PROBIOTIK DAN PREBIOTIK, SAMA ATAU BEDA ?

Saluran pencernaan ayam terdiri dari tembolok (crop), lambung (proventriculus), ventriculus, usus halus (duodenum, jejunum, ileum), usus besar (sekum, colon), dan kloaka. Pada setiap bagian saluran pencernaan secara alami terdapat mikroba seperti bakteri, fungi, protozoa, dan virus, namun yang mendominasi adalah keberadaan bakteri (Shang et al. 2018). Mikroba tersebut biasanya disebut sebagai mikroflora normal. Mikroba usus berfungsi memberikan perlindungan dengan menempel ke dinding sel epitel eritrosit, sehingga dapat mengurangi kolonisasi bakteri patogen (Yegani dan Korver 2008). Penghambatan patogen oleh mikroba usus juga bisa dilakukan dengan mekanisme kompetisi  nutrisi, memproduksi senyawa beracun, dan stimulasi sistem kekebalan, sehingga mikroba usus juga dapat membantu pencernaan dan penyerapan nutrisi serta dapat mengoptimalkan kerja sistem kekebalan usus. Konsep perlawanan dari mikroba usus terhadap bakteri patogen ini juga dibuat dalam menjaga kesehatan saluran cerna yaitu probiotik dan prebiotik. Penggunaaan probiotik dan prebiotik sudah umum digunakan oleh manusia. Namun, seiring berkembangnya waktu probiotik dan prebiotik tersebut diterapkan pada ternak. Probiotik dan prebiotik sudah banyak digunakan sebagai alternatif growth promotor, dimana penggunaan antibiotik sebagai growth promotor sudah dilarang.

 Menurut FAO dan WHO (2001), probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang jika diberikan dalam jumlah sesuai akan memberikan manfaat kesehatan. Bakteri yang digunakan dalam probiotik biasanya merupakan bakteri asam laktat. Berbagai spesies mikroba telah digunakan sebagai probiotik, termasuk spesies Bacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, E. coli, Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, dan berbagai spesies yeast seperti Saccharomyces (Patterson dan Burkholder 2003). Bakteri yang umum digunakan pada ternak sebagai probiotik yaitu Lactobacillus, Bifidobacteria, Streptococcus, dan Saccharomyces cerevicea (Haryati 2011). Mikroorganisme tersebut harus non-patogen, Gram positif, strain yang spesifik, anti E. coli, tahan terhadap cairan empedu, hidup, melekat pada mukosa usus, dan minimal mengandung 30 x 10⁹ cfu/g (Pal et al. 2006; Salminen et al. 1996). Selain itu, jenis bakteri yang digunakan untuk probiotik harus dapat mempengaruhi peningkatan kesehatan karena dapat menstimulasi respon imun dan menghambat patogen. Satu faktor kunci dalam seleksi starter probiotik yang baik yaitu kemampuannya untuk bertahan dalam lingkungan asam pada produk akhir fermentasi secara in vitro karena adanya pembentukan metabolit dari bakteri seperti asam laktat, asam asetat, hidrogen peroksida, dan bakterosin (Saarela et al. 2000) serta probiotik harus bertahan kondisi buruk dalam saluran pencernaan atau in vivo.

Pengaruh probiotik sebagai feed additive pada unggas berfungsi dalam mempertahankan mikrobiota usus normal dengan cara competitive exclusion dan bacterial antagonis (Kizerwetter Swida dan Binek 2009), mengubah metabolisme dengan meningkatkan aktivitas enzim pencernaan (Yoon et al. 2004), meningkatkan konsumsi pakan dan pencernaan (Awad et al. 2006), serta merangsang sistem kekebalan tubuh (Brisbin et al. 2008). Competitive exclusion merupakan mekanisme utama dalam probiotik. Probiotik dapat berkoloni dan berkembang biak di usus, dengan demikian memblokir situs reseptor dan mencegah perlekatan bakteri lain termasuk spesies berbahaya seperti Salmonella enteropatogenik atau E. coli. Interaksi kompetisi tersebut dapat dilihat pada Gambar 1. Selain competitive exclusion, bacterial antagonism juga merupakan mekanisme probiotik. Kehadiran mikroorganisme yang menghasilkan asam seperti bakteri asam laktat memiliki peranan penting aktivitas anatgonis terhadap bakteri patogen. Bakteri asam laktat tersebut mampu memproduksi dan mensekresikan beberapa zat dengan efek bakteriostatik dan bakteriosida terhadap bakteri patogen (Edens 2003).

Saluran pencernaan adalah organ kekebalan terbesar dalam tubuh dan secara negatif dipengaruhi oleh stres. Pada unggas komersial penyebab stres sangat beragam dan sulit dikendalikan seperti perubahan pola makan, penangkapan, pengangkutan, dan pemberian makan dengan penarikan. Stres akan secara efektif dan cepat mengubah populasi usus. Menurut Hong et al. (2005), bakteri menguntungkan seperti Bifdobacterium akan mengalami penurunan saat adanya stres. Sehingga, pemberian probiotik dapat menambahkan populasi mikroba yang menguntungkan, merangsang sistem kekebalan terhadap infeksi patogen, dan memproduksi senyawa antimikroba seperti asam lemak volatil (Patterson dan Burkholder 2003; Ahmad 2006; Callaway et al. 2008)

Selain probiotik, terdapat juga prebiotik. Prebiotik adalah bahan makanan yang tidak dapat dicerna namun dapat digunakan oleh mikroba usus dalam tubuh secara selektif merangsang pertumbuhan dan/atau aktivitas satu atau sejumlah terbatas spesies bakteri yang sudah menetap di usus, sehingga dapat meningkatkan kesehatan dari mikroba usus dalam saluran cerna (Bindel et al. 2015). Prebiotik biasanya disebut sebagai nutrisi bagi mikroba usus. Prebiotik golongan non-digestible karbohidrat seperti laktulosa, inulin, resistant starch, dan sejumlah oligosakarida yang dapat menjadi sumber karbohidrat bagi mikroba usus dalam saluran pencernaan (Crittenden 1999).  Oligosakarida adalah komponen utama prebiotik. Jenis oligosakarida ini bervariasi dan dapat mengandung heksosa monosakarida termasuk fruktosa (FOS), galaktosa (GOS), dan manosa (MOS) dengan derajat polimerisasi antara 2 – 10 monosakarida. Menurut Collins dan Gibson (1999), prebiotik dimanfaatkan sebagai sumber energi atau nutrien bagi mikroba usus serta substrat untuk fermentasi bakteri cecal dalam menghasilkan vitamin dan antioksidan yang dapat bermanfaat oleh inangnya.

Menurut Willard et al. (2000), prebiotik memberikan keuntungan pada mikroflora usus pencernaaan seperti Lactobacillus dan Bifidobacteria melalui kompetisi nutrien atau binding site melalui produksi blocking factors dengan competitive exclusion seperti pada probiotik. Substrat seperti inulin, FOS, dan MOS yang berasal dari sel ragi, selain dapat dihidrolisis oleh enzim endogenous pencernaan juga bisa diabsorbsi oleh inang, sehingga dapat menurunkan pH karena dihasilkannya asam lemak rantai pendek, sekresi bakteriosin, dan stimulasi imun. Namun, pada MOS memiliki emkanisme yang berbeda secara selektif tidak menyebabkan peningkatan populasi bakteri yang menguntungkan, tetapi melalui kemampuannya yang dapat melekat pada lektin spesifik manosa dari patogen Gram negatif tipe 1 fimbriae seperti Salmonella dan E. coli yang kemudian akan keluarkan dari saluran pencernaan (Baurhoo et al. 2007; Thomas et al. 2004). Mekanisme cara kerja mananoligosakarida disajikan pada Gambar 2.

Daftar pustaka :

Ahmad I. 2006. Effect of probiotics on broilers performance. Int J Poult Sci. 5:593–597.

Awad WA, Bohm J, Razzazi-Fazeli E, Ghareeb K, Zentek J. 2006. Effect of addition of a probiotic microorganism to broiler diets contaminated with deoxynivalenol on performance and histological alterations of intestinal villi of broiler chickens. Poult Sci. 85:974–979.

Baurhoo B, Letellier A, Zhao X, Ruiz-feria CA. 2007. Cecal population of Lactobacilli and Bifidobacteria and Escherichia coli after in vivo Escherichia coli challenge in birds fed diets with purified lignin or mannanoligosaccharides. Poult Sci. 86: 2509 – 2516.

Bindels LB, Delzenne NM, Cani PD, Walter J. 2015. Towards a more comprehensive con[1]cept for prebiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 12(5):303–310. https://doi.org/10.1038/ nrgastro.2015.47

Brisbin JT, Zhou H, Gong J, Sabour P, Akbari MR, Haghighi HR, Yu H, Clarke A, Sarson AJ, Sharif S. 2008. Gene expression profling of chicken lymphoid cells after treatment with Lactobacillus acidophilus cellular components. Clin Vaccine Immunol. 32:563–574.

Callaway T, Edrington T, Anderson R, Harvey R, Genovese K, Kennedy C. 2008. Probiotics, prebiotics, and competitive exclusion for prophylaxis against bacterial disease. Anim Health Res Rev 9(2):217–225.

Collins MD,Gibson GR. 1999. Probiotics, prebiotics, and synbiotics: Approaches for modulating the microbial ecology of the gut. Am J Clin Nutr. 69: 1052S – 1057S.

Crittenden RG. 1999. Prebiotics In: Probiotics: A Critical Review. Wymondham : Horizon Scientific Press.

Edens F. 2003. An alternative for antibiotic use in poultry’ probiotics. Revista Brasileira de Ciência Avícola. 5:75–97.

FAO/WHO. 2001. Probiotics in food. Health and nutritional properties and guidelines for evalu[1]ation. Report of a joint FAO/WHO expert consultation on evaluation of health and nutritional properties of probiotics in food including powder milk with live lactic acid bacteria; Cordoba, Argentina. http://www.who.int/foodsafety/publications/fs_-management/en/probiotics.pd

Gioia DD, Biavati B. 2018. Probiotics and Prebiotics in Animal Health and Food Safety. Springer: Springer International Publishing.

Haryati T. 2011. Probiotik dan prebiotik sebagai imbuhan pakan nonruminansia. Wartazoa. 21(3):125-132.

Hong HA, Duc LH, Cutting SM. 2005. The use of bacterial spore formers as probiotics. FEMS Microbiol Rev. 29:813–835.

Kizerwetter-Swida M, Binek M. 2009. Protective effect of potentially probiotic Lactobacillus strain on infection with pathogenic bacteria in chickens. Pol J Vet Sci. 12:15–20.

Pal A, Ray L, Chattophadhyay. 2006. Purification and immobilization of an Aspergillus terreus xylanase: Use of continuous fluidized column reactor. Ind J Biotechnol. 5: 163 – 168.

Patterson JA, Burkholder KM. 2003. Application of prebiotics and probiotics in poultry production. Poultry Science. 82:627–631.

Saarela MG, Mogensen G, Fonde R, Matt J, Sandholm TM. 2000. Probiotic bacteria: Safety, functional and technological properties. J Biotechnol. 84(2000): 197 – 215.

Salminen S, Isolauri E, SalminenE. 1996. Clinical uses of probiotics for stabilizing the gut mucosal barrier: Successful strains and future challenges. Antonie van Leeuwenhoek. 70: 347 – 358.

Shang Y, Kumar S, OakleyB, Kim WK. 2018. Chicken gut microbiota: importance and detection technology. Frontiers in Veterinary Science. 254(5): 1-11.

Thomas WE, Nilsson LM, Ferero M, Sokurenko EV, Vogel V. 2004. Shear-dependent stick and roll adhesion of type 1 fimbriated Escherichia coli. Mol Microbiol. 53: 1545 – 1557.

Willard MD, Simpson RB, Cohen ND. 2000. Effects of dietary fructooligosaccharide on selected bacterial populations in feces of dogs. Am J Vet Res. 61: 820 – 825.

Yegani M, Korver DR. 2008. Factors affecting intestinal health in poultry. Poult Sci. 87:2052–63. doi: 10.3382/ps.2008-00091

Yoon CN, Park CS, Han JH, Nam SK, Kwon YM. 2004. Effect of feeding multiple probiotics on performance and fecal noxious gas emission in broiler chicks. Korean J Poult Sci. 3:229–235.