protein pada ternak ruminansia

 PENCERNAAN DAN METABOLISME PROTEIN PADA TERNAK

NON RUMINANSIA

Protein adalah merupakan struktur yang sangat penting untuk jaringan lunak di dalam tubuh hewan seperti urat daging, tenunan pengikat, kolagen, kulit, rambut, kuku, bulu, tanduk dan paruh.  Protein darah, albumin dan globulin membantu mempertahankan sifat homeostatis, mengatur tekanan osmosis, bekerja sebagai cadangan untuk memenuhi kebutuhan asam-asam amino dan masih banyak fungsi lain.  Fobrinogen, thromboplastin dan beberapa protein terlibat dalam proses pembekuan darah.  Di dalam darah terdapat pula protein gabungan (conjugated protein), hemoglobin yang membawa oksigen ke sel-sel dan lipoprotein menstransportasi vitamin-vitamin yang larut dalam lemak dan metabolit-metabolit yang lain.  Protein gabungan yang lain terdapat di seluruh tubuh seperti nucleoprotein, glikoprotein dan enzim-enzim.  Vitellin dalam kuning telur merupakan juga fosfoprotein. 

Berdasarkan komposisi kimia protein dikelompokkan menjadi 3 yaitu : 1) simple protein (protein sederhana), yang hanya terdiri dari senyawa protein seperti protein jagung (zein), protein telur (albumin); 2). Conjugated protein (protein gabungan), terdiri atas protein dengan zat bukan protein, misalnya bergabung dengan asam nukleal, gula atau haematin. 3) Derivat protein, protein yang dibentuk dengan cara memecah protein atau protein buatan.  Sedangkan berdasarkan kelarutan protein dikelompokkan menjadi : protein globuler ( spt. Albumin, globulin, glutelin, prolamin histon protamin) lebih mudah larut , dan protein fibrosa (spt. Collagen, elastin dan keratin) yang bersifat susah-tidak larut dalam air atau asam. Suatu protein yang berkualitas dan cukup asam-asam amino belum memberi jaminan untuk dapat dimanfaatkan oleh ternak.  Yang harus dipertimbangkan adalah daya cerna, dan factor penghambat (inhibitor).  Contohnya kacang kedele mengandung jumlah dan komposisi asam-asam amino lengkap, namun juga mengandung zar antitripsin (yang dapat menghalangi kinerja enzim tripsin).  Oleh sebab itu penggunaan kacang kedele harus dipanaskan terlebih dahulu untuk mengurangi kandungan zat antitripsin tersebut.

Semua protein dibentuk oleh asam-asam amino, namun rangkaian asam-asam amino di dalam kebanyakan protein yang terdapat di alam tidak semuanya dapat dimanfaatkan oleh ternak.  Protein terdiri dari kumpulan asam amino essensial dan non essensial yang masuk ke dalam tubuh hewan pertama-tama, mengalami pemecahan hidrolisa oleh berbagai enzim di dalam saluran pencernaan makanan.  Protein hewan umumnya terdiri dari 22 asam amino, tetapi hanya sebagian yang dapat disintesa tubuh ternak / hewan terlebih ternak non ruminansia.  Asam-asam amino essensial lebih menarik bagi peneliti, karena harus ditambahkan melalui pakan.  Asam-asam amino essensial bagi ternak babi terlihat pada table 1

Tabel 1.  Asam-asam amino Essensial untuk Ternak Babi

Metionin (Methionine) Arginin (Arginine) Treonin (Threonine) Triptofan (Tryptophan)

Histidin (Histidine) Isoleusin (Isoleucine) Lisin (Lysine) Leusin (Leucine)

Valin (valine) Fenilalanin (Phenylalanine)

Asam-asam amino essensial ini tidak dapat / kurang cukup disintesis oleh tubuh untuk keperluan metabolisme atau untuk pertumbuhan maksimum.  Sedangkan asam-asam amino non essensial, adalah asam-asam amino yang cukup disintesis dalam tubuh ternak.  Yang termasuk asam-asam amino non essensial terlihat pada table 2.

            Tabel 2.  Asam-asam amino non essensial

Alanine Asam aspartat Cystine Asam glutamate Glysine

Prolin Hydroxyprolin Serin Tyrosin

Diantara asam-asam amino ada konsep Sparing dan Antagonistis.  Sparing maksudnya suatu asam amino dapat mengganti kebutuhan asam amino lainnya, misalnya tyrosin dapat mengganti setengah dari kebutuhan phenylalanine, cystin dapat mengganti metionin.  Antagonistis maksudnya asam-asam amino tertentu dapat menaikkan kebutuhan asa-asam amino lainnya, misalnya kelebihan lysine akan menaikkan kebutuhan Arginin, demikian juga valin, leusin dan isoleusin.  Di samping konsep tersebut juga ada interelasi / hubungan antar asam amino yaitu:

a.       Defisiensi asam amino : kekurangan satu atau lebih asam amino essensial dalam makanan

b.       Ketidakseimbangan asam amino: ada suatu asam amino kekurangan dan ada yang kelebihan, yang akan menyebabkan produksi menurun akibat asam amino pembatas

c.       Keracunan asam amino: dalam suatu bahan makanan terdapat kelebihan asam amino dan tidak dapat dihindari dengan penambahan asam amino lainnya.

Protein makanan yang masuk ke dalam saluran pencernaan akan dicerna secara enzimatis oleh enzim-enzim pencerna protein (enzim proteolitik), untuk menjadikan produk berupa asam-asam amino yang akan digunakan dalam membentuk protein jaringan tubuh.  Semua proses ini akan melalui proses yang disebut dengan pencernaan (digesti) dan metabolisme.

Manfaat Mempelajari Pencernaan dan Metabolisme Protein    

            Protein essensial untuk pertumbuhan dan hidup pokok organ-organ dan jaringan tubuh.  Ternak muda dan yang sedang bertumbuh membutuhkan protein yang tertinggi dari semua fase hidup ternak jika dinyatakan dalam persentase ransum.  Fungsi-fungsi produksi seperti kebuntingan dan laktasi kebutuhan proteinnya semakin meningkat.  Semua protein dibentuk dari paduan asam-asam amino yang telah diketahui.  Asam amino yang paling sering kurang dalam ransum babi adalah lisin, triptofan dan metionin.

Oleh karena pentingnya protein dalam kehidupan hewan/ternak, maka harus disuplai dari luar melalui pakan yang tentunya mengandung nutrisi yang cukup dan seimbang.  Zat-zat makanan yang terdapat dalam pakan tidak serta merta dapat dimanfaatkan oleh hewan/ternak, tetapi terlebih dahulu diperkecil partikelnya sehingga dapat dimanfaatkan dan diserap oleh dinding usus yang selanjutnya masuk ke aliran darah untuk dimetabolisme.  Dengan demikian proses pencernaan dan metabolisme sangat perlu dipelajari.

Kompetensi Khusus

Mahasiswa mampu menjelaskan pencernaan dan metabolisme protein pada ternak non ruminansia.

Urutan bahasan sebagai berikut :

1. Proses pencernaan protein di dalam mulut
2. Proses pencernaan protein  di dalam lambung
3. Proses pencernaan protein di dalam usus
4. Proses metabolisme protein

Petunjuk Belajar Mahasiswa

Langkah-langkah kegiatan yang perlu dilakukan oleh setiap mahasiswa guna  menguasai kompetensi khusus pada bagian topik : Pencernaan dan Metabolisme Protein ini adalah :

a.       Baca dan pahami uraian materi yang berhubungan dengan setiap sub pokok bahasan

b.      Diskusikan hal-hal yang belum dipahami dalam uraian materi pada tiap sub bahasan dengan teman-teman

c.       Mintalah penjelasan pada dosen bila dalam membaca dan mendiskusikan materi ada hal-hal yang belum jelas

d.      Kerjakan semua tugas yang ada pada bagian akhir uraian materi.

 

Uraian materi

Proses pencernaan Protein di dalam Mulut

Protein diberikan bukan sebagai sumber energi, tetapi untuk menyediakan asam-asam amino untuk membangun dan menggantikan jaringan tubuh yang telah usang.  Bahan makanan berprotein tinggi bisa saja digunakan sebagai sumber protein apabila terdapat berlimpah dan murah.  Memanfaatkan protein menjdi energi adalah dengan mengambil nitrogen dari asam amino yang dikenal dengan proses : DEAMINASI.  Proses ini membutuhkan pengeliminasian nitrogen keluar dari tubuh dalam bentuk urea.  Pengeliminasian nitrogen ini membutuhkan energi, dan oleh sebab itu merupakan metode yang kurang efisien untuk memperoleh energi dari protein dibandingkan dengan yang dari karbohidrat.

Dalam analisis bahan makanan ternak, dikenal istilah protein kasar, protein murni dan Non Protein Nitrogen (NPN).  Protein kasar mengandung kedua senyawa protein murni dan senyawa NPN.  Protein murni mewakili nitrogen yang berasal dari senyawa bukan protein, nitrogen lipida, amine-amine, amide-amide, purine-purine, piramidine-piramidine, nitrat-nitrat, alkaloid-alkaloid dan vitamin-vitamin.  Hijauan makanan ternak yang masih muda mengandung nitrogen yang tinggi dalam bentuk senyawa NPN dan proporsi N dalam protein bertambah dengan bertambahnya umur tanaman.  Biji-bijian biasanya mengandung N dalam protein murni.  Tiap bagian dari tanaman (biji, batang dan daun) mengandung protein yang khas.  Tanaman hijau mensintesis protein yang khas ini dengan mempergunakan kerangka karbon (C) yang berasal dari fotosintesis, dan perpaduan kelompok amino dari amino organic atau garam nitrat dalam air yang disediakan dalam tanaman.  Semua dari tanaman 22 asam amino yang diketahui, sebagai batu bangunan dasar dari semua tanaman dan protein hewan dapat mensintesis hanya 12 asam amino.

Pencernaan protein dimulai pada anak baru lahir yang masih mengkonsumsi kolostrum. Pencernaan air susu oleh anak babi yang diminum melalui mulut   disedot dari puting induk dengan bantuan bibir, dan lidah dan akhirnya masuk langsung ke usus. Proses ini disebut pinocytosis, ini terjadi pada anak babi beberapa hari setelah lahir yang mengkonsumsi kolostrum.  Kolostrum ini sangat penting bagi anak babi karena babi baru lahir tidak memiliki kekebalan pasif.  Atas alasan ini, anak babi yang baru lahir   sangat peka terhadap serangan atau invasi bakteri maupun virus.  Hidup anak babi yang tidak memperoleh kolostrum tergantung dari lingkungan yang bebas hama, penggunaan antibiotic atau gammaglobulin yang mantap.  Lazimnya anak babi yang baru lahir memperoleh antibody atau kekebalan pasif dari kolostrum induk.  Globulin anak babi yang baru lahir sangat rendah.  Selama 24-36 jam pertama setelah lahir antibodi yang diperoleh dari kolostrum menjadi suatu model yang unik untuk mempelajari mekanisme dan terbentuknya kekebalan. 

Kolostrum mengandung protein 15 g per 100 ml dan 90% (9-   10,5 g) dari protein tersebut adalah immunoglobulin.  Sekitar 40-50% dari immunoglobulin yang terdapat dalam kolostrum diserap utuh ke aliran darah anak babi.  Protein-protein utuh ini masuk ke dalam dinding usus diduga melalui rongga pinosit (pinocitic vesicle) langsung oleh proses pinositosis.  Dalam waktu 5 jam setelah protein masuk melalui mulut, protein gepeng tersebut telah kembali bentuknya membesar dan telah berpindah ke dekat pembuluh kapiler.  Setelah 18 jam, sel-sel usus dan pembuluh limfa telah kosong akan protein yang masuk tadi.

Air susu mengandung protein (kasein), lemak, laktosa (gula susu), mineral, vitamin dan air.  Protein air susu mengandung beberapa tipe protein, diantaranya kasein yang mencakup 50% dan immunoglobulin 4-6%.  Pencernaan protein susu di mulut tidak terjadi, karena pencernaan air susu termasuk proteinnya pertama kali terjadi di lambung, segera setelah air susu diminum.  Demikian pula setelah anak babi memakan makanan padat, di dalam mulut hanya terjadi pencernaan secara mekanik melalui pengunyahan yang memperkecil partikel-partikel makanan untuk  mempermudah proses pencernaan selanjutnya.

Proses pencernaan protein di dalam lambung

            Di dalam lambung babi yang telah memperoleh makanan terdapat tiga lapisan, yakni lapisan dasar yang berisi bahan padat, di atasnya cairan dan yang paling atas adalah lapisan gas.  Sewaktu babi masih makan gerakan atau kontraksi lambung mulai berlangsung.  Gerakan ini dimulai dari bagian dasar kea rah atas menuju daerah pylorus, namun tidak berarti setiap gerakan mendorong makanan masuk ke dalam usus halus, sebab pylorus tidak teratur terbukanya.  Gerakan lambung giat berlangsung terus 0,75 – 1 jam setelah makanan masuk dan istirahat selama setengah jam yang diselingi gerakan lambung sekali-sekali, dan kemudian gerakan kembali berlangsung tetapi intensitasnya semakin berkurang.  Setelah kurang lebih 3 jam, lambung istirahat meskipun sekali-sekali ada juga gerakan terjadi.

Pencernaan protein setelah lahir adalah penyerapan langsung berupa kolostrum (air susu 24 jam pertama).  Setelah kolostrum produksinya berhenti terjadi konsumsi air susu, yang mana pencernaan air susu pertama kali terjadi di dalam lambung, segera setelah air susu diminum.  Kegiatan enzim-enzim pepsin, rennin dan HCl (asam hidrokhlorat) yang semuanya dihasilkan oleh lambung membuat protein susu (kasein) menggumpal (berkoagulasi).  Mula-mula gumpalan-gumpalan kasein menjaring globul-globul lemak yang kecil dan juga protein-protein yang lain (protein wei).  Namun karena gumpalan tersebut terus terbentuk dan lambung berkontraksi sehingga memeras keluar air, laktosa serta mineral-mineral yang larut (kecuali Ca dan P yang terikat dengan kasein), beberapa protein wei dan lemak.  Bagian cairan dari susu melaju ke usus halus, dan pencernaan diselesaikan di sana.  Seluruh proses ini sangat efisien, dan pada ternak yang sehat praktis seluruh air susu dicerna.  Selagi anak babi bertumbuh dan berkembang, alat pencernaanpun juga bertambah besar, menghasilkan enzim makin banyak yang perlu untuk mencerna air susu sehingga mengakibatkan mengkonsumsi air susu juga meningkat. Dengan meningkatnya produksi enzim-enzim pencernaan akan meningkatkan kemampuan ternak untuk mencerna makanan padat.  Protein susu (kasein) dicerna oleh enzim rennin, menjadi globul-globul/partikel-partikel kecil, kemudian diteruskan pencernaannya di usus halus.

Setelah mengkonsumsi makanan padat, protein pakan mulai dicerna di lambung oleh aktivitas enzim pepsin dan HCl.  Agar pekerjaan pepsin dalam lambung baik, ia membutuhkan suasana asam dengan keasaman optimal (pH 2 – 4 ) dan semakin dewasa ternak menghasilkan HCl semakin banyak untuk membuat keadaan asam tersebut.  Mulai lahir anak babi ataupun kuda mulai menghasilkan HCl akibat respon dari isapan air susu pada induknya.  Sekresi HCl ini mungkin oleh reflek yang terjadi karena dikondisikan (conditioned reflex).  Reflek ini semakin sempurna semakin meningkatnya umur.  HCl ini dihasilkan oleh sel-sel tertentu pada dinding lambung di bawah pengaruh hormone gastrin, menyebabkan proses denaturasi protein.  Pada proses pencernaan protein, asam-asam amino yang terikat dalam rantai polipeptida dipecah menjadi ikatan-ikatan polipeptida yang lebih sederhana melalui reaksi : HIDROLISIS.  Dalam proses hidrolisis ikatan-ikatan peptide, yang dikenal juga sebagai proses “proteolisis” yang memerlukan enzim proteolitik.

Proses hidrolisis ini menyebabkan rusaknya struktur protein sehingga protein lebih peka terhadap peranan enzim pencernaan.  HCl juga berfungsi untuk mengkonversi precursor enzim pepsinogen yang tidak aktif menjadi enzim pepsin yang aktif.  Sebagai enzim yang tergolong enzim proteolitik, fungsi enzim pepsin ternyata sangat selektif dalam mencerna yaitu hanya menghidrolisa ikatan-ikatan yang mengandung gugus nitrogen yang diperoleh dari phenylalanine dan tyrosin.  Oleh karena itu hanya sejumlah kecil protein mengalami hidrolisa / pencernaan di dalam lambung.   

        

 Proses pencernaan protein di dalam usus halus

Segera setelah isi lambung masuk ke dalam duodenum (bagian depan usus halus), hormone intestine yang dikenal dengan nama “pancreozymin” merangsang sel-sel pancreas untuk mensekresi / melepaskan enzim-enzim yang merupakan pelengkap enzim-enzim proteolitik dan enzim-enzim yang diperlukan untuk pencernaan karbohidrat dan lemak.  Enzim-enzim ini juga merupakan precursor yang tidak aktif antara lain : tripsinogen, chimotripsinogen, proelastase dan prokarboksipeptidase, yang disekresi ke dalam duodenum, kemudian precursor ini diubah menjadi bentuk aktif dan berperan dalam proses pencernaan.  Dengan bantuan enzim enterokinase (enzim yang terdapat di dalam duodenum), memecah molekul tripsinogen menjadi tripsin aktif.  Dengan terbentuknya enzim tripsin, maka terjadilah rangkaian pemecahan molekul-molekul lain yang merupakan precursor enzim, membentuk enzim-enzim pencernaan aktif seperti : chymotripsin, elastase dan karboksipeptidase.  Enzim-enzim yang terbentuk hanya berperan pada ikatan-ikatan peptide tertentu.

Daya cerna beberapa macam protein dapat dipengaruhi oleh zat-zat lain yang terdapat dalam makanan atau proses pengolahan makanan: misalnya proses pemanasan dapat mengurangi / menghilangkan zat penghambat yang juga ada dalam suatu bahan makanan.  Kacang polong seperti kedele mentah kecernaan proteinnya rendah sekali karena walapun kandungan proteinnya tinggi, tetapi juga mengandung zat yang dapat menghambat pencernaan protein yaitu zat antitripsin.  Zat antitripsin ini dapat menghalangi kerja enzim pencerna protein (tripsin, cymotripsin) sehingga daya cerna kacang polong tersebut menjadi rendah.  Salah satu cara untuk mengurangi / menghilangkan zat antitripsin adalah dengan pemanasan (contohnya disangrai), sehingga dapat merusak factor ini. 

Namun sebaliknya proses pemanasan secara berlebihan kadangkala dapat mengakibatkan resistensi ikatan enzim dengan asam-asam amino yang dikenal dengan denaturasi yang akan menghambat pencernaan dan absorbsi.  Pemanasan yang tepat akan membantu kerja enzim, sedangkan pemanasan yang berlebihan tidak akan meningkatkan daya cerna.

Jika terjadi defisiensi enzim pencernaan yang diproduksi oleh pancreas (misalnya disebabkan oleh sesuatu penyakit keturunan), akan dapat mengganggu pencernaan protein.  Hal ini menyebabkan kehilangan protein melalui feses.

Tidak semua protein dalam usus berasal dari makanan.  Enzim-enzim pencernaan misalnya adalah merupakan protein.  Sel-sel mukosa usus yang mengandung protein, secara terus-menerus lepas dari mukosa dinding usus yaitu pada ujung luar villi, dan digantikan oleh yang dibentuk pada bagian dasar villi-villi usus.  Protein-protein yang berasal dari enzim-enzim pencernaan, sel-sel mukosa usus ditambah dari protein tubuh (endogenous) berjumlah 70 gr/hr.

Segera setelah rantai-rantai peptide melewati lumen, masuk ke dalam mukosa maka enzim-enzim peptidase yang terdapat dalam brush burder (villi-villi usus) dan cairan intraselluler menghidrolisa rantai-rantai peptide tersebut untuk menghasilkan asam-asam amino bebas, yang kemudian masuk ke dalam peredaran darah melalui vena porta.

Absorbsi protein merupakan absorbsi sangat efisien, yaitu lebih dari 90% protein yang terdapat dalam makanan diabsorsi dalam bentuk asam-asam amino.  Protein hewani dicerna dan diabsorbsi lebih efisien lagi yaitu 97%, sedangkan protein nabati seperti serelia dan leguminosa, buah dan sayuran hanya diabsorbsi sebesar 78 -85%.

Hati merupakan organ utama yang mengatur ketersediaan tubuh akan asam-asam amino.  Hasil pencernaan yang berasal dari makanan, menyebabkan terlibatnya adanya peningkatan jumlah asam-asam amino dalam vena porta.  Hati dalam hal ini harus mampu untuk mengatasi kenaikkan asam-asam amino setiap hari selama kehidupan suatu organisme untuk mencergah terjadinya peningkatan secara terus-menerus, maka terjadi proses katabolisme

Skema Enzim-enzim dalam Pencernaan Protein

Lambung           : pepsinogen  ---------------------à pepsin

                                                         

^HCl                                                                                     

                            Tripsinogen----------------------à   tripsin

 Pankreas &                                    ^enterokinase

Usus halus

                                         Chymotripsinogen--------------------------------------àChymotripsin

  Proelastase--------------------------------------------àelastase                    Prokarboksipeptidase---------------------------àKarboksipeptidase

Sel-sel intestine : Aminopeptidase ---(AP)

                             Dipeptidase --------(DP)

Tripsin         : hanya memecah ikatan-ikatan pada gugus karboksil berasal dari residu Arginin dan lisin

Chymotripsin  : hanya memecah ikatan-ikatan peptide pada gugus karboksil berasal dari tirosin, phenilalanin dan triptophan.

Elastase          : berperan pada beberapa macam residu asam amino, dan merupakan satu-satunya enzim yang dapat menghidrolisis protein elastin yang terdapat dalam otot daging.

Segera setelah protein terpecah menjadi peptida-peptida, bahan ini masuk ke dalam mukosa, maka enzim-enzim peptidase yang terdapat dalam brush burder (villi-villi usus ) dan cairan intraseluler mulai menghidrolisa rantai-rantai peptide tersebut untuk menghasilkan asam-asam amino bebas, yang kemudian masuk ke dalam peredaran darah melalui vena porta atau diabsorpsi masuk ke aliran darah.

Absorpsi protein merupakan absorpsi sangat efisien, yaitu lebih dari 90% protein yang terdapat dalam makanan diabsorpsi dalam bentuk asam-asam amino.  Protein hewani dicerna dan diabsorpsi secara lebih efisien (97%), sedangkan protein nabati seperti serelea, leguminosa, buah dan sayuran hanya diabsorpsi sebesar 78-85%.  

Pencernaan protein pada kuda terjadi intensif pada usus halus yaitu di bagian illeum (50 kali  dibandingkan di sekum).  Ternak kuda umumnya lebih banyak membutuhkan perhatian pada kuantitas protein daripada kualitas protein.  Protein nabati dari legume (kacang-kacangan) sudah cukup dilihat dari kualitasnya, yang penting kuantitasnya / jumlahnya mencukupi.  Walaupun demikian, kuda umur muda, perlu mendapat perhatian dalam kualitas protein.  Pada kuda dewasa tingkat pencernaan protein jagung sama dengan tepung ikan, artinya kuda dewasa mempunyai kemampuan yang sama dalam hal mencerna protein jagung disbanding protein ikan.   

Pencernaan dalam usus besar

Protein yang tidak sempat dicerna di dalam usus halus akan masuk ke usus besar (sekum, kolon dan rectum) yang kemudian mengalami fermentasi dan terbentuk amoniak dan asam-asam amino (protein mikroba).  Namun penggunaan zat-zat nutrisi yang dihasilkan di dalam usus besar ini pemanfaatannya belum jelasbelum

Penggunaan NPN (non protein nitrogen) bagi babi tidak efisien, sedangkan pada kuda dapat memanfaatkan 3% untuk memelihara mikroba usus besar dan menurut penelitian dapat meningkatkan retensi Nitrogen.  Namun kuda muda tidak dapat memanfaatkan asam amino mikroba, tetapi kuda dewasa dapat memanfaatkannya.  Faktor-faktor yang dapat meningkatkan daya guna urea pada kuda adalah:

1. Kualitas dan kuantitas protein ransum rendah; efek NPN lebih nyata pada kuda yang mendapat ransum dengan kualitas rendah dibandingkan ransom kualitas tinggi.
2. Penggunaan antibiotika/antibakteri mengurangi efek penggunaan urea
3. Pemberian urea, pemberian air minum dibatasi

Walaupun system pencernaan ternak babi dan kuda sama-sama termasuk kelompok simple stomach (berlambung sederhana/tunggal), namun ada beberapa perbedaan proses pencernaan antara lain:

1).  Pencernaan protein dalam lambung lebih intensif pada babi dibandingkan kuda, yang disebabkan oleh beberapa factor yaitu: a). kuda mengkonsumsi hijauan lebih banyak dibandingkan babi dan sebaliknya babi mengkonsumsi serelia lebih banyak dibandingkan kuda.; b) lamanya makanan berada di dalam lambung babi lebih lama (>30 menit) dibandingkan kuda (<30 menit); c) ketersediaan dan aktivitas enzim pada babi lebih besar dibandingkan pada kuda.

2).  Pencernaan protein pada babi terakhir pada usus halus sedangkan pada kuda masih berlanjut di usus besar (sekum).

Secara umum faktor-faktor yang mempengaruhi pencernaan protein adalah:

1. Tipe protein; tepung bulu mengandung 80% protein tetapi yang dapat dicerna hanya 25% karena protein tepung bulu termasuk tipe molekul keratin
2. Level serat kasar; apabila suatu ransum mengandung protein tinggi tetapi serat kasarnya juga tinggi, maka kecernaan protein akan menurun (rendah)

Metabolisme protein

Metabolisme adalah jumlah dari perubahan-perubahan yang dialami oleh bahan makanan dalam konversinya sampai kepada hasil akhir berupa karbon dioksida (CO²) dan air (H₂O).

Metabolisme meliputi:

1. Anabolisme : yaitu pemanfaatan energi oleh sel-sel atau jaringan untuk mensintesa molekul-molekul yang besar yang digunakan dalam pembentukan sel atau jaringan tubuh yang baru.  Disamping dimanfaatkan juga sebagian disimpan.
2. Katabolisme : yaitu proses pemecahan substansi-substansi yang besar diikuti dengan pelepasan energi.

Bentuk-bentuk protein yang terserap / terabsorbsi dalam tubuh dapat berupa:

a.       Asam-asam amino essensial yang tidak dapat disintesa dalam tubuh

b.      Asam-asam amino non essensial

c.       Ikatan-ikatan lain yang mengandung N (nitrogen), yang dapat dipakai untuk pembentukan asam-asam amino non essensial di dalam tubuh

Adanya penyerapan kelompok di atas, terutama no a dan b dapat dilihat dengan naiknya kadar kelompok tersebut di dalam system peredaran darah portal.  Asam-asam amino tersebut dibawa ke ruang interseluler untuk mendapatkan proses metabolisme.  Pengambilan asam-asam amino melalui cairan interseluler ini dipengaruhi oleh hormone-hormon, walaupun setiap jaringan responnya berbeda-beda.  Asam-asam amino essensial dan non essensial yang telah termetabolisme akan dipakai untuk:

1).  Pengelolaan kebutuhan protein

2).  Sumber energi

Sedangkan ikatan-ikatan N dalam tubuh dipakai untuk :

1).  Protein “recycle” pembaharuan jaringan

2).  Produksi : pertambahan jaringan (anabolisme protein) dalam proses pertumbuhan 

Asam-asam amino yang sudah diabsorbsi kemudian diangkut ke dalam hati dan digunakan untuk pembentukan protein hati, protein darah atau protein di dalam sel jaringan tubuh.  Untuk pembentukan protein di dalam tubuh semua asam amino yang diperlukan sudah harus ada di dalam sel dalam jumlah yang cukup.  Asam amino yang diabsorbsi, selain berasal dari pemecahan sel-sel dinding usus yang lepas selama proses pencernaan, enzim-enzim yang dilepaskan, mucoprotein dan protein plasma

Pembetukan asam amino non essensial dapat berlangsung di dalam tubuh asalkan sumber nitrogen cukup.  Untuk keperluan ini kerangka karbon diperoleh dari hasil metabolisme karbohidrat.  Untuk pembentukan serin dan glisin digunakan asam 3-phospoglyseric dan untuk alanin digunakan asam piruvat.  Oksaloasetat dan α – ketoglutarat digunakan untuk pembentukan asam aspartat dan asam glutamate.  Selanjutnya asam glutamate bertindak sebagai precursor untuk proline dan hidroxyprolin.

            Protein atau asam amino dapat dipecah untuk menghasilkan energi, setelah mengalami perubahan menjadi bentuk perantara siklus kreb.  Misalnya, metionin atau valin diubah menjadi succinyl CoA dan selanjutnya membentuk glikogen melalui siklus kreb.  Jika seekor hewan tidak memperoleh asam amino essensial yang cukup dalam pakan, maka protein tubuh akan dipecah untuk memperoleh asam amino tersebut.  Proses ini akan menyebabkan peningkatan dalam jumlah nitrogen yang diekskresikan.  Demikian juga bila asam amino yang dikonsumsi melebihi kebutuhan untuk sintesis protein, maka kelebihan ini akan dipecah.  Hasil sisa dari metabolisme senyawa nitrogen dalam tubuh dikeluarkan melalui urine.  Pada mammalian, limbah nitrogen ini umumnya dalam bentuk senyawa urea.  Sedangkan pada unggas berbentuk asam urat (“uric acid”).  Pembentukan asam urat ini terjadi di ginjal dan hati.  Kerangka karbon dari pemecahan asam amino digunakan untuk sintesa glukosa atau diubah menjadi  lemak atau  dioksidasi untuk  menghasilkan  energi, CO² dan H₂ O. 

Hubungan protein dan energi dalam pakan untuk menunjang kebutuhan hewan sudah lama diketahui.  Sebagian protein tubuh (terutama dalam hati dan darah) sangat mudah mengalami perubahan melalui proses katabolisme yang menghasilkan energi dan juga asam amino yang dapat menunjang proses anabolisme dan katabolisme.  Umumnya pembatasan nilai energi dalam ransum akan meningkatkan katabolisme protein sebagai suatu usaha ternak untuk mengatasi keadaan defisiensi kalori.  Sebaliknya, peningkatan energi ransum akan menyebabkan perbaikan dalam penggunaan nitrogen ransum untuk pembentukan dan konversi protein tubuh, sampai pada tingkat tertentu.  Bila kandungan energi berlebihan dibandingkan dengan jumlah protein pakan, maka jumlah konsumsi ransum (dan juga protein) akan menurun dan akibatnya pembentukan protein di dalam tubuh akan berkurang.

Protein pakan yang sudah diabsorbsi (dan juga protein tubuh) dapat diubah menjadi karbohidrat atau asam lemak yang dapat memenuhi kebutuhan glukosa dalam mempertahankan konsentrasi gula darah.  Sebagian asam amino bersifat glukogenic, yaitu menyebabkan  peningkatan glukosa dan glikogen.  Sebagian lagi bersifat ketogenik, yaitu dapat meningkatkan acetone atau ketone lainnya di dalam tubuh.  Semua asam amino non essensial adalah glukogenik dan sebagian asam amino essensial adalah bersifat ketogenik.

Jika seekor ternak dipuasakan, atau jika kadar karbohidrat dalam pakan sangat rendah, maka cadangan glikogen dalam hati dan otot tidak cukup untuk mempertahankan konsentrasi glukosa darah dan untuk keperluan khusus lainnya seperti untuk keperluan otak dan sel darah merah.  Dalam keadaan ini asam amino harus dipecahkan untuk menghasilkan kerangka karbon yang dapat diubah menjadi glukosa.  Proses ini disebut glukoneogenesis.  

Adanya hubungan yang erat antara metabolisme energi dan protein dalam tubuh, menyebabkan ahli nutrisi sering menentukan kebutuhan asam amino atau protein pada tingkat energi tertentu.  Hubungan antara tingkat energi dan protein dalam ransum pada prinsipnya dapat dinyatakan dalam 4 hal yaitu:

1).  Jika energi ransum meningkat, maka untuk mencapai performan yang baik, kadar protein ransum juga harus dinaikkan

2).  Jika protein ransum menurun, ada kecendrungan ternak untuk menaikkan konsumsi dan akibatnya efisiensi penggunaan pakan menjadi jelek, dan penimbunan lemak tubuh menjadi banyak

3)  Efisiensi penggunaan pakan akan lebih jelek di luar kisaran imbangan energi : protein yang ideal.

4)  Jika ada kelebihan protein di dalam ransum, maka kelebihan ini dapat berfungsi sebagai penghasil energi.

Protein dalam tubuh tidaklah stabil, selalu terpakai, aus dan senantiasa pula harus diganti dengan secara konstan. Proses penggantian dan pembaharuan jaringan yang telah aus terpakai ini, dikenal sebagai “recycle protein”.   Efisiensi dalam proses aus dan pembaharuan ini tidak ada yang 100%, artinya senantiasa ada yang terbuang.  Produk yang terbuang / tak terpakai tersebut akan bergabung dengan asam-asam “pool” amino yang terutama terdiri dari kelebihan asam amino.  Faktor-faktor yang mempengaruhi hilangnya protein (asam amino) dalam proses recycle ini adalah :

1. Besar massa protein itu sendiri; semakin besar ternak semakin banyak kemungkinan hilangnya protein dalam proses recycle
2. Cepatnya proses recycle; semakin cepat proses recycle semakin banyak protein yang hilang.  Pada hewan yang cepat tumbuh, pertumbuhan dan pembangunan jaringan protein kembali adalah paling cepat

Protein tidak disimpan dalam tubuh, dan oleh karena itu protein tubuh secara tetap mengalami kekurangan, maka perlu adanya penggantian suplai protein melalui makanan setiap hari.  Suatu cara untuk menentukan/mengetahui kebutuhan protein tubuh ialah dengan jalan menentukan keseimbangan masukan (intake nitrogen) dan yang keluar (ekskresi nitrogen).

Skema alur metabolisme protein terlihat pada ilustrasi berikut:

SKEMA ALUR METABOLISME PROTEIN

		Protein Makanan

 

Hati merupakan organ utama yang mengatur ketersediaan tubuh akan asam-asam amino.  Hasil pencernaan yang berasal dari makanan, menyebabkan terlibatnya adanya peningkatan jumlah asam-asam amino dalam vena porta.  Hati dalam hal ini harus mampu untuk mengatasi kenaikkan asam-asam amino setiap hari selama kehidupan suatu organisme untuk mencergah terjadinya peningkatan secara terus-menerus, maka terjadi proses katabolisme asam-asam amino essensial dan sintesis asam-asam amino untuk menjadi protein untuk kemudia ditransport melalui darah ke seluruh sel-sel tubuh, dan dengan mensintesis asam-asam amino non essensial, maka hati dapat mempertahankan kadar asam-asam dalam jaringan tubuh dalam keadaan keseimbangan dinamis.  Protein yang disintesa dipergunakan sebagai zat-zat pertumbuhan dan mempertahankan seluruh jaringan tubuh.  Semasa kehidupan, protein dalam jaringan tubuh juga secara terus-menerus dipecah menjadi asam-asam amino.  Bila protein dalam jaringan dipecah, maka perlu diganti oleh protein baru.  Asam-asam amino yang berasal dari pemecahan jaringan tubuh ditambah dengan asam-asam amino yang berasal dari makanan digunakan untuk:

1).  Sintesa protein baru

2).  Molekul-molekul baru

3). Energi

Pemecahan protein dan penggantiannya dikenal sebagai “turn over”.

Protein juga penting untuk mengatur keseimbangan air tubuh, seperti protein plasma (albumin) berfungsi untuk mempertahankan tekanan osmosis dalam darah.  Protein sebagai antibody, memusnahkan organisme menular dan menyerang penyakit.

            Protein adalah zat makanan yang kritis dan terbatas, dibutuhkan secara terus menerus oleh semua kelas / status fiisiologi ternak babi, terutama babi muda, babi yang sedang tumbuh dan babi yang sedang bunting serta laktasi.  Defisiensi protein dalam makanannya akan mengakibatkan terlambatnya pertumbuhan sehingga berkurangnya berat badan.  Kebutuhan protein dan asam amino pada ternak babi ditekankan pada :

Kualitas/level protein (asam amino) dan keseimbangan asam-asam amino essensial.  Ternak babi yang bertumbuh lebih cepat daripada ternak yang lain, dan sudah dapat berproduksi pada umur dini membawa konsekuensi meningkatnya kebutuhan akan protein, dan juga vitamin dan mineral.  Kualitas dan kuantitas protein dalam ransum ternak babi sering merupakan “limiting factor”.  Hal ini disebabkan karena umumnya biji-bijian dan hasil ikutannya yang digunakan sebagai penyusun utama ransum ternak babi mempunyai kadar protein yang kurang disertai komposisi asam-asam amino yang tidak seimbang, demikian pula dengan kandungan mineralnya adalah relatif rendah.  Ternak babi umur muda dan yang sedang menyusukan anaknya membtuhkan protein berkualitas baik dan tinggi dalam ransumnya dibandingkan dengan sapi, kuda dan domba, karena hanya sedikit terjajdi sintesa protein berkualitas baik dalam saluran pencernaannya.  Oleh karena pertumbuhan babi sangat cepat maka ransumnya disusun berdasarkan pada imbangan protein.

            Kebutuhan asam-asam amino dipengaruhi oleh faktor-faktor antara lain: 1) spesies, masing-masing spesies membutuhkan asam-asam amino pada tingkat yang berbeda-beda; 2) tingkat hidup; semakin besar hewan dan semakin bertambah umur, maka kebutuhan akan asam amino akan menurun; 3) genetik potensial, perlu diperhatikan bila sudah ada pembagian strain. 4) total protein yang dibutuhkan, tergantung pada tingkat umur dan tujuan produksi.  Penambahan asam amino pada tingkat tertentu akan mempengaruhi asam amino lainnya.  Faktor lain yang mempengaruhi kebutuhan asam-asam amino adalah: level protein dan energi dalam ransum dan kesanggupan ternak dalam menyediakan asam amino essensial yang cukup, dan amino nitrogen untuk sintesa asam amino non essensial. 

RANGKUMAN

Protein merupakan zat makanan yang sangat vital dibutuhkan oleh ternak, karena mempunyai fungsi yang sangat kompleks.  Pencernaan protein dimulai di dalam lambung oleh enzim rennin pada protein susu dan oleh pepsin pada protein pakan.  Pencernaan di dalam lambung ini mulai oleh proses hidrolisis oleh asam lambung HCl sehingga menjadi lebih peka terhadap enzim pepsin.  Pencernaan protein selanjutnya terjadi di dalam usus halus akibat kerja enzim pankreas yaitu trypsin, chymotripsin dan karboxypeptidase dan enzim proteolitik yang dihasilkan oleh usus halus sendiri yaitu nukleosidase, peptidase-peptidase (erepsin), nukleotidase sehingga menghasilkan produk berupa asam-asam amino yang siap diserap masuk ke dalam aliran darah.    Bentuk-bentuk protein yang terserap / terabsorbsi dalam tubuh dapat berupa:

1. Asam-asam amino essensial yang tidak dapat disintesa dalam tubuh
2. Asam-asam amino non essensial
3. Ikatan-ikatan lain yang mengandung N (nitrogen), yang dapat dipakai untuk pembentukan asam-asam amino non essensial di dalam tubuh

Protein pakan yang sudah dicerna dan diabsorbsi (dan juga protein tubuh) dapat diubah menjadi karbohidrat atau asam lemak yang dapat memenuhi kebutuhan glukosa dalam mempertahankan konsentrasi gula darah.  Sebagian asam amino bersifat glukogenic, yaitu menyebabkan  peningkatan glukosa dan glikogen.  Sebagian lagi bersifat ketogenik, yaitu dapat meningkatkan acetone atau ketone lainnya di dalam tubuh.  Semua asam amino non essensial adalah glukogenik dan sebagian asam amino essensial adalah bersifat ketogenik.

Latihan / Tugas

Jawablah pertanyaan di bawah ini, kemudian di tulis dalam bentuk makalah

1.      Apa peran protein bagi ternak non ruminansia ?

2.      Bagaimanakah proses pencernaan protein pada waktu anak babi umur 2 hari, setelah 2 hari dan setelah mengkonsumsi makanan padat ?

3.      Jelaskan peran enzim-enzim yang mencerna protein pada setiap phase umur ternak atau jenis protein yang dicerna

4.      Material protein apa saja yang diserap / diabsorbsi masuk melalui dinding usus dan ke aliran darah  

5.      Jelaskan metabolisme protein, dan bagaimana proses yang terjadi apabila kelebihan protein, kekurangan proein

BUTIR SOAL OBYEKTIF

Lingkarilah jawaban yang benar

1.      Berikut yang merupakan asam-asam amino esensial adalah :

a.       Arginin, metionin, thryptophan

b.      Methionin, Arginin, tyrosin

c.       Alanin, sistin, methionin

d.      Arginin, glutamin, tyrosin

2.      Pada proses pencernaan protein, asam-asam amino yang terikat dalam rantai polipeptida dipecah menjadi ikatan-ikatan yang lebih sederhana malalui reaksi hidrolisis yang memerlukan enzim :

a.       Lypolitik                                  

b.      Proteolitik

c.       Amilolitik

d.      Aminolitik

3.      Pepsinogen dihasilkan oleh sel-sel tertentu di dalam lambung dibawah pengaruh hormon :

1. Sekretin
2. Gastrin
3. Testosteron
4. Enterogastron

4.      Pencernaan air susu oleh pepsin dalam lambung memerlukan suasana asam dengan pH optimum :

1. 6-7
2. 2-4
3. 4-6
4. 5-7

5.      Fungsi utama protein bagi tubuh ternak adalah :

a.       Menyediakan asam-asam amino

b.      Mengganti jaringan yang rusak

c.       Menyediakan gula darah

d.      Membantu produksi enzim-enzim

6.      Protein yang berkualitas dan cukup asam-asam amino tidak menjamin dapat dimanfaatkan oleh ternak karena tergantung dari :

a.       Jenis ternak

b.      Umur ternak

c.       Daya cerna dan faktor penghambat pada protein tersebut

d.      Lingkungan

7.      Protein susu sebagian besar (50%) terdiri dari :

1. Trypsin
2. Albumin
3. Kasein
4. Immunoglobulin

8.      Pencernaan awal air susu di dalam lambung mengalami koagulasi akibat kerja dari :

a.       HCl, renin dan pepsin

b.      Empedu dan asam-asam organik

c.       Enzim-enzim pankreas

d.      Enzim-enzim proteolitik

9.      Diantara asam-asam amino terdapat suatu konsep “sparing” dimana suatu asam amino dapat mengganti kebutuhan asam amino lainnya. Seperti asam amino tirosin dapat mengganti setengah kebutuhan asam amino :

a.       Tyrosin dapat mengganti phenylalanin

b.      Valin dapat mengganti methyonin

c.       Methyonin dapat mengganti sistin

d.      Arginin dapat mengganti lysin

10.  Pencernaan protein pakan dimulai di dalam lambung pertama-tama didenaturasi oleh zat asam yang dihasilkan di daerah lambung berupa :

a.       HCl

b.      HCO2

c.       HPO4

d.      Asam laktat

11.  Ikatan-ikatan dipeptida menjadi longgar  akibat denaturasi asam, kemudian ikatan peptida akan terlepas akibat kerja enzim :

1. Tripsin
2. Pepsin
3. Chymotripsin
4. Laktat

12.  Pencernaan protein lebih lanjut terjadi di usus halus oleh kerja enzim :

a.       Trypsin, chymotripsin, elastase

b.      Rennin, pepsin, karboxypeptidase

c.       Elastase, karboxypeptidase, pepsin

d.      Pepsin, tripsin, elastase

13.  Enzim-enzim pencerna protein dihasilkan oleh :

a.       Lambung, usus halus, dan pankreas

b.      Mulut, lambung, usus halus

c.       Kelenjar saliva, pankreas dan usus halus

d.      Lambung, usus halus, usus besar

14.  Faktor-faktor yang mempengaruhi kecernaan protein pakan adalah :

a.       Tipe protein, level serat kasar

b.      Penggilingan, perlakuan panas

c.       Adanya zat penghambat

d.      Semua benar

15.  Untuk meningkatkan protein ransum dalam memenuhi asam-asam amino bagi ternak babi dapat ditempu dengan berbagai cara yaitu :

a.       Menambah suplemen protein komersial

b.      Menambaha bahan makanan protein tinggi

c.       Memberi pakan komplit

d.      Semua benar

16.  Organ utamayang mengatur ketersediaan tubuh akan asam-asam amino adalah :

a.       Hati

b.      Pankreas

c.       Lambung

d.      Usus halus

17.  Tidak semua protein dalam usus berasal dari makanan, tetapi juga berasal dari :

a.       Enzim-enzim pencernaan

b.      Sel mukosa yang terlepas

c.       a dan b benar

d.      a dan b salah

18.  Sesudah isi lambung masuk ke dalam usus halus, pankreas dirangsang untuk mensekresi enzim pencernaan protein oleh hormon :

a.       Gastrin

b.      Pankreocymin

c.       Aldosteron

d.      Enterogastron

19.  Setiap enzim mempunyai peran pada terminal ikatan yang berbeda-beda, contoh enzim yang hanya memutuskan ikatan-ikatan pada gugus karboksil berasal dari residu argini dan lisinb adalah :

1. Pepsin
2. Trypsin
3. Chymotrypsin
4. Elastase

20.  Ezim yang berperan memecah ikatan-ikatan peptida pada gugus karboxyl berasal dari tyrosin, phenylalanin dan tryptophan adalah:

1. Tyrosin
2. Trypsin
3. Chymotripsin
4. Karboxypeptidase

BUTIR SOAL SUBYEKTIF

1.      Jelaskan proses pencernaan protein susu oleh ternak babi !

2.      Apabila terjadi kekurangan karbohidrat dan lemak,jelaskan proses apa yang terjadi untuk memenuhi energi bagi ternak !

3.      Jelaskan alur metabolisme protein secara skematik !

4.      Daya cerna beberapa protein dapat dipengaruhi oleh zat-zat lain yang terdapat dalam bahan makanan atau proses pengolahan, Jelaskan !

5.      Protein di dalam usus halus tidak hanya berasal dari protein pakan, tetapi juga berasal dari sumber-sumber lain.  Jelaskan dari mana saja asal protein tersebut !