manfaat senyawa karotenoid dalam hijauan pakan untuk sapi perah

Semiloka Nasional Prospek Industri Sapi Perah Menuju Perdagangan Bebas – 2020
MANFAAT SENYAWA KAROTENOID DALAM HIJAUAN
PAKAN UNTUK SAPI PERAH
(Carotenoid Compounds in Forages for Dairy Cattle)
ELIZABETH WINA
Balai Penelitian Ternak, Bogor
ABSTRACT
Carotenoid compounds are classified into 2 groups, i.e. carotene and xanthophyll groups. Carotenes are
utilized as retinol precursor (Vitamin A) while xanthophylls have a role in pigmentation to give yellow,
orange or red colour. Carotenoids are very labile to heat or light therefore any kind of drying process,
preservation or storage of forages will reduce carotenoid content. The presence of carotenoid compounds in
dairy feed has not yet got much attention although these compounds have several important functions. Retinol
deficiency will reduce the reproduction efficiency, cause abortion, influence the fertility and the male growth,
reduce immune function and increase mastitis cases. This paper discuss carotenoid content in several fresh
forages and the effect of different processing on carotenoid content and the several roles of carotenoids in
dairy cattle. It can be concluded from several studies that beside its role as a vitamin A precursor, β-carotene
has several specific functions in dairy cattle.
Keywords: Carotenoid, forages, dairy cattle, β-carotene
ABSTRAK
Senyawa karotenoid terbagi dalam 2 (dua) golongan besar yaitu kelompok karoten dan kelompok
xantofil. Kelompok karoten dimanfaatkan sebagai prekursor retinol (vitamin A), sedangkan kelompok
xantofil lebih berperan dalam memberikan warna kuning, jingga ataupun merah. Senyawa karotenoid sangat
labil terhadap panas dan cahaya sehingga segala proses pengeringan, pengawetan dan penyimpanan rumput/
hijauan akan mengurangi kadar senyawa tersebut. Keberadaannya di dalam pakan sapi perah belum
diperhatikan dengan baik padahal senyawa karotenoid mempunyai beberapa fungsi penting dalam ternak sapi
perah. Defisiensi retinol mengurangi efisiensi reproduksi, menyebabkan aborsi, mempengaruhi kesuburan dan
pertumbuhan ternak jantan dan mengurangi fungsi imun dan meningkatkan kejadian mastitis. Makalah ini
menguraikan kandungan karotenoid dalam pakan hijauan segar dan pengaruh proses terhadap senyawa
karotenoid dan fungsi-fungsi karotenoid dalam ternak sapi perah. Disimpulkan dari berbagai studi bahwa
selain sebagai prekursor vitamin A, β-karoten juga mempunyai fungsi-fungsi lain yang spesifik dalam tubuh
sapi perah.
Kata kunci: Karotenoid, hijauan, sapi perah, β-karoten
PENDAHULUAN
Karotenoid adalah sebuah golongan
senyawa dengan rantai karbon panjang (C40)
dan terdiri dari bermacam-macam jenis (> 600
molekul) yang disintesis oleh tanaman
Senyawa karotenoid biasanya memberikan
warna kuning, jingga dan merah tetapi banyak
juga tanaman yang mengandung senyawa
karotenoid tetapi tidak terlihat warna kuning/
jingganya karena tertutup oleh klorofil yang
berwarna hijau. Senyawa ini tidak dapat
disintesis oleh tubuh ternak sehingga
124
kebutuhan akan senyawa karotenoid hanya
diperoleh dari makanannya. Karotenoid terbagi
dalam 2 golongan besar yaitu golongan karoten
yaitu sebagai provitamin A dan golongan
xanthofil yang berperan sebagai pigmen
kuning.
Di dalam pakan ruminan ditemukan tidak
lebih dari 10 jenis molekul yang termasuk
dalam senyawa karotenoid (NOZIERE et al.,
2006). Sumber karotenoid yang utama dalam
pakan ruminan adalah hijauan yaitu rumput
segar atau daun leguminosa. Dalam pakan
konsentrat, kandungan karotenoid sangat
Semiloka Nasional Prospek Industri Sapi Perah Menuju Perdagangan Bebas – 2020
sedikit karena bahan penyusun pakan
konsentrat
kebanyakan
adalah
limbah
pabrik/industri pertanian yang sudah melalui
proses pemanasan. Data mengenai besarnya
kandungan karotenoid dalam bahan pakan atau
hijauan di Indonesia masih sangat terbatas.
Pada saat musim kemarau, ketersediaan
hijauan segar menjadi terbatas dan hal ini akan
mempengaruhi kandungan karotenoid di dalam
hijauan. Masalah kurangnya kandungan
karotenoid di dalam pakan sapi perah belum
pernah menjadi perhatian. Beberapa literatur
menjelaskan pentingnya peran karotenoid
sebagai provitamin A dan sebagai karoten
dalam sapi perah. Makalah ini menguraikan
kandungan
karotenoid
dari
beberapa
leguminosa/hijauan, proses terhadap hijauan
yang mempengaruhi kandungan karotenoid dan
fungsi karotenoid dalam tubuh ternak sapi
perah.
Kandungan senyawa karotenoid dalam
pakan
Selain rumput gajah segar, daun
leguminosa, daun hijau lainnya juga
mengandung senyawa karotenoid. Rumput
gajah segar mengandung 182–221 mg total
karoten/kg bahan kering (DUKE, 1983).
Analisis karotenoid dari daun lamtoro, gamal,
kaliandra dan turi telah dilakukan di Balitnak
Ciawi dengan memodifikasi metode AOAC
(WINA dan SUSANA, 1993). Penggunaan pipet
kaca ukuran kecil menggantikan penggunaan
kolom khromatografi merupakan hasil
modifikasi metode AOAC sehingga metode
pengukuran karotenoid menjadi lebih cepat dan
murah. Dengan cara ini, dapat dianalisis
kandungan total karoten dan total xantofil.
Tabel 1 memperlihatkan kandungan
karoten daun leguminosa yang lebih tinggi
bahkan lebih dari dua kali lipat dari kandungan
karoten dalam rumput gajah. Sebagai sumber
karoten atau xantofil, daun leguminosa
merupakan sumber karotenoid yang cukup
baik. Selain daun leguminosa, beberapa daun
yang biasa diberikan pada ruminan juga
mengandung senyawa karotenoid yang cukup
tinggi. Penelitian WOBETO et al., (2006)
memperlihatkan bahwa daun singkong kering
udara dari pohon yang berumur 12 bulan
mengandung senyawa karotenoid sebesar 1264
mg/kg, yang terdiri dari senyawa lutein (956
mg/kg), β- karoten (312 mg/kg), dan sejumlah
kecil senyawa kriptoxantin (ADEWUSI dan
BRADBURY, 1993). Selain daun singkong, daun
ubi jalar baik dari pohon ubi yang
menghasilkan umbi berwarna putih, kuning
atau ungu mengandung senyawa lutein yang
bervariasi antara 340-680 mg/kg daun
(KHACHATRYAN et al., 2003).
Diketahui bahwa biji jagung menghasilkan
kandungan karotenoid yang cukup tinggi
sehingga merupakan sumber xantofil untuk
pewarnaan kuning telur pada ayam petelur.
Tetapi untuk pakan ruminan, jerami jagung
yang kering ataupun yang dibuat silase tidak
dapat digunakan sebagai sumber karotenoid
karena kandungan karotenoidnya sangat rendah
yaitu 70-80 mg/kg, terdiri dari 3-10 mg/kg
epilutein, 25-37 mg/kg lutein, 6-10 mg/kg
zeaxanthin, 24-35 mg/kg β- karoten (NOZIERE
et al., 2006).
Tabel 1. Kandungan total karoten dan total xantofil dari beberapa daun leguminosa
Sampel daun leguminosa
Lamtoro (Leucaena leucocephala)
Gamal (Gliricidia sepium)
Kaliandra (Calliandra calothyrsus)
Turi (Sesbania grandiflora)
Total karoten
Total xantofil
mg ekuivalen β- karoten/kg bahan kering
535,6
1307,1
368,5
892,5
327,8
958,4
439,6
872,6
Sumber: TANGENDJAJA dan WINA (1993)
125
Semiloka Nasional Prospek Industri Sapi Perah Menuju Perdagangan Bebas – 2020
Pengaruh proses pengawetan, pengeringan
dan penyimpanan terhadap senyawa
karotenoid
100
100
90
90
% kadar xantofil
% kadar karoten
Senyawa karotenoid sangat labil dan
mudah rusak karena radiasi oleh panas atau
terekpos oleh sinar UV sehingga pengeringan
hijauan di bawah sinar matahari selama proses
pembuatan
”hay”
akan
menyebabkan
penurunan kadar senyawa karotenoid yang
sangat signifikan (83% hilang). Tidak hanya
oleh panas, tetapi adanya oksigen, juga akan
menyebabkan turunnya senyawa karotenoid.
Proses pengawetan silase akan menyebabkan turunnya kadar karotenoid tetapi bila silase
terbuat dari hijauan segar yang baru dipotong,
maka penurunannya tidak drastis (kurang dari
20%). WILLIAM et al. (1998) melaporkan
kandungan rata-rata β-karoten dalam hijauan
segar, hijauan kering ”freeze dried”, hijauan
yang disilase dan hijauan yang dibuat ”hay”
masing-masing adalah 196, 159. 81 dan 36 mg/
kg bahan kering.
Proses penyimpanan hijauan juga akan
mempengaruhi kadar karotenoid. Selama
penyimpanan tepung daun gamal selama 8
minggu di bawah naungan, baik kadar karoten
maupun kadar xantofil mengalami penurunan
yang cukup signifikan, yaitu kadar karoten
berkurang 30%, sedangkan kadar xantofil
berkurang 45% (Gambar 1). Bila tepung daun
disimpan dalam gas nitrogen (tidak ada
oksigen) atau ditambah dengan senyawa
antioksidan seperti butylated hydroxy toluene
(BHT) 0,02%, penurunan kadar karotenoid
dapat dikurangi karena proses oksidasi
terhadap senyawa karotenoid dapat sedikit
dicegah. Senyawa karoten maupun xantofil
yang diekstrak dari tepung daun dan dibuat
dalam bentuk konsentrat yang kental akan jauh
lebih stabil (TANGENDJAJA et al., 1991).
80
70
60
50
80
70
60
50
40
40
0
1
2
4
8
waktu penyimpanan (minggu)
tepung daun (TD)
TD+BHT 0.02%
TD+nitrogen
Konsentrat pigmen
0
1
2
4
8
waktu penyimpanan (minggu)
Gambar 1. Pengaruh penyimpanan terhadap kadar karoten dan xantofil pada tepung daun, tepung daun yang
ditambah BHT, nitrogen dan konsentrat pigmen
Kebutuhan sapi perah terhadap karoten
dan vitamin A
Pemberian β-karoten pada sapi perah
biasanya untuk memenuhi kebutuhan akan
vitamin A karena β- karoten merupakan
prekursor vitamin A. Kebutuhan Vitamin A
untuk sapi akan bervariasi tergantung pada
126
status fisiologisnya. Khusus untuk ruminan, 1
mg β-karoten ekuivalen dengan 400 IU
Vitamin A atau setara dengan 120 µg retinol.
Angka ekuivalen ini pada sapi sangat berbeda
dan jauh lebih kecil dari angka ekuivalen pada
tikus yang mencapai 1800 IU Vit A. Untuk
pertumbuhan sapi perah calon induk
dibutuhkan Vitamin A sebesar 60 – 100 IU/kg
Semiloka Nasional Prospek Industri Sapi Perah Menuju Perdagangan Bebas – 2020
bobot badan. Kebutuhan Vitamin A untuk sapi
perah dewasa maupun ”kering susu”
ditingkatkan menjadi 110 IU/kg bobot badan,
yang sebelumnya hanya 76 IU/kg bobot badan.
Sebenarnya pemberian 76 IU/kg BB untuk sapi
”kering susu” sudah cukup tetapi pemberian
yang lebih tinggi diharapkan dapat memperbaiki tingkat kesehatan sapi terutama
kesehatan kelenjar susu.
Pemberian sebagai prekursor vitamin A, βkaroten juga tampaknya mempunyai fungsi
sendiri dalam tubuh sapi perah sehingga
rekomendasi pemberian β-karoten saat ini
menurut NRC (2001) sudah berubah dan lebih
tinggi daripada rekomendasi NRC pada tahuntahun sebelumnya. Untuk sapi perah yang baru
berproduksi (laktasi awal),
pemberian βkaroten 280 IU/kg bobot badan akan jauh lebih
baik daripada rekomendasi terdahulu (NRC,
2001).
Fungsi karotenoid dalam tubuh sapi perah
Senyawa karotenoid yang masuk melalui
hijauan akan masuk ke dalam rumen dan
diasumsikan bahwa senyawa karotenoid akan
mengalami degradasi oleh mikroba rumen,
tetapi derajat kecepatan degradasi bervariasi
tergantung dari produk karotenoidnya yang
masuk ke dalam rumen, apakah dalam bentuk
bubuk murni atau dalam hijauan (NOZIERE et
al., 2006). Bila diberikan dalam bentuk murni,
lutein akan terdegradasi sebanyak 50% di
dalam rumen sedangkan lutein dalam hijauan
dilaporkan tetap dan tidak terdegradasi di
dalam rumen. Senyawa karotenoid masuk ke
dalam susu melalui plasma darah dan
utamanya bentuk karotenoid dalam susu adalah
β-karoten,
lalu
lutein,
zeaxantin,
βkriptoxantin (CALDERON et al., 2007)
Karotenoid merupakan senyawa antioksidan dalam pakan ruminansia. Selain
karotenoid, vitamin E, senyawa polifenol juga
termasuk dalam senyawa antioksidan. Mereka
mempunyai fungsi dalam komunikasi sel,
dalam imunitas ternak dengan melindungi sel
dari serangan radikal bebas (WEISS, 2005).
Sapi perah yang menerima suplemen βkaroten selama lebih dari 90 hari, angka
kebuntingan setelah 120 hari post partum
meningkat dan hal ini mungkin karena βkaroten dapat meningkatkan kesuburan dari
sapi perah. Jumlah inseminasi menurun dan
laju konsepsi lebih tinggi bila sapi perah diberi
tambahan 300 mg β-karoten dengan atau tanpa
vitamin A, D3 dan E. (IWANSKA dan
STRUSINSKA, 1997). Suplementasi 400 mg βkaroten/hari dapat meningkatkan tingkat
kebuntingan pada sapi perah yang diinseminasi
buatan (ARECHIGA et al., 1998). Selain
memperbaiki reproduksi sapi perah, suplemen
β-karoten juga dilaporkan dapat meningkatkan
produksi susu dan hal ini mungkin β-karoten
meningkatkan status antioksidan di ambing
susu sehingga fungsi sel-sel aveolar epitel tetap
terjaga baik (ARECHIGA et al., 1998). Kejadian
infeksi pada kelenjar susu pada sapi perah
lebih sedikit pada sapi yang diberi suplemen βkaroten 300 mg/hari baik pada sapi yang
sedang kering susu maupun pada sapi yang
sedang laktasi (WEISS, 2002). Bila hijauan
segar yang diberikan suplementasi tidak perlu
dilakukan secara rutin tiap hari tetapi bila hay
yang sudah dilayukan yang diberikan,
suplementasi β-karoten merupakan suatu hal
yang berguna karena kandungan β-karoten
dalam hay biasanya sangat rendah dan tidak
cukup memenuhi kebutuhan sapi perah akan βkaroten. Dapat disimpulkan bahwa β-karoten
merupakan faktor yang penting bagi reproduksi
ternak dan mempunyai fungsi spesifik yang
tidak dapat digantikan oleh Vitamin A.
Kebutuhan β-karoten untuk sapi perah di
Indonesia
Kebutuhan β-karoten untuk sapi perah di
Indonesia dipenuhi dari hijauan yang
merupakan komponen tertinggi dalam pakan
sapi perah. Konsentrat yang diberikan kepada
sapi perah di Indonesia umumnya merupakan
limbah pertanian/ industri yang kandungan βkarotennya sangat rendah. Petani sapi perah di
Jawa Barat biasanya menanam rumput gajah
(Pennisetum purpureum) dan memberikan
rumput ini sebagai sumber hijauan bagi
ternaknya. Sedangkan di daerah Jawa Timur,
ada peternakan sapi perah milik swasta yang
memberikan tanaman jagung segar berikut
buah muda sebagai sumber hijauan bagi
ternaknya. Daun jagung yang masih hijau
merupakan sumber β-karoten tetapi bila sudah
kering atau dibuat silase, kandungan βkarotennya menurun. Di daerah Jawa Tengah,
127
Semiloka Nasional Prospek Industri Sapi Perah Menuju Perdagangan Bebas – 2020
jerami padi yang sudah difermentasi dapat
digunakan sebagai sumber serat dan juga telah
diberikan kepada sapi perah. Jerami padi
mengandung β-karoten yang sangat kecil atau
mungkin tidak ada. Seperti sudah diuraikan di
atas bahwa β-karoten mempunyai fungsi
sebagai prekursor vitamin A dan fungsi-fungsi
lain yang spesifik yang mempengaruhi
reproduksi ternak, produksi susu dan kesehatan
ternak. Oleh sebab itu, sangat perlu
diperhatikan penambahan vitamin A dan βkaroten pada sapi perah yang diberi pakan
jerami padi. Suplementasi leguminosa pohon
seperti kaliandra, yang tinggi kandungan
senyawa karotenoidnya dapat memenuhi
kebutuhan sapi perah yang diberi jerami padi
akan β-karoten. Selain leguminosa pohon, daun
singkong kering dapat juga digunakan sebagai
sumber β-karoten pada sapi perah yang diberi
jerami padi (WANAPAT et al., 2004). Dari 3
percobaan yang telah dilakukan, WANAPAT et
al., (2004) menyimpulkan bahwa daun
singkong dapat menggantikan konsentrat tanpa
memberikan efek negatif terhadap produksi
susu dan bahkan mengurangi biaya konsentrat.
Biaya yang dikeluarkan oleh peternak lebih
murah bila sapi perah disuplementasi
leguminosa pohon atau daun singkong
dibandingkan dengan pemberian β-karoten
sintetik.
Mudah terserangnya sapi perah akan
penyakit infeksi pada kelenjar susu mungkin
salah satunya disebabkan oleh kekurangan βkaroten di dalam pakan sapi perah. Studi
mengenai defisiensi β-karoten pada sapi perah
dan hubungannya dengan kejadian mastitis di
Indonesia belum pernah dilaporkan, tetapi hal
seperti ini perlu dipertimbangkan terutama
dalam menyusun pakan sapi perah. Hijauan
segar merupakan hal yang terpenting dalam
sapi perah bukan hanya sebagai sumber serat
tetapi juga sebagai sebagai sumber β-karoten
yang belum banyak mendapat perhatian.
KESIMPULAN DAN SARAN
Beberapa tanaman leguminosa yang
tumbuh di Indonesia mempunyai kandungan βkaroten yang cukup tinggi dan dapat digunakan
sebagai sumber β-karoten untuk sapi perah di
Indonesia terutama yang diberi jerami padi
sebagai
sumber
seratnya.
β-karoten
128
mempunyai fungsi yang spesifik tidak hanya
sebagai
prekursor
vitamin
A
dapat
meningkatkan reproduksi dan produksi serta
menjaga kesehatan β-karoten. Disarankan
untuk memperhatikan kandungan β-karoten di
dalam menyusun pakan sapi perah agar tidak
terjadi defisiensi β-karoten.
DAFTAR PUSTAKA
ADEWUSI, S. R.A. and BRADBURY, J. H. 1993.
Carotenoid profile and tannin content of some
cassava cultivars In; Proceedings of
International Scientific Meeting Cassava
Biotechnology Network. (ROCA, W. M. and
THRO, A.M., eds.). Cartagena de Indias,
Colombia, CIAT. Cali, CO. 1993. Hlm. 270–
276.
ARECHIGA, C.F., STAPLES, C.R., MCDOWELL, L.R.
and HANSEN, P.J. 1998. Effects of times
insemination and supplemental b-carotene on
reproduction and milk yields of dairy cows
under heat stress. J. Dairy Sci. 81:390–402.
CALDERON, F., CHAUVEAU-DURIOT, B., PRADEL, P,
MARTIN, B., GRAULET, B., DOREAU, M. and
NOZIERE, P. 2007. Variations in carotenoids,
vitamins A and E and color in cow’s plasma
and milk following a shift from hay diet to
diets containing increasing levels of
carotenoids and vitamin E. J. Dairy Sci. 90:
5651–5664.
DUKE, J.A. 1983. Pennisetum purpureum K.
Schumach. In Handbooks of Energy Crops.
http://www.hort.purdue.edu/newcrop/duke_en
ergy/Pennisetum_purpureum.html#Chemistry,
15 Maret 2008.
IWAŃSKA S, and STRUSIŃSKA D. 1997. The effect of
beta-carotene and vitamins A, D3 and E on
some reproductive parameters in cows. Acta
Vet Hung. 45(1): 95–107
KHACHATRYAN, A., BANSODE, R.R., LABONTE, D.R.
and LOSSO, J.N. 2003. Identification of sweet
potato leaves (Ipomoea batatas) as an
excellent source of lutein. IFT annual
meeting- chicago. 2003. http://ift.confex.com/
ift/2003/techprogram/paper_20401.htm.
14
Maret 2008.
NOZIERE, P., GRAULET, B. , LUCAS, A., MARTIN, B.,
GROLIER, P., and DOREAU, M. 2006.
Carotenoid for ruminants: from forages to
dairy products. Anim. Feed Sci.Tech. 131:
418-450.
Semiloka Nasional Prospek Industri Sapi Perah Menuju Perdagangan Bebas – 2020
NRC, 2001. Nutrient Requirement for dairy cattle.
7th revised edition.
TANGENDJAJA, B. and WINA, E. 1993. Potential and
nutritional value of leaf meal from fast
growing trees. Proceedings Feed Technology
Workshop (TAN, R.K.H. and TANGENDJAJA, B.
eds.) pp. 48–68.
TANGENDJAJA, B., WINA, E. and SUSANA, I.W.R.
1991. Komposisi dan sifat kimia daun gamal.
Dalam: Gamal dan Pemanfaatannya (WINA, E
dan SYAHGIAR, S., ed). Balai Penelitian
Ternak. Hlm. 17–28.
WANAPAT, M., WACHIRAPAKORN, C. , ROWLINSON,
P., POLTHANEE, A. and WANAPAT, S. 2004.
The use of cassava hay for lactating dairy
cows
http://bsas.org.uk/downloads/mexico/
104.pdf. 14 Maret 2008.
WEISS, W. P. 2002. Relationship of mineral and
vitamin supplementation with mastitis and
milk quality. National Mastitis Council
Annual Meeting Proceedings. pp. 37–44.
WEISS, W. P.. 2005. Antioxidant nutrients, cow
health and milk quality. Pennsylvania State
Dairy Nutrition Workshop. pp. 11–18.
WILLIAM, P.E.V, BALLET, N., and ROBERT, J.C.
1998. A review of the provision of vitamins
for ruminants. In: Proc. of the preconference
symposium of the Cornell Nutr. Conf. 1998.
Provision of vitamins and amino acids for
ruminants, Rhone Poulenc Anim. Nutr.
Antony, France. Hlm. 7–37.
WINA, E. dan SUSANA, I.W.R. 1993. Analisis
kuantitatif karotenoid dari daun, pakan ayam,
telur dan hati ayam. Proceedings Semnas
Kimia dan Pembangunan. (IMAMKHASANI, S.
dan TRI WAHYUNI, W., ed). Himpunan Kimia
Bandung, Hlm. 193–203.
WOBETO, C., CORREA, A.D., ABREU, C.M.P.,
SANTOS, C.D. and ABREU, J.R. 2006. Nutrients
in the cassave (Manihot esculenta Crantz.)
leaf meal at 3 ages of the plant. Cienc. Tecnol.
Aliment. Campinas 26(4): 865–869.
129