TINJAUAN PUSTAKA

Mineral

Mineral merupakan elemen-elemen atau unsur-unsur kimia selain dari karbon,

hidrogen, oksigen dan nitrogen yang jumlahnya mencapai 95% dari berat badan.

Jumlah seluruh mineral dalam tubuh hanya sebesar 4% (Piliang, 2002). Semua

mineral esensial dianggap ada di dalam tubuh hewan (Widodo, 2002). Pembagian

mineral ke dalam kelompok mineral makro dan mikro tergantung kepada jumlah

mineral tersebut di dalam tubuh hewan, kandungan mineral yang lebih dari 50 mg/kg

termasuk kedalam mineral makro, sedangkan di bawah jumlah tersebut termasuk

mineral mikro (Darmono, 1995).

Mineral diperlukan oleh hewan dalam jumlah yang cukup. Mineral berfungsi

sebagai pengganti zat-zat mineral yang hilang, untuk pembentukan jaringan-jaringan

pada tulang, urat dan sebagainya serta untuk berproduksi. Terdapat 22 jenis mineral

esensial yaitu tujuh mineral makro yang mencakup Kalsium (Ca), Natrium (Na),

Kalium (K), Fosfor (P), Magnesium (Mg), Klor (Cl), Sulfur (S) dan lima belas

mineral mikro dan mineral unsur jarang (trace mineral) yang mencakup Besi (Fe),

Yodium (I), Seng (Zn), Kobalt (Co), Mangan (Mn), Tembaga (Cu), Molibdenum

(Mo), Selenium (Se), Kromium (Cr), Vanadium (V), Flourin (F), Silikon (Si), Nikel

(Ni), dan Arsen (As). Alumunium (Al), Timbal (Pb), Rubidium (Ru) hanya bersifat

menguntungkan dalam beberapa kondisi (Underwood dan Suttle, 2001). Kelompok

mineral yang termasuk mineral makro dan mikro ditampilkan pada Tabel 1. 

Tabel 1. Kelompok Mineral Makro dan Mikro  

Mineral Makro Mineral Mikro dan Unsur Jarang Kation Anion Kalsium Magnesium Sodium Potassium

Phosphor Chlorin Sulfur

Mangan Seng Fluorine Vanadium Kuprum Besi Iodium

Kobalt Molybdenum Selenium Chromium Aluminiun Nikel Silicon

Sumber: McDonald et al. (1978)  

4

Kebutuhan Mineral

Mineral dibutuhkan oleh hewan dalam jumlah yang cukup. Bagi ternak

ruminansia, mineral selain digunakan untuk memenuhi kebutuhannya sendiri juga

digunakan untuk mendukung dan memasok kebutuhan mikroba rumen. Pada ternak

ruminansia, selama siklus laktasi terdapat perbedaan antara beberapa periode dalam

metabolisme mineral. Pada awal laktasi terjadi pengurasan mineral dari dalam tubuh,

hal ini disebabkan mineral diperlukan untuk sintesis air susu. Intensitas pengurasan

akan semakin berkurang dengan menurunnya produksi susu sehingga terdapat

periode penimbunan mineral dalam tubuh (Toharmat dan Sutardi, 1985). Unsur

mineral makro seperti Ca, P, Mg, Na dan K berperan penting dalam aktivitas

fisiologis dan metabolisme tubuh, sedangkan unsur mineral mikro seperti Fe, Cu, Zn,

Mn, dan Co diperlukan dalam sistem enzim (McDowell, 1992). Mineral mikro

dibutuhkan hanya dalam jumlah kecil, apabila termakan dalam jumlah besar dapat

bersifat racun (Widodo, 2002). Mineral yang dapat menyebabkan keracunan

mencakup mineral esensial seperti Cu, Zn, Se, dan mineral non esensial seperti Hg,

Pb, dan As (Darmono, 1995).

Tabel 2. Kebutuhan Mineral Sapi Perah

Sapi Perah

Ca P Mg S Na Fe Mn Zn ------------------------(%)------------- -----(ppm)-----

Pejantan Dara (Umur 6-12 Bulan) Induk Awal Laktasi Laktasi (Produksi Susu 7-13 kg/hari) Laktasi (Produksi Susu 13- 20 kg/hari) Masa Kering

0,30 0,41 0,77 0,43 0,51 0,39

0,19 0,30 0,48 0,28 0,33 0,24

0,16 0,16 0,25 0,20 0,20 0,16

0,16 0,16 0,25 0,20 0,20 0,16

0,65 0,65 1,00 0,90 0,90 0,65

50 50 50 50 50 50

40 40 40 40 40 40

40 40 40 40 40 40

Keterangan : Ca = kalsium P = phosphor Mg = magnesium S = sulfur Na = natrium Fe = besi Mn = mangan Zn = seng Sumber: National Research Council (1989)

Beberapa mineral berperan penting dalam meningkatkan aktivitas mikroba

dalam rumen. Mineral yang mempengaruhi proses fermentasi rumen adalah S, Zn,

Se, Co dan Na (Arora, 1989). Mineral di dalam rumen dibutuhkan oleh mikroba

untuk pembentukan vitamin B dan protein. Defisiensi mineral akan mempengaruhi

5

hasil dan proses fermentasi pakan dalam rumen (Arora, 1989). Kebutuhan mineral

sapi perah dapat dilihat pada Tabel 2.

Suplementasi Mineral

Mineral sangat penting untuk kelangsungan hidup ternak. Hampir semua

mineral ditemukan dalam jaringan ternak dan mempunyai fungsi yang sangat penting

dalam proses metabolisme ternak. Suplementasi berbagai bahan pada pakan ternak

menghasilkan bobot ternak yang meningkat. Suplemen mineral dianjurkan untuk

memenuhi beberapa prinsip, antara lain (1) campuran akhir minimal mengandung 6-

8% total P; (2) rasio Ca : P tidak melampaui 2 : 1; (3) dapat menyuplai 50% elemen

mikro Co, Cu, I, Mn dan Zn; (4) bentuk mineral yang digunakan adalah yang mudah

digunakan dan dihindarkan dari kontaminasi dengan mineral-mineral beracun

(misalnya sumber P yang terkontaminasi dengan F); (5) suplemen tersebut

hendaknya cukup palatable untuk menjamin tingkat konsumsi yang baik; (6) perlu

diperhatikan ketepatan menimbang, pencampuran yang homogen dan lain

sebagainya; (7) besar partikel hendaknya lebih kecil dan seragam sehingga

pencampuran dapat dilakukan secara homogen; (8) perkiraan kebutuhan yang cukup

baik dan akurat dalam hal kebutuhan; (9) daya guna setiap elemen yang digunakan,

dan (10) tingkat konsumsi hewan (Parakkasi, 1999).

Mineral mempunyai peranan penting dalam meningkatkan aktivitas mikroba

rumen. Zn dapat mempercepat sintesa protein oleh mikroba melalui pengaktifan

enzim-enzim mikroba. Suplementasi Zn dapat meningkatkan ketahanan sapi perah

terhadap mastitis. Mineral Co berperan dalam sintesis vitamin B12. Mineral Cu dan

Co bersama-sama dapat memperbaiki daya cerna serat kasar. Sulfur adalah salah satu

unsur penting yang mempengaruhi proses fermentasi dalam rumen (Arora, 1989).

Kalsium (Ca)

Kalsium (Ca) merupakan elemen mineral yang paling banyak dibutuhkan oleh

tubuh ternak (McDonald et al., 2002). Ca memiliki peranan penting sebagai

penyusun tulang dan gigi. Sekitar 99 % dari total tubuh terdiri dari Ca. Selain itu Ca

berperan sebagai penyusun sel dan jaringan (McDonald et al., 2002). Menurut

Piliang (2002), fungsi Ca yang tidak kalah pentingnya adalah sebagai penyalur

rangsangan-rangsangan syaraf dari satu sel ke sel lain. Jika ransum ternak pada masa

6

pertumbuhan defisien Ca maka pembentukan tulang menjadi kurang sempurna dan

akan mengakibatkan gejala penyakit tulang. Gejala penyakit tulang diantaranya

adalah wajah keriput, pembesaran tulang sendi, tulang tidak berfungsi sebagaimana

mestinya. Sedangkan pada ransum ternak dewasa yang mengalami defisien Ca akan

menyebabkan osteomalacia (Piliang, 2002). Ca air susu cukup stabil walaupun

defisiensi Ca, namun produksi susu akan turun. Ransum yang memiliki kadar Ca

yang rendah akan mengganggu pertumbuhan dan perkembangan janin (Foley et al.,

1972).

Beberapa faktor makanan dapat membantu meningkatkan absorpsi Ca,

sedangkan beberapa faktor lain dapat menurunkan absorpsi Ca oleh usus halus.

Asam fitat dan asam oksalat dapat menurukan absorpsi mineral Ca dengan jalan

mengikat Ca dan membentuk garam Ca yang tidak larut dalam lumen usus halus

(Piliang, 2002).

Fosfor (P)

Fosfor (P) merupakan mineral kedua terbanyak dalam tubuh dengan distribusi

dalam jaringan yang menyerupai distribusi Ca. Fosfor memegang peranan penting

dalam proses mineralisasi tulang (Piliang, 2002). McDonald et al. (2002)

menyatakan P mempunyai fungsi sangat penting bagi tubuh ternak diantara elemen

mineral lainnya. Fosfor umumnya ditemukan dalam bentuk phospholipid, asam

nukleat dan phosphoprotein. Kandungan P dalam tubuh ternak lebih rendah daripada

kandungan Ca. Gejala defisiensi P yang parah dapat menyebabkan persendian kaku

dan otot menjadi lembek. Ransum yang rendah kandungan P-nya dapat menurunkan

kesuburan (produktivitas), indung telur tidak berfungsi normal, depresi dan estrus

tidak teratur. Pada ternak ruminansia mineral P yang dikonsumsi, sekitar 70% akan

diserap, kemudian menuju plasma darah dan 30% akan keluar melalui feses.

Fosfor yang berasal dari makanan diabsorpsi tubuh dalam bentuk ion fosfat

yang larut (PO4-). Gabungan mineral P dan mineral Fe dan Mg akan menurunkan

absorpsi P (Piliang, 2002). Asam fitat yang mengandung P ditemukan dalam biji-

bijian dapat mengikat Ca untuk membentuk fitat. Fitat yang terbentuk tidak dapat

larut sehingga menghambat absorpsi Ca dan P. Dari seluruh jumlah P yang terdapat

dalam makanan sekitar 30% melewati saluran pencernaan tanpa diabsorpsi. Seperti

7

halnya dengan kalsium, maka vitamin D dapat meningkatkan absorpsi P dari usus

halus (Piliang, 2002).

Magnesium (Mg)

Tubuh hewan dewasa mengandung 0,05% Mg. Retensi dan absorpsi Mg pada

sapi perah erat kaitannya dengan kebutuhannya. Enam puluh persen Mg dalam tubuh

hewan terkonsentrasi di tulang sebagai bagian dari mineral yang mengkristal dan

permukaan kristal terhidrasi (Linder, 1992). Menurut McDonald et al. (2002), Mg

berperan dalam membantu aktivitas enzim seperti thiamin phyrofosfat sebagai

kofaktor. Ketersediaan Mg dalam ransum harus selalu tersedia. Perubahan

konsentrasi Mg dari keadaan normal selama 2-18 hari dapat menyebabkan

hipomagnesemia (Toharmat dan Sutardi, 1985).

Sekitar 30-50% Mg dari rata-rata konsumsi harian ternak akan diserap di usus

halus. Penyerapan ini dipengaruhi oleh protein, laktosa, vitamin D, hormon

pertumbuhan dan antibiotik (Ensminger et al., 1990). Magnesium sangat penting

peranannya dalam metabolisme karbohidrat dan lemak. Defisiensi Mg dapat

meningkatkan iritabilitas urat daging dan apabila iritabilitas tersebut parah akan

menyebabkan tetany (Linder, 1992). Defisiensi Mg pada sapi laktasi dapat

menyebabkan hypomagnesemic tetany atau grass tetany. Keadaan ini disebabkan

tidak cukupnya Mg dalam cairan ekstracellular, yaitu plasma dan cairan interstitial

(National Research Council, 1989).

Kebutuhan Mg untuk hidup pokok adalah 2-2,5 gram dan untuk produksi susu

adalah 0,12 gram per milligram susu. Ransum yang mengandung 0,25% Mg cukup

untuk sapi perah yang berproduksi tinggi (National Research Council, 1989).

Sulfur (S)

Sulfur (S) merupakan komponen penting protein pada semua jaringan tubuh.

Pada ruminansia 0,15% komponen jaringan tubuh terdiri atas unsur S, sedangkan

pada air susu sebesar 0,03%. Pada hewan ruminansia terjadi sintesis asam-asam

amino yang mengandung mineral S dengan vitamin B oleh mikroba di dalam rumen.

Terdapat dua macam mekanisme metabolisme mineral S pada hewan ruminansia,

yaitu mekanisme yang menyerupai mekanisme mineral S pada hewan-hewan

monogastrik dan mekanisme yang dihubungkan dengan aktivitas mikroorganisme

8

dalam rumen (Piliang, 2002). Kandungan mineral S pada tanaman hijauan dapat

berkisar dari 0,04% sampai melebihi 0,3%. Bahan makanan yang mengandung

protein tinggi akan mengandung kadar mineral S yang tinggi pula (Piliang, 2002).

Kadar S dalam ransum sebesar 0,20% diperkirakan cukup untuk memenuhi

kebutuhan sapi perah laktasi. Hewan-hewan yang diberi ransum defisien dalam

mineral sulfur akan menunjukkan penyakit anorexia, penurunan bobot badan,

penurunan produksi susu, kekurusan, kusut, lemah dan akhirnya mati. Tanda-tanda

tersebut berhubungan erat dengan menurunnya fungsi rumen dan fungsi sistem

peredaran darah (McDowell, 1992).

Cairan Rumen

Rumen merupakan tabung besar seperti kantong yang menyimpan dan

mencampur ingesta bagi fermentasi mikroba. Kondisi rumen adalah anaerob dengan

suhu 38-42 °C dan pH pada kisaran 6,8 (Arora, 1989). Cairan rumen berfungsi

sebagai buffer dan membantu mempertahankan pH tetap pada nilai 6,8 (Sutardi,

1977). Mikroba di dalam rumen beraneka ragam dan dalam jumlah besar yang

umumnya terdapat pada tiga lokasi yaitu : menempel pada dinding rumen, menempel

pada partikel pakan dan bergerak bebas dalam cairan rumen (Preston dan Leng,

1987).

Faktor yang mempengaruhi populasi mikroba rumen secara umum ditentukan

oleh tipe makanan yang dikonsumsi ternak (Arora, 1989). Perkembangan populasi

mikroba rumen terutama bakteri rumen akan dibatasi oleh kadar amonia, karena

amonia sangat diperlukan oleh bakteri sebagai sumber N untuk membangun selnya

dan mencegah sifat predasi dari protozoa. Kecukupan dan ketersediaan amonia

sebagai sumber N dan VFA merupakan sumber bahan baku utama yang dibutuhkan

untuk proses sintesis protein mikroba yang berguna bagi induk semang (Preston dan

Leng, 1987).

Dalam keadaan normal, protein mikroba secara minimal dapat memenuhi

kebutuhan hidup pokok bagi ruminan bersangkutan. Tabel 3 menunjukkan bahwa

nilai biologis bakteri dan protozoa hampir sama walaupun kecernaan dan utilisasi

protein protozoa lebih tinggi daripada bakteri (Dehority, 2004). Parakkasi (1999)

menyatakan bahwa susunan asam amino mikroba rumen tidak dipengaruhi oleh

9

ransum. Protozoa biasanya kaya akan lisin dan glutamat. Kecernaan protein protozoa

86,2% dengan nilai biologis 68.

Angka-angka tentang nilai nutrisi mikroba rumen memang bervariasi, namun

secara umum dapat dikatakan bahwa kualitas proteinnya cukup baik. Protozoa

membantu proses pencernaan dengan cara fermentasi sehingga protozoa juga

mempunyai kontribusi dalam ketersediaan protein mikroba. Protozoa rumen

mengandung 55% protein kasar, sedangkan bakteri (hasil pupukan) kadar protein

kasarnya adalah 59%, kurangnya kadar protein protozoa dibandingkan dengan

bakteri disebabkan protozoa banyak mengandung polisakarida (Parakkasi, 1999).

Tabel 3. Nilai Biologis, Kecernaan dan Utilisasi Protein Netto (Net Protein Utilization = NPU) Bakteri dan Protozoa Rumen Nilai Biologis Kecernaan Sejati Utilisasi Protein Netto

(%) (NPU)

Bakteri rumen 66-87 74-79 63 Protozoa rumen 82 87-91 71 Sumber : Dehority (2004)

Dehority (2004) mengemukakan bahwa faktor utama yang mempengaruhi

pertumbuhan, aktivitas dan populasi mikroba rumen ialah suhu, pH, kapasitas buffer,

tekanan osmotik, kandungan bahan kering dan potensial reduksi-oksidasi.

Biomineral

Biomineral merupakan salah satu bentuk suplemen yang berbahan dasar

mikroba cairan rumen limbah rumah pemotongan hewan (RPH) dan mempunyai

nilai biologis yang cukup baik bila ditinjau dari segi nutrien mikroba rumen (Tabel

1). Mikroba rumen mampu menginkorporasikan zat makanan yang berupa produk

degradasi dan fermentasi pakan ke dalam protein mikrobialnya. Untuk menghasilkan

biomineral dari cairan rumen limbah RPH dapat dilakukan dengan proses pemanenan

protein mikrobial melalui penggunaan pelarut asam, pengendapan, penambahan

bahan carrier dan pengeringan di bawah sinar matahari (Tjakradidjaja et al., 2007).

Istilah “biomineral” digunakan untuk membedakan dengan suplemen mineral

organik. Biomineral adalah suplemen mineral yang berasal dari protein dan zat

makanan yang disintesis oleh dan terdapat di dalam mikroba rumen; sedangkan

10

suplemen mineral organik dibuat dengan bantuan fungi atau dengan bahan pengikat

seperti sumber protein. Sebagai contoh untuk suplemen mineral organik adalah Zn

dan Cu yang diinkorporasikan ke dalam protein fungi, Rhizopus sp. Pembuatan

mineral organik yang dilakukan oleh Chaerani (2004) lebih sederhana, yaitu dengan

menggunakan protein pakan seperti ampas tahu dengan prinsip yang dapat dilihat

pada Gambar 1. Sumber protein berupa ampas tahu direndam dalam aquades selama

24 jam sehingga gugus karboksil dari protein ampas tahu mengion dan dapat

mengikat Zn++ dan Cu++.

COO- Zn++ / Cu++ COO-

H3N+ C H H C H3N+

R R

Gambar 1. Ikatan Antara Protein dalam Ampas Tahu dengan Zn++ dan Cu++

Sumber: Chaerani, 2004

Sebagai suplemen, biomineral mengandung nutrien seperti mineral makro dan

mikro, abu, protein, lemak kasar dan energi yang cukup baik (Tabel 2). Biomineral

memiliki kandungan P, Na, S, Fe, Al, Cu, Zn dan Se yang lebih tinggi daripada

mineral mix komersil, tetapi mempunyai kandungan K, Ca, Mg, Mn, Co, Ni dan Cr

yang lebih rendah. Kandungan protein kasar (PK), lemak kasar (LK), dan total

digestale nutrien (TDN) biomineral lebih tinggi daripada mineral mix, tetapi

kandungan serat kasar (SK) biomineral lebih rendah.

Nilai biologis biomineral yang cukup baik akan dapat dimanfaatkan untuk

ternak apabila dibarengi dengan tingkat bioavailabilitas yang cukup tinggi dari

biomineral dalam organ pasca rumen. Oleh karena itu, upaya proteksi terhadap

biomineral telah dilakukan, yaitu dengan formalin dan tanin (Tjakradidjaja et al.,

2007). Uji stabilitas biomineral dengan metode Tilley dan Terry (1963) menunjukkan

bahwa biomineral cukup fermentable dan degradable di dalam rumen. Tingkat

degradasi dan kecernaan bahan kering (KCBK) dan bahan organik (KCBO) yang

cukup tinggi menunjukkan penggunaan biomineral yang bagus di rumen dan organ

pasca rumen. Proteksi biomineral dengan formalin dapat menurunkan manfaat

11

biomineral kontrol, sedangkan penggunaan tanin sebagai pelindung memberikan efek

yang sama seperti yang diperoleh biomineral kontrol (Tjakradidjaja et al., 2007).

Untuk memberikan efek proteksi biomineral yang lebih baik maka dilakukan proses

enkapsulasi dengan menggunakan xylosa limbah kertas dengan berbagai taraf, dan

taraf 4% merupakan taraf yang terbaik (Mulyawati, 2009).

Tabel 4. Komposisi Nutrien Biomineral Sebelum Penambahan Carrier

Biomineral BK %

Abu PK LK SK BETN

(%BK) Original (tanpa penambahan bahan carrier)

90,13 38,85 23,84 12,26 4,59 20,46

Kontrol 96,04 4,18 14,11 1,09 1,48 79,14 Sumber: Tjakradidjaja et al., 2007

Biomineral sudah diujicobakan penggunaannya sebagai suplemen dalam

ransum anak sapi FH jantan. Biomineral telah memenuhi kebutuhan mineral mikro

anak sapi FH walaupun kandungan Fe jauh melebihi kebetuhan anak sapi FH.

Penggunaan biomineral (0,05 kg/ekor/hari atau sekitar 1% dari konsentrat) dapat

meningkatkan konsumsi anak sapi baik konsumsi segar, bahan kering, protein kasar,

serat kasar, TDN, dan mineral Ca, K, Mg, dan S. Hal ini mengakibatkan

peningkatan pertambahan lingkar dada dan pertambahan bobot badan anak sapi

(Suganda, 2009; Rakhmanto, 2009). Hasil yang diperoleh dari suplementasi

biomineral ini tidak berbeda nyata dengan penggunaan suplment mineral mix

komersil sehingga biomineral cairan rumen dapat digunakan sebagai suplemen pakan

ternak pengganti suplemen mineral komersil.

Penggunaan biomineral belum mampu meningkatkan produksi susu (Suryahadi

dan Tjakradidjaja, 2009). Penambahan suplemen biomineral dienkapsulasi,

biomineral tanpa proteksi dan mineral mix komersil sebanyak 1,5% dari konsentrat

yang diberikan peternak belum dapat meningkatkan produksi susu. Hal ini

disebabkan oleh rendahnya palatabilitas dari kedua macam biomineral tersebut

sebagai akibat dari aroma yang tidak sedap walaupun penggunaan kedua jenis

biomineral dapat mempengaruhi komposisi zat makanan yang terkandung dalam

ransum. Kandungan nutrien biomineral dienkapsulasi dan biomineral tanpa proteksi

12

lebih seimbang (BK, PK, SK dan TDN) dibandingkan mineral mix komersil (Tabel

2). Bahan dasar pembuatan biomineral berupa cairan rumen yang mengandung

mikroba mengakibatkan biomineral mempunyai kandungan protein yang tinggi.

Kandungan protein biomineral tanpa proteksi sedikit lebih tinggi dibandingkan

biomineral dienkapsulasi (Pipit, 2009).

Tabel 5. Kandungan Mineral Makro Biomineral Sebelum Penambahan Carrier

Biomineral Mineral Makro

N P K Ca Mg Na S %BK

Tanpa Penambahan Carrier 4,05 2,21 0,49 0,4 0,04 6,49 0,31 Kontrol 2,32 0,03 0,06 0,07 0,01 0,47 0,11

Sumber: Tjakradidjaja et al., 2007

Tabel 6. Kandungan Mineral Mikro Biomineral Sebelum Penambahan Carrier

Biomineral Mineral Mikro

Fe Mn Cu Zn Co Cr Ppm (BK)

Tanpa Penambahan Carrier 8982 50 50 632 1,6 6,2 Kontrol 705 41 8 167 0,1 1,6

Sumber: Tjakradidjaja et al., 2007

Mineral Organik 

Mineral organik merupakan hasil inkorporasi mineral anorganik ke dalam

sumber protein yang dapat berasal dari mikroba seperti kapang, atau dari bahan

pakan seperti ampas tahu, ampas bir, dan lain – lain.

Anam (2004) melakukan penelitian menggunakan ampas bir sebagai pengikat

Zn dan Cu. Ampas bir yang dilarutkan ke dalam air akan menyebabkan gugus

karboksil (COO-) mengion, kemudian mengikat kation Zn++ atau Cu++. Chaerani

(2004) melakukan penelitian tentang mineral organik berupa ransum suplemen yang

mengandung ikatan ampas tahu dengan Zn dan Cu. Suplementasi Zn menghasilkan

taraf konsumsi BK, PK dan energi dapat dicerna per ekor yang lebih tinggi daripada

suplementasi mineral lainnya. Jumlah pemberian ransum suplemen sebanyak 2

kg/hari dapat meningkatkan kualitas dan palatabilitas ransum. Ransum suplemen

13

mempunyai kandungan energi dan protein yang tinggi, sehingga dapat meningkatkan

produksi susu.  

Muhtarudin dan Liman (2006) menyatakan bahwa mineral mikro organik

belum digunakan secara optimal di rumen, tetapi akan dimanfaatkan optimal di organ

pasca rumen sehingga dapat meningkatkan kecernaan bahan kering dan bahan

organik ransum.    

Xylosa

Xylosa merupakan gula pentosa yang paling reaktif dalam proses pemanasan

berdasarkan reaksi Mailard antara gula aldehid dengan grup asam amino bebas

(Cleale et al., 1987). Xylosa sudah digunakan sebagai bahan protektor protein

kedelai melalui proses ekstrusi menjadi suplemen protein yang bersifat undegradable

protein atau protein yang sulit didegradasi di dalam rumen (Cleale et al., 1987;

Prasetiyono, 2008). Prasetiyono (2008) menggunakan xylosa pada taraf 3% dan

proses ekstrusi pada suhu 150 oC untuk melindungi protein kedelai. Perlakuan

xylosa pada bungkil kedelai telah dibuktikan sebagai perlakuan yang efektif dalam

mengurangi degradasi protein dalam rumen tanpa membatasi ketersediaan protein

kedelai di organ pasca rumen atau di usus halus (Windschitl and Stern, 1988b).

Perlakuan lignosulfonat sebagai sumber xylosa pada bungkil kedelai dapat

meningkatkan ketersediaan asam amino esensial ke usus halus sapi perah dari 42%

menjadi 68% (Castro et al., 2007).

Xylosa adalah suatu pentosa, yaitu monosakarida yang mengandung lima atom

karbon (Gambar 2), dengan formula C5H10O5 (McDonald et al., 2002). Xylosa

terdapat sebagai gula pentosa dalam xylan dan merupakan rantai utama dalam

hemiselulosa rumput. Xylosa dan arabinosa dapat diperoleh dalam jumlah yang

pantas dipertimbangkan setelah hijauan dihidrolisis dengan asam sulfat normal.

Xylosa sebagai bahan proteksi dapat berupa lignosulfonat. Lignosulfonat dapat

digunakan untuk mengendapkan dan mengikat protein yang terdapat dalam pakan

dan cairan rumen sehingga dapat mencegah proses degradasi protein (Windschitl dan

Stern, 1988a; Windschitl dan Stern, 1988b).

Lignosulfonat adalah produk yang berasal dari sulfite liquor yang dihasilkan

dari pencernaan sulfite dari kayu dan asam lignosulfoic termasuk hemiselulosa yang

14

merupakan karbohidrat berbasis xylosa. Tarmansyah (2009) menyatakan bahwa

hemiselulosa adalah polisakarida yang bukan selulosa yang jika dihidrolisis akan

menghasilkan D-manosa, D-galaktosa, D-xylosa, L-arabinosa dan asam uranat.

Hemiselulosa dapat diperoleh dari proses pembuatan selulosa pada tahapan

prehidrolisa. Prehidrolisa bertujuan mempercepat penghilangan pentosa

(hemiselulosa) pada waktu pemanasan. Proses ekstraksi xylosa ditampilkan pada

Gambar 3.

H

H O H

H

OH H

OH OH

H OH

Gambar 2. α-D-xylosa, Sumber: McDonald et al., 2002

Ransum Sapi Perah

Rumput Lapang

Rumput lapang adalah pakan yang sudah umum digunakan oleh peternak

sebagai pakan utama ternak ruminansia. Rumput lapang banyak terdapat di sekitar

sawah atau ladang, pegunungan, tepi jalan an semak-semak. Rumput ini tumbuh liar

sehingga memiliki mutu yang kurang baik untuk pakan ternak (Aboenawan, 1991).

Rumput lapang adalah campuran dari brbagai jenis rumput lokalyang umumnya

tumbuh secara alamidengan daya produksi dan kualitas nutrisi yang rendah, namun

rumput lapang merupakan hijauan yang mudah didapat, murah dan pengelolaannya

mudah (Wiradarya, 1989).

Konsentrat

Konsentrat adalah pakan yang tinggi kandungan Beta-N dan rendah kandungan

SK yaitu lebih rendah dari 18% (Ensminger et al., 1990). Konsentrat pada

peternakan sapi perah di Indonesia mempunyai peran yang sangat penting untuk

meningkatkan dan mempertahankan produksi susu. Berbeda dengan negara maju

yang memiliki mutu hijauan yang relatif tinggi, di Indonesia mutu hijauan relatif

15

rendah yang menyebabkan peran konsentrat menjadi sangat dominan dalam

memasok energi dan zat makanan lain (Suryahadi et al., 2004). Pemberian konsentrat

untuk setiap jenis ternak berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh bobot badan ternak,

kualitas pakan hijauan yang diberikan, produksi susu yang ingin dicapai dan kualitas

konsentrat.

Ampas tahu

Ampas tahu adalah sumber protein yang mudah didegradasi di dalam rumen

(Suryahadi, 1990). Proses pembuatan tahu hanya memanfaatkan sebagian protein

kedelai, sedangkan sebagian lagi masih tertinggal dalam ampasnya. Ampas tahu

mengandung 58% dari jumlah protein kedelai. Ampas tahu juga dapat digunakan

sebagai pengikat mineral dalam pembuatan mineral organik (Chaerani, 2004).

Pencernaan Fermentatif dalam Rumen

Ternak ruminansia seperti sapi, kerbau, domba, dan kambing dapat

memanfaatkan hijauan dalam jumlah banyak secara baik. Hal ini dikarenakan ternak

ruminansia memiliki saluran pencernaan yang kompleks yang mampu menerima

hijauan (Williamson dan Payne, 1993). Pakan ternak ruminansia umumnya terdiri

dari hijauan atau pakan berserat kasar tinggi lainnya yang mengandung ß-linked

polisakarida seperti selulosa yang mana tidak dapat dicerna oleh pencernaan

enzimatis ternak mamalia. Ternak ruminansia memiliki sistem pencernaan spesial

yang dapat mendukung proses fermentasi zat makanan oleh mikroba (McDonald et

al., 2002).

Ternak ruminansia memiliki perut majemuk yang terdiri dari rumen, retikulum,

omasum dan abomasum. Rumen merupakan struktur terbesar yang tersusun dari 1/7

sampai 1/10 massa ternak. Bagian ini merupakan tempat berlangsungnya proses

fermentasi terbesar. Kondisi dalam rumen adalah anaerobik dengan temperatur 38-

42○C. Tekanan osmosis pada rumen mirip dengan tekanan aliran darah. pH rumen

sekitar 6,8 dan dipertahankan pada pH tersebut oleh saliva. Saliva merupakan buffer

karbonat dan sumber amonia yang didaurulang di dalam tubuh. Selain itu, saliva

juga berfungsi sebagai zat pelumas dan surfaktan yang membantu di dalam proses

mastikasi dan ruminasi (Arora, 1989).

16

Gambar 3. Proses Ekstraksi Xylosa Sumber: Tarmansyah, 2009

Rumen dihuni tidak kurang dari empat jenis mikroba yaitu mikroba di dalam

rumen terdiri atas bakteri, protozoa, fungi dan virus (Preston dan Leng, 1987).

Sutardi (1979) menyatakan bahwa adanya bakteri dan protozoa yang hidup dalam

rumen menyebabkan ruminansia dapat mencerna bahan pakan yang mengandung

serat kasar tinggi. Pernyataan ini didukung pula oleh Arora (1989) yang menyatakan

bahwa protozoa berperan dalam pola fermentasi rumen dengan cara mencerna

partikel-partikel pati sehingga kadar asam lemak atsiri rendah, meskipun demikian

protozoa juga memangsa bakteri untuk memenuhi kebutuhannya karena kemampuan

protozoa untuk mensintesis vitamin B kompleks dan asam amino sangat rendah. Hal

ini menyebabkan protozoa merupakan predator dari bakteri.

Prehidrolisa dengan larutan asam atau air lunak

Analisis Komponen Kimia

Penentuan morfologi serat

Penentuan kualitas pulp putih

Pulp putih

Pemutihan pulp (bleaching)

Persiapan bahan baku (serat)

Xylosa black liquor (larutan lindi hitam)

Bubur Pulp

17

Fungsi utama mikroba rumen adalah memfermentasi karbohidrat struktural

tanaman, namun demikian mikroba rumen juga mempunyai beberapa aktifitas lain

yang memberikan kontribusi terhadap nutrisi induk semang, yaitu (1) mensintesis sel

protein yang berfungsi sebagai salah satu sumber nitrogen (N) atau protein bagi

induk semang; (2) menghidrolisis dan menghidrogenasi lemak dan pakan dan

mensintesis lemak mikrobial; dan (3) mensintesis vitamin K dan B kompleks

(Dehority, 2004).

Proses fermentasi pakan yang masuk ke dalam rumen akan menghasilkanVFA

dan amonia sebagai produk utama, gas metan (CH4) dan karbondioksida (CO2)

sebagai produk limbah. Sebagian dari VFA dan amonia akan digunakan sebagai

bahan untuk membentuk protein mikroba. Sebagian VFA dan amonia lainnya akan

diserap melalui dinding rumen dan dibawa ke hati untuk dikonversikan sebagai

sumber energi atau sebagai urea; urea yang dihasilkan akan didaurulang melalui

peredaran darah dan saliva atau dibuang melalui urin. Gas metan dan karbondioksida

akan dikeluarkan melalui eruktasi (McDonald et al., 2002).

Sel mikroba dan komponen pakan yang tidak didegradasi akan dialirkan ke

abomasum dan usus halus, kemudian dicerna oleh enzim yang disekresi oleh induk

semang. Produk pencernaan lalu dapat diserap melalui dinding usus halus. Produk

yang tidak dicerna oleh enzim di dalam usus halus akan dibuang melalui usus besar.

Di usus besar juga terdapat pencernaan mikrobial atau disebut pencernaan mikrobial

tahap kedua; proses dan produk fermentasi yang dihasilkan di usus besar hampir

sama dengan yang dihasilkan di dalam rumen. VFA yang diproduksi di usus besar

akan diserap, tetapi sel mikroba dengan komponen pakan yang tidak tercerna masuk

ke dalam feses (McDonald et al., 2002).

Produksi VFA

Ransum yang diberikan kepada ternak ruminansia sebagian besar terdiri dari

karbohidrat. Karbohidrat merupakan komponen yang mendominasi suatu bahan

pakan dan umumnya berupa selulosa, hemiselulosa, pati dan pektin (Puastuti, 2005).

Karbohidrat tersebut dihidrolisa menjadi monosakarida oleh enzim-enzim mikroba

rumen di dalam rumen melalui dua tahap (Gambar 4).

18

Tahap pertama ialah pencernaan karbohidrat kompleks menjadi gula

sederhana. Selulosa didekomposisi menjadi selobiosa oleh β-1,3-glukosidase,

kemudian selobiosa diubah menjadi glukosa-1-fosfat melalui aksi fosforilase. Pati

dicerna oleh amilase menjadi maltose dan isomaltosa, yang selanjutnya diubah oleh

maltase menjadi glukosa dan glukosa-6-fosfat. Fruktan dihidrolisis menjadi fruktosa

oleh enzim mikroba yang menyerang ikatan-ikatan 2,1 dan 2,6, bersamaan dengan

diuraikannya sukrosa menjadi fruktosa dan glukosa oleh sukrase (McDonald et al.,

2002). Pentosa merupakan hasil utama dari perombakan hemiselulosa didalam

rumen. Hemiselulase menghidrolisis hemiselulosa menjadi xylosa dan asam uronat.

Asam uronat juga dihasilkan dari penguraian pektin-pektin oleh pektinase dan

poligalakturonidase (McDonald et al., 2002).

Tahap kedua ialah metabolisme gula sederhana oleh mikroba rumen secara

intraseluler menjadi asam piruvat. Selanjutnya asam piruvat diubah menjadi VFA

yang terdiri dari asetat, propionat, butirat dan beberapa asam lainnya, dan gas-gas

CH4 dan CO2 sebagai limbah. Sebagian besar VFA yang terbentuk akan diserap

melalui dinding rumen (McDonald et al., 2002); hanya sedikit asetat, beberapa

propionat dan sebagian besar butrirat dimetabolisme dalam dinding rumen

(Parakkasi, 1999). Sebagian kecil dari VFA (10-20% pada domba dan mencapai

35% pada sapi perah) akan lolos ke abomasum dan selanjutnya diserap (France dan

Dijkstra, 2005). Menurut Arora (1989), VFA sangat penting sebagai sumber energi

utama bagi ternak dan merupakan produk akhir fermentasi gula. Selain itu, VFA juga

merupakan sumber kerangka karbon bagi pembentukan protein mikroba. Gas CH4

dan CO2 akan dikeluarkan dengan cara eruktasi (McDonald et al., 2002).

Menurut McDonald et al. (2002), konsentrasi VFA umumnya berkisar antara

70-150 mM. Konsentrasi VFA total dapat turun menjadi 30 mM atau meningkat

sampai 200 mM, akan tetapi umumnya konsentrasi VFA berkisar antara 70 hingga

130 mM. Kadar VFA yang dibutuhkan untuk pertumbuhan optimal mikroba rumen,

yaitu 80-160 mM (Sutardi, 1979). Produksi VFA bergantung kepada pakan yang

dikonsumsi, demikian pula dengan proporsi relatif asam-asam yang dihasilkan. Pada

pemberian hijauan tinggi, proporsi asetat meningkat, sebaliknya pada pemberian

konsentrat tinggi proporsi propionat akan meningkat (McDonald et al., 2002). Pada

19

pemberian protein ransum tinggi, akan dihasilkan isovalerat dan isobutirat yang

tinggi pula (Sutardi, 1977).

Amonia

Protein pakan di dalam rumen dipecah oleh enzim proteolitik mikroba

menjadi oligopeptida dan asam amino (Gambar 5). Beberapa asam amino dipecah

lebih lanjut atau dideaminasi menjadi amonia (NH3), asam organik dan

karbondioksida (CO2); sebagian lagi asam amino akan diserap melalui dinding rumen

atau digunakan sebagai salah satu sumber nitrogen (N) bagi sintesis protein mikroba

(Sutardi, 1979). Amonia merupakan sumber utama bagi mikroba rumen karena

amonia yang diproduksi di dalam rumen akan dimanfaatkan oleh mikroba untuk

sintesis protein mikroba (Arora, 1989).

Konsentrasi amonia merupakan kunci yang menunjukkan degradasi dan

sintesis mikrobial. Konsentrasi optimum amonia dalam cairan rumen berkisar antara

85 hingga lebih dari 300 mg/l (McDonald et al., 2002). Sutardi (1979) menyatakan

bahwa sekitar 3,5-14 mM amonia digunakan oleh mikroba rumen sebagai sumber N

untuk proses sintesis selnya, sedangkan menurut McDonald et al. (2002), kadar

amonia normal yang dapat mendukung pertumbuhan mikroba rumen berkisar 5-

17,65 mM. Konsentrasi amonia dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kadar

protein pakan atau ransum, jenis protein pakan, kecepatan pembentukan amonia dan

sintesis protein mikrobial.

Apabila pemberian pakan defisien protein atau protein tahan terhadap

degradasi oleh mikroba rumen, konsentrasi amonia rumen menjadi rendah dan

pertumbuhan mikroba menjadi lambat. Namun, apabila proses degradasi protein

berjalan sangat cepat dibandingkan sintesis protein, maka amonia akan terakumulasi

dalam cairan rumen sehingga konsentrasinya berlebihan. Jika hal ini terjadi, amonia

akan diserap ke dalam darah, dibawa ke hati dan diubah menjadi urea. Sebagian urea

masuk kembali ke rumen melalui saliva atau langsung menembus dinding rumen,

tetapi sebagian besar dieksresikan melalui urin.

Puastuti (2005) menyatakan bahwa proses proteolitik dan deaminasi asam

amino menjadi amonia diduga tidak memiliki kontrol metabolik. Hal ini berarti

degradasi dan deaminasi terhadap asam amino terus berlangsung meskipun telah

20

selulosa pati

selubiosa maltose isomaltosa

glukosa – 1 fosfat glukosa

glukosa – 6 -fosfat

pektin asam uronat sukrosa

hemiselulosa pentose fruktosa - 6 – fosfat fruktosa fruktan

pentosa fruktosa- 1, 6 -fosfat

asam piruvat

format malonil Co A

asetil Co-A laktat oksaloasetat

CO2 H2

metan malonil Co-A asetoasetil Co-A laktil Co-A malat

β – hidroksibutiril Co-A akrilil Co-A fumarat

asetil fosfat

krotonil Co- A propionil Co-A suksinat suksinil Co-A

butiril Co-A

asetat butirat propionat

VFA

Gambar 4. Skema Fermentasi Karbohidrat Sumber: McDonald et al., 2002

21

terjadi akumulasi amonia yang cukup tinggi. Sedangkan untuk sintesis protein

mikroba bergantung kepada kecepatan pemecahan N makanan, kecepatan absorpsi

amonia dan asam-asam amino, kecepatan aliran bahan keluar dari rumen, kebutuhan

mikroba akan asam amino dan jenis fermentasi rumen berkaitan dengan jenis

makanannya (Arora, 1989).

Gambar 5. Alur Degradasi Protein dalam Rumen Sumber: Sutardi, 1979

Protein mikroba dan protein pakan bypass akan dialirkan ke abomasum yang

selanjutnya ke usus halus untuk dicerna oleh enzim yang dihasilkan oleh induk

semang dan produk pencernaan ini akan diserap melalui dinding usus halus

(McDonald et al., 2002). Oleh karena itu usaha untuk memacu produksi ternak dapat

dilakukan melalui perbaikan nutrisi protein dengan cara: (1) meningkatkan

pemberian protein ransum yang terdegradasi dalam rumen, (2) memaksimalkan

sintesis protein mikroba, dan (3) meningkatkan jumlah protein bypass yang berasal

dari pakan. Melalui cara tersebut diharapkan pasokan asam amino untuk diserap

oleh usus halus menjadi lebih banyak (Puastuti, 2005).

Kecernaan

Kecernaan adalah perubahan fisik dan kimia yang dialami bahan makanan

dalam alat pencernaan. Perubahan tersebut berupa penghalusan bahan makanan

Protein pakan

Protein makanan Oligosakarida

Asam amino

Protein mikroba

Protein tubuh

Asam keto alfa

CO2 & CH4

NH3

Protein mikroba

VFA

22

menjadi butir-butir atau partikel kecil. Kecernaan bahan organik merupakan faktor

penting yang menentukan nilai pakan. Perbedaan kecernaan dalam rumen dapat

diakibatkan oleh perbedaan kemampuan setiap jenis ternak ruminansia (Sutardi,

1979). Kecernaan pakan didefinisikan sebagai bagian pakan yang tidak diekskresikan

bersama feses sehingga diasumsikan bagian tersebut diserap oleh tubuh hewan.

Kecernaan dinyatakan dengan dasar bahan kering (McDonald et al., 2002)

Kecernaan in vitro dipengaruhi oleh pencampuran pakan, cairan rumen dan

inokulan, pH kondisi fermentasi, pengaturan suhu fermentasi, lamanya waktu

inkubasi, ukuran partikel sampel dan larutan penyangga (Selly, 1994). Sedangkan

faktor yang mempengaruhi degradasi makanan di dalam saluran pencernaan

ruminansia adalah struktur makanan, ruminansi, produk saliva dan pH optimum

(Kaufman et al., 1980).

Teknik Pengukuran Kecernaan

Metode penentuan kecernaan bahan kering yang lazim digunakan di

laboratorium adalah teknik in vitro (Reksohadiprodjo, 1988). Menurut Hungate

(1966), metode in vitro adalah proses metabolisme yang terjadi di luar tubuh ternak.

Prinsip dan kondisinya sama dengan proses yang terjadi di dalam tubuh ternak yang

meliputi proses metabolisme dalam rumen dan abomasum. pH retikulo-rumen

biasanya berkisar antara 5,5-7,0 dan bervariasi dengan rasio pemberian konsentrat.

Metode in vitro harus menyerupai sistem in vivo supaya menghasilkan pola yang

sama, sehingga hasil yang didapat akan mendekati nilai yang diukur dengan teknik in

vivo (Arora, 1989). Metode in vitro sering digunakan karena memberikan hasil yang

cepat dengan cara yang murah dengan kelebihan yaitu penggunaan jumlah hijauan

yang relatif lebih sedikit (Chenost dan Reiniger, 1989).

McDonald et al. (2002) menyatakan bahwa kecernaan pakan pada ruminansia

dapat diukur dengan metode two stage in vitro. Metode ini terdiri atas dua tahap.

Tahap pertama merupakan proses fermentasi pakan sebagaimana yang terjadi di

dalam rumen selama 24 jam, sedangkan tahap kedua merupakan proses pencernaan

oleh enzim pepsin yang menyerupai keadaan di dalam abomasum dengan waktu

inkubasi selama 24 jam. Setelah inkubasi selama 24 jam, residu bahan yang tidak

23

larut disaring, kemudian dikeringkan dan dipanaskan sehingga substrat tersebut dapat

dipergunakan untuk mengukur kecernaan bahan kering dan bahan organik.