catatan kecil: GLIKOGENESIS DAN PENENTUAN SERAT KASAR BAHAN PAKAN BERDASARKAN ANALISA PROKSIMAT

ILMU NUTRISI TERNAK

“ GLIKOGENESIS DAN PENENTUAN SERAT KASAR BAHAN PAKAN BERDASARKAN ANALISA PROKSIMAT “

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur Penulis Panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun makalah ini tepat pada waktunya. Makalah ini membahas GLIKOGENESIS DAN METODE PENENTUAN SERAT KASAR BAHAN PAKAN.

Dalam penyusunan makalah ini, penulis banyak mendapat tantangan dan hambatan akan tetapi dengan bantuan dari berbagai pihak tantangan itu bisa teratasi. Olehnya itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini, semoga bantuannya mendapat balasan yang setimpal dari Tuhan Yang Maha Esa.

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk penyusunan maupun materinya. Kritik konstruktif dari pembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan makalah selanjutnya.

Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada kita sekalian.

Makasar, September 2013

Penulis

PEMBAHASAN GLIKOGENESIS

A. PENGERTIAN

Glikogenesis adalah lintasan metabolisme yang mengkonversi glukosa menjadi glikogen untuk disimpan di dalam hati. Lintasan ini diaktivasi di dalam hati, oleh hormon insulin sebagai respon terhadap rasio gula darah yang meningkat, misalnya karena kandungan karbohidrat setelah makan; atau teraktivasi pada akhir siklus Cori. Penyimpangan atau kelainan metabolisme pada lintasan ini disebut glikogenosis.(Wikipedia )

Glikogenesis adalah proses anabolic pembentukan glikogen untuk simpanan glukosa saat kadar gula darah menjadi tinggi seperti setelah makan,glikogenesis terjadi terutama dalam sel-sel hati dan sel-sel otak rangka, tetapi tidak terjadi dalam sel-sel otak yang sangat bergantung pada pada persendian konstan gula darah untuk energy. (Ethel Sloane, 2003)

Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa. Proses Glikogenesis diaktivasi di dalam hati, oleh hormon insulin sebagai respon terhadap rasio gula darah yang meningkat, misalnya karena kandungan karbohidrat setelah makan; atau teraktivasi pada akhir siklus Cori.

Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa kemudian disimpan dalam hati dan otot. Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak.

B. STRUKTUR GLIKOGEN

Glikogen bentuk penyimpanan glukosa adalah polisakarida glukosa bercabang yang terdiri dari rantai-rantai unit glukosil yang disatukan oleh ikatan α-1,4 dengan cabang α-1,6 di setiap 8-10 residu.

Dalam molekul dengan struktur bercabang –cabang lebat ini, hanya satu residu glukosil yang memiliki sebuah karbon anomerik yang tidak terkait ke residu glukosa lainnya. Karbon anomerik di awal rantai melekat ke protein glikogenin. Ujung lain pada rantai itu disebut ujung nonpereduksi. Struktur yang bercabang-cabang ini memungkinkan penguraian dan sintesis glikogen secara cepat karena enzim dapat bekerja pada beberapa rantai sekaligus dari ujung-ujung nonpereduksi.

Glikogen terdapat dalam jaringan sebagai polimer berberat molekul sangat besar (107-108) yang bersatu dalam partikel glikogen. Enzim yang berperan dalam sintesis dan penguraian glikogen dan sebagai enzim pengatur, terikat ke permukaan partikel glikogen.

Fungsi Glikogen pada Otot Rangka dan Hati

Glikogen terurai terutama menjadi glukosa 1-fosfat yang kemudian diubah menjadi glukosa 6-fosfat. Di otot rangka dan jenis sel lain, glukosa 6-fosfat masuk ke dalam jalur glikolitik. Glikogen adalah sumber bahan bakar yang sangat penting untuk otot rangka saat kebutuhan akan ATP meningkat dan saat glukosa 6-fosfat digunakan secara cepat dalam glikolisis anaerobik.

Di hati berlainan dengan di otot rangka dan jaringan lainnya. Glikogen hati merupakan sumber glukosa yang pertama dan segera untuk mempertahankan kadar glukosa darah. Di hati, glukosa 6-fosfat yang dihasilkan dari penguraian glikogen dihidolisis menjadi glukosa oleh glukosa 6-fosfatase, suatu enzim yang hanya terdapat di hati dan ginjal. Dengan demikian, penguraian glikogen merupakan sumber glukosa darah yang dimobilisasi dengan cepat pada waktu glukosa dalam makanan berkurang atau pada waktu olahraga dimana terjadi peningkatan penggunaan glukosa oleh otot.

Glikogen otot adalah sumber heksosa untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri. Sedangkan glikogen hati adalah simpanan sumber heksosa untuk dikirim keluar guna mempertahankan kadar glukosa darah, khususnya di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam puasa, hampir semua simpanan glikogen hati terkuras. Tetapi glikogen otot hanya terkuras setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama.

C. TUJUAN GLIKOGENESIS

Proses glikogenesis terjadi jika kita membutuhkan energi, misalnya untuk berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika jumlah glukosa melampaui kebutuhan, maka dirangkai menjadi glikogen untuk menambah simpanan glikogen dalam tubuh sebagai cadangan makanan jangka pendek melalui proses glikogenesis.

Jika kadar glukosa darah meningkat (hiperglikemia) glukosa akan di ubah dan di simpan sebagai sebagai glikogen atau lemak, glikogenesis (produksi glikogen) terjadi terutama dalam sel otot dan hati. Glikogenesis akan menurunkan kadar glukosa darah dan proses ini di stimulasi oleh insulin yang disekresi dari pangkreas.

D. PROSES PEMECAHAN GLIKOGEN (GLIKOGENESIS)

Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:

1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan di hati oleh glukokinase.

ATP + D-glukosa → D-glukosa 6- fosfat + ADP

2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat ( glukosa 1,6-bisfosfat b ertindak sebagai koenzim).

Glukosa 6-fosfat → Glukosa 1- fosfat

Enz-P + Glukosa 1-fosfat→ Enz + Glukosa 1,6-bifosfat →Enz-P + Glukosa 6-fosfa

3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.

UTP + Glukosa 1-fosfat  UDPGlc + PPi

4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi kea rah kanan persamaan reaksi

5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin.

UDPGlc + (C6)n  UDP + (C6)n+1

Glikogen Glikogen

Residu glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 14 untuk membentuk rantai pendek yang diaktifkan oleh glikogen sintase. Pada otot rangka glikogenin tetap melekat pada pusat molekul glikogen, sedangkan di hati terdapat jumlah molekul glikogen yang melebihi jumlah molekul glikogenin.

6. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa tersebut hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang memindahkan bagian dari rantai 14 (panjang minimal 6 residu glukosa) pada rantai yang berdekatan untuk membentuk rangkaian 16 sehingga membuat titik cabang pada molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan lebih lanjut 1glukosil dan pembentukan cabang selanjutnya. Setelah jumlah residu terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis.

Tampak bahwa setiap penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Sekelompok glukosa dalam rangkaian linier dapat putus dari glikogen induknya dan berpindah tempat untuk membentuk cabang. Enzim yang berperan dalam tahap ini adalah enzim pembentuk cabang (branching enzyme).

• Glukosa 6-fosfat dan glukosa 1-fosfat merupakan senyawa antara dalam proses glikogenesis atau pembentukan glikogen dari glukosa.

• Proses kebalikannya, penguraian glikogen menjadi glukosa yang disebut glikogenolisis juga melibatkan terjadinya kedua senyawa antara tersebut tetapi dengan jalur yang berbeda seperti digambarkan pada Gambar dibawah.

• Senyawa antara UDP-glukosa (Glukosa Uridin Difosfat) terjadi pada jalur pembentukan tetapi tidak pada jalur penguraian glikogen. Demikian pula enzim yang berperan dalam kedua jalur tersebut juga berbeda.

• Gugus fosfat dan energi yang diperlukan dalam reaksi pembentukan glukosa 6-fosfat dsari glukosa diberikan oleh ATP yang berperan sebagai senyawa kimia berenergi tinggi.

• Sedang enzim yang mengkatalisnya adalah glukokinase. Selanjutnya, dengan fosfoglukomutase, glukosa 6-fosfat mengalami reaksi isomerasi menjadi glukosa 1-fosfat.

• Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin tri fosfat (UTP) dikatalis oleh glukosa 1-fosfat uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa)dan pirofosfat (PPi).

• Mekanisme reaksi glikogenesis juga merupakan jalur metabolisme umum untuk biosintesis disakarida dan polisakarida.

• Dalam berbagai tumbuhan seperti tanaman tebu, disakarida sukrosa dihasilkan dari glukosa dan fruktosa melalui mekanisme biosintesis tersebut.

• Dalam hal ini UDP-glukosa abereaksi dengan fruktosa 6-fosfat, dikatalis oleh sukrosa fosfat sintase, membentuk sukrosa 6-fosfat yang kemudian dengan enzim sukrosa fosfatase dihidrolisis menjadi sukros.

Glikogenesis terjadi bila jumlah glukosa yang diperoleh dari makanan terlalu berlebih, maka glukosa akan disimpan dalam hati dan jaringan otot. Glikogen dalam hati dapat juga dibentuk dari asam laktat yang dihasilkan pada proses glikolisis. Gambar 6 menunjukkan siklus pengubahan glukosa , asam laktat dan glikogen yang disebut siklus cori. ( Poedjiadi dan Titin , 2006 : 259 )

Jika kadar glukosa darah meningkat (hiperglikemia) glukosa akan di ubah dan di simpan sebagai sebagai glikogen atau lemak melalui proses glikogenesis .Glikogenesis akan menurunkan kadar glukosa darah dan proses ini di stimulasi oleh insulin yang disekresi dari pankreas. ( Poedjiadi dan Titin , 2006 : 259 )

Konsentrasi glukosa dalam darah manusia normal ialah 80 dan 100 mg/100 ml. Setelah makan makanan sumber karbohidrat, konsentrasi glukosa darah dapat naik hingga 120-130 mg/100 ml , kemudian turun menjadi normal lagi. Dalam keadaan berpuasa , konsentrasi glukosa darah turun hingga 60-70 mg/ 100 ml. Kondisi glukosa darah yang lebih tinggi daripada normal disebut hiperglikemia, sedangkan yang lebih rendah disebut hipoglikemia. Bila konsentrasi terlalu tinggi maka sebagian glukosa dikeluarkan dari tubuh melalui urine. ( Poedjiadi dan Titin , 2006 : 259-260 )

PENENTUAN SERAT KASAR BAHAN PAKAN BERDASARKAN ANALISA PROKSIMAT

Analisa proksimat merupakan salah satu yang metode dalam analisis pangan untuk menentukan kadar suatu bahan pangan. Protein merupakan suatu zat makanan yang sangat penting bagi tubuh karena zat ini selain berfungsi sebagai bahan bakar dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat pembangun dan pengatur. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsure-unsur C, H, O, dan N, P, S dan ada juga yang mengandung unsur Cu dan Fe. Salah satu cara terpenting yang cukup spesifik untuk menentukan jumlah protein secara kuantitatif adalah dengan penentuan kandungan N yang terdapat dalam suatu bahan pangan atau bahan lain. Apabila unsur N ini dilepaskan dengan cara destruksi (perusakan bahan sampai terurai unsur-unsurnya) dan N yang terlepas ditentukan jumlahnya secara kuantitatif (dengan titrasi atau cara lain) maka jumlah protein dapat di perhitungkan atas dasar kandungan rata-rata unsur N yang ada dalam protein. Cara ini sebenarnya memiliki kelemahan yaitu karena terdapat beberapa senyawa ain yang bukan protein yang mengandung unsur N. misalnya amonia, asam amino bebas dan asam nukleat. Protein memiliki berat molekul yang besar sehingga mudah sekali terjadi perubahan bentuk fisis ataupun biologisnya. Perubahan sifat alamiah protein dapat disebabkan karena panas, asam, basa, solven orgaink, garam, logam berat, radiasi sinar radioaktif. Peneraan jumlah protein adalam bahan makanan umumnya dilakukan berdasarkan peneraan empiris (tidak langsung), yaitu melalui penetuan kandungan N yang ada dalam bahan. Cara ini dikembangkan oleh Kjehdahl, seorang ahli ilmu kimia Denmark pada tahun 1883. Dalam penentuan protein, seharusnya hanya nitrogen dari protein saja yang di tentukan. Namun, secara teknis hal ini sulit sekali dilakukan dan mengingat jumlah kandungan senyawa lain selain protein dalam biasanya hanya sedikit, maka penentuan jumlah N total ini tetap dilakukan untuk mewakili jumlah protein yang ada. Dengan demikian, cara Kjehdahl ini sering disebut sebagai kadar serat kasar (crude protein). Tahap-tahap yang digunakan dalam menentukan kadar N dengan cara Kjehdahl aitu dengan cara destruksi, destilasi, dan titrasi. Selain cara Kjehdahl ada beberapa cara lain yaitu cara Van Slyke, metode Lowry, metode Biuret, metode Spektrofotometer UV, metode Turbidimetri, metode pengecatan, dan penentuan protein dengan titrasi formol.

Ada berbagai definisi mengenai serat makanan, di antaranya adalah polisakarida nonpati, yaitu karbohidrat kompleks yang berbentuk dari gugusan gula sederhana yang bergabung menjadi satu serta tidak dapat dicerna. Serat makanan juga bisa didefinisikan sebagai sisa yang tertinggal dalam kolon setelah makanan dicerna atau setelah zat-zat gizi dalam makanan diserap tubuh. Serat makanan terbagi menjadi dua jenis, yaitu serat yang tidak larut air dan serat yang larut dalam air.

1. Serat Tidak Larut Air

Serat yang tidak larut air umumnya berbentuk selulosa, dan lignin. Serat jenis ini tidak dapat larut dalam air, tetapi mempunyai kemampuan untuk berkaitan dengan air. Hal ini menguntungkan bagi tubuh karena dapat mempengaruhi peningkatan ukuran, berat, dan melunakkan feses sehingga mudah dikeluarkan. Disamping itu, serat juga dapat menghindari terjadinya konstipasi (sembelit).

2. Serat Larut Air

Serat jenis ini mempunyai kemampuan larut dalam air dan merupakan bagian dari dinding sel tanaman yang mudah larut dalam air. Selain itu, serat ini juga berperan dalam mencegah konstipasi. Fungsi lain dari serat ini yaitu berperan dalam menurunkan kadar kolesterol. Jenis-jenis serat yang larut air yaitu mucilage ( Padi-padian, Biji-bijian, Kacang), gum guar (Kacang-kacangan), dan pektin (Kulit Jeruk, Kulit Apel, Lapisan Bawang)(Anonim, 2010). Peran utama dari serat dalam makanan adalah pada kemampuannya mengikat air, selulosa dan pektin. Dengan adanya serat, membantu mempercepat sisa-sisa makanan melalui saluran pencernaan untuk disekresikan keluar. Tanpa bantuan serat, feses dengan kandungan air rendah akan lebih lama tinggal dalam saluran usus dan mengalami kesukaran melalui usus untuk dapat diekskresikan keluar karena gerakan-gerakan peristaltik usus besar menjadi lebih lamban. Istilah dari serat makanan (dietary fiber) harus dibedakan dengan istilah serat kasar (crude fiber) yang biasa digunakan dalam analisa proksimat bahan pangan. Serat kasar adalah bagian dari pangan yang tidak dapat dihidrolisis oleh bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menentukan kadar serat kasar yaitu asam sulfat (H2SO4 1,25%) dan natrium hidroksida (NaOH 3,25%). Sedangkan serat makanan adalah bagian dari bahan yang tidak dapat dihidrolisis oleh enzim-enzim pencernaan. Mutu serat dapat dilihat dari komposisi komponen serat makanan, dimana komponen serat makanan terdiri dari komponen yang larut (Solube Dietary Fiber, SDF), dan komponen yang tidak larut (Insoluble Dietary Fiber, IDF)(anonym, 2012).

Serat kasar atau crude fyber merupakan komponen sisa hidrolisis bahan pangan dengan asam kuat selanjutnya dihidrolisis dengan basa kuat sehingga terjadi kehilangan selulosa sekitar 50% dan hemiselulosa 85% (Tensiska,2008). Serat makanan merupakan serat yang masih mengandung komponen yang hilang tersebut. Sehingga serat pada makanan lebih tinggi dibandingkan dengan serat kasar. Serat makanan terbagi menjadi dua kelompok yaitu serat yang dapat larut air dan serta yang tidak larut air. Serat makanan yang tidak dapat larut contohnya adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Sedangkan serat makanan yang larut air yaitu gum, pektin, dan mucilage. Sehingga dalam praktikum ini, yang ditentukan adalah kadar serat yang larut air. Karena dalam proses penentuan kadar serat kasar menghilangkan komponen selulosa dan hemiselulosa mengunakan larutan asam kuat dan basa kuat. Berdasarkan hasil praktikum dan pengamatan dalam sampel bungkil kelapa yaitu berat sampel bungkil kelapa 2,1881 gram, berat kertas saring + residu adalah1,5201 gram, berat kertas saring kosong adalah 0,7884 gram. Ditentukan dengan analisa serat kasal sehingga asil serat kasar yang diperoleh adalah 33,44%. Prinsip analisa ini adalah komponen dalam sampel yang tidak larut dalam larutan asam dan alkali encer dengan pemanasan dan pendingin balik dalam kondisi tertentu. Bagian yang tidak larut dicuci dan dikeringkan serta ditimbang sebagai serat kasar dalam bahan sampel. Penentuan kadar serat dalam praktikum ini yaitu dengan cara gravimetri. Cara gravimetri merupakan salah satu metode kimia analitik untuk menentukan kuantitas suatu zat atau komponen yang telah diketahui dengan cara mengukur berat komponen dalam keadaan murni setelah melalui proses pemisahan. Analisis gravimetri melibatkan proses isolasi dan pengukuran berat suatu unsur atau senyawa tertentu (Khopar, 1990).

Penetuan Serat Kasar

Prinsip : Lemak merupakan sekelompok zat yang tidak larut didalam air tetapi dapat larut didalam pelarut lemak (seperti eter,kloroform,dan benzene). Kadar lemak dapat diketahui dengan jalan menghitung banyaknyabahan yang terlarut, Pelarutkan yang dipanaskan terus-menerus kemudian didingankan secara kondensasi akan mengekstraksi semua bahan-bahan yang larut dalam pelarut. Lemak yang didapat buakn lemak murni tetapi merupakan campuran beberapa zat-za yang terdiri dari klorofil,santofil,dan karoten. Oleh karena itu hasil ekstraksi lebih tepat disebut dengan Ether Extract (EE) atau lemak kasar.

Cara kerja : Timbang sampel dengan teliti sebanyak 1 g (L) dan bungkus dengan kertas saringbebas lemak, lalu keringkan dalam oven 1050c selam 5 jam. Dinginkan sampel dalam eksikator dan timbang (M). Sampel dimasukkan tabung ekstraksi soxhlet. Alat soxhlet diisi dengan pelarut lewat kondensesor dengan corong. Alat pendinginan dialirkan dan pemanas dihidupkan. Lakukan ekstraksi selama 16 jam sampai pelarut pada terlihat jernih. Sampel dikeluarkan dari soxhlet dan dikeringkan dalam oven 1050c selama 5 jam, kemudian didinginkan dalam eksikator dan ditimbang (N).

Penentuan Serat Kasar

Prinsip : Serat kasar merupakan indicator dari daya cerna dan bulkiness suatu bahan pakan. Serat kasar merupakan senyawa yang tidak larut jika direbus berturut-turut dalam H2SO4 dan NaOH. Tujuan penambahan H2SO4 untuk menguraikan senyawa N didalam pakan, sedangkan penambahan NaOH untuk menguraikan lemak dalam pakan sehingga mudah larut.Sisa bahan pakan yang tidak tercerna setelah proses perebusan ditimbang dan diabukan. Perbedaan residu pertama dengan berat residu setelah diabukan menunjukkan serat kasar.

Cara kerja : Keringkan kertas saring whatman No. 41 didalam oven 1050c selama 1 jam dan ditimbang (O). Timbang dengan teliti 1 g (P) sampel dan masukkan kedalam gelas piala. tambahkan 50 ml H2SO4 0,3 N dan didihkan selama 30 menit. setelah 30 menit, tambahkan dengan cepat NaOH 1,5 N dan didihkan kembali selama 30 menit. Cairan disaring melalui kertas saring yang telah diketahui beratnya didalam coong Buchner yang telah dihubungkan dengan popa vakum. Kertas saring bersama residu dicuci berturut-turut dengan 50 ml H2O panas, 50 ml H2SO4 0,3 N, 50 ml H2O panas dan aseton. Kertas saring berisi residu dimasukkan kedalam cawan porselin bersih dan kering oven. Cawan berisi sampel dikeringkan dalam oven 1050c sampai didapat berat yang konstan, dinginkan dalam eksikator dan ditimbang (Q). Pijarkan sampel dalam cawan hingga tak berasap. Kemudian cawan bersama isinya dimasukkan dalam tanur 6000c selama 3-4 jam. setelah isi cawan berubah menjadi abu berwarna putih, cawan lalu dikeluarkan dari tanur, dinginkan dalam eksikator, dan timbang (R). Perhitunagan serat kasar mengggunakan rumus sebagai berikut :