Manfaat Penelitian Pemberian probiotik L.brevis

3
Manfaat Penelitian
Pemberian probiotik L.brevis dan prebiotik oligosakarida diharapkan dapat
digunakan sebagai alternatif pencegahan infeksi A.hydrophila pada budidaya ikan
patin siam. Selain hal tersebut, diharapkan juga dapat diperoleh informasi metoda
pengaplikasiannya di lapangan.
Hipotesis
Pemberian probiotik L.brevis dan prebiotik oligosakarida pada pakan dapat
mencegah infeksi A. hydrophila pada ikan patin siam.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Probiotik Lactobacillus sp.
Bakteri probiotik merupakan mikroorganisme non-patogen, mampu
mentoleransi garam empedu serta nilai pH rendah, dapat hidup dan berkembang
biak pada sistem pencernaan, membentuk koloni di permukaan epitel usus, serta
dapat menghasilkan enzim pencernaan secara ekstraseluler. Selain itu probiotik
mampu menjaga keseimbangan mikroba dalam usus, mengeliminasi
mikrooganisme yang merugikan, dapat diproduksi secara masal, serta dapat
berada dalam kondisi stabil selama masa penyimpanan (Merrifield et al., 2010).
Lebih lanjut Hernandez et al., (2012) menyatakan bahwa salah satu jenis
bakteri probiotik adalah golongan Lactobacillus yang memiliki kemampuan untuk
hidup dan berkembang biak dalam sistem pencernaan (toleran terhadap enzim
amilase, nilai pH rendah, serta bertahan terhadap sekresi garam empedu).
Lactobacillus merupakan bakteri gram positif berbentuk batang, memiliki karakter
tergantung spesies seperti obligat/fakultatif dan homo/heterofermentatif.
Lactobacillus merupakan kelompok bakteri heterogenus yang terdiri dari 135
spesies dan 27 subspesies (Bernardeau et al., 2008).
Lactobacillus spp. merupakan bakteri probiotik yang telah menjadi
konsumsi umum manusia (Vincenti, 2010). Lactobacillus berperan sebagai
imunomodulator. Imunomodulator bisa diartikan sebagai agen yang mampu
memodifikasi atau mempengaruhi fungsi sistem imunitas tubuh.
Peran
imunomodulator sendiri ada dua, yakni sebagai imunosupressan atau penekan
sistem imun yang berlebihan dan sebagai imunostimulan, yakni menguatkan
sistem daya tahan tubuh (Touraki, 2012).
Rammelsberg dan Radler (1990) menyatakan bahwa L.brevis B37
memiliki kemampuan menghasilkan bakteriosin dengan nama brevicin 37.
Bakteriosin merupakan senyawa protein yang dieksresikan oleh bakteri, sehingga
mampu menghambat pertumbuhan bakteri lain terutama yang memiliki
kekerabatan erat secara filogenik.
L. paracasei memiliki tingkat penghambatan bakteri Aeromonas paling
tinggi diantara bakteri probiotik dari genus lain (Sica et al., 2012). Saat ini telah
diperoleh 202 strain bakteri asam laktat yang diisolasi dari saluran pencernaan
udang-udang liar dewasa yang telah diseleksi terhadap kemampuan antibakterinya
melawan Vibrio harveyi. Ternyata spesies yang paling tinggi kemampuan
antibakterinya terhadap Vibrio harveyi adalah L. plantarum (Kongnum dan
4
Hongpattarakere, 2012), yang juga memiliki kemampuan memproteksi ikan
rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) yang diinfeksi Lactococcus garvieae
terutama di saluran pencernaan ikan tersebut (Sánchezet al., 2011).
Probiotik Pediococcus acidilactici dan L.casei sudah diberikan melalui
pakan dengan kepadatan 106 – 107 CFU gram-1 pada larva kakap (Lamari et al.,
2012). Penelitian terakhir menunjukkan bahwa L. plantarum, L.acidophilus, dan
Saccharomyces cerevisiae yang ditambahkan ke dalam pakan dan bertindak
sebagai imunostimulan mampu meningkatkan pertumbuhan, efisiensi pakan,
biokimia darah, kelangsungan hidup dan respon imun non-specifik dari olive
flounder yang diinfeksi Uronema marinum (Harikrishnan et al., 2011).
Penggunaan probiotik melalui Artemia (Mahdhi et al., 2012) dan melalui
mikroenkapsulasi menggunakan alginate, polisakarida dan protein (Cook et al.,
2012) telah diujikan dengan hasil yang positif.
Prebiotik
Prebiotik didefinisikan sebagai bahan pangan yang tidak dicerna oleh
inang, dapat difermentasi oleh mikrobiota saluran pencernaan serta mampu secara
selektif menstimulasi pertumbuhan dan aktivitas bakteri pencernaan. Menurut
Gropper et al., (2009), prebiotik berperan sebagai substrat untuk meningkatkan
pertumbuhan bakteri menguntungkan atau yang bermanfaat bagi kesehatan inang
sehingga menghambat perkembangan bakteri patogen.
Prebiotik umumnya merupakan golongan polisakarida dan oligosakarida.
Bahan ini dapat mendorong pertumbuhan bakteri asam laktat dalam usus. Inulin,
fructooligosaccharide (FOS), galactooligosaccharide (GOS), lactulosa dan
polydextosa adalah bahan-bahan prebiotik (Patel dan Goyal, 2012).
Mekanisme penghambatan patogen oleh prebiotik terbagi menjadi dua,
yaitu secara langsung dan tidak langsung (Rastall, 2005). Penghambatan patogen
secara langsung adalah karena prebiotik dapat memblok sisi reseptor pelekatan
patogen pada mukosa usus, sehingga patogen tidak dapat melekat pada mukosa
usus. Penghambatan secara tidak langsung adalah karena prebiotik dapat
meningkatkan pertumbuhan probiotik seperti Lactobacillus. Asam laktat dan
asam organik lain yang diproduksi oleh bakteri tersebut diketahui memiliki sifat
penghambatan terhadap bakteri patogen
Analisis secara in vitro dan in vivo menunjukkan bahwa prebiotik tidak
dicerna oleh enzim pencernaan, tetapi difermentasi oleh bakteri anaerob dalam
usus besar. Prebiotik yang telah difermentasi dalam usus besar menghasilkan
asam lemak rantai pendek (SCFA), menstimulasi pertumbuhan berbagai bakteri
termasuk Lactobacillus dan dapat menghasilkan gas. Fortifikasi menggunakan
Lactobacillus (probiotik) dan prebiotik dapat memperbaiki efek perlindungan usus
besar terhadap berbagai mikroorganisme patogen dalam usus (Wang, 2009).
Oligosakarida
Oligosakarida merupakan gula dengan 3 hingga 20 unit sakarida.
Oligosakarida merupakan rantai pendek polisakarida. Karakteristik senyawa
oligosakarida adalah : a) terdiri dari susunan monosakarida antara lain glukosa,
xylose dan fruktosa, b) memiliki ikatan glikosida, c) memiliki berat molekul yang
rendah dibawah polisakarida, dan d) tidak dapat dihidrolisa dan diserap usus halus
(Cobas et al., 2011).
5
FOS secara kimiawi adalah senyawa β-D-fruktans rantai pendek atau
sedang, terikat dengan ikatan β-2-1 glikosidik, tidak dapat diuraikan oleh enzim
pencernaan mamalia. Salah satu biota yang dapat mencerna FOS adalah
Lactobacillus karena memiliki α–galaktosidase sehingga mampu memutus ikatan
α –galaktosa. FOS diketahui dapat meningkatkan pertumbuhan probiotik
Enterococcus faecium, L. plantarum, dan L. casei strain shirota. FOS memiliki
nilai DP (derajat polimerisasi) lebih rendah daripada inulin, yaitu berkisar antara
2-8 (Franck dan De Leenher, 2005).
GOS diproduksi dengan
memperpanjang rantai dimer laktosa
menggunakan enzym β-galactosidase. Molekul GOS merupakan hasil sintesis
yang memanfaatkan aktivitas enzim β-galaktosidase dari laktosa (reaksi
transgalaktosilasi). β–galaktosidase adalah kelompok enzim hidrolitik dan telah
banyak digunakan oleh berbagai industri produk olahan untuk menghidrolisis
laktosa menjadi glukosa dan galaktosa (Delgado et al., 2011). Bahan ini mampu
mempengaruhi pola pertumbuhan probiotik Lactobacillus, Streptococcus dan
Bifidobacterium (Cobas et al., 2011), serta merupakan prebiotik alternatif yang
sangat baik bagi pertumbuhan strain Lactobacillus di usus (Hernandez et al.,
2012) .
Sinbiotik
Sinbiotik merupakan penggabungan antara prebiotik dan probiotik.
Keuntungan dari sinbiotik ini adalah pertumbuhan dari probiotik menjadi lebih
baik karena terlebih dahulu telah mendapat pakan dari prebiotik. Hasil penelitian
Merrifield et al., (2010) menunjukkan bahwa suplemen sinbiotik (kombinasi
probiotik dari golongan bakteri asam laktat dan prebiotik oligosakarida),
berpengaruh positif pada pertumbuhan dan aktivitas bakteri pencernaan ikan
salmon
Penggunaan FOS (0,25% dan 0,5%) serta Bacillus subtilis (1,82x107
CFU/ml) pada ikan sea cucumber (Apostichopus japonicus) yang diinfeksi oleh
bakteri Vibrio splendidus, menunjukkan adanya peningkatan pertumbuhan harian,
total coelomocytes counts (TCC), phagocytosis, serta resistensi terhadap Vibrio
splendidus (Qin et al., 2010). Gabungan antara Bacillus subtilis (kepadatan
107sel/gram) dan inulin (1%) pada ikan gilthead sea bream (Sparus aurata L)
memberikan tingkat oedema serta inflamasi usus yang lebih rendah dibandingkan
dengan kontrol, sehingga proses kearah homeostatis akan lebih cepat (Rebeca et
al., 2013).
Proses pencampuran sinbiotik kedalam pakan memerlukan kondisi stabil
terutama suhu dan pH (Charalampopoulos dan Rastall, 2012). Salah satu yang
dilakukan dalam pencampuran ini adalah dengan enkapsulasi probiotik dengan
kombinasi prebiotik–calcium-alginate melalui freeze-drying (Shamekhi et al.,
2012). Proses mikroenkapsulasi bakteri probiotik menggunakan matriks polimer,
akan meningkatkan kemampuan bertahan probiotik tersebut terhadap reaksi-reaksi
dalam saluran gastrointestinal, sehingga kemungkinan probiotik mencapai usus
dalam kondisi hidup akan lebih tinggi (Michael et al., 2012).
Bakteri Aeromonas hydrophila
Bakteri dinyatakan sebagai A.hydrophila apabila memenuhi kriteria
sebagai berikut: test pewarnaan gram menunjukkan hasil reaksi gram negatif,
6
bentuk batang pendek, uji motilitas menunjukkan reaksi motil, uji oksidasi
menunjukkan reaksi positif oksidatif, uji oksidatif fermentatif hasilnya positif 0/F
dan pada uji RS hasilnya positif (SNI 7303:2009 ). Rey et al., (2009) menyatakan
bahwa hasil uji karakteristik biokimia bakteri A. hydrophila adalah : oxidase (+),
catalase (+), urea (–), citrate (–), diffusable pigment (–), motility (+), ornithine
decarboxylase (–), fermentasi mannitol (+), hidrolisis esculin (+) dan produksi
gas dari glukosa (+).
Angka (2004) menyatakan bahwa A.hydrophila menghasilkan eksotoksin
dan endotoksin yang berbeda untuk setiap galurnya. Endotoksin dari bakteri ini
dapat menyebabkan hemoragic, fever serta kematian. Serangan bakteri ini
menimbulkan terjadinya peningkatan frekuensi pernafasan, kehilangan
keseimbangan dan pendarahan di bagian abdominal. Beberapa gejala dari
serangan A.hydrophila berupa ulcera, exophthalmia, serta abdominal distension
(Gopalakannan dan Arul, 2006 ).
Martha et al., (2011) menyatakan bahwa A.hydrophila merupakan bakteri
penyebab penyakit motile aeromonad septicaemia (MAS) pada ikan gilthead
seabream (Sparus aurata). Penyuntikan ikan ini dengan menggunakan bakteri
A.hydrophila dengan kepadatan 107 sel/ml dan 108 sel/ml menimbulkan
penurunan aktivitas imun selular yang terdiri dari phagocytosis, respiratory burst
activity and peroxidase leucocyte content. Beberapa gen dari organ ginjal, hati,
usus, yang terdiri dari gen TLR, NCCRP-1, HEP, TCR, IgM, MHC-IIα, IL-1β,
C3, CSF-1R, juga mengalami perubahan akibat infeksi A,hydrophila.
Chao et al., (2013) menyatakan bahwa lendir berfungsi sebagai pertahanan
tubuh paling awal terhadap serangan bakteri. Penyuntikan dengan menggunakan
bakteri A.hydrophila pada ikan blue catfish (ictalurus punctatus) menyebabkan
bereaksinya 1155 jenis gen yang terdapat pada lendir. Hasil pemeriksaan
menunjukkan, bahwa gen-gen tersebut berkaitan dengan berbagai sistem tubuh
ikan uji seperti regulasi, respon terhadap anioksidan, apoptosis, serta mekanisma
imun.
Ikan Patin Siam (Pangasionodon hypophthalmus)
Ikan patin siam atau Pangasius hypophthalmus merupakan sinonim dari
Pangasionodon hypophthalmus (SNI 7551:2009) memiliki sistematika sebagai
berikut:
Filum
: Chordata
Kelas
: Pisces
Ordo
: Ostariophysi
Subordo
: Siluroidea
Famili
: Pangasidae
Genus
: Pangasionodon
Spesies
: Pangasionodon hypophthalmus.
Ikan patin siam memiliki kelebihan dibanding ikan lain, yakni
pertumbuhan cepat, bersifat omnivora dan memerlukan tepung ikan serta minyak
ikan dalam jumlah sedikit dalam pakannya (Little et al., 2012). Kelebihan lain
ikan ini adalah walaupun sudah lebih dari 20 generasi dari domestikasi
pertamanya ternyata secara genetik antara ikan yang dibudidaya dengan yang
7
masih asli di alam tidak berbeda (Na-Nakorn dan Moeikum, 2009) sehingga
pertumbuhan dari ikan ini tetap stabil dari waktu ke waktu.
Ikan patin siam merupakan ikan yang telah memasyarakat. Beberapa
kriteria Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk ikan ini diantaranya untuk kriteria
pakan memiliki kandungan protein minimal 25%, tidak mengandung antibiotika
dan bahan lain yang berbahaya. Adapun kriteria kualitas air untuk ikan patin
siam, tercantum dalam Tabel 1.
Tabel 1 Kualitas air optimum ikan patin siam (Pangasius hypophthalmus)
Parameter
Suhu
pH
Oksigen terlarut
Ammoniak (NH3)
Kecerahan
Satuan
o
C
mg/l
mg/l
Cm
Kisaran Optimum
25 – 30
6,5 – 8,5
>4
< 0,01
25 – 80
Sumber. SNI 01-6483.5-2002
Respon Imun
Tort dan Mackenzie (2003) menyatakan bahwa sistem imun terbagi
menjadi dua, yaitu spesifik dan non-spesifik. Mekanisme sistem imun nonspesifik merupakan mekanisme awal dari sistem imun, tidak dibutuhkan adanya
paparan patogen sebelumnya, serta mampu memberikan respon secara cepat.
Bergljót (2006) menyatakan bahwa imun non spesifik terdiri dari mekanisma fisik
yaitu lendir dan sisik, humoral serta selular. Komponen-komponen humoral
diantaranya adalah bahan penghambat pertumbuhan patogen, berbagai enzim
penghancur dinding sel, komplemen, opsonin, lektin, dan sitokin. Iwama (1996)
menyatakan bahwa sistem imun spesifik terdiri dari humoral seperti sel B yang
berhubungan dengan pembentukan antibodi, serta mekanisme selular yang
diantaranya adalah sel T (T helper, T cytotoksik).
Kollner et al., (2001) menyatakan bahwa sistem imun pada ikan dibentuk
oleh jaringan limfoid, dimana jaringan ini menyatu dengan mieloid sehingga
disebut jaringan limfomieloid. Organ–organ limfomieloid terdiri dari ginjal
depan, thymus serta limpa. Ginjal depan berfungsi sebagai organ endokrin yang
mengatur keseimbangan dan juga merupakan organ utama untuk interaksi
hormon-hormon; untuk sistem imun berperan dalam produksi kelompok sel darah
putih atau leukosit. Leukosit terdiri dari granulosit (neutrofil, eosinofil, basofil)
dan agranulosit (limfosit, monosit, trombosit). Monosit dan neutrofil berfungsi
sebagai bagian dari aktivitas fagositik, yaitu berperan sebagai makrofag,
sedangkan limfosit lebih berperan ke arah pembentukan antibodi (Iwama, 1996).
Hasil penelitian Yuexin et al., (2013) menunjukkan bahwa terjadi peningkatan
nilai aktivitas fagositik pada juvenil sea cucumber (Apostichopus japonicas)
dengan perlakuan penambahan yeast Hanseniaspora opuntiae C21, dan diuji
tantang dengan menggunakan Vibrio splendidus.
Holen et al., (2011) menyatakan bahwa leukosit yang diisolasi dari ginjal
bagian depan ikan atlantik salmon (Salmo salar) yang diberi pakan dengan
8
sumber lemak berbeda, menunjukkan adanya perubahan pada nilai IL-1β, TNFα, serta Cox2 . Lv-yun et al., (2013) menyatakan bahwa IL-1β dan TNF-α turut
berperan dalam mekanisma inflamasi.
Organ limfomieloid lainnya adalah thymus yang berfungsi antara lain
membentuk limfosit T, CD4+, sel T, serta CD8+.
Selain itu thymus
mengkoordinir tanggapan ketahanan dan penting untuk menahan bakteri
intraseluler. CD8+ dapat membunuh sel terinfeksi virus dan pada saat bergabung
dengan sel B akan mempertahankan kemampuannya dalam menghasilkan antibodi
(Kollner et al., 2001). Hasil penelitian Hideaki et al., (2011) menunjukkan bahwa
CD4+ dan CD8+ pada ikan ginbuna crucian carp (Carassius auratus
langsdorfii) hanya ditemukan di bagian organ thymus.
Limpa merupakan organ limfomieloid selain ginjal dan thymus. Organ ini
berperan dalam pembentukan eritrosit serta mampu menangkap berbagai material
antigen (Kollner et al., 2001). Hasil penelitian Antenor et al., (2012)
menunjukkan bahwa eritrosit memiliki korelasi positif dengan hemoglobin serta
hematokrit pada ikan fat snook (Centropomus parallelus). Iwama (1996)
menyatakan bahwa suplai sel darah yang diantaranya adalah eritrosit akan
meningkat ke lokasi tempat terjadi mekanisma inflamasi. Lv-yun et al., (2013)
menyatakan hal yang sama, bahwa sel-sel darah akan bergerak cepat ke arah
lokasi tempat terjadinya inflamasi (Gambar 1).
.
Gambar 1. Proses inflamasi (Lv-yun et al., 2013)