KEBUTUHAN ENERGI
A. Pendahuluan
Deskripsi
Lingkup materi yang diajarkan dalam bab ini adalah
keterkaitan antara konsep bioenergetika dengan ilmu nutrisi, aliran energi
dalam tubuh ikan, bahan makanan yang menghasilkan energi serta kebutuhan energi
untuk ikan.
Relevansi
Selesai mempelajari materi ini
diharapkan mahasiswa memahami pentingnya konsep bioenergetika diterapkan dalam
mempelajari ilmu nutrisi. Materi ini merupakan lanjutan dari mata kuliah
biokimia dan biologi.
Kompetensi Khusus
Selesai mengikuti kuliah materi ini mahasiswa mampu :
1.
Mendeskripsikan pengertian bioenergetika
dan menjelaskan hubungan bioenergetika dengan nutrisi
2.
Menjelaskan aliran energi dalam tubuh ikan
3.
Menyebutkan komponen makanan penghasil energi untuk ikan
4.
Menyebutkan dan menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan energi
pada ikan
5.
Menjelaskan menggunakan gambar distribusi energi kaitannya dengan tingkat
konsumsi
B.
Materi
1.
Konsep bioenergetika
Energi diperlukan untuk
mempertahankan seluruh proses kehidupan organisme. Kebanyakan tubumbuhan
memperoleh energi langsung dari sinar matahari dan energi tersebut digunakan
untuk mensintesis molekul kompleks dari molekul sederhana. Hewan tidak memiliki
kemampuan dalam memanfaatkan energi matahari secara langsung. Hewan menggunakan
energi dari oksidasi molekul kompleks.
Energi dalam makanan tidak
tersedia sampai molekul kompleks dipecah menjadi molekul sederhana melalui proses
pencemaan dan dioksidasi menghasilkan energi. Metabolisme energi pada ikan sama
dengan yang terjadi pada mamalia dan burung dengan dua perkecualian: (a) ikan
tidak menggunakan energi makanan untuk mempertahankan suhu tubuh, dan (b)
Ekskresi nitrogen membutuhkan sedikit energi pada ikan dari pada hewan terestrial.
Pada kenyataan ada keseimbangan
antara pasok energi dengan pembelanjaannya, dan tingkat keseimbangan tersebut
bersifat dinamis. Berkaitan dengan hal tersebut, ada penelahan khusus untuk
mengkaji keseimbangan energi tersebut, yang dinamakan bioenergetika. Pada prinsipnya
bioenergetika adalah suatu studi untuk menelaah tingkat keseimbangan antara
pasok energi dengan pembelanjaannya dan ini membutuhkan pengkajiaan proses
fisiologis yang bertalian dengan energi
yang ditransformasikan di dalam organisme
hidup.
Pemahamanan konsep bioenergetika
pada suatu hewan termasuk ikan dibutuhkan sebagai dasar dalam penyusunan ransum
harian yang cukup untuk lingkungan fisik textentu. Keberhasilan budidaya ikan tergantung
pada penyediaan makanan yang mengandung nutrien yang berimbang dan energi yang
cukup untuk memungkinkan pertumbuhan yang paling efisien.
2. Aliran energi pada ikan
Distribusi energi pada ikan diperlihatkan
pada Gambar 1. Ikan akan menggunakan energi pertama kali untuk proses perawatan
tubuh (maintenance) dan aktivitas voluntary sebelum energi tersebut digunakan untuk
pertumbuhan. Dalam selang beberapa waktu apabila makanan yang dikonsumsi
memiliki kandungan energi kuarang dari yang diperlukan untuk maintenance dan
aktivitas voluntary maka ikan akan mengalami penurunan berat.
Energi yang hilang
Energi yang hilang melalui tubuh
ikan dalam bentuk feses, urin, ekskresi insang dan sebagian dalam bentuk panas.
Sejumlah kecil energi juga dapat hilang melalui permukaan tubuh ikan. Energi
yang hilang dalam bentuk panas melalui tiga sumber dan ketiganya sulit diukur,
yaitu: (a) metabolisme standar (standard metabolism), yaitu energi yang
dibutuhkan untuk mempertahankan kehidupan dan metabolisme standar ini sama dengan
metabolisme basal yang biasa diukur untuk manusia. Oleh karena hewan seperti
ikan sulit menghentikan gerakannya maka defenisi metabolisme basal tidak dapat
diterapkan untuk ikan. Ketika ikan dihentikan pergerakannya akan cenderung
lebih aktif melapaskan diri sehingga energi lebih banyak digunakan daripada
dibiarkan berenang bebas, (b) aktivitas fisik voluntary, yaitu energi yang
hilang akibat pergerakan ikan, mencari makan, mempertahankan posisi tuhuh dan
lain sebagainya, (c) panas akibat metabolisme nutrien, juga disebut specific dynamic
action (SDA), yaitu energi yang dihasilkan melalui rekasi-reaksi kimia,
termasuk juga proses pencemaan makanan yang meliputi energi yang hilang akibat
pencernaan, absorbsi, dan aktivitas anabolik serta ekskresi hasil met-abolisme.
Makanan yang dikonsumsi ikan tidak
semuanya diserap oleh tubuh, sebagian akan terbuang lewat foses. Jumlah feses
yang dikeluarkan ikan dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor yang
berhubungan dengan ikan itu sendiri maupun faktor luar (lingkungan dan pakan).
Penentuan energi yang terkandung dalam satu miligram feses dapat ditentukan
baik secara langsung (pengukuran energi menggunakan Bom Kalorimeter) atau tidak
langsung (melalui pengukuran kandungan protein, lemak dan karbohidrat kemudian
dikonversi ke dalam ekuivalen energinya). Apabila data kecemaan energi dan
nutrien pada ikan diketahui (hasil pengukuran kecemaan) maka total energi yang
terbuang lewat feses dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Ef = (100-Ed) x Ec (Ef, energi
yang terbuat lewat feses; Ed, kecernaan energi; Sc : energi yang dikonsumsi).
Energi yang dapat dicerna adalah
energi yang dikonsumsi dikurangi oleh yang terbuang lewat feses. Nilai energi
yang dapat dicema dan nilai kecemaan nutrien (protein, lemak dan karbohidrat)
harus digunakan untuk menduga tingkat ketersediaan energi dalam bahan makanan
guna terutama dalam membuat formulasi pakan. Makanan komersial yang umum
digunakan dalam budidaya ikan menghasilkan energi feses (terbuang) sebesar
10-40% dari energi kotor (energi yang
dikonsumsi). Kadang-kadang ditemukan
beberapa bahan makanan yang 60-80% dari kandungan energinya terbuang lewat
feses. Ikan, khususnya salmonidae mencema protein, lemak, gula, dan pati yang
telah dimasak dengan baik, sedangkan pati mentah seluruhnya tidak dapat dicerna.
Zat makanan yang telah dicema
dalam saluran pencemaan akan diserap oleh dinding usus. Zat makanan yang
terserap terutama zat yang secara potensial mengandung energi seperti asam
amino, asam lemak dan gula sederhana. Katabolisme lemak dan karbohidrat terjadi
secara sempuma, sisa pembakarannya berupa air dan karbondioksida (tak berenergi).
Katabolisme protein (asam amino) pada ikan terjadi secara tidak sempuma dan
sisa pembakarannya bempa amoniak (>85%) dan urea (< 15%) disamping berupa
air dan karbondioksida. Amoniak dan urea tersebut masih men gandung energi dengan
nilai ekuivalen energinya masing-masing sebesar 221 dan 23 kj/gN. Jumlah energi
yang terbuang lewat ekskresi ini berhubungan erat dengan nilai biologis total
protein dalam makanan, dan juga dipengaruhi oleh proporsi bahan makanan lain terutama
kadar dan jenis lemak yang terkandung dalam makanan. Sebagai konsukuensinya,
nilai energi yang dapat dimetabolisme dari suatu makaan tidak terlepas dari komposisi
makanan itu sendiri. Adanya keseimbangan antara asam amino dan energi dalam
makanan berpengaruh terhadap terbuangnya produk sisa nitrogen melalui insang
dan ginjal. Energi yang terbuang lewat ekskresi nitrogen ini cukup tinggi
berkisar antara 7-28% dari energi yang dapat dicema.
Energi untuk Metabolisme
Energi yang dapat dimetabolisasi
(metabolilzable energy) adalah energi yang siap digunakan untuk metabolisme dan
pertumbuhan. Besarnya energi ini dapat dituliskan dengan persamaan sebagai
berikut:
Em = Ec — (Ef+Eu); Em, energi
metabolisme; Ec, energi yang dikonsumsi; Ef, energi yang terbuang lewat feses;
Eu, energi yang terbuang lewat ekskresi nitrogen.
Jika protein dalam makanan dapat
diserap sebesar 95% dan 77%, dan dari yang diserap tersebut dapat dimetabolisasi,
maka akan didapatkan nilai energi sebesar 4,13 kkal/g protein
(0,95x0,77x5,65kkal/g) untuk metabolisme dan pertumbuhan. Jika 95% dari lemak
dan karbohidrat yang diserap dapat dimetabolisasi, dan masing-masing memiliki
nilai kecernaan sebesar 80% dan 50% maka nilai energi fisiologis untuk lemak adalah
7,26 kkal g (0,96x0,8x9,45kkal/g) dan untuk karbohidrat adalah 1,97 kkal/g
(0,96x0,5x4, 10 kkal/g). nilai yang disebutkan di atas tidak dapat dugunakan
secara umum sebab jenis ikan dan komposisi nutrien dalam pakan dapat mempengaruhi
tingkat pemanfaatan komponen makanan (nutrien).
Kebutuhan energi untuk metabolisme
harus dipenuhi terlebih dahulu, baru apabila berlebih maka kelebihannya akan
digunakan untuk pertumbuhan. Hal ini berarti bahwa apabila energi yang dapat dimetabolisasi
jumlahnya terbatas maka energi tersebut hanya akan digunakan untuk metabolisme
saja dan tidak untuk pertumbuhan. Dari total energi metabilisme (Em), sebagian
akan digunakan untuk metabolisme standar/maintenance (Ms), sebagian untuk
aktivitas fisik (Ma) dan sebagian lagi untuk kegiatan menghancurkan, mengubah
dan menyimpan zat makanan (Msda).
Ikan membutuhkan energi secara
terus menerus untuk maintenance tanpa melihat apakan ikan tersebut mengkonsmsi
makanan atau tidak. Pada ikan yang dipuasakan, energi untuk maintenance ini
diperoleh dari hasil metabolisme
cadangan energi tubuh (glikogen, lemak dan protein). Energi yang dibutuhkan
untuk maintenance adalah total energi yang dibutuhkan untuk metabolisme basal,
pengaturan suhu tubuh (pada hewan homoioterm) dan menyokong tubuh saat
istirahat (resting
activity). Energi maintenance
sebagian besar digunakan untuk metabolisme standar. Kebutuhasn energi untuk
maintenance pada hewan poikiloterm (termasuk ikan) adalah 10-30 kali lebih
rendah dari pada mamalia yang harus mempertahankan suhu tubuh sekitar 35°C.
Disamping pem belanjaan energi
untuk mempertahankan suhu tubuh pada ikan dapat dikatakan nol, juga energi yang
dibelanjakan untuk menopang tubuh sangat kecil scbab ikan hidup di air dan
tubuh ikan dilengkapi dengan kantung udara sehingga dengan sendirinya bcrperan
dalam menopang tubuh.
3. Sumber energi
Energi disimpan dalam molekul kompleks
dari material makanan. Ketika oksidasi terjadi, makan energi dihasilkan dan
dapat digunkan. Energi dihasilkan ditangkap oleh reaksi kimia dan digunkanan
untiuk keperluan orgasnime dalam mempertahankan hidupnya. Energi yang dibutuhkan
ikan diperoleh dari lemak, karbohidrat dan protein.
Lemak
Lamak adalah sumber energi yang
dapat diperoleh dari tumbuhan dan hewan. Lemak mengandung lebih banyak energi
per unit berat dari pada produk biologi lainnya. Selain itu lemak meningkatkan palatibiliti
pakan. Lemak umumnya dapat dicema dengan baik dan digunakan ikan. Umumnya lemak
mengandung energi metabolisme (ME) 8,5 kkal per gram. Produk asam lemak dari
hasil pencemaan dapat digunakan dengan baik oleh ikan. Terdapatjuga bebempa
kejadian dimana
kandungan lemak yang tinggi menyebabkan
penurunan pertumbuhan, dan sering menjadi persoalan dalam menyusun formulasi
pakan ikan.
Karbohidrat
Karbohidrat kaya akan energi untuk
hewan. Kebanyakan material tumbuhan adalah karbohidrat. Karbohidrat dalam
material makanan dapat berupa gula yang mudah dicema hingga molekul selulosa yang
kompleks dan tidak dapat dicema oleh ikan. Nilai ME karbohidrat untuk ikan berkisar
antara nilai mendekati nol untuk selulosa sampai kira-kira 3,8 kkal/g untuk
gula yang mudah
dicerna. Starch berkisar antara
1,2 sampai 2,0 kkal ME/g. Nilai ME Starch ini dapat meningkat menjadi 3,2 j ika
dikukus. Nilai metabolisme karbohidrat untuk ikan bergantung pada sumber dan
jenis karbohidrat serta proses pembuatan pakan.
Protein
Di alam, ikan karnivora mengkonsumsi
makanan mengandung kira-kira 50 persen protein. Ikan memilki sistem yang sangat
efisien untuk ekskresi produk nitrogen yang tidak digunakan dari protein yang
dikatabolis untuk menghasilkan energi. Protein juga merupakan sumber bahan yang
mahal sehingga selalu diformulasikan dalam kadar yang minimum dengan mempertimbangkan
pertumbuhan maksimum dan konversi pakan yang rendah. Protein mempunyai nilai ME
sekitar 4,5 kkall g untuk ikan, yang lebih tinggi dibandingkan pada mamalia dan
burung.
Umumnya protein yang bersumber
dari hewan lebih mudah dicema dibandingkan yang bersumber dari tumbuhan. Metode
dalam prosesing dapatjuga mempengaruhi kualitas protein. Protein digunakan lebih
efisien sebagai sumber energi oleh ikan tetapi untuk alasan ekonomis harus
dipertahankan dalam kadar yang sangat minimum untuk menghasilkan peitumbuhan
terbaik dan karbohidrat dan lemak diharapkan dapat berperan sebagai sumber
energi energi utama.
4. Kebutuhan Energi pada Ikan
Telah dijelaskan sebelumnya bahwa
kebutuhan energi untuk maintenance dan aktivitas harus tercukupi sebelum energi
digunakan untuk pertumbuhan. Jumlah makanan yang dikonsumsi seharusnya cukup untuk
mensuplai kebutuhan maintenance dan masih cukup untuk pertumbuhan optimal.
Efisiensi pencernaan ikan menurun dengan meningkatnya jumlah pakan yang
dikonsumsi. Distribusi Energi Dalam Kaitannya Dengan Tingkat Konsumsi (Gambar 1),
memperlihatkan distribusi energi yang dikonsumsi (energy intake) dengan feeding
level pada ikan. Metabolisme standar (ME) pada ikan relatif konstan jika kondisi
lingkungan konstan. ME berubah dengan berubahnya tempemtur dan ukuran ikan
dibanding faktor lainnya. Energi yang dihasilkan untuk aktivitas voluntary akan
meningkat dengan meningkatnya feeding level. Ekskresi energi melalui urin dan insang
juga berhubungan dengan feeding level. Jumlah energi untuk pertumbuhan nol pada
feeding level maintenance dan menjadi semakin besar dengan meningkatnya feeding
level sampai mencapai titik keseimbangan akibat menurunnya efisiensi.
Faktor
yang Mempengaruhi Kebutuhan Energi Ikan membutuhkan energi bervariasi berhungan
dengan berbagai faktor. Faktor yang mempengaruhi kebutuhan energi ini terutama:
(a) Temperatur.
Ikan adalah organisme yang
temperatur tubuhnya selalu berubah mengiukuti perubahan temperatur lingkungan.
Konsukuensinya, jika terjadi peningkatan suhu menyebabkan meningkat laju
metabolisme meningkat. Laju yang sangat rendah terjadi pada ikan yang hidup di
bawah es dalam periode waktu tertentu dan ketersediaan makanan relatif sedikit.
(b)Aliran air.
Energi yang digunakan untuk
aktivitas fisik semakin besar jika ikan berada pada aliran air yang sangat
deras. Apabila energi yang dikonsumsi kurang maka laju pertumbuhan akan
menurun. Biasanya ikan yang hidup pada aliran air deras kebutuhuan energinya
semakin tinggi dan apabila kebutuhan energi tersebut dipenuhi akan mempercepat
laju pertumbuhan.
Gambar 1. Distribusi energi pada ikan dari berbagai tingkat
konsumsi. (DE digestible energy, ME - metabolizable energy, NEP - net energy
for production, N"Em - net energy for maintenance, Hp - heat production).
(Sumber: R. R. Smith, Tunison Laboratory of Fish Nutrition, Idaho).
(c) Ukuran tubuh.
Hewan yang berukuran kecil
menghasilkan lebih banyak panas per unit berat daripada hewan berukuran besar.
Ikan kecil akan mengkonsumsi makanan dengan persentase lebih besar dari berat
tubuhnya dibandingkan ikan berukuran besar. Laju metabolisme mamalia % dari berat
tubuh pada ikan berkisar antara
0,34 sampai 1,0, dan faktor berat tubuh selalu digunakan untuk berbagai jenis ikan.
(d) Tingkat konsumsi.
Tingkat konsumsi juga mempengaruhi
belanja energi pada ikan. Oksigen terlarut menjadi faktor penentu (limiting factor)
dalam budidaya ikan. Konsumsi oksigen meningkat beberapa saat setelah aktivitas
makan akibat aktivitas fisik selama proses makan dan panas akibat metabolisme
nutrien. Oksigen yang dibutuhkan per unit berat pakan bervariasi pada berbagai
tingkat konsumsi. Konsumsi tinggi terj adi pada tingkat maintenance tertinggi ketika
terj adi banyak energi disimpan dalam bentuk permmbuhan.
(e) Faktor lain.
Beberapa faktor lain memberikan
kontribusi terhadap tingginya kebutuhan energi. Kepadatan, rendahnya oksigen
terlarut dan akumulasi bahan organik adalah beberapa faktor yang
mempengaruhi kebutuhan energi pada
ikan.
C. Penutup
1. Latihan
1. Apa yang dimaksud dengan bioenergetika dan
bagaimana keterkaitan bioenergetika dengan nutrisi?
2. Jelaskan aliran energi pada ikan!
3. Sebutkan danjelaskan komponen makanan penghasil
energi!
4. Sebutkan dan jelaskan faktor yang mempengaruhi
kebutuhan energi pada ikan!
5. Jelaskan menggunakan gambar distribusi energi
berkairtan dengan tingkat konsumsi makanan!
Daftar pustaka
Campbell PN and Smith AD, 1982. Biochemistry Illustrated.
Illustrator by Harris S. Churchill Livingstone. Edinburg. London. Cho CY, Cowey
CB and Watanabe T. 1985. Finfish nutrition in Asia. Methodological Approach of
Research and Development. Ottawa, Ont. DCR. 154 pp.
De Silva SS, and Anderson TA. 1995. Fish nutrition in
aqualculture. Chapman & Hall Aqualculture serien 1. New York. 308 p.
Du ZY, Liu YJ, Tian LX, Wang JT, Wang Y, Liang GY. 2005.
Efi"ect of dietary lipid level on growth, feed utilimtition and
bodycomposition by juvenil Grass Carp (Ctenopharyngodon idellla). Aquacult. Nutr. ll, 139-146.
Guyton, AC. 1994. Textbook of medical physiology. Alih bahasa
Tengadi et. Al. Penerbit Buku Kedokteran ECG. Jakarta. 399 hal.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar