TINJAUAN PUSTAKA Pakan Ayam Broiler Ayam broiler merupakan salah satu jenis ternak sumber pangan bagi manusia yang banyak mengandung gizi. Budidaya ayam broiler agar dapat berlangsung cepat dan aman untuk konsumsi manusia, maka diperlukan pakan yang bermutu dengan formulasi pakan pada komposisi zat makanan yang seimbang sesuai kebutuhan gizi ternak. Pakan adalah campuran dari beberapa bahan baku pakan, baik yang sudah lengkap maupun yang masih akan dilengkapi, yang disusun secara khusus untuk dapat dipergunakan sebagai pakan sesuai dengan jenis ternaknya (Deptan 2007; Mulyantini 2010). Mutu pakan yang baik harus ada keseimbangan antara protein, energi, vitamin, mineral dan air. Kebutuhan pakan untuk ayam bergantung pada strain, umur, besar ayam, aktivitas, suhu lingkungan, kecepatan tumbuh, kesehatan dan imbangan zat pakan. Zat makanan untuk ternak umumnya terdiri dari 6 jenis, yaitu air, karbohidrat, protein, lemak, vitamin dan mineral. Untuk mengetahui berapa jumlah zat-zat gizi yang diperlukan oleh tubuh ternak serta bagaimana menyusun pakan, diperlukan pengetahuan mengenai mutu dan kuantitas zat-zat gizi. Untuk itu diperlukan pengujian terhadap kandungan air, mineral, protein kasar, lemak kasar, serat kasar, asam amino, vitamin dan energi termetabolis (Amrullah 2004; Wahju 1997; Mulyantini 2010). Menurut Wahju (1997), faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan zatzat makanan
dan yang sangat penting harus diperhatikan adalah hubungan-
hubungan antara : (1) makanan dan genetik; (2) makanan dan penyakit, cekamancekaman lainnya; dan (3) hubungan-hubungan yang menyangkut fungsi-fungsi khusus seperti mempertahankan mutu daging. Beberapa perusahaan menggolongkan pakan ayam broiler dalam 3 fase yaitu pakan fase starter untuk ayam dari umur 1-18 hari, pakan grower 19-30 hari dan pakan finisher 31-42 hari (Mulyantini 2010). Menurut BSN (2006), jenis pakan ayam broiler dibedakan menjadi dua jenis yaitu : 1. Pakan ayam broiler starter, biasa disebut BR1 merupakan pakan berbentuk tepung, pelet atau crumble yang diberikan kepada ayam broiler (ayam pedaging) mulai umur satu hari (DOC) sampai umur 21 hari.
6
2. Pakan ayam broiler finisher, biasa disebut BR2 merupakan pakan berbentuk tepung, pelet atau crumble yang diberikan kepada ayam broiler (ayam pedaging) mulai umur 22 hari sampai panen.
Tabel 1. Persyaratan mutu pakan ayam broiler starter dan finisher No.
Jenis pengujian
Kandungan nutrisi pakan (%) Ayam broiler Starter
Ayam broiler Finisher
1.
Air
Max 14
Max 14
2.
Abu
Max 8
Max 8
3.
Protein Kasar
Min 19
Min 18
4.
Lemak kasar
Max 7,40
Max 8
5.
Serat Kasar
Max 6
Max 6
6.
Kalsium
0,90 - 1,20
0,90 - 1,20
7. Fosfor Total 0,60 - 1,00 Sumber : Badan Standardisasi Nasional (BSN) Tahun 2006
0,60 - 1,00
Perbedaan ayam broiler starter dengan finisher terdapat pada kandungan nutrisinya (Tabel 1). Hal ini mengacu kepada tingkat imbangan energi metabolis dan protein yang berbeda untuk kedua masa atau umur ayam broiler. Formula pakan ayam broiler umumnya terdiri dari bahan pakan : jagung 40-50%, bungkil kedelai 25-30%, dedak/pollar 3%, bungkil kelapa 10%, tepung ikan/tepung daging dan tulang
5 %, minyak kelapa 3 %, mineral
(limestone/dicalsiumphosphat)+vitamin 1-1,5% (Amrullah 2004). Komposisi Nutrien Pakan Mutu pakan ayam broiler merupakan faktor yang sangat penting diperhatikan di dalam industri pakan ternak. Bila suatu pakan tidak memenuhi persyaratan mutu yang telah ditetapkan, maka pertumbuhan atau produksi ternak akan tidak sesuai dengan yang diharapkan. Kecuali air, yang hanya satu macam, kini tidak kurang 15-21 macam mineral, 2 asam lemak, 8-11 asam amino dianggap esensial bagi hidup ternak. Disamping itu masih terdapat lagi 13-15 vitamin dan bermacam-macam zat makanan yang berupa karbohidrat dan bahanbahan aktif yang belum banyak digali kegunaannya. Analisa pakan tersebut sangat
7
kompleks dan disederhanakan dengan mengelompokkan zat-zat makanan berdasarkan sifat fisik dan kimianya. Metode ini dikenal dengan Analisis Proksimat, yaitu metode terdekat dalam menggambarkan komposisi zat makanan suatu bahan makanan (Amrullah 2004; Tillman dkk. 1998). Pengujian kimia yang umum dilakukan pada pakan ayam broiler adalah air, abu, protein kasar, lemak kasar, serat kasar, kalsium dan fosfor. Pengujian kimia masih menjadi metode uji yang akurat untuk memberikan hasil uji suatu produk. Kadar Air Kadar air dalam pakan berhubungan erat dengan stabilitas pada saat penyimpanan. Jika pakan ayam broiler yang diproduksi pabrik pakan mengandung air yang tinggi, maka pabrik pakan akan mengalami kerugian akibat penyusutan. Kandungan air yang tinggi dapat menyebabkan tumbuhnya bakteri dan jamur yang dapat menurunkan mutu pakan dan membahayakan ternak yang mengkonsumsinya. Hal tersebut berakibat menurunkan reputasi pabrik pakan ternak yang memproduksinya. Oleh karena itu, kadar air dalam pakan perlu dikontrol (Bates 1993; Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004). Menurut BSN (2006), kandungan air pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah maksimal 14 %. Kadar Abu Kadar abu pada analisis proksimat tidak memberikan nilai nutrisi yang penting. Jumlah abu dalam makanan hanya penting untuk menentukan perhitungan BETN. Komponen unsur-unsur mineral dalam bahan makanan yang berasal dari tanaman sangat bervariasi sehingga nilai abu tidak dapat dipakai sebagai indeks untuk menentukan jumlah unsur mineral tertentu atau kombinasi unsur-unsur yang penting. Pada bahan makanan yang berasal dari hewan, kadar abu berguna sebagai indeks untuk menaksir kadar kalsium dan fosfor. Apabila kadar abu pakan ayam broiler tinggi, maka nilai mineral terutama kalsium juga tinggi, begitu sebaliknya, namun agar lebih pasti dilakukan pengujian terhadap mineral (Tillman dkk. 1998). Menurut BSN (2006) kandungan abu pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah maksimal 8 %.
8
Kadar Protein Kasar Protein merupakan nutrisi utama yang mengandung nitrogen dan merupakan unsur utama dari jaringan dan organ tubuh hewan dan juga senyawa nitrogen lainnya seperti asam nukleat, enzim, hormone, vitamin dan lain-lain. Protein dibutuhkan sebagai sumber energi utama karena protein ini terus menerus diperlukan dalam makanan untuk pertumbuhan, produksi ternak dan perbaikan jaringan yang rusak (Wahju 1998). Menurut BSN (2006), kandungan protein kasar pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah berturut-turut minimal 19 % dan 18 %. Protein mengandung karbon sebanyak 50–55 %, hidrogen 5-7 % dan oksigen 20-25 %, juga mengandung nitrogen rata-rata 16 %, sebagian lagi merupakan unsur sulfur dan sedikit mengandung fosfat dan besi (Perlak I.L. 2009). Protein-protein tersebut dibentuk oleh berbagai kombinasi asam amino yang terdiri dari 25 atau lebih asam amino yang berikatan dengan ikatan peptida. Ikatan-ikatan peptida ini dengan berbagai jumlah asam amino menghasilkan formasi protein seperti pada Gambar 1 (Perry et al. 2003; Tillman dkk. 1998). COOH R
C H
NH
O
H
C
R
NH2
Gambar 1. Struktur umum protein
Kadar Lemak Kasar Lemak dalam pakan ayam broiler digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi pakan, mempertinggi palatabilitas, mencegah pemisahan bahan baku pakan, menaikkan penyerapan vitamin A dan karoten, mengangkut zat nutrisi non lemak tertentu, seperti vitamin A, D, E, dan K dan membantu penyerapan mineral-mineral tertentu, seperti kalsium. Keberadaan lemak juga dapat menyebabkan pakan menjadi cepat tengik, untuk itu perlu ditambahkan antioksidan ke dalam pakan ayam broiler (Tillman dkk. 19998).
9
Faktor kritis yang perlu diperhatikan mengenai lemak yang terkandung di dalam pakan adalah potensi terjadinya oksidasi selama penyimpanan. Hal ini disebabkan oleh rasio antara hidrogen dan oksigen pada lemak sangat besar, sehingga potensi terjadinya pengikatan oksigen menjadi besar. Pengikatan oksigen di titik dimana adanya ikatan rangkap pada asam lemak tidak jenuh menyebabkan terbentuknya aldehid dan keton. Aldehid dan keton ini menyebabkan bau tengik pada pakan (Perry et al. 2003). Menurut BSN (2006), kandungan lemak kasar pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah berturut-turut minimal 7,4 % dan 8 %. Kadar Serat Kasar Karbohidrat
bermacam-macam
jenisnya
dan
berbeda-beda
pula
manfaatnya bagi tubuh. Karbohidrat menjadi dua komponen yaitu serat kasar yang sukar dicerna dan bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN) yang bersifat mudah dicerna. Serat kasar adalah karbohidrat yang tidak larut setelah dimasak oleh asam dan basa. Serat kasar diduga kaya akan lignin dan selulosa sehingga sulit dicerna oleh monogastrik, sebaliknya BETN yang berisi zat-zat mono, di, tri, dan polisakaride terutama pati dan kesemuanya mudah larut dalam larutan asam dan basa mempunyai daya cerna yang tinggi. Serat kasar terdiri dari hemiselulosa, selulosa dan lignin. Ayam dapat menggunakan hemiselulosa sebagai sumber energi tapi dalam keadaan terbatas, karena ayam tidak mempunyai enzim selulose. Pakan yang mengandung serat yang tinggi akan menurunkan mutu nutrisi dan palatabilitas ternak. Pakan yang lebih tinggi kandungan serat kasarnya lebih amba dan umumnya lebih rendah nilai energinya. (Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004). Menurut BSN (2006), kandungan serat kasar pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah maksimal 6 %. Kalsium dan Fosfor Mineral dibutuhkan dalam jumlah kecil, tetapi peranannya mencakup seluruh fungsi pengelolaan, pertumbuhan dan produksi. Terdapat 16 mineral esensial yang dibagi menjadi dua golongan, yaitu 7 macam mineral makro dan 9 macam mineral mikro. Pembagian ini didasarkan kepada konsentrasi yang terdapat dalam tubuh ternak. Umumnya mineral yang digunakan dalam pakan
10
ayam broiler adalah kalsium dan fosfor total. Mineral ini berfungsi membantu pembentukan dan pemeliharaan struktur kerangka tubuh, sistem-sistem enzim, transpor energi, pembekuan darah, kontraksi otot dan saraf serta keseimbangan asam basa. Kelebihan kalsium akan mengganggu penggunaan magnesium, mangan dan seng serta menyebabkan terbentuknya Ca3(PO4)2 tak larut, yang akan menyebabkan defisiensi fosfor. Kekurangan Ca dan P akan mengalami gangguan pada tulang dan paruh, lunaknya tulang, lemahnya urat daging dan pertumbuhan terhambat (Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004). Menurut Mulyantini (2010), kebutuhan mineral, khususnya Ca dan P sangat mungkin akan banyak direvisi apabila fitase, enzim pendagradasi kompleks mioinositol, dipertimbangkan perannya dalam pakan. Kalsium dan P merupakan mineral esensial yang saling berhubungan dalam proses biologis unggas. Oleh karena itu imbangan kedua mineral tersebut sangat penting. Level P dapat berpengaruh terhadap penyerapan Ca. Imbangan optimum Ca dan P tersedia dalam pakan unggas berkisar 1:1 sampai 2:1. Vitamin D dapat membantu penyerapan kalsium. Menurut BSN (2006), kandungan kalsium dan fosfor total pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah berturut-turut 0,9-1,2 % dan 0,6-1 %.
Near Infrared (NIR) untuk Analisa Pakan Ternak Metode NIR dapat diterapkan dalam pengujian, apabila telah dilakukan validasi metode yaitu membandingkannya dengan metode kimia. Untuk itu perlu dilakukan suatu pengkajian agar metode NIR ini valid dan dapat digunakan dalam pengawasan mutu pakan di daerah. Prinsip kerja NIR adalah bila suatu radiasi berinteraksi dengan sampel, ia akan diabsorpsi, diteruskan atau dipantulkan. Hukum konservasi energi memungkinkan kejadian tersebut dapat diperhitungkan. Total energi radiasi pada sampel sama dengan jumlah energi yang diabsorbsi, diteruskan dan dipantulkan. Dengan demikian bila energi yang dipantulkan dapat diukur dan energi yang diteruskan diatur supaya mempunyai nilai nol maka energi yang diabsorbsi dapat dihitung (Williams & Norris 1990; Osborne et al. 1993).
11
Suatu molekul mempunyai energi dalam berbagai bentuk misalnya energi vibrasi yang disebabkan perubahan periodik pada atomnya dari posisi kesetimbangannya. Di samping itu molekul juga mempunyai energi rotasi berdasarkan atas perputaran terhadap pusat gravitasinya. Besarnya perbedaan energi vibrasi dan rotasi pada molekul yang diradiasi akan mempengaruhi absorbsi near infrared (Adrizal 2007) Data absorbsi near infrared sangat potensial digunakan untuk analisis mutu pakan ternak. Keuntungan penggunaan near infrared adalah cepat, murah, persiapan sampel sederhana, tanpa menggunakan bahan kimia (Leeson & Summers 1997, 2001; Fontaine et al. 2001; Farrel 1999; Wrigley 1999). Prediksi dengan metode ini hanya membutuhkan beberapa gram sampel dalam bentuk tepung dengan ketebalan sampel pada cawan petri minimal 1 mm sampai dengan 7 mm, kemudian disinari menggunakan near infrared. Data reflektan dari penyinaran tersebut dikonversi menjadi nilai absorbsi, kemudian digunakan untuk memprediksi komposisi kandungan pakan. Kalibrasi hubungan antara data absorbsi near infrared dengan masing-masing kandungan gizi pakan adalah sangat penting. Proses kalibrasi membutuhkan sampel yang banyak dan algoritma yang sesuai, tetapi bila proses kalibrasi telah selesai maka proses analisis untuk setiap sampel membutuhkan waktu beberapa menit saja sekitar 10 menit (Williams & Norris 1990; Osborne et al. 1993). Basis
near
infrared
spectroscopy
adalah
chemometric
yang
mengaplikasikan matematika ke analisis kimia. Teknik ini merupakan integrasi spectroscopy, statistik dan ilmu komputer. Model matematika dibangun atas dasar hubungan antara komposisi kimia dengan absorbansi radiasi sinar near infrared pada panjang gelombang antara 4000 – 10.000 cm-1 . Pada spektrum tersebut kita mengukur terutama vibrasi hidrogen pada ikatan kimia dimana hidrogen terikat dengan atom lain seperti nitrogen, oksigen dan karbon. Pada umumnya pakan ternak tidak tembus cahaya, oleh sebab itu analisis near infrared cenderung menggunakan reflektan daripada transmitan. Cahaya yang dipantulkan oleh sampel digunakan secara tidak langsung untuk mengukur jumlah energi yang diabsorbsi oleh sampel. Analisis near infrared mengukur absorbs radiasi oleh komponen-komponen didalam sampel misalnya, ikatan peptida pada panjang
12
gelombang tertentu. Komponen lain juga mengabsorbsi energi, namun bersifat mengganggu. Untuk mengurangi efek tersebut dilakukan perlakuan matematik dan regresi linear atau prosedur statistik lainnya pada data tersebut (Williams & Norris 1990; Osborne et al. 1993). Menurut Buchi (2006), metode kalibrasi yang banyak digunakan adalah Multiple Linear Regression (MLR), Principal Component Regression (PCR), dan Partial Least Squares Regression (PLS). MLR adalah metode penetapan kuantitatif yang klasik, dimana sudah banyak yang tidak menggunakan lagi. Metode ini adalah kalibrasi multivariat, dimana tujuannya adalah untuk memprediksi konsentrasi konstituen berdasarkan pada spektrumnya untuk mendapatkan persamaan regresi dari semua dimensi secara sederhana. Panjang gelombang yang digunakan adalah 4000 – 10.000 cm-1. Menurut Harjono (2008), Principal components analysis (PCA) secara umum dikenal sebagai teknik interprestasi multivariat, dimana “the loading” dipilih untuk menjelaskan secara maksimal keragaman di dalam variabel. Akan tetapi, kita akan mempertimbangkan disini sebagai alat statistik melalui penggunaan komponen-komponen yang diturunkan adalam sebuah model regresi untuk memprediksi variabel respon yang tidak teramati menggunakan komponen utama. Komponen utama bertujuan untuk menjelaskan sebanyak mungkin keragaman data dengan kombinasi linier yang ditemukan yang saling bebas satu sama lain dan didalam arah keragaman paling besar. Tiap-tiap komponen utama merupakan kombinasi linier dari semua variabel. Komponen utama pertama menjelaskan variasi terbesar dari data diikuti dengan komponen utama kedua dan seterusnya. Terdapat komponen utama yang jumlahnya sama dengan jumlah variabel yang ada, tetapi biasanya hanya memilih sedikit komponen utama pertama untuk analisis regresi. Partial least squares (PLS) adalah sebuah metode reduksi dimensi data, sejenis dengan PCA, untuk mencari faktor-faktor yang paling relevan dalam memprediksi
dan
menginterprestasi
data.
Regresi
PLS
meningkatkan
kemampuannya model dari PCA dengan menggunakan variabel respon secara aktif dalam dekomposisi bilinier prediktor. PCA terfokus pada keragaman di dalam prediktor, sedangkan PLS fokus pada kovarians diantara respon dan
13
prediktor-prediktor. Dengan jalan menyeimbangkan informasi antara prediktor dan respon, PLS mereduksi dampak dari banyaknya prediktor yang tidak relevan dengan keragaman data. Estimasi kesalahan prediktor ditingkatkan dengan cara validasi silang. PCA yang dilanjutkan dengan pemodelan regresi dan PLS-R dapat diterapkan untuk kalibrasi yang melibatkan dimensi prediktor relatif besar dengan respon yang relatif sedikit. Principal Component Regression (PCR) merupakan teknik analisis multivariat yang dilakukan dengan terlebih dahulu mereduksi komponen dengan teknik Principal omponent Analysis (PCA) dilanjutkan dengan teknik analisis regresi antara komponen utama yang baru terhadap respon. PCA telah mulai dilakukan oleh Pearson (1901) dan kemudian dikembangkan oleh Hotelling (1933). Aplikasi dari PCA didiskusikan oleh Rao (1964), Cooley dan Lohnes (1971), dan Gnanadesikan (1977). Perlakuan statistik yang menakjubkan dengan PCA ditemukan oleh Kshirsagar (1972), Morrison (1976), dan Mardia, Kent, dan Bibby (1979). PCR secara khas digunakan untuk model-model regresi linier, dimana jumlah variabel bebas (prediktor) p adalah sangat banyak, atau dimana antar prediktor berkorelasi tinggi (multikolinieritas). Salah satu aplikasi PCR yang cukup penting adalah kalibrasi multivariat, dimana tujuannya adalah untuk memprediksi konsentrasi konstituen berdasarkan pada spektrumnya. Spektrum secara khas terdiri dari nilai-nilai yang menjangkau panjang gelombang dengan kisaran yang luas, sehingga terdiri dari ratusan komponen yang harus dianalisis, sedangkan faktor konsentrasi umumnya terbatas. Keuntungan utama dari kalibrasi PCR adalah sebagai berikut: a. Dekomposisi dari matrik absorbansi menjadi matrik ortogonal yang lebih kecil memungkinkan terjadinya pengurangan permasalahan dimensional dalam kasus sistem yang dikondisikan buruk. Jadi, jika terdapat spektrum dengan korelasi yang tinggi, kita akan selalu memperoleh solusi yang terbaik dalam hal matrik yang mendekati tunggal. b. Komponen tambahan yang tidak diketahui atau komponen background dapat secara otomatis dimodelkan sebagai komponen utama jika konsentrasi dari komponen tersebut bervariasi terhadap sampel kalibrasi yang berbeda.
14
Partial Least-squared regression (PLS-R) pertama kali dikembangkan oleh Herman Wold, yang tertarik pada aplikasi untuk ilmu sosial khususnya bidang ekonomi. Namun demikian, PLS-R pertama kali dipopulerkan oleh ahli kimia dan telah digunakan untuk mengatasi permasalahan kalibrasi dengan dimensi yang besar, sebagai contoh penggunaan jumlah pengukuran reflektan yang banyak untuk mengestimasi konsentrasi suatu larutan. PLS juga telah digunakan oleh Davies dalam kalibrasi multivariat pada angka oktan menggunakan 226 panjang gelombang NIR. PLS-R adalah sama dengan PCR yang bertujuan untuk mengestimasi koefisien regresi dalam model regresi linier dimana terdapat jumlah variabel x dengan multikolinieritas yang tinggi. Dalam tahap pertama PCR, skor diperoleh dengan mengekstraksi informasi yang ada didalam variabel x dengan menerapkan analisis komponen utama (PCA) tanpa menggunakan informasi apapun mengenai variabel y. Sebaliknya, skor dalam PLS-R dihitung dengan memaksimalkan kriteria kovarian antara variabel x dan y sehingga dalam teknik ini respon telah dilibatkan dalam analisis sejak awal. PLS dapat menangani multikolinieritas, jumlah prediktor yang banyak, dan akibat fokus prediksi, bukan penjelasan, tidak adanya pemahaman yang baik mengenai hubungan respon terhadap prediktor tidak menjadi suatu masalah. Keunggulan utama dari metode PLS-R didasarkan pada proses dekomposisi matrik konsentrasi C dan matrik absorbansi A yang saling berhubungan, sehingga dengan algoritma ini dapat diperoleh model kalibrasi yang sempurna. Fontaine et al. (2001), telah menggunakan NIR untuk memprediksi kandungan asam amino esensial beberapa bahan pakan yaitu kedelai, rapeseed meal, tepung biji bunga matahari, kacang polong, tepung ikan, tepung daging dan tepung produk samping pemotongan ayam (poultry meal). Kalibrasi dilakukan dengan Modified Partial Least Squares Regression (MPLS). Hasil terbaik dari kalibrasi dan validasi untuk tepung ikan menunjukkan koefisien korelasi (r) berkisar antara 0,92 – 0,96. Hasil validasi menunjukkan koefisien determinasi (R2) sebesar 0,89 – 0,93. SEC berkisar 0,026 % - 1.545 % untuk koefisien korelasi, sedangkan SECV berkisar 0,034 % - 1.989 %.
15
Valdes dan Leesons (1992), telah menggunakan NIR dengan metode MPLS untuk memprediksi kandungan energi metabolis pada pakan unggas dan menunjukkan nilai SEP yaitu 58 kkal/kg pakan dari rata-rata 2996 kkal/kg dan standar deviasi (SD) sebesar 211 kkal/kg. Cozzolino dan Moron (2004), telah menggunakan NIR dengan metode MPLS untuk memprediksi kandungan trace mineral dari bahan pakan leguminosa di Uruguay. Hasil yang diperoleh adalah akurasi yang masih rendah dimana rasio SD/SEP berkisar antara 1.61 sampai 3.70. Prediksi komposisi nutrien pakan kelinci telah dilakukan oleh Xiccato et al. (1999) dengan mendapatkan nilai SEC dan SEP protein sebesar 0.75 % dan 0.77 %.
