ILMU NUTRISI TERNAK DASAR Kode dan Nomor Mata Kuliah : EPKB-202 Bobot SKS : 3 (2-1) D o s e n : 1. Ir. Nursyam AS, M.P. *) 2. Ir. Bambang Irawan, M.Si.

ILMU NUTRISI TERNAK DASAR IKHTISAR PERKULIAHAN I. PENDAHULUAN ■ Sejarah Nutrisi Energi ■ Sejarah Nutrisi Protein ■ Sejarah Nutrisi Vitamin ■ Sejarah Nutrisi Mineral ■ Pendiri Ilmu Nutrisi di Dunia dan Indonesia ■ Hubungan Ilmu Nutrisi dengan Ilmu Lain II. KOMPOSISI TUBUH DAN PAKAN ■ Komposisi Tubuh ■ Komposisi Pakan ■ Analisis Bahan Pakan III. ZAT-ZAT MAKANAN DAN METABOLISMENYA ■ Udara dan Air ■ Protein ■ Lipida atau Lemak ■ Karbohidrat

ILMU NUTRISI TERNAK DASAR (Nursyam AS) III. ZAT-ZAT MAKANAN DAN METABOLISMENYA ( Lanjutan) ■ Vitamin ■ Mineral IV. SISTIM PENCERNAAN DAN EVALUASI KECERNAAN V. PENGGUNAAN ZAT-ZAT MAKANAN

PENDAHULUAN untuk memelihara kelestarian hidupnya ■ Makhluk hidup perlu makanan untuk memelihara kelestarian hidupnya ■ Pada hakekatnya tubuh merupakan suatu sistim yang terbuka, setiap saat membutuhkan masukan (inputs) berupa zat makanan serta menghasilkan keluaran-keluaran (outputs) berupa produk dan ampas metabolisme.

PENDAHULUAN diolah lebih lanjut melalui ■ Bahan makanan (sebelum dimakan biasanya diolah dulu) dan bahan makanan tersebut belum mencapai tingkat siap pakai bagi tubuh ■ Bahan makanan itu masih perlu diolah lebih lanjut melalui proses-proses fisiologis dan biokimia ■ Tugas pokok ilmu nutrisi mempelajari bagaimana tubuh memperoleh zat makanan yang dibutuhkannya

PENDAHULUAN ■ Ilmu nutrisi dapat didefinisikan sebagai : ilmu yang mempelajari pemilihan dan konsumsi makanan dan pemanfaatan zat makanan untuk : 1. mempertahankan kelestarian hidup, 2. keutuhan alat tubuh 3. pembaruan sel-sel tubuh yang rusak dan terpakai, 4. memenuhi tujuan-tujuan produksi 5. memenuhi tujuan reproduksi

PENDAHULUAN ■ Kebutuhan zat makanan untuk mempertahankan kelestarian hidup dan keutuhan alat tubuh dinamakan kebutuhan hidup pokok (maintenance requirement). ■ Kebutuhan zat-zat makanan untuk tujuan produksi dan reproduksi disebut kebutuhan produksi.

memenuhi kebutuhan dan aktivitas kehidupan PENDAHULUAN ■ Ilmu Nutrisi Ternak mempelajari tentang transformasi nutrien pakan menjadi jaringan tubuh, aktivitas dan produk ternak. ■ Transformasi itu ditempuh melalui proses fisiologis dan reaksi kimia dalam tubuh. ■ Hasilnya : memenuhi kebutuhan dan aktivitas kehidupan (pemeliharaan keutuhan dan fungsi normal organ tubuh, penggantian jaringan yang aus/rusak atau terpakai dan memenuhi tujuan produksi dan reproduksi).

PENDAHULUAN ■ Kebutuhan ternak akan nutrien terdiri atas kebutuhan hidup pokok dan kebutuhan produksi. Kebutuhan hidup pokok adalah kebutuhan minimal untuk hidup sehat dan memelihara keutuhan serta fungsi normal organ tubuh. Kebutuhan produksi adalah kebutuhan tambahan di atas hidup pokok untuk memenuhi tuntutan produksi dan reproduksi ■ Proses nutrisi terdiri atas konsumsi pakan (ingesti), pencernaan (digesti), penyerapan nutrien melalui saluran pencernaan (absorpsi), transpor dan entri nutrien ke dalam sel jaringan (transfer), metabolisme nutrien dan pembuangan hasil ikutan metabolisme (ekskresi).

Sejarah Nutrisi Energi ■ Zaman Mesir Purba telah dikenal adanya hubungan makanan dengan penyakit tertentu. Disadari bahwa makan terlalu banyak itu berbahya, karena orang gemuk cenderung berumur relatif lebih pendek. ■ Suku Indian primitif menganggap makanan tertentu mempunyai kekuatan supernatural. Garam dari laut dipercaya dapat mengusir roh jahat penyebab gondok, dan sari buah mampu mengusir setan penyebab sariawan.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Antara lain pendapat Hippocrates ■ Para ahli filsafat Yunani telah mencoba menguak misteri penggunaan makanan yang meski tidak dilandasi eksperimen, hasil pemikiran mereka banyak yang masih menjadi doktrin Ilmu Nutrisi hingga sekarang. ■ Antara lain pendapat Hippocrates (460 – 359 SM) yang menyatakan bahwa tubuh yang sedang tumbuh meninggi menuntut makanan lebih banyak, jika tidak dipenuhi, bobot tubuh akan susut (Eva Wilson et al., 1965). Pernyataan itu menjadi titik tolak pengertian dasar kebutuhan hidup pokok dan kebutuhan produksi.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Pada jaman Renaissance, Leonardo da Vinci (1452 – 1519) telah mempunyai pendapat bahwa masukan makanan harus seimbang dengan kebutuhan tubuh. Anggapan tersebut kini menjadi dasar definisi neraca nutrien. Jika neraca = 0, ternak hanya mampu memenuhi kebutuhan hidup pokok. Jika neraca > 0, selain memenuhi kebutuhan hidup pokok, ternak akan mampu berproduksi. Jika neraca < 0, ternak akan susut bobotnya.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Percobaan mereka dipandang sebagai ■ Dasar nutrisi energi lahir sebelum Ilmu Kimia. Pemikir jaman itu terobsesi oleh kesamaan nyala api dengan kehidupan. Maka banyak yang melakukan percobaan untuk mempelajari kesamaan antara proses pembakaran dengan pernafasan. ■ Percobaan mereka dipandang sebagai titik awal perkembangan nutrisi energi (Kleiber, 1961; Eva Wilson et al., 1965).

Sejarah Nutrisi Energi ■ John Mayow (1643 – 1679) mengamati lilin yang menyala dan tikus hidup dalam ruang tertutup. Terlihat lilin padam dan tikus mati lebih cepat jika kedua-duanya ada dalam satu ruangan. ■ Disimpulkan bahwa pembakaran maupun pernafasan mengambil sesuatu dari udara dan menghasilkan semacam gas arang hitam yang menyebabkan udara tidak cocok bagi nyala lilin maupun kehidupan tikus. ■ Produk pembakaran dan pernafasan itu menyebabkan warna merah darah vena lebih gelap daripada darah arteri.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Namun pada jaman itu, teori flogiston (phlogiston) Georg Stahl (1660 – 1734) masih banyak penganutnya, sehingga temuan Mayow terlepas dari perhatian. ■ Flogiston berasal dari kata “phlogistos” (Yunani) yang berarti terbakar (burn). Teori tersebut menganggap api sebagai substansi, suatu materi, dan flogiston adalah wujud hakikinya. Kehadirannya dalam benda bersifat samar. Baru nyata jika benda dibakar. Pembakaran atau pernafasan mengeluarkan flogiston. Kepadaman lilin dan kematian tikus dalam ruang tertutup itu dianggap karena udara terflogistikasi. Teori tersebut mampu bertahan hampir satu abad lamanya.

Sejarah Nutrisi Energi apakah panas punya bobot ? ■ Hippocrates (460 – 359 SM) berpendapat, tidak semua luaran dari tubuh berupa padatan dan cairan. Sebagian ada yang berupa gas dan panas. Pendapat itu mula-mula disanggah dengan pertanyaan : apakah panas punya bobot ? ■ Sanctorius (1561 – 1636) berolahraga di atas timbangan. Hasilnya, dia berkeringat, frekuensi pernafasannya meningkat, suhu tubuhnya naik, sedangkan bobotnya susut. Apa kesimpulan Sanctorius tentang penyusutan bobotnya tidak diungkapkan dengan jelas. Mungkin dia mengira bobotnya susut karena tubuhnya kehilangan flogiston.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Bagaimanapun juga Sanctorius tercatat sebagai orang yang telah meletakkan batu pertama teknik kalorimetri, yaitu pengukuran produksi panas dalam Kalorimeter Hewan atau pendugaan produksi panas melalui pengukuran RQ (Respiratory Quotient) atau KR (Kuosien Respirasi). ■ Nilai KR adalah nisbah (ratio) antara produksi CO2 (mol) dengan konsumsi O2. (mol).

Sejarah Nutrisi Energi KR dapat juga diukur sebagai nisbah volume. ■ Berdasarkan asumsi bahwa kedua gas itu berperilaku seperti gas ideal yang menurut Avogadro tiap molnya bervolume 22.4 L, KR dapat juga diukur sebagai nisbah volume. ■ Konsumsi O2 maupun produksi CO2 terkait erat dengan produksi panas. Tiap mol konsumsi O2 menghasilkan panas 87 + 27KR kcal, sedangkan tiap mol produksi CO2 setara dengan produksi panas (87/KR) + 27 kcal. ■ Pengukuran produksi panas dengan Kalorimeter Hewan disebut kalorimetri langsung, sedangkan pengukuran berdasarkan KR dan neraca C dan N dinamakan kalorimetri tak langsung. Hasilnya tidak berbeda jauh, hanya sekitar 3% (Kleiber, 1961).

Sejarah Nutrisi Energi ■ Hubungan gas pernafasan dengan panas mengundang penelitian komposisi udara. Joseph Black (1728 – 1799) meniupkan nafasnya ke dalam larutan alkali (NaOH). Larutan tersebut menjadi keruh. ■ Ditarik kesimpulan bahwa kekeruhan itu disebabkan oleh komponen udara yang tidak dapat dibakar lagi, maka komponen udara itu dinamakan “udara tetap” (aero fixo; fixed air) atau “udara busuk” (aero mephitico; mephitic air). ■ Mungkin kata “mephitico” itu ada kaitannya dengan Mephistopheles, salah satu dari 7 setan jahat kepercayaan orang Yunani kuno. Walaupun Black tidak tahu apa sebenarnya gas tersebut, namanya tercatat dalam sejarah sebagai penemu gas CO2.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Joseph Priestley (1733 – 1804) mencoba menguji apakah tanaman mengeluarkan gas yang berguna bagi nyala api dan hewan. Diperlihatkannya bahwa kehadiran tanaman hidup dalam ruang tertutup mampu memperpanjang nyala lilin dan kehidupan tikus percobaan. ■ Maka ditarik kesimpulan bahwa tanaman menghasilkan gas yang mampu mendukung nyala api. Gas itu dinamakan “udara murni” (extra - pure air).

Sejarah Nutrisi Energi ■ Berdasarkan percobaan pada lebah, Karl Scheele (1742 – 1786) mendukung kesimpulan Priestley. Karena komponen udara itu mampu menyalakan api, maka Scheele menamakannya “udara api” (fire air). ■ Karena temuan Priestley dipublikasikan lebih dahulu, maka Priestley tercatat sebagai penemu gas O2.

Sejarah Nutrisi Energi dan udara api dengan bantuan ■ Henry Cavendish (1731 – 1810) mampu menghasilkan air dari udara bebas dan udara api dengan bantuan percikan api listrik. ■ Ditarik kesimpulan bahwa dalam udara terdapat gas yang mudah terbakar, maka dinamakannya komponen udara itu “udara mudah terbakar” (inflammable air). ■ Dengan demikian Cavendish tercatat sebagai penemu gas H2.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Daniel Rutherford (1749 – 1819) yang memperoleh gelar Dr. di bawah bimbingan Black, membakar belerang di dalam tabung gelas, di atas larutan alkali. Mulut gelas dibenamkan ke dalam larutan. ■ Dapat dibayangkan bahwa udara tetap (CO2) akan diserap larutan alkali, udara api (O2) dan udara mudah terbakar (H2) terpakai untuk membentuk asam sulfat, maka tekanan udara dalam gelas turun. ■ Setelah mulut gelas dibenamkan ke dalam larutan, untuk menyamakan tekanan udara di dalam gelas dengan tekanan udara luar, ternyata di dalam gelas masih ada gas yang tersisa.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Pada tahun 1797 Jean Antoine Chaptal menamakan gas tersebut nitrogèn yang berarti penghasil nitrat. Nama tersebut berasal dari kata “nitre”, “nitro”, atau “niter” bahasa-bahasa Latin, mengingat kemampuannya untuk menghasilkan senyawa nitrat, seperti saltpeter (K-nitrat), saltpeter Chili (Na-nitrat), dan asam nitrat. ■ Maka Rutherford tercatat sebagai penemu gas N2, sedangkan Chaptal pemberi namanya.

Sejarah Nutrisi Energi mana flogistonnya Stahl ? ■ Temuan 4 jenis gas komponen udara, mengundang pertanyaan : mana flogistonnya Stahl ? ■ Terilhami oleh publikasi Black, Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794) melakukan percobaan dengan menggunakan timbangan sangat peka untuk mengukur perubahan bobot dan produk pembakaran secara kuantitatif. ■ Ternyata jumlah bobot abu dan gas produk pembakaran sama dengan bobot semula bahan yang dibakar.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Sama dengan Mayow, Lavoisier menarik kesimpulan yang berlawanan dengan teori flogiston. Lavoisier berpendapat bahwa pembakaran dan pernafasan justru mengambil sesuatu dari udara. Gas yang diambil dari udara itu dinamakan oxygèn, yang berarti pembentuk asam. Dinamakan demikian karena gas tersebut dapat membentuk asam, seperti asam-asam karbonat, sulfat, fosfat, dan nitrat. ■ Gas O2 dahulu dinamakan gas asam, sedangkan CO2 gas asam arang. Lavoisier adalah seorang ahli Kimia yang dianggap sebagai Bapak Ilmu Nutrisi. ■ Ungkapannya yang kerap dicatat dalam pustaka antara lain “Hidup adalah suatu proses kimia”. Kelahiran Ilmu Kimia akhirnya mampu mendefinisikan gas-gas komponen udara, dan sejak itu teori flogiston gugur.

Sejarah Nutrisi Energi ■ Karya besar Lavoisier dalam Ilmu Nutrisi terutama dalam nutrisi energi dasar. Menurut Kleiber (1961), Lavoisier adalah orang pertama yang membuat Kalorimeter Respirasi. ■ Dalam salah satu percobaan, Lavoisier membuat sebuah gelas besar berbentuk genta yang berat. Mulut gelas dibenamkan ke dalam air raksa. ■ Dalam ruang gelas, di atas permukaan air raksa, diletakkan sebilah kayu sebagai alas. ■ Di bagian atas gelas, pada lengkungan, dipasang sebuah jarum yang menunjuk pada sebuah skala (Gambar 1.1) flogiston gugur.

Sejarah Nutrisi Energi Gambar 1.1. Model Kalorimeter respirasi Lavoisier

Sejarah Nutrisi Energi ■ Mula-mula posisi gelas di atas air raksa diatur sehingga tinggi permukaan air raksa di dalam dan di luar gelas sama (tekanan satu atmosfir). Volume udara di dalam gelas pada kondisi awal itu dicatat pada skala sebagai V0. Seekor marmot dilindungi rapi lalu dimasukkan ke dalam ruang gelas melalui air raksa dan didudukkan di atas kayu pelampung. Pelindung marmot diambil, sedangkan marmot dibiarkan di sana selama 10 jam, sampai tampak sesak nafas, lalu marmot diambil. Maka O2 dalam ruang gelas terkonsumsi marmot, sehingga tekanan udara di dalam gelas turun dan permukaan air raksa di dalam gelas naik.

Sejarah Nutrisi Energi Posisi jarum saat itu dicatat sebagai V2. ■ Posisi gelas diatur lagi dengan jalan membenamkan ke dalam air raksa sehingga permukaan air raksa di dalam sama lagi dengan di luar gelas. Posisi jarum setelah pengaturan itu dicatat sebagai V1. Kemudian ke dalam gelas dimasukkan NaOH. Maka CO2 produk pernafasan diserap NaOH, tekanan di dalam gelas turun lagi, permukaan air raksa di dalam gelas naik, lalu gelas dibenamkan lagi sehingga permukaan air raksa di dalam sama lagi dengan permukaan di luar gelas. Posisi jarum saat itu dicatat sebagai V2. Maka produksi CO2 adalah V1 – V2, dan konsumsi O2 adalah V0 – V2 sebuah skala (Gambar 1.1)

Sejarah Nutrisi Energi ■ Lavoisier juga memelopori pembuatan Kalorimeter Hewan untuk mengukur produksi panas secara langsung (Gambar 1.2). ■ Seekor marmot ditempatkan di dalam ruang yang terbuka bagi masukan dan keluaran udara. Sekeliling ruang itu diisi 2 lapis es. Tujuannya agar suhu di dalam ruangan konstan (0 °C) dengan membuat kondisi ruangan adiabatik, yaitu tidak menerima radiasi panas dari luar, dan tidak meradiasakan panas dari dalam keluar. ■ Agar marmot tidak mengalami kehilangan panas oleh proses konduksi, yaitu radiasi panas melalui benda padat (alas ruangan), alas ruangan dilapisi insulator kapas.

Sejarah Nutrisi Energi Gambar 1.2. Model Kalorimeter hewan Lavoisier

Sejarah Nutrisi Energi ■ Marmot dibiarkan di dalam kalorimeter selama 10 jam. Radiasi panas dari tubuhnya melelehkan es. Air yang dihasilkan ditampung, lalu ditimbang. Jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kg air dari es adalah 80 kcal. ■ Andaikata jumlah air yang dihasilkan selama 10 jam ada 0.4 kg, maka produksi panas marmot selama 10 jam adalah 0.4 x 80 kcal = 32 kcal. ■ Pengukuran energi bruto pakan (GE; gross energy) melalui pembakaran dalam Kalorimeter Bom berkondisi adiabatik bertolak dari percobaan Lavoisier itu.