Keberhasilan Pemanfaatan Ekstrak Kedelai Nanopartikel Dalam Melindungi Spermatozoa Pada Proses Pendinginan Dan Pembekuan Pada Sapi Bali

Ratnawati, Dian and Prof. Dr. Ir. Trinil Susilawati, MS., ASEAN Eng and Prof. Dr. Ir. Gatot Ciptadi,, DESS., IPU., ASEAN Eng (2024) Keberhasilan Pemanfaatan Ekstrak Kedelai Nanopartikel Dalam Melindungi Spermatozoa Pada Proses Pendinginan Dan Pembekuan Pada Sapi Bali. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Keberhasilan kebuntingan ternak dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya kualitas dari semen (cair dan beku) yang digunakan. Performans pengencer memegang peranan penting dalam menentukan fertilitas spermatozoa semen cair dan beku. Krioprotektan dalam pengencer berperan dalam melindungi spermatozoa dari cold shock yang dapat menurunkan fertilitas spermatozoa. Kuning telur merupakan krioprotektan ekstraseluler yang sudah lazim digunakan dan berperan baik sebagai krioprotektan ekstraseluler. Namun demikian, adanya isu terkait biosekuriti menuntut adanya alternatif krioprotektan ekstraseluler yang berbasis tanaman, misalnya kedelai. Komponen lesitin dalam kedelai dapat menggantikan peran lesitin dari kuning telur. Lesitin kedelai telah banyak dikomersialkan untuk digunakan sebagai komponen pengencer semen. Selain lesitin, kedelai juga mengandung berbagai komponen lainnya (isoflavon, flavonoid, ubiquinone, terpenoid, vitamin E, asam lemak, asam amino). Pemanfaatan nanoteknologi dalam pembuatan ekstrak kedelai dapat meningkatkan efektivitas dan efisiensi ekstrak kedelai. Namun demikian, kajian tentang potensi ekstrak kedelai total (whole soybean extract) nanopartikel sebagai krioprotektan ekstraseluler belum banyak dilakukan. Tujuan penelitian ini adalah mengkaji formula pengencer CEP dan ekstrak kedelai nanopartikel terhadap kualitas, karakter motilitas dan integritas DNA spermatozoa pada semen cair dan semen beku sapi Bali. Penelitian diawali dengan pembuatan ekstrak kedelai nanopartikel. Diawali dengan perendaman 100 gram kedelai dalam air selama 6-9 jam, ditiriskan dan direbus selama 10 menit pada suhu 65⁰C. Dilanjutkan dengan penggilingan kedelai dengan aquabides 200 ml kemudian disaring. Hasil filtrasi disentrifuse pada kecepatan 3000 rpm selama 1 jam. Lapisan atas yang dihasilkan, dipanaskan pada suhu 65⁰C selama 15 menit kemudian didiamkan semalam dan diambil lapisan bagian atasnya (ekstrak). Hasil analisis ekstrak kedelai nanopartikel menunjukkan ukuran partikel 223,1 nm; PI 0,981; zeta potensial -31,9 mV; IC50 166,45 µg/ml; LC-MSMS (lesitin, glukosa, asam lemak, amida, vitamin E, asam amino, ubiquinone, terpenoid, flavonoid, isoflavon, asam karboksilat, saccharolipid, saponin, coumarin. Penelitian dilakukan secara experimental dengan 2 tahap penelitian, yaitu: (I) Analisis Ekstrak Kedelai Nanopartikel (223,1 nm) sebagai Pengganti Kuning Telur terhadap kualitas Semen Cair Sapi Bali. (II). Analisis Ekstrak Kedelai Nanopartikel sebagai Pengganti Kuning Telur terhadap kualitas Semen Beku Sapi Bali. Penelitian ini menggunakan 2 ekor sapi Bali jantan dengan bobot badan 600-700 kg dan kriteria motilitas progresif semen segar >70%. Rancangan percobaan penelitian tahap I menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 4 perlakuan pengencer diantaranya: P1 (CEP + KT 10%), P2 (CEP + EKN 40%), P3 (CEP + EKN 50%), dan P4 (CEP + EKN 60%). Rancangan percobaan penelitian tahap II menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 3 perlakuan pengencer diantaranya: P1 (CEP + KT 10%), P2 (CEP + EKN 50%), dan P3 (CEP + EKN 60%). Pembuatan semen cair dilakukan dengan mencampur pengencer dan semen segar sampai dengan konsentrasi 20 juta sel/ml. Semen cair diletakkanxii pada tabung kaca dengan water jacket dan disimpan dalam refrigerator 3-5⁰C sampai dengan hari ke-9. Observasi kualitas semen cair dilakukan pada simpan dingin hari ke (H) 0, 1, 3, 5, 7, dan 9. Pembuatan semen beku dilakukan dengan pencampuran semen segar dan pengencer kemudian disimpan dalam refrigerator 3-5⁰C. Suspensi dibiarkan dalam refrigerator sampai suhu turun menjadi 5⁰C, dan disimpan selama 2 jam. Pengencer B ditambahkan secara perlahan dan dihomogenkan, kemudian biarkan kurang lebih 30 menit (before freezing). Filling sealing semen dilakukan dengan menggunakan mesin IMV, dilanjutkan dengan pre freezing selama 12 menit. Straw direndam dalam container cryogenic pada suhu -196⁰C minimal 24 jam. Thawing dilakukan pada suhu 37⁰C selama 30 detik. Observasi kualitas semen beku dilakukan pada saat simpan dingin 5⁰C, before freezing dan post thawing. Parameter yang diamati diantaranya: motilitas, viabilitas, abnormalitas, membran plasma utuh, SOD, MDA, DNA Fragmentasi dan SEM. Data motilitas, viabilitas, abnormalitas, MPU dianalisis dengan menggunakan ANOVA (SPSS 16). Data SOD, MDA, dan DNA Fragmentasi dianalisis dengan menggunakan Microsoft excel dan SEM disajikan secara deskriptif. Hasil penelitian semen cair menunjukkan bahwa kualitas semen cair menurun selama simpan dingin hari ke-9. Viabilitas spermatozoa hari ke-9 pada P3 (84,88%) lebih tinggi (p<0,05) daripada P4 (79,75%), namun tidak berbeda nyata dengan spermatozoa kelompok P1 (84,13%) dan P2 (82,19%). Abnormalitas spermatozoa pada P4 (18,81%) lebih tinggi (p<0,05) daripada P1 (9,13%), P2 (9,25%), dan P3 (10,38%). Integritas membran spermatozoa selama simpan dingin tidak menunjukkan adanya perbedaan (p>0,05) antara perlakuan P1-P4 (65,06%; 67,00%; 65,75%; 67,1%), namun sudah memenuhi standar minimal keutuhan membran spermatozoa >50%. Motilitas progresif pada simpan dingin hari ke-9 pada pengencer P3 (42,94%) dan P4 (47,38%) lebih tinggi (p<0,05) daripada P1 (27,72%) dan P2 (31,44%). Parameter kinetik spermatozoa pada kelompok P2, P3 dan P4 menunjukkan kecepatan pergerakan (VAP,VCL,VSL) yang lebih lambat dengan jarak tempuh yang lebih pendek (DAP, DCL, DSL), vigor lebih rendah (VCL), namun demikian pola renangnya lebih linear (LIN), lebih lurus (STR) dan tidak cenderung berputar (ALH) daripada spermatozoa pada P1.Nilai rataan konsentrasi SOD dan MDA pada hari ke-7 simpan dingin pada P1 (2,92 U/ml; 11,46 µM), P2 (0,11 U/ml; 28,14 µM), P3 (2,82 U/ml; 14,52 µM), dan P4 (3,34 U/ml; 5, 29 µM). Tingkat fragmentasi DNA pada level rendah pada semua perlakuan: P1 (3,65%), P2 (5,35%), P3 (4,15%), dan P4 (4,85%). Hasil penelitian semen beku menunjukkan penurunan selama penyimpanan 5⁰C, before freezing dan post thawing. Kualitas spermatozoa selama simpan dingin dan before freezing tidak banyak mengalami perubahan, namun terjadi penurunan yang nyata pada saat post thawing. Viabilitas spermatozoa post thawing pada kelompok P2 (62,04%) dan P3 (58,83%) lebih rendah (p<0,05) daripada P1 (72,21%). Demikian halnya dengan nilai rataan MPU, pada kelompok P2 (60,58%) dan P3 (60,54%) lebih rendah (p<0,05) daripada kelompok P1 (65,04%). Tudung akrosom utuh spermatozoa pada kelompok P2 (61,17%) dan P3 (61,50%) lebih rendah (p<0,05) daripada P1 (70,04%). Motilitas progresif spermatozoa post thawing pada P2 (51,36%) dan P3 (45,07%) lebih rendah (p<0,05) daripada P1 (65,41%). Parameter kinetik spermatozoa pada kelompok P2 dan P3 menunjukkan kecepatan pergerakan (VAP,VCL,VSL) yang lebih lambat dengan jarak tempuh yang lebih pendek (DAP, DCL, DSL), vigor lebih rendah (VCL), namun demikian pola renangnya lebih linear (LIN), lebih lurus (STR) dan tidak cenderung berputar (ALH) daripada spermatozoa pada P1. Kadar SOD dan MDA spermatozoa post thawing pada P1xiii (1,14 U/ml; 12,14 µM), P2 (3,36 U/ml; 11,48 µM), dan P3 (3,08 U/ml; 6,68 µM). Tingkat fragmentasi DNA pada P1 (17,2%) lebih rendah daripada P2 (41,0%) dan P3 (39,2%). Disimpulkan bahwa (I). Formula pengencer CEP dan ekstrak kedelai nanopartikel (50% dan 60%) dapat mendukung kualitas spermatozoa semen cair sapi Bali (viabilitas, integritas membran, abnormalitas). Karakter motilitas spermatozoa semen cair dalam pengencer CEP dan ekstrak kedelai nanopartikel menghasilkan gerakan yang lebih progresif. Parameter kinetik spermatozoa pada kelompok P3 dan P4 menunjukkan kecepatan pergerakan yang lebih lambat dengan jarak tempuh yang lebih pendek, vigor lebih rendah. Namun demikian pola renangnya lebih linear, lebih lurus, dan tidak cenderung berputar daripada spermatozoa pada P1. Daya simpan semen cair sampai dengan hari ke-9 masih layak digunakan untuk inseminasi buatan (motilitas progresif 42,94% dan 47,38%). Integritas DNA spermatozoa semen cair tinggi, ditandai dengan tingkat fragmentasi DNA yang rendah (4,15% dan 4,85%). (II). Formula pengencer CEP dan ekstrak kedelai nanopartikel 50% dan 60% dapat mendukung kualitas spermatozoa semen beku (viabilitas, integritas membran, integritas akrosom, dan abnormalitas spermatozoa). Karakter motilitasnya adalah kurang progresif, kecepatan pergerakan lambat, jarak tempuh pendek, dan vigor rendah. Namun demikian pola renangnya lebih linear, lebih lurus, dan tidak cenderung berputar. Motilitas progresif post thawing mencapai 51,35% dan 45,07% sehingga layak untuk digunakan IB. Namun demikian, tingkat fragmentasi DNA yang tinggi yaitu mencapai 41,0%; 39,2%

English Abstract

This study aims to examine the CEP diluent formula and nanoparticle soybean extract nanopartikel (223,1 nm) on the quality, motility characteristics and DNA integrity of spermatozoa in liquid and frozen semen of Bali cattle. The research material used 2 Balinese bulls. The research method was experimental using a Randomized Block Design, with 13 replications (liquid semen) and 12 replications (frozen semen). Liquid semen formula treatment: P1 (CEP + KT 10%), P2 (CEP + EKN 40%), P3 (CEP + EKN 50%), and P4 (CEP + EKN 60%). Frozen semen formula treatment: P1 (CEP + KT 10%), P2 (CEP + EKN 50%), and P3 (CEP + EKN 60%). The parameters observed were: spermatozoa motility, viability, abnormality, intact plasma membrane, SOD, MDA, DNA fragmentation and SEM. Data of motility, viability, abnormality, MPU were analyzed using ANOVA (SPSS 16). Data of SOD, MDA, and DNA Fragmentation were analyzed using Microsoft Excel and SEM presented descriptively. The results of the liquid semen study showed that P4 abnormalities (18.81%) were higher (p<0.05) compared to P1 (9.13%), P2 (9.25%), and P3 (10.38%). Progressive motility on the 9th day of cold storage in diluents P3 (42.94%) and P4 (47.38%) was higher (p<0.05) than P1 (27.72%) and P2 (31.44% ). Level of SOD and MDA on the 7th day of cold storage at P1 (2.92 U/ml; 11.46 µM), P2 (0.11 U/ml; 28.14 µM), P3 (2.82 U/ml ; 14.52 µM), and P4 (3.34 U/ml; 5, 29 µM). The level of DNA fragmentation was low in all treatments: P1 (3.65%), P2 (5.35%), P3 (4.15%), and P4 (4.85%). The results of post-thawing frozen semen research showed that spermatozoa viability in group P1 (72.21%) was higher (p<0.05) compared to P2 (62.04%) and P3 (58.83%). The spermatozoa abnormality value in groups P2 (8.88%) and P3 (10.04%) was higher (p<0.05) than the average value of P1 (6.71%). The progressive motility of post-thawing spermatozoa in P1 (65.41%) was higher (p<0.05) compared to P2 (51.36%) and P3 (45.07%). Post-thawing spermatozoa SOD and MDA levels at P1 (1.14 U/ml; 12.14 µM), P2 (3.36 U/ml; 11.48 µM), and P3 (3.08 U/ml; 6, 68 µM). The level of DNA fragmentation in P1 (17.2%) was lower than P2 (41.0%) and P3 (39.2%). The CEP diluent formula and soybean extract nanoparticles (50% and 60%) can support the quality of Bali cattle liquid semen spermatozoa with a shelf life of up to the 9th day. The CEP diluent formula and 10% egg yolk in frozen semen produced better spermatozoa quality than CEP diluent and soy nanoparticle extract 50% and 60% (motility, viability, abnormality, DNA fragmentation

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	0624050005
Uncontrolled Keywords:	CEP, ekstrak kedelai nanopartikel, sapi Bali-CEP, nanoparticle soybean extract, Bali cattle
Divisions:	S2/S3 > Doktor Ilmu Ternak, Fakultas Peternakan
Depositing User:	S Sucipto
Date Deposited:	10 Sep 2024 08:20
Last Modified:	10 Sep 2024 08:20
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/230154

Text (DALAM MASA EMBARGO) Dian Ratnawati.pdf Restricted to Registered users only Download (5MB)

Actions (login required)

View Item