Penulis lahir di Kota Bengkulu pada tanggal 20 Juni 1987. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Ir. Susdy Matamien Nawi dan Ibu Hartini. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Produksi Ternak Fakultas Peternakan, Universitas Diponegoro Semarang, lulus pada tahun 2009. Pada tahun 2010, penulis diterima di Program Studi Biologi Reproduksi pada Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dan sekarang masih tercatat sebagai mahasiswa Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Karya ilmiah yang berjudul Suplementasi Trehalosa dan Rafinosa pada Pengencer Tris Soya dan Tris Kuning Telur dalam Preservasi Semen Cair Kambing Peranakan Etawah (PE) telah diajukan pada Jurnal Veteriner, Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Udayana, Bali. Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S-2 penulis.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu upaya perbaikan mutu genetik ternak kambing di Indonesia dilakukan melalui pemanfaatan teknologi Inseminasi Buatan (IB). Namun teknologi IB pada ternak kambing masih kurang diaplikasikan secara luas. Hal ini terkait berbagai kendala diantaranya mengembangbiakannya masih dilakukan secara alami, ketepatan waktu inseminasi, teknik inseminasi dan kualitas semen beku yang dihasilkan. Kualitas semen beku ditentukan oleh berbagai faktor diantaranya teknik pembekuan, jenis pengencer, jenis dan konsentrasi krioprotektan yang digunakan. Saat ini semen kambing telah diproduksi oleh beberapa balai inseminasi buatan menggunakan pengencer Tris-kuning telur (TKT).
Rendahnya kualitas semen diduga akibat keberadaan enzim Phospholipase A yang disebut juga egg yolk coagulating enzyme yang ada di dalam bulbourethral gland secretion (BUS) yang terkandung dalam plasma semen kambing (Paulenz et al. 2005). Enzim ini dapat menghidrolisis fosfolipid dari kuning telur menjadi
lysophospholipid seperti lysolecithin yang toksik pada spermatozoa dan dapat
menyebabkan reaksi akrosom dini sehingga spermatozoa lebih cepat rusak. Sementara itu kuning telur dan susu mengandung fosfolipid dalam pengencer yang sangat dibutuhkan karena melindungi spermatozoa dari cold shock pada saat pendinginan ataupun pembekuan (Amirat et al. 2004). Sehingga kuning telur yang sudah lazim digunakan ditambahkan kedalam pengencer, dibandingkan dengan soya karena soya diperkirakan dapat menyamai fungsi dari kuning telur.
Pada ternak kambing hasil pembekuan masih terlihat rendah. Salah satu faktor keberhasilan pembekuan semen ditentukan oleh krioprotektan ekstraseluler seperti
polyvynilpirrolidone (PVP), gula dengan molekul besar seperti sukrosa, trehalosa,
rafinosa dan laktosa, protein dan lipoprotein, kuning telur dan susu serta krioprotektan intraseluler seperti gliserol (gliserin), dimethilsufoxida (DMSO), dimethilformamida (DMF), 1.2 prepanadiol dan etilen glikol.
Kuning telur mampu melindungi sel spermatozoa karena mengandung fosfolipid. Kuning telur berasal dari hewan yang memungkinkan dapat mentransfer bibit penyakit yang dapat memengaruhi kualitas spermatozoa. Oleh karena itu dicari alternatif pengganti kuning telur, yakni soya yang berasal dari tumbuhan. Upaya penggunaan fosfolipid dari bahan tanaman telah dilakukan, dan tahun 2000an oleh perusahaan komersial yang bergerak dibidang IB memperkenalkan penggunaan lesitin yang berasal dari kedelai sebagai pengencer (Aires et al. 2003). Produk tersebut telah dijual dipasaran dengan beberapa merek seperti Biociphos (IMV, L’Aigle, France) dan Andromed (Minitub, Germany). Kedua produk ini mengandung ekstrak kacang kedelai sebagai pengganti kuning telur pada saat preservasi. Dengan dihilangkannya kandungan kuning telur dan susu maka terhindar dari isu adanya bahaya biologis dan bakteri yang dapat memengaruhi kualitas spermatozoa. Pengencer tersebut meskipun diperuntukkan untuk ternak sapi, namun tidak menutup kemungkinan untuk diaplikasikan dalam preservasi semen kambing. Sedangkan informasi mengenai pengencer yang mengandung ekstrak kacang kedelai untuk preservasi semen kambing belum banyak diketahui.
Arifiantini dan Yusuf (2010) melaporkan modifikasi pengencer Tris-soya untuk preservasi semen beku sapi FH, menunjukkan secara in vitro motilitas spermatozoa dalam pengencer Tris soya setelah thawing lebih rendah dari pengencer tris kuning telur tetapi secara in vivo, angka konsepsi tris soya lebih tinggi dibandingkan pengencer tris kuning telur.
Karbohidrat merupakan salah satu komponen yang harus ada dalam pengencer semen untuk memenuhi kebutuhan nutrisi spermatozoa. Fruktosa dan glukosa merupakan karbohidrat (monosakarida) yang umum diberikan pada pengencer semen cair maupun semen beku pada berbagai ternak. Karbohidrat dapat berfungsi ganda dimana karbohidrat sederhana seperti glukosa dan fruktosa dibutuhkan sebagai sumber energi, sedangkan karbohidrat molekul besar dapat berfungsi sebagai krioprotektan ekstraseluler (Souhoka et al. 2009). Trehalosa (disakarida) menghasilkan 2 molekul glukosa. Sedangkan rafinosa (trisakarida) menghasilkan masing-masing 1 molekul galaktosa, glukosa dan fruktosa. Trehalosa dan rafinosa dapat menyimpan cadangan energi dalam jumlah yang lebih banyak, sehingga dapat digunakan oleh spermatozoa dalam waktu yang lebih lama. Penggunaan disakarida (trehalosa), trisakarida (rafinosa) dan oligosakarida pada pengencer semen beberapa ternak diduga lebih mampu melindungi spermatozoa dalam proses pembekuan (Molinia et al. 1994; Yildiz et al. 2000). Penggunaan trehalosa dan EDTA pada pembuatan semen beku domba dilaporkan dapat meningkatkan persentase motilitas spermatozoa dibandingkan dengan hanya menggunakan fruktosa (Aisen et al. 2000).
Penambahan krioprotektan dapat melindungi spermatozoa dari efek yang mematikan selama proses pembekuan dengan memodifikasi kristal-kristal es yang terbentuk dalam medium sewaktu pembekuan menjadi lebih kecil sehingga mampu menghambat kerusakan membran sel secara mekanis pada waktu penurunan suhu (cooling rate) (Tambing et al. 2000). Dimethilformamida (DMF) mempunyai kemampuan yang baik untuk melindungi sel terhadap pembekuan (Medeiros et al. 2002b). Dimethilformamida (DMF) dapat digunakan sebagai krioprotektan alternatif dalam pembekuan semen kambing (Bezerra et al. 2011). Amida telah menunjukan potensinya sebagai krioprotektan karena memiliki toksisitas dan viskositas yang lebih rendah dan memiliki bobot molekul yang rendah pula jika dibandingkan dengan gliserol (Medeiros et al. 2002b). Akan tetapi, mekanisme DMF untuk pembekuan semen kambing belum banyak dilaporkan.
Penelitian ini dilaksanakan dua tahap, yakni: 1) preservasi semen cair mengunakan pengencer tris-kuning telur dan tris-soya dengan suplementasi trehalosa dan rafinosa dan 2) kriopreservasi semen menggunakan pengencer tris-kuning telur dan tris-soya dengan suplementasi karbohidrat terbaik dengan tambahan krioprotektan dimethilformamida (DMF) dan gliserol.
Kerangka Pemikiran
Tris-soya merupakan buffer dan protein pelindung sebagai pengganti kuning telur yang dapat melindungi spermatozoa karena mengandung lesitin nabati. Semen kambing mengandung enzim Phospholipase A yang disebut juga egg yolk coagulating enzyme yang ada di dalam bulbourethral gland secretion (BUS). Enzim ini dapat menghidrolisis fosfolipid dari kuning telur menjadi lysophospholipid seperti lysolecithin yang tosik pada spermatozoa dan dapat menyebabkan reaksi akrosom dini sehingga spermatozoa lebih cepat rusak dalam proses pembekuan
semen. Kemampuan tris-soya (lesitin nabati) dalam menggantikan kuning telur (lesitin hewani) dengan modifikasi trehalosa (C12H22O11) yang merupakan gula
nonpereduksi golongan disakarida (α-D-glukopiranosil-(1Æ1)-α-D-glukopiranosida) dari dua molekul glukosa yang terikat melalui ikatan α-1.1 dan mengandung antioksidan, serta rafinosa (C18H32O16) yang merupakan gula pereduksi golongan
trisakarida (α-D-galaktopiranosil-(1Æ6)-α-D-glukopiranosida-β-D-fruktofuranosil) dari satu molekul galaktosa dan glukosa yang terikat melalui ikatan α-1.6, serta satu molekul fruktosa yang diduga mampu menyimpan cadangan energi lebih lama selama proses penyimpanan didalam semen cair serta berperan dalam menjaga stabilitas membran plasma karena berfungsi sebagai krioprotektan ekstraseluler dan digunakan sebagai dasar untuk pembuatan semen beku. Kualitas semen beku, selain ditentukan oleh unsur buffer dan karbohidrat, juga ditentukan oleh keberadaan krioprotektan. Dimethilformamida (CH3)2NCHO merupakan pelarut polar aprotik
terdiri dari komponen amida telah menunjukan potensinya sebagai krioprotektan dan diharapkan dapat menggantikan gliserol (C3H5(OH)3) karena memiliki toksisitas
yang yang lebih rendah serta memiliki bobot molekul (73.09) dan viskositas yang lebih rendah pula jika dibandingkan dengan gliserol (dengan bobot molekul 92.05). Selain itu penambahan metil (CH3) kedalam molekul amida dapat meningkatkan permeabilitas membran sperma, menjaga integritas akrosom dan meningkatkan efisiensi kriopreservasi, sehingga diperkirakan dapat mempertahankan permeabilitas membran selama proses pembekuan.
Berdasarkan uraian diatas maka penelitian ini dilakukan dalam dua tahap penelitian, yakni: 1) preservasi semen kambing mengunakan pengencer tris-kuning telur dan tris-soya dengan suplementasi trehalosa dan rafinosa dan 2) kriopreservasi semen kambing mengunakan pengencer tris-kuning telur dan tris-soya dengan suplementasi karbohidrat terbaik dengan tambahan krioprotektan dimethilformamida (DMF) dan gliserol (Gambar 1).
Tujuan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan :
1) Membandingkan efektivitas pengencer tris-kuning telur dan tris-soya dengan suplementasi trehalosa dan rafinosa yang akan digunakan untuk memilih jenis
pengencer terbaik dalam mengoptimalkan proses pembekuan semen kambing, 2) Membandingkan manfaat penggunaan dimethilformamida (DMF) dan gliserol
sebagai krioprotektan untuk pengencer tris-kuning telur dan tris-soya dengan suplementasi karbohidrat terbaik yang digunakan dalam mengoptimalkan pembekuan semen.
3) Melihat hubungan antara spermatozoa motil, spermatozoa hidup dan membran plasma utuh.
Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan akan menghasilkan pengencer nabati (soya) dengan suplementasi trehalosa dan rafinosa dan krioprotektan dimethilformamida (DMF) dan gliserol dalam mempertahankan kualitas semen kambing.
Hipotesis
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah :
1) Suplementasi rafinosa akan memperbaiki kualitas semen cair dan semen beku kambing dalam pengencer tris-kuning telur dan tris-soya dibandingkan trehalosa, 2) Krioprotektan dimethilformamida (DMF) lebih efektif dalam mempertahankan
kualitas semen beku kambing dibandingkan gliserol.
KOLEKSI SEMEN Evaluasi
Makroskopis & Mikroskopis
(syarat: motilitas > 70%, konsentrasi > 2500x106/mL, abnormalitas < 10%)
PRESERVASI SEMEN Tris-soya Tris-kuning telur
Trehalosa 50 mM Rafinosa 50 mM KRIOPRESERVASI SEMEN Gliserol 4% DMF 4% Ekuilibrasi (3 – 5 °C) Pembekuan (N2 cair) Thawing Evaluasi (motilitas) Evaluasi
(motilitas, hidup mati, membran plasma utuh)
T a h a p I
Gambar 1 Alur Kegiatan Penelitian Evaluasi
(motilitas, hidup mati, membran plasma utuh)
T a h a p II Tris-soya Tris-kuning telur
Karbohidrat Terbaik
