PERANAN TEKNOLOGI INFORMASI DI DUNIA PETERNAKAN

a.         Pemeriksaan Motilitas Hasil Inseminasi Buatan Berbantuan Komputer

Gambar 1. Computer Assisted Semen Analysis (CASA)

Semen adalah sekresi kelamin jantan dan epididimis serta kelenjar- kelenjar kelamin pelengkap (kelenjar vesikularis) yang terdiri dari spermatozoa dan plasma semen yang secara normal diejakulasi ke dalam saluran kelamin betina sewaktu kopulasi, tetapi dapat pula ditampung dengan berbagai cara untuk keperluan inseminasi buatan. Spermatozoa adalah sel atau benih yang berasal dari sistem reproduksi jantan, sedangkan plasma adalah air mani yang digunakan oleh spermatozoa untuk tetap bergerak. Fungsi utama plasma semen adalah sebagai medium pembawa spermatozoa dari saluran reproduksi hewan jantan ke dalam saluran reproduksi hewan betina. Fungsi ini dapat dijalankan dengan baik karena pada banyak spesies plasma semen mengandung bahan-bahan penyangga dan makanan sebagai sumber energi bagi spermatozoa, baik yang dapat dipergunakan secara langsung (misalnya fruktosa dan sorbitol) maupun secara tidak langsung misalnya Gliserilfosforil Colin (GPC). Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas semen di antaranya umur, bangsa ternak, genetik, lingkungan, dan pakan. Spermatozoa terdiri dari kepala yang membawa materi herediter paternal dan ekor yang mengandung sarana penggerak (Husni, 2017).

Sperma dalam suatu kelompok mempunyai kecenderungan untuk bergerak bersama-sama ke satu arah yang menyerupai gelombang yang tebal dan tipis, bergerak cepat dan lamban tergantung dari spermatozoa hidup di dalamnya. Gerakan massa spermatozoa dapat dilihat jelas di bawah mikroskop dengan pembesaran (10x10) dan cahaya yang kurang. Berdasarkan penilaian gerakan massa, kualitas semen dapat di tentukan sebagai berikut:

a.      Sangat baik (+++), terlihat gelombang-gelombang besar, banyak, gelap, tebal, dan aktif bagaikan gumpalan awan hitam saat akan turun hujan yang bergerak cepat berpindah-pindah tempat.

b.            Baik (++), bila telihat gelombang-gelombang kecil, tipis, jarang, kurang jelas dan bergerak lamban.

c.        Lumayan (+), jika tidak terlihat gelombang melainkan hanya gerakan-gerakan individual aktif progresif.

d.    Buruk (N, necrospermia atau 0), bila hanya sedikit atau tidak ada gerakan-gerakan induvindual. Pada umumnya yang terbaik adalah pergerakan progresif atau gerakan aktif maju kedepan. Gerakan maju dan mundur merupakan tanda cold shock atau media yang tidak isotonik dengan semen. Gerakan berayun atau berputar di tempat biasanya tarjadi pada semen yang tua, jika semen tidak bergerak maka dianggap mati

Penilaian dinyatakan dalam persentase sel spermatozoa yang gerak maju (motil progresif) terhadap keseluruhan jumlah sel spermatozoa serta gerak individu sperma sebagaimana ditetapkan dalam standar mutu semen beku sapi SNI 01-4869.1-2005 dan semen beku kerbau SNI 01-4869.2-2005: 0  (spermatozoa immotile atau tidak bergerak); 1 (gerakan berputar di tempat); 2 (gerakan berayun atau melingkar, kurang dari 50% bergerak progresif dan tidak ada gelombang); 3 (antara 50% sampai 80% spermatozoa bergerak progresif dan menghasilkan gerakan massa); 4 (pergerakan progresif yang gesit dan segera membentuk gelombang dengan 90% sperma motil); 5 (gerakan yang sangat progresif, gelombang yang sangat cepat menunjukan 100% motil aktif). Motilitas spermatozoa di bawah 40% menunjukan nilai semen yang kurang baik karena kebanyakan persentase yang fertil itu 50-80% spermatozoa yang motil aktif progresif (Jiyanto, 2011).

Pemanfaatan teknologi pemisahan spermatozoa X dan Y atau lebih sering disebut sexing sperm telah menjadi alternatif yang tepat dalam aplikasi inseminasi buatan (IB) terkait upaya peningkatan efisiensi reproduksi dan peningkatan efisiensi usaha peternakan. Sexing merupakan upaya untuk mengubah proporsi alamiah spermatozoa X dan Y (50% banding 50%) menjadi  proporsi yang diinginkan dengan menggunakan metode tertentu. Prinsip metode ini adalah membuat medium yang berbeda konsentrasinya, sehingga spermatozoa yang motilitasnya tinggi (Y) akan mampu menembus konsentrasi medium yang lebih pekat, sedangkan spermatozoa X akan tetap berada pada medium yang mempunyai konsentrasi rendah. Jenis spermatozoa X dan Y diketahui dengan cara mengukur panjang dan lebar kepala spermatozoa, yaitu spermatozoa diamati di bawah mikroskop dengan perbesaran kuat (objektif 40x), kemudian dilakukan pemotretan. Secara acak, sebanyak 200 sel (per lapang pandang) spermatozoa hasil pemotretan diukur panjang dan lebar bagian kepalanya menggunakan micrometer dan image raster pada perangkat lunak optilabpro. Total hasil pengukuran (panjang x lebar) digunakan untuk mengetahui hubungan antara ukuran panjang dan lebar kepala dengan luas kepala spermatozoa (LKS), dihitung menggunakan metoda integral Riemann. Ukuran kepala spermatozoa yang lebih besar dari rerata di identifikasi sebagai spermatozoa X, sedangkan ukuran kepala yang lebih kecil dari rerata diidentifikasi sebagai spermatozoa Y (Takdir dkk., 2017).

Sperma yang hidup dapat diketahui dengan pengecatan atau pewarnaan dengan menggunakan eosin. Eosin dapat dibuat dari serbuk eosin yang dilarutkan dalam aquadest dengan konsentrasi 1:9. Kemudian sperma ditetesi dengan larutan eosin dan diratakan, kemudian di angin-anginkan atau di fiksasi dengan menggunakan spiritus, setelah itu dilihat di bawah mikroskop. Sperma yang tercat atau berwarna merah berarti sperma itu mati, sedangkan yang tidak terwarnai atau tidak tercat berarti sperma itu hidup. Perbedaan afinitas zat warna antara sel-sel sperma yang mati dan yang hidup digunakan untuk melindungi jumlah sperma hidup secara objektif pada waktu semen segar dicampur dengan zat warna (eosin 2%). Sel-sel sperma yang hidup tidak atau sedikit sekali menghisap warna sedangkan yang mati akan mengambil warna karena permeabilitas dinding meningkat sewaktu mati. Tujuan pewarnaan diferensial adalah untuk mengetahui persentase sel-sel sperma yang mati dan yang hidup (Salmah, 2014).

b.      Pemeriksaan Genetik dalam Kandungan Produk Hasil Ternak

Program breeding untuk kualitas daging dapat dilakukan melalui identifikasi polimorfisme pada sekuen-sekuen DNA yang berdampak terhadap karakteristik. Pendekatan genomik fungsional adalah analisis proteome sebagai usaha menemukan karakteristik protein yang diekspresikan dalam setiap tipe sel. Dengan teknik ini, sifat-sifat suatu organisme akhirnya dimanifestasikan melalui interaksi lingkungan dengan protein-protein yang diekspresikan dalam jaringan-jaringan yang structural, enzimatik, metabolik dan regulatori, misalnya asosiasi antara keempukan beef dan genotipe calpastatin. Region kromosom yang menunjukkan polimorfisme dalam sekuen asam nukleat dapat digunakan untuk mendeteksi sifat-sifat kuantitatif [QTL], seperti keempukan, laju pertumbuhan dan lemak intramuskular. Misalnya lokasi-lokasi kromosomal gen-gen yang mempengaruhi keempukan, marbling, karakteristik karkas, pertumbuhan dan yang mempengaruhi WBSF (Soeparno, 2012). Pemeriksaan karakteristik karkas juga dilakukan dengan tebal Longissimus dorsi dan Rump diukur menggunakan alat ultrasonografi model Veterinary Ultrasound Scanner tipe WED-3000V dengan frekuensi 6.5 Hz dan kedalaman 130 mm untuk mengetahui kualitas karkas. Pencitraan tebal lemak punggung dan tebal otot Longissimus dorsi dilakukan pada posisi tulang rusuk ke 12, dua pertiga dari medial ke sisi lateral dan pengukuran tebal otot rump diantara tulang ischium dan illium (Alwiyah, 2016; Pratiwi, 2016).

Gambar 2. Pemeriksaan USG dalam LD (Alwiyah, 2016; Pratiwi, 2016)

Seleksi keunggulan genetik melalui identifikasi gen yang diprediksi berasosiasi kuat dengan sifat produksi dan kualitas susu akan sangat mendukung bagi program perbaikan sapi FH domestik, salah satu gen yang mempengaruhi kualitas susu adalah gen kappa kasein. Gen kappa kasein memilki tiga bentuk genotipe yaitu AA, AB, dan BB (Firmansyah, 2010). Sampel yang digunakan sebagai sumber DNA diambil dari sel darah. Ektraksi DNA dilakukan kurang lebih 5 ml sampel darah yang diektrasi untuk diambil DNA-nya. Setiap sampel darah dimasukkan kedalam tabung falcon, disentrifugasi 3500 rpm selama 10 menit sehingga terbentuk tiga lapisan yaitu plasma darah, buffy coat (lapisan sel darah putih berinti) dan sel darah merah. 2 µl 50 ng sampel DNA, 0,25 µl 50 ng primer kappa-kasein (κ-kasein), primer forward (F) dengan runutan DNA 5’AAA TCC CTA CCA TCA ATA CC dan 0,25 µl primer reverse (R) dengan runutan DNA 5’ CTT CTT TGA TGT CTC CTT AG, 1,25 µl 15 mM MgCl₂, 1 µl 2 mM dNTPs dan 0,25 µl 4 Unit AmpliTaq gold DNA polimerase dan ditambah 7,75 µl milique water steril sampai total volume 12,75 µl. Tabung tersebut dimasukkan kedalam mesin PCR dengan program proses denaturasi 94^oC selama 10 menit, proses denaturasi pada 94^0C selama 30 detik, diikuti dengan proses annealing (penggabungan kembali) pada suhu 55^oC selama 30 detik dan proses ektensi pada suhu 72^oC selama 1 menit. Seluruh proses pada tahap 2 dilakukan dengan 40 X ulangan. Tahap 3, ektensi tambahan pada suhu 72^oC selama 15 menit. Analisa PCR-RFLP dilakukan dengan cara produk PCR, dipotong dengan enzim restriksi Pst I. Sebanyak 4 µl DNA produk PCR, 0,5 µl 5 Unit Pst I, 0,5 µl 10x low buffer dimasukkan ke dalam 0,5 ml eppendorf, ditambah milique water steril sampai volume total 10 µl, dan inkubasi pada suhu 37^oC selama 1 jam. Elekroforesis dilakukan pada gel PAGE 1% dengan 200 Volt, selama 60 menit dan pewarnaan dengan perak nitrat selama 20 menit. Frekuensi genotipe κ-kasein dihitung dengan cara menisbahkan jumlah sapi dengan genotipe tertentu terhadap jumlah total ketiga genotipe (AA, AB, dan BB)  (Diwyanto dkk., 2015).

Dadih memiliki bakteri asam laktat yang berbeda di tiap-tiap daerah dan dapat diidentifikasi dengan menggunakan 16S rRNA. Analisis data sequence dilakukan menggunakan program software DNA star. Untuk analisa sequence alignment, dilakukan dengan membandingkansequencing yang diperoleh (query) dengan yang telah ada pada Gene Bank dengan data base searches NCBI internet site (http//www.ncbi.nlm.nih.gov) menggunakan BLAST (Basic Local Alignment Search Tool), selanjutnya untuk melihat kekerabatannya dilanjutkan dengan Clustal W (Purwati, 2017). Perbandingan metode ekstraksi DNA menggunakan sampel susu semakin diteliti dan dibandingkan agar dapat meningkatkan kualitas dan kuantitas DNA. Metode ekstraksi DNA yang dianggap efektif dan efisien dapat menghasilkan konsentrasi tinggi, biaya relatif murah, jangka waktu singkat, sampel mudah diperoleh serta menggunakan bahan kimia dan bervolume sedikit. Metode ekstraksi DNA yang digunakan untuk mengisolasi susu adalah phenol-chloroform, salting out dan komersial KIT. Metode Ekstraksi DNA PhenolChloroform dari segi harga paling murah jika dibandingkan dengan metode ekstraksi lainnya, tetapi membutuhkan waktu yang lama dan larutan yang digunakan merupakan penghambat PCR. Metode Salting Out merupakan metode yang tidak mengandung larutan penghambat PCR, mudah digunakan, dan membutuhkan harga yang relatif lebih murah. Metode Komersial KIT membutuhkan waktu yang lebih cepat dan lebih mudah digunakan, tetapi relatif lebih mahal. Ekstraksi DNA dilakukan menggunakan produk komersial KIT (Geneaid) prosedur fresh blood (Kamaliah, 2018).

Prasetyo (2015) mengidentifikasi gen eterotoksin dan exolatif isolat Staphylococcus aureus asal susu sapi dan kambing dengan menggunakan mesin GeneAmp^R PCR system 2400. Denaturasi awal selama 5 menit pada suhu 94⁰C diikuti dengan 94⁰C selama 30 detik untuk denaturasi, 50⁰-60⁰ C selama 45 detik untuk penempelan primer (annealing), 72⁰C selama 1 menit untuk pemanjangan (elongation); amplifikasi dilakukan sebanyak 35 siklus kemudian diakhiri 5 menit pada 72⁰ C. DNA total hasil ekstraksi digunakan sebagai DNA cetakan untuk proses amplifikasi. Komposisi 50 µl campuran pereaksi PCR terdiri atas 2,5 mM MgCl₂, 10 mM dNTPs, 100-300 ng DNA cetakan, 20-100 pmol masing-masing primer dan 2 U Taq polymerase beserta buffernya. Produk hasil PCR dideteksi dengan cara dimigrasikan pada gel agarose 1,5% dengan menggunakan buffer 1xTBE dalam peranti Submarine Gel Electrophoresis (Hoefer, USA). Pengamatan dilakukan dengan bantuan sinar UV (λ = 300 nm) setelah gel diwarnai dengan cybersave (Invitrogen, USA). Penanda DNA dengan ukuran 100 pb digunakan sebagai petunjuk berat molekul. 2 isolat memberikan hasil positif terhadap amplifikasi gen sea, seb, dan eta. Hasil positif tersebut ditandai dengan munculnya fragmen DNA dengan panjang spesifik (121 bp) untuk sea, 477 bp untuk seb, 119 bp untuk eta, baik pada susu sapi maupun susu kambing. Sekitar 50% galur S. aureus memproduksi enterotoksin yang dapat menimbulkan keracunan makanan pada manusia. Exfoliatif dikenal sebagai epidermolitik toksin dan merupakan salah satu faktor virulensi dari S. Aureus. Selain itu juga merupakan protein serin yang memiliki spesifisitas substrat tinggi yang selektif mengenali dan menghidrolisis protein desmosomal pada lapisan permukaan kulit. Exfoliatif A dan exfoliatif B secara langsung bertanggung jawab untuk manifestasi klinis sindrom kulit terbakar staphylococcal (SSSS). Adapun isolat yang memberikan hasil negatif (fragmen tidak muncul) adalah amplifikasi gen etb untuk susu sapi dan susu kambing. Hal tersebut mengindikasikan bahwa pada kedua isolat S. aureus tidak memproduksi exfoliatifm khususnya etb. S. aureus yang dapat menghasilkan enterotoksin hanya sekitar 30%. Enterotoksin yang dilepaskan ke makanan berisiko menyebabkan keracunan makanan (food intoxication) pada konsumen. Terdapatnya S. aureus  dalam jumlah besar pada makanan tidak berarti bahwa enterotoksin dihasilkan. Banyak faktor yang mempengaruhi produksi enterotoksin, antara lain jenis makanan, nilai pH (enterotoksin sedikit dihasilkan pada pH di bawah 5.0), suhu (suhu optimum produksi enterotoksin 37°C, namun rentang suhu cukup lebar), keberadaan oksigen (produksi enterotoksin buruk pada kondisi anaerob) dan keberadaan mikroorganisme lain yang dapat menghambat pertumbuhan S. aureus.

Gambar 3. Hasil Elektroforesis Gen Enterotoksin dan Exolatif pada Susu Sapi dan Kambing (Prasetyo, 2015)

c.    Formulasi Ransum

Metode Trial and Error merupakan metode penyusunan ransum yang dilakukan dengan menggunakan bantuan program Microsoft Excel. Prinsip dari metode ini adalah melakukan coba-coba guna mendapatkan nilai nutrient dari ransum yang seuai dengan kebutuhan atau keinginan yang telah ditentukan sebelumnya. Hal yang harus diketahui sebelum penyusunan ransum dengan menggunakan metode Trial and Error ini adalah komposisi kimia dari semua bahan pakan yang akan digunakan dalam ransum. Komposisi kimia harus diketahui secara detail, mulai dari kandungan energi, kandungan protein kasar, hingga kandungan mineral dalam bahan pakan tersebut. Apabila seluruh kandungan bahan pakan tersebut sudah diketahui maka langkah selanjutnya adalah membuat presentasi dari masingmasing bahan pakan yang akan digunakan tersebut. Apabila hasil presentase belum sesuai dengan kebutuhan nutrient yang diinginkan maka presentase tersebut dapat diubah-ubah hingga diperoleh nilai yang sesuai dengan jumlah nutrient yang diinginkan, namun demikian proses dalam mengubah presntase bahan tetap harus memperhatikan penggunaan maksimum dan minimum bahan pakan tersebut dalam suatu ransum (Zakariah, 2016). WinFeed membuat formula ransum dengan harga termurah untuk ternak ruminansia dan non ruminansia melalui 2 metode: Linear Feed Formulation dan Stochastic Feed Formulation (Suharti, 2008).

    Gambar 4. Aplikasi WINFEED untuk Pakan (Google.com, 2019)

DAFTAR PUSTAKA

Alwiyah. 2016. Identifikasi Keragaman Gen DGAT1 dan SCD serta Asosiasinya terhadap Kualitas Karkas Sapi Bali. Tesis. Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor

Diwyanto, K., C. Sumantri, R.R.A. Maheswari, A. Anggraeni dan A. Farajallah. 2005. Pengaruh Genotipe Kappa Kasein (k-Kasein) terhadap Kualitas Susu Pada Sapi Perah FH di BPTU Baturraden. Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner. Departemen Pertanian. Bogor

Firmansyah, F. 2010. Performa Produksi dan Kualitas Susu Sapi FH pada Laktasi, Waktu Pemerahan dan Genotipe Kappa Kasein (κ-Kasein) Berbeda di Lembang Bandung. Skripsi. Departemen Ilmu Teknologi dan Produksi Peternakan Institut Pertanian Bogor. Bogor

Husni, M. 2017. Hubungan Antara Motilitas dan Pola Pergerakan Spermatozoa Semen Segar Sapi Bali Jantan. Skripsi. Fakultas Peternakan Universitas Hasanuddin. Makassar
Jiyanto. 2011. Motilitas Dan Mortalitas Spermatozoa Sapi Bali yang Diencerkan dengan Pengencer Kuning Telur pada Volume Pengenceran yang Berbeda di BIBD Tuah Sakato Payakumbuh. Fakultas Pertanian dan Peternakan Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau. Pekanbaru

Kamaliah. 2018. Modifikasi Metode Ekstraksi DNA pada Susu Pasteurisasi. Bioleuser vol. 2(1): 20-23

Prasetyo, B. 2015. Identifikasi Gen Enterotoksin dan Exfoliatif Isolat Staphylococcus aureus Asal Susu Sapi Perah dan Susu Kambing dari Bogor. Jurnal Matematika, Sains dan Teknologi vol. 16(2): 50-59

Pratiwi, N. 2016. Analisis Keragaman Gen Kalpastatin (CAST) dan Kalpain-1 (CAPN1) terhadap Karakteristik Karkas dan Daging Sapi Bali. Tesis. Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor

Purwati, E. 2017. Diversifikasi Produk Dadih Halal Asal Susu Kerbau Sumatera Barat Menunjang  Kesehatan dan Ekonomi Rakyat. Fakultas Peternakan Universitas Andalas. Padang

Salmah, N. 2014. Motilitas, Persentase Hidup dan Abnormalitas Spermatozoa Semen Beku Sapi Bali pada Pengencer Andromed dan Tris Kuning Telur. Skripsi. Fakultas Peternakan Universitas Hasanuddin. Makassar

Soeparno. 2012. Ilmu dan Teknologi Daging. Edisi Kedua. Gadjah Mada Press. Yogyakarta

Suharti, S. 2008. Aplikasi Win Feed dalam Formulasi Formulasi Ransum Ternak. Departemen Ilmu Nutrisi dan Teknologi Pakan Institut Pertanian Bogor. Bogor

Takdir, M., Ismaya dan S. Bintara. 2017. Proporsi X-Y, Viabilitas dan Motilitas Spermatozoa Domba Sesudah Pemisahan dengan Putih Telur. Buletin Peternakan vol. 41 (1): 1-7

Zakariah, M.A. 2016. Teknologi dan Fabrikasi Pakan. Pusaka Almaida. Makassar