Protein Nabati Sebagai Subtitusi Tepung Ikan dan Status Tiroid pada Ikan

Subtitusi tepung ikan dengan bahan tanaman kaya protein dalam pakan ikan telah banyak menjadi objek penelitian nutrisi (Burel et al. 1998) karena meningkatnya biaya dan ketersediaan tepung ikan yang tidak menentu (Pereira et al. 2002). Bagaimanapun, tepung ikan dan sumber protein nabati berbeda dalam beberapa hal terutama tingkat protein, profil asam amino, kadar energi, dan kandungan mineral. Selain itu, protein nabati juga mengandung komposisi serat yang tinggi dan satu atau lebih faktor anti nutrisi (ANFs) yang mungkin memiliki dampak merugikan terhadap nilai nutrisi dan palatabilitas (M’Boy 2013).

Tepung kedelai dan polong-polongan merupakan produk tanaman yang umum digunakan sebagai subtitusi tepung ikan. Namun, sejumlah penelitian membuktikan selain tepung kedelai dan polong-polongan terdapat berbagi produk tanaman yang potensial digunakan sebagai subtitusi tepung ikan, antara lain biji lupin (lupin seed) (Burel et al. 1998; 2000), tepung gluten jagung (corn gluten meal) (Regost et al. 1999), minyak/tepung biji rapa (canola/rapeseed meal) (Burel et al. 2000), tepung daun leucaena (leucaena leaf meal), tepung biji kapas (cottonseed meal), tepung wijen (sesame meal), minyak/tepung moster (mustrad oil/meal) (Francis et al. 2001), tepung kubis (cabbage meal) (Pereira et al. 2002), tepung daun alfalfa (alfalfa leaf meal) (Chatzifotiz et al. 2006), tepung bunga matahari (sunflower meal) (Merida et al. 2010) dan lain sebagainya.

Hormon memainkan peranan penting dalam mengatur pertumbuhan dan pemanfaatan nutrisi pada ikan. Konsekuensinya, sistem endokrin ikan sangat sensitif terhadap perubahan masukan nutrisi yang diterima. Nutrisi mungkin mempengaruhi fungsi endokrin dalam tindakan atas sintesis, sekresi, konversi dan penerimaan hormon (Gambar 1) (MacKenzie et al. 1998). Meski demikian kenyataannya fungsi endokrin jarang dievaluasi dalam penelitian nutrisi ikan.

Gambar 1. Kelenjar endokrin utama pada ikan secara langsung dipengaruhi oleh masukan nutrisi organik (MacKenzie et al. 1998)

Pada ikan, hormon tiroid telah dipelajari paling ekstensif dibandingkan hormon lainnya.  Sejumlah penelitian menunjukkan hubungan antara pemanfaatan nutrisi dan fungsi tiroid. MacKenzie et al. (1998) menyebutkan komposisi protein, karbohidrat dan lemak pada pakan yang diberikan pada ikan mempengaruhi produksi hormon tiroid. Hormon tiroid berperan dalam mengatur pertumbuhan ikan dan pemanfaatan energi melalui metabolisme lemak dan karbohidrat, memobilisasi lemak, metabolisme nitrogen dan memacu hormon pertumbuhan (Leatherland 1994). Oleh karenanya status tiroid baik digunakan sebagai indikator pertumbuhan ikan (Burel et al. 1998).

Pada vertebrata, tiroksin (T4) adalah produk sekretori utama folikel tiroid meskipun 3,5,3’-triiodotironine (T₃) adalah hormon biologis aktif. Aktivitas iodotironine deiodinase memainkan peran penting dalam pengaturan konsentrasi hormon tiroid peripheral (Burel et al. 1998). Penelitian terbaru menunjukkan bahwa aktivitas deiodinase serupa pada mamalia juga ditemukan dalam lima jenis teleost, termasuk rainbow trout (Mol et al. 1998).

Diet rendah protein pada rainbow trout diketahui mengurangi kadar plasma T₄, mengurangi konversi T₄ ke T₃, dan menurunkan tingkat pertumbuhan. Formasi T₃ yang lebih besar ditemukan pada hewan yang mengkonsumsi diet dengan kadar protein tinggi. Hal ini menunjukkan protein merupakan faktor penting yang mempengaruhi produksi hormon tiroid seluler-aktif pada ikan (Mackenzie et al. 1998) dan secara umum kadar plasma T₃ berhubungan dengan performa pertumbuhan (Mackenzie et al. 1993). Lebih lanjut, penelitian Eales et al. (1993) pada salmon menemukan bahwa karbohidrat lebih berperan sebagai pengatur sekresi T₄, dan protein berfungsi sebagai sinyal untuk mengaktifkan pembentukan T₃.

Faktor Anti Nutrisi (ANFs)

Sebagian besar tanaman yang memiliki potensi sebagai alternatif subtitusi tepung ikan diketahui mengandung berbagai zat anti nutrisi (Tabel 1)  yang dapat mengganggu pencernaan, pemanfaatan protein dan mineral, anti-vitamin sehingga mempengaruhi kesehatan hewan (Makkar 1993).

Tabel 1. Anti nutrisi penting yang terkandung dalam tanaman yang umumnya digunakan sebagai alternatif subtitusi tepung ikan (Francis et al. 2001)

Sumber nutrisi	Antinutrisi yang terkandung
Tepung kedelai	Protease inhibitors, lectins, phytic acid, saponins, phytoestrogens, anti-vitamins, allergens
Tepung biji rape	Protease inhibitors, glucosinolates, phytic acid, tannins
Tepung biji lupin	Protease inhibitors, saponins, phytoestrogens, alkaloids
Tepung kacang polong	Protease inhibitors, lectins, tannins, cyanogens, phytic acid, saponins, anti-vitamins
Minyak bunga matahari	Protease inhibitors, saponins, arginase inhibitor
Tepung biji kapas	Phytic acid, phytoestrogens, gossypol, anti-vitamins, cyclopropenoic acid
Tepung daun leucaena	Mimosine
Tepung daun alfalfa	Protease inhibitors, saponins, phytoestrogens, anti-vitamins
Minyak moster	Glucosinolates, tannins
Tepung wijen	Phytic acid, protease inhibitors

Brassica (biji rapa dan kubis) diketahui mengandung glukosinolat (GLS) dimana, setelah dihidrolisis oleh enzim miosinase dapat menghasilkan isothiosianat, anion tiosianat, dan vinyloxazolidinethiones. Metabolit GLS memiliki aktivitas goitrogenik di binatang termasuk ikan, yaitu blok organifikasi dalam folikel tiroid, sehingga menghambat produksi T₄ dan T₃. Hasilnya adalah peningkatan sekresi thyroid stimulating hormone karena kadar plasma T₄ dan T₃ yang rendah (Burel et al 2000).

Selain GLS pada biji rapa juga terdapat beberapa komponen kecil yang mungkin memiliki efek anti nutrisi (Bell 1993). Tannin dalam tepung biji rape tampaknya tidak memiliki efek negatif yang sama pada palatabilitas dan kecernaan protein sebagaimana efek negatif yang ditimbulkan tannin yang terkandung pada tanaman lain (Enami 2011). Sinapin mungkin memiliki rasa pahit yang memberikan dampak terhadap palatabilitas, namun rasa pahit pada tingkat yang ditemukan di tepung biji rape tidak mempengaruhi konsumsi pakan atau tingkat pertumbuhan (Qiao dan Classen 2003).

Sementara, pada lupin anti nutrisi yang utama berupa alkaloid, komponen yang memberikan dampak merugikan terhadap palatabilitas. Dalam perkembangannya, pemulia tanaman telah mengembangkan strain lupin putih (Lupinus albus) dengan kandungan alkaloid yang rendah (Burel 2000) sehingga dampak terhadap palatabilitas dapat dikurangi.

Pertumbuhan dan Status Tiroid

Komposisi ekstrak lupin sampai 50% pada diet rainbow trout dan turbot memberikan performa pertumbuhan yang tidak jauh berbeda dengan kontrol, namun 70% penggantian tepung ikan dengan ekstrak lupin menyebabkan performa pertumbuhan yang rendah secara nyata (Burel et al. 1998; 2000). Inkorporasi ekstrak lupin pada diet rainbow trout menyebabkan dikonversinya plasma T₄ menjadi T3, tetapi pengaruh ini belum seluruhnya dapat dijelaskan sebab tidak selalu berulang pada eksperimen-eksperimen berikutnya (Gambar 2) (Burel et al. 1998). Pada turbot mekanisme naiknya plasma T3 tidak dapat dijelaskan dengan turunnya plasma T4 karena proses konversi, diet ekstrak lupin menyebabkan naiknya plasma T4 dan T3 (Burel et al. 2000). Namun secara umum kadar plasma T₃ berhubungan dengan performa pertumbuhan pada diet pakan berbasis ekstrak lupin (Gambar 3) (Burel et al. 1998).

Gambar 2. Konsentrasi plasma T3 dan T4 rainbow trout diukur di akhir periode pemberian pakan untuk masing-masing perlakuan diet pada percobaan 1, 2, dan 3. Data pengambilan sampel diurnal dan nocturnal pada percobaan satu digabung. Rerata dengan standar deviasi (n=30 pada percobaan 1, dan n=15 pada percobaan 2 dan 3)

Gambar 3. (A) Regresi linier antara komposisi lupin (%) pada pakan dengan kadar plasma T4 (ng/ml) rainbow trout yang diukur diakhir periode pemberian pakan pada percobaan 1. (B) Korelasi antara index pertumbuhan harian (DGI, %/hari) diukur selama 3 minggu terakhir dan kadar plasma T3 (ng/ml) rainbow trout yang diukur di akhir periode pemberian pakan pada percobaan 1.

Secara linier besarnya komposisi tepung kubis dalam diet juvenil rainbow trout memberikan dampak negatif terhadap berat badan akhir dan laju pertumbuhan spesifik. Selain itu diet yang mengandung tepung kubis berhubungan dengan kadar plasma T₃ yang secara signifikan lebih rendah daripada diet yang hanya mengandung tepung ikan karena adanya faktor anti-nutrisi (glukosinolat/GLS), meskipun tidak memberikan dampak signifikan terhadap kadar plasma T₄. Hal ini mengindikasikan bahwa faktor anti-nutrisi mempengaruhi konversi enzimatik plasma T₄ ke T₃. Dengan demikian, dimasukkannya tepung kubis dalam diet pakan rainbow trout dapat diterima sampai tingkat tertentu (Pereira et al. 2002).

Tabel 2. Specific growth rate (SGR) dan konsentrasi plasma T₃ dan T₄ rainbow trout diukur diakhir periode pemberian pakan pada masing-masing perlakuan diet

	Diet				Kontras Linier	Kontras Kuadrat
	Tepung Ikan	Tepung Kubis (g/kg)
		160	250	320
SGR	2,7 (0,1)	2,5 (0,1)	2,5 (0,1)	2,2 (0,1)	***	NS
T4 (ng/ml)	9,1 (1,0)	9.8 (0,6)	9,6 (0,2)	10,5 (0,7)	NS	NS
T3 (ng/ml)	6,2 (0,8)	4,6 (0,3)	3,6 (0,2)	4,0 (0,3)	***	*

Lebih lanjut mengenai pengaruh glukosinolat, pengujian pada turbot dengan tepung biji rape dengan kandungan glukosinolat rendah dan tinggi (26 dan 40 mol glukosinolat/g DM) memberikan dampak negatif terhadap final body weight dan specific growth rate pada semua perlakuan dibandingkan kontrol. Perlakuan menggunakan tepung biji rape dengan kandungan glukosinolat rendah terbukti menurunkan kadar plasma T4 dan meningkatkan kadar plasma T3, hal ini membuktikan bahwa kandungan glukosinolat mempengaruhi konversi plasma T4 ke T3 (Burel et al. 2000).

Kesimpulan

Pada kasus subtitusi tepung ikan dengan sumber protein nabati, hubungan antara kadar hormon plasma tiroid dengan tingkat pertumbuhan masih sulit dijelaskan, disebabkan keberadaan faktor anti-nutrisi yang memiliki mekanisme kerja berbeda dalam mempengaruhi produksi hormon plasma tiroid.