TEKNIK PENELITIAN NUTRISI DAN MAKANAN TERNAK Estimasi komposisi kimia tubuh ternak
Oleh : Prof. Dr. Ir. Ali Agus, DAA., DEA
EVALUASI KOMPOSISI KIMIA TUBUH TERNAH Pengantar : 1.
2. 3. 4.
Pengetahuan tentang komposisi kimia tubuh ternak terutama variasinya sangat penting dibidang ilmu fisiologi pertumbuhan dan perkembangan, genetika, nutrisi, patologi (terutama pada manusia berkaitan dengan ketidakseimbangan metabiolik (obesitas) Mengetahui komposisi kimia (lemak, protein, air, mineral) lebih akurat bila dibanding hanya mengetahui bobot badan ternak Pengetahuan level cadangan lemak tubuh penting untuk mengukur kinerja produksi dan reproduksi ternak Analisis partisi (alokasi) penggunaan energi antara produksi (susu, daging), maintenance, dan cadangan energi tubuh serta efisiensi penggunaannya, perlu pengetahuan komposisi kimia tubuh ternak
Komposisi kimia tubuh vs penimbangan Penimbangan : - Dapat mengikuti evolusi berat badan, namun tidak mencerminkan komposisi kimia (lemak, protein, air) secara tepat - Berat badan bukan merupakan indikator kondisi tubuh (cadangan lemak tubuh tinggi atau rendah), tetapi tergantung pada format dan dimensi tubuh ternak (tinggi, pendek, besar, kecil), isi saluran pencernaan (15% BB) dan status fisiologis (laktasi : berat ambing; bunting : berat uterus). - Note : 1 kg BK pakan => 4 – 4,2 kg BB (sapi) => 4,5 – 5,0 kg BB (domba)
Komposisi kimia tubuh vs Kinerja produksi dan reproduksi Produksi susu : - Potensi mobilisasi pada awal laktasi - Kondisi tubuh pada saat melahirkan dan masa bunting mempengaruhi produksi susu Produksi daging : - Kecepatan rekonstitusi saat kelebihan nutrisi (pertumbuhan kompensatory) - Efisiensi penggunaan energi Reproduksi : - Kondisi tubuh pada masa estrus (terlalu kurus / terlalu gemuk) menurunkan fertilitas
METODE EVALUASI 1. Metode direct (langsung) 1.a. Penyembelihan - Hasil tepat dan akurat - Merupakan metode standard dan reference dari metode lain - Biaya mahal dan laborious (waktu dan tenaga banyak dibutuhkan) - Tidak dapat mengikuti evolusi komposisi kimia tubuh pada individu; penyembelihan berseri (beruntun) dapat dilakukan akan tetapi tidak selalu representatif karena individu yang berbeda sehingga tidak dapat mewakili
1.b. Kamar Kalorimetri (Calorimetric chamber) - Ketepatan tinggi untuk mengukur flux energi ternak hidup - Biaya mahal - Ternak tidak dalam kondisi lingkungan yang normal
METODE EVALUASI 2. Metode indirect (tidak langsung) a. Difusi dengan marka (D2O, TOH, Urea) b. Ukuran dan volume sel lemak c. Body condition score (BCS)
a. Difusi dengan Marka Prinsip Kerja : 1. Pada suatu status pertumbuhan dan perkembangan ternak, komposisi tubuh ternak berkorelasi nyata dengan volume air tubuh. Proporsi air, mineral, protein (masa tanpa lemak) adalah konstan. Ada korelasi negatif antara lemak dan air dalam tubuh 2. Volume (berat) air tubuh dapat diprediksi dengan menggunakan marka seperti Deuterium (D2O) atau Tritium (TOH), urea, dsb.
• Prinsip yang pertama berawal dari hasil observasi Murray (1922) dan Moulton et al. (1922) menyebutkan bahwa : – Komposisi kimia tubuh tanpa lemak adalah konstan : Air 73%, protein 22%, mineral 5% – Proporsi tersebut hanya berlaku pada ternak yang sudah mencapai dewasa tubuh yang berkisar antara 5 – 6 bulan pada sapi (Moulton et al., 1922). Pada penelitian-penelitian berikutnya pada ternak yang lain mendukung hipotesa tersebut diatas.
• Prinsip yang kedua, kita dapat menentukan volume air tubuh dengan bantuan marka yang mana marka ini tersebar secara menyeluruh dan merata keseluruh jaringan tubuh secara homogen dan komplet Konsentrasi marka (C)
C0
C1
Injeksi
Titik keseimbangan
Waktu (T)
Contoh • Sapi perah dengan berat 660 kg, • Injeksi marka (D2O) (0,6% BB) = 360 g • Konsentrasi D2O dalam campuran air + D2O dalam tubuh sebesar misalnya 0,09% (0,9 g /liter) • Volume air tubuh sapi dapat dihitung dengan : 0,9 g/liter = 360 g X kg air tubuh X = 360 / 0.9 = 400 kg
D2O D2O
(360 g)
Air (X kg)
Air
D2O + Air (D2O = 0.09%)
1
2
3
Hubungan Body Composition dengan Air tubuh Body Weight (BW)
Gut content
Empty BW (EBW)
Lemak
Lemak = EBW - LBW LBW = Air x 1/k Lemak = EBW – Air x 1/k Lemak = BW – Air x 1/k k = konstanta
Lean BW (LBW) - 73% air - 22% protein konstan - 5% mineral
Prinsip Penggunaan Marka • Terdifusi secara cepat dan homogen ke seluruh jaringan tubuh • Tidak termetabolismekan di dalam tubuh • Eliminasi dari dalam tubuh lambat / perlahan • Mudah dianalisis secara quantitatif • Aman dan tidak toksik bagi ternak dan manusia
Determinasi Komposisi Kimia Tubuh In Vivo dengan D2O diffusion Space • Sehari sebelum injeksi ternak ditimbang terlebih dahulu utk mengetahui berat D2O yang harus diinjeksikan : ± 0,5 g/Kg Berat Hidup
• Setelah equilibrium akan ditemukan konsentrasi D2O dalam sampel darah antara 200 dan 1000 ppm
Injeksi D2O • Dipuasakan 24 jam sebelum dilakukan injeksi • Injeksi melalui vena jugular dengan catheter • Setelah injeksi, catheter dibilas dengan serum fisiologis • Berat D2O merupakan selisih antara berat serinque (pipet) sebelum dan sesudah injeksi
Pengambilan Sampel Darah • Dilakukan di daerah vena jugular dengan venoject + anticoagulant (heparin) pd setiap individu ternak • Waktu pengambilan darah : 5, 7, 29, dan 31 jam setelah injeksi dan harus dicatat secara tepat • Gbr. Tabung Venoject :
DEUTERIUM OXIDE (D2O) • Isotop hidrogen dengan masa 2 (21H) dan sering disingkat dengan D. ditemukan 1931 oleh Harold C Urey saat mempelajari spektrum optik hidrogen. D2O terdiri dari 2 atom D dan 1 atom O • Stabil dan dapat ditemukan di alam ± 150 ppm • Massa molekul : 2,141020 uma (unit massa atom) • Bj : 1,06 dan Titik Didih : 101,40C
Penggunaan D2O sebagai Marka • Tidak toksik dan non-radioaktif (isotop stabil) • Dapat bercampur secara baik dengan semua air di dalam tubuh tanpa mengalami metabolisme • Reaksi di dalam tubuh sama seperti H2O
DIFFUSI D2O • Molekul terdifusi di dalam air plasma darah, kemudian melewati dinding pembuluh darah utk menuju ruang extraselluler dan kemudian ruang intraselluler (bercampur dengan air extra dan intra-sel) • Beberapa menit utk ternak monogastrik dan beberapa jam utk ruminansia tjd diffusi total ke seluruh jaringan tubuh ternak.
DIFFUSI D2O • Sampel darah kmd disimpan 15oC hingga analisis kadar D2O • Utk ke-dua atau ke-tiga injeksi, perlu dilakukan pegambilan sampel sebelum injeksi dilakukan. Hal ini utk mengetahui kemungkinan adanya residu D2O pada injeksi sebelumnya.
Analisis Kadar D2O • Ekstraksi campuran air + D2O dalam darah dilakukan dengan sublimasi : beku evaporasi • Sampel darah ± 4 ml, dibekukan secara merata (1-2 mm) pada dinding bagian dalam erlemeyer di dalam alkohol dingin (25oC) • Erlenmeyer tsb dihubungkan dengan alat pensublimasi (Gambar)
Figure : Matériel utilisés et mode opératoire pour l’extraction du mélange eau-eau lourde
Analisis Kadar D2O • Lama sublimasi sekitar 3 jam • Air yang diperoleh ditampung dalam tube 5 ml dan disimpan dalam suhu 40C hingga analisis
ANALISIS D2O DENGAN SPEKTROFOTOMETRI INFRA-RED • Prinsip dari analisis dengan spektrofotometri (MIRAN 1 FF) adalah berdasarkan pada perbedaan absorbsi sinar infra merah antara air dan D2O pada panjang gelombang 3960 nm • Sebagai perbandingan diukur juga larutan standard yang sudah diketahui konsentrasi D2O
PERHITUNGAN D2O DIFFUSION SPACE • Setelah diketahui konsentrasi D2O dalam sampel darah, kita dapat mengikuti evolusi konsentrasinya dengan waktu setelah injeksi • Konsentrasi awal (Co) merupakan diffusi teori segera sesudah injeksi dan dapat dihitung dengan extrapolasi ke waktu t=0; Log C = Log Co – k x t
• Diffusion space D2O : DS D2O = Qo/Co • Qo = Quantitas D2O yang diinjeksikan dan Co : Konsentrasi awal (secara teori) D2O
Penghitungan Komposisi Kimia Tubuh • Domba ras LACAUNE
Domba ras LACAUNE • Air Tubuh (kg) = 0,793 x DS D2O (kg) + 8,304 (R2 = 0,931; RSD = ± 1,023)
• Lipid (kg) = 0,853 x BBinj (kg) – 0,833 x DS D2O (kg) – 9,57 (R2 = 0,940; RSD = ± 1,402)
• Protein (kg) = 0,08 x BBinj (kg) + 0,049 x DS D2O (kg) + 0,70 (R2 = 0,860; RSD = ± 0,424)
• Energi (kg) = 36,39 x BBinj (kg) – 31,05 x DS D2O (kg) -431 (R2 = 0,951; RSD = ± 51,1)
Penghitungan Konsentrasi Marka METODE EQUILIBRIUM (Ceq) Pengambilan sampel darah dilakukan pada saat tercapainya equilibrium diffusi marka Diperkirakan antara 4-5 jam sesudah injeksi Menghasilkan data (kuantitas lipid) cukup heterogen dan kadang-kadang kontradiksi karena sebenarnya sulit menentukan saat equilibrium
Penghitungan Konsentrasi Marka METODE EXTRAPOLASI PADA WAKTU t=0 Diffusi D2O dalam air tubuh cepat segera setelah injeksi (±10 menit) kemudian diffusi berjalan lebih pelan Evolusi menjadi lebih linier. Untuk ternak umur 116 minggu evolusinya semi logaritmik. Setelah equilibrium kurva eliminasi D2O menjadi linier. Extrapolasi konsentrasi pada t=0 dengan bentuk log dapat menentukan C0 dari D2O
BODY CONDITION SCORE UNTUK TERNAK RUMINANSIA
BCS • Ada beberapa metode estimasi cadangan lemak tubuh ternak terutama ruminansia, seperti : D2O, ukuran dan volume sel lemak, neraca energi, ketebalan lemak sub-kutan denganalat ultrasons, body condition score (BCS) yang masing2 memiliki keunggulan dan kelemahan • Metode BCS sangat menguntungkan utk peternak krn tdk memerluka biaya dan alat khusus utk melakukannya. Namun metode ini subjektif dan memerlukan latihan utk meningkatkan ketelitian dan ketepatan prediksi
Keterangan Gambar :
Note 0 = Sangat Kurus Sekali • Ternak dalam kondisi kritis, tinggal tulang belulang dibungkus kulit • Tidak mungkin melakukan deteksi ketebalan jaringan daging atau lemak antara kulit dan tulang
Note 1 = Kurus sekali • Apophyse Epinous kelihatan runcing • Apophyse Transversal (kanan dan kiri) kelihatan runcing • Antara Apophyse Epinous dan Apophyse Transversal tampak kosong • Kulit di antara dua tulang rusuk kelihatan lengkung sekali dan • Tidak dapat mendeteksi adanya ketebalan jaringan di bawah kulit • Kulit di bawah pangkal ekor tipis
Score 1 • Contoh Score 1 pada Sapi Perah
Note 2 = Kurus • Apophyse Epinous kelihatan agak tumpul • Apophyse Transversal (kanan dan kiri) agak tumpul • Antara Apophyse Epinous dan Apophyse Transversal agak berisi • Kulit di antara dua tulang rusuk kelihatan agak lengkung dan • Dengan telapak tangan terasa adanya ketebalan jaringan di bawah kulit • Kulit di bawah pangkal ekor dapat dirasakan ketebalannya
Score 2 • Contoh Score 2 pada Sapi Perah
Note 3 = Sedang/Agak Gemuk • Apophyse Epinous kelihatan tumpul • Apophyse Transversal (kanan dan kiri) kelihatan tumpul • Antara Apophyse Epinous dan Apophyse Transversal berisi • Kulit di antara dua tulang rusuk sedikit agak lengkung dan • Dengan telapak tangan dapat merasakan ketebalan jaringan di bawah kulit • Kulit di bawah pangkal ekor agak tebal
Score 3 • Contoh Score 3 pada Sapi Perah
Note 4 = Gemuk • Apophyse Epinous hampir tidak kelihatan (sedikit menonjol) • Apophyse Transversal (kanan dan kiri) kelihatan tumpul (hampir rata) • Antara Apophyse Epinous dan Apophyse Transversal padat dan berisi • Kulit di antara dua tulang rusuk hampir rata • Dengan telapak tangan dapat merasakan adanya lemak tebal di bawah kulit • Kulit di bawah pangkal ekor tebal
Score 4 • Contoh Score 4 pada Sapi Perah
Note 5 = Gemuk Sekali • Apophyse Epinous tidak kelihatan /tertutup rata • Apophyse Transversal (kanan dan kiri) tidak kelihatan/tertutup rata • Antara Apophyse Epinous dan Apophyse Transversal tertutup rata • Kulit di antara dua tulang rusuk tertutup rata • Dengan telapak tangan dapat merasakan ketebalan jaringan di bawah kulit • Kulit di bawah pangkal sulit diraba (sangat tebal)
Score 5 • Contoh Score 5 pada Sapi Perah
