Optimasi Sistem Energi pada Manusia

Masukan Opini Anda Mengenai Optimasi Sistem Energi pada Manusia

Energi Dan Pengukurannya

Energi dibutuhkan oleh semua makhluk hidup untuk menjalan fungsi kehidupannya. Variasi bentuk energi sangat banyak mulai dari energi cahaya, energi kimia dan energi listrik serta bentuk energi lainnya. Energi dalam makanan disimpan dalam bentuk ikatan kimia dengan berbagai senyawa. Pemecahan rantai kimia pada makanan melepaskan energi dan tersedia untuk dirubah ke dalam bentuk energi lain. Sebagai contoh adalah bila glukosa dalam bahan makanan dicerna selama proses glikolisis, energi yang dihasilkan akan dibentuk menjadi energi kimia lain yang dikenal dengan ATP dan selanjutnya dapat dirubah ke dalam energi mekanik yaitu berupa kontraksi otot.

Pengukuran Kandungan Energi Dalam Makanan

Energi dalam makanan dapat diukur dengan menggunakan kalorimetri langsung. Adapun alat yang digunakan adalah bomb calorimeter. Dalam alat kalorimeter bom ini makanan dibakar dan menghasilkan panas yang digunakan untuk mengukur kandungan energi dalam makanan tersebut. Sejumlah makanan ditempatkan pada wadah kecil dalam ruangan yang dikelilingi oleh air dan tekanan oksigen yang tinggi, Makanan dibakar dalam wadah dan menghasilkan panas, yang dipindahkan melalui dinding logam wadah dan akan menyebabkan suhu air meningkat. Peningkatan suhu air secara langsung menggambarkan energi yang dikandung oleh makanan. Jika volume air dalam ruangan sebelum dipanaskan adalah 2 liter dan temperatur meningkat 4oC maka energi yang dikandung dalam makanan itu adalah sebesar 8 kilokalori. Energi yang ditentukan melalui calorimeter bom ini adalah energi kasar makanan dan mewakili energi kimia total dari makanan tersebut. Angka energi kasar untuk karbohidrat adalah 4.1 kkal/g, untuk lemak 8.87 kkal/g sedangkan untuk protein 5.56 kkal/g. pengukuran energi dengan menggunakan bom kalorimeter merupakan metode yang paling akurat namun memerlukan biaya yang relatif tinggi. Selain itu pengukuran energi dengan bom kalorimeter menyebabkan hasil yang melebihi perkiraan sebenarnya (overestimate) karena tidak semua energi yang terdapat dalam makanan yang dimakan dapt dicerna atau diserap .

Gambar 1. Bagian-bagian Bomb Calorimetri

Kandungan energi pada karbohidrat bervariasi tergantung tipe dan struktur atom penyusunnya. Glukosa bila dibakar akan menghasilkan 3.7 kkal per gram , sebaliknya pembakaran pati dan glikogen kira-kira 4.2 kkal per gram. Demikian pula kandungan energi pada lemak juga tergantung struktur triasilgliserol atau asam lemak penyusunnya. Asam lemak rantai sedang seperti octanoate (asam lemak dengan 8 karbon) mengandung 8.6 kkal per gram, sedangkan asam lemak rantai panjang mengandung 9.4 kkal per gram. Pada protein kandungan energinya tergantung pada tipe protein dan nitrogen yang dikandungnya. Protein yang mengandung nitrogen yang tinggi menghasilkan energi yang lebih rendah. Secara rata-rata protein dalam makanan mengandung 5.65 kkal per gram. Protein bukan merupakan sumber energi yang berarti bagi tubuh. Belum tentu semua makanan dicerna secara sempurna, sehingga menyebabkan penurunan ketersediaan energi. Persentase energi makanan yang diserap digambarkan oleh koefisien daya cerna. Koefisien daya cerna 50 berarti hanya separuh dari energi yang dicerna dapat diserap. Penambahan serat ke dalam makanan menurunkan koefisien daya cerna. Jadi bila makanan tinggi kandungan seratnya, jumlah energi yang tersedia akan lebih kecil daripada makanan yang sama namun kandungan seratnya lebih rendah. Serat yang terdapat dalam makanan menyebabkan makanan tersebut bergerak lebih cepat melewati sistem pencernaan dalam usus, waktu penyerapannya lebeh rendah. Secara rata-rata karbohidrat daya cernanya adalah 97%, protein mempunyai koefisien daya cerna sebesar 92% dan lemak mempunyai koefisien daya cerna sebesar 95%. Gambaran kandungan energi dalam zat gizi dapat dilihat pada Tabel 1 .

Tabel 1. Kandungan Energi Zat Gizi Kelompok Makanan dan Ketersediaan Energi Dalam Tubuh

Pengukuran Pengeluaran Energi dalam Tubuh

Pengukuran aktifitas fisik biasanya digambarkan dengan istilah pengeluaran energi. Pengukuran aktifitas fisik dapat ditunjukkan antara lain oleh jumlah kerja (watt), lamanya waktu melakukan aktifitas fisik (detik, menit), sebagai unit gerakan (jumlah) atau berasal dari skor numeric hasil dari respon kuesioner. Aktiftas dapat pula didefinisikan dengan perilaku yang disengaja. Biasanya aktifitas fisik meliputi tiga dimensi yaitu durasi (detik, menit, jam), frekuensi (seperti : tiga kali seminggu) dan intensitas (seperti laju pengeluaran energi dalam kilokalori per menit atau kilojoule per jam). Lingkungan fisik (temperature dan ketinggian) dan factor psikologi atau emosi dapat mempengaruhi fisiologi aktifitas. Perkembangan teknologi dan mekanisasi diberbagai bidang telah menurunkan kebutuhan energi pada manusia. Sebagai akibatnya aktifitas bekerja banyak dibantu oleh alat yang meminimalkan pengeluaran energi seperti penggunaan mesin pembajak untuk mengolah tanah di sawah dan penggunakan eskalator untuk naik dan turun tangga. Pengeluaran energi menunjukkan jumlah energi yang terpakai karena aktifitas fisik yang dilakukan. Metode pengukuran pengeluaran energi dapat dilakukan secara langsung yang mengukur produksi panas yang dikeluarkan ketika melakukan aktfitas fisik. Metode ini cukup rumit bila dibandingkan dengan metode tidak langsung.

Kebutuhan Kalori

Kalori merupakan salah satu nutrisi yang terkandung dalam makanan. Agar badan tetap sehat, diperlukan kalori dengan jumlah sesuai dengan yang dianjurkan. Bila jumlah kalori yang diperlukan tidak terpenuhi atau bahkan berlebihan, maka kesehatan yang optiml tidak dapat dicapai. Untuk itulah perlu diketahui besarnya kalori yang dibutuhkan agar kesehatan yang optimal dapat tercapai.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan kalori

Kebutuhan akan energi pada tubuh manusia, dengan asumsi keadaan lingkungan dalam keadaan normal (suhu, tekanan udara, kelembaban) dan tubuh dalam kondisi sehat, dipengaruhi oleh sebagai berikut :

a. Usia

Semakin bertambahnya usia, kebutuhan kalori seseorang relatif lebih rendah untuk tiap kilogram berat badannya. Anak-anak dan remaja yang sedang dalam proses pertumbuhan membutuhkan kalori relatif lebih besar dibandingkan dengan kebutuhan kalori pada orang yang sudah tua. Orang yang masih muda mampu melakukan pekerjaan-pekerjaan berat serta mampu bergerak lincah, semua ini karena didorong oleh intensitas kerja organ-organ di dalam tubuhnya yang masih besar dan cepat. Lain halnya dengan orang yang telah berusia 50 tahun ke atas dimana kerja organ-organ dalam tubuhnya telah mengalami pengenduran/penurunan sehingga pekerjaan yang berat tidak sanggup lagi untuk dikerjakannya.

b. Ukuran tubuh

Kebutuhan kalori terutama energi pada seseorang dengan ukuran tubuh yang besar pasti akan berbeda dengan kebutuhan energi pada sesorang yang bertubuh kecil, meskipun jenis kelamin, kegiatan, dan usianya sama. Seseorang yang bertubuh besar mempunyai bidang permukaan tubuh dan jaringan aktif yang lebih besar daripada seseorang yang bertubuh kecil sehingga metabolisme basal/basal metabolic rate (BMR) nya akan lebih besar daripada orang yang bertubuh kecil.

c. Jenis kelamin

Laki-laki lebih banyak membutuhkan kalori daripada perempuan karena laki-laki lebih banyak mempunyai otot dan lebih aktif melakukan pekerjaan sehingga mengeluarkan kalori lebih banyak. Biasanya energi minimal yang diperlukan perempuan 10% lebih rendah dari kebutuhan energi minimal yang diperlukan seorang laki-laki.

d. Jenis pekerjaan

Berat ringannya beban kerja seseorang ditentukan oleh lamanya waktu melakukan pekerjaan dan jenis pekerjaan itu sendiri. Semakin berat beban kerja, seharusnya waktu yang dihabiskan untuk bekerja semakin pendek agar terhindar dari kelelahan dan gangguan fisiologis yang berarti atau sebaliknya.

Menentukan kebutuhan kalori

Kebutuhan kalori dihitung dengan menentukan basal metabolic rate dan aktivitas fisik.

a. Basal metabolic rate (BMR)

Basal metabolic rate adalah kebutuhan energi minimal yang diperlukan oleh tubuh untuk mempertahankan fungsi alat pernapasan, sirkulasi darah, temperatur tubuh, kegiatan kelenjar, serta fungsi begetatif lain.

Cara untuk menghitung BMR berdasarkan rumus Harris Benedict sebagai berikut :

BMR Laki-laki = 66,42 + (13,75 BB) + (5 TB) – (6,78 U)

BMR Perempuan = 655,1 + (9,65 BB) + (1,85 TB) – (4,68 U)

Keterangan :

BMR : Basal Metabolic Rate

BB : Berat Badan (kg)

TB : Tinggi Badan (cm)

U : Usia (dalam tahun)

b. Aktivitas fisik

Ketika penentuan besaran kebutuhan kalori, penting untuk mengerti mengenai besaran kegiatan fisik yang dilakukan setiap individu. Aktivitas fisik dikelompokkan menurut berat ringannya aktivitas, yakni ringan, sedang, dan berat.

Total Kalori = Faktor aktivitas fisik x BMR

Nilai untuk faktor aktivitas ditunjukkan pada tabel dibawah

Ada cara yang lebih mudah untuk menentukan kebutuhan kalori ini. Komponen yang harus diperhitungkan dalam menentukan kalori ini adalah berat badan ideal, kebutuhan basal, aktivitas fisik yang dilakukan dan juga koreksi usia Anda . Berikut cara menghitungnya.

1.Tentukan berat badan ideal (BB)

Langkah awal yang harus diketahui adalah tinggi badan (TB) yang Anda miliki saat ini. Berat badan (BB) ideal bisa diperhitungkan dengan cara:

BB Ideal = 0,9 x (TB-100).

Ini akan menentukan berapa bobot tubuh yang seharusnya Anda miliki. Para pria biasanya memiliki kelebihan berat badan karena memiliki massa otot yang lebih besar, sedangkan perempuan lebih berat karena massa lemaknya yang lebih tinggi. Contoh : jika Anda adalah seorang perempuan berusia 45 tahun dan memiliki tinggi badan 165 c, maka BB ideal adalah = 0,9 x (165-100) = 58,5 kg.

2.Hitung kebutuhan basal (KB)

Kebutuhan basal (KB) adalah kebutuhan minimal yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan saat tidur atau istirahat. Ini merupakan kebutuhan energi dan kalori yang paling mendasar untuk menggerakan jantung, paru, usus dan pencernaan saja. Kebutuhan basal laki-laki dan perempuan ini berbeda satu sama lain.

KB perempuan = BB Ideal x 25 KKal

KB pria = BB Ideal x 30 KKal

Contoh : KB = 58,5 x 25 Kkal = 1462,5 Kkal

3.Aktivitas fisik (AF)

Rata-rata semua orang pasti memiliki aktivitas masing-masing. Asupan kalori tubuh ini juga dipengaruhi oleh aktivitas yang dilakukan. Secara umum ada tiga kategori aktivitas fisik yang dilakukan yaitu ringan, sedang, dan berat. Aktivitas fisik ini dihitung dari total kebutuhan basal.

Aktivitas ringan (10-20 persen) : Menyetir mobil (10 persen), mengajar (20 persen), berjalan (20 persen), kerja kantoran (10 persen), memancing (20 persen), membaca (10 persen).

Aktivitas sedang (20-30 persen) : kerja rumah tangga (20 persen), bersepeda (30 persen), bowling (20 persen), berjalan cepat (30 persen), berkebun (30 persen).

Aktivitas berat (40-50 persen) : aerobik (40 persen), bersepeda mendaki (40 persen), panjat tebing (50 persen), dansa (40 persen), jogging (40 persen), atlit (50 persen).

Jika dalam satu hari Anda banyak beraktivitas, maka kebutuhan aktivitas yang diambil adalah aktivitas yang paling sering dilakukan setiap harinya. Contoh : Jika sehari-hari Anda beraktivitas sebagai ibu rumah tangga maka, aktivitas fisik Anda adalah = 20% x 1462,5 (kebutuhan basal) = 292,5 Kkal.

4.Koreksi usia (KU)

Usia juga akan mempengaruhi kebutuhan kalori seseorang. Semakin bertambahnya usia, maka kebutuhan kalori dan asupan makanannya pun semakin sedikit. Untuk Anda yang berusia  40-59 tahun, maka koreksi usianya mencapai 5 persen, usia 60-69 tahun maka koreksinya 10 persen, dan usia lebih dari 70 tahun koreksinya 20 persen. Contoh: Jika Anda berusia 45 tahun, maka faktor koreksinya adalah 5 persen. Sehingga koreksi usia Anda adalah = 5 % x 1462,5 Kkal (kebutuhan basal)  = 73,125 Kkal.

5.Total kalori yang dibutuhkan (TK)

Setelah mendapatkan semua komponen yang dibutuhkan, maka total kalori (TK) sehari ini bisa dihitung dengan rumus:

TK = KB + AF - KU 

Regredasi Antara Kebutuhan Kalori dan Kesehatan

Meskipun kemasan makanan lebih sering mencantumkan persen angka kecukupan gizi berdasarkan pada kebutuhan energi 2000 kkal, namun kini kita tahu bahwa tidak semua orang membutuhkan energi 2000 kkal per harinya. Kebutuhan energi kita bergantung pada jenis kelamin, usia, berat badan, tinggi badan, keadaan fisik, hingga aktivitas kita sehari-hari. Mengetahui berapa kebutuhan energi kita per hari dapat membantu menjaga kesehatan kita karena hal tersebut bisa mempengaruhi keseimbangan energi kita sehari-hari.

Prinsip dalam mencukupi kebutuhan energi sederhana saja yaitu seimbang, karena jika kita mengonsumsi kalori lebih dari kebutuhan, ini dapat mengakibatkan peningkatan berat badan di kemudian hari sekaligus meningkatkan risiko kita mengidap berbagai macam penyakit, khususnya penyakit degeneratif. Tetapi jika kita mengonsumsi kalori kurang dari kebutuhan kita, maka akan terjadi penurunan berat badan sekaligus penurunan fungsi organ-organ dalam tubuh karena tidak mendapat asupan yang seharusnya.

Kebutuhan Protein

Kecukupan protein untuk orang dewasa menurut hasil penelitian keseimbangan nitrogen adalah 0.75 gr/kg BB, berupa protein patokan tinggi (protein telur) disebut taraf suapan terjamin(safe level of intake). Kecukupan protein dipengaruhi mutu protein hidangan (dinyatakan dengan skor asam amino), daya cerna protein dan berat badan seseorang. Angka kecukupan protein menurut Widyakarya Nasional Pangan dan Gizi (1998) adalah 55 gram untuk laki-laki yang berumur 20-45 tahun dan 48 gram untuk perempuan berumur 20-45 tahun. Kebutuhan protein bagi seorang atlet sedikit berbeda bila dibandingkan dengan bukan atlet. Apalagi seorang atlet yang melakukan latihan-latihan, pertandingan berat dan usianya masih remaja dalam pertumbuhan akan memerlukan protein lebih banyak. Seorang atlet membutuhkan protein 1 gram per kg berat badan. Bila atlet berlatih intensif dan lama dan sedang membesarkan otot, membutuhkan protein 1,2 sampai 1,7 gram per kg berat badan per hari (100 - 210% dari yang dianjurkan) dan atlet endurance antara 1,2 sampai 1,4 gram per kg berat badan per hari (100-175% dari yang dinjurkan), sedangkan untuk atlet remaja yang sedang tumbuh membutuhkan protein sebesar 2 gram per kg berat badan per hari. Penambahan kebutuhan protein mudah diatasi dengan penambahan masukan protein dari makanan seimbang dengan kandungan protein 10-15%.

Penilaian Status Gizi

Penilaian status gizi dapat dilakukan secara langsung maupun tidak langsung. Penilaian secara langsung antara lain dengan antropometri, secara klinis, biokimia, dan biofisik. Sedangkan penilaian secara tidak langsung dapat dilakukan dengan survey konsumsi makanan, statistic vital dan factor ekologi (I Dewa Nyoman Supariasa, dkk., 2001). Secara umum antropometri berarti ukuran tubuh manusia. Ditinjau dari sudut pandang gizi maka antropometri gizi berhubungan berbagai macam pengukuran dimensi tubuh dan komposisi tubuh dari berbagai tingkat umur dan tingkat gizi. Penggunaan antropometri secara umum adalah untuk melihat keseimbangan asupan protein dan energi. Keseimbangan ini terlihat pada pola perumbuhan fisik dan proporsi jaringan tubuh seperti lemak, otot dan jumlah air dalam tubuh (I Dewa Nyoman Supariasa, dkk., 2001).

Salah satu bentuk penilaian status gizi melalui indeks antropometri adalah dengan menghitung Indeks Masa Tubuh (IMT). Masalah kekurangan dan kelebihan gizi pada orang dewasa (usia 18 tahun ke atas) merupakan masalah penting, karena selain mempunyai resiko penyakit-penyakit tertentu jug dapat mempengaruhi produktivitas kerja. Oleh karena itu pemantauan keadaan tersebut perlu dilakukan secara berkesinambungan. Salah satu cara adalah dengan mempertahankan berat badan yang ideal dan normal. Laporan FAO/WHO tahun 1985 menyatakan bahwa batasan berat badan normal orang dewasa ditentukan berdasarkan Body Mass Index (BMI), di Indonesia diterjemahkan menjadi Indeks Massa Tubuh (IMT). Indeks Massa Tubuh (IMT) atau Body Mass Index (BMI) merupupakan alat atau cara yang sederhana untuk memantau status gizi orang dewasa, khususnya yang berkaitan dengan kekurangan dan kelebihan berat badan. Berat badan kurang dapat meningkatkan resiko terhadap penyakit infeksi, sedangkan berat badan lebih akan meningkatkan resiko terhadap penyakit degeneratif. Oleh karena itu, mempertahankan berat badan normal memungkinkan seseorang dapat mencapai usia harapan hidup yang lebih panjang. (I Dewa Nyoman Supariasa, dkk., 2001).

Aktifitas Sehari-hari

Aktifitas sehari hari pada setiap manusia berbeda-beda. Untuk beraktifitas manusia memerlukan energi yang berasal dari makanan yang dikonsumsi oleh manusia. Berikut tabel energi aktivitas manusia secara garis besar.

KECUKUPAN ENERGI, PROTEIN, LEMAK DAN KARBOHIDRAT

Angka kecukupan gizi (AKG) berguna sebagai patokan dalam penilaian dan perencanaan konsumsi pangan, serta basis dalam perumusan acuan label gizi. Angka kecukupan gizi mengalami perkembangan sesuai dengan perkembangan Iptek gizi dan ukuran antropometri penduduk. Setelah sekitar sepuluh tahun ditetapkan angka kecukupan energi (AKE) dan kecukupan protein (AKP) bagi penduduk Indonesia, kini saatnya ditinjau ulang dan disempurnakan. Kajian ini bertujuan merumuskan angka kecukupan energi (AKE), kecukupan protein (AKP), kecukupan lemak (AKL), kecukupan karbohidrat (AKK) dan serat makanan (AKS) penduduk Indonesia.

Data berat badan (BB) dan tinggi badan (TB) yg digunakan dalam perhitungan AKE dan AKP didasarkan pada median berat badan dan tinggi badan normal penduduk Indonesia menurut kelompok umur dan jenis kelamin berdasarkan data Riskesdas 2010 terhadap standar WHO. Secara umum perhitungan AKE pada anak dan dewasa didasarkan pada model persamaan estimasi energi IOM 2005 (MPEI). MPEI pada anak mempertimbangkan faktor RBNPI, umur, energi pertumbuhan dan energi cadangan. MPEI pada remaja dan dewasa mempertimbangkan faktor RBNPI, umur, energi cadangan dan aktifitas fisik. Perhitungan AKP bagi anak dan dewasa didasarkan pada kecukupan protein pada setiap kelompok umur dan jenis kelamin anjuran IOM (2005) dan WHO (2007) serta faktor koreksi mutu protein.

Perhitungan AKL didasarkan pada anjuran sebaran persentase energi dari lemak (AceptableMacronutrient Distribution Range –AMDR) dan kebutuhan asam lemak esensial bagi setiapkelompok umur dan jenis kelamin yang dianjurkan IOM (2005) dan FAO/WHO (2008). Perhitungan tambahan AKE, AKP, AKL bagi busui didasarkan pada tambahan kecukupan gizi ini untuk produksi ASI dikoreksi penurunan berat badan setelah melahirkan.

Perhitungan tambahan AKE, AKP, AKL bagi bumil didasarkan pada tambahan kecukupan zat gizi ini bagi pertumbuhan perkembangan janin dan organ tubuh ibu, peningkatan cairan tubuh, dan cadangan. Perhitungan AKL didasarkan pada IOM (2005) dan FAO/WHO (2008) serta distribusi persentase energi gizi makro. Angka kecukupan serat pangan (AKS) bagi anak, remaja dan dewasa adalah 14 g serat pangan per 1000 kkal kecukupan energy (IOM 2005). Hasil kajian menunjukkan kisaran distribusi energi gizi makro dari pola konsumsi penduduk Indonesia berdasarkan analisis data Riskesdas 2010 adalah 9-14% energi protein 24-36% energi lemak, dan 54-63% energi karbohidrat yang belum sebaik yang diharapkan, yaitu 5-15% energi protein, 25-55% energi lemak, dan 40-60% energi karbohidrat tergantung usia atau tahap tumbuh kembang.

Pada makalah ini disajikan AKL, AKK dan AKS untuk setiap kelompok umur dan jenis kelamin bagi penduduk Indonesia. AKP yang dihasilkan dari data klinis (keseimbangan nitrogen) jauh lebih rendah dibandingkan cara anjuran kisaran sebaran persentase 1energi dari gizi makro (AMDR). Secara umum AKE dan AKP bagi penduduk Indonesia saat ini ( WNPG 2012) sedikit lebih tinggi dibanding AKE dan AKP 2004 (WNPG 2004). Dengan menggunakan hasil perhitungan AKE dan AKP pada setiap kelompok umur dan jenis kelamin, serta kompoissi penduduk hasil Sensus Penduduk 2010, diperoleh rata-rata AKE dan AKP nasional pada tingkat konsumsi masing-masing adalah 2150 kkal dan 57 g perkapita perhari denganproporsi anjuran protein hewani 25 %. Sementara AKE dan AKP pada tingkat ketersediaan adalah 2400 kkal dan 63 g perkapita perhari.

Penggunaan angka-angka kecukupan gizi ini berguna sebagai dasar perencanaan konsumsi pangan kelompok orang atau wilayah untuk mencapai status gizi dan kesehatan yang optimal, tidak dimaksudkan untuk penilain atau penelitian tingkat asupan zat gizi individu.