Neraca Kalsium pada Hewan Model Tikus Putih Rattus novergicus Kondisi Defisiensi Kalsium
NERACA KALSIUM PADA HEWAN MODEL TIKUS PUTIH
Rattus novergicus KONDISI DEFISIENSI KALSIUM
ZARMEIS SRI MULYATI
ILMU NUTRISI DAN TEKNOLOGI PAKAN
FAKULTAS PETERNAKAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Neraca Kalsium pada
Hewan Model Tikus Putih Rattus novergicus Kondisi Defisiensi Kalsium adalah
benar karya saya denganarahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2014
Zarmeis Sri Mulyati
NIM D24090067
ABSTRAK
ZARMEIS SRI MULYATI. Neraca Kalsium pada Hewan Model Tikus Putih
Rattus novergicus Kondisi Defisiensi Kalsium. Dibimbing oleh DEWI APRI
ASTUTI dan SUMIATI.
Hewan model digunakan sebagai hewan percobaan, dapat digunakan untuk
mengevaluasi diet, obat-obatan, senyawa aktif serta pemberian suplemen dalam
makanan. Hewan model defisiensi kalsium adalah hewan yang kadar kalsium
dalam serum atau plasma lebih rendah dari pada hewan dalam kondisi normal.
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi keseimbangan kalsium pada tikus
(Rattus norvegicus) yang defisiensi kalsium. Peubah yang diukur yaitu konsumsi
bahan kering, konsumsi kalsium, kalsium feses, absorpsi kalsium, kalsium plasma,
kalsium tulang, kalsium hati, kalsium ginjal dan pertambahan bobot badan harian.
Analisis data menggunakan analisis deskriptif. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa dari semua peubah tidak berbeda nyata antara perlakuan kontrol dan
perlakuan defisiensi kalsium, kecuali plasma kalsium pada perlakuan kontrol lebih
tinggi dari perlakuan defisiensi kalsium. Hasil peubah penelitian menunjukkan
bahwa kalsium plasma pada perlakuan defisiensi kalsium lebih rendah karena
asupan yang rendah ke dalam tubuh sehingga terjadi proses homeostatis. Tikus
sebagai hewan model yang kekurangan kalsium telah mengalami penurunan
kalsium plasma 33% secara nyata.
Kata kunci: defisiensi kalsium, hewan model, homeostasis, neraca kalsium
ABSTRACT
ZARMEIS SRI MULYATI. Calcium Balance in Animal Model of White Rats
Rattus novergicus During Calcium Deficiency. Supervised by DEWI APRI
ASTUTI and SUMIATI.
Animal models are deliberately kept to be used as experimental animals, it
can be used as a model to evaluate diet, drugs, active compounds and feed
supplements. Animal models with calcium deficiency is an animal which have
serum or plasma calcium lower than in normal condition. This research was aimed
to evaluate calcium balance of rats (Rattus norvegicus) in deficiency of calcium.
Variables measured were feed and calcium intake, calcium of feces, calcium
absorption, plasma calcium, calcium of bone, calcium in the liver, and kidney and
daily weight gain. Data were analyzed descriptively. The results showed that there
were not significant different between control and calcium deficiency diet groups
for all parameters, except plasma calcium of the rat fed control diet higher than
that of the rat fed deficiency calcium diet. It was concluded that plasma calcium of
rat fed calcium deficiency diet was low due to the low calcium intake so that
become homeostasis process in whole body. Rats as animal model of calcium
deficiency has lower calcium plasma of 33%.
Keywords: Animal models, calcium balance, calcium deficiency, homeostasis
NERACA KALSIUM PADA HEWAN MODEL TIKUS PUTIH
Rattus novergicus KONDISI DEFISIENSI KALSIUM
ZARMEIS SRI MULYATI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Peternakan
pada
Departemen Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan
DEPARTEMEN ILMU NUTRISI DAN TEKNOLOGI PAKAN
FAKULTAS PETERNAKAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Neraca Kalsium pada Hewan Model Tikus Putih Rattus novergicus
Kondisi Defisiensi Kalsium
Nama
: Zarmeis Sri Mulyati
NIM
: D24090067
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Dewi Apri Astuti, MS
Pembimbing I
Dr Ir Sumiati, MSc
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Panca Dewi MHK, MSi
Ketua Departemen
Tanggal Lulus: (
)
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian ini adalah defisiensi kalsium pada hewan model tikus
putih yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2013, dengan judul Neraca Kalsium
pada Hewan Model Tikus Putih Rattus novergicus Kondisi Defisiensi Kalsium.
Defisiensi kalsium merupakan kondisi dimana ternak mengalami
kekurangan kalsium didalam tubuhnya. Defisiensi kalsium dapat berasal dari diet
yang diberikan kepada ternak. Pemberian diet defisiensi kalsium untuk
menjadikan hewan model tikus putih (R. novergicus) galur Sprague dawley
rendah kalsium sehingga mengalami defisiensi kalium yang selanjutnya akan
digunakan untuk uji senyawa aktif. Skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,
penulis berharap agar skripsi ini memberikan informasi yang berguna bagi dunia
peternakan.
Bogor, Mei 2014
Zarmeis Sri Mulyati
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan
Alat
Lokasi dan Waktu Penelitian
Prosedur Percobaan
Analisis Data
Peubah yang Diamati
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsumsi Bahan Kering (BK) Diet dan Kalsium
Kalsium Feses
Absorpsi Kalsium
Kalsium Plasma
Pertambahan Bobot Badan Harian (PBBH)
Kalsium Tulang Femur
Kalsium Hati
Kalsium Ginjal
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
UCAPAN TERIMA KASIH
x
x
x
1
2
3
3
3
3
5
5
6
6
7
7
8
9
9
10
10
11
11
11
11
13
15
15
DAFTAR TABEL
1 Komposisi dan kandungan nutrien ransum penelitian
2 Komposisi mineral mix dalam 5000 mg
3 Rataan konsumsi bahan kering, konsumsi kalsium, kalsium difeses,
absorbsi kalsium, kalsium diplasma tikus
4 Rataan pertambahan bobot badan harian (PBBH), kalsium dalam tulang
femur, kalsium dalam hati, kalsium dalam ginjal tikus.
2
3
6
9
DAFTAR GAMBAR
1 Metabolisme kalsium dalam tubuh
2 Proses penyerapan kalsium dalam tubuh tikus
7
10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Hasil uji T-test konsumsi bahan kering (BK)
Hasil uji T-test konsumsi kalsium
Hasil uji T-test kalsium feses
Hasil uji T-test absorpsi kalsium
Hasil uji T-test kalsium plasma
Hasil uji T-test kalsium tulang femur
Hasil uji T-test kalsium hati
Hasil uji T-test kalsium ginjal
Hasil uji T-test pertambahan bobot badan harian (PBBH)
13
13
13
13
13
13
14
14
14
PENDAHULUAN
Hewan percobaan atau hewan laboratorium adalah hewan yang sengaja
dipelihara untuk dipakai sebagai model penelitian, dan juga untuk mempelajari
dan mengembangkan berbagai macam bidang ilmu dalam skala penelitian atau
pengamatan laboratorium (Smith dan Mangkoewidjojo 1988). Berbagai jenis
hewan yang umum digunakan sebagai hewan percobaan yaitu mencit, tikus,
marmut, kelinci, hamster, unggas, kambing, domba, sapi, kerbau, kuda dan
monyet (Malole dan Pramono 1998). Terdapat beberapa galur tikus putih (Rattus
norvegicus) yang sering digunakan dalam penelitian. Galur-galur tersebut antara
lain: Wistar, Sprague dawley, Long evans, dan Holdzman (Kohn dan Bartold
1984). Penelitian ini menggunakan galur S. dawley sebagai hewan model karena
hewan ini mudah dipelihara, relatif sehat, umur relatif singkat, sistem reproduksi
yang cepat. Tikus putih dapat digunakan sebagai hewan percobaan yang
digunakan untuk menguji pakan, obat-obatan, berbagai jenis mineral dan senyawa
aktif seperti inulin, nano produk dan hormon.
Purified diet (NRC 1995) adalah formulasi ransum yang bahan bakunya
lebih terseleksi dan kadarnya tidak bervariasi. Bahan baku yang digunakan seperti
casein, kedelai, gula, pati, minyak sayur, carboxy methyl cellulose (CMC),
vitamin dan garam. Konsentrasi nutrien dari produk purified diet tidak bervariasi
dan lebih mudah terkontrol. Diet ini bisa dibuat secara khusus untuk
menghasilkan ransum hewan model yang defisiensi terhadap salah satu nutrien
(makro atau mikro).
Kebutuhan kalsium pada tikus normal tumbuh menurut NRC (1995) sebesar
0.5%. Formula diet yang dibuat untuk hewan model defisiensi kalsium harus
mengandung kalsium yang kurang dari 0.5%. Ransum pakan hewan model yang
kandungan kalsiumnya kurang dari kebutuhan normal dapat mengakibatkan
hewan model mengalami defisiensi kalsium. Namun belum banyak keberhasilan
dalam membuat hewan model tikus putih yang defisiensi kalsium yang dapat
digunakan sebagai uji produk-produk yang terkait dengan metabolisme kalsium,
karena biasanya hewan mengalami gangguan klinis. Bahan pakan purified diet
yang diberikan defisiensi kalsium diberikan pada tingkat yang tidak klinis.
Definisi hewan defisiensi kalsium adalah hewan yang kandungan kalsium
diserum kurang dari 9.2 mg dl-1. Kondisi ini dapat dilihat pula dari kadar kalsium
yang terdapat ditulang, gigi serta konsentrasi otot yang rendah dari hewan model
normal. Pemberian nutrien dengan kandungan mineral kalsium lebih rendah
dibandingkan dengan kebutuhan dapat menyebabkan hewan model mengalami
defisiensi kalsium. Hewan model defisiensi kalsium juga dapat digunakan dalam
pengujian bahan-bahan aktif seperti inulin dan difructose anhydride (DFA III)
yang dapat mempengaruhi metabolisme kalsium. Menurut Pudjiraharti et al
(2011) DFA III yaitu senyawa disakarida siklik yang merupakan hasil reaksi
secara enzimatis dari inulin enzim inulinfruktotransferase Nonomuraea sp.
Penambahan senyawa aktif tersebut digunakan dalam kajian penyembuhan
osteoporosis, status menopause dan patah tulang.
Penelitian ini bertujuan untuk membuat hewan model tikus putih (R.
norvegicus) galur S. dawley yang defisiensi kalsium dan mengevaluasi neraca
kalsiumnya. Manfaat dari penelitian ini dapat digunakan untuk kajian pengaruh
2
senyawa aktif terhadap serapan atau pemanfaatan kalsium tubuh, kemudian dapat
diujikan kepada hewan ternak maupun manusia.
METODE
Bahan
Hewan percobaan
Penelitian ini menggunakan tikus putih betina R. novergicus dari galur S.
dawley dewasa yang berumur 12 bulan sebanyak 10 ekor dengan rata-rata bobot
badan (235.00 ± 27.94) g.
Purified diet
Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan Purified diet terdiri atas
tepung beras, kasein, minyak jagung, tepung gula, vitamin, DL-metionin, mineral
(mengandung kalsium), CMC dan garam. Pakan defisiensi kalsium terbuat dari
bahan yang sama kecuali penggunaan bahan mineral yang bebas kalsium. Bahan
pakan defisiensi kalsium dibuat pada taraf tidak klinis. Komposisi dan kandungan
nutrien ransum penelitian (Tabel 1) dan komposisi mineral mix yang digunakan
dalam penelitian (Tabel 2).
Tabel 1 Komposisi dan kandungan nutrien ransum penelitian
Komposisi
K (%)*
DK (%)*
Tepung beras
25.00
25.00
Kasein
18.00
18.00
Minyak jagung
3.50
3.50
Glukosa
49.00
49.00
DL-Methionine
0.30
0.30
Carboxy methyl cellulose
3.00
3.00
Mineral Mix (berkalsium)
0.50
0.00
Mineral Mix (tanpa kalsium)
0.00
0.50
Campuran vitamin
0.50
0.50
Garam
0.20
0.20
Total
100.00
100.00
Bahan kering (%)**
76.89
77.31
Protein Kasar (%)**
17.78
17.90
Serat Kasar (%)**
0.44
0.49
Lemak Kasar (%)**
3.11
3.07
Kalsium (%)**
0.60
0.40
Fosfor (%)**
0.20
0.20
Keterangan : * = K (diet kontrol) ; DK (diet defisiensi kalsium) ; ** = Hasil analisis laboratorium
Mikrobiologi Terapan Pusat Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI)
Cibinong (2013)
3
Tabel 2 Komposisi mineral mix dalam 5000 mg
Komposisi
Mineral mix berkalsium Mineral mix tanpa kalsium
NaCl
697
697
KH2PO4
195
195
MgSO4
287
287
CaCO3
191
0
Tepung maizena
0
191
FeSO4,7H2O
135
135
MnSO4.H2O
20
20
K.I
4
4
ZnSO4.7H2O
3
3
CuSO4.5H2O
2
2
CoCl2.6H2O
1
1
Total
5000
5000
Mineral mix diproduksi dari laboratorium Biokimia Pangan Departemen Ilmu dan Teknologi
Pangan (ITP) FATETA
Alat
Peralatan yang digunakan adalah kandang individu dari bak kotak dengan
ukuran 28 cm x 39 cm dengan tinggi 12.5 cm yang diberi sekam, tempat minum,
tempat pakan, timbangan, baskom, blender, plastik, sendok plastik besar dan kecil,
alat tulis, termometer ruangan dan alat kebersihan. Pengambilan darah
menggunakan syiringe dan tabung berheparin. Analisis kadar kalsium serum
menggunakan reagen kit kalsium O-C FAST® dan spektrofotometer UV-Vis,
sedangkan analisis kadar kalsium pada pakan, tulang, feses, hari dan ginjal
menggunakan Atomic Absorption Spekrophotometer (AAS) Shimadzu AA-6300.
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di kandang pemeliharaan tikus. Analisis kalsium
dilakukan di laboratorium Ternak Daging dan Kerja Departemen Ilmu Nutrisi dan
Teknologi Pakan Fakultas Peternakan, analisis mineral kalsium laboratorium
Kimia Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB
Dramaga dan analisis proksimat diet di Laboratorium Mikrobiologi Terapan Pusat
Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Cibinong
pada bulan Maret – Desember 2013.
Prosedur Percobaan
Pemeliharaan
Waktu adaptasi terhadap pakan baru dilakukan selama empat hari.
Pemberian pakan dilakukan dua kali sehari yaitu pagi hari pukul 08.00 dan sore
hari pukul 15.00. Pencampuran pakan secara kering dilakukan setiap tujuh hari
sekali, sedangkan pembuatan pakan berbentuk bola-bola dilakukan setiap pagi
sebanyak kebutuhan pakan pagi dan sore hari. Jumlah pakan yang diberikan
sebanyak 15 g dengan kadar air sekitar 20%. Air minum diberikan ad libitum.
Perlakuan yang diberikan adalah pakan purified diet (kontrol) dan pakan
defisiensi kalsium (DK). Kelompok tikus yang diberi perlakuan diet kontrol
4
sebanyak 5 ekor dan kelompok tikus yang diberi perlakuan diet defisiensi kalsium
sebanyak 5 ekor.
Koleksi Sampel Pakan
Konsumsi dihitung setiap hari dengan cara menimbang pakan yang
diberikan dikurangi sisa pakan (g ekor-1hari-1).
Koleksi Sampel Feses
Pengambilan sampel total koleksi feses dilakukan selama lima hari pada
saat akhir pemeliharaan.
Pengambilan Darah
Pengambilan darah dilakukan pada akhir penelitian dengan menggunakan
metode cardiac puncture atau pengambilan darah pada bagian jantung. Tikus
yang telah dianastesi dengan eter dibaringkan di tempat yang datar, lalu bulu
dibersihkan dan diberi antiseptik, kemudian bagian thorak kiri yang diraba
merupakan tempat jantung. Siring ditusukkan kurang lebih 45º lalu darah diambil
sebanyak 1 ml dan dimasukkan kedalam tabung berheparin.
Tulang, Hati dan Ginjal
Tulang Femur, hati dan ginjal diambil setelah hewan dianastesi dan
dimatikan dilanjutkan dengan preparasi.
Preparasi Sampel Tulang Femur
Tulang yang sudah preparasi dari tubuh hewan dikeringkan pada suhu 60 ºC
selama 24 jam, kemudian sisa daging yang melekat dibersihkan menggunakan silet,
tulang yang sudah bersih direndam dengan larutan hydraziniumhydroxid (etwa 100%
N2H5OH) selama enam hari, kemudian tulang direndam menggunakan alkohol 30%
selama 1 jam, lalu dibilas menggunakan aquades sebanyak dua kali dan dikeringkan
dengan oven 60ºC.
Pengabuan Basah
Sampel ransum, feses, hati, ginjal dan tulang dihaluskan menggunakan
mortar, ditimbang sebanyak masing-masing sampel 1 g. Sampel ditambahkan 5
ml HNO3 (p) lalu didiamkan selama 1 jam pada suhu ruang di ruang asam,
kemudian dipanaskan diatas hot plate dengan temperatur rendah (60-70 ºC)
selama 4-6 jam (dalam ruang asam). Sampel dibiarkan semalam (sampel ditutup)
lalu ditambahkan 0.4 ml H2SO4 (p), dan dipanaskan diatas hot plate sampai larutan
berkurang (lebih pekat), biasanya ± 1 jam, selanjutnya sampel ditambahkan 2-3
tetes larutan campuran HClO4:HNO3 (2:1). Sampel masih tetap diatas hot plate,
karena pemanasan terus dilanjutkan sampai ada perubahan warna dari coklat
menjadi kuning tua kemudian menjadi kuning muda (biasanya ± 1 jam). Setelah
ada perubahan warna, pemanasan masih dilanjutkan selama 10-15 menit. Sampel
dipindahkan lalu didinginkan dan ditambahkan 2 ml aquades dan 0.6 ml HCl (p),
kemudian dipanaskan kembali agar sampel larut (±15 menit) sebelum dimasukkan
dalam labu takar 100 ml. Endapan disaring dengan kertas saring, kemudian
sampel yang telah bening dibaca menggunakan AAS untuk diketahui konsentrasi
kalsiumnya pada panjang gelombang 570 nm (Taussky dan Shorr 1953).
5
Pengukuran Kadar Kalsium Plasma
Analisis kadar kalsium serum menggunakan reagen kit kalsium O-C FAST®
dan spektrofotometer UV-Vis. Sampel plasma darah, blanko dan standar sebanyak
10µl dimasukkan dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan 1000 µl pelarut 1calcium, lalu divortex selama 10 detik dan diinkubasi selama 5 menit, lalu
ditambahkan 250 µl pelarut kedua yang mengandung ethanolamine dan CCorrosive kemudian divortex kembali selama 10 detik lalu diinkubasi selama 10
menit. Sampel dibaca absorbansinya menggunakan spektrofotometer dengan
panjang gelombang 570-580 nm.
Analisis data
Data yang diperoleh dari dua perlakuan dibandingkan dengan uji T. Rataan
dan standar deviasi dihitung berdasarkan rumus Stell dan Torrie (1993) berikut :
t=
đ-μd
sd
atau apabila μd maka t =
đ
sd
n
n
Derajat bebas (df) = n-1
D = selisih diantara masing-masing individu/objek yang berpasangan
µd = nilai rata-rata perbedaan d populasi dari keseluruhan pasangan data, bisanya
0
đ = nilai rata-rata dari d
sd = nilai standar deviasi dari d
n = banyaknya pasangan data
Peubah yang Diamati
Peubah yang diamati adalah konsumsi bahan kering (BK), kunsumsi
kalsium, kadar kalsium difeses, absorpsi kalsium, kadar kalsium plasma, kalsium
dalam tulang, kalsium dalam hati, kalsium dalam ginjal, dan pertambahan bobot
badan harian (PBBH).
Konsumsi Bahan Kering (BK) dan Kalsium
Konsumsi BK dan kalsium dihitung setiap hari dengan cara menimbang diet
yang diberikan dikurangi sisa diet (g ekor-1 hari-1) dikali dengan BK diet atau dan
kadar kalsium diet hasil analisis proksimat.
Kadar Kalsium dalam Feses, Hati, Ginjal dan Tulang
Preparasi sampel dan analisis menggunakan metode pengabuan basah,
kemudian sampel dibaca menggunakan AAS untuk diketahui konsentrasi
kalsiumnya.
Absorpsi Kalsium
Absorpsi kalsium dihitung dengan mengurangi jumlah kalsium yang
dikonsumsi dengan jumlah kalsium yang dikeluarkan bersama dalam feses dibagi
jumlah konsumsi kalsium dan dikali 100% (Shiga et al. 2003).
6
Kadar Kalsium Plasma
Diukur dengan menggunakan reagen kit kalsium O-C FAST® dan dibaca
panjang gelombangnya dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis dengan
panjang gelombang 570-580 nm, dengan rumus perhitungan sebagai berikut :
Konsentrasi Kalsium (mg dl-1) =
absorbansi sampel
X konsentrasi standar
absorbansi standar
Pertambahan Bobot Badan Harian
Pertambahan bobot badan harian (PBBH) diketahui dengan penimbangan
bobot badan awal dan akhir penelitian, dengan rumus perhitungan sebagai berikut:
PBBH =
Bobot badan akhir (g) - Bobot badan awal (g)
Jumlah hari pemeliharaan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsumsi Bahan Kering (BK), Konsumsi Kalsium, Kalsium Feses, Absorpsi
Kalsium, Kalsium Tulang Femur dan Kalsium OrganTikus
Konsumsi bahan kering, konsumsi kalsium, kalsium difeses, absorpsi
kalsium tikus tidak berbeda nyata antar perlakuan. Kadar kalsium di plasma
hewan tikus yang diberi diet defisiensi kalsium (DK) nyata lebih rendah
dibandingkan dengan perlakuan kontrol (P
Rattus novergicus KONDISI DEFISIENSI KALSIUM
ZARMEIS SRI MULYATI
ILMU NUTRISI DAN TEKNOLOGI PAKAN
FAKULTAS PETERNAKAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Neraca Kalsium pada
Hewan Model Tikus Putih Rattus novergicus Kondisi Defisiensi Kalsium adalah
benar karya saya denganarahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2014
Zarmeis Sri Mulyati
NIM D24090067
ABSTRAK
ZARMEIS SRI MULYATI. Neraca Kalsium pada Hewan Model Tikus Putih
Rattus novergicus Kondisi Defisiensi Kalsium. Dibimbing oleh DEWI APRI
ASTUTI dan SUMIATI.
Hewan model digunakan sebagai hewan percobaan, dapat digunakan untuk
mengevaluasi diet, obat-obatan, senyawa aktif serta pemberian suplemen dalam
makanan. Hewan model defisiensi kalsium adalah hewan yang kadar kalsium
dalam serum atau plasma lebih rendah dari pada hewan dalam kondisi normal.
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi keseimbangan kalsium pada tikus
(Rattus norvegicus) yang defisiensi kalsium. Peubah yang diukur yaitu konsumsi
bahan kering, konsumsi kalsium, kalsium feses, absorpsi kalsium, kalsium plasma,
kalsium tulang, kalsium hati, kalsium ginjal dan pertambahan bobot badan harian.
Analisis data menggunakan analisis deskriptif. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa dari semua peubah tidak berbeda nyata antara perlakuan kontrol dan
perlakuan defisiensi kalsium, kecuali plasma kalsium pada perlakuan kontrol lebih
tinggi dari perlakuan defisiensi kalsium. Hasil peubah penelitian menunjukkan
bahwa kalsium plasma pada perlakuan defisiensi kalsium lebih rendah karena
asupan yang rendah ke dalam tubuh sehingga terjadi proses homeostatis. Tikus
sebagai hewan model yang kekurangan kalsium telah mengalami penurunan
kalsium plasma 33% secara nyata.
Kata kunci: defisiensi kalsium, hewan model, homeostasis, neraca kalsium
ABSTRACT
ZARMEIS SRI MULYATI. Calcium Balance in Animal Model of White Rats
Rattus novergicus During Calcium Deficiency. Supervised by DEWI APRI
ASTUTI and SUMIATI.
Animal models are deliberately kept to be used as experimental animals, it
can be used as a model to evaluate diet, drugs, active compounds and feed
supplements. Animal models with calcium deficiency is an animal which have
serum or plasma calcium lower than in normal condition. This research was aimed
to evaluate calcium balance of rats (Rattus norvegicus) in deficiency of calcium.
Variables measured were feed and calcium intake, calcium of feces, calcium
absorption, plasma calcium, calcium of bone, calcium in the liver, and kidney and
daily weight gain. Data were analyzed descriptively. The results showed that there
were not significant different between control and calcium deficiency diet groups
for all parameters, except plasma calcium of the rat fed control diet higher than
that of the rat fed deficiency calcium diet. It was concluded that plasma calcium of
rat fed calcium deficiency diet was low due to the low calcium intake so that
become homeostasis process in whole body. Rats as animal model of calcium
deficiency has lower calcium plasma of 33%.
Keywords: Animal models, calcium balance, calcium deficiency, homeostasis
NERACA KALSIUM PADA HEWAN MODEL TIKUS PUTIH
Rattus novergicus KONDISI DEFISIENSI KALSIUM
ZARMEIS SRI MULYATI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Peternakan
pada
Departemen Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan
DEPARTEMEN ILMU NUTRISI DAN TEKNOLOGI PAKAN
FAKULTAS PETERNAKAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Neraca Kalsium pada Hewan Model Tikus Putih Rattus novergicus
Kondisi Defisiensi Kalsium
Nama
: Zarmeis Sri Mulyati
NIM
: D24090067
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Dewi Apri Astuti, MS
Pembimbing I
Dr Ir Sumiati, MSc
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Panca Dewi MHK, MSi
Ketua Departemen
Tanggal Lulus: (
)
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian ini adalah defisiensi kalsium pada hewan model tikus
putih yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2013, dengan judul Neraca Kalsium
pada Hewan Model Tikus Putih Rattus novergicus Kondisi Defisiensi Kalsium.
Defisiensi kalsium merupakan kondisi dimana ternak mengalami
kekurangan kalsium didalam tubuhnya. Defisiensi kalsium dapat berasal dari diet
yang diberikan kepada ternak. Pemberian diet defisiensi kalsium untuk
menjadikan hewan model tikus putih (R. novergicus) galur Sprague dawley
rendah kalsium sehingga mengalami defisiensi kalium yang selanjutnya akan
digunakan untuk uji senyawa aktif. Skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,
penulis berharap agar skripsi ini memberikan informasi yang berguna bagi dunia
peternakan.
Bogor, Mei 2014
Zarmeis Sri Mulyati
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan
Alat
Lokasi dan Waktu Penelitian
Prosedur Percobaan
Analisis Data
Peubah yang Diamati
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsumsi Bahan Kering (BK) Diet dan Kalsium
Kalsium Feses
Absorpsi Kalsium
Kalsium Plasma
Pertambahan Bobot Badan Harian (PBBH)
Kalsium Tulang Femur
Kalsium Hati
Kalsium Ginjal
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
UCAPAN TERIMA KASIH
x
x
x
1
2
3
3
3
3
5
5
6
6
7
7
8
9
9
10
10
11
11
11
11
13
15
15
DAFTAR TABEL
1 Komposisi dan kandungan nutrien ransum penelitian
2 Komposisi mineral mix dalam 5000 mg
3 Rataan konsumsi bahan kering, konsumsi kalsium, kalsium difeses,
absorbsi kalsium, kalsium diplasma tikus
4 Rataan pertambahan bobot badan harian (PBBH), kalsium dalam tulang
femur, kalsium dalam hati, kalsium dalam ginjal tikus.
2
3
6
9
DAFTAR GAMBAR
1 Metabolisme kalsium dalam tubuh
2 Proses penyerapan kalsium dalam tubuh tikus
7
10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Hasil uji T-test konsumsi bahan kering (BK)
Hasil uji T-test konsumsi kalsium
Hasil uji T-test kalsium feses
Hasil uji T-test absorpsi kalsium
Hasil uji T-test kalsium plasma
Hasil uji T-test kalsium tulang femur
Hasil uji T-test kalsium hati
Hasil uji T-test kalsium ginjal
Hasil uji T-test pertambahan bobot badan harian (PBBH)
13
13
13
13
13
13
14
14
14
PENDAHULUAN
Hewan percobaan atau hewan laboratorium adalah hewan yang sengaja
dipelihara untuk dipakai sebagai model penelitian, dan juga untuk mempelajari
dan mengembangkan berbagai macam bidang ilmu dalam skala penelitian atau
pengamatan laboratorium (Smith dan Mangkoewidjojo 1988). Berbagai jenis
hewan yang umum digunakan sebagai hewan percobaan yaitu mencit, tikus,
marmut, kelinci, hamster, unggas, kambing, domba, sapi, kerbau, kuda dan
monyet (Malole dan Pramono 1998). Terdapat beberapa galur tikus putih (Rattus
norvegicus) yang sering digunakan dalam penelitian. Galur-galur tersebut antara
lain: Wistar, Sprague dawley, Long evans, dan Holdzman (Kohn dan Bartold
1984). Penelitian ini menggunakan galur S. dawley sebagai hewan model karena
hewan ini mudah dipelihara, relatif sehat, umur relatif singkat, sistem reproduksi
yang cepat. Tikus putih dapat digunakan sebagai hewan percobaan yang
digunakan untuk menguji pakan, obat-obatan, berbagai jenis mineral dan senyawa
aktif seperti inulin, nano produk dan hormon.
Purified diet (NRC 1995) adalah formulasi ransum yang bahan bakunya
lebih terseleksi dan kadarnya tidak bervariasi. Bahan baku yang digunakan seperti
casein, kedelai, gula, pati, minyak sayur, carboxy methyl cellulose (CMC),
vitamin dan garam. Konsentrasi nutrien dari produk purified diet tidak bervariasi
dan lebih mudah terkontrol. Diet ini bisa dibuat secara khusus untuk
menghasilkan ransum hewan model yang defisiensi terhadap salah satu nutrien
(makro atau mikro).
Kebutuhan kalsium pada tikus normal tumbuh menurut NRC (1995) sebesar
0.5%. Formula diet yang dibuat untuk hewan model defisiensi kalsium harus
mengandung kalsium yang kurang dari 0.5%. Ransum pakan hewan model yang
kandungan kalsiumnya kurang dari kebutuhan normal dapat mengakibatkan
hewan model mengalami defisiensi kalsium. Namun belum banyak keberhasilan
dalam membuat hewan model tikus putih yang defisiensi kalsium yang dapat
digunakan sebagai uji produk-produk yang terkait dengan metabolisme kalsium,
karena biasanya hewan mengalami gangguan klinis. Bahan pakan purified diet
yang diberikan defisiensi kalsium diberikan pada tingkat yang tidak klinis.
Definisi hewan defisiensi kalsium adalah hewan yang kandungan kalsium
diserum kurang dari 9.2 mg dl-1. Kondisi ini dapat dilihat pula dari kadar kalsium
yang terdapat ditulang, gigi serta konsentrasi otot yang rendah dari hewan model
normal. Pemberian nutrien dengan kandungan mineral kalsium lebih rendah
dibandingkan dengan kebutuhan dapat menyebabkan hewan model mengalami
defisiensi kalsium. Hewan model defisiensi kalsium juga dapat digunakan dalam
pengujian bahan-bahan aktif seperti inulin dan difructose anhydride (DFA III)
yang dapat mempengaruhi metabolisme kalsium. Menurut Pudjiraharti et al
(2011) DFA III yaitu senyawa disakarida siklik yang merupakan hasil reaksi
secara enzimatis dari inulin enzim inulinfruktotransferase Nonomuraea sp.
Penambahan senyawa aktif tersebut digunakan dalam kajian penyembuhan
osteoporosis, status menopause dan patah tulang.
Penelitian ini bertujuan untuk membuat hewan model tikus putih (R.
norvegicus) galur S. dawley yang defisiensi kalsium dan mengevaluasi neraca
kalsiumnya. Manfaat dari penelitian ini dapat digunakan untuk kajian pengaruh
2
senyawa aktif terhadap serapan atau pemanfaatan kalsium tubuh, kemudian dapat
diujikan kepada hewan ternak maupun manusia.
METODE
Bahan
Hewan percobaan
Penelitian ini menggunakan tikus putih betina R. novergicus dari galur S.
dawley dewasa yang berumur 12 bulan sebanyak 10 ekor dengan rata-rata bobot
badan (235.00 ± 27.94) g.
Purified diet
Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan Purified diet terdiri atas
tepung beras, kasein, minyak jagung, tepung gula, vitamin, DL-metionin, mineral
(mengandung kalsium), CMC dan garam. Pakan defisiensi kalsium terbuat dari
bahan yang sama kecuali penggunaan bahan mineral yang bebas kalsium. Bahan
pakan defisiensi kalsium dibuat pada taraf tidak klinis. Komposisi dan kandungan
nutrien ransum penelitian (Tabel 1) dan komposisi mineral mix yang digunakan
dalam penelitian (Tabel 2).
Tabel 1 Komposisi dan kandungan nutrien ransum penelitian
Komposisi
K (%)*
DK (%)*
Tepung beras
25.00
25.00
Kasein
18.00
18.00
Minyak jagung
3.50
3.50
Glukosa
49.00
49.00
DL-Methionine
0.30
0.30
Carboxy methyl cellulose
3.00
3.00
Mineral Mix (berkalsium)
0.50
0.00
Mineral Mix (tanpa kalsium)
0.00
0.50
Campuran vitamin
0.50
0.50
Garam
0.20
0.20
Total
100.00
100.00
Bahan kering (%)**
76.89
77.31
Protein Kasar (%)**
17.78
17.90
Serat Kasar (%)**
0.44
0.49
Lemak Kasar (%)**
3.11
3.07
Kalsium (%)**
0.60
0.40
Fosfor (%)**
0.20
0.20
Keterangan : * = K (diet kontrol) ; DK (diet defisiensi kalsium) ; ** = Hasil analisis laboratorium
Mikrobiologi Terapan Pusat Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI)
Cibinong (2013)
3
Tabel 2 Komposisi mineral mix dalam 5000 mg
Komposisi
Mineral mix berkalsium Mineral mix tanpa kalsium
NaCl
697
697
KH2PO4
195
195
MgSO4
287
287
CaCO3
191
0
Tepung maizena
0
191
FeSO4,7H2O
135
135
MnSO4.H2O
20
20
K.I
4
4
ZnSO4.7H2O
3
3
CuSO4.5H2O
2
2
CoCl2.6H2O
1
1
Total
5000
5000
Mineral mix diproduksi dari laboratorium Biokimia Pangan Departemen Ilmu dan Teknologi
Pangan (ITP) FATETA
Alat
Peralatan yang digunakan adalah kandang individu dari bak kotak dengan
ukuran 28 cm x 39 cm dengan tinggi 12.5 cm yang diberi sekam, tempat minum,
tempat pakan, timbangan, baskom, blender, plastik, sendok plastik besar dan kecil,
alat tulis, termometer ruangan dan alat kebersihan. Pengambilan darah
menggunakan syiringe dan tabung berheparin. Analisis kadar kalsium serum
menggunakan reagen kit kalsium O-C FAST® dan spektrofotometer UV-Vis,
sedangkan analisis kadar kalsium pada pakan, tulang, feses, hari dan ginjal
menggunakan Atomic Absorption Spekrophotometer (AAS) Shimadzu AA-6300.
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di kandang pemeliharaan tikus. Analisis kalsium
dilakukan di laboratorium Ternak Daging dan Kerja Departemen Ilmu Nutrisi dan
Teknologi Pakan Fakultas Peternakan, analisis mineral kalsium laboratorium
Kimia Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB
Dramaga dan analisis proksimat diet di Laboratorium Mikrobiologi Terapan Pusat
Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Cibinong
pada bulan Maret – Desember 2013.
Prosedur Percobaan
Pemeliharaan
Waktu adaptasi terhadap pakan baru dilakukan selama empat hari.
Pemberian pakan dilakukan dua kali sehari yaitu pagi hari pukul 08.00 dan sore
hari pukul 15.00. Pencampuran pakan secara kering dilakukan setiap tujuh hari
sekali, sedangkan pembuatan pakan berbentuk bola-bola dilakukan setiap pagi
sebanyak kebutuhan pakan pagi dan sore hari. Jumlah pakan yang diberikan
sebanyak 15 g dengan kadar air sekitar 20%. Air minum diberikan ad libitum.
Perlakuan yang diberikan adalah pakan purified diet (kontrol) dan pakan
defisiensi kalsium (DK). Kelompok tikus yang diberi perlakuan diet kontrol
4
sebanyak 5 ekor dan kelompok tikus yang diberi perlakuan diet defisiensi kalsium
sebanyak 5 ekor.
Koleksi Sampel Pakan
Konsumsi dihitung setiap hari dengan cara menimbang pakan yang
diberikan dikurangi sisa pakan (g ekor-1hari-1).
Koleksi Sampel Feses
Pengambilan sampel total koleksi feses dilakukan selama lima hari pada
saat akhir pemeliharaan.
Pengambilan Darah
Pengambilan darah dilakukan pada akhir penelitian dengan menggunakan
metode cardiac puncture atau pengambilan darah pada bagian jantung. Tikus
yang telah dianastesi dengan eter dibaringkan di tempat yang datar, lalu bulu
dibersihkan dan diberi antiseptik, kemudian bagian thorak kiri yang diraba
merupakan tempat jantung. Siring ditusukkan kurang lebih 45º lalu darah diambil
sebanyak 1 ml dan dimasukkan kedalam tabung berheparin.
Tulang, Hati dan Ginjal
Tulang Femur, hati dan ginjal diambil setelah hewan dianastesi dan
dimatikan dilanjutkan dengan preparasi.
Preparasi Sampel Tulang Femur
Tulang yang sudah preparasi dari tubuh hewan dikeringkan pada suhu 60 ºC
selama 24 jam, kemudian sisa daging yang melekat dibersihkan menggunakan silet,
tulang yang sudah bersih direndam dengan larutan hydraziniumhydroxid (etwa 100%
N2H5OH) selama enam hari, kemudian tulang direndam menggunakan alkohol 30%
selama 1 jam, lalu dibilas menggunakan aquades sebanyak dua kali dan dikeringkan
dengan oven 60ºC.
Pengabuan Basah
Sampel ransum, feses, hati, ginjal dan tulang dihaluskan menggunakan
mortar, ditimbang sebanyak masing-masing sampel 1 g. Sampel ditambahkan 5
ml HNO3 (p) lalu didiamkan selama 1 jam pada suhu ruang di ruang asam,
kemudian dipanaskan diatas hot plate dengan temperatur rendah (60-70 ºC)
selama 4-6 jam (dalam ruang asam). Sampel dibiarkan semalam (sampel ditutup)
lalu ditambahkan 0.4 ml H2SO4 (p), dan dipanaskan diatas hot plate sampai larutan
berkurang (lebih pekat), biasanya ± 1 jam, selanjutnya sampel ditambahkan 2-3
tetes larutan campuran HClO4:HNO3 (2:1). Sampel masih tetap diatas hot plate,
karena pemanasan terus dilanjutkan sampai ada perubahan warna dari coklat
menjadi kuning tua kemudian menjadi kuning muda (biasanya ± 1 jam). Setelah
ada perubahan warna, pemanasan masih dilanjutkan selama 10-15 menit. Sampel
dipindahkan lalu didinginkan dan ditambahkan 2 ml aquades dan 0.6 ml HCl (p),
kemudian dipanaskan kembali agar sampel larut (±15 menit) sebelum dimasukkan
dalam labu takar 100 ml. Endapan disaring dengan kertas saring, kemudian
sampel yang telah bening dibaca menggunakan AAS untuk diketahui konsentrasi
kalsiumnya pada panjang gelombang 570 nm (Taussky dan Shorr 1953).
5
Pengukuran Kadar Kalsium Plasma
Analisis kadar kalsium serum menggunakan reagen kit kalsium O-C FAST®
dan spektrofotometer UV-Vis. Sampel plasma darah, blanko dan standar sebanyak
10µl dimasukkan dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan 1000 µl pelarut 1calcium, lalu divortex selama 10 detik dan diinkubasi selama 5 menit, lalu
ditambahkan 250 µl pelarut kedua yang mengandung ethanolamine dan CCorrosive kemudian divortex kembali selama 10 detik lalu diinkubasi selama 10
menit. Sampel dibaca absorbansinya menggunakan spektrofotometer dengan
panjang gelombang 570-580 nm.
Analisis data
Data yang diperoleh dari dua perlakuan dibandingkan dengan uji T. Rataan
dan standar deviasi dihitung berdasarkan rumus Stell dan Torrie (1993) berikut :
t=
đ-μd
sd
atau apabila μd maka t =
đ
sd
n
n
Derajat bebas (df) = n-1
D = selisih diantara masing-masing individu/objek yang berpasangan
µd = nilai rata-rata perbedaan d populasi dari keseluruhan pasangan data, bisanya
0
đ = nilai rata-rata dari d
sd = nilai standar deviasi dari d
n = banyaknya pasangan data
Peubah yang Diamati
Peubah yang diamati adalah konsumsi bahan kering (BK), kunsumsi
kalsium, kadar kalsium difeses, absorpsi kalsium, kadar kalsium plasma, kalsium
dalam tulang, kalsium dalam hati, kalsium dalam ginjal, dan pertambahan bobot
badan harian (PBBH).
Konsumsi Bahan Kering (BK) dan Kalsium
Konsumsi BK dan kalsium dihitung setiap hari dengan cara menimbang diet
yang diberikan dikurangi sisa diet (g ekor-1 hari-1) dikali dengan BK diet atau dan
kadar kalsium diet hasil analisis proksimat.
Kadar Kalsium dalam Feses, Hati, Ginjal dan Tulang
Preparasi sampel dan analisis menggunakan metode pengabuan basah,
kemudian sampel dibaca menggunakan AAS untuk diketahui konsentrasi
kalsiumnya.
Absorpsi Kalsium
Absorpsi kalsium dihitung dengan mengurangi jumlah kalsium yang
dikonsumsi dengan jumlah kalsium yang dikeluarkan bersama dalam feses dibagi
jumlah konsumsi kalsium dan dikali 100% (Shiga et al. 2003).
6
Kadar Kalsium Plasma
Diukur dengan menggunakan reagen kit kalsium O-C FAST® dan dibaca
panjang gelombangnya dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis dengan
panjang gelombang 570-580 nm, dengan rumus perhitungan sebagai berikut :
Konsentrasi Kalsium (mg dl-1) =
absorbansi sampel
X konsentrasi standar
absorbansi standar
Pertambahan Bobot Badan Harian
Pertambahan bobot badan harian (PBBH) diketahui dengan penimbangan
bobot badan awal dan akhir penelitian, dengan rumus perhitungan sebagai berikut:
PBBH =
Bobot badan akhir (g) - Bobot badan awal (g)
Jumlah hari pemeliharaan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsumsi Bahan Kering (BK), Konsumsi Kalsium, Kalsium Feses, Absorpsi
Kalsium, Kalsium Tulang Femur dan Kalsium OrganTikus
Konsumsi bahan kering, konsumsi kalsium, kalsium difeses, absorpsi
kalsium tikus tidak berbeda nyata antar perlakuan. Kadar kalsium di plasma
hewan tikus yang diberi diet defisiensi kalsium (DK) nyata lebih rendah
dibandingkan dengan perlakuan kontrol (P