Senin, 17 Maret 2014

ENERGI DAN MAKANAN


         
  Pembentukan energy dalam tubuh dilakukan melalui proses respirasi yang akan memasukkan oksigen untuk digunakan dalam proses oksidasi seluler. Jumlah energy (ATP) yang dihasilkan oleh satu molukul glukosa adalah 38 ATP. Jumlah energy (ATP) tersebut berasal dari proses glikolisis (2 ATP), siklus krebs (2 ATP, yang berasal dari GTP), transfer electron  (yang dihasilkan selama proses glikolisis) melalui enzim yang mengandung NAD (4 ATP), transfer electron (yang berasal dari siklus krebs) melalui enzim yang mengandung NAD (24 ATP), dan transfer electron (yang berasal dari siklus krebs) melalui enzim yang mengandung FAD (4 ATP) (Muchtadi, 2009).

Energi yang dihasilkan (dalam bentuk ATP dan senyawa berenergi tinggi lain) dipakai untuk:
1. mempertahankan gradien konsentrasi ion-ion.
2. reaksi biosintesis.
3. transport dan sekresi molekul melalui membran sel.
4. penyediaan energi sel.
Jika makanan yang kita makan melebihi kebutuhan tubuh untuk energi dan sintesis, kelebihan nutrien tersebut akan disimpan sebagai glikogen dan lemak. Simpanan ini menyediakan energi saat puasa.



A.     Satuan Energi
       Unit energy yang biasa digunakan adalah kilokalori (Kal, Cal, Kkal, Kcal), meskipun dewasa ini the international Union of Nutritional Sciences menganjurkan penggunaan unit Kilo-Jolule (KJ) atau Mega-Joule (MJ) untuk menggantikan kilokalori.
A. Kilokalori (kKal) atau kalori (Kal): 1 kKal atau 1 Kal adalah banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 liter air dari 14,5 °C ke 15,5 °C.
1        kKal = 1000 kalori.
B.  Kilojoule (kJ): adalah banyaknya energi yg dibutuhkan untuk mengangkat benda 1 kilogram setinggi 1 meter.
1 Megajoule (MJ) = 1000 kJ.
            1 kKal = 4,2 kJ

A.     Energi Bahan Makanan
            Hanya tiga macam zat gizi yang berfungsi sebagai sumber energy bagi tubuh, yaitu karbohidrat (pati, gula), protein, dan lemak. Di dalam tubuh, karbohidrat (gula, pati), lemak (asam-asam lemak), dan protein (asam-asam amino), akan dioksidasi di dalam sel dengan bantuan enzim, koenzim (misalnya vitamin), dan hormone. Prosesnya memerlukan oksigen dan hasil yang diperoleh berupa karbondioksida, air, dan energy.
    
1. Cara Menghitung Energi.      
      Setiap makanan menghasilkan jumlah energy yang berbeda-beda, tergantung dari jumlah karbohidrat, protein, dan lemak yang terkandung di dalamnya. Banyaknya energy yang dihasilkan oleh suatu bahan makan dapat diukur atau ditentukan dengan:
       A. Cara langsung: yaitu dengan menggunakan alat yang disebut ‘bomb calorimeter’. Dengan menggunakan alat tersebut sampel makanan akan dibakar oleh aliran listrik, dan kemudian perubahan suhu air yang diakibatkannya akan dicatat. Berdasarkan perbedaan suhu sebelum dan sesudah terjadi pembakaran (oksidasi), maka energy yang terkandung dalam sampel dapat dihitung.          Gambar 1. Bomb Kalorimeter.
      

      B. Cara tidak langsung: yaitu dengan perhituingan kadar karbohidrat, lemak, dan protein.
             Tidak semua karbohidrat, protein, maupun lemak yang terkandung dalam bahan makanan yang dikonsumsi dapat digunakan oleh tubuh, karena sebelumnya harus dilakukan pencernaan dan penyerapan sehingga yang benar-benar dapat digunakan oleh tubuh adalah sejumlah tertentu yang dapat diserap tubuh. Dengan kata lain, jumlah masing-masing zat gizi yang dapat dimanfaatkan oleh tubuh tergantung dari daya cernanya. Selain itu, khusus untuk protein, tidak semua yang diserap oleh tubuh dapat dimanfaatkan, dan kelebihannya akan dibuang melalui urine sebagai urea. Oleh karena itu, nilai energy yang diukur dan dihitung dengan ‘bomb calorimeter’ harus dikoreksi oleh dua factor, yaitu:

     1. Kehilangan dalam metabolisme.      2. Daya cerna 
Nilai energy yang diperoleh setelah menghitung factor koreksi disebut “nilai energy fisiologis”.
 

Tabel 1. Perhitungan Nilai Energi Fisiologis Karbohidrat, Lemak, dan Protein
Zat Gizi
Nilai Energi Pembakaran (Kkal/g)
Kehilangan selama Pencernaan
(%)
Energi Tersedia Setelah Pencernaan
(Kkal/g)
Kehilangan Selama Metabolisme (Kkal)
Energi Fisiologis (Kkal/g)
Karbohidrat
4,10
2
4,0
-
4,0
Lemak
9,45
5
9,0
-
9,0
Protein
5,65
8
5,2
1,2*)
4,0
*)untuk setiap gram protein yang dikonsumsi, rata-rata sebanyak 1,2 Kkal dari energy yang dikandungnya tidak tersedia bagi tubuh karena diubah menjadi urea.
Sumber: Swaminathan (1974)

Dari table di atas terlihat bahwa energy fisiologis masing-masing zat gizi sumber energy adalah: 4 Kkal/g untuk karbohidrat (gula, pati), 4 Kkal/g untuk protein, dan 9 Kkal/g untuk lemak. Nilai-nilai tersebut dikenal sebagai factor Atwater, karena mereka inilah sebagai penemunya (Muchtadi, 2009).
Sistem penilaian energi dalam makanan ini dikemukakan oleh Dr W.O. Atwater pada tahun 1899. Atwater membuat experimen dengan menganalisis feses 3 pemuda Amerika selama 3-8 hari. Atwater menemukan bahwa hanya 92% protein, 95% lemak dan 99% karbohidrat yang diserap oleh tubuh. Perhitungan jumlah energy dalam suatu bahan makanan sangatlah mudah. Contohnya, di dalam  keju yang mengandung 39g karbohidrat, 10g protein, and 16g lemak maka jumlah energinya adalah sebagai berikut:
karbohidrat = 39 x 4=156 kkal
Protein 10 x 4 = 40 kkal
lemak 16 x 9 = 144 kkal
Jadi, selembar keju tersebut mengandung 156 +40+144 = 340 kkal energy


Berikut adalah contoh kandungan kalori dalam makanan sehari-hari:

Snack:
Kroket (1 buah) 68 Kalori
Lemper (1 buah) 95 Kalori
Siomay Ayam (3 buah) 85 Kalori
Pempek Kapal Selam 100 gr 190 kalori
Siomay 170 gr 162 kalori
Lumpia goreng satu biji: 94 kalori
Dodol satu biji: 71 kalori
Roti Naan (roti India): 308 kalori
Roti putih satu slice: 69 kalori
Chicken nugget 6 potong: 250 kalori
Mie bakso sepiring: 400 kalori
Somay satu biji: 40 kalori.
French Fries ukuran Medium: 350 kalori

Minuman:
Teh Manis (1 gelas) 70 Kalori
Kopi Instan (1 cangkir) 75 Kalori
Soda (1 kaleng) 145 Kalori
Es Krim Cokelat 270 Kalori
Black coffee no sugar satu cangkir: 3,5 kalori
Cafe Latte satu cangkir: 97,4 kalori
Cafe Mocha satu gelas tinggi: 176 kalori
Satu sdm susu kental manis: 71 kalori
Milo kaleng 200 ml: 178 kalori
Frapuccino: 400-an kalori
Diet Coke: 3,6 kalori
Softdrink non diet: 151 kalori
Sport drink (kayak Gatorade) satu botol: 60 kalori
Orange Juice kemasan satu gelas: 116 kalori
Aer tebu 250 ml: 184 kalori
Juice Tomat tanpa gula 1 gelas 67 kalori
Juice Belimbing 1 gelas 51 kalori
Es Cendol 1 gelas 275 kalori
Milk Shake 1 gelas 350 kalori

Makanan:
Mie Instant Rasa Awam Bawang (1 bungkus) 330 Kalori
Nasi Putih (1 piring) 242 Kalori
Kari Ayam (1 porsi) 460 Kalori
Nasi Putih (1 piring) 242 Kalori
Soto Kudus 100 gr 38 kalori
Rujak Cingur 100 gr 153 kalori
Ketoprak 1 porsi 153 kalori
Bihun Goreng 200 gr 308 kalori
Soto Betawi 100 gr 135 kalori
Cheese Burger 1 buah 300 kalori
Ketupat Tahu 1 porsi 250 kalori
Nasi Biryani satu piring plus ayam: 800 kalori
Nasi Lemak (nasi uduk) satu mangkok: 389 kalori
Nasi goreng satu piring: 637 kalori
Capcay sayuran sepiring: 42 kalori
Big Mac satu biji: 530 kalori
Cheeseburger satu biji: 310 kalori
Double Cheese burger: 460 kalori
Fish burger satu biji: 400 kalor
Lauk-pauk:
Telur (1 buah) 70 Kalori
Satai Kambing (3 tusuk) 353 Kalori
Tenggiri Bakar + Terasi 129 Kalori
Ayam Goreng Texas 100 gr 338 kalori
Satu potong fried chicken: 118 kalori
Sate ayam 10 tusuk: 365 kalori

Buah-buahan:
Pisang ½ buah 109 kalori
Tomat 1 buah 80 kalori
Longan 2 butir 75 kalori
Leci 5 ½ butir 67 kalori
Anggur 12 butir 60 kalori
Apel 2/3 butir 55 kalori
Kiwi 1 buah 54 kalori
Semangka 1 potong 33 kalori
Pepaya 1/6 buah 30 kalori
Melon 3/10 buah 18 kalori
Plum 2/3 buah 44 kalori .
Satu biji apel: 81 kalori
5 biji kurma: 155 kalori
Duren 6 biji: 357 kalori
Jambu satu biji: 45 kalori
Mangga satu biji: 134 kalori
Jeruk satu biji: 61 kalori
Pepaya 152 gram: 59 kalori
Belimbing satu biji: 30 kalori
 
B. Karbohidrat Sebagai Salah Satu Pembentuk Energi

            Energy yang terbentuk dalam tubuh yang didapat dari energy potensial, tersimpan dalam berbagai bahan makanan berupa energy kimiawi yang dilepaskan setelah makanan tersebut mengalami proses metabolism dalam tubuh. Karbohidrat, protein, dan lemak merupakan bahan pembentuk energy dimana terbentuknya energy ini akan memaksimalkan gerakan-gerakan internal dan eksternal tubuh.
Di dalam sistem pencernaan dan juga usus halus, semua jenis karbohidrat yang dikonsumsi akan terkonversi menjadi glukosa untuk kemudian diabsorpsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan tubuh. Molekul glukosa hasil konversi berbaga I macam j e n i s karbohidrat inilah yang kemudian akan berfungsi sebagai dasar bagi pembentukan energi di dalam tubuh. melalui berbagai tahapan dalam proses metabolisme, sel-sel yang terdapat di dalam tubuh dapat mengoksidasi glukosa menjadi CO dan H2O dimana proses ini juga akan disertai dengan produksi energi. Proses metabolism glukosa yang terjadi di dalam tubuh ini akan memberikan kontribusi hampir lebih dari 50% bagi ketersediaan energi. Di dalam tubuh, karbohidrat yang telah terkonversi menjadi glukosa tidak hanya akan berfungsi sebagai sumber energi utama (rawan, 2007).
            Karbohidrat banyak terkandung dalam berbagai bahan makanan yang dikonsumsi, terutama bahan pangan yang banyak mengandung zat tepung/pati dan gula. Dapat dijelaskan bahwa pada bahan pangan yang dikonsumsi rakyat Indonesia kandungan karbohidratnya cukup tinggi yaitu sekitar 70% - 80%, terutama pada serealia (padi-padian) dan umbi-umbian. Selain itu terdapat pula pada bahan-bahan pangan lainnya. Untuk menentukan nilai energy, factor karbohidrat pada makanan haruslah menunjukkan angka kalori per gramnya, sebagai berikut:

Bahan makanan
Energi
Jagung
4,03 Kal/g
Gandum
4,12 Kal/g
Beras setengah giling
4,16 Kal/g
Beras pecah kulit
4,12 kal/g
Beras giling
4,16 Kal/g
Sorghum, cantel
4,03 Kal/g
Pati
4,12 Kal/g
Sereal lainnya
4,12 Kal/g
Kacang muda (belum dikupas)
4,07 Kal/g
Jamur
1,24 Kal/g
Kentang, akar berumbi/berpati lainnya
4,03 Kal/g
Sayur mayur
3,57 Kal/g
Tomat
3,60 Kal/g
Kacang kedelai dan hasilnya
1,68 Kal/g
Legume – biji-bijian dan kelapa
4,07 Kal/g
Telur
3,68 kal/g
Susu dan hasilnya
3,87 kal/g
Mentega
3,87 Kal/g
Margarine
3,87 kal/g
Gula pasir sirop
3,87 kal/g
Madu
3,68 Kal/g
Coklat
1,33 Kal/g
Cuka
2,45 Kal/g
                                         
     
Gambar 2. Sumber-sumber karbohidrat

Adapun konsumsi pangan yang representative menurut golongan pangan di Indonesia yaitu:
Bahan makanan
Energi
Padi-padian
69%
Umbi-umbian
10%
Kacang-kacangan, biji-bijian berminyak
6%
Gula dan sirop
1%
Pangan hewani
5%
Lemak dan minyak
5%
Lain-lain bahan pangan
2%
             Kebutuhan energy yang diperlukan bagi berbagai kegiatan tubuh (eksternal maupun internal) umumnya dapat terpenuhi sekitar 50% jika bahan pangan sumber-sumber karbohidrat tersebut dikonsumsi secara layak. Dimana kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen di dalam otot dan hati. Glikogen otot merupakan salah satu sumber energi tubuh saat sedang berolahraga sedangkan glikogen hati dapat berfungsi untuk membantu menjaga ketersediaan glukosa di dalam sel darah dan sistem pusat syaraf. Sintesis glikogen dari glukosa disebut glikogenesis. Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa yang lain diubah menjadi lemak (lipogenesis). Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen kembali menjadi glukosa (glikogenolisis). Dengan menyeimbangkan metabolisme oksidatif, sintesis glikogen, pemecahan glikogen, dan sintesis lemak, tubuh dapat mempertahankan kadar glukosa darah dalam batas normal (Kuntarti, 2006).

C. Protein Sebagai Salah Satu Pembentuk Energi
            Protein, disamping karbohidrat dan lemak merupakan bahan-bahan pembentuk energy yang diperoleh dari berbagai bahan makanan nabati dan hewani. Kata protein berasal dari bahasa latin yang dapat diartikan sebagai bahan keperluan hidup yang menduduki tempat utama. Menurut pakar kimia belanda, Mulder, protein merupakan bahan penyusun tubuh yang mengandung nitrogen dengan unit dasarnya yaitu asam amino (karena itulah asam amino dikelompokkan sebagai satuan pembangun protein). Asam amino dalam tubuh terutama digunakan untuk sintesis protein. Tetapi, jika asupan glukosa rendah, asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur yang disebut glukoneogenesis yaitu pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat.
            Protein terbentuk dari unsur-unsur organic yang relative sama dengan karbohidrat dan lemak, yaitu sama-sama terbentuk dari unsure-unsur karbon, hydrogen, dan oksigen, tetapi pada protein unsure-unsur ini ditambah lagi dengan unsure N (nitrogen) dan ditemukan pula unsure mineral (fosfor, belerang, besi). Molekul protein tersusun dari asam-asam amino, 12-18 macam asam amino yang saling berhubungan dalam suatu ikatan peptide. Unit-unit tersebut selanjutnya diserap oleh aliran darah ke seluruh tubuh, dan sel-sel jaringan mengambilnya untuk digunakan sebagai pembangun dan pemeliharaan kesehatan jaringan. Protein merupakan zat pembentuk tubuh yang penting disamping air, mineral, karbohidrat, dan berbagai vitamin yang terdapat di seluruh tubuh pada otot, kulit, rambut, jantung, paru-paru, otak, dan organ tubuh lainnya.
            Protein sebagai pembentuk energy, angka energy yang ditunjukkan akan tergantung dari macam dan jumlah bahan makanan nabati dan hewani yang dikonsumsi manusia setiap harinya. Proporsi protein sebagai sumber energi  dalam diet yang dianjurkan adalah sebesar 15%. Sebagai patokan untuk menentukan nilai energy yang diberikan oleh protein dalam tubuh manusia,dapat dilihat dari angka-angka protein tiap-tiap bahan makanan berikut ini:
Bahan makanan
Energi
Jagung
2,73 Kal/g
Gandum
4,05 Kal/g
Beras setengan giling
3,73 Kal/g
Beras pecah kulit
3,41 Kal/g
Beras giling
3,82 Kal/g
Sorghum (cantel)
0,91 Kal/g
Pati/tepung
3,87 Kal/g
Sereal (padi-padian) lainnya
3,87 Kal/g
Kacang-kacangan muda, belum dikupas
3,47 Kal/g
Jamur
2,43 Kal/g
Kentang, umbi-umbian lainnya
2,47 kal/g
Sayuran
3,44 Kal/g
Tomat
3,36 Kal/g
Kedelai dan hasil olahannya
3,47 kal/g
Legume: biji-bijian
3,47 Kal/g
Daging, ikan
4,27 kal/g
Telur
4,36 kal/g
Susu dan hasil olahannya
4,27 Kal/g
Mentega
4,27 Kal/g
Margarin
4,27 Kal/g
Madu
3,36 Kal/g
Coklat
1,83 Kal/g

 http://wendyfitness.com/wp-content/uploads/2013/06/protein-example.jpg
Gambar 3. Sumber-sumber Protein
 Perbedaan protein dengan karbohidrat dan lemak adalah, bahwa protein tidak dapat disimpan, melainkan hanya digunakan sebagai pengganti molekul protein sel/jaringan. Disamping itu, protein tidak dapat langsung dimetabolisasi, tetapi harus diubah dulu menjadi karbohidrat atau lemak. Dengan demikian protein tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi dalam keadaan mendadak.
            Umumnya, protein akan berfungsi sebagai sumber energy apabila tersedianya karbohidrat dan juga lemak di dalam tubuh tidak mencukupi kebutuhan energy yang diperlukan tubuh untuk melakukan kegiatan internal maupun eksternal. Dalam keadaan tersedianya karbohidrattidak mencukupi, maka untuk menyediakan energy, sejumlah karbon yang terkandung dalam protein akan dimanfaatkan seperlunya untuk melangsungkan pembakaran, dan sejumlah protein lainnya digunakan untuk memenuhi fungsi yang sebenarnya yaitu untuk pembentukan jaringan. Dalam membantu terpenuhinya kebutuhan energy tadi ternyata menurut penelitian, protein untuk tiap gramnya mensuplai 4 kalori. Dengan demikian, untuk mencukupi kekurangan energy 210 kalori maka diperlukan sekitar 52,5 gram protein.

D. Lemak sebagai Bahan Pembentuk Energi
            Tahap awal penggunaan lemak sebagai sumber energi adalah hidrolisis triasilgliserol oleh lipase yang akan menghasilkan gliserol dan asam lemak. Triasilgliserol merupakan cadangan energi yang sangat besar karena dalam bentuk tereduksi dan bentuk anhidrat. Oksidasi sempurna asam lemak menghasilkan energi sebesar 9 kkal/g dibandingkan karbohidrat dan protein yang menghasilkan energi sebesar 4 kkal/g. Ini disebabkan karena asam lemak jauh lebih tereduksi. Lagi pula triasilgliserol sangat non polar sehingga tersimpan dalam keadaan anhidrat, sedangkan protein dan karbohidrat jauh lebih polar, sehingga bersifat terhidratasi. Satu gram glikogen kering akan mengikat sekitar dua gram air maka satu gram lemak anhidrat menyimpan energi enam kali lebih banyak dari pada energi yang dapat disimpan oleh satu gram glikogen yang terhidratasi . Ini menyebabkan bahwa triasilgliserol dijadikan simapanan energi yang lebih utama disbanding glikogen.Sel adipose dikhususkan untuk sintesis dan penyimpanan triasilgliserol serta untuk mobilisasi triasilgliserol menjadi molekul bahan bakar yang akan dipindahkan ke jaringan lain oleh darah (Rusdiana, 2004).
            Proporsi lemak dalam diet dianjurkan sebanyak 30% dari total kalori, berasal dari saturated fat 10%, monosaturated fat 10%, dan dari  polisaturated fat 10%. Untuk menentukan angka energy dari tiap bahan makan yang dikonsumsi dapat dilihat dari data dibawah ini:
Bahan makanan
Energi
Jagung
8,37 Kal/g
Gandum
8,37 Kal/g
Beras setengah giling
8,37 Kal/g
Beras pecah kulit
8,37 Kal/g
Beras giling
8,37 Kal/g
Sorghum (cantel)
8,37 Kal/g
Pati/tepung
8,37 Kal/g
Sereal (padi-padian) lainnya
8,37 Kal/g
Kacang muda belum dikupas
8,37 Kal/g
Jamur
8,37 Kal/g
Kentang, umbi-umbian
8,37 Kal/g
Sayuran
8,37 Kal/g
Tomat
8,37 Kal/g
Kacang kedelai dan produknya
8,37 Kal/g
Legume penghasil biji-bijian, minyak
8,37 Kal/g
Daging, ikan
9,02 Kkal/g
Telur
9,02 Kkal/g
Susu dan produknya
8,79 Kkal/g
Mentega
8,79 Kkal/g
Lemak dan hewan lain
9,02 Kkal/g
Margarine, minyak, dan lemak nabati
8,84 Kkal/g
Coklat
8,37 Kkal/g

http://4.bp.blogspot.com/-JDppNQWJ9E4/URtV8h66V1I/AAAAAAAABSM/lvtmDqE9JUg/s1600/makanan-berlemak.jpg
Gambar 4. Makanan yang Banyak Mengandung Lemak

            Baik asam lemak nabati maupun asam lemak hewani merupakan asam lemak yang membantu proses pertumbuhan, pembentukan struktur tubuh, juga sangat menunjang penyediaan energy jika energy yang dihasilkan karbohidrat ternyata kurang mencukupi (Kartasapoetra, 2008). Proporsi lemak dalam diet dianjurkan sebanyak 30% dari total kalori, berasal dari saturated fat 10%, monosaturated fat 10%, dan dari  polisaturated fat 10%.



E. Kalorimeter Respirasi
            Hubungan antara energy yang dihasilkan dengan jumlah oksigen yang dikonsumsi seseorang dapat ditentukan dengan menggunakan alat “calorimeter respirasi” (Atwater-Benedict respiration calorimeter).
            Alat tersebut terdiri dari ruangan yang kedap udara, dibuat dari logam tembaga yang diinsulasi dengan dinding kayu dengan pemisah berupa udara. Didalamnya disediakan tempat tidur, meja, dan kursi. Seseorang dapat berdiam diruangan tersebut selama beberapa hari dan mengerjakan pekerjaan ringan seperti membaca, menulis, dan sebagainya. Suatu jendela disediakan untuk tempat memasukkan makanan dan minuman serta mengeluarkan ekskreta.