenyawa kirnia efektif menurunkanproduksi CHa, namrur demikian tidakdirekomendasikan untuk digunakandalam sistem produksi ruminansiakarena bersifat toksik terhadap ternakserta dapat menimbulkan residu padaproduk ternak.

Daftar Pustaka

Asanuma, N., M" Iwamoto and T.Hino. 1999. Effect of theaddition of fumarate on methaneproduction by ruminalmicroorganisms in vitro. J.Dairry Sci. 82: 78CI-787.

Balch, W. E. and R. S. Wolfe. 1979.Specificity and biologicaldistribution of coenzym M (2-mercaptosulphonic acid). J.

Bacteriol. 137 :26A-263 .

Jurnqi Peternakan Indonesia, I 1(3):195-210, 2006

Blaxter, K.L. and J.L. Clapperton.1965. Frediction of'the amountof methane produced byruminants. Br. J. Nutr. 19:81-90.

Bouhnik, Y., B. Flourie, L. D'Agay-Abensour, P. Pochart, G.Gramet, M. Durand and J.

Rambaud. I 997" Administrationof transgalacto-oligosaccharidesincreases fecal Bifidobacteriaand modifies colonic fermen-tation metabolism in healthyhumans. J. Nutr. 127:444-448.

Elrouwer, E. 1965. Report of sub-committee on constants andfactors. In: Proceedings of the3'd EAAP Symposium onEnergy Metabolism. K.L.Blaxter (Ed.). Troon, Publ. 11.Academic Press. pp. 441413.

Burggraaf, W. And R. A. Leng. 1980.Antiprotozoal effects ofsufactant detergents in therumen of sheep. New ZealandJ. Agric. Res.23 :287 -29 I .

Chaucheyraso F., G. Fonty, G. Bertinand P. Gouet. 1995. In vitro H2by a ruminal acetogenicbacterium cultived alone or inassociation with an Archaemethanogen is stimulated by aprobiotic strain ofSaccaromyces cerevisiae. Appl.Environ. Microbiol. 6l 3466-3467.

Chen, M. and M. J. Wolin. 1977.Influence of methane productionby Methanobacterium ruminan-tium on the fermentation ofglucose and lactate bySelemonas ruminantium. Appl.Environ. Microbiol. 34 756-759.

DiMarco, A.A., T. A. Bobik and R. S.Wolfe. 1990. Unusual co-

ISSN: 1907-1760

B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Psda Ruminansia 207

enzymes of methanogens. Annu.Rev. Bioohem. 59:355*394.

Frumholtz, P. P., C. J. Newbold andR. J. Wallace. 1989. lnfluenceof Aspergilus orizae fer-mentation extract on thefermentation of a basal ration inthe rumen simulation technique(Rusitec). J. Agric. Sci. Camb.ll3:169-172.

Hess, H.D., L.M., Monsalve, C. 8.,Lascano, J. E., Carulla, T. E.Diaz and M. Kreuzer. 2003.Supplementation of a tropicalgrass diet with forage legumesand Sapindus saponaria fruits;effects on in vitro ruminalnitrogen turnover and methano-genesis. Aust. J. Agnc. Res.54:703-7t3.

Hostettmann, K. and A. Marston.I 995. Saponins. Cambridge:Cambridge University Press.

Joblin, K. N. 1999. Ruminalacetogens and ttheir potential tolower ruminant methaneemissions. Aust. J. Agric. Res.

50:1307-1313.

Joblin, K.N., G. P. Champbell, A. J.

Richardson and C. S. Stewart.1989. Fermentation of barleystraw by anaerobic rumenbacteria and fungi in axenicculture and in co-culture withmethanogens. Lett. Appl.Microbiol. 9: 195-197.

Johnson, K. A. and D. E. Johnson.1995. Methane emissions fromcattle. J. Anim. Sci. 73:2483-2492.

Jones, W. J., D. P. Jr., Nagle and W.P. Whitman. 1987. Methano-gens and the diversity ofarchaebacteria. Microbiol. Rev.5l:135-177.

Jurnal'Peternakan Indonesia, I I (3): I 95-2 I 0, 2006

Jouany, J. P. and K. Ushida. 1999.The role of protozoa in feeddigestion. Asian-Aust. J. Anim.Sci.12: 113-128.

Kurihara, M., M. Shibata, T. Nishida"A. Purnomoadi and F. Terada.1997. Methane production andits dietary manipulation inruminants. In : R. Onodera, H.Itabashi, K. Ushida, H. Yanaand Y. Sasaki. Rumen microbesand Digestive in Ruminants.Japan Sci. Soc. Press. pp. 199-208.

Kurihara M., T.Magner, R.A. Hunterand G.J. Mc Crabb. 1999.Methane production and energypartition of cattle in the tropics.Br. J. Nutr . 8l :227 -234.

Mathison, G. W., E" K. Okine, T. A.McAllister, Y. Dong, J.

Galbraith and O. I. N. Dmytruk.1998. Reducing methaneemissions from ruminantsanimals. J. Appl. Anim. Res.l4:l-28.

McAllister, T. A., E. K. Okine, G. W.Mathison and K-J. Cheng. 1996.Dietary, environmental andmicrobiology aspects ofmethane production inruminants. Can. J. Anim. Sci.76:231-243.

McSweeney, C. S., B. Palmer, D. M.McNeill and D. O. Krause.2001. Microbial interactonswith tannins: nutritionalconsequences for ruminants.Anim. Feed Sci. Technol.9l:83-93.

Moe, P. W. and H. F. Tynell. 1979.Methane production in dairycows. J. Dairy Sci. 62:1583-1586.

ISSN: 1907-1760

208 B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansiq

Moss, A. R. 1993. Methane GlobalWarming and Production byAnimals. Chalcombe Pub-lications, Canterbury. p. I 05.

Moss, A. R. 1994. Methaneproduction by ruminants-Literature review of I. Dietaryrnanipulation to reduce methaneproduction and II. Laboratoryprocedures fro estimatingmethane of diets. Nutr. Abstr.Rev. (Series B) 64:785-806.

Mutsvanga, T., I. E. Edwards, J. H.Topps and G. F. M. Paterson.1992. The effect of dietaryinclusion of yeast culture (Yea-sacc) on patterns of rumenfermentation, food intakeandgrowth i ntervensively fed bulls.Anim. Prod. 55:35-40.

Mwenya, 8., B. Santoso, C. Sar, Y.Gamo, T. Kobayashi, I. Araiand J. Takahashi. 20A4. Effectsof including B I-4 galacto-oligosaccharides, lactic acidbacteria or yeast culture onmethanogenesis, energy andnitrogen metabolism in sheep.Anim. Feed Sci. Technol. 115 :

3t3126.Newbold, C. J., B. Lassalas and J. P.

Jouany. 1995. The important ofrnethanogens associated withciliate protozoa in ruminalmethane production in vitro.Lett. Apll. Microbiol. 2l:23fJ--234.

Ogimoto, K., Imai, S., 1981. Atlas ofrumen microbiology. JapanScientific Societies Press.

Patrq A.K., D.N. Kamra and N.Agarwal. m06. Etrect of plantextracts on in vitromethanogenesiso enzymeactivities and fermentation offeed in rumen liquor of buffalo.

Jurnal Peternakan Indonesia, I I (3): I 95-2 I 0, 2006

Anim. Feed Sci. Technol.128:276-291.

Pelchen, A. and K. J. Peters. 1998.Methane emissions from sheep.Small Rum. Res. 27: 137-l 50.

Roth, S.o H. Steingass, and W.Drochner. 2001. Reducing themethane emission andoptimization of N-supply inruminants by treating feeds withtannins. http://www.uni-hohenheim. delwwwgko ll/teilpr/suse/susee.html, accessed inN'4ay 12,2006.

Rowe, J. B., A. Davies and A. W. J.Broome. 1985. Quantitativeeffects of defaunation on nrmenfermentation and digestion insheep. Br. J. Nutr. 54:105-119.

Santoso, B. 2005. Rumen fementationcharacteristics and methano-genesis in sheep fed silage-based diet supplemented withYucca schidigera or Yuccaschidigera combined with nisin.Buletin Peternakan 28(l ): I 3-l 8.

Santoso, 8., B., Mwenya, C. Sar, Y.Gamo, T. Kobayashi, R.Morikaw4 K. Kimurao H.Mizukoshi and J. Takahashi.2004. Effects of supplementinggalacto-oli gosacchari des, Yuc c aschidigera and nisin on nrmenmethanogenesis, nitrogen andenergy metabolism in sheep.Livest. Prod. Sci. 9l:209-217.

Santoso, 8., S.Kume, K. Nonaka, K.Kimura H. Mizukoshi, Y.Gamo and J. Takahashi. 2003.Methane emission, nutrientdigestibility, energy metabolismand blood metabolites in dairycows fed silages wift andwithout galacto oligosaccha-rides supplementation. Asian-

ISSN: 1907-1760

B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pads Ruminansia 209

Aust. J. Anim. Sci. 16 ():fia-540.

Shibata, M., F.Terada, K. Iwasaki, M.Krihara and T. Nishida. 1992a.Methane production in heifers,sheep and goats consumingdiets of various hay-eoncentrateratios. Anim. Sci. andTechnol.63 (12): l22l - 1227.

Shibata, M., F. Terada, M. Kurihara,T. Nishida and K. Iwasaki.1992b" Estimation of methaneproduction in ruminants. Anim.Sci. and Technol.64 (8): 790 -796.

Stwiriski, B. J., c. R., Soliva, A.Machmtiller and M. Kreuzer.2002. Efficacy of plant extractsrich in secondary constituents tomodifr nrmen fermentation.Anim. Feed sci. and Technol.101:101-114.

Sliwiriski, B. J., M. Kreuzer, H. R.Wettstein and A. Machmtiller.2002. Rumen fermentation andnitrogen balance of lambs feddiets containing plant extractsrich in tannins and saponins,and associated emissions ofnitrogen and methane. Arch.Anim. Nutr. 56:379-392.

Stewart, C. S. and M. P. Bryant. 1988.The rumen bacteria. In: P. N.Hobson (ed.) The RumenMicrobiology Ecosystem.Elsevier Applied Science.London. pp.2l-:75.

Stumm, C. K., H. J. Gijzen, and G. D.Vogels. 1982. Association ofmethanogenic bacteria withovine rumen ciliates. Br. J. Nutr.47:95-99.

Takahashi, J. 2001. Nutritionalmanipulation of methanogenesis

in ruminants. Asian-Australas.J. Anim. Sci. tr4:131-135.

Takahashi, J. and B. A. Young. 1997.Prophylactic effect of L-cysteine on nitrate-inducedalterations in respiratoryexchange and metabolic rate insheep. Anim. Feed Sci.Technol., 35:105-113.

Takahashi, J., Y. Miyagawa, Y.Kojima and K. Umetsu. 2000.Effects of Yucca schidigeraextract, probiotics, monensinand L-cysteine on rumenmethanogenesis. Asian-Australas. J. Anim. Sci. l3:499-501.

Tokura, M., K. Ushida, K. Miyazaki,and Y. Kojima. 1997.Methanogens associated withrumen ciliates. FEMSMicrobiol. Ecol. 22:137 *l 43 .

Van Nevel, C. J. and D. I. Demeyer.1996. Control of nrmenmethanogenesis. Environ.Monit. Assest. 42:73-97 .

Wedegaertner, T. C. and D. E.Johnson. 1983. Monensin effecton digestibility, methanogenesisand heat increament of a

cracked com-silage diet fed tosteers. J. Anim. Sci. 57: 168-1777.

Williams, A. G. and G. S. Coleman.1991. The Rumen Protozoa.Springer-Verlag New York Inc.,New-York,p.44l.

Wolin, M. J. 1979. The rumenfermentation: a model formicrobial interactions inanaerobic ecosystems. Adv.Microbiol. EcoL 3 :49--7 7 .

Jurnql .Peternakan Indonesia, I I (3): I 95-2 I 0, 2006 ISSN: 1907-1760

2I0 B. Santoso.: Kontrol Methanogenesis Pada Ruminansia

Alamat Korespondensi: Dr. Ir. Budi SantosoJurusan Nutrisi dan Makanan TernakFakultas Peternakan Perikanan dan Ilmu Kelautan,Universitas Negeri Papua.

Artikel diterimo 28 Juli 20A6,disetujui 25 September2006

Jurnal Peternakan Indonesia, I I (3): I 95-2 I 0, 2006 ISSN: 1907-1760