Evaluasi Metabolit Sekunder Tanaman Sebagai Inhibitor Deaminasi Pada Pakan Fermentasi

Abstract

Silase adalah hijauan yang diawetkan melalui proses ensilase, memanfaatkan terjadinya fermentasi asam laktat secara alami dalam keadaan anaerob. Pembuatan silase bertujuan untuk memperpanjang masa penyimpanan hijauan, sehingga memastikan ketersediaan pakan yang berkelanjutan bagi ruminansia. Kualitas silase sebagai sumber pakan ruminansia sangat dipengaruhi oleh efisiensi konservasi protein selama fermentasi. Salah satu tantangan utama dalam produksi silase berkualitas adalah terjadinya deaminasi, yaitu proses pelepasan gugus amina dari asam amino yang dikatalisis oleh enzim Glutamat dehidrogenase (GDH), menghasilkan amonia (NH3) yang menandai degradasi protein. Kondisi ini diperburuk oleh aktivitas mikroorganisme proteolitik dan pembusuk seperti Clostridium sp. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektivitas senyawa bioaktif dari metabolit sekunder tanaman—khususnya tanin, saponin, dan minyak atsiri—sebagai inhibitor deaminasi dalam sistem fermentasi pakan, melalui pendekatan integratif yang mencakup meta-analisis, bioinformatika, dan metagenomik. Kajian awal menggunakan meta-analisis dari 40 publikasi ilmiah dengan total 191 studi menunjukkan bahwa suplementasi tanin secara signifikan (P<0,05) menurunkan konsentrasi NH3-N dan fraksi nitrogen non-protein (NPN), meningkatkan konservasi protein dan kualitas silase. Saponin dan minyak atsiri, terutama minyak atsiri dari cumin, menunjukkan aktivitas antimikroba yang dapat menekan pertumbuhan bakteri pembusuk. Meta-regresi mengkonfirmasi bahwa model regresi linier dengan persamaan: Model: - 2,105 + (-0,003 × level), p-value = 0,046. Hasil ini menunjukkan bahwa peningkatan dosis ekstrak tanaman hingga 9 – 10 g/kg atau setara dengan 1% ektrak fitobiotik menunjukkan hasil lebih baik. NH3-N merupakan produk utama dari deaminasi asam amino, mengindikasikan peran penting fitobiotik dalam menghambat deaminasi protein selama ensilase. Analisis fitokimia menunjukkan bahwa ekstrak kulit kayu Swietenia macrophylla dan Acacia mangium memiliki kandungan tanin dan flavonoid tinggi serta kapasitas antioksidan yang sangat baik. Selanjutnya minyak atsiri cumin berperan sebagai anti mikroba yang cukup kuat yang aktif secara biologis dalam mencegah bakteri pembusuk. Uji fermentasi silase pada jenis sumber hijauan yang berbeda konsisten menunjukkan bahwa jenis hijauan legum Indigofera secara signifikan (0<0,05) memiliki kualitas fisik, kandungan nutrien dan produk fermentasi yang lebih baik dibandingkan jenis hijauan legum lain. Lebih lanjut, pengaruh suplementasi yang dilakukan memperlihatkan bahwa kombinasi Lactiplantibacillus plantarum dan ekstrak tanaman mampu menjaga kualitas fisik silase serta meningkatkan kecernaan bahan organik dan kering. Penggunaan ekstrak kulit akasia yang tinggi akan kandungan tanin, fenolik dan antioksidan terbukti lebih efektif menurunkan kontaminasi jamur dan mempertahankan mutu organoleptik silase serta stabilitas nutrien dan asam amino. Uji filogenik jenis ekstrak mengkonfirmasi hasil dari pengaruh ekstrak kulit akasia memiliki kandungan asam amino esensial dan nonesensial yang lebih tinggi dibandingkan jenis ekstrak lain. Selain itu, korelasi positif yang kuat antara kandungan tanin dan kapasitas antioksidan (r = 0,94) menegaskan bahwa sinergi senyawa tanin dan fenolik berkontribusi terhadap stabilitas nutrisi selama ensilase. Data metagenomik mendukung temuan tersebut, menunjukkan bahwa perlakuan ekstrak akasia mampu menekan populasi Clostridium spp. hingga di bawah 2% dari total mikroba, menandakan efek antimikroba yang nyata terhadap bakteri pembusuk dibandingkan dengan perlakuan lain. Hal ini mengkonfirmasi hasil bahwa jenis ekstrak kulit akasia yang tinggi akan kandungan tanin lebih efektif dalam menjaga kualitas silase. Lebih lanjut, pendekatan bioinformatika dilakukan untuk mengevaluasi afinitas interaksi senyawa metabolit sekunder terhadap enzim target deaminasi, yaitu Glutamate Dehydrogenase (GDH, PDB ID: 1BGV). Studi molecular docking menunjukkan bahwa sebagai inhibitor deaminasi metabolit sekunder punicalagin dari golongan tanin memiliki nilai energi afinitas terkecil dengan nilai -16,3 Kkal/mol. Sedangkan pada golongan saponin terdapat Theasapogenol B dengan nilai -11,4 Kkal/mol dan pada cumin terdapat alpha hederin dengan nilai energi afinitas -11,3 Kkal/mol terhadap penghambatan GDH dibandingkan ligan kontrol maupun substrat alami (glutamat). Interaksi dominan berupa ikatan hidrogen dan gaya van der Waals terhadap residu aktif seperti Lys89, Ser380, dan Asp165 menunjukkan potensi penghambatan kompetitif yang kuat. Hasil ini divalidasi melalui simulasi dinamika molekuler (molecular dynamics) selama 100 ns yang menunjukkan stabilitas konformasi kompleks tanin-GDH berdasarkan analisis RMSD, RMSF, SASA, dan Radius of Gyration (RG). Punicalagin memiliki efektifitas dalam mempertahankan struktur protein dalam kondisi stabil dan tidak menyebabkan rusaknya struktur asam amino selama simulasi proses metabolisme penghambatan molecular dynamic dilakukan. Analisis bioavailabilitas berdasarkan aturan Lipinski menunjukkan bahwa metabolit sekunder yang digunakan efektif secara bioavailabilitas farmakokinetik dan aman secara toksikologis, dibuktikan oleh hasil negatif uji AMES dan tidak adanya indikasi hepatotoksisitas. Pengujian pengaruh fitobiotik dan probiotik pada silase indigofera dilanjutkan dengan melihat pengaruhnya pada fermentasi in vitro. Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa suplementasi kombinasi probiotik Lactiplantibacillus plantarum dan fitobiotik (ekstrak kulit akasia, kulit mahoni, dan cumin) pada silase indigofera berpengaruh terhadap fermentasi rumen in vitro, kecernaan, serta produksi metana (p<0,05). Penggunaan probiotik meningkatkan laju fermentasi dan aktivitas mikroba fermentatif (P<0,05), sementara fitobiotik, khususnya akasia, terbukti efektif menekan produksi metana tanpa mengganggu stabilitas pH atau kecernaan (p<0,05). Interaksi sinergis antara probiotik dan fitobiotik meningkatkan efisiensi fermentasi, terlihat dari peningkatan produksi gas dan asam lemak volatil (VFA) serta perbaikan rasio C2:C3. Namun, penggunaan probiotik secara tunggal cenderung meningkatkan metana, sehingga kombinasi dengan fitobiotik ataupun penggunaan fitobiotik Tunggal menjadi penting untuk menyeimbangkan efisiensi fermentasi dengan mitigasi emisi gas rumah kaca. Pengaruh tunggal fitobiotik ekstrak kulit akasia menunjukkan pengaruh positif yang lebih stabil mulai dari proses fermentasi selama penyimpanan dan proses fermentasi in vitro rumen. Penelitian tahap berikutnya dilakukan untuk mengetahui rasio aplikatif silase secara TMR dengan rasio yang berbeda pada konsentrat dan rumput gajah. Hasil penelitian ini menganalisis pentingnya penyesuaian rasio ransum. Rasio optimal antara silase Indigofera zollingeriana yang disuplementasi ekstrak kulit akasia terhadap konsentrat dan rumput gajah menunjukkan bahwa rasio 25% silase dan 75% konsentrat menghasilkan produksi VFA dan asam propionat tertinggi. Hasil kombinasi 50% silase dan 50% rumput gajah menunjukkan lebih ke arah peningkatan butirat rumen. Efisiensi fermentasi juga tercermin dari peningkatan proporsi asetat dan propionat, tergantung pada kombinasi perlakuan. Secara keseluruhan, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa metabolit sekunder tanaman, khususnya tanin dari kulit akasia, memiliki potensi tinggi sebagai aditif fungsional untuk menekan deaminasi protein dalam silase. Pendekatan integratif berbasis meta-analisis, bioinformatika, bioteknologi in vitro rumen, dan metagenomik tidak hanya memberikan validasi mekanistik dari potensi bioaktif senyawa tersebut, tetapi juga membuka peluang formulasi aditif silase yang lebih presisi dan efisien, dengan kontribusi nyata terhadap sistem peternakan tropis yang berkelanjutan dan rendah emisi metana.