3

2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Klasifikasi dan Deskripsi Kappaphycus alvarezii

Rumput laut jenis Kappaphycus alvarezii (Gambar 1) menurut

Luning (1990) diacu dalam Atmadja et al. (1996), diklasifikasikan kedalam divisi

Rhodophyta, kelas Rhodophyceae, ordo Gigartinales, famili Solieriaceae, genus

Eucheuma dan spesies Kappaphycus alvarezii. Kappaphycus alvarezii memiliki

ciri-ciri morfologis sebagai berikut : bertalus, bulat silindris dan gepeng, berwarna

merah, merah coklat, hijau kuning dan sebagainya, cabangnya berselang tidak

teratur serta mempunyai benjolan-benjolan (blunt module) dan duri-duri

(Boose, 1982) diacu dalam Atmadja et al. (1996).

Gambar 1 Kappaphycus alvarezii

Pigmen yang terkandung dalam talus rumput laut digunakan untuk

pengklasifikasiannya. Pigmen ini dapat menentukan warna talus sesuai dengan

pigmen yang ada pada kelas Chlorophyceae (alga hijau), Phaeophyceae

(alga coklat), Rhodophyceae (alga merah) dan Cyanophyceae (alga biru).

Rumput laut dapat dijadikan sumber pangan karena umumnya mengandung

karbohidrat, protein, sedikit lemak dan mineral yang sebagian besar merupakan

senyawa garam. Rumput laut merupakan sumber vitamin A, B1, B2, B6, B12 dan

vitamin C, serta mengandung mineral seperti kalium, kalsium, fosfor, natrium, zat

besi dan iodium. Komposisi kimia rumput laut bervariasi antar individu, spesies,

habitat, kematangan dan kondisi lingkungan (Anggadireja et al. 1993).

4

2.2 Hasil Samping Produksi Karagenan

Salah satu komponen yang terkandung dalam hasil samping produksi

karagenan adalah selulosa. Selulosa merupakan kerangka struktural semua

tumbuh-tumbuhan dan merupakan bagian utama dinding sel tumbuh-tumbuhan.

Selulosa terdiri dari 10.000 unit glukosa dalam bentuk unit-unit

anhidroglukopiranosa dengan rumus C6H10O5. Selulosa mempunyai ikatan -1,4

glikosidik membentuk rantai polimer linear panjang dengan struktur yang

seragam. Selulosa merupakan polimer karbohidrat dalam bentuk ikatan beta

sehingga tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan manusia. Selulosa merupakan

struktur kristal yang sangat stabil. Hidrolisis dua unit glukosa yang berdekatan

dan berikatan dapat melepaskan satu molekul air yang terbentuk dari gugus-gugus

hidroksil pada atom karbon kesatu dan keempat. Posisi beta dari grup OH pada

C1 akan berhubungan dengan unit glukosa lain pada C1-C4 dari cincin piranosida,

membentuk unit selobiosa (Almatsier 2003).

Selain selulosa, komponen yang masih terdapat dalam sisa produksi

karagenan adalah karagenan yang tidak terekstrak. Karagenan merupakan salah

satu hidrokoloid yang berasal dari rumput laut merah. Karagenan merupakan

salah satu polisakarida linear yang tersusun atas unit-unit galaktosa pada beberapa

atom hidroksil dan 3,6-anhidrogalaktosa dengan ikatan glikosidik alfa 1,3 dan

beta 1,4 secara bergantian. Pada beberapa atom hidroksil terikat gugus sulfat

dengan ikatan ester (Angka dan Suhartono 2000).

Berdasarkan struktur pengulangan unit polisakarida karagenan dapat

dibagi atas tiga kelompok utama yaitu kappa, iota dan lambda karagenan. Secara

prinsipil fraksi-fraksi karagenan ini berbeda dalam nomor dan posisi grup ester.

Kappa karagenan terdiri dari ikatan 1,3-D-galaktosa 4-sulfat dan ikatan 1,4 dari

unit 3,6-anhidro-D-galaktosa. Iota karagenan terdiri dari unit-unit ulangan antara

ikatan 1,3 dari unit D-galaktosa-4-sulfat dan ikatan 1,4 dari unit 3,6-anhidro-D-

galaktosa-2-sulfat. Sedangkan lambda karagenan terdiri dari unit-unit ulangan

antara ikatan 1,3 dari unit D-galaktosa-2-sulfat dan ikatan 1,4 dari unit D-

galaktosa-2,6-disulfat (Glicksman 1983).

5

2.3 Pencernaan Fermentatif dalam Rumen

Ternak ruminansia memiliki perut majemuk yang terdiri dari rumen,

retikulum, omasum, dan abomasum. Rumen merupakan struktur terbesar yang

tersusun dari 1/7 sampai 1/10 massa ternak. Pada bagian ini merupakan tempat

berlangsungnya proses fermentasi terbesar. Kondisi dalam rumen adalah

anaerobik dengan suhu 28-42oC. Tekanan osmosis pada rumen mirip dengan

tekanan aliran darah. Nilai pH dipertahankan oleh buffer karbonat dari saliva

karena adanya volatile fatty acids (VFA) dan amonia. Saliva yang masuk ke

dalam rumen berfungsi sebagai buffer dan membantu mempertahankan pH tetap

pada 6,8. Selain itu saliva juga berfungsi sebagai zat pelumas dan surfaktan yang

membantu proses mastikasi dan ruminasi (Arora 1995). Jumlah bakteri dan

protozoa rumen pada sapi dan kerbau yang diberi pakan berserat tinggi dapat

dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Jumlah Bakteri dan Protozoa Rumen pada Sapi dan Kerbau

Mikrobiota ( x 108 sel/ml) Sapi Kerbau

Bakteri selulolitik 2,58 6,86

Bakteri proteolitik 0,41 0,54

Bakteri amilolitik 8,63 11,05

Total bakteri 13,2 16,20

Protozoa ( x 105 sel/ml) 1,15 1,59

Sumber: Pradhan (1994)

Rumen dihuni tidak kurang dari empat jenis mikroba yaitu: bakteri,

protozoa, fungi dan virus (Preston dan Leng 1987). Bakteri pencerna pati yaitu

Streptococcus bovis, Ruminobacter amylophilus, Prevotella ruminicola,

Succinomonas amylophilis dan Selenomonas ruminantium. Sedangkan bakteri

pencerna selulosa adalah Ruminococcus flavefaciens, R. albus, Fusobacterium

succinogenes dan Bacteriodes fibrisolvens. Bakteri tersebut mempunyai enzim

yang mampu menghancurkan karbohidrat kompleks menjadi glukosa dan VFA

(Freer dan Dove 2002). Arora (1995) menyatakan bahwa pertumbuhan populasi

bakteri di dalam rumen sangat dipengaruhi oleh konsentrasi amonia dan VFA

6

yang merupakan sumber karbon untuk pertumbuhan dan pembentukan protein

mikroba.

Sutardi (1979) menyatakan bahwa adanya bakteri dan protozoa yang hidup

dalam rumen menyebabkan ruminansia dapat mencerna ransum yang

mengandung serat kasar tinggi. Arora (1995) menyatakan bahwa protozoa

berperan dalam pola fermentasi rumen dengan cara mencerna partikel-partikel

pati sehingga dapat mempertahankan pH. Namun protozoa menurunkan

konsentrasi VFA karena protozoa memangsa bakteri untuk memenuhi kebutuhan

nutriennya termasuk vitamin B kompleks dan asam amino yang tidak mampu

disintesis dalam selnya. Penghuni terbesar cairan rumen adalah bakteri yang

mencapai 1010-1012 sel/ml cairan rumen dan populasi terbesar kedua diduduki

oleh protozoa yang populasinya mencapai 105-106 sel/ml cairan rumen

(Hungate 1996).

Fardiaz (1992) menyatakan bahwa protozoa merupakan golongan protista

tinggi yang mempunyai sifat lebih menyerupai hewan daripada tanaman atau yang

biasa dikenal eukariotik. Berbeda dengan bakteri yang digolongkan prokariotik

dan memiliki struktur yang lebih sederhana. Perbedaan antara eukariotik dan

prokariotik terletak pada inti selnya. Eukariotik mempunyai inti sel sejati yaitu

suatu struktur yang dikelilingi membran inti (nukleus) dimana didalamnya

terdapat kromosom. Di dalam nukleus terdapat nukleolus yang mempunyai

kandungan RNA sangat tinggi, sedangkan prokariotik tidak punya inti sejati dan

komponen keturunannya terdapat di dalam molekul DNA tunggal yang terletak

bebas dalam sitoplasma.

Pada ternak ruminansia sebagian energi pakan ada yang terbuang dalam

bentuk produksi gas CH4. Gas metan terbentuk dari reaksi antara gas CO2 dengan

gas H2. Fermentasi di dalam rumen yang mengarah ke sintesis propionat akan

lebih menguntungkan, karena pada sintesis propionat banyak menggunakan gas

hidrogen, sehingga produksi gas metan menjadi berkurang. Proses sintesis asetat

dan butirat menghasilkan gas hidrogen. Gas hidrogen dan CO2 akan membentuk

gas metan yang sesungguhnya tidak bermanfaat bagi ternak (Orskov 2001).

7

2.4 Konsentrasi Amonia

Amonia merupakan sumber nitrogen utama bagi mikroba rumen karena

amonia yang dibebaskan dalam rumen sebagian dimanfaatkan oleh mikroba untuk

sintesis protein mikroba (Arora 1995). Sekitar 3,5-14 mM amonia digunakan oleh

mikroba rumen sebagai sumber N untuk proses sintesis selnya. Enzim proteolitik

mikroba rumen akan menghidrolisis protein menjadi oligopeptida yang kemudian

menjadi asam amino dan diserap melalui dinding rumen yang secara cepat

mengalami deaminasi menjadi amonia, metan dan CO2 (Sutardi 1979).

Amonia hasil fermentasi tidak semuanya disentesis menjadi protein

mikroba, sebagian akan diserap ke dalam darah. Amonia yang tidak terpakai

dalam rumen akan dibawa ke hati diubah menjadi urea, sebagian dikeluarkan

melalui urin dan yang lainnya dibawa ke kelenjar saliva. Konsentrasi amonia

yang optimum untuk menunjang sintesis protein mikroba dalam cairan rumen

sangat bervariasi, berkisar antara 6-21 mM (McDonald et al. 2002).

Konsentrasi amonia dipengaruhi oleh adanya zat anti nutrisi di dalam

ransum. Sebagai contoh adalah hasil penelitian Hakim (2002) yang

memperlihatkan adanya kecenderungan penurunan konsentrasi amonia pada

pemberian 50% A. villosa dalam ransum ternak ruminansia. Hal ini dikarenakan

pengaruh zat antinutrisi berupa tanin dalam A. villosa yang dapat membentuk

komplek dengan protein dan menyebabkan protein sulit didegradasi di dalam

rumen sehingga menjadi protein bypass dan akan menurunkan konsentrasi

amonia.

2.5 Konsentrasi Volatile Fatty Acids (VFA)

Ransum yang diberikan kepada ternak ruminansia sebagian besar terdiri

dari karbohidrat. Di dalam rumen, polisakarida dihidrolisa menjadi monosakarida

oleh enzim-enzim mikroba rumen. Kemudian monosakarida tersebut, seperti

glukosa difermentasi menjadi VFA (Volatile Fatty Acids) berupa asetat,

propionat, butirat, dan gas-gas CH4 dan CO2. VFA yang terbentuk akan diserap

melalui dinding rumen dan gas CH4 dan CO2 akan hilang melalui eruktasi atau

sendawa (McDonal et al. 2002). Komponen VFA diserap dan masuk ke dalam

sistem peredaran darah yang kemudian VFA diubah oleh hati menjadi gula darah,

8

proses ini disebut juga glukoneogenesis. Gula darah inilah yang akan mensuplai

sebagian besar kebutuhan energi bagi ternak ruminansia (Lehninger 1982).

Konsentrasi VFA tergantung pada jenis ransum yang dikonsumsi

(McDonal et al. 2002), sedangkan konsentrasi VFA yang dibutuhkan untuk

pertumbuhan optimal mikroba rumen yaitu 80-160 mM (Sutardi 1979).

Konsentrasi VFA selain dipengaruhi oleh jenis ransum yang dikonsumsi,

dipengaruhi juga oleh jenis ternak ruminansia tersebut. Ulya (2007) memaparkan

bahwa konsentrasi VFA pada ternak sapi lebih kecil daripada ternak kerbau,

kambing dan domba.

2.6 Kecernaan Bahan Kering (KCBK) dan Bahan Organik (KCBO)

Kecernaan adalah perubahan fisik dan kimia yang dialami ransum dalam

alat pencernaan. Perubahan tersebut berupa penghalusan ransum menjadi butir-

butir atau partikel kecil yang selanjutnya menjadi molekul yang bisa diserap dan

masuk ke dalam peredaran darah. Kecernaan bahan organik merupakan faktor

penting yang menentukan kualitas ransum. Setiap jenis ternak ruminansia

memiliki mikroba rumen dengan kemampuan berbeda-beda dalam mendegradasi

ransum, sehingga mengakibatkan perbedaan kecernaan dalam rumen

(Sutardi 1979).

Bahan kering terdiri dari abu dan bahan organik, sedangkan bahan organik

itu sendiri terdiri dari protein kasar, lemak kasar dan karbohidrat. Tingkat

kecernaan nutrien dari suatu pakan menunjukkan kualitas dari pakan tersebut,

dengan demikian fermentabilitas bahan kering dan bahan organik dapat dijadikan

salah satu indikator untuk menentukan kualitas pakan. Nilai fermentasi bahan

kering dan organik menunjukkan jumah nutrien dalam pakan yang dapat

dimanfaatkan oleh mikroba rumen dan ternak inangnya (Sutardi 1979).

Fermentabilitas bahan organik sama seperti fermentabilitas bahan kering

sangat dipengaruhi oleh kandungan serat kasar. Serat kasar termasuk komponen

dari bahan organik pakan. Apabila kandungan serat kasar semakin tinggi maka

bahan organik yang tercerna akan semakin rendah karena pencernaan serat kasar

sangat tergantung pada kadar ligninnya dan aktivitas mikroba rumen. Produksi

amonia dan VFA pada rumen dapat menunjukkan nilai kecernaan bahan organik

ransum yang dikonsumsi, semakin tinggi produksi amonia dan VFA dalam rumen

9

menunjukkan bahwa kecernaan bahan organik semakin tinggi pula

(Rahmawati 2001).

Konsentrasi amonia dalam rumen ikut menentukan efesiensi sintesa

protein mikroba yang pada gilirannya akan mempengaruhi hasil fermentasi bahan

organik pakan. Tinggi rendahya kecernaan ransum didefinisikan sebagai bagian

dari ransum yang tidak diekskresikan ke dalam feses sehingga diasumsikan bagian

tersebut diserap oleh tubuh hewan. Kecernaan dinyatakan dengan dasar bahan

kering (McDonal et al. 2002) dan kecernaan in vitro dipengaruhi oleh jenis

komponen ransum, cairan rumen, pH, pengaturan suhu fermentasi, lamanya waktu

inkubasi, ukuran partikel sampel dan larutan penyangga (Selly 1994). Derajat

keasaman atau pH cairan rumen merupakan faktor penting dalam pemanfaatan

bahan organik pada sistem pencernaan ruminansia (Driwanti 1999).