Pengembangan Media Produksi Spora Bacillus megaterium Dan Aplikasinya Sebagai Probiotik Unggul Pada Sistem Budidaya Udang Vaname (Litopenaeus Vannamei)

Mahariawan, I Made Dedi and Dr. Ir. Anik Martinah Hariati,, M.Sc and Dr. Ating Yuniarti,, S.Pi., M.Aqua and Wahyu Endra Kusuma,, S.Pi, MP, D.Sc (2022) Pengembangan Media Produksi Spora Bacillus megaterium Dan Aplikasinya Sebagai Probiotik Unggul Pada Sistem Budidaya Udang Vaname (Litopenaeus Vannamei). Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Target produksi udang vaname di Indonesia diharapkan semakin meningkat setiap tahunnya. Intensifikasi budidaya mulai dikembangkan untuk merealisasikan target pemenuhan produksi tersebut. Sistem budidaya intensif mengakibatkan tingginya penyediaan pakan untuk menunjang pertumbuhan udang vaname. Akan tetapi, pakan komersil yang tersedia masih belum efisien dimanfaatkan oleh udang. Usaha yang dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pakan yaitu dengan pemberian probiotik dalam komponen sinbiotik. Komponen tersebut akan tercapai apabila ditunjang dengan ketersediaan spora sebagai probiotik. B. megaterium merupakan bakteri yang dapat membentuk endospora dan memiliki exosporium pada lapisan luar spora untuk meningkatkan perlekatan pada dinding usus suatu organisme. Produksi spora dipengaruhi oleh media tumbuh dan faktor lingkungan sebelum digunakan sebagai probiotik. Penelitian pendahuluan menunjukkan bahwa tepung terigu sebagai sumber karbon dan amonium klorida sebagai sumber nitrogen dengan rasio C/N 15:3 pada suhu 370C dan pH 10 mendapatkan produksi spora tertinggi mencapai 1 x 109 spora/ml dalam kurun waktu 108 jam. Evaluasi dari penelitian pendahuluan tersebut yaitu produksi spora B. megaterium masih membutuhkan waktu yang relatif lama sehingga akan berpengaruh terhadap produksi massal spora yang tidak efisien. Penelitian ini bertujuan untuk (1) menganalisis pengaruh metode induksi sporulasi terhadap produksi, waktu munculnya, dan tingkat germinasi spora B. megaterium yang ditumbuhkan di low cost medium, (2) membuktikan kualitas probiotik spora B. megaterium secara in vitro dan kemampuannya dalam bergerminasi pada prebiotik oligosakarida dan (3) membuktikan efektivitas probiotik spora B. megaterium dalam komponen sinbiotik terhadap respon pertumbuhan, efisiensi pakan dan ekspresi gen target of rapamycin (TOR) udang vaname. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode eksperimental pada setiap tahap penelitian. Penelitian ini dilakukan pada bulan Januari 2020 – April 2022. Spora B. megaterium yang diproduksi dengan waktu shocking lingkungan terbaik akan digunakan untuk penelitian selanjutnya yaitu dengan penambahan kombinasi mineral kalsium dan mangan untuk menganalisis tingkat produksi dan germinasi spora. Hasil optimasi tersebut akan digunakan sebagai standar rumusan media dalam produksi massal spora B. megaterium. Probiotik spora kemudian diujikan secara in vitro dan ditumbuhkan pada berbagai jenis prebiotik oligosakarida. Prebiotik, probiotik dan sinbiotik kemudian diaplikasikan secara in vivo pada pemeliharaan udang vaname untuk mengetahui efektivitasnya terhadap kepadatan spora di usus, respon pertumbuhan, efisiensi pakan dan ekspresi TOR. Waktu memulai kejut yang optimal yaitu pada jam ke-15 setelah inokulasi sel vegetatif dengan nilai spora yang dihasilkan yaitu 1,7 x 108 spora/ml dan germinasi spora sebesar 1,78 x 108 sel/ml. Dosis kombinasi kalsium dan mangan yang optimal untuk produksi spora yaitu CaCO3 (18,06 mg/50 ml) dan MnSO4 (0,113 mg/50 ml) dengan kepadatan spora sebesar 1,8 x 108 spora/ml dan germinasi spora sebesar 5,5 x 108 spora/ml. Probiotik spora dengan kepadatan 106 spora/ml mampu menghasilkan aktivitas proteolitik sebesar 13,25±0,31 mm, amilolitik 14,12±0,10 mm, lipolitik 13,46±0,27 mm, daya hambat terhadap V. harveyi sebesar 10,21±0,04 mm dan V. parahemolyticus sebesar 9,01±0,08 mm. Prebiotik berbahan terigu dengan dosis 2,25% merupakan substrat germinasi probiotik spora terbaik dengan hasil germinasi sebesar 6,82 log cfu/ml. Pemberian sinbiotik pada pakan dapat meningkatkan pertumbuhan udang vaname dengan nilai laju pertumbuhan sebesar 2,44±0,04%bb/hari, efisiensi pakan 53,49% dan ekspresi TOR sebesar 4,03 fold. Media tumbuh spora berbahan baku tepung terigu dan ammonium chloride (rasio C/N 15:3) dengan dosis CaCO3 (18,06 mg/50 ml) dan MnSO4 (0,113 mg/50 ml) pada waktu memulai kejut optimal pada jam ke-15 (suhu 51 oC dan pH 10) menghasilkan kuantitas spora 2,5 kali lebih banyak dan tingkat germinasi 1,2 kali lebih besar daripada perlakuan kontrol. Kombinasi prebiotik oligosakarida dari terigu dengan dosis 2,25% merupakan substrat germinan terbaik bagi probiotik spora berkepadatan 106 spora/ml. Pemberian sinbiotik dengan menggunakan probiotik dalam bentuk spora menunjukkan kestabilan dan resistensi terhadap perubahan lingkungan sehingga meningkatkan pertumbuhan, efisiensi pakan, Rasio RNA/DNA dan ekspresi TOR udang vaname.

English Abstract

The target for Vannamei shrimp production is expected to increase every year in Indonesia. Intensive fish farming is developed to achieve the production target. The implementation of intensive fish farming system resulted in a high supply of fish feed to support the growth of Vannamei shrimp. However, the available commercial feed is still not used efficiently by shrimp. Efforts that could be made to improve feed efficiency is by using probiotics in synbiotics components. This component will be achieved if supported by the availability of spores as probiotics. B. megaterium is a bacterium that forms endospores and has an exosporium on the outer layer of the spore to increase attachment to the intestinal wall of an organism. Spore production is influenced by growth media and environmental factors before being used as a probiotic. Preliminary research showed that wheat flour as a carbon source and ammonium chloride as a nitrogen source with a C/N ratio of 15:3 (temperature at 37°C and pH of 10) showed the highest spore production at around 1 x 109 spores/ml in 108 hours. The evaluation of the preliminary research is that the production of B. megaterium spores still requires a relatively long time. In consequences, it would affect the inefficient mass production of spores. This study aimed to (1) analyze the effect of the sporulation induction method on production, emergence time, and germination rate of B. megaterium spores grown in low cost medium, (2) prove the probiotic quality of B. megaterium spores by in vitro method and their ability to germinate on oligosaccharide prebiotics and (3) prove the effectiveness of B. megaterium spore as probiotics in synbiotic components on growth response, feed efficiency and target of rapamycin (TOR) gene expression of Vannamei shrimp. The research method used was the experimental method at each stage of the research. This research was conducted in January 2020 – April 2022. B. megaterium spores produced with the optimal environmental shocking time will be used for further research, namely by adding a combination of calcium and manganese minerals to analyze spore production and germination rates. The results of this optimization will be used as a standard formulation media in the mass production of B. megaterium spores. Spore probiotics were then tested by in vitro method and grown on various types of oligosaccharide prebiotics. Prebiotics, probiotics and synbiotics were then applied by in vivo method to Vannamei shrimp rearing to determine their effectiveness on spore density in the intestine, growth response, feed efficiency and TOR expression. The optimal time to start the environmental shock was at the 15th hours after inoculation of vegetative cells with the resulting spore values of 1.7 x 108 spores/ml and spore germination of 1.78 x 108 cells/ml. The optimal combination doses of calcium and manganese for spore production were CaCO3 (18.06 mg/50 ml) and MnSO4 (0.113 mg/50 ml) with a spore density of 1.8 x 108 spores/ml and spore germination of 5.5 x 108 spores/ml. Spore probiotics with a density of 106 spores/ml were able to produce proteolytic activity of 13.25 ± 0.31 mm, amylolytic 14.12 ± 0.10 mm, lipolytic 13.46 ± 0.27 mm, inhibition zone against V. harveyi of 10.21 ± 0.04 mm and V. parahemolyticus of 9.01 ± 0.08 mm. Prebiotic made from wheat at a dose of 2.25% was the best probiotic spore germination substrate with a germination yield of 6.82 log cfu/ml. Giving synbiotics to the feed could increase the growth of Vannamei shrimp with a growth rate of 2.44 ± 0.04%bb/day, feed efficiency of 53.49% and TOR expression of 4.03 fold. Spore growth media made from wheat flour and ammonium chloride (C/N ratio 15:3) with doses of CaCO3 (18.06 mg/50 ml) and MnSO4 (0.113 mg/50 ml) and environmental shock (temperature at 51°C and pH at 10) at the 15th hours after inoculation produced 2.5 times the number of spores more than the control treatment. Likewise, the germination level parameter showed a value of 1.2 times greater than the control treatment. The combination of prebiotic oligosaccharides from wheat flour at a dose of 2.25% was the best germinant substrate for spore probiotics with a density of 106 spores/ml. Application of synbiotics using probiotics in spore form revealed the stability and resistance to environmental changes thereby increasing growth, feed efficiency, RNA/DNA ratio and TOR expression of Vannamei shrimp.

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	0622080004
Uncontrolled Keywords:	White shrimp, low cost media, sporulasi, spore-forming bacteria, efisiensi pakan-White shrimp, low cost media, sporulation, spore-forming bacteria, feed efficiency
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 639 Hunting, fishing & conservation
Divisions:	S2/S3 > Doktor Ilmu Perikanan dan Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	07 Dec 2023 02:22
Last Modified:	07 Dec 2023 02:22
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/205087

Text (DALAM MASA EMBARGO) I Made Dedi Mahariawan.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (13MB)

Actions (login required)

View Item