ISOLASI PROTEIN BUNGKIL INTI SAWIT DAN KAJIAN NILAI BIOLOGINYA SEBAGAI ALTERNATIF BUNGKIL KEDELAI PADA PUYUH
YATNO
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Isolasi Protein Bungkil Inti Sawit dan Kajian Nilai Biologinya sebagai Alternatif Bungkil Kedelai pada Puyuh adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Agustus 2009 Yatno NIM D061030101
ABSTRACT YATNO. Protein Isolation from Palm Kernel Meal and Its Biological Value as Alternative of Soybean Meal in Quail (Coturnix-coturnix japonica). Under direction of NAHROWI, HARDJOSWORO P, PURWADARIA T, and SETIYONO A. Local feedstuffs are rarely available as soybean meal (SBM) alternative in poultry diet. Consequently, the amount of imported SBM is increasing as the increase of poultry population. Palm Kernel Meal (PKM), one of by products from palm oil processing industry, has high potency as feedstuffs due to its availability. PKM, however, has combination problems of shell contamination, containing high non starch-polysaccharide (NSP) dominated with mannan molecules, and low protein content which causes the utilization of PKM in poultry diet is very limited (< 3%). On the other hand, mannanoligosaccharides from PKM may be used to inhibit pathogenic bacteria in poultry gut. Therefore, separation of cell wall of PKM to isolate mannan molecules and extraction of its protein compounds was alternative methods to solve the feed problem. The protein extraction increases the protein content at least 3 folds. The aims of the study were to fractionate and characterize physical-chemical properties of PKM, isolate protein from PKM, evaluate chemical and biological of isolated protein (concentrate protein/PKMCP), and to investigate the effect of PKMCP inclusion with and without fortification in ration on performance and liver and small intestine histopathology of layer quails. Fractionation of palm kernel meal was done using vibrator ball mill equipped with sieve 4, 8, 16, 30, 50, 100 and 400 mesh. Protein, crude fiber, Neutral Detergent Fiber (NDF) and Acid Detergent Fiber (ADF) of the fractionation products were evaluated and the data were analyzed descriptively. The PKM (200 g) was blended in hot water and/or 0.05N acetic acid (800 ml) for 20 minutes, and centrifuged to separate the supernatant from extracted PKM. The extracted PKM was re-extracted with 0.05 or 1N NaOH. Both supernatant from hot water and 0.05 N NaOH extraction were mixed and precipitated with HCl-pH3 (EB1), HCl-pH 4 (EB2), ethanol 80% (EB3) and ethanol 90% (EB4). While supernatant from hot water, acetic acid and 1 N NaOH extraction were precipitated with 0.1 N HCl with the following treatments: the first extractions were carried out in water + broken glass (E1); water + broken glass (E2); 0.05 N acetic acid + broken glass (E3); or in 0.05 N acetic acid + broken glass (E4), while the second extraction for all PKM residues was carried out in 1N NaOH technical (E1, E3) and pro-analysis (E2, E4), and precipitated with 0.1N HCl until isoelectric point. Similar method of extraction was also conducted in soybean meal as a control product. Parameters measured were isoelectric point, crude protein content, dry matter yield, and recovery protein. The best extraction product (R1) in term of recovery protein was also compared chemically and biologically with PKM (R2), and soybean meal (R3) in completely randomized design with 3 treatments and 5 replications. Parameter measured in chemical evaluation was essential amino acid index (EAAI) and profile of essential amino acid, while in biological evaluation was nitrogen retention, metabolizable energy, feed consumption, protein consumption, body weight gain, feed conversion ratio (FCR), final body weight, protein efficiency
ratio (PER), hen-day egg production (HEP), yellow egg colour index and histopathology evaluation of liver and small intestine. Vibrator ball mill was capable of separating between shell and PKM. However, the protein content of each fraction was similar. Fractionation were distributed at sieve 30, 50 and 100 mesh producing 37.0, 30.2 and 15.3% respectively. Specific gravity, bulk density, compacted bulk density and angle of repose of PKM were higher than those of SBM (1.53 vs 1.46 g/ml, 0.56 vs 0.46 g/ml, 0.76 vs 0.65 g/ml and 35.44 vs 29.60o respectively). On the other hand, PKM has pH and protein solubility lower than those of SBM (6.3 vs 6.5 and 55.25 vs 75.21%). Crude protein content of two step extracted PKM using 1N NaOH was better than that using 0.05N NaOH (33.88 vs.45.54%). The extraction produced dry matter yield 12.18% and protein recovery 50.38%. Isoelectric point of PKM protein was reached at pH 4. The protein contents of E2 and E1 were higher than those of E3 and E4 (54.11, 53.17, 45.56 and 45.32% respectively). The highest of total precipitation yield was observed at E3 (12.18%) then E4 (11.89%), E2 (8.57%) dan E1 (5.30%). Both protein content and total yield data resulted the highest protein recovery was observed at E3 (50.38%) following by E4, E2 and E1 (42.99, 32.62 and 20.27% respectively). The optimum protein precipitation of PKM might be determined in the equation of y= -0.009x + 11.66 (y is the pH value; x is the volume of 0.1N HCl to 200 ml extract). Essential amino acid profile of concentrate PKM at E3 was better than those of E1, E2 and E4 (16.80, 10.17, 16.22 and 14.52% respectively), while PKM and soybean meal were 6.62 and 21.17%. EAAI value of PKMCP, PKM, and soybean meal was 62.40, 60.00, and 77.20 % respectively. Nitrogen retention and metabolizable energy of quails received PKMCP were 69.82% and 2 578.94 kkal/kg, while nitrogen retention and metabolizable energy of quails received PKM and SBM were 61.19 and 2 485.06 kkal/kg, and 70,57% and 2 826.30 kkal/kg, respectively. FCR, PER and HEP of quails received PKMCP were 3.18, 1.05 and 35%, while SBM were 2.97, 1.08 and 47.41% respectively. Final body weight and yellow egg colour index of quails received PKMCP were better than those of SBM (124.65 vs 117.29 g/bird and 10.20 vs 8.00). Score lesion of duodenum, jejunum, ileum and liver of quails received PKMCP were 0.70, 0.64, 0.68 and 1.76, while SBM were 0.82, 0.66, 0.76 and 1.02 respectively. It is concluded that fractionation of PKM using vibrator ball mill was not capable of increasing protein content of PKM fractions. Physical properties of PKM were higher, while chemical properties were lower compared with those of SBM (6.3 vs 6.5 and 55.25 vs 75.2%). Two step of extraction using 1 N NaOH following precipitation with 0.1N HCl was the best method in term of precipitation yield weight (12.18%) and crude protein content (45.56%). The addition of 0.1N HCL into PKM extract to reach iso-electric point follows the equation of y = -0.009x + 11.66. PKMCP did not give negative effect on quails performance observed from score lesion and histopathology evaluation of small intestine and liver, even PKMCP gives positive effect of yellow egg colour index and final body weight of laying quails. Keywords: Protein Isolation, Biological Value, Palm Kernel Meal, Soybean Meal, Quail.
RINGKASAN YATNO. Isolasi Protein Bungkil Inti Sawit dan Kajian Nilai Biologinya sebagai Alternatif Bungkil Kedelai pada Puyuh. Dibimbing oleh NAHROWI, HARDJOSWORO P, PURWADARIA T DAN SETIYONO A. Sumber protein nabati untuk pakan unggas sampai saat ini sangat terbatas dan masih mengandalkan bungkil kedelai. Di sisi lain impor bungkil kedelai dari tahun ke tahun mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya populasi unggas di Indonesia, sehingga perlu upaya untuk menggunakan bahan pakan lokal sebagai alternatif bungkil kedelai. Salah satu bahan tersebut adalah bungkil inti sawit (BIS). Pemakaian BIS pada ransum unggas masih sangat rendah (<3%), hal ini terkait dengan kandungan serat dan keberadaan batok yang tidak dapat dicerna oleh ternak monogastrik. Kajian pendahuluan tentang tingkat degradasi BIS menunjukkan bahwa dinding sel BIS sangat sulit didegradasi oleh larutan NaOH konsentrasi rendah, sehingga pengembangan metode ekstraksi memungkinkan untuk memisahkan seluruh protein BIS dan pada gilirannya dapat dilakukan optimalisasi pemakaian BIS sebagai pakan unggas. Tujuan penelitian adalah untuk; memisahkan cangkang dengan bungkilnya menggunakan vibrator ball mill dan mengetahui sifat fisiko-kimia BIS, mengisolasi protein BIS dengan metode ekstraksi bertingkat sebagai konsentrat protein, mengevaluasi kualitas kimia dan biologi konsentrat protein BIS dan mengetahui pengaruh penggunaan protein BIS terfortifikasi terhadap peforma dan produksi telur pada puyuh masa bertelur. Empat tahapan penelitian yang saling terkait telah dilakukan meliputi; 1) fraksinasi menggunakan vibrator ball mill dan sifat fisiko-kimia bungkil inti sawit 2) isolasi protein dari bungkil inti sawit menggunakan metode ekstraksi bertingkat 3) evaluasi kimia dan biologi konsentrat protein bungkil inti sawit dan 4) penggunaan konsentrat protein BIS terfortifikasi/BISPLUS pada puyuh masa bertelur. Fraksinasi dilakukan menggunakan vibrator ball mill yang dilengkapi dengan saringan (sieve) berukuran 4, 8 16, 30, 50, 100 dan 400 mesh pada kecepatan goyangan 35 rpm selama 15 menit. BIS yang tidak lolos/tertahan pada setiap fraksi ditimbang dan dilakukan analisis protein, serat kasar, Neutral Detergen Fiber (NDF) dan Acid Detergen Fiber (ADF). Ekstraksi bertingkat dilakukan dengan mengekstrak BIS menggunakan air panas (hot water extraction) atau asetat 0.05N pada tahap pertama kemudian disentrifugasi untuk mendapatkan supernatan (1), selanjutnya padatan hasil sentrifugasi di ekstrak kembali dengan NaOH 1N baik teknis maupun proanalisis kemudian disentrifugasi untuk memperoleh supernatan (2). Supernatan (1 dan 2) digabung dan direaksikan dengan HCl 0.1N sampai titik isoelektrik untuk pengendapan protein. Empat perlakuan ekstraksi telah dipakai dalam penelitian ini antara lain; E1 (air + kaca + 1N NaOH teknis); E2 (air + kaca + 1N NaOH proanalisis ); E3 (asam asetat 0.05 N + kaca + 1N NaOH teknis) dan E4 (asam asetat 0.05 N + kaca + 1N NaOH proanalisis). Peubah yang diamati meliputi kandungan protein, jumlah endapan dan protein recovery.
Evaluasi kimia terhadap konsentrat protein BIS dilakukan dengan cara menghitung Indeks Asam Amino Esensial (IAAE) yang dibandingkan dengan BIS dan bungkil kedelai. Evaluasi biologi meliputi retensi protein dan energi metabolis dilakukan terhadap konsentrat protein produk terbaik dari hasil evaluasi kimia (R1), kemudian dibandingkan dengan BIS (R2) dan bungkil kedelai (R3). Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap dengan 3 perlakuan dan 5 ulangan serta menggunakan Uji Kontras Ortogonal. Uji lapang dilakukan terhadap produk konsentrat protein BIS terfortifikasi “BISPLUS” dengan perlakuan sebagai berikut; R1 (ransum mengandung 12% BISPLUS), R2 (ransum mengandung 12% BIS) dan R3 (ransum mengandung 12% bungkil kedelai). Peubah yang diukur antara lain konsumsi ransum, pertambahan bobot badan, konversi ransum, bobot badan akhir, produksi telur, indeks kuning telur dan gambaran histopatologis hati dan usus halus. Penelitian didisain menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan 3 perlakuan dan 5 ulangan. Uji Kontras Ortogonal digunakan untuk membandingkan antar perlakuan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fraksinasi bungkil inti sawit menggunakan vibrator ball mill telah mampu memisahkan antara batok dengan bungkilnya namun belum secara signifikan mempengaruhi keberadaan protein karena protein relatif menyebar pada setiap fraksi, begitu juga halnya dengan serat kasar. Distribusi bahan terkonsentrasi pada saringan berukuran 30, 50 dan 100 mesh masing-masing sebesar 37.0, 30.2 dan 15.3%, sehingga sisanya sekitar 18% merupakan batok atau benda asing. Sebaliknya penyaringan secara manual menghasilkan batok sebesar 30%. Bungkil inti sawit mempunyai sifat fisik seperti berat jenis, kerapatan tumpukan, kerapatan pemadatan tumpukan dan sudut tumpukan yang lebih tinggi dari bungkil kedelai masing-masing sebesar 1.53 vs 1.46 g/ml, 0.56 vs 0.46 g/ml, 0.76 vs 0.65 g/ml dan 35.44 vs 29.60o, sebaliknya BIS mempunyai mempunyai sifat kimiawi seperti pH dan kelarutan protein yang lebih rendah dari bungkil kedelai masing-masing sebesar 6.3 vs 6.5 dan 55.25 vs 75.21% Kombinasi esktraksi fisik dan kimiawi menghasilkan konsentrat protein BIS dengan kandungan protein sebesar 45.56%, rendemen 12.18% dan protein recovery 50.38%. Jumlah endapan tertinggi pada proses pengendapan protein bungkil inti sawit dicapai pada pH 4. Nilai indeks asam amino esensial pada konsentrat protein BIS lebih tinggi dari BIS masing-masing sebesar 62.40 dan 60.00%, sedangkan bungkil kedelai sebesar 77.2%. Konsentrat protein BIS yang dihasilkan defisien terhadap lisina dan treonina. Retensi protein dan energi metabolis konsentrat protein BIS masing-masing sebesar 69.82% dan 2 578.94 kkal/kg, sedangkan BIS dan bungkil kedelai masing-masing sebesar 61.19 dan 2 485.06 kkal/kg serta 70,57% dan 2 826.30 kkal/kg. Penggunaan konsentrat protein BIS terfortifikasi (BISPLUS) pada pakan puyuh menghasilkan angka konversi dan nilai Protein Eficiency Ratio (PER) yang tidak berbeda nyata (p>0.05) dengan bungkil kedelai masing-masing sebesar 3.18 vs 2.97 dan 1.05 vs 1.08, produksi telur harian yang nyata lebih rendah (p<0.05) masing-masing sebesar 35 dan 47.41%, namun menghasilkan bobot badan akhir dan indeks warna kuning telur yang nyata lebih baik (p<0.05) masing-masing sebesar 124.65 vs 117.29 gram/ekor dan 10.20 vs 8.00. Selain
itu penggunaan konsentrat protein BIS tersebut tidak menyebabkan efek negatif terhadap puyuh yang terindikasi dari nilai skor lesio yang lebih rendah serta gambaran histopatologi usus dan hati yang cukup baik pada puyuh masa bertelur. Dapat disimpulkan bahwa kandungan protein BIS sulit ditingkatkan dengan hanya mengandalkan fraksinasi dan ekstraksi tunggal menggunakan NaOH pada konsentrasi yang rendah (< 1N). Metode ekstraksi bertingkat pada BIS dapat meningkatkan kandungan protein kasar 3 kali lebih tinggi dari BIS awal (16.84 vs 45.56%) dan menurunkan serat kasar dari 24.22 menjadi 2%. Bungkil inti sawit mempunyai sifat fisik seperti berat jenis, kerapatan tumpukan, kerapatan pemadatan tumpukan dan sudut tumpukan yang lebih tinggi dari bungkil kedelai namun mempunyai sifat kimiawi seperti pH dan kelarutan protein yang lebih rendah dari bungkil kedelai masing-masing sebesar 6.3 vs 6.5 dan 55.25 vs 75.21%. Konsentrat protein BIS terfortifikasi tidak memberikan efek negatif pada puyuh yang tergambar dari skor lesio dan gambaran histopatologi usus halus dan hati bahkan memberikan efek positif terhadap bobot badan akhir dan indeks warna kuning telur puyuh masa bertelur. --------------------------------------------------------------------------------------------------Kata kunci: Isolasi protein, Bungkil Inti Sawit, nilai biologi, Bungkil Kedelai, Puyuh
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
ISOLASI PROTEIN BUNGKIL INTI SAWIT DAN KAJIAN NILAI BIOLOGINYA SEBAGAI ALTERNATIF BUNGKIL KEDELAI PADA PUYUH
YATNO
Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Ternak
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Prof. Dr. Ir. Komang Gede Wiryawan 2. Dr. Ir. Sumiati, M.Sc.
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Prof. Dr. Ir. Tjeppy D Soedjana, M.Sc. 2. Dr. Ir. Dwierra Evvyernie Amiroenas, M.Sc.
