Kajian Biosintesis Nanopartikel Zink (ZnNPs-Fitobiotik) Menggunakan Ekstrak Daun Mimba (Azadirachta indica) sebagai Feed Additive dalam Air Minum Ayam Broiler

Wasir Ibrahim, Prof. Dr. Ir. Zuprizal, DEA., IPU., ASEAN Eng.; Ir. Muhlisin, S.Pt., M.Agri., Ph.D., IPP.; Dr. rer. nat. Ronny Martien, S.Si., M.Si.

2025 | Disertasi | S3 Ilmu Peternakan

Zink konvensional memiliki bioavailabilitas rendah, sehingga diperlukan teknologi untuk meningkatkannya, seperti pembentukan nanopartikel zink. Namun, nanopartikel zink cenderung tidak stabil tanpa flavonoid. Oleh karena itu, ekstrak daun mimba digunakan sebagai bioreduktor untuk menstabilkan ZnNPs-Fitobiotik. Penelitian ini bertujuan mengoptimalkan konsentrasi ekstrak daun mimba (Azadirachta indica) dan zink dalam biosintesis ZnNPs-Fitobiotik, serta mengevaluasi aktivitas antibakteri in vitro dan efektivitasnya sebagai feed additive pada ayam broiler. Penelitian terdiri dari tiga tahap: biosintesis dan karakterisasi ZnNPs-Fitobiotik, uji antibakteri terhadap Escherichia coli dan Salmonella typhimurium, serta uji in vivo pada 240 ekor DOC broiler strain Cobb menggunakan lima perlakuan dosis (0, 75, 150, dan 225 ppm ZnNPs-Fitobiotik serta kontrol antibiotik tetracyline 50 ppm). Data yang diperoleh dari percobaan berdasarkan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dianalisis ANNOVA dengan menggunakan prosedur Generalized Linear Model (GLM) pada perangkat lunak SAS (SAS, 2024). Hasil penelitian menunjukkan bahwa panjang gelombang ZnNPs-Fitobiotik terbaik pada perlakuan 1 : 6 (P0) dengan 5 mL ekstrak dan 30 mL zink adalah 365 nm. Berdasarkan analisis FTIR, spektrum yang dihasilkan menunjukkan adanya gugus fungsi dengan intensitas yang tinggi. Ukuran ZnNPs-Fitobiotik adalah 368,8 nm dengan indeks Polydispersity (PDI) sebesar 0,472. Plot fase tipikal memiliki kualitas yang baik tanpa gangguan. Nilai zeta potensial adalah -43,6 mV dan standar deviasi 18,8 mV. Menurut analisis XRD, telah diindeks sebagai fase bola ke heksagonal dengan kristalinitas tinggi, yang dibuktikan dengan gambar TEM. Profil EDX mengesahkan keberadaan hanya Zn, C, O dan Si tanpa kontaminasi unsur lain. ZnNPs-Fitobiotik memiliki efek antibakteri Escherichia coli dan Salmonella typhimurium dengan nilai MIC sebesar 150 ppm. ZnNPs-Fitobiotik 150 ppm menurunkan konsumsi air minum dan rasio konsumsi air minum: Pakan, Lemak abdomen, pH duodenum, populasi Escherichia coli, salmonella typhimurium, hematokrit, berat tibia dan diameter tibia secara signifikan. ZnNPs-Fitobiotik 150 ppm Meningkatkan secara signifikan terhadap populasi Lactobacillus sp dalam ileum, kandungan calcium, phospor dan zink pada tulang. Dengan demikian, penggunaan ZnNPs-Fitobiotik tidak hanya aman dan tidak menurunkan performa produksi, tetapi juga menunjukkan manfaat fungsional yang signifikan pada aspek mikrobiota usus, efisiensi metabolisme air minum dan pakan, serta kesehatan tulang dan saluran pencernaan. Dapat disimpulkan bahwa ZnNPs-Fitobiotik konsentrasi 150 ppm efektif sebagai alternatif pengganti antibiotic growth promotor dalam pemeliharaan ayam broiler. 

Conventional zinc has low bioavailability, requiring technological advancements to enhance its efficacy, such as the synthesis of zinc nanoparticles. However, zinc nanoparticles are often unstable without the presence of stabilizing agents like flavonoids. To address this, neem (Azadirachta indica) leaf extract was utilized as a natural bioreductor to improve the stability of ZnNPs-Phytobiotics. This study aimed to optimize the concentrations of neem leaf extract and zinc in the biosynthesis of ZnNPs-Phytobiotics, assess their in vitro antibacterial activity, and evaluate their effectiveness as a feed additive in broiler chickens. The research was conducted in three stages: (1) biosynthesis and characterization of ZnNPs-Phytobiotics, (2) antibacterial assays against Escherichia coli and Salmonella typhimurium, and (3) in vivo trials using 240 Day-Old-Chick (DOC) broilers (Cobb strain) assigned to five treatments: P0 = 50 mg tetracycline (positive control), P1 = drinking water without additives (negative control), P2 = 75 ppm ZnNPs-Phytobiotics, P3 = 150 ppm ZnNPs-Phytobiotics, and P4 = 225 ppm ZnNPs-Phytobiotics. Data were analyzed using ANOVA under a Completely Randomized Design (CRD) with the Generalized Linear Model (GLM) procedure in SAS (2024). The optimal formulation was found at a 1:6 ratio (5 mL neem extract: 30 mL zinc), producing a nanoparticle solution with a peak absorbance at 365 nm. FTIR analysis confirmed the presence of functional groups with high intensity, while the average particle size was 368.8 nm with a polydispersity index (PDI) of 0.472. The nanoparticles exhibited a zeta potential of -43.6 mV, indicating good stability. XRD analysis revealed high crystallinity with a transition from spherical to hexagonal structures, supported by TEM imaging. EDX confirmed the elemental composition as Zn, C, O, and Si without contamination. ZnNPs-Phytobiotics showed significant antibacterial activity with a minimum inhibitory concentration (MIC) of 150 ppm against E. coli and S. typhimurium. In vivo, supplementation with 150 ppm ZnNPs-Phytobiotics significantly reduced drinking water intake, feed-to-water ratio, abdominal fat, duodenal pH, coliform and Salmonella populations, hematocrit levels, tibia weight, and tibia diameter. Conversely, it significantly increased Lactobacillus populations in the ileum and enhanced calcium, phosphorus, and zinc content in the bone. The use of ZnNPs- Phytobiotics is not only safe and does not reduce production performance, but also shows significant functional benefits in terms of gut microbiota, drinking water and feed metabolism efficiency, as well as bone and digestive tract health. In conclusion, supplementation of 150 ppm ZnNPs-phytobiotics is effective as an alternative to antibiotic growth promoters in broiler production.

Kata Kunci : Antimikroba, Ayam Broiler, Daun Mimba, Kinerja pertumbuhan, Nanopartikel, Tulang tibia, Zink.