Teknik Analisis Nutrisi Pakan, Kecernaan Pakan, Dan Evaluasi Energi Pada Ternak

Teknik Analisis Nutrisi Pakan, Kecernaan Pakan, Dan Evaluasi Energi Pada Ternak 

Upaya untuk menghasilkan performan produksi yang tertinggi, ternak memerlukan nutrien. Nutrien ini dibutuhkan untuk hidup pokok (maintenance) dan berbagai produksi (production). Faktor yang harus diperhatikan adalah jumlah makanan yang diberikan, semakin banyak jumlah makanan yang dikonsumsi setiap hari, akan semakin memberikan kesempatan untuk menghasilkan produksi tinggi. Peningkatan produksi yang diperoleh dari konsumsi makanan yang lebih tinggi biasanya berkaitan dengan peningkatan efesiensi proses-proses produksi, sehingga proporsi untuk kebutuhan pokok menurun sedangkan produksi meningkat.

Proses makan (feeding) adalah aktivitas yang komplek, yang meliputi mencari makanan, mengamati, pergerakan, aktifitas sensorik, memakan dan mencerna. Dalam saluran pencernaan makanan dan zat-zat makanan diserap dan dimetabolismekan. Semua proses ini dapat mempengaruhi konsumsi makanan dalam jangka pendek (short term basis). Namun demikian perlu diperhatikan bahwa, pada ternak dewasa kebutuhan pokoknya (berat tubuhnya) relatif konstan, walaupun makanan tersedia ad libitum. Dengan demikian konsep jangka pendekjangka panjang dalam mengontrol konsumsi harus diperhatikan. Walaupun sistem kontrol ini sama pada setiap jenis ternak, namun ada perbedaan antar spesies yang tergantung pada pada struktur dan fungsi saluran pencernaannya.

Mekanisme kontrol konsumsi makanan adalah dilakukan sebagai berikut: 

- Level Metabolik: konsentrasi zat-zat makanan, metabolit atau hormon dapat menstimutir sisitem syaraf pusat (CNS= Central Nervous System) yang menyebabkan ternak mulai atau berhenti makan. 

- Level Sistem Pencernaan: jumlah digesta dapat ditentukan yang dapat dicerna oleh ternak. 

- Pengaruh External: misalnya iklim

Gambar Ternak merupakan industri biologi

Salah satu awal perkembangan ilmu nutrisi adalah upaya mendeskripsikan pangan/pakan dalam istilah senyawa kimia atau kelompok senyawa kimia yang mempunyai fungsi yang khas dalam tubuh yang dikenal dengan nutrien. Aspek kajian nutrisi dalam perkembangan selanjutnya adalah nutrien. Nutrien adalah semua unsur atau senyawa kimia dalam pangan/pakan yang menunjang reproduksi, pertumbuhan, laktasi atau kebutuhan hidup pokok. Terdapat enam kelompok nutrien yaitu air, protein dan asam amino, karbohidrat, lemak, vitamin dan unsur inorganik atau mineral. Protein, karbohidrat dan lemek disebut sebagai nutrien makro, sedangkan vitamin dan mineral disebut nutrient mikro. Nutrien makro dibutuhkan tubuh dalam jumlah banyak sedangkan unsur mikro diperlukan dalam jumlah kecil. Energi yang diperlukan ternak dapat disediakan oleh lemak, karbohidrat dan kerangka karbon asam amino. Nutrien menyediakan air, energi, komponen penyusun dan pengaturan metabolisme sel. Nutrien yang diperlukan keberadaannya dalam pakan dan tidak bisa disintesis dalam tubuh dalam jumlah yang mencukupi disebut nutrien esensial atau indispensible. 

Teknik Analisis Nutrisi Pakan

Kandungan nutrien pangan atau pakan dapat diketahui dengan mengurai (menganalisis) komponen pangan dan pakan secara kimia. Teknik analisis yang umum untuk mengetahui kadar nutrien dalam pangan atau pakan adalah Analisis Proksimat (Proximate analysis) atau metode Weende. Analisis Proksimat ditemukan sekitar 100 tahun yang lalu di pusat eksperimen Weende (Weende Experiment Station) Jerman oleh dua ilmuwan Henneberg dan Stohmann. Metode ini tidak menguraikan kandungan nutrien secara rinci namun berupa nilai perkiraan sehingga disebut analisis proksimat. Diagram analisis proksimat disajikan dalam Gambar.

Gambar Diagram komponen nutrien berdasarkan analisis metode proksimat

Metode Proksimat menggambarkan bahwa analisis dapat dilakukan terhadap kadar air, abu, lemak atau ether ekstrak, nitrogen total, dan kadar serat. Komponen bahan ekstrak tanpa nitrogen adalah hasil pengurangan bahan kering dengan komponen , abu, lemak, nitrogen total, dan serat. Komponen lemak, protein dan serat sering disebut lemak kasar, protein kasar dan serat kasar. Methoda analisis proksimat menghasilkan komponen nutrien yang masih campuran. Komponen dari masing-masing kelompok nutrien dapat dilihat pada Tabel. 

Tabel  Komponen fraksi-fraksi yang berbeda pada analisa proksimat pakan

Contoh hasil analisis proksimat dari beberapa bahan pakan ternak disajikan pada dalam Tabel.

Tabel Komposisi kimia hasil analisis proksimat beberapa bahan pakan

Pengukuran Kadar Air

Timbang sejumlah sampel yang telah dihaluskan (minimal 10 g) dalam botol timbang yang telah diketahui beratnya. Keringkan dalam oven (Gambar ) sampai mencapai berat yang konstan. Pengeringan dalam oven dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu (1) pada suhu 135 C dibutuhkan waktu 2 jam, hasil yang diperoleh berupa bahan kering udara; (2) pada suhu 100 C untuk periode yang panjang dibutuhkan waktu 8-24 jam; (3) pada suhu kurang dari 100 C dalam oven vakum selama 3-5 jam atau 20-25 di atas titik didih air pada tekanan tekanan udara + 25 mm. Sampel ditimbang setelah kering. Perhitungan persentase air atau kelembaban ada dua cara yaitu

Cara I :

Hilangnya berat selama pengeringan x 100 = % air

Berat sampel sebelum dikeringkan

Cara II :

Berat sampel setelah pengeringan x 100 = % bahan kering (BK)

Berat sampel sebelum pengeringan

100 - % BK = % air

Metode pengeringan melalui oven sangat memuaskan untuk sebagian besar makanan, akan tetapi beberapa makanan, seperti silase, banyak sekali bahan-bahan atsiri (bahan yang mudah terbang) yang bisa hilang pada pemanasan tersebut. Beberapa cara lain untuk mengukur kelembaban yaitu : (1) destilasi volumetrik menggunakan minyak atau toluen; (2) elektronik, berdasarkan konduktivitas; (3) pengeringan freezer.

Gambar  Oven untuk pengeringan pada pengukuran kadar air

Pengukuran Kadar Abu

Kandungan abu ditentukan dengan cara mengabukan atau membakar dalam tanur, sejumlah berat tertentu makanan pada suhu 500-600 C sampai semua karbon hilang dari bahan makanan tersebut (Gambar 4). Sisanya adalah abu dan dianggap mewakili bagian inorganik makanan. Akan tetapi, abu bisa mengandung bahan yang berasal dari bahan organik seperti sulfur dan fosfor dari protein, dan beberapa bahan yang mudah terbang seperti natrium, klorida, kalium, fosfor dan sulfur akan hilang selama pembakaran. Kandungan abu dengan demikian tidaklah sepenuhnya mewakili bahan inorganik pada makanan baik secara kualitatif maupun secara kuantitatif. Perhitungan persentase kandungan abu atau mineral yaitu :

Berat abu x 100 = % kandungan abu atau mineral

Berat awal sampel

Gambar Pembakaran elektrik untuk mengukur kadar abu

Pengukuran Kadar Protein Kasar

Kadar protein kasar ditentukan dengan metode mikro Kjeldahl (AOAC, 1990). Labu Kjeldahl dapat dilihat pada Gambar 5. Sejumlah kecil sampel ditimbang (kira-kira memerlukan 3-10 ml 3-10 ml HCL 0,01 N atau 0,02 N. 

Kemudian dimasukkan ke dalam labu Kjeldhal 30 ml. Selanjutnya ditambahkan 1 g K2SO4, 40 mg HgO, dan 20 ml H2SO4. Jika sampel lebih dari 15 mg, ditambahkan 0,1 ml H2SO4 untuk setiap 10 mg baha organik di atas 15 mg. 

Tambahkan beberapa batu didih. Sampel didihkan selama 1-1,5 jam sampai cairan menjadi jernih, kemudian dinginkan. Isi labu Kjeldhal dipindahkan ke dalam alat destilasi. Labu kemudian dicuci dan dibilas 5-6 kali dengan 1-2 ml air. Air cucian dimasukkan ke dalam alat destilasi dan tambahkan 8-10 ml larutan NaOH Na2S2O3.

Erlenmeyer 125 ml yang berisi 5 ml larutan H3BO3 dan 2-4 tetes indikator (campuran 2 bagian metil merah 0,2% dalam alhohol dengan 1 bagian metilen blue 0,2% ) diletakkan di bawah kondesor. Ujung tabung kondensor harus terendam dalam larutan H3BO3. Selanjutnya dilakukan destilasi sampai diperoleh kira-kira 15 ml destilat dalam erlenmeyer. Tabung kondesor dibilas dengan air dan ditampung dalam erlenmeyer yang sama. Isi erlenmeyer diencerkan sampai kira-kira 50 ml, kemudian dititrasi dengan HCL 0,02 N sampai terjadi perubahan warna menjadi abu-abu. Hal yang sama juga dilakukan terhadap blanko. Penentuan kadar protein ditentukan persamaan berikut :

% N = (ml sampel – ml blanko) x N Hli x 14.007 x 100% mg sampel

% Protein = % N x faktor koreksi (6,25)

Gambar Rak Kjeldahl untuk pengukuran kadar protein kasar

Pengukuran Kadar Lemak Kasar

Labu lemak dikeringkan dalam alat pengering pada suhu 105-110 C selama 1 jam, kemudian didinginkan dalam desikator dan selanjutnya ditimbang. Kira-kira 5 g sampel dibungkus dengan kertas saring, lalu dimasukkan ke dalam alat esktraksi sokhlet yang telah berisi dietil eter. Reflux dilakukan selama 5 jam dan pelarut yang ada dalam labu lemak di destilasi. Selanjutnya labu lemak yang mengandung lemak hasil ekstraksi dipanaskan dalam oven pada suhu 105 C. 

Setelah dikeringkan sampai berat tetap dan didinginkan dalam desikator, labu beserta lemak ditimbang (AOAC, 1990). Kadar lemak ditentukan berdasarkan persamaan :

Berat lemak kasar x 100 = % Lemak Kasar (ekstrak eter)

Berat sampel 

Fraksi ekstrak eter ditentukan melalui esktraksi makanan dengan petroleum eter. Selain mengandung lemak sesungguhnya, ekstrak eter juga mengandung waks (lilin), asam organik, dan pigmen. Oleh karena itu fraksi eter untuk menentukan lemak tidak sepenuhnya benar.

Gambar Alat ekstraksi sokhlet pengukur kadar lemak kasar

Pengukuran Kadar Serat Kasar

Labu lemak dikeringkan dalam oven, didiamkan dalam desikator dan ditimbang. Sampel yang telah dikeringkan ditimbang sebanyak 2,5-5,0 g dan dibungkus dengan kertas saring, kemudian dilakukan esktraksi dengan dietil eter selama 6 jam pada sokhlet. Sampel dipindahkan ke dalam erlenmeyer 600 ml, ditambahkan 200 ml larutan H2SO4 mendididih dan dididihkan selama 30 menit. 

Suspensi kemudian disaring dengan kertas saring. Residu tertinggal dalam erlenmeyer dan kertas saring dicuci dengan air mendidih. Kemudian residu dicuci kembali dengan 200 ml larutan NaOH dengan perlakuan sama dengan penambahan H2SO4. Residu disaring kembali dengan kertas saring yang telah diketahui beratnya sampil dicuci dengan larutan K2SO4 10% , air mendidih, 95%. Kertas saring kemudian dikeringkan dalam oven 110 C. Setelah didinginkan dalam desikator (1-2 jam), kemudian ditimbang. 

Berat residu yang diperoleh merupakan berat serat kasar.

Berat serat kasar x 100 = % serat kasar

Berat awal sampel

Gambar  Alat p ekstraksi sokhlet pengukur kadar serat kasar

Karbohidrat makanan terdapat dalam dua bentuk, serat kasar dan ekstraks tanpa nitrogen. Serat kasar ditentukan dengan cara mendidihkan sisa makanan dari ekstraksi eter secara bergantian dengan asam dan alkali dengan konsentrasi tertentu; sisa bahan organiknya merupakan serat kasar. Jika jumlah air, abu, protein kasar, esktrak eter dan serat kasar (dinyatakan dalam g/kg) dikurangi dari 1000, perbedaan itu disebut bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN). Fraksi serat kasar mengandung selulosa, lignin, dan hemiselulosa, akan tetapi bukan berarti semua bahan ini harus ada pada makanan (dengan proporsi yang berbeda diantaranya terdapat pada ekstrak tanpa nitrogen) tergantung pada species dan fase pertumbuhan bahan tanaman. Serat kasar pada mulanya telah diduga memberikan gambaran tentang bagian makanan yang tidak dapat dicerna, akan tetapi sebagian diantaranya dapat dicerna oleh hewan ruminansia. Meskipun demikian angka-angka ini sangat bermanfaat karena adanya korelasi yang baik antara kandungan bahan tersebut dengan kecernaan suatu makanan.

Hasil analisis metoda proksimat masih menunjukkan kelemahan. Saluran pencernaan monogastrik tidak mampu mencerna komponen serat bahan. Lain halnya ternak ruminansia yang mempunyai perut fermentasi (retikulo-rumen) mampu mencerna sebagian komponen serat akibat adnya aktifitas mikroba di dalam bagian perut tersebut. Sehubungan dengan hal tersebut Van Soest mengembangkan metoda analisis lain khususnya untuk pakan sumber serat seperti rumput. Metoda Van Soest mengelompokan komponen isi sel dan dinding sel. Isi sel merupakan komponen sangat mudah dicerna. Komponen dinding sel adalah kelompok yang larut dalam deterjen netral (Netral Ditergent Fiber atau NDF) dan konponen NDF ada yang hanya larut dalam deterjen asam (Acid Detergent Fiber atau ADF). Hubungan antara hasil analisis proksimat dengan metoda Van Soest disajikan dalam Gambar. 

Serat detergen netral (neutral-detergen fiber, NDF), yang merupakan sisa setalah ekstraksi dalam keadaan mendidih dengan larutan netral natrium lauril sulfat dan asam etilendiamintetraasetat (EDTA), terutama atas lignin, selulosa, dan hemiselulosa, dan dapat dianggap sebagai komponen dinding sel tumbuhan. 

Serat detergen asam (acid detergen fiber, ADF) adalah sisa setelah ekstraksi dengan 0,5 M asam sulfat dan setiltrimetilammonium bromida, dan pada dasarnya merupakan fraksi lignin kasar dan selulosa bahan tumbuhan akan tetapi juga meliputi silika. Penentuan ADF secara khusus sangat berguna untuk hijauan karena terdapat hubungan statistik yang baik antara kandungan ADF dan kecernaan pakan. Di Inggris metode ADF telah dimodifikasi sedikit, lama pendidihan serta kekuatan asam menjadi ditingkatkan. Istilah modified aciddetergen fibre (MADF) digunakan untuk metode penentuan ini.

Gambar Hubungan antara hasil analisis proksimat dengan metoda Van Soest 

Pengukuran Kandungan Asam Amino 

Pendugaan kandungan asam amino bahan makanan lebih mendekati pendugaan kebutuhan asam amino bagi tubuh. Kandungan asam amino bahan makanan dapat diukur melalui penggunaan alat seperti Amino Acid Analyzer (Gambar). Metode kimia ini mengukur seluruh asam amino yang terkandung di dalam bahan makanan maka disebut juga asam amino total. Dengan mengetahui kandungan asam amino bahan makanan, maka dapat pula diketahui asam amino pembatas dalam bahan makanan tersebut sehingga sangat diperlukan dalam penyusunan ransum.

Gambar  Alat Amino Acid Analyzer untuk pengukuran kandungan asam amino

Pengukuran ketersediaan asam amino dilakukan dengan berbagai cara. Umumnya kecernaan asam amino ditentukan dengan dua bentuk uji, yaitu uji kecernaan excreta dan kecernaan ileal. Kecernaan excreta sering digunakan karena sangat sederhana. Metode ini mempunyai dua kelemahan, 1) yaitu adanya asam amino yang terdapat di urin tidak dapat dipisahkan dari feses, dan 2) adanya mikroflora dalam usus mempengaruhi jumlah individu asam amino yang diekskresikan dalam feses. Caecetomised pada unggas digunakan untuk mengatasi masalah tersebut. Rumus untuk menghitung kecernaan asam amino metode ekskreta sebagai berikut : 

• Apparent Amino Acid Digestibility (%) 
• True Amino Acid Digestibility (%) 

Alat lain yang dapat digunakan untuk mengukur kandungan asam amino yaitu dengan menggunakan High Performance Liquid Chromatography (HPLC) (Gambar 10). Alat HPLC dapat digunakan juga untuk analisis asam lemak sebagai komponen penyusun lemak dan vitamin. Mengingat metode analisis sangat bervariasi baik bahan yang digunakan maupun tingkat ketelitiannya, maka pemilihan dan penetapan metode analisis merupakan suatu keharusan.

Gambar  HPLC untuk pengukuran kadar asam amino, lemak dan viamin terlarut, kolesterol, antioksidan, neurotransmiter dan sebagainya

Pengukuran Kandungan Mineral

Analisis kimia komponen pakan dapat dilakukan lebih detil menggunakan metoda yang lebih kompleks atau menggunakan peralatan yang lebih canggih. Hasil analisis kadar abu yang berupa abu dapat dianalisis lebih lanjut untuk mengetahui komponen abu tersebut, misalnya menganalisis kadar Ca dan P. Analisis Ca dan P dapat dilakukan dengan menggunakan metode titrasi atau menggunakan alat yang modern seperti Atomic Absorption Spectrophotometer(AAS). Alat AAS dapat digunakan untuk menganalisis komponen mineral lainnya.

Gambar  Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) untuk pengukuran Mineral dan senyawa kimia

KECERNAAN PAKAN

Prinsip-prinsip yang harus diperhatikan dalam pengukuran koefisiem cerna suatu pakan atau bahan pakan adalah sebagai berikut: (1) Mengukur ransum yang dimakan dan feces yang dieksresikan. (2) Zat makanan yang dicerna sama dengan zat makanan yang dimakan (intake) dikurangi zat makanan yang keluar dari tubuh melalui feces. (3) Feces yang dikumpulkan harus terpisah (tidak tercerna) dari urin. 

Metode yang umum dalam penentuan koefisien cerna adalah: 1) metode koleksi total dan 2) metode indikator 

1. Metoda Koleksi Total 

• Mengumpulkan/menimbang seluruh ransum yang dimakan 
• Mengumpulkan/menimbang seluruh feces yang di eksresikan 
• Mengambil contoh dan menganalisa ransum 
• Mengambil contoh dan menganalisa feces 

A. Apparent Digestible Coeficient (ADC) = Koefisien Cerna Semu

Seluruh zat makanan yang dikeluarkan dalam feces berasal dari makanan yang dimakan tetapi tidak dicerna

B. True Digestible Coeficient (ADC) = Koefisien Cerna Sejati

Tidak seluruh zat makanan yang keluar dalam feces berasal dari makanan tetapi ada sebagian yang berasal dari saluran pencernaan (jaringan dinding alat pencernaan yang aus, bakteri-bakteri yang mati, enzim-enzim yang masuk ke dalam saluran pencernaan yang keluar bersama-sama dengan zat makanan yang tidak dicerna). Zat makanan yang bukan berasal dari bahan makanan disebut Metabolic Fecal Nutrient (MFN). Zat makanan ini (umumnya senyawa N) sulit diukur karena ternak harus diberi ransum tanpa N (purified diet) yang tidak disukai.

2. Metoda Indikator 

Metode pengukuran kecernaan dengan menggunakan indikator (marker/perunut) dilakukan dengan prinsip bahwa: (1) tidak perlu mengumpulkan seluruh feces, (2) pengambilan contoh untuk analisa secara acak, (3) analisa contoh mencakup zat makanan dan zat indikator. Indikator yang umum digunakan adalah indikator internal dan ekternal. Indikator internal secara alamiah terdapat didalam makanan, misalnya kromogen, lignin atau SiO2 (silikat). Sedangkan indikator eksternal, atau sengaja ditambahkan dari luar umumnyza adalah Fe2O3, Cr2O3, karet gelang, potongan plastik atau radioisotop. 

Syarat Indikator yaitu (1) zat perunut (indikator) harus dapat bercampur secara homogen dengan makanan/ransum, (2) tidak dapat dicerna (relatif bisa dicerna < 5-10%), (3) mudah dianalisa, (4) tidak menggangu kesehatan ternak, (5) sedapat mungkin tersedia secara alamiah.

Kecernaan Ileal 

Aktivitas microbial terkonsentrasi dalam hindgut dan tempat absorbsinya pada jejunum dan ileum. Kecernaan asam amino ini ada dua cara tergantung dari prosedur teknik pengumpulan sampel. Metode yang paling sederhana untuk koleksi isi ileal dengan membunuh unggas atau alternatif lain dengan membuat cannula ileal. Selanjutnya untuk menduga konsumsi pakan (rumput) pada ternak yang digembalakan ternak dilengkapi dengan fecal bag sehingga jumlah feces diketahui contoh rumput dan feces di analisa zat makanan dan indikatornya(Gambar)

Gambar Teknik pembuatan kantung feses (fecal bag) dari plastik

Tingginya biaya untuk percobaan pencernaan, maka telah dikembangkan teknik pengukuran kecernaan nutrien dari hasil fermentasi rumen. Teknik yang digunakan yaitu dengan membuat fistula ke dalam rumen dari hewan percobaan (Gambar). Teknik ini dilakukan pada penelitian dengan tujuan untuk mengetahui karakteristik suatu bahan makanan dan penggunaannya oleh hewan ruminansia. Di samping hal tersebut dilakukan untuk mengetahui fungsi rumen dan metabolisme dari bahan tertentu, seperti VFA, kandungan mikroorganisme, dan sebagainya.

Gambar Hewan dengan pembuatan canula rumen

Di samping dengan teknik fistula rumen, teknik lain yang dengan dikembangkan yaitu dengan cara membuat fistula pada lambung dan canula pada abomasum (Gambar).

Gambar  Hewan dengan pembuatan canula pada abomasum