Pengantar Ruminologi, Ruminansia dan Non Ruminansia

loading...

Beberapa Pengertian Dalam Ruminologi


Ruminologi ialah ilmu yang mempelajari tentang anatomi, fisiologi dan biokimia serta ekosistem rumen atau lambung besar pada ruminansia. Ruminansia merupakan binatang berkuku genap subordo dari ordo Artiodactyla disebut juga mammalia berkuku. Nama ruminan berasal dari bahasa Latin "ruminare" yang artinya mengunyah kembali atau memamah biak, sehingga dalam bahasa Indonesia dikenal dengan hewan memamah biak. Hewan ruminansia umumnya herbivora atau pemakan tanaman, sehingga sebagian besar makanannya adalah selulose, hemiselulose dan bahkan lignin yang semuanya dikategorikan sebagai serat kasar. Hewan ini disebut juga hewan berlambung jamak atau polygastric animal, karena lambungnya terdiri atas rumen, retikulum, omasum dan abomasum.

Rumen merupakan bagian terbesar dan terpenting dalam mencerna serat kasar, sehingga karena pentingnya rumen dalam proses pencernaan ruminansia, maka timbul pelajaran khusus yang disebut ruminologi. Fokus utama dalam ruminologi ialah mempelajari proses metabolisme bahan makanan dalam rumen dan partisipasi mikroorganisme dalam proses ini.

Rumen atau perut besar merupakan bagian terbesar dari susunan lambung ruminansia. Namun rumen tidak dapat dipisahkan dari ketiga bagian lainnya, oleh karena itu akan dibahas juga mengenai retikulum, omasum, dan abomasum. Di samping metabolisme dalam tubuh, pada ruminansia terjadi proses metabolisme dalam rumen oleh mikroorganisme melalui proses fermentasi pakan.

Fermentasi sendiri berasal dari bahasa Latin fermentatio = dekomposisi enzimatik. Pelaku utama pada proses fermentasi dalam rumen ialah mikroorganisme. Produk akhir dari fermentasi adalah asam lemak terbang antara lain asam asetat, asam propionat, asam butirat, asam formiat, asam valerat, asam suksinat, asam laktat, ammonia, karbondioksida, dan air, yang bagi mikroorganismenya itu sendiri merupakan limbah, namun bagi induk semang merupakan sumber energi.

Rumen merupakan satu ekosistem ialah sistem ekologi yang di dalamnya terdapat komponen biotik dan abiotik yang saling berinteraksi. Uunsur biotik dalam rumen antara lain bakteri, protozoa, jamur, kapang dan lain-lain dari berbagai spesies dan unsur abiotik dalam rumen antara lain air, protein, serat kasar, mineral, vitamin, gas, bahan sumber zat makanan dan beberapa isi rumen lainnya yang semuanya direndam dalam cairan rumen.

Di dalam ekosistem ini terjadi variasi interaksi antara lain antar unsur biotik, antara unsur biotik dengan unsur abiotik, serta interaksi antar unsur abiotik itu sendiri. Salah satu tugas ruminologi ialah membahas semuanya ini dalam rangka memahami mengapa ruminansia penting bagi kehidupan manusia, sehingga banyak ilmuwan menyatakan bahwa ruminansia adalah hewan masa depan bagi kehidupan manusia.

Antara induk semang dengan mikroorganisme terjadi simbiose mutualisme. Dalam hubungan ini, induk semang menyediakan bahan untuk proses fermentasi oleh mikroorganisme untuk membangun tubuhnya, namun sementara itu terbentuk produk yang berguna bagi induk semang. Dalam strategi memberi makanan pada ruminansia, perlu juga diperhatikan kebutuhan mikroorganisme untuk hidupnya, agar dapat membantu induk semang lebih efisien.

Di samping itu, karena umur unsur biotik dalam rumen jauh lebih pendek dari pada umur induk semangnya, maka unsur biotik yang mati akan merupakan sumber zat makanan yang mempunyai kualitas tinggi. Unsur biotik ini mengandung asam amino yang lengkap bila dibandingkan dengan yang dikandung dalam hijauan.

Maksud dan Tujuan Pelajaran


Maksud dan tujuan dari ruminologi ialah: (1) membahas anatomi/fisiologi susunan lambung ruminansia, (2) proses biokimiawi di dalam rumen, (3) mempelajari ekosistem rurnen dan proses-proses yang terjadi di dalamnya, (4) menelusuri sejauh mana interaksi antar unsur di dalam rumen menguntungkan bagi induk semang, (5) memberikan gambaran mengenai proses pencernaan dan fermentasi dalam rumen dan menguraikan keterlibatan sejumlah bakteri, protozoa dan jamur; kerugian dan keuntungan dari proses fermentasi bagi induk semang dan lain-lain (6) memberikan gambaran beberapa kejadian yang tidak normal dalam rumen yang menimbulkan penyakit, dan (7) terakhir menyusun strategi pemberian pakan pada ruminansia agar tidak terjadi ketidak normalan pada hewan tersebut.

Beberapa keuntungan dari adanya simbiose mutualisme antara mikroorganisme dengan induk semang diuraikan secara singkat yang intinya antara lain bagi induk semang ialah produk fermentasi dapat disajikan dalam bentuk yang lebih mudah diserap dalam usus, mampu menampung lebih banyak makanan, dapat mencerna makanan yang mengandung serat kasar yang tidak dapat dicerna oleh induk semang, dapat memanfaatkan non protein nitrogen untuk membentuk nitrogen protein, dan dapat meningkatkan nilai hayati protein. Namun di samping itu beberapa kerugian diderita oleh induk semang antara lain adanya proses degradasi bahan bernilai tinggi oleh mikroorganisme, jumlah zat makanan yang dapat dimanfaatkan menurun,
komposisinya jadi berubah dan menyusut, membutuhkan energi tinggi yang sering tidak efisien, dan banyak energi terbuang dalam bentuk metan.

Proses Pencernaan pada Ruminansia


Untuk setiap aktivitas fisiologik/faali dalam tubuh mahluk hidup, khususnya manusia dan hewan piara, misalnya aktivitas organ-organ tubuh, proses pertumbuhan, pemeliharaan kondisi tubuh, proses kerja, proses produksi dan reproduksi, memerlukan sejumlah energi dan zat makanan pembangun atau zat pemelihara tubuh. Energi dan zat makanan tersebut hanya diperoleh dari pangan/pakan atau bahan makanan yang dikonsumsi yang dirombak dan diserap dalam saluran pencernaan, kemudian dimetaboilsme dalam sel.

Umumnya pangan/pakan atau campuran berbagai pangan/pakan yang disebut ransum yang dikonsumsi tidak dapat langsung diserap oleh usus. Makanan tersebut harus diolah dahulu dalam alat pencernaan atau disebut proses pencernaan. Proses pencernaan makanan ialah proses mekanis/fisik dan biokimiawi yang bertujuan mengolah bahan makanan menjadi zat makanan atau dikenal zat gizi yang mudah diserap oleh tubuh, bila zat makanan tersebut diperlukan. Proses fisik dan biokimiawi bahan makanan tersebut hanya akan berjalan normal dan efisien bila ala-talat pencernaan dan alat asesorinya dalam keadaan normal dan mampu mengeluarkan enzim-enzim yang mempengaruhi proses pencernaan tersebut.

Alat pencernaan ini merupakan sistem organ yang terdiri atas lambung (gastrium) dan usus (intestinum) sehingga dikenal dengan istilah sistem gastrointestinal dan alat pembantunya atau asesori seperti gigi, lidah, pankreas, dan hati. Alat pencernaan (Apparatus digestorius) terdiri atas saluran pencernaan (Tractus alimentarius) dan organ pembantu (Organa accesoria).

Dilihat dari anatomi alat pencernaan, terdapat tiga kelompok hewan yakni kelompok hewan berlambung jamak (polygastric animals) antara lain sapi, kerbau, rusa, domba, kambing dan kijang, kelompok hewan berlambung tunggal (monogastric animals) antara lain manusia, anjing, kucing, babi, kuda dan kelinci, dan hewan yang berlambung jamak semu (pseudo polygastric animals) antara lain ayam, bebek, angsa, dan burung.

Hewan yang berlambung jamak dikelompokkan sebagai ruminansia dan yang berlambung tunggal dikelompokkan ke dalam non ruminansia. Unggas yang merupakan hewan berlambung jamak semu (pseudo ruminants) dikelompokkan ke dalam non-ruminansia.

Ternak ruminansia adalah mammalia berkuku genap seperti sapi, kerbau, domba, kambing, rusa, dan kijang yang merupakan subordo dari ordo Artiodactyla. Nama ruminansia berasal dari bahasa Latin “ruminare” yang artinya mengunyah kembali atau memamah biak, sehingga dalam bahasa Indonesia dikenal dengan hewan memamah biak.

Ruminansia merupakan ternak masa depan yang mampu meningkatkan kesejahteraan manusia, karena hanya hewan ini yang mampu dengan baik memanfaatkan bahan yang tidak dapat dimanfaatkan oleh manusia. Hijauan seperti rumput atau limbah pertanian yang tidak dimakan oleh manusia dapat dikonversikan ke dalam makanan bernilai gizi tinggi yang dapat dikonsumsi oleh manusia. Ternak non ruminansia selain kuda dan kelinci, pada suatu saat akan merupakan saingan manusia, karena pakan ternak tersebut juga merupakan makanan manusia.
Sistem Pencernaan Ruminansia dan Non Ruminansia

Pada hewan berlambung tunggal, kegiatan pencernaan ini sangat bergantung kepada aktivitas enzim yang dihasilkan oleh kelenjar eksokrin yang terdapat dalam tubuh hewan tersebut. Pada beberapa hewan berlambung tunggal tertentu yang termasuk herbivora seperti kuda dan kelinci, dalam batas tertentu dapat memanfaatkan selulosa karena dibantu oleh mikroorganisme yang terdapat dalam sekum. Pada ruminansia atau hewan berlambung jamak yang umumnya pemakan tumbuh-tumbuhan, di samping enzim yang dihasilkan oleh kelenjar eksokrin dan sel-sel khusus, juga terdapat sejumlah enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang terdapat dalam rumen, sehingga kelompok hewan ini mampu memanfaatkan selulosa dengan baik. Sebagian besar makanannya terdiri  atas serat kasar dan saluran pencernaannya panjang dan lebih kompleks.

Pada hewan ini, serat kasar dirombak secara intensif melalui proses fermentasi di dalam rumen oleh mikroorganisme rumen. Ruminansia mempunyai kemampuan yang unik yakni mampu mengkonversi pakan dengan nilai gizi rendah menjadi pangan berkualitas tinggi. Proses konversi ini disebabkan oleh adanya proses Microbial fermentation atau fermentasi microbial yang terjadi dalam rumen.

Proses ini mengekstraksi zat makanan dari pakan menjadi pangan tersebut melalui berbagai proses metabolisme yang dilakukan oleh mikroorganisme. Populasi mikroba yang terdiri atas bacteria, protozoa, fungi dan kapang melakukan fermentasi yang dikenal dengan enzymatic transformation of organic substances, karena mikroba tersebut menghasilkan berbagai enzim (Steve Bartle, 2006).

Peranan mikroorganisme dalam saluran pencernaan ruminansia sangat penting, karena untuk merombak selulosa diperlukan enzim selulase yang hanya dibentuk dalam tubuh mikroorganisme. Melalui proses simbiose mutualisme, mikroorganisme memanfaatkan sebagian bahan yang diambil ruminansia sebagai induk semang dan digunakan untuk perkembangbiakan mikroorganisme, selanjutnya mikroorganisme membantu memfermentasi bahan tersebut yang menghasilkan bahan lain yang mampu dimanfaatkan oleh induk semang.

Mikroorganisme ini yang terdiri atas bakteri, protozoa, dan jamur, dapat merupakan sumber protein berkualitas tinggi bagi induk semang. Kelompok hewan berlambung tunggal yang makanannya mengandung sedikit serat kasar, maka saluran pencernaannya lebih sederhana dan lebih pendek.

Manusia, unggas dan babi yang termasuk omnivora, ukuran saluran pencernaannya relatif lebih pendek dibandingkan dengan ukuran alat pencernaan herbivora. Sistem alat pencernaan disebut juga sistem portal, yakni tempat masuknya zat-zat siap serap ke dalam tubuh secara selektif. Zat-zat siap serap masuk menembus dinding usus ke dalam darah atau pembuluh limfe. Setelah masuk ke dalarn darah dan diedarkan ke seluruh tubuh baru masuk ke dalam sel.

Di dalam sel zat tersebut dipersatukan kembali sesuai dengan kebutuhan. Proses ini disebut anabolisme. Untuk memperoleh energi, zat yang sudah disusun tersebut dibongkar kembali. Sebagian dicadangkan terutama dalam bentuk high energy phosphate dan lemak. Proses ini disebut katabolisme. Proses anabolisme dan katabolisme disebut proses metabolisme.

Untuk proses kimiawi diperlukan berbagai macam enzim yang dihasilkan oleh kelenjar-kelenjar eksokrin seperti pankreas, kelenjar parotis, kelenjar Brunner dan lain-lain serta beberapa sel yang terdapat dalam rongga mulut, dinding lambung dan dinding usus. Selain itu terlibat beberapa hormon pencernaan yang mengatur gerakan-gerakan lambung dan usus agar makanan dapat berjalan teratur disaluran pencernaan. Selain itu ada juga hormon yang merangsang kelenjar eksokrin agar enzim dikeluarkan. Koordinasi perjalanan bahan makanan dan penyerapan zat makanan dilakukan oleh hormon dan syaraf yang merupakan syaraf intrinsik saluran pencernaan.

Peranan Mikroorganisme dalam Rumen


Hijauan seperti rumput atau limbah pertanian yang tidak dimakan oleh manusia dapat dikonversikan ke dalam makanan bernilai gizi tinggi oleh ruminansia menjadi bahan yang dapat dikonsumsi oleh manusia.

Proses ini sesungguhnya dikerjakan oleh sejumlah mikroorganisme yang terdapat dalam rumen ternak ruminansia. Jumlah mikroba dalam rumen bervariasi bergantung kepada makanan yang masuk. Populasi bakteri dan ciliata mencapai puncaknya apabila makanan yang masuk berupa barley, akan tetapi tidak terjadi proporsi yang menyolok antar mikroba rumen bila makanan yang masuk melalui kegiatan merumput atau diberi hay alfalfa. Bila ransom mengandung barley merupakan makanan utama maka terjadi hubungan positif yang nyata antara populsi bakteri dengan protozoa, akan tetapi bila makanan yang masuk merupakan hijauan
berkualitas rendah terjadi hubungan negative antara jumlah bakteri dan protozoa

Musim ternyata juga mempengaruhi jumlah bakteri dan protozoa. Jumlah protozoa pada musim semi ternyata menurun dibandingkan dengan pada musim panas. Rupanya hal ini ada kaitannya dengan kualitas pakan yang dikonsumsi. Banyaknya protozoa dalam rumen, sering menyebabkan protein yang berkualitas tinggi yang siap cerna oleh induk semang menjadi turun, karena dikonsumsi oleh protozoa.

Banyak penelitian yang mencoba memberikan bahan pakan yang mengurangi jumlah protozoa antara lain sejumlah persenyawaan termasuk tanaman yang mengandung saponin, ionophores, asam lemak dan surfactants untuk mengurangi jumlah protozoa yang dikenal dengan defaunasi tanpa mengganggu populasi bakteri. Hasilnya menunjukkan bahwa efisiensi pemanfaatan protein oleh induk semang menjadi meningkat.

Bakteri yang hidup dalam rumen secara sederhana diklasifikasi menjadi chemo-autotroph dan chemo-heterotroph. Chemo autotroph ialah bakteri yang memanfaatkan karbondioksida sebagai sumber karbon untuk pertumbuhannya, seperti bakteri methanogenic dan homoacetogenic. Karbondioksida yang digunakannya merupakan limbah metabolisme bakteri heterotroph. Bakteri heterotroph adalah bakteri yang lebih bervariasi dan jumlahnya cukup banyak. Diperkirakan terdapat 200 species yang terdapat dalam rumen. Bakteri ini menggunakan zat organik untuk pertumbuhannya.

Substrat yang digunakan antara lain monosaccharida yang dihasilkan dari hidrolisis karbohidrat pakan yang dikonsumsi oleh induk semang. Dalam beberapa kasus spesies mikroba secara individual menggunakan asam organik seperti suksinat dan laktat yang merupakan limbah metabolisme beberapa mikroba.

Mekanisme sintesis ATP berbeda antara mikroba autotroph dan heterotroph. Bakteri autotroph mengambil hidrogen dari lingkungannya dan menggunakannya untuk mereduksi karbon dioksida, melalui proses transpor elektron. Sintesis ATP ini dikenal sebagai anaerobic respiration. Bakteri heterotroph menghasilkan ATP dengan memfermentasi substrat organic melalui fosforilasi pada metabolisme intermediate melalui proses oksidasi reduksi. Sintesis ATP ini dikenal dengan aerobic respiration. Walaupun demikian, pembagian bakteri ini terlalu disederhanakan, karena bakteri heterotroph dapat juga menghasilkan ATP dari respirasi anaerob seperti pada kelompok autotroph.

Ternak ruminansia adalah mammalia berkuku genap seperti sapi, kerbau, domba, kambing, rusa, dan kijang yang selain menghasilkan bahan pangan yang mernpunyai nilai ekonomi tinggi, juga menghasilkan produk sampingan seperti kulit, wool tulang dan tanduk yang digunakan sebagai bahan baku industri. Mikroorganisme utama yang terdapat dalam rumen adalah bakteri, protozoa, jamur (yeast) dan kapang (mould).

Proses fermentasi oleh mikroorganisme ini pada rurninansia memegang peranan sangat penting, karena produk akhir fermentasi yang bagi mikroorganisme itu sendiri merupakan limbah, yakni asam lemak terbang dan beberapa vitamin, bagi induk semang justru merupakan sumber energi dan zat yang membantu proses pencernaan selanjutnya. Simbiose ini sangat menguntungkan kedua belah pihak, karena di satu pihak mikroorganisme memerlukan bahan organik, sehingga hidupnya sangat menggantungkan dirinya kepada bahan pakan yang dikonsumsi induk semang, di pihak lain, induk semang yang tidak mampu mencerna serat 
kasar, dengan adanya mikroorganisme ini dapat memanfaatkannya.

Bahkan beberapa vitamin yang biasanya sedikit terdapat dalam hijauan, dapat disediakan oleh mikroorganisme. Kesemua mikroorganisme di atas mampu merombak selulosa, karena mempunyai enzim selulase yang hanya dibentuk dalam tubuh mikroorganisme.

Agar supaya memperoleh gambaran yang jelas bagaimana dan di mana proses pencernaan baik kimiawi maupun mekanis dan bagaimana ternak memanfaatkan bahan makanan berserat kasar tinggi, perlu diketahui dahulu sistem pencernaan serta fungsi bagian-bagian dari alat pencernaan tersebut, khususnya rumen, retikulum, omasum dan abomasums.