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

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%.

Referensi

1. Novita, Irma. 2015. Pengembangan Aplikasi Untuk Mengetahui Kebutuhan Jumlah Kalori.

2. Septyaningrum, Hani. 2011. Studi Intake Energi (Kalori) Kerja di PT United Tractors Tbk.