Kerusakan Akibat Panas:Pendorong Utama Variabilitas Nutrisi pada Bahan Pakan Umum

oleh Dominique P Bureau, Profesor, Departemen Biosains Hewan, Universitas Guelph

Produksi pakan ternak yang hemat biaya dan memenuhi kebutuhan nutrisi hewan serta tujuan produksi spesifik bergantung pada penentuan spesifikasi pakan optimal secara akurat berdasarkan nutrisi yang dapat dicerna atau tersedia secara hayati. Hal ini juga memerlukan karakterisasi yang tepat mengenai komposisi nutrisi dan kecernaan sumber pakan yang digunakan dalam formulasi.

Penelitian kami di Universitas Guelph secara konsisten menunjukkan bahwa daya cerna protein dan asam amino dapat sangat bervariasi antara jenis bahan yang berbeda dan bahkan antara kumpulan bahan yang sama. Pada tahun 1990-an, kami mendokumentasikan variabilitas yang signifikan dalam daya cerna protein dan ketersediaan hayati asam amino pada ikan rainbow trout ketika diberi pakan berbeda dari bahan pakan yang sama. Penelitian terbaru mengenai ikan dan udang menegaskan bahwa variabilitas ini terjadi antar spesies dan asal geografis.

Kolaborasi dengan Pusat Penelitian APOTEC (Kota Ho Chi Minh, Vietnam), Wittaya Aqua, dan Laboratorium Penelitian Nutrisi Ikan Universitas Guelph telah mengungkapkan perbedaan 5–15% dalam protein kasar dan kecernaan asam amino esensial di antara bungkil kedelai (SBM), tepung daging dan tulang (MBM), dan biji-bijian dan bahan penyuling kering jagung (DDGS) dari asal yang berbeda di nila Nil dan udang putih Pasifik (Tabel 1). Uji coba pertumbuhan dengan bahan-bahan yang sama menunjukkan bahwa variasi dalam kecernaan diterjemahkan ke dalam perbedaan terukur dalam bio-availabilitas asam amino, seperti yang ditunjukkan oleh korelasi kuat antara kadar asam amino yang dapat dicerna dalam makanan dan penambahan protein (Gambar 1). Temuan ini menggarisbawahi pentingnya pemilihan batch bahan secara ekonomi, seperti yang diilustrasikan oleh simulasi biaya produksi ikan nila menggunakan MBS dari berbagai asal (Tabel 2).

Penyebab perbedaan kecernaan di antara bahan-bahan yang serupa masih belum jelas, namun asal bahan mentah dan kondisi pemrosesan keduanya terlibat. Pemrosesan panas—pengeringan, pemasakan, atau pemanggangan—merupakan inti dari banyak bahan pakan, dan perlakuan panas kemungkinan besar merupakan pendorong variasi kecernaan yang diamati. Paparan panas dapat memicu serangkaian perubahan kimia, yang secara kolektif disebut “kerusakan akibat panas”, termasuk oksidasi protein, pirolisis, rasemisasi asam amino, reaksi Maillard, dan ikatan silang asam amino. Meskipun reaksi-reaksi ini telah dipelajari dalam kondisi laboratorium yang terkendali, kontribusi relatif dan efek gabungannya pada bahan pakan komersial belum dipahami dengan baik.

Reaksi Maillard mendapat perhatian khusus karena terjadi pada suhu tinggi dan melibatkan gugus amino yang bereaksi dengan gula pereduksi. Lisin adalah asam amino yang paling rentan, diikuti oleh arginin. Oleh karena itu, lisin reaktif digunakan sebagai indikator intensitas reaksi Maillard, dan pengujian terkini kini memungkinkan kuantifikasi produk reaksi Maillard.

Namun, reaksi Maillard hanya mewakili sebagian dari gambaran tersebut. Panas juga dapat menyebabkan ikatan silang protein, membentuk senyawa seperti lisinoalanin (LAL), histidinoalanin (HAL), dan lantionin (LAN). Asam amino yang berikatan silang ini dapat menghasilkan peptida yang tahan terhadap pencernaan enzimatik, meskipun peptida tersebut tetap larut dan tampak dapat dicerna secara in vitro. Jahanbin dkk. (2021) menunjukkan bahwa suhu pemrosesan yang lebih tinggi mengurangi konsentrasi asam amino esensial sekaligus meningkatkan ikatan silang asam amino. Karena peptida ini tidak dapat diserap atau dimanfaatkan oleh hewan, nilai gizi dari protein yang terpengaruh akan berkurang. Oleh karena itu, penilaian langsung terhadap ketersediaan hayati asam amino sangatlah penting, namun biasanya terlalu rumit, mahal, dan memakan waktu untuk penggunaan rutin di industri.

Menilai tingkat kerusakan akibat panas dan dampaknya terhadap nutrisi masih menjadi tantangan. Metode pengendalian kualitas standar—seperti analisis asam amino rutin—tidak mendeteksi residu yang rusak atau berikatan silang. Uji in‑vitro yang umum, termasuk uji degradabilitas pepsin‑HCl, sulit membedakan bahan dengan kerusakan akibat panas yang bervariasi. Teknik-teknik baru—uji kecernaan status pH, spektroskopi Raman, atau pengukuran langsung penanda kerusakan akibat panas—menunjukkan harapan namun belum tervalidasi atau praktis untuk penggunaan rutin.

Spektroskopi inframerah-dekat (NIRS) adalah alat QC yang paling banyak digunakan dalam industri pakan, namun kemampuannya untuk memprediksi nilai gizi bahan-bahan yang rusak akibat panas menjadi terbatas tanpa kalibrasi yang kuat dan spesifik pada bahan-bahan tersebut. Mengembangkan kalibrasi semacam itu memerlukan upaya ekstensif untuk memperhitungkan perubahan kimia kompleks yang terkait dengan kerusakan akibat panas. Akibatnya, industri pakan saat ini kekurangan alat yang cepat, andal, dan praktis untuk mengevaluasi dampak kerusakan akibat panas terhadap kualitas bahan. Alat tersebut akan memungkinkan produsen memperkirakan kandungan asam amino yang dapat dicerna dan tersedia secara hayati dari berbagai batch dengan lebih tepat, sehingga meningkatkan akurasi formulasi dan efektivitas biaya.

Wittaya Aqua, APOTEC, dan Laboratorium Penelitian Nutrisi Ikan Universitas Guelph secara aktif melakukan penelitian mengenai topik ini dengan dukungan dari Dewan Ekspor Kedelai Amerika Serikat (USSEC) dan mitra lainnya. Kami mengantisipasi kemajuan signifikan dalam beberapa bulan mendatang dan menyambut masukan dan kolaborasi dari pemangku kepentingan industri yang tertarik untuk memajukan upaya penelitian ini.

Tabel 1:Ringkasan hasil uji kecernaan baru-baru ini yang dilakukan melalui kerja sama antara Pusat Penelitian APOTEC (Vietnam), Wittaya Aqua, dan Laboratorium Penelitian Nutrisi Ikan Universitas Guelph.

Koefisien Kecernaan Nyata (ADC)   Protein Kasar  Energi Kotor Arginin Lisin Threonin Nila Nil (percobaan 1)  % % % % % SBM dari Argentina 88 79 94 96 77 SBM dari Brasil 85 83 94 98 74 SBM dari Amerika Serikat 91 86 95 98 84 Nila Nil (uji coba 2)       MBM dari Argentina 85 79 93 94 84 MBM batch 1 dari AS 91 80 90 93 86 MBM batch 2 dari AS 87 81 91 91 77 MBM batch dari Hungaria 80 69 77 78 72 Udang putih Pasifik       DDGS angkatan 1 dari AS 86 77 66 60 86 DDGS angkatan 2 dari AS 80 82 74 67 87

Gambar 1:Perolehan protein udang vaname Pasifik selama uji pertumbuhan selama 56 hari sesuai dengan fungsi arginin total dan arginin yang dapat dicerna dari pakan eksperimental.

Tabel 2:Perbandingan bioekonomi skenario produksi ikan nila* yang mengevaluasi efektivitas biaya pakan yang diformulasikan dengan sumber bungkil kedelai dengan daya cerna yang bervariasi (simulasi oleh Wittaya Aqua berdasarkan uji laboratorium yang dilakukan di Vietnam)

     Diet dengan MBS AS  Diet dengan SBM Argentina  Diet dengan SBM Brasil  Menyimpan inventaris   35.000  35.000 35.000 Berat stok  g/fish 30 30 30 Hari budidaya (DOC)  hari 162 167 173 Berat panen  g/ikan 1.000  1.000 1.000 eFCR   1.49 1.54 1.56 Kelangsungan Hidup  % 70 70 70 Siklus produksi per Tahun   2.3 2.2 2.1       Biaya produksi          Biaya pakan  USD/Ton 756 757 758 benih yang sudah divaksin  USD/Fingerling 0,175  0,175 0,175 Depresiasi investasi  USD/tahun 30.000  30.000 30.000 Energi  USD/hari 20 20 20 Buruh  USD/hari 30 30 30 Pemanen dan pemrosesan  USD/kg 0,4 0,4 0,4 Harga pasar nila utuh  USD/kg 2,25 2,25 2,25 Harga pasar untuk fillet ikan nila  USD/kg 7,50 7,50 7,50       Ringkasan saat Panen /tahun          Panen inventaris   55.200 53.547 51.690 Panen biomassa  kg 55.200 53.547 51.690 Nilai biomassa (sebagai ikan utuh)  USD 124,200 120,481 116,303 Hasil fillet per ikan  %  34  34 34 Berat fillet  kg 18.768 18.206 17.575 Total nilai Fillet (Pendapatan)  USD/tahun 140.760  136.546  131.810        Persyaratan feed kumulatif  kg 82.800 82.249 82.497 Biaya pakan kumulatif  USD 62,597 62,262 62,533 Biaya benih di penebaran  USD 13.800 13.387 12.923 Biaya pemanenan &pengolahan  USD/tahun 22,080 21,419 20,676 Depresiasi biaya energi, tenaga kerja, dan investasi  USD/tahun 25.750 25.750 25.750       Total biaya produksi  USD/tahun 124.227  122.818  121.882  Laba/Rugi  USD/tahun 16.533 13.728 9.928 Laba/Rugi  USD/kg 0,30 0,26 0,19 Margin  %13  11  8         

*Pemodelan bio‑ekonomi dilakukan dengan mempertimbangkan skenario produksi IPRS pada umumnya, yaitu membudidayakan ikan nila dari 30 g menjadi 1.000 g pada suhu air 29 derajat Celcius, dengan persediaan stok sebanyak 35.000 ikan (140 ekor/m3) dan tingkat kelangsungan hidup sebesar 70%. Komponen biaya didasarkan pada perkiraan untuk Kolombia.