ENERGI METABOLIS : KALORI ATAU JOULE?

ENERGI METABOLIS : KALORI
ATAU JOULE?
Sofjan Iskandar dan Desmayati Zainuddin
Balai Penelitian Ternak, Bogor
PENDAHULUAN
Dalam penggunaan satuan energi metabolis
untuk menyatakan besarnya energi yang dibutuhkan ternak dan besarnya kandungan energi dalam
ransum atau bahan pakan, dapat digunakan kalori
atau Joule, baik pada nutrisi ruminansia maupun
non ruminansia .
Selama ini kalangan pakar nutrisi ternak di
Indonesia, menggunakan istilah kalori untuk energi
metabolis, tetapi pada beberapa tulisan ilmiah
terbitan luar negeri masih banyak ditemui istilah
Joule . Sehingga mereka harus mengonversikan
dari Joule ke dalam bentuk kalori atau sebaliknya .
Angka konversi rata-rata menunjukkan bahwa
satu kalori sama dengan 4,184 Joule tetapi tidak
akan sama besarnya untuk sejumlah n kalori (7).
Akibatnya, pendugaan dari sejumlah energi panas
dalam bentuk angka yang sudah dikonversikan
dapat meleset.
Makalah ini memberikan suatu gambaran
bagaimana perkembangan istilah satuan energi
metabolis di dalam penggunaannya akhir-akhir ini,
apakah itu dinyatakan dalam satuan kalori atau
Joule.
PEMBAHASAN
Perkembangan istilah satuan energi metabolis
Bagi kalangan pakar nutrisi ternak di Indonesia, baik nutrisi ruminansia maupun non ruminansia, satuan energi metabolis dikenal sebagai kalori
atau Kilokalori . Satuan ini tidak saja dipakai untuk
menyatakan besarnya energi yang dibutuhkan
ternak, tetapi juga dipakai untuk menyatakan
kandungan energi dalam ransum atau bahan
pakan. Istilah kalori ini kita anut sejak sistem TDN
(Total Digestible Nutrient) tidak disukai lagi atau
kurang cocok dengan estimasi proses metabolisme energi dalam tubuh ternak (8) .
Satuan kalori sudah begitu dikenal dan kita
sudah dapat membayangkan berapa besarnya
satu kalori itu. Katakan saja, sebanyak 2.850
Kilokalori energi metabolis per Kilogram ransum
ayam petelur dibutuhkan untuk menjamin produktivitas yang baik . Besaran 2 .850 Kilokalori ini
secara otomatis dapat dibayangkan tanpa menghitung-hitung terlebih dahulu . Akan tetapi barubaru ini, yaitu sekitar akhir tahun 70-an atau awal
80-an para pakar nutrisi ternak dirisaukan oleh
adanya usaha penggantian kalori atau Kilokalori
dengan Joule (J) atau Mega Joule (MJ) .
Usaha penggantian satuan energi metabolis
dari kalori menjadi Joule didukung oleh banyak
pakar yang berkecimpung dalam bidang nutrisi.
Adapun alasan-alasan mereka adalah bahwa Joule
merupakan satuan yang termasuk dalam sistem
satuan internasional (SI unit) (1). Sebagian besar
negara-negara di dunia telah lama memakai sistem
internasional ini yang kita kenal dengan sistem
satuan metrik . Oleh karena itu, sudah sewajarnya
apabila satuan kaloripun, yang tidak termasuk
sistem sa'tuan Internasional, diganti dengan Joule.
Negara yang setuju untuk mengganti istilah kalori
menjadi Joule ini ialah Canada yang resmi menyatakan penggantian mulai tanggal 1 Januari
1980 (5) . Kemudian beberapa pakar di Amerika
Serikat seperti Steve Leeson yang dikutip oleh
Halloran (6) ; bahkan dalam panduan penulisan
makalah ilmiah dalam majalah "Poultry Science"
(2) dan majalah "British Poultry Science" (3) terbitan Kerajaan Inggris menganjurkan penggunaan
Joule untuk satuan energi metabolis. Sebelum itu,
di Australia penggantian sistem ini dianjurkan
sejak tahun 1974 oleh seorang pakar gizi, Eben
Hipsley (7) yang menyatakan bahwa usaha
mempertahankan kalori sebagai satuan energi
metabolis akan cenderung menjauhkan ilmu gizi itu
dari hakekat ilmu yang sesungguhnya sebagai ilmu
kimia dan fisika .
Namun di kalangan para pakar nutrisi lainnya
ada pula yang tidak setuju . Douglas Frost (4),
seorang pakar biokimia gizi pada institut gizi
Amerika mengatakan bahwa, kalori yang permulaannya ditemukan oleh Lavoisier, memperlihatkan
suatu ukuran dari energi panas, sedangkan satuan
Joule hanya menyatakan suatu besaran energi
kinetik dari suatu tekanan. Dikatakan pula bahwa
55
S . ISKANDAR dan D . ZAINUDDIN : Energi metabolis
memang istilah Joule untuk satuan energi metabolis tidak sesuai dengan ilmu kehidupan (biologi) .
Ada yang setuju dan ada pula yang tidak .
Yang netral Jerry Sell yang dikutip oleh Halloran
(6) dari Universitas Negara bagian Iowa di Amerika
Serikat, menyatakan bahwa apapun istilah yang
dipakai tidak akan menjadi soal selama komunikasi dengan menggunakan istilah ini dapat dimengerti oleh semua pihak.
Kalori versus Joule
Kata kalori berasal dari kata Yunani "Calor"
yang artinya panas. Satu kalori didefinisikan sebagai sejumlah panas yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu dari satu gram air sebesar satu
derajat Celcius lebih tinggi . Dalam hal ini kalori
merupakan pernyataan panas yang ditimbulkan
atau diserap oleh suatu sistem dalam tubuh ternak
berupa panas yang timbul akibat terjadinya oksidasi suatu substrat tertentu atau aktivitas fisik (9) .
Istilah Joule dicetuskan oleh seorang peneliti
yang bernama James Prescott Joule yang berhasil
menemukan nilai konversi dari suatu energi me
kanik menjadi suatu energi panas . Penelitian lebih
lanjut dari James Prescott Joule ini sekaligus juga
dapat dihubungkan dengan satuan elektrik Watt
Bagaimana James Prescott Joule menemukan
nilai konversi energi mekanik menjadi energi
panas? Di bawah ini dapat dilihat bagan dari percobaan klasiknya . (Gambar 1) .
Ke dalam sebuah tangki yang dindingnya
berisolasi dimasukkan sejumlah air yang diketahui
banyaknya . Pedal yang berputar pada sumbunya
dibuat sedemikian rupa, sehingga jika sejumlah
massa yang jatuh, karena gaya gravitasi bumi dari
jarak tertentu, dapat memutarkan pedal-pedal
tersebut . Air dalam tangki akan terkocok dan
menyebabkan naiknya suhu. Akhirnya suatu
angka konversi dapat dihitung menurut persamaan :
(7) .
USAHA = GAYA x JARAK
1 Joule =
1 Newton yang bergerak
dalam 1 meter .
energi
dalam
pakan dapat ditentuBesarnya
pakan
tersebut dengan alat
kan dengan membakar
"Bomb
Calorimeter"
. Jumlah energi
yang disebut
hasil pembakaran tersebut biasanya disebut energi
brutto. Proses pelepasan energi pakan dalam
tubuh ternak lain lagi bentuknya . Pakan yang dikonsumsi akan dicerna secara mekanik dan
enzimatik menjadi molekul-molekul kecil. Molekul
Sumber : Hipsley (7) .
Gambar 1 . Bagan percobaan klasik James PrescottJoule.
56
WARTAZOA Vol. 1 No . 4, Juli 1984
ini kemudian diserap oleh dinding alat pencernaan
ke dalam darah dan disalurkan ke hati untuk dioksidasi dan menghasilkan energi . Energi tersebut
akan dipakai untuk keperluan produktivitas dan
hidup pokok. Sebagian energi akan dilepaskan
tubuh secara radiasi melalui keringat dan atau uap
air bersama pernafasan . Energi yang tidak dapat
dilepaskan dalam sistem pencernaan akan dikeluarkan melalui kotoran dan melalui hasil metabolisme berupa urine (10) .
Sistem pelepasan energi secara oksidasi
dalam sel-sel hati dikenal sebagai suatu reaksi
pembentukan senyawa-senyawa yang melepas
kan elektron dan sejumlah panas. Panas yang dilepaskan akan dipakai untuk proses kimiawi lain
dalam rangka mempertahankan hidup pokok.
Bentuk senyawa lain hasil reaksi tersebut merupakan bentuk produktivitas ternak, yaitu lemak
tubuh, otot dan pertumbuhan bulu atau rambut
(10) .
Kembali pada angka konversi yang ditemukan
James Prescott Joule, angka tersebut memang
tidak memperlihatkan suatu hasil aktivitas bio
logis; angka tersebut hanya merupakan perubahan
energi mekanik menjadi energi panas. Dari segi
nutrisi memang dirasakannya agak janggal, karena
dalam percobaan Joule itu tidak semua energi
mekanik berubah menjadi sejumlah energi panas
yang sama, sebagian energi diserap oleh dinding
tangki yang berisolasi tersebut di atas . Akibatnya
pendugaan dari sejumlah energi panas dalam
bentuk angka yang sudah dikonversikan (dalam
bentuk Joule) dapat meleset.
Lebih jauh lagi dapat diuraikan bahwa angka
konversi rata-rata yang menunjukkan 1 kalori
sama dengan 4,184 Joule tidak akan sama besar
nya untuk sejumlah n kalori . Dengan kata lain n
kalori tidak sama dengan n x 4,184 Joule . Terlihat dalam Tabel 1 bahwa setiap kenaikan sejumlah kalori tidak selalu diikuti oleh sejumlah JouleTabel 1 .
Kkal 1
2
3
4
5
-
49
-
Konversi energi, Kilokalori (Kkal) ke
Kilojoule (KJ)
KJ
Kkal -
4
8
13
17
21
50
51
52
53
54
205 99
Sumber : Hipsley (7).
KJ
Kkal
-
-
209
213
218
222
226
100
101
102
103
104
-
414 149 -
KJ
. . . . . . .
Kkal -
419
423
427
431
435
.
.
.
.
.
850
851
852
853
854
624
. . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
.. .
. .
.
.
.
.
.
KJ
-
3558
3562
3566
3571
3575
900 -
3797
nya . Angka tersebut memang merupakan suatu
angka hasil rata-rata nilai yang didapat dari sejumlah ulangan pada suatu percobaan yang sama .
KESIMPULAN DAN SARAN
Pendapat tentang penggunaan istilah satuan
energi metabolis apakah dengan satuan kalori atau
Joule oleh pakar nutrisi ternak yang satu dengan
lainnya masih berbeda, masing-masing mempunyai alasan dan pendapat sendiri-sendiri untuk
menentukan istilah mana yang selayaknya dipakai .
Akan tetapi kelihatannya usaha penggantian
istilah kalori menjadi Joule akan mendapat sedikit
kesulitan . Sehubungan dengan penggunaan salah
satu istilah di negara kita, yang selama ini menggunakan istilah kalori untuk energi metabolis,
pengaruh usaha penggantian istilah tersebut
sampai saat ini belum terasa, meskipun mungkin
ada beberapa pakar nutrisi ternak yang harus
menyesuaikan atau berusaha membiasakan dengan istilah Joule yang ditemuinya pada beberapa
tulisan ilmiah terbitan Luar Negeri .
DAFTAR PUSTAKA
1 . Ames, S.R . 1970 . The Joule -unit of energy .
J. Amer. Diet Ass., 57 : 415 - 416 .
2. Anonymous. 1982 . Instructions to contributors . Poultry Science, 61 : 200 201 .
3 . Anonymous. 1982 . Instructions to contributors. British Poultry Science, 23 .
4. Frost, D. 1983 . Calories inventor deserved
more (Letters to the editor). Feedstuffs
55 (4) : 12 .
5. Halloran, H .R . 1983 . Metabolizable energy
unit, calories or Joules? Feedstuffs,
55(1) : 10- 11 .
6. Halloran, H.R . 1983 . Calory vs Joule, conformity or communication. Feedstuffs,
55 (4) : 1 1 - 12 .
7. Hipsley, E.H . 1974 . Thinking in kilojoules for
nutritionists. Food and Nutrition notes
and reviews, 31 : 66 - 74 .
8 . McDonald, P., R .A . Edwards and J.F .D .
Greenhalgh . 1978 . Animal Nutrition. 2nd
Ed . Longman Group Ltd . London and New
York .
9 . Moore, T . 1981 . Units of energy - what's in a
name? New Scientists, 89 : 344 - 346 .
10 . Swenson, M .J . 1970 . Duke's Physiology of
Domestic Animals . Cornell University
Press . Ithaca, New York, U.S .A .
57