Pengkajian metode Near Infrared (NIR) untuk evaluasi mutu pakan ayam broiler secara cepat dan akurat
PENGKAJIAN METODE NEAR INFRARED (NIR) UNTUK
EVALUASI MUTU PAKAN AYAM BROILER
SECARA CEPAT DAN AKURAT
M. SYUKRON AMIN
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BO G O R
2011
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pengkajian Metode Near
Infrared (NIR) untuk Evaluasi Mutu Pakan Ayam Broiler Secara Cepat dan
Akurat adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutif dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan dengan jelas
dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Juli 2011
M. Syukron Amin
NRP. D 051050111
ABSTRACT
M. SYUKRON AMIN. NIR method assesment as a rapid evaluation for broiler
feed. Under supervised by AHMAD DAROBIN LUBIS and I. WAYAN
BUDIASTRA.
Government carried out quality assurance of feed to protect farmers from
the feed quality was not in accordance with the requirements. Generally, feed
quality testing carried out using chemical methods, but it took a long time,
expensive, complicated and produce residues. Near Infrared (NIR) is the
alternative method that quicker and inexpensive. The objective of this study was
to evaluate broiler feed by NIR comparing with chemical analysis.
The research was conducted at the Balai Pengujian Mutu Pakan Ternak
(BPMPT) Bekasi and some feed mills, from June 2008 until March 2010. The
materials used for calibration of NIR was feed broiler starter (BR1) and finisher
(BR2) of some feed mills products at least 60 samples and to comparative test as
much as 63 samples. The parameters was the Q value, the correlation coefficient
(r), Standard Error of Estimation (SEE), Standard Error of Prediction (SEP),
consistency, bias and NIR methods (PCR/PLS). Whereas, comparative test
conducted to validate the method NIR with chemical methods by measure t-test
and coefficient of variance (CV).
The correlation coefficient (r) of NIR was best on moisture, ash, crude
protein, crude fat and crude fiber (r ≥ 0.91), while, the phosphorus between 0.71 0.90 and the calcium between 0.41 - 0.70. The Q value was the best on moisture,
ash and crude protein value i.e. 0.88, 0.80, 0.86, respectively. While, the Q value
of crude fat, crude fiber and phosphorus was 0.67, 0.68, 0.62, respectively. The
lowest Q value was calcium i.e. 0.23. The consistency value was best on moisture,
crude protein and crude fat i.e. 92.23%, 92.47% and 100.54%, Respectively, while
outside the range of consistency values was ash, crude fiber, calcium and
phosphorus i.e. 75.39%, 117.68%, 126.68% and 112.95%, respectively. NIR have
a good precision, because all of test had SEE and SEP values smaller than the SD.
Near Infrared have good accuracy due to the bias all near to the value 0 (zero),
except ash.
Comparative test results showed that NIR prediction values was similar (ttestt-table).
The NIR method can be used as a rapid method to evaluate the quality of broiler
feed due to SNI Standard (All NIR values still in the range of SNI standard).
Key words : broiler feed, calibration, chemical analysis, comparative test, Near
Infrared, validation.
RINGKASAN
M. SYUKRON AMIN. Pengkajian Metode Near Infrared (NIR) untuk Evaluasi
Mutu Pakan Ayam Broiler Secara Cepat dan Akurat. Dibimbing oleh AHMAD
DAROBIN LUBIS dan I. WAYAN BUDIASTRA.
Pemerintah melaksanakan pengawasan mutu pakan dalam rangka
melindungi peternak dari kualitas pakan yang tidak sesuai dengan persyaratan
mutu pakan. Untuk mengetahui mutu pakan perlu dilakukan pengujian. Umumnya
pengujian mutu pakan menggunakan metode kimia, yang butuh waktu relatif
lama, mahal, rumit dan menghasilkan residu. Salah satu alternatif cara menguji
yang cepat dan murah adalah metode Near Infrared (NIR). Keuntungan metode
NIR adalah tanpa bahan kimia, biaya murah, cepat dan ramah lingkungan.
Kelemahannya adalah tidak dapat langsung digunakan, tetapi terlebih dahulu
dilakukan kalibrasi dan validasi NIR. Tujuan penelitian ini adalah melakukan
pengkajian metode NIR untuk evaluasi mutu pakan ayam broiler secara cepat dan
akurat.
Penelitian ini dilakukan di Balai Pengujian Mutu Pakan Ternak (BPMPT)
Bekasi dan beberapa pabrik pakan, mulai Juni 2008 sampai dengan Maret 2010.
Bahan yang digunakan untuk kalibrasi NIR adalah pakan ayam broiler starter
(BR1) dan finisher (BR2) dari beberapa produk pabrik pakan minimal 60 sampel
dan untuk uji banding sebanyak 63 sampel.
Kalibrasi NIR dilakukan dengan terlebih dahulu mengumpulkan pakan
ayam broiler starter (BR1) dan finisher (BR2) dari beberapa produk pabrik pakan
minimal 60 sampel. Selanjutnya semua pakan dilakukan pengujian kimia dengan
mengacu metode Association of Official Analytical Chemists (AOAC), metode
pabrik pakan atau Standar Nasional Indonesia (SNI) yang dikerjakan di BPMPT
Bekasi dan laboratorium beberapa pabrik pakan. Jenis pengujian yang dilakukan
adalah kadar air, abu, protein kasar, lemak kasar, serat kasar, kalsium dan fosfor.
Setelah itu, hasil uji kimia dan sampel pakan tersebut dimasukkan ke alat NIR,
dimana data tersebut akan diubah menjadi spektrum. Kumpulan spektrum/spektra
dibagi menjadi 2 (dua) yaitu 2/3 bagian untuk kalibrasi NIR dan 1/3 bagian untuk
validasi. Parameter yang digunakan dalam menganalisa kalibrasi NIR adalah nilai
Q, koefisien korelasi (r), Standard Error of Estimation (SEE), Standard Error of
Prediction (SEP), konsistensi, bias dan metode NIR yaitu Principle Component
Regression (PCR) dan Partial Least Squares Regression (PLS). Uji banding
dilakukan untuk memvalidasi metode NIR sebelum digunakan pengujian dengan
metode kimia. Parameter dalam menganalisa uji banding adalah mengukur
keakuratan dengan menghitung uji t untuk mengukur selisih antara hasil uji
metode NIR dengan metode kimia dan ketelitian dengan mengukur koefisien
varian (KV).
Hasil kalibrasi dan validasi NIR yang terbaik adalah pada kadar air dan
protein kasar dengan Nilai Q berturut-turut 0.88 dan 0.86. Nilai koefisien
korelasi (r) kalibrasi NIR adalah 0.91 dan 0.96, sedangkan validasi NIR adalah
0.93 dan 0.96. Nilai SEE dan SEP lebih kecil dari nilai SD kalibrasi dan validasi
NIR dan nilai KV-hitung yang lebih kecil atau mendekati KV-Horwitz.
Keakuratan hasil dengan nilai bias pada kalibrasi dan validasi NIR mendekati nilai
0 (nol) yaitu kadar air : -4.89x10-15 dan 0.021; protein kasar : 6.59x10-15 dan -
0.004, dan nilai konsistensi sebesar 92.23% dan 92.47% yang memenuhi kisaran
acuan 80%-110%.
Hasil kalibrasi dan validasi NIR yang terbaik selanjutnya adalah kadar abu
dengan nilai Q sebesar 0.80 dan nilai r : 0.98 dan 0.96. Nilai bias kalibrasi NIR
masih baik yaitu -2.70x10-15 , sedangkan validasi NIR adalah kurang baik dengan
nilai sebesar 0.211. Nilai konsistensi kurang baik yaitu 75.39% diluar nilai
kisaran. Walaupun keakuratan hasil kalibrasi NIR kurang baik, namun
ketelitiannya masih baik yaitu nilai SEE : 0.20% dan SEP : 0.27% lebih kecil dari
nilai SD kalibrasi dan validasi NIR : 0.97% dan 0.99%. Nilai KV-hitung kalibrasi
dan validasi : 3.19% dan 4.29% mendekati KV- Horwitz : 3.03% dan 3.03%
Hasil kalibrasi dan validasi NIR lemak kasar, serat kasar dan fosfor
mempunyai nilai Q berturut-turut 0.67, 0.68 dan 0.62 dan nilai r kalibrasi NIR :
0.90, 0.97 dan 0.82, sedangkan validasi NIR : 0.91, 0.93 dan 0.88. Hasil NIR
adalah teliti dengan nilai SEE dan SEP lebih kecil dari nilai SD kalibrasi dan
validasi NIR dan nilai KV-hitung mendekati KV-Horwitz. Hasil kalibrasi NIR
adalah akurat dengan nilai bias lemak kasar : -1.96x10-14 dan -0.013, serat kasar : 1.26x10-14 dan -0.004 dan fosfor : 5.03x10-15 dan 0.007), walaupun nilai
konsistensinya masih cukup baik yaitu serat kasar : 117.68%, fosfor : 112.95%
dan lemak kasar : 100.54%.
Hasil kalibrasi dan validasi NIR kalsium mempunyai nilai Q: 0.23, nilai r :
0.60 dan 0.64. Keakuratan masih baik dengan nilai bias mendekati 0 (nol) yaitu 6.36x10-15 dan -0.038, walaupun nilai konsistensinya kurang baik yaitu 126.68%.
Ketelitian diperoleh dengan nilai SEE dan SEP lebih kecil dari nilai SD
kalibrasi dan validasi NIR, namun nilai KV-hitung lebih besar dari KV-Horwitz
Hasil kalibrasi NIR tersebut merupakan hasil yang terbaik walaupun masih
kurang akurat pada beberapa jenis uji. Hal ini bisa terjadi dimungkinkan karena
sampel pakan yang berasal dari beberapa produk pabrik pakan yang kemungkinan
bahan pakan penyusunnya tidak sama komposisinya, análisis kimia dan
penanganan sampel yang berbeda. Hasil kalibrasi NIR ini dapat digunakan
sebagai alat pengujian pakan ayam broiler setelah diujibandingkan dengan metode
kimia pada sampel yang sama.
Hasil uji banding berdasarkan perhitungan uji t pada kadar air, abu, protein
kasar dan kalsium antara metode NIR dan metode kimia tidak berbeda nyata
(P0.05), yaitu 7.69, 2.25 dan 3.23 . Prediksi NIR lebih
akurat untuk digunakan dalam pengujian bahan makro seperti air dan protein.
Sedang zat mikro atau dalam jumlah kecil kurang akurat seperti fosfor. Bahan
penyusun kimia pakan juga sangat berpengaruh seperti struktur penyusun yang
sangat berbeda pada lemak dan serat kasar dari hewan dan tumbuhan
Secara umum metode NIR dapat digunakan sebagai pengujian mutu pakan
ayam broiler secara cepat dalam rangka pengawasan mutu pakan yang beredar di
daerah. Apabila terdapat hasil uji yang menyimpang dari SNI pakan, maka akan
dilakukan uji ulang dengan metode kimia untuk menyakinkan mutunya sesuai
persyaratan mutu pakan.
Kata kunci: kalibrasi,
banding, validasi.
konsistensi, Near Infrared, pakan ayam pedaging, uji
© Hak Cipta Milik IPB, tahun 2011
Hak Cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
PENGKAJIAN METODE NEAR INFRARED (NIR) UNTUK
EVALUASI MUTU PAKAN AYAM BROILER
SECARA CEPAT DAN AKURAT
M. SYUKRON AMIN
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Ternak
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
Penguji Luar Komisi : Dr. Ir. Sumiati, M. Sc
Judul Tesis
Nama
NIM
: Pengkajian Metode Near Infrared (NIR) untuk Evaluasi
Mutu Pakan Ayam Broiler secara Cepat dan Akurat
: M. Syukron Amin
: D 051050111
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. I. Wayan Budiastra, M. Agr
Anggota
Dr. Ir. Ahmad Darobin Lubis, M.Sc
Ketua
Diketahui :
Ketua Departemen
Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan
a.n.Dekan Sekolah Pasca Sarjana IPB
Sekretaris Program Magister
Dr. Ir. Idat Galih Permana, M.Sc.Agr
Dr. Ir. Naresworo Nugroho, MS
Tanggal Ujian : 29 Juli 2011
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha Pengasih
dan Penyayang atas segala karunia-Nya sehingga studi Magister Sains ini dapat
diselesaikan dengan baik.
Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni
2008 ini adalah penggalian informasi dan pemanfaatan metode Near Infrared
(NIR) dengan judul “Pengkajian Metode Near Infrared (NIR) untuk Evaluasi
Mutu Pakan Ayam Broiler Secara Cepat dan Akurat”.
Keberhasilan ini tidak lepas dari kerjasama yang baik dari berbagai pihak.
Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menghaturkan terima kasih yang
tulus dan tak terhingga kepada Dr. Ir. Ahmad Darobin Lubis, M.Sc., selaku Ketua
Komisi Pembimbing, kepada Dr. Ir. I. Wayan Budiastra, M. Agr., sebagai
Anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan kepercayaan, arahan dan
bimbingan selama penelitian sampai penyelesaian Tesis. Terima kasih juga
penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Sumiati, M.Sc., selaku dosen penguji dan Dr. Ir.
Idat Galih Permana, M.Sc.Agr selaku Ketua Departemen Ilmu Nutrisi dan
Teknologi Pakan serta Dr. Ir. Muhammad Ridla, M. Agr. atas bimbingan dan
arahannya.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Dr. Ir. Dwierra Evvyernie
A, MS., M.Sc., selaku Koordinator Mayor Ilmu Nutrisi dan Pakan, seluruh dosen
dan Staf Pascasarjana Departemen Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan yang selalu
memberikan motivasi.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Maradoli Hutasuhut,
M.Sc, M.Ec., selaku Kepala Balai Pengujian Mutu Pakan Ternak, Pengelola
Sampel, Penguji Kimia, Penguji NIR dan Seluruh Pegawai Balai Pengujian Mutu
Pakan Ternak Bekasi atas segala bantuan dan kerjasamanya selama pelaksanaan
penelitian. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Quality Control PT.
Charoen Pokphand, Balaraja, PT. Japfa Comfeed Indonesia, Banten, PT. Cheil
Jedang Superfeed, Serang, PT. Sinta Prima, Bogor, PT. Multiphala Agrinusa,
Jawa Tengah dan lain-lain yang telah membantu dalam pengumpulan data
penelitian.
Rasa hormat dan terima kasih kepada Ayahanda H. Mohammad Imam
Nawawi (Alm.), Ibunda Hj. Turidah, ayah dan ibunda mertua Drs. H. Sibro Malisi
serta istri tercinta Yusri Adabiyah, S.Ag., dan seluruh keluarga atas doa dan
dukungannya yang telah diberikan kepada penulis. Kepada ananda tersayang
Fawwaz Aufan Amin, Muhammad Ghifari Rafsanjani dan Yazeed Fazeida Rizqy,
semoga dapat menjadi motivasi untuk selalu belajar dan berusaha lebih baik.
Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat untuk kemajuan
ilmu pengetahuan dan masyarakat peternakan, khususnya pakan ternak
Bogor, Juli 2011
M. Syukron Amin
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Astanajapura-Cirebon pada tanggal 29 April 1973
sebagai anak ketiga dari pasangan H. Mohammad Imam Nawawi (Alm.) dan Hj.
Turidah. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Kendal-Cirebon pada
tahun 1985, SMPN 2 Sindanglaut-Cirebon pada tahun 1988, dan SMAN
Sindanglaut-Cirebon pada tahun 1991. Penulis melanjutkan pendidikan di
Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor dan lulus pada tahun 1997.
Tahun 1998 penulis diangkat menjadi Pegawai Negeri Sipil, Balai Pengujian
Mutu Pakan Ternak, Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan,
Departemen Pertanian. Menjadi Kepala Seksi Pelayanan Teknik mulai tahun 2002
sampai dengan 20 Agustus 2009 dan menjadi Kepala Seksi Penyiapan Sampel
mulai tanggal 20 Agustus 2009 hingga sekarang.
KATA PENGANTAR
Metode Near Infrared (NIR) adalah salah satu alternatif cara menguji yang
cepat, murah, tanpa bahan kimia dan ramah lingkungan. Kelemahannya adalah
tidak dapat langsung digunakan, tetapi terlebih dahulu dilakukan kalibrasi dan
validasi. Kalibrasi dan validasi NIR dapat terlaksana apabila telah memasukkan
minimal 60 data uji kimia dari tiap jenis uji kealat NIR.
Metode NIR dapat diterapkan untuk pengujian mutu pakan, apabila telah
dilakukan uji banding dengan metode kimia yang lebih akurat. Untuk itu perlu
dilakukan suatu pengkajian agar metode NIR ini valid dan dapat digunakan dalam
pengawasan mutu pakan yang beredar, khususnya pakan ayam broiler di daerah.
Hasil uji yang cepat dan akurat dapat melindungi peternak secara cepat dari
kualitas pakan yang tidak sesuai dengan persyaratan mutu pakan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesarnya kepada yang terhormat :
1. Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
2. Wakil Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
3. Dr. Ir. Idat Galih Permana, M.Sc.Agr., Ketua Departemen Ilmu Nutrisi dan
Teknologi Pakan.
4. Dr. Ir. Dwierra Evvyernie A, MS., M.Sc., Koordinator Mayor Ilmu Nutrisi
dan Pakan
5. Dr. Ir. Ahmad Darobin Lubis, M.Sc., Ketua Komisi Pembimbing
6. Dr. Ir. I. Wayan Budiastra, M.Agr, sebagai Anggota Komisi Pembimbing.
Atas bantuan, perhatian dan bimbingannya sehingga penulis dapat
menyelesaikan penelitian ini.
Diharapkan hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pendidikan, lembaga
terkait dan masyarakat peternakan.
Bogor, Juli 2011
Penulis
M. Syukron Amin
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xxiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xxv
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xxvii
PENDAHULUAN ..............................................................................................
Latar Belakang ........................................................................................
Perumusan Masalah ................................................................................
Tujuan Penelitian.....................................................................................
Manfaat Penelitian...................................................................................
1
1
2
3
3
TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................... 5
Pakan Ayam Broiler ................................................................................ 5
Komposisi Nutrien Pakan ....................................................................... 6
Near Infrared (NIR) untuk Analisa Pakan Ternak .................................. 10
MATERI DAN METODE PENELITIAN ..........................................................
Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................
Materi Penelitian .....................................................................................
Metode Penelitian ....................................................................................
Preparasi Sampel .........................................................................
Metode Uji Kimia .......................................................................
Metode Pengujian Menggunakan NIR ........................................
Uji Banding .................................................................................
Analisis Data ...............................................................................
17
17
17
17
17
18
23
29
30
HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................
Hasil Kalibrasi NIR .................................................................................
Spektra .........................................................................................
Spektra kadar Air ...............................................................
Spektra kadar Abu..............................................................
Spektra kadar Protein Kasar...............................................
Spektra kadar Lemak Kasar ...............................................
Spektra kadar Serat Kasar ..................................................
Spektra Kalsium .................................................................
Spektra Fosfor ....................................................................
Hasil Statistik Kalibrasi dan Validasi NIR ..................................
Kadar Air dan Protein Kasar ..............................................
Kadar Abu ..........................................................................
Kadar Lemak Kasar, Serat Kasar dan Fosfor.....................
Kalsium ..............................................................................
Hasil Uji Banding ....................................................................................
31
31
31
32
33
33
34
34
35
35
36
38
39
40
42
43
xxi
xxii
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................. 47
Simpulan .................................................................................................. 47
Saran ........................................................................................................ 47
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 49
LAMPIRAN ........................................................................................................ 53
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Persyaratan mutu pakan ayam broiler starter dan finisher .............................
6
2. Metode uji kimia ............................................................................................ 18
3. Jumlah sampel dan spektra untuk kalibrasi NIR ............................................ 31
4. Statistik Hasil Kalibrasi NIR .......................................................................... 36
5. Statistik Hasil Validasi NIR ........................................................................... 37
6. Statistik nilai uji metode kalibrasi NIR dan metode kimia serta uji t ............ 44
7. Hubungan hasil uji metode kimia dan prediksi kalibrasi NIR
dengan SNI pakan ayam broiler .................................................................... 45
xxiii
xxiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Struktur umum protein ..................................................................................
8
2. Skema metode kalibrasi dan validasi NIR serta uji banding ........................ 24
3. Skema interferometer .................................................................................... 25
4. Skema NIR Spectroscopy ............................................................................. 26
5. Spektra asli sebelum dilakukan kalibrasi NIR .............................................. 32
6. Spektra kadar Air .......................................................................................... 32
7. Spektra kadar Abu ......................................................................................... 33
8. Spektra kadar Protein Kasar .......................................................................... 33
9. Spektra kadar Lemak Kasar .......................................................................... 34
10. Spektra kadar Serat Kasar ............................................................................. 34
11. Spektra Kalsium ............................................................................................ 35
12. Spektra Fosfor ............................................................................................... 35
13. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Air ........................................ 39
14. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Protein Kasar........................ 39
15. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Abu....................................... 40
16. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Lemak Kasar ........................ 41
17. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Serat Kasar ........................... 41
18. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Fosfor .............................................. 42
19. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kalsium ........................................... 42
xxv
xxvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Air .......................................... 53
2. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Abu ........................................ 55
3. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Protein Kasar ......................... 58
4. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Lemak Kasar.......................... 60
5. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Serat Kasar ............................ 63
6. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kalsium ............................................ 65
7. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Fosfor Total ...................................... 67
8. Hasil uji banding antara hasil uji kimia dengan kalibrasi NIR
kadar air, abu dan protein kasar .................................................................... 70
9. Hasil uji banding antara hasil uji kimia dengan kalibrasi NIR
kadar lemak kasar dan serat kasar ................................................................ 74
10. Hasil uji banding antara hasil uji kimia dengan kalibrasi NIR
kalsium dan fosfor total ................................................................................ 78
xxvii
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Keberhasilan usaha peternakan sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor
antara lain : bibit, pakan, kesehatan hewan, manajemen dan sumberdaya peternak.
Pakan merupakan faktor yang paling berperan dalam usaha peternakan yaitu
sekitar 70 – 80 % dari jumlah biaya produksi. Pada tahun 2009, produksi pakan
tercatat sebesar 9,68 juta ton, tahun 2010 menjadi 10,27 juta ton dan tahun 2011
kebutuhan pakan diperkirakan akan meningkat tipis menjadi 10,30 juta ton
(Natalia 2011).
Untuk memenuhi kebutuhan pakan ternak, pada saat ini di
Indonesia terdapat 60 pabrik pakan skala besar di 8 propinsi, yaitu Sumatera Utara
(9 pabrik), Lampung (4 pabrik), Banten (10 pabrik), DKI Jakarta (4 pabrik), Jawa
Barat (8 pabrik), Jawa Tengah (6 pabrik), Jawa Timur (17 pabrik), Sulawesi
Selatan (3 pabrik) (Ditjennak 2009).
Pakan yang diproduksi pabrik pakan yang diedarkan ke agen/distributor
dan peternak diharapkan konsisten mutunya sesuai persyaratan mutu pakan.
Pemerintah mengawasi mutu pakan yang beredar yang mengacu pada Peraturan
Menteri
Pertanian
no.
65/Permentan/
OT.140/9/2007
tentang
Pedoman
Pengawasan Mutu Pakan. Pengujian mutu pakan dilakukan untuk membantu
pengawas
mutu
pakan
atau
petugas
mutu
pakan
yang
berada
di
provinsi/kabupaten/kota dalam melakukan tindak lanjut, apabila ditemukan hasil
uji yang tidak sesuai dengan persyaratan mutu pakan yang berlaku. Oleh karena
itu, hasil pengujian yang diterbitkan lembaga penguji diupayakan secepat
mungkin bisa diterima oleh pengawas mutu pakan atau petugas mutu pakan di
daerah agar kemungkinan terjadinya penyimpangan mutu pakan dapat diantisipasi
dengan baik.
Pengujian mutu pakan dapat dilakukan secara uji fisik, uji kimia dan uji
biologis. Umumnya pengujian yang banyak dilakukan adalah pengujian yang
menggunakan kimia. Parameter uji yang umum dilakukan dalam rangka
pengawasan mutu pakan ayam broiler adalah kadar air, abu, protein kasar, lemak
kasar, serat kasar, kalsium dan fosfor total. Parameter uji ini adalah pengujian
mutu pakan secara kasar yang prosedurnya mengacu pada metode Association of
Official Analytical Chemists (AOAC) atau Standar Nasional Indonesia (SNI).
2
Hasil uji ini dapat digunakan untuk mengetahui mutu pakan ternak dan akan
disesuaikan dengan persyaratan mutu yang berlaku. Pakan yang bermutu sesuai
standar belum tentu akan memberikan performance ternak yang baik, apabila
tidak sesuai dengan kebutuhan nutrisi ternaknya. Walaupun demikian, pemerintah
menetapkan standar yaitu batas ambang minimal atau maksimal dari kandungan
pakan tersebut untuk mempermudah pengawas/petugas mutu pakan di daerah
dalam melakukan pengawasan mutu pakan.
Metode Near Infrared (NIR) adalah salah satu alternatif cara menguji yang
cepat dan murah. Metode ini pengoperasionalannya tanpa bahan kimia dengan
sampel yang telah digiling pada ukuran partikel 0.75 mm (AOAC 2005).
Kelemahan metode ini adalah tidak dapat langsung digunakan, tetapi terlebih
dahulu dilakukan kalibrasi dan validasi NIR. Metode NIR dapat diterapkan untuk
pengujian, apabila telah dilakukan uji banding dengan metode kimia. Untuk itu
perlu dilakukan suatu pengkajian agar metode NIR ini valid dan dapat digunakan
dalam pengawasan mutu pakan.
Perumusan Masalah
Pakan yang diproduksi pabrik pakan yang beredar di masyarakat belum
secara keseluruhan diawasi mutunya karena pakan yang diambil untuk
pengawasan oleh pemerintah provinsi/kabupaten/kota masih dalam jumlah
terbatas. Hal ini terjadi, karena pakan yang diuji di lembaga penguji
membutuhkan waktu uji lama dan biaya mahal, sehingga pakan yang beredar di
wilayah provinsi/kabupaten/kota dilakukan pengawasan dalam jumlah terbatas.
Berdasarkan data pakan yang diproduksi pabrik pakan menurut SNI 190428-1998 tentang petunjuk pengambilan contoh padatan, mestinya dari jumlah
produksi tersebut dilakukan pengujian sekitar 5.187 sampel/tahun dan
kenyataannya pakan ternak yang diuji di Balai Pengujian Mutu Pakan Ternak
(BPMPT) Bekasi, Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan,
Kementerian Pertanian pada tahun 2010 adalah sekitar 2.158 sampel (BPMPT
2010). Ini berarti hanya 42 % pakan ternak yang beredar yang dilakukan
3
pengujian dalam rangka pengawasan mutu pakan. Belum semua produk pabrik
pakan dilakukan pengawasan mutu pakan karena salah satu faktor penyebabnya
adalah lamanya waktu pengujian.
Pengujian dengan metode kimia tidak dapat memberikan hasil uji yang
cepat, selain peralatannya yang rumit dalam pengoperasian juga perlu tenaga
penguji yang terlatih serta perhatian khusus terhadap penanganan limbah kimia.
Pada saat ini sejumlah teknik instrumentasi yang didasarkan pada sifat
fisik pakan telah dikembangkan yang pekerjaannya cepat dan akurat. Salah satu
teknik tersebut adalah pengukuran reflektan cahaya near infrared (NIR) yang
dipancarkan ke pakan. Keuntungan metode NIR adalah pengukuran yang
dilakukan tanpa persiapan sampel yang rumit pada material yang sudah digiling
atau bentuk tepung, namun bisa juga bentuk utuh (non-destructive), mudah
ditransfer, cepat, murah, beberapa hasil uji pada sampel yang sama, mudah
digunakan dan ramah lingkungan (Buchi 2006).
Selama ini beberapa pabrik pakan dan lembaga penelitian yang
menggunakan alat NIR sebagai metode uji masih menilai prediksi alat NIR
dengan cara kimia. Belum dilakukan uji banding antara hasil kalibrasi NIR
dengan melakukan uji banding antara metode NIR dengan metode kimia untuk
mengukur validitas metode NIR. Untuk itu BPMPT Bekasi ingin memastikan
hasil uji metode NIR dengan metode cara kimia yang lebih akurat pada sampel
yang sama dalam rangka menerapkan kompetensi persyaratan pengujian sesuai
SNI ISO 17025 2008.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah melakukan pengkajian metode NIR untuk
evaluasi mutu pakan ayam broiler secara cepat dan akurat.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu BPMPT Bekasi, industri
pakan dan peternak dalam mengevaluasi pakan ayam broiler dengan cepat dan
akurat, sehingga apabila terdapat penyimpangan pada pakan tersebut dapat cepat
diketahui dan dilakukan perbaikan pada produk pakan yang bermasalah tersebut.
TINJAUAN PUSTAKA
Pakan Ayam Broiler
Ayam broiler merupakan salah satu jenis ternak sumber pangan bagi
manusia yang banyak mengandung gizi. Budidaya ayam broiler agar dapat
berlangsung cepat dan aman untuk konsumsi manusia, maka diperlukan pakan
yang bermutu dengan formulasi pakan pada komposisi zat makanan yang
seimbang sesuai kebutuhan gizi ternak. Pakan adalah campuran dari beberapa
bahan baku pakan, baik yang sudah lengkap maupun yang masih akan dilengkapi,
yang disusun secara khusus untuk dapat dipergunakan sebagai pakan sesuai
dengan jenis ternaknya (Deptan 2007; Mulyantini 2010). Mutu pakan yang baik
harus ada keseimbangan antara protein, energi, vitamin, mineral dan air.
Kebutuhan pakan untuk ayam bergantung pada strain, umur, besar ayam,
aktivitas, suhu lingkungan, kecepatan tumbuh, kesehatan dan imbangan zat pakan.
Zat makanan untuk ternak umumnya terdiri dari 6 jenis, yaitu air, karbohidrat,
protein, lemak, vitamin dan mineral. Untuk mengetahui berapa jumlah zat-zat gizi
yang diperlukan oleh tubuh ternak serta bagaimana menyusun pakan, diperlukan
pengetahuan mengenai mutu dan kuantitas zat-zat gizi. Untuk itu diperlukan
pengujian terhadap kandungan air, mineral, protein kasar, lemak kasar, serat
kasar, asam amino, vitamin dan energi termetabolis (Amrullah 2004; Wahju 1997;
Mulyantini 2010).
Menurut Wahju (1997), faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan zatzat makanan
dan yang sangat penting harus diperhatikan adalah hubungan-
hubungan antara : (1) makanan dan genetik; (2) makanan dan penyakit, cekamancekaman lainnya; dan (3) hubungan-hubungan yang menyangkut fungsi-fungsi
khusus seperti mempertahankan mutu daging.
Beberapa perusahaan menggolongkan pakan ayam broiler dalam 3 fase
yaitu pakan fase starter untuk ayam dari umur 1-18 hari, pakan grower 19-30 hari
dan pakan finisher 31-42 hari (Mulyantini 2010). Menurut BSN (2006), jenis
pakan ayam broiler dibedakan menjadi dua jenis yaitu :
1. Pakan ayam broiler starter, biasa disebut BR1 merupakan pakan berbentuk
tepung, pelet atau crumble yang diberikan kepada ayam broiler (ayam
pedaging) mulai umur satu hari (DOC) sampai umur 21 hari.
6
2. Pakan ayam broiler finisher, biasa disebut BR2 merupakan pakan berbentuk
tepung, pelet atau crumble yang diberikan kepada ayam broiler (ayam
pedaging) mulai umur 22 hari sampai panen.
Tabel 1. Persyaratan mutu pakan ayam broiler starter dan finisher
No.
Jenis pengujian
Kandungan nutrisi pakan (%)
Ayam broiler Starter
Ayam broiler Finisher
1.
Air
Max 14
Max 14
2.
Abu
Max 8
Max 8
3.
Protein Kasar
Min 19
Min 18
4.
Lemak kasar
Max 7,40
Max 8
5.
Serat Kasar
Max 6
Max 6
6.
Kalsium
0,90 - 1,20
0,90 - 1,20
7.
Fosfor Total
0,60 - 1,00
Sumber : Badan Standardisasi Nasional (BSN) Tahun 2006
0,60 - 1,00
Perbedaan ayam broiler starter dengan finisher terdapat pada kandungan
nutrisinya (Tabel 1). Hal ini mengacu kepada tingkat imbangan energi metabolis
dan protein yang berbeda untuk kedua masa atau umur ayam broiler.
Formula pakan ayam broiler umumnya terdiri dari bahan pakan : jagung
40-50%, bungkil kedelai 25-30%, dedak/pollar 3%, bungkil kelapa 10%, tepung
ikan/tepung daging dan tulang
5 %, minyak kelapa 3 %, mineral
(limestone/dicalsiumphosphat)+vitamin 1-1,5% (Amrullah 2004).
Komposisi Nutrien Pakan
Mutu pakan ayam broiler merupakan faktor yang sangat penting
diperhatikan di dalam industri pakan ternak. Bila suatu pakan tidak memenuhi
persyaratan mutu yang telah ditetapkan, maka pertumbuhan atau produksi ternak
akan tidak sesuai dengan yang diharapkan. Kecuali air, yang hanya satu macam,
kini tidak kurang 15-21 macam mineral, 2 asam lemak, 8-11 asam amino
dianggap esensial bagi hidup ternak. Disamping itu masih terdapat lagi 13-15
vitamin dan bermacam-macam zat makanan yang berupa karbohidrat dan bahanbahan aktif yang belum banyak digali kegunaannya. Analisa pakan tersebut sangat
7
kompleks dan disederhanakan dengan mengelompokkan zat-zat makanan
berdasarkan sifat fisik dan kimianya. Metode ini dikenal dengan Analisis
Proksimat, yaitu metode terdekat dalam menggambarkan komposisi zat makanan
suatu bahan makanan (Amrullah 2004; Tillman dkk. 1998). Pengujian kimia yang
umum dilakukan pada pakan ayam broiler adalah air, abu, protein kasar, lemak
kasar, serat kasar, kalsium dan fosfor. Pengujian kimia masih menjadi metode uji
yang akurat untuk memberikan hasil uji suatu produk.
Kadar Air
Kadar air dalam pakan berhubungan erat dengan stabilitas pada saat
penyimpanan. Jika pakan ayam broiler yang diproduksi pabrik pakan mengandung
air yang tinggi, maka pabrik pakan akan mengalami kerugian akibat penyusutan.
Kandungan air yang tinggi dapat menyebabkan tumbuhnya bakteri dan jamur
yang dapat menurunkan mutu pakan dan membahayakan ternak yang
mengkonsumsinya. Hal tersebut berakibat menurunkan reputasi pabrik pakan
ternak yang memproduksinya. Oleh karena itu, kadar air dalam pakan perlu
dikontrol (Bates 1993; Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004). Menurut BSN (2006),
kandungan air pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah maksimal
14 %.
Kadar Abu
Kadar abu pada analisis proksimat tidak memberikan nilai nutrisi yang
penting. Jumlah abu dalam makanan hanya penting untuk menentukan
perhitungan BETN. Komponen unsur-unsur mineral dalam bahan makanan yang
berasal dari tanaman sangat bervariasi sehingga nilai abu tidak dapat dipakai
sebagai indeks untuk menentukan jumlah unsur mineral tertentu atau kombinasi
unsur-unsur yang penting. Pada bahan makanan yang berasal dari hewan, kadar
abu berguna sebagai indeks untuk menaksir kadar kalsium dan fosfor. Apabila
kadar abu pakan ayam broiler tinggi, maka nilai mineral terutama kalsium juga
tinggi, begitu sebaliknya, namun agar lebih pasti dilakukan pengujian terhadap
mineral (Tillman dkk. 1998). Menurut BSN (2006) kandungan abu pakan ayam
broiler baik starter maupun finisher adalah maksimal 8 %.
8
Kadar Protein Kasar
Protein merupakan nutrisi utama yang mengandung nitrogen dan
merupakan unsur utama dari jaringan dan organ tubuh hewan dan juga senyawa
nitrogen lainnya seperti asam nukleat, enzim, hormone, vitamin dan lain-lain.
Protein dibutuhkan sebagai sumber energi utama karena protein ini terus menerus
diperlukan dalam makanan untuk pertumbuhan, produksi ternak dan perbaikan
jaringan yang rusak (Wahju 1998). Menurut BSN (2006), kandungan protein
kasar pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah berturut-turut
minimal 19 % dan 18 %.
Protein mengandung karbon sebanyak 50–55 %, hidrogen 5-7 % dan
oksigen 20-25 %, juga mengandung nitrogen rata-rata 16 %, sebagian lagi
merupakan unsur sulfur dan sedikit mengandung fosfat dan besi (Perlak I.L.
2009). Protein-protein tersebut dibentuk oleh berbagai kombinasi asam amino
yang terdiri dari 25 atau lebih asam amino yang berikatan dengan ikatan peptida.
Ikatan-ikatan peptida ini dengan berbagai jumlah asam amino menghasilkan
formasi protein seperti pada Gambar 1 (Perry et al. 2003; Tillman dkk. 1998).
COOH
R
C
H
NH
O
H
C
R
NH2
Gambar 1. Struktur umum protein
Kadar Lemak Kasar
Lemak dalam pakan ayam broiler digunakan untuk memenuhi kebutuhan
energi pakan, mempertinggi palatabilitas, mencegah pemisahan bahan baku
pakan, menaikkan penyerapan vitamin A dan karoten, mengangkut zat nutrisi non
lemak tertentu, seperti vitamin A, D, E, dan K dan membantu penyerapan
mineral-mineral tertentu, seperti kalsium. Keberadaan lemak juga dapat
menyebabkan pakan menjadi cepat tengik, untuk itu perlu ditambahkan
antioksidan ke dalam pakan ayam broiler (Tillman dkk. 19998).
9
Faktor kritis yang perlu diperhatikan mengenai lemak yang terkandung di
dalam pakan adalah potensi terjadinya oksidasi selama penyimpanan. Hal ini
disebabkan oleh rasio antara hidrogen dan oksigen pada lemak sangat besar,
sehingga potensi terjadinya pengikatan oksigen menjadi besar. Pengikatan
oksigen di titik dimana adanya ikatan rangkap pada asam lemak tidak jenuh
menyebabkan terbentuknya aldehid dan keton. Aldehid dan keton ini
menyebabkan bau tengik pada pakan (Perry et al. 2003). Menurut BSN (2006),
kandungan lemak kasar pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah
berturut-turut minimal 7,4 % dan 8 %.
Kadar Serat Kasar
Karbohidrat
bermacam-macam
jenisnya
dan
berbeda-beda
pula
manfaatnya bagi tubuh. Karbohidrat menjadi dua komponen yaitu serat kasar
yang sukar dicerna dan bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN) yang bersifat mudah
dicerna. Serat kasar adalah karbohidrat yang tidak larut setelah dimasak oleh asam
dan basa. Serat kasar diduga kaya akan lignin dan selulosa sehingga sulit dicerna
oleh monogastrik, sebaliknya BETN yang berisi zat-zat mono, di, tri, dan
polisakaride terutama pati dan kesemuanya mudah larut dalam larutan asam dan
basa mempunyai daya cerna yang tinggi. Serat kasar terdiri dari hemiselulosa,
selulosa dan lignin. Ayam dapat menggunakan hemiselulosa sebagai sumber
energi tapi dalam keadaan terbatas, karena ayam tidak mempunyai enzim selulose.
Pakan yang mengandung serat yang tinggi akan menurunkan mutu nutrisi dan
palatabilitas ternak. Pakan yang lebih tinggi kandungan serat kasarnya lebih amba
dan umumnya lebih rendah nilai energinya. (Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004).
Menurut BSN (2006), kandungan serat kasar pakan ayam broiler baik starter
maupun finisher adalah maksimal 6 %.
Kalsium dan Fosfor
Mineral dibutuhkan dalam jumlah kecil, tetapi peranannya mencakup
seluruh fungsi pengelolaan, pertumbuhan dan produksi. Terdapat 16 mineral
esensial yang dibagi menjadi dua golongan, yaitu 7 macam mineral makro dan 9
macam mineral mikro. Pembagian ini didasarkan kepada konsentrasi yang
terdapat dalam tubuh ternak. Umumnya mineral yang digunakan dalam pakan
10
ayam broiler adalah kalsium dan fosfor total. Mineral ini berfungsi membantu
pembentukan dan pemeliharaan struktur kerangka tubuh, sistem-sistem enzim,
transpor energi, pembekuan darah, kontraksi otot dan saraf serta keseimbangan
asam basa. Kelebihan kalsium akan mengganggu penggunaan magnesium,
mangan dan seng serta menyebabkan terbentuknya Ca3(PO4)2 tak larut, yang akan
menyebabkan defisiensi fosfor. Kekurangan Ca dan P akan mengalami gangguan
pada tulang dan paruh, lunaknya tulang, lemahnya urat daging dan pertumbuhan
terhambat (Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004).
Menurut Mulyantini (2010), kebutuhan mineral, khususnya Ca dan P
sangat mungkin akan banyak direvisi apabila fitase, enzim pendagradasi kompleks
mioinositol, dipertimbangkan perannya dalam pakan. Kalsium dan P merupakan
mineral esensial yang saling berhubungan dalam proses biologis unggas. Oleh
karena itu imbangan kedua mineral tersebut sangat penting. Level P dapat
berpengaruh terhadap penyerapan Ca. Imbangan optimum Ca dan P tersedia
dalam pakan unggas berkisar 1:1 sampai 2:1. Vitamin D dapat membantu
penyerapan kalsium.
Menurut BSN (2006), kandungan kalsium dan fosfor total pakan ayam
broiler baik starter maupun finisher adalah berturut-turut 0,9-1,2 % dan 0,6-1 %.
Near Infrared (NIR) untuk Analisa Pakan Ternak
Metode NIR dapat diterapkan dalam pengujian, apabila telah dilakukan
validasi metode yaitu membandingkannya dengan metode kimia. Untuk itu perlu
dilakukan suatu pengkajian agar metode NIR ini valid dan dapat digunakan dalam
pengawasan mutu pakan di daerah.
Prinsip kerja NIR adalah bila suatu radiasi berinteraksi dengan sampel, ia
akan diabsorpsi, diteruskan atau dipantulkan. Hukum konservasi energi
memungkinkan kejadian tersebut dapat diperhitungkan. Total energi radiasi pada
sampel sama dengan jumlah energi yang diabsorbsi, diteruskan dan dipantulkan.
Dengan demikian bila energi yang dipantulkan dapat diukur dan energi yang
diteruskan diatur supaya mempunyai nilai nol maka energi yang diabsorbsi dapat
dihitung (Williams & Norris 1990; Osborne et al. 1993).
11
Suatu molekul mempunyai energi dalam berbagai bentuk misalnya energi
vibrasi yang disebabkan perubahan periodik pada atomnya dari posisi
kesetimbangannya. Di samping itu molekul juga mempunyai energi rotasi
berdasarkan atas perputaran terhadap pusat gravitasinya. Besarnya perbedaan
energi vibrasi dan rotasi pada molekul yang diradiasi akan mempengaruhi
absorbsi near infrared (Adrizal 2007)
Data absorbsi near infrared sangat potensial digunakan untuk analisis
mutu pakan ternak. Keuntungan penggunaan near infrared adalah cepat, murah,
persiapan sampel sederhana, tanpa menggunakan bahan kimia (Leeson &
Summers 1997, 2001; Fontaine et al. 2001; Farrel 1999; Wrigley 1999). Prediksi
dengan metode ini hanya membutuhkan beberapa gram sampel dalam bentuk
tepung dengan ketebalan sampel pada cawan petri minimal 1 mm sampai dengan
7 mm, kemudian disinari menggunakan near infrared. Data reflektan dari
penyinaran tersebut dikonversi menjadi nilai absorbsi, kemudian digunakan untuk
memprediksi komposisi kandungan pakan. Kalibrasi hubungan antara data
absorbsi near infrared dengan masing-masing kandungan gizi pakan adalah
sangat penting. Proses kalibrasi membutuhkan sampel yang banyak dan algoritma
yang sesuai, tetapi bila proses kalibrasi telah selesai maka proses analisis untuk
setiap sampel membutuhkan waktu beberapa menit saja sekitar 10 menit
(Williams & Norris 1990; Osborne et al. 1993).
Basis
near
infrared
spectroscopy
adalah
chemometric
yang
mengaplikasikan matematika ke analisis kimia. Teknik ini merupakan integrasi
spectroscopy, statistik dan ilmu komputer. Model matematika dibangun atas dasar
hubungan antara komposisi kimia dengan absorbansi radiasi sinar near infrared
pada panjang gelombang antara 4000 – 10.000 cm-1 . Pada spektrum tersebut kita
mengukur terutama vibrasi hidrogen pada ikatan kimia dimana hidrogen terikat
dengan atom lain seperti nitrogen, oksigen dan karbon. Pada umumnya pakan
ternak tidak tembus cahaya, oleh sebab itu analisis near infrared cenderung
menggunakan reflektan daripada transmitan. Cahaya yang dipantulkan oleh
sampel digunakan secara tidak langsung untuk mengukur jumlah energi yang
diabsorbsi oleh sampel. Analisis near infrared mengukur absorbs radiasi oleh
komponen-komponen didalam sampel misalnya, ikatan peptida pada panjang
12
gelombang tertentu. Komponen lain juga mengabsorbsi energi, namun bersifat
mengganggu. Untuk mengurangi efek tersebut dilakukan perlakuan matematik
dan regresi linear atau prosedur statistik lainnya pada data tersebut (Williams &
Norris 1990; Osborne et al. 1993).
Menurut Buchi (2006), metode kalibrasi yang banyak digunakan adalah
Multiple Linear Regression (MLR), Principal Component Regression (PCR), dan
Partial Least Squares Regression (PLS). MLR adalah metode penetapan
kuantitatif yang klasik, dimana sudah banyak yang tidak menggunakan lagi.
Metode ini adalah kalibrasi multivariat, dimana tujuannya adalah untuk
memprediksi konsentrasi konstituen berdasarkan pada spektrumnya untuk
mendapatkan persamaan regresi dari semua dimensi secara sederhana. Panjang
gelombang yang digunakan adalah 4000 – 10.000 cm-1.
Menurut Harjono (2008), Principal components analysis (PCA) secara
umum dikenal sebagai teknik interprestasi multivariat, dimana “the loading”
dipilih untuk menjelaskan secara maksimal keragaman di dalam variabel. Akan
tetapi, kita akan mempertimbangkan disini sebagai alat statistik melalui
penggunaan komponen-komponen yang diturunkan adalam sebuah model regresi
untuk memprediksi variabel respon yang tidak teramati menggunakan komponen
utama. Komponen utama bertujuan untuk menjelaskan sebanyak mungkin
keragaman data dengan kombinasi linier yang ditemukan yang saling bebas satu
sama lain dan didalam arah keragaman paling besar. Tiap-tiap komponen utama
merupakan kombinasi linier dari semua variabel. Komponen utama pertama
menjelaskan variasi terbesar dari data diikuti dengan komponen utama kedua dan
seterusnya. Terdapat komponen utama yang jumlahnya sama dengan jumlah
variabel yang ada, tetapi biasanya hanya memilih sedikit komponen utama
pertama untuk analisis regresi.
Partial least squares (PLS) adalah sebuah metode reduksi dimensi data,
sejenis dengan PCA, untuk mencari faktor-faktor yang paling relevan dalam
memprediksi
dan
menginterprestasi
data.
Regresi
PLS
meningkatkan
kemampuannya model dari PCA dengan menggunakan variabel respon secara
aktif dalam dekomposisi bilinier prediktor. PCA terfokus pada keragaman di
dalam prediktor, sedangkan PLS fokus pada kovarians diantara respon dan
13
prediktor-prediktor. Dengan jalan menyeimbangkan informasi antara prediktor
dan respon, PLS mereduksi dampak dari banyaknya prediktor yang tidak relevan
dengan keragaman data. Estimasi kesalahan prediktor ditingkatkan dengan cara
validasi silang. PCA yang dilanjutkan dengan pemodelan regresi dan PLS-R
dapat diterapkan untuk kalibrasi yang melibatkan dimensi prediktor relatif besar
dengan respon yang relatif sedikit.
Principal Component Regression (PCR) merupakan teknik analisis
multivariat yang dilakukan dengan terlebih dahulu mereduksi komponen dengan
teknik Principal omponent Analysis (PCA) dilanjutkan dengan teknik analisis
regresi antara komponen utama yang baru terhadap respon. PCA telah mulai
dilakukan oleh Pearson (1901) dan kemudian dikembangkan oleh Hotelling
(1933). Aplikasi dari PCA didiskusikan oleh Rao (1964), Cooley dan Lohnes
(1971), dan Gnanadesikan (1977). Perlakuan statistik yang menakjubkan dengan
PCA ditemukan oleh Kshirsagar (1972), Morrison (1976), dan Mardia, Kent, dan
Bibby (1979).
PCR secara khas digunakan untuk model-model regresi linier, dimana
jumlah variabel bebas (prediktor) p adalah sangat banyak, atau dimana antar
prediktor berkorelasi tinggi (multikolinieritas). Salah satu aplikasi PCR yang
cukup penting adalah kalibrasi multivariat, dimana tujuannya adalah untuk
memprediksi konsentrasi konstituen berdasarkan pada spektrumnya. Spektrum
secara khas terdiri dari nilai-nilai yang menjangkau panjang gelombang dengan
kisaran yang luas, sehingga terdiri dari ratusan komponen yang harus dianalisis,
sedangkan faktor konsentrasi umumnya terbatas.
Keuntungan utama dari kalibrasi PCR adalah sebagai berikut:
a. Dekomposisi dari matrik absorbansi menjadi matrik ortogonal yang lebih kecil
memungkinkan terjadinya pengurangan permasalahan dimensional dalam
kasus sistem yang dikondisikan buruk. Jadi, jika terdapat spektrum dengan
korelasi yang tinggi, kita akan selalu memperoleh solusi yang terbaik dalam
hal matrik yang mendekati tunggal.
b. Komponen tambahan yang tidak diketahui atau komponen background dapat
secara otomatis dimodelkan sebagai komponen utama jika konsentrasi dari
komponen tersebut bervariasi terhadap sampel kalibrasi yang berbeda.
14
Partial Least-squared regression (PLS-R) pertama kali dikembangkan
oleh Herman Wold, yang tertarik pada aplikasi untuk ilmu sosial khususnya
bidang ekonomi. Namun demikian, PLS-R pertama kali dipopulerkan oleh ahli
kimia dan telah digunakan untuk mengatasi permasalahan kalibrasi dengan
dimensi yang besar, sebagai contoh penggunaan jumlah pengukuran reflektan
yang banyak untuk mengestimasi konsentrasi suatu larutan. PLS juga telah
digunakan oleh Davies dalam kalibrasi multivariat pada angka oktan
menggunakan 226 panjang gelombang NIR.
PLS-R adalah sama dengan PCR yang bertujuan untuk mengestimasi
koefisien regresi dalam model regresi linier dimana terdapat jumlah variabel x
dengan multikolinieritas yang tinggi. Dalam tahap pertama PCR, skor diperoleh
dengan mengekstraksi informasi yang ada didalam variabel x dengan menerapkan
analisis komponen utama (PCA) tanpa menggunakan informasi apapun mengenai
variabel y. Sebaliknya, skor dalam PLS-R dihitung dengan memaksimalkan
kriteria kovarian antara variabel x dan y sehingga dalam teknik ini respon telah
dilibatkan dalam
EVALUASI MUTU PAKAN AYAM BROILER
SECARA CEPAT DAN AKURAT
M. SYUKRON AMIN
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BO G O R
2011
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pengkajian Metode Near
Infrared (NIR) untuk Evaluasi Mutu Pakan Ayam Broiler Secara Cepat dan
Akurat adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutif dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan dengan jelas
dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Juli 2011
M. Syukron Amin
NRP. D 051050111
ABSTRACT
M. SYUKRON AMIN. NIR method assesment as a rapid evaluation for broiler
feed. Under supervised by AHMAD DAROBIN LUBIS and I. WAYAN
BUDIASTRA.
Government carried out quality assurance of feed to protect farmers from
the feed quality was not in accordance with the requirements. Generally, feed
quality testing carried out using chemical methods, but it took a long time,
expensive, complicated and produce residues. Near Infrared (NIR) is the
alternative method that quicker and inexpensive. The objective of this study was
to evaluate broiler feed by NIR comparing with chemical analysis.
The research was conducted at the Balai Pengujian Mutu Pakan Ternak
(BPMPT) Bekasi and some feed mills, from June 2008 until March 2010. The
materials used for calibration of NIR was feed broiler starter (BR1) and finisher
(BR2) of some feed mills products at least 60 samples and to comparative test as
much as 63 samples. The parameters was the Q value, the correlation coefficient
(r), Standard Error of Estimation (SEE), Standard Error of Prediction (SEP),
consistency, bias and NIR methods (PCR/PLS). Whereas, comparative test
conducted to validate the method NIR with chemical methods by measure t-test
and coefficient of variance (CV).
The correlation coefficient (r) of NIR was best on moisture, ash, crude
protein, crude fat and crude fiber (r ≥ 0.91), while, the phosphorus between 0.71 0.90 and the calcium between 0.41 - 0.70. The Q value was the best on moisture,
ash and crude protein value i.e. 0.88, 0.80, 0.86, respectively. While, the Q value
of crude fat, crude fiber and phosphorus was 0.67, 0.68, 0.62, respectively. The
lowest Q value was calcium i.e. 0.23. The consistency value was best on moisture,
crude protein and crude fat i.e. 92.23%, 92.47% and 100.54%, Respectively, while
outside the range of consistency values was ash, crude fiber, calcium and
phosphorus i.e. 75.39%, 117.68%, 126.68% and 112.95%, respectively. NIR have
a good precision, because all of test had SEE and SEP values smaller than the SD.
Near Infrared have good accuracy due to the bias all near to the value 0 (zero),
except ash.
Comparative test results showed that NIR prediction values was similar (ttestt-table).
The NIR method can be used as a rapid method to evaluate the quality of broiler
feed due to SNI Standard (All NIR values still in the range of SNI standard).
Key words : broiler feed, calibration, chemical analysis, comparative test, Near
Infrared, validation.
RINGKASAN
M. SYUKRON AMIN. Pengkajian Metode Near Infrared (NIR) untuk Evaluasi
Mutu Pakan Ayam Broiler Secara Cepat dan Akurat. Dibimbing oleh AHMAD
DAROBIN LUBIS dan I. WAYAN BUDIASTRA.
Pemerintah melaksanakan pengawasan mutu pakan dalam rangka
melindungi peternak dari kualitas pakan yang tidak sesuai dengan persyaratan
mutu pakan. Untuk mengetahui mutu pakan perlu dilakukan pengujian. Umumnya
pengujian mutu pakan menggunakan metode kimia, yang butuh waktu relatif
lama, mahal, rumit dan menghasilkan residu. Salah satu alternatif cara menguji
yang cepat dan murah adalah metode Near Infrared (NIR). Keuntungan metode
NIR adalah tanpa bahan kimia, biaya murah, cepat dan ramah lingkungan.
Kelemahannya adalah tidak dapat langsung digunakan, tetapi terlebih dahulu
dilakukan kalibrasi dan validasi NIR. Tujuan penelitian ini adalah melakukan
pengkajian metode NIR untuk evaluasi mutu pakan ayam broiler secara cepat dan
akurat.
Penelitian ini dilakukan di Balai Pengujian Mutu Pakan Ternak (BPMPT)
Bekasi dan beberapa pabrik pakan, mulai Juni 2008 sampai dengan Maret 2010.
Bahan yang digunakan untuk kalibrasi NIR adalah pakan ayam broiler starter
(BR1) dan finisher (BR2) dari beberapa produk pabrik pakan minimal 60 sampel
dan untuk uji banding sebanyak 63 sampel.
Kalibrasi NIR dilakukan dengan terlebih dahulu mengumpulkan pakan
ayam broiler starter (BR1) dan finisher (BR2) dari beberapa produk pabrik pakan
minimal 60 sampel. Selanjutnya semua pakan dilakukan pengujian kimia dengan
mengacu metode Association of Official Analytical Chemists (AOAC), metode
pabrik pakan atau Standar Nasional Indonesia (SNI) yang dikerjakan di BPMPT
Bekasi dan laboratorium beberapa pabrik pakan. Jenis pengujian yang dilakukan
adalah kadar air, abu, protein kasar, lemak kasar, serat kasar, kalsium dan fosfor.
Setelah itu, hasil uji kimia dan sampel pakan tersebut dimasukkan ke alat NIR,
dimana data tersebut akan diubah menjadi spektrum. Kumpulan spektrum/spektra
dibagi menjadi 2 (dua) yaitu 2/3 bagian untuk kalibrasi NIR dan 1/3 bagian untuk
validasi. Parameter yang digunakan dalam menganalisa kalibrasi NIR adalah nilai
Q, koefisien korelasi (r), Standard Error of Estimation (SEE), Standard Error of
Prediction (SEP), konsistensi, bias dan metode NIR yaitu Principle Component
Regression (PCR) dan Partial Least Squares Regression (PLS). Uji banding
dilakukan untuk memvalidasi metode NIR sebelum digunakan pengujian dengan
metode kimia. Parameter dalam menganalisa uji banding adalah mengukur
keakuratan dengan menghitung uji t untuk mengukur selisih antara hasil uji
metode NIR dengan metode kimia dan ketelitian dengan mengukur koefisien
varian (KV).
Hasil kalibrasi dan validasi NIR yang terbaik adalah pada kadar air dan
protein kasar dengan Nilai Q berturut-turut 0.88 dan 0.86. Nilai koefisien
korelasi (r) kalibrasi NIR adalah 0.91 dan 0.96, sedangkan validasi NIR adalah
0.93 dan 0.96. Nilai SEE dan SEP lebih kecil dari nilai SD kalibrasi dan validasi
NIR dan nilai KV-hitung yang lebih kecil atau mendekati KV-Horwitz.
Keakuratan hasil dengan nilai bias pada kalibrasi dan validasi NIR mendekati nilai
0 (nol) yaitu kadar air : -4.89x10-15 dan 0.021; protein kasar : 6.59x10-15 dan -
0.004, dan nilai konsistensi sebesar 92.23% dan 92.47% yang memenuhi kisaran
acuan 80%-110%.
Hasil kalibrasi dan validasi NIR yang terbaik selanjutnya adalah kadar abu
dengan nilai Q sebesar 0.80 dan nilai r : 0.98 dan 0.96. Nilai bias kalibrasi NIR
masih baik yaitu -2.70x10-15 , sedangkan validasi NIR adalah kurang baik dengan
nilai sebesar 0.211. Nilai konsistensi kurang baik yaitu 75.39% diluar nilai
kisaran. Walaupun keakuratan hasil kalibrasi NIR kurang baik, namun
ketelitiannya masih baik yaitu nilai SEE : 0.20% dan SEP : 0.27% lebih kecil dari
nilai SD kalibrasi dan validasi NIR : 0.97% dan 0.99%. Nilai KV-hitung kalibrasi
dan validasi : 3.19% dan 4.29% mendekati KV- Horwitz : 3.03% dan 3.03%
Hasil kalibrasi dan validasi NIR lemak kasar, serat kasar dan fosfor
mempunyai nilai Q berturut-turut 0.67, 0.68 dan 0.62 dan nilai r kalibrasi NIR :
0.90, 0.97 dan 0.82, sedangkan validasi NIR : 0.91, 0.93 dan 0.88. Hasil NIR
adalah teliti dengan nilai SEE dan SEP lebih kecil dari nilai SD kalibrasi dan
validasi NIR dan nilai KV-hitung mendekati KV-Horwitz. Hasil kalibrasi NIR
adalah akurat dengan nilai bias lemak kasar : -1.96x10-14 dan -0.013, serat kasar : 1.26x10-14 dan -0.004 dan fosfor : 5.03x10-15 dan 0.007), walaupun nilai
konsistensinya masih cukup baik yaitu serat kasar : 117.68%, fosfor : 112.95%
dan lemak kasar : 100.54%.
Hasil kalibrasi dan validasi NIR kalsium mempunyai nilai Q: 0.23, nilai r :
0.60 dan 0.64. Keakuratan masih baik dengan nilai bias mendekati 0 (nol) yaitu 6.36x10-15 dan -0.038, walaupun nilai konsistensinya kurang baik yaitu 126.68%.
Ketelitian diperoleh dengan nilai SEE dan SEP lebih kecil dari nilai SD
kalibrasi dan validasi NIR, namun nilai KV-hitung lebih besar dari KV-Horwitz
Hasil kalibrasi NIR tersebut merupakan hasil yang terbaik walaupun masih
kurang akurat pada beberapa jenis uji. Hal ini bisa terjadi dimungkinkan karena
sampel pakan yang berasal dari beberapa produk pabrik pakan yang kemungkinan
bahan pakan penyusunnya tidak sama komposisinya, análisis kimia dan
penanganan sampel yang berbeda. Hasil kalibrasi NIR ini dapat digunakan
sebagai alat pengujian pakan ayam broiler setelah diujibandingkan dengan metode
kimia pada sampel yang sama.
Hasil uji banding berdasarkan perhitungan uji t pada kadar air, abu, protein
kasar dan kalsium antara metode NIR dan metode kimia tidak berbeda nyata
(P0.05), yaitu 7.69, 2.25 dan 3.23 . Prediksi NIR lebih
akurat untuk digunakan dalam pengujian bahan makro seperti air dan protein.
Sedang zat mikro atau dalam jumlah kecil kurang akurat seperti fosfor. Bahan
penyusun kimia pakan juga sangat berpengaruh seperti struktur penyusun yang
sangat berbeda pada lemak dan serat kasar dari hewan dan tumbuhan
Secara umum metode NIR dapat digunakan sebagai pengujian mutu pakan
ayam broiler secara cepat dalam rangka pengawasan mutu pakan yang beredar di
daerah. Apabila terdapat hasil uji yang menyimpang dari SNI pakan, maka akan
dilakukan uji ulang dengan metode kimia untuk menyakinkan mutunya sesuai
persyaratan mutu pakan.
Kata kunci: kalibrasi,
banding, validasi.
konsistensi, Near Infrared, pakan ayam pedaging, uji
© Hak Cipta Milik IPB, tahun 2011
Hak Cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
PENGKAJIAN METODE NEAR INFRARED (NIR) UNTUK
EVALUASI MUTU PAKAN AYAM BROILER
SECARA CEPAT DAN AKURAT
M. SYUKRON AMIN
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Ternak
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
Penguji Luar Komisi : Dr. Ir. Sumiati, M. Sc
Judul Tesis
Nama
NIM
: Pengkajian Metode Near Infrared (NIR) untuk Evaluasi
Mutu Pakan Ayam Broiler secara Cepat dan Akurat
: M. Syukron Amin
: D 051050111
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. I. Wayan Budiastra, M. Agr
Anggota
Dr. Ir. Ahmad Darobin Lubis, M.Sc
Ketua
Diketahui :
Ketua Departemen
Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan
a.n.Dekan Sekolah Pasca Sarjana IPB
Sekretaris Program Magister
Dr. Ir. Idat Galih Permana, M.Sc.Agr
Dr. Ir. Naresworo Nugroho, MS
Tanggal Ujian : 29 Juli 2011
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha Pengasih
dan Penyayang atas segala karunia-Nya sehingga studi Magister Sains ini dapat
diselesaikan dengan baik.
Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni
2008 ini adalah penggalian informasi dan pemanfaatan metode Near Infrared
(NIR) dengan judul “Pengkajian Metode Near Infrared (NIR) untuk Evaluasi
Mutu Pakan Ayam Broiler Secara Cepat dan Akurat”.
Keberhasilan ini tidak lepas dari kerjasama yang baik dari berbagai pihak.
Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menghaturkan terima kasih yang
tulus dan tak terhingga kepada Dr. Ir. Ahmad Darobin Lubis, M.Sc., selaku Ketua
Komisi Pembimbing, kepada Dr. Ir. I. Wayan Budiastra, M. Agr., sebagai
Anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan kepercayaan, arahan dan
bimbingan selama penelitian sampai penyelesaian Tesis. Terima kasih juga
penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Sumiati, M.Sc., selaku dosen penguji dan Dr. Ir.
Idat Galih Permana, M.Sc.Agr selaku Ketua Departemen Ilmu Nutrisi dan
Teknologi Pakan serta Dr. Ir. Muhammad Ridla, M. Agr. atas bimbingan dan
arahannya.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Dr. Ir. Dwierra Evvyernie
A, MS., M.Sc., selaku Koordinator Mayor Ilmu Nutrisi dan Pakan, seluruh dosen
dan Staf Pascasarjana Departemen Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan yang selalu
memberikan motivasi.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Maradoli Hutasuhut,
M.Sc, M.Ec., selaku Kepala Balai Pengujian Mutu Pakan Ternak, Pengelola
Sampel, Penguji Kimia, Penguji NIR dan Seluruh Pegawai Balai Pengujian Mutu
Pakan Ternak Bekasi atas segala bantuan dan kerjasamanya selama pelaksanaan
penelitian. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Quality Control PT.
Charoen Pokphand, Balaraja, PT. Japfa Comfeed Indonesia, Banten, PT. Cheil
Jedang Superfeed, Serang, PT. Sinta Prima, Bogor, PT. Multiphala Agrinusa,
Jawa Tengah dan lain-lain yang telah membantu dalam pengumpulan data
penelitian.
Rasa hormat dan terima kasih kepada Ayahanda H. Mohammad Imam
Nawawi (Alm.), Ibunda Hj. Turidah, ayah dan ibunda mertua Drs. H. Sibro Malisi
serta istri tercinta Yusri Adabiyah, S.Ag., dan seluruh keluarga atas doa dan
dukungannya yang telah diberikan kepada penulis. Kepada ananda tersayang
Fawwaz Aufan Amin, Muhammad Ghifari Rafsanjani dan Yazeed Fazeida Rizqy,
semoga dapat menjadi motivasi untuk selalu belajar dan berusaha lebih baik.
Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat untuk kemajuan
ilmu pengetahuan dan masyarakat peternakan, khususnya pakan ternak
Bogor, Juli 2011
M. Syukron Amin
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Astanajapura-Cirebon pada tanggal 29 April 1973
sebagai anak ketiga dari pasangan H. Mohammad Imam Nawawi (Alm.) dan Hj.
Turidah. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Kendal-Cirebon pada
tahun 1985, SMPN 2 Sindanglaut-Cirebon pada tahun 1988, dan SMAN
Sindanglaut-Cirebon pada tahun 1991. Penulis melanjutkan pendidikan di
Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor dan lulus pada tahun 1997.
Tahun 1998 penulis diangkat menjadi Pegawai Negeri Sipil, Balai Pengujian
Mutu Pakan Ternak, Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan,
Departemen Pertanian. Menjadi Kepala Seksi Pelayanan Teknik mulai tahun 2002
sampai dengan 20 Agustus 2009 dan menjadi Kepala Seksi Penyiapan Sampel
mulai tanggal 20 Agustus 2009 hingga sekarang.
KATA PENGANTAR
Metode Near Infrared (NIR) adalah salah satu alternatif cara menguji yang
cepat, murah, tanpa bahan kimia dan ramah lingkungan. Kelemahannya adalah
tidak dapat langsung digunakan, tetapi terlebih dahulu dilakukan kalibrasi dan
validasi. Kalibrasi dan validasi NIR dapat terlaksana apabila telah memasukkan
minimal 60 data uji kimia dari tiap jenis uji kealat NIR.
Metode NIR dapat diterapkan untuk pengujian mutu pakan, apabila telah
dilakukan uji banding dengan metode kimia yang lebih akurat. Untuk itu perlu
dilakukan suatu pengkajian agar metode NIR ini valid dan dapat digunakan dalam
pengawasan mutu pakan yang beredar, khususnya pakan ayam broiler di daerah.
Hasil uji yang cepat dan akurat dapat melindungi peternak secara cepat dari
kualitas pakan yang tidak sesuai dengan persyaratan mutu pakan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesarnya kepada yang terhormat :
1. Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
2. Wakil Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
3. Dr. Ir. Idat Galih Permana, M.Sc.Agr., Ketua Departemen Ilmu Nutrisi dan
Teknologi Pakan.
4. Dr. Ir. Dwierra Evvyernie A, MS., M.Sc., Koordinator Mayor Ilmu Nutrisi
dan Pakan
5. Dr. Ir. Ahmad Darobin Lubis, M.Sc., Ketua Komisi Pembimbing
6. Dr. Ir. I. Wayan Budiastra, M.Agr, sebagai Anggota Komisi Pembimbing.
Atas bantuan, perhatian dan bimbingannya sehingga penulis dapat
menyelesaikan penelitian ini.
Diharapkan hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pendidikan, lembaga
terkait dan masyarakat peternakan.
Bogor, Juli 2011
Penulis
M. Syukron Amin
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xxiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xxv
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xxvii
PENDAHULUAN ..............................................................................................
Latar Belakang ........................................................................................
Perumusan Masalah ................................................................................
Tujuan Penelitian.....................................................................................
Manfaat Penelitian...................................................................................
1
1
2
3
3
TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................... 5
Pakan Ayam Broiler ................................................................................ 5
Komposisi Nutrien Pakan ....................................................................... 6
Near Infrared (NIR) untuk Analisa Pakan Ternak .................................. 10
MATERI DAN METODE PENELITIAN ..........................................................
Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................
Materi Penelitian .....................................................................................
Metode Penelitian ....................................................................................
Preparasi Sampel .........................................................................
Metode Uji Kimia .......................................................................
Metode Pengujian Menggunakan NIR ........................................
Uji Banding .................................................................................
Analisis Data ...............................................................................
17
17
17
17
17
18
23
29
30
HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................
Hasil Kalibrasi NIR .................................................................................
Spektra .........................................................................................
Spektra kadar Air ...............................................................
Spektra kadar Abu..............................................................
Spektra kadar Protein Kasar...............................................
Spektra kadar Lemak Kasar ...............................................
Spektra kadar Serat Kasar ..................................................
Spektra Kalsium .................................................................
Spektra Fosfor ....................................................................
Hasil Statistik Kalibrasi dan Validasi NIR ..................................
Kadar Air dan Protein Kasar ..............................................
Kadar Abu ..........................................................................
Kadar Lemak Kasar, Serat Kasar dan Fosfor.....................
Kalsium ..............................................................................
Hasil Uji Banding ....................................................................................
31
31
31
32
33
33
34
34
35
35
36
38
39
40
42
43
xxi
xxii
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................. 47
Simpulan .................................................................................................. 47
Saran ........................................................................................................ 47
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 49
LAMPIRAN ........................................................................................................ 53
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Persyaratan mutu pakan ayam broiler starter dan finisher .............................
6
2. Metode uji kimia ............................................................................................ 18
3. Jumlah sampel dan spektra untuk kalibrasi NIR ............................................ 31
4. Statistik Hasil Kalibrasi NIR .......................................................................... 36
5. Statistik Hasil Validasi NIR ........................................................................... 37
6. Statistik nilai uji metode kalibrasi NIR dan metode kimia serta uji t ............ 44
7. Hubungan hasil uji metode kimia dan prediksi kalibrasi NIR
dengan SNI pakan ayam broiler .................................................................... 45
xxiii
xxiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Struktur umum protein ..................................................................................
8
2. Skema metode kalibrasi dan validasi NIR serta uji banding ........................ 24
3. Skema interferometer .................................................................................... 25
4. Skema NIR Spectroscopy ............................................................................. 26
5. Spektra asli sebelum dilakukan kalibrasi NIR .............................................. 32
6. Spektra kadar Air .......................................................................................... 32
7. Spektra kadar Abu ......................................................................................... 33
8. Spektra kadar Protein Kasar .......................................................................... 33
9. Spektra kadar Lemak Kasar .......................................................................... 34
10. Spektra kadar Serat Kasar ............................................................................. 34
11. Spektra Kalsium ............................................................................................ 35
12. Spektra Fosfor ............................................................................................... 35
13. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Air ........................................ 39
14. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Protein Kasar........................ 39
15. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Abu....................................... 40
16. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Lemak Kasar ........................ 41
17. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Serat Kasar ........................... 41
18. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Fosfor .............................................. 42
19. Kurva kalibrasi dan validasi NIR pada Kalsium ........................................... 42
xxv
xxvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Air .......................................... 53
2. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Abu ........................................ 55
3. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Protein Kasar ......................... 58
4. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Lemak Kasar.......................... 60
5. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kadar Serat Kasar ............................ 63
6. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Kalsium ............................................ 65
7. Hasil kalibrasi dan validasi NIR pada Fosfor Total ...................................... 67
8. Hasil uji banding antara hasil uji kimia dengan kalibrasi NIR
kadar air, abu dan protein kasar .................................................................... 70
9. Hasil uji banding antara hasil uji kimia dengan kalibrasi NIR
kadar lemak kasar dan serat kasar ................................................................ 74
10. Hasil uji banding antara hasil uji kimia dengan kalibrasi NIR
kalsium dan fosfor total ................................................................................ 78
xxvii
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Keberhasilan usaha peternakan sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor
antara lain : bibit, pakan, kesehatan hewan, manajemen dan sumberdaya peternak.
Pakan merupakan faktor yang paling berperan dalam usaha peternakan yaitu
sekitar 70 – 80 % dari jumlah biaya produksi. Pada tahun 2009, produksi pakan
tercatat sebesar 9,68 juta ton, tahun 2010 menjadi 10,27 juta ton dan tahun 2011
kebutuhan pakan diperkirakan akan meningkat tipis menjadi 10,30 juta ton
(Natalia 2011).
Untuk memenuhi kebutuhan pakan ternak, pada saat ini di
Indonesia terdapat 60 pabrik pakan skala besar di 8 propinsi, yaitu Sumatera Utara
(9 pabrik), Lampung (4 pabrik), Banten (10 pabrik), DKI Jakarta (4 pabrik), Jawa
Barat (8 pabrik), Jawa Tengah (6 pabrik), Jawa Timur (17 pabrik), Sulawesi
Selatan (3 pabrik) (Ditjennak 2009).
Pakan yang diproduksi pabrik pakan yang diedarkan ke agen/distributor
dan peternak diharapkan konsisten mutunya sesuai persyaratan mutu pakan.
Pemerintah mengawasi mutu pakan yang beredar yang mengacu pada Peraturan
Menteri
Pertanian
no.
65/Permentan/
OT.140/9/2007
tentang
Pedoman
Pengawasan Mutu Pakan. Pengujian mutu pakan dilakukan untuk membantu
pengawas
mutu
pakan
atau
petugas
mutu
pakan
yang
berada
di
provinsi/kabupaten/kota dalam melakukan tindak lanjut, apabila ditemukan hasil
uji yang tidak sesuai dengan persyaratan mutu pakan yang berlaku. Oleh karena
itu, hasil pengujian yang diterbitkan lembaga penguji diupayakan secepat
mungkin bisa diterima oleh pengawas mutu pakan atau petugas mutu pakan di
daerah agar kemungkinan terjadinya penyimpangan mutu pakan dapat diantisipasi
dengan baik.
Pengujian mutu pakan dapat dilakukan secara uji fisik, uji kimia dan uji
biologis. Umumnya pengujian yang banyak dilakukan adalah pengujian yang
menggunakan kimia. Parameter uji yang umum dilakukan dalam rangka
pengawasan mutu pakan ayam broiler adalah kadar air, abu, protein kasar, lemak
kasar, serat kasar, kalsium dan fosfor total. Parameter uji ini adalah pengujian
mutu pakan secara kasar yang prosedurnya mengacu pada metode Association of
Official Analytical Chemists (AOAC) atau Standar Nasional Indonesia (SNI).
2
Hasil uji ini dapat digunakan untuk mengetahui mutu pakan ternak dan akan
disesuaikan dengan persyaratan mutu yang berlaku. Pakan yang bermutu sesuai
standar belum tentu akan memberikan performance ternak yang baik, apabila
tidak sesuai dengan kebutuhan nutrisi ternaknya. Walaupun demikian, pemerintah
menetapkan standar yaitu batas ambang minimal atau maksimal dari kandungan
pakan tersebut untuk mempermudah pengawas/petugas mutu pakan di daerah
dalam melakukan pengawasan mutu pakan.
Metode Near Infrared (NIR) adalah salah satu alternatif cara menguji yang
cepat dan murah. Metode ini pengoperasionalannya tanpa bahan kimia dengan
sampel yang telah digiling pada ukuran partikel 0.75 mm (AOAC 2005).
Kelemahan metode ini adalah tidak dapat langsung digunakan, tetapi terlebih
dahulu dilakukan kalibrasi dan validasi NIR. Metode NIR dapat diterapkan untuk
pengujian, apabila telah dilakukan uji banding dengan metode kimia. Untuk itu
perlu dilakukan suatu pengkajian agar metode NIR ini valid dan dapat digunakan
dalam pengawasan mutu pakan.
Perumusan Masalah
Pakan yang diproduksi pabrik pakan yang beredar di masyarakat belum
secara keseluruhan diawasi mutunya karena pakan yang diambil untuk
pengawasan oleh pemerintah provinsi/kabupaten/kota masih dalam jumlah
terbatas. Hal ini terjadi, karena pakan yang diuji di lembaga penguji
membutuhkan waktu uji lama dan biaya mahal, sehingga pakan yang beredar di
wilayah provinsi/kabupaten/kota dilakukan pengawasan dalam jumlah terbatas.
Berdasarkan data pakan yang diproduksi pabrik pakan menurut SNI 190428-1998 tentang petunjuk pengambilan contoh padatan, mestinya dari jumlah
produksi tersebut dilakukan pengujian sekitar 5.187 sampel/tahun dan
kenyataannya pakan ternak yang diuji di Balai Pengujian Mutu Pakan Ternak
(BPMPT) Bekasi, Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan,
Kementerian Pertanian pada tahun 2010 adalah sekitar 2.158 sampel (BPMPT
2010). Ini berarti hanya 42 % pakan ternak yang beredar yang dilakukan
3
pengujian dalam rangka pengawasan mutu pakan. Belum semua produk pabrik
pakan dilakukan pengawasan mutu pakan karena salah satu faktor penyebabnya
adalah lamanya waktu pengujian.
Pengujian dengan metode kimia tidak dapat memberikan hasil uji yang
cepat, selain peralatannya yang rumit dalam pengoperasian juga perlu tenaga
penguji yang terlatih serta perhatian khusus terhadap penanganan limbah kimia.
Pada saat ini sejumlah teknik instrumentasi yang didasarkan pada sifat
fisik pakan telah dikembangkan yang pekerjaannya cepat dan akurat. Salah satu
teknik tersebut adalah pengukuran reflektan cahaya near infrared (NIR) yang
dipancarkan ke pakan. Keuntungan metode NIR adalah pengukuran yang
dilakukan tanpa persiapan sampel yang rumit pada material yang sudah digiling
atau bentuk tepung, namun bisa juga bentuk utuh (non-destructive), mudah
ditransfer, cepat, murah, beberapa hasil uji pada sampel yang sama, mudah
digunakan dan ramah lingkungan (Buchi 2006).
Selama ini beberapa pabrik pakan dan lembaga penelitian yang
menggunakan alat NIR sebagai metode uji masih menilai prediksi alat NIR
dengan cara kimia. Belum dilakukan uji banding antara hasil kalibrasi NIR
dengan melakukan uji banding antara metode NIR dengan metode kimia untuk
mengukur validitas metode NIR. Untuk itu BPMPT Bekasi ingin memastikan
hasil uji metode NIR dengan metode cara kimia yang lebih akurat pada sampel
yang sama dalam rangka menerapkan kompetensi persyaratan pengujian sesuai
SNI ISO 17025 2008.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah melakukan pengkajian metode NIR untuk
evaluasi mutu pakan ayam broiler secara cepat dan akurat.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu BPMPT Bekasi, industri
pakan dan peternak dalam mengevaluasi pakan ayam broiler dengan cepat dan
akurat, sehingga apabila terdapat penyimpangan pada pakan tersebut dapat cepat
diketahui dan dilakukan perbaikan pada produk pakan yang bermasalah tersebut.
TINJAUAN PUSTAKA
Pakan Ayam Broiler
Ayam broiler merupakan salah satu jenis ternak sumber pangan bagi
manusia yang banyak mengandung gizi. Budidaya ayam broiler agar dapat
berlangsung cepat dan aman untuk konsumsi manusia, maka diperlukan pakan
yang bermutu dengan formulasi pakan pada komposisi zat makanan yang
seimbang sesuai kebutuhan gizi ternak. Pakan adalah campuran dari beberapa
bahan baku pakan, baik yang sudah lengkap maupun yang masih akan dilengkapi,
yang disusun secara khusus untuk dapat dipergunakan sebagai pakan sesuai
dengan jenis ternaknya (Deptan 2007; Mulyantini 2010). Mutu pakan yang baik
harus ada keseimbangan antara protein, energi, vitamin, mineral dan air.
Kebutuhan pakan untuk ayam bergantung pada strain, umur, besar ayam,
aktivitas, suhu lingkungan, kecepatan tumbuh, kesehatan dan imbangan zat pakan.
Zat makanan untuk ternak umumnya terdiri dari 6 jenis, yaitu air, karbohidrat,
protein, lemak, vitamin dan mineral. Untuk mengetahui berapa jumlah zat-zat gizi
yang diperlukan oleh tubuh ternak serta bagaimana menyusun pakan, diperlukan
pengetahuan mengenai mutu dan kuantitas zat-zat gizi. Untuk itu diperlukan
pengujian terhadap kandungan air, mineral, protein kasar, lemak kasar, serat
kasar, asam amino, vitamin dan energi termetabolis (Amrullah 2004; Wahju 1997;
Mulyantini 2010).
Menurut Wahju (1997), faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan zatzat makanan
dan yang sangat penting harus diperhatikan adalah hubungan-
hubungan antara : (1) makanan dan genetik; (2) makanan dan penyakit, cekamancekaman lainnya; dan (3) hubungan-hubungan yang menyangkut fungsi-fungsi
khusus seperti mempertahankan mutu daging.
Beberapa perusahaan menggolongkan pakan ayam broiler dalam 3 fase
yaitu pakan fase starter untuk ayam dari umur 1-18 hari, pakan grower 19-30 hari
dan pakan finisher 31-42 hari (Mulyantini 2010). Menurut BSN (2006), jenis
pakan ayam broiler dibedakan menjadi dua jenis yaitu :
1. Pakan ayam broiler starter, biasa disebut BR1 merupakan pakan berbentuk
tepung, pelet atau crumble yang diberikan kepada ayam broiler (ayam
pedaging) mulai umur satu hari (DOC) sampai umur 21 hari.
6
2. Pakan ayam broiler finisher, biasa disebut BR2 merupakan pakan berbentuk
tepung, pelet atau crumble yang diberikan kepada ayam broiler (ayam
pedaging) mulai umur 22 hari sampai panen.
Tabel 1. Persyaratan mutu pakan ayam broiler starter dan finisher
No.
Jenis pengujian
Kandungan nutrisi pakan (%)
Ayam broiler Starter
Ayam broiler Finisher
1.
Air
Max 14
Max 14
2.
Abu
Max 8
Max 8
3.
Protein Kasar
Min 19
Min 18
4.
Lemak kasar
Max 7,40
Max 8
5.
Serat Kasar
Max 6
Max 6
6.
Kalsium
0,90 - 1,20
0,90 - 1,20
7.
Fosfor Total
0,60 - 1,00
Sumber : Badan Standardisasi Nasional (BSN) Tahun 2006
0,60 - 1,00
Perbedaan ayam broiler starter dengan finisher terdapat pada kandungan
nutrisinya (Tabel 1). Hal ini mengacu kepada tingkat imbangan energi metabolis
dan protein yang berbeda untuk kedua masa atau umur ayam broiler.
Formula pakan ayam broiler umumnya terdiri dari bahan pakan : jagung
40-50%, bungkil kedelai 25-30%, dedak/pollar 3%, bungkil kelapa 10%, tepung
ikan/tepung daging dan tulang
5 %, minyak kelapa 3 %, mineral
(limestone/dicalsiumphosphat)+vitamin 1-1,5% (Amrullah 2004).
Komposisi Nutrien Pakan
Mutu pakan ayam broiler merupakan faktor yang sangat penting
diperhatikan di dalam industri pakan ternak. Bila suatu pakan tidak memenuhi
persyaratan mutu yang telah ditetapkan, maka pertumbuhan atau produksi ternak
akan tidak sesuai dengan yang diharapkan. Kecuali air, yang hanya satu macam,
kini tidak kurang 15-21 macam mineral, 2 asam lemak, 8-11 asam amino
dianggap esensial bagi hidup ternak. Disamping itu masih terdapat lagi 13-15
vitamin dan bermacam-macam zat makanan yang berupa karbohidrat dan bahanbahan aktif yang belum banyak digali kegunaannya. Analisa pakan tersebut sangat
7
kompleks dan disederhanakan dengan mengelompokkan zat-zat makanan
berdasarkan sifat fisik dan kimianya. Metode ini dikenal dengan Analisis
Proksimat, yaitu metode terdekat dalam menggambarkan komposisi zat makanan
suatu bahan makanan (Amrullah 2004; Tillman dkk. 1998). Pengujian kimia yang
umum dilakukan pada pakan ayam broiler adalah air, abu, protein kasar, lemak
kasar, serat kasar, kalsium dan fosfor. Pengujian kimia masih menjadi metode uji
yang akurat untuk memberikan hasil uji suatu produk.
Kadar Air
Kadar air dalam pakan berhubungan erat dengan stabilitas pada saat
penyimpanan. Jika pakan ayam broiler yang diproduksi pabrik pakan mengandung
air yang tinggi, maka pabrik pakan akan mengalami kerugian akibat penyusutan.
Kandungan air yang tinggi dapat menyebabkan tumbuhnya bakteri dan jamur
yang dapat menurunkan mutu pakan dan membahayakan ternak yang
mengkonsumsinya. Hal tersebut berakibat menurunkan reputasi pabrik pakan
ternak yang memproduksinya. Oleh karena itu, kadar air dalam pakan perlu
dikontrol (Bates 1993; Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004). Menurut BSN (2006),
kandungan air pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah maksimal
14 %.
Kadar Abu
Kadar abu pada analisis proksimat tidak memberikan nilai nutrisi yang
penting. Jumlah abu dalam makanan hanya penting untuk menentukan
perhitungan BETN. Komponen unsur-unsur mineral dalam bahan makanan yang
berasal dari tanaman sangat bervariasi sehingga nilai abu tidak dapat dipakai
sebagai indeks untuk menentukan jumlah unsur mineral tertentu atau kombinasi
unsur-unsur yang penting. Pada bahan makanan yang berasal dari hewan, kadar
abu berguna sebagai indeks untuk menaksir kadar kalsium dan fosfor. Apabila
kadar abu pakan ayam broiler tinggi, maka nilai mineral terutama kalsium juga
tinggi, begitu sebaliknya, namun agar lebih pasti dilakukan pengujian terhadap
mineral (Tillman dkk. 1998). Menurut BSN (2006) kandungan abu pakan ayam
broiler baik starter maupun finisher adalah maksimal 8 %.
8
Kadar Protein Kasar
Protein merupakan nutrisi utama yang mengandung nitrogen dan
merupakan unsur utama dari jaringan dan organ tubuh hewan dan juga senyawa
nitrogen lainnya seperti asam nukleat, enzim, hormone, vitamin dan lain-lain.
Protein dibutuhkan sebagai sumber energi utama karena protein ini terus menerus
diperlukan dalam makanan untuk pertumbuhan, produksi ternak dan perbaikan
jaringan yang rusak (Wahju 1998). Menurut BSN (2006), kandungan protein
kasar pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah berturut-turut
minimal 19 % dan 18 %.
Protein mengandung karbon sebanyak 50–55 %, hidrogen 5-7 % dan
oksigen 20-25 %, juga mengandung nitrogen rata-rata 16 %, sebagian lagi
merupakan unsur sulfur dan sedikit mengandung fosfat dan besi (Perlak I.L.
2009). Protein-protein tersebut dibentuk oleh berbagai kombinasi asam amino
yang terdiri dari 25 atau lebih asam amino yang berikatan dengan ikatan peptida.
Ikatan-ikatan peptida ini dengan berbagai jumlah asam amino menghasilkan
formasi protein seperti pada Gambar 1 (Perry et al. 2003; Tillman dkk. 1998).
COOH
R
C
H
NH
O
H
C
R
NH2
Gambar 1. Struktur umum protein
Kadar Lemak Kasar
Lemak dalam pakan ayam broiler digunakan untuk memenuhi kebutuhan
energi pakan, mempertinggi palatabilitas, mencegah pemisahan bahan baku
pakan, menaikkan penyerapan vitamin A dan karoten, mengangkut zat nutrisi non
lemak tertentu, seperti vitamin A, D, E, dan K dan membantu penyerapan
mineral-mineral tertentu, seperti kalsium. Keberadaan lemak juga dapat
menyebabkan pakan menjadi cepat tengik, untuk itu perlu ditambahkan
antioksidan ke dalam pakan ayam broiler (Tillman dkk. 19998).
9
Faktor kritis yang perlu diperhatikan mengenai lemak yang terkandung di
dalam pakan adalah potensi terjadinya oksidasi selama penyimpanan. Hal ini
disebabkan oleh rasio antara hidrogen dan oksigen pada lemak sangat besar,
sehingga potensi terjadinya pengikatan oksigen menjadi besar. Pengikatan
oksigen di titik dimana adanya ikatan rangkap pada asam lemak tidak jenuh
menyebabkan terbentuknya aldehid dan keton. Aldehid dan keton ini
menyebabkan bau tengik pada pakan (Perry et al. 2003). Menurut BSN (2006),
kandungan lemak kasar pakan ayam broiler baik starter maupun finisher adalah
berturut-turut minimal 7,4 % dan 8 %.
Kadar Serat Kasar
Karbohidrat
bermacam-macam
jenisnya
dan
berbeda-beda
pula
manfaatnya bagi tubuh. Karbohidrat menjadi dua komponen yaitu serat kasar
yang sukar dicerna dan bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN) yang bersifat mudah
dicerna. Serat kasar adalah karbohidrat yang tidak larut setelah dimasak oleh asam
dan basa. Serat kasar diduga kaya akan lignin dan selulosa sehingga sulit dicerna
oleh monogastrik, sebaliknya BETN yang berisi zat-zat mono, di, tri, dan
polisakaride terutama pati dan kesemuanya mudah larut dalam larutan asam dan
basa mempunyai daya cerna yang tinggi. Serat kasar terdiri dari hemiselulosa,
selulosa dan lignin. Ayam dapat menggunakan hemiselulosa sebagai sumber
energi tapi dalam keadaan terbatas, karena ayam tidak mempunyai enzim selulose.
Pakan yang mengandung serat yang tinggi akan menurunkan mutu nutrisi dan
palatabilitas ternak. Pakan yang lebih tinggi kandungan serat kasarnya lebih amba
dan umumnya lebih rendah nilai energinya. (Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004).
Menurut BSN (2006), kandungan serat kasar pakan ayam broiler baik starter
maupun finisher adalah maksimal 6 %.
Kalsium dan Fosfor
Mineral dibutuhkan dalam jumlah kecil, tetapi peranannya mencakup
seluruh fungsi pengelolaan, pertumbuhan dan produksi. Terdapat 16 mineral
esensial yang dibagi menjadi dua golongan, yaitu 7 macam mineral makro dan 9
macam mineral mikro. Pembagian ini didasarkan kepada konsentrasi yang
terdapat dalam tubuh ternak. Umumnya mineral yang digunakan dalam pakan
10
ayam broiler adalah kalsium dan fosfor total. Mineral ini berfungsi membantu
pembentukan dan pemeliharaan struktur kerangka tubuh, sistem-sistem enzim,
transpor energi, pembekuan darah, kontraksi otot dan saraf serta keseimbangan
asam basa. Kelebihan kalsium akan mengganggu penggunaan magnesium,
mangan dan seng serta menyebabkan terbentuknya Ca3(PO4)2 tak larut, yang akan
menyebabkan defisiensi fosfor. Kekurangan Ca dan P akan mengalami gangguan
pada tulang dan paruh, lunaknya tulang, lemahnya urat daging dan pertumbuhan
terhambat (Tillman dkk. 1998; Amrullah 2004).
Menurut Mulyantini (2010), kebutuhan mineral, khususnya Ca dan P
sangat mungkin akan banyak direvisi apabila fitase, enzim pendagradasi kompleks
mioinositol, dipertimbangkan perannya dalam pakan. Kalsium dan P merupakan
mineral esensial yang saling berhubungan dalam proses biologis unggas. Oleh
karena itu imbangan kedua mineral tersebut sangat penting. Level P dapat
berpengaruh terhadap penyerapan Ca. Imbangan optimum Ca dan P tersedia
dalam pakan unggas berkisar 1:1 sampai 2:1. Vitamin D dapat membantu
penyerapan kalsium.
Menurut BSN (2006), kandungan kalsium dan fosfor total pakan ayam
broiler baik starter maupun finisher adalah berturut-turut 0,9-1,2 % dan 0,6-1 %.
Near Infrared (NIR) untuk Analisa Pakan Ternak
Metode NIR dapat diterapkan dalam pengujian, apabila telah dilakukan
validasi metode yaitu membandingkannya dengan metode kimia. Untuk itu perlu
dilakukan suatu pengkajian agar metode NIR ini valid dan dapat digunakan dalam
pengawasan mutu pakan di daerah.
Prinsip kerja NIR adalah bila suatu radiasi berinteraksi dengan sampel, ia
akan diabsorpsi, diteruskan atau dipantulkan. Hukum konservasi energi
memungkinkan kejadian tersebut dapat diperhitungkan. Total energi radiasi pada
sampel sama dengan jumlah energi yang diabsorbsi, diteruskan dan dipantulkan.
Dengan demikian bila energi yang dipantulkan dapat diukur dan energi yang
diteruskan diatur supaya mempunyai nilai nol maka energi yang diabsorbsi dapat
dihitung (Williams & Norris 1990; Osborne et al. 1993).
11
Suatu molekul mempunyai energi dalam berbagai bentuk misalnya energi
vibrasi yang disebabkan perubahan periodik pada atomnya dari posisi
kesetimbangannya. Di samping itu molekul juga mempunyai energi rotasi
berdasarkan atas perputaran terhadap pusat gravitasinya. Besarnya perbedaan
energi vibrasi dan rotasi pada molekul yang diradiasi akan mempengaruhi
absorbsi near infrared (Adrizal 2007)
Data absorbsi near infrared sangat potensial digunakan untuk analisis
mutu pakan ternak. Keuntungan penggunaan near infrared adalah cepat, murah,
persiapan sampel sederhana, tanpa menggunakan bahan kimia (Leeson &
Summers 1997, 2001; Fontaine et al. 2001; Farrel 1999; Wrigley 1999). Prediksi
dengan metode ini hanya membutuhkan beberapa gram sampel dalam bentuk
tepung dengan ketebalan sampel pada cawan petri minimal 1 mm sampai dengan
7 mm, kemudian disinari menggunakan near infrared. Data reflektan dari
penyinaran tersebut dikonversi menjadi nilai absorbsi, kemudian digunakan untuk
memprediksi komposisi kandungan pakan. Kalibrasi hubungan antara data
absorbsi near infrared dengan masing-masing kandungan gizi pakan adalah
sangat penting. Proses kalibrasi membutuhkan sampel yang banyak dan algoritma
yang sesuai, tetapi bila proses kalibrasi telah selesai maka proses analisis untuk
setiap sampel membutuhkan waktu beberapa menit saja sekitar 10 menit
(Williams & Norris 1990; Osborne et al. 1993).
Basis
near
infrared
spectroscopy
adalah
chemometric
yang
mengaplikasikan matematika ke analisis kimia. Teknik ini merupakan integrasi
spectroscopy, statistik dan ilmu komputer. Model matematika dibangun atas dasar
hubungan antara komposisi kimia dengan absorbansi radiasi sinar near infrared
pada panjang gelombang antara 4000 – 10.000 cm-1 . Pada spektrum tersebut kita
mengukur terutama vibrasi hidrogen pada ikatan kimia dimana hidrogen terikat
dengan atom lain seperti nitrogen, oksigen dan karbon. Pada umumnya pakan
ternak tidak tembus cahaya, oleh sebab itu analisis near infrared cenderung
menggunakan reflektan daripada transmitan. Cahaya yang dipantulkan oleh
sampel digunakan secara tidak langsung untuk mengukur jumlah energi yang
diabsorbsi oleh sampel. Analisis near infrared mengukur absorbs radiasi oleh
komponen-komponen didalam sampel misalnya, ikatan peptida pada panjang
12
gelombang tertentu. Komponen lain juga mengabsorbsi energi, namun bersifat
mengganggu. Untuk mengurangi efek tersebut dilakukan perlakuan matematik
dan regresi linear atau prosedur statistik lainnya pada data tersebut (Williams &
Norris 1990; Osborne et al. 1993).
Menurut Buchi (2006), metode kalibrasi yang banyak digunakan adalah
Multiple Linear Regression (MLR), Principal Component Regression (PCR), dan
Partial Least Squares Regression (PLS). MLR adalah metode penetapan
kuantitatif yang klasik, dimana sudah banyak yang tidak menggunakan lagi.
Metode ini adalah kalibrasi multivariat, dimana tujuannya adalah untuk
memprediksi konsentrasi konstituen berdasarkan pada spektrumnya untuk
mendapatkan persamaan regresi dari semua dimensi secara sederhana. Panjang
gelombang yang digunakan adalah 4000 – 10.000 cm-1.
Menurut Harjono (2008), Principal components analysis (PCA) secara
umum dikenal sebagai teknik interprestasi multivariat, dimana “the loading”
dipilih untuk menjelaskan secara maksimal keragaman di dalam variabel. Akan
tetapi, kita akan mempertimbangkan disini sebagai alat statistik melalui
penggunaan komponen-komponen yang diturunkan adalam sebuah model regresi
untuk memprediksi variabel respon yang tidak teramati menggunakan komponen
utama. Komponen utama bertujuan untuk menjelaskan sebanyak mungkin
keragaman data dengan kombinasi linier yang ditemukan yang saling bebas satu
sama lain dan didalam arah keragaman paling besar. Tiap-tiap komponen utama
merupakan kombinasi linier dari semua variabel. Komponen utama pertama
menjelaskan variasi terbesar dari data diikuti dengan komponen utama kedua dan
seterusnya. Terdapat komponen utama yang jumlahnya sama dengan jumlah
variabel yang ada, tetapi biasanya hanya memilih sedikit komponen utama
pertama untuk analisis regresi.
Partial least squares (PLS) adalah sebuah metode reduksi dimensi data,
sejenis dengan PCA, untuk mencari faktor-faktor yang paling relevan dalam
memprediksi
dan
menginterprestasi
data.
Regresi
PLS
meningkatkan
kemampuannya model dari PCA dengan menggunakan variabel respon secara
aktif dalam dekomposisi bilinier prediktor. PCA terfokus pada keragaman di
dalam prediktor, sedangkan PLS fokus pada kovarians diantara respon dan
13
prediktor-prediktor. Dengan jalan menyeimbangkan informasi antara prediktor
dan respon, PLS mereduksi dampak dari banyaknya prediktor yang tidak relevan
dengan keragaman data. Estimasi kesalahan prediktor ditingkatkan dengan cara
validasi silang. PCA yang dilanjutkan dengan pemodelan regresi dan PLS-R
dapat diterapkan untuk kalibrasi yang melibatkan dimensi prediktor relatif besar
dengan respon yang relatif sedikit.
Principal Component Regression (PCR) merupakan teknik analisis
multivariat yang dilakukan dengan terlebih dahulu mereduksi komponen dengan
teknik Principal omponent Analysis (PCA) dilanjutkan dengan teknik analisis
regresi antara komponen utama yang baru terhadap respon. PCA telah mulai
dilakukan oleh Pearson (1901) dan kemudian dikembangkan oleh Hotelling
(1933). Aplikasi dari PCA didiskusikan oleh Rao (1964), Cooley dan Lohnes
(1971), dan Gnanadesikan (1977). Perlakuan statistik yang menakjubkan dengan
PCA ditemukan oleh Kshirsagar (1972), Morrison (1976), dan Mardia, Kent, dan
Bibby (1979).
PCR secara khas digunakan untuk model-model regresi linier, dimana
jumlah variabel bebas (prediktor) p adalah sangat banyak, atau dimana antar
prediktor berkorelasi tinggi (multikolinieritas). Salah satu aplikasi PCR yang
cukup penting adalah kalibrasi multivariat, dimana tujuannya adalah untuk
memprediksi konsentrasi konstituen berdasarkan pada spektrumnya. Spektrum
secara khas terdiri dari nilai-nilai yang menjangkau panjang gelombang dengan
kisaran yang luas, sehingga terdiri dari ratusan komponen yang harus dianalisis,
sedangkan faktor konsentrasi umumnya terbatas.
Keuntungan utama dari kalibrasi PCR adalah sebagai berikut:
a. Dekomposisi dari matrik absorbansi menjadi matrik ortogonal yang lebih kecil
memungkinkan terjadinya pengurangan permasalahan dimensional dalam
kasus sistem yang dikondisikan buruk. Jadi, jika terdapat spektrum dengan
korelasi yang tinggi, kita akan selalu memperoleh solusi yang terbaik dalam
hal matrik yang mendekati tunggal.
b. Komponen tambahan yang tidak diketahui atau komponen background dapat
secara otomatis dimodelkan sebagai komponen utama jika konsentrasi dari
komponen tersebut bervariasi terhadap sampel kalibrasi yang berbeda.
14
Partial Least-squared regression (PLS-R) pertama kali dikembangkan
oleh Herman Wold, yang tertarik pada aplikasi untuk ilmu sosial khususnya
bidang ekonomi. Namun demikian, PLS-R pertama kali dipopulerkan oleh ahli
kimia dan telah digunakan untuk mengatasi permasalahan kalibrasi dengan
dimensi yang besar, sebagai contoh penggunaan jumlah pengukuran reflektan
yang banyak untuk mengestimasi konsentrasi suatu larutan. PLS juga telah
digunakan oleh Davies dalam kalibrasi multivariat pada angka oktan
menggunakan 226 panjang gelombang NIR.
PLS-R adalah sama dengan PCR yang bertujuan untuk mengestimasi
koefisien regresi dalam model regresi linier dimana terdapat jumlah variabel x
dengan multikolinieritas yang tinggi. Dalam tahap pertama PCR, skor diperoleh
dengan mengekstraksi informasi yang ada didalam variabel x dengan menerapkan
analisis komponen utama (PCA) tanpa menggunakan informasi apapun mengenai
variabel y. Sebaliknya, skor dalam PLS-R dihitung dengan memaksimalkan
kriteria kovarian antara variabel x dan y sehingga dalam teknik ini respon telah
dilibatkan dalam