ENERGI BIOKIMIA
Makanan
merupakan syarat utama bagi kehidupan. Makanan adalah bahan bakar tubuh yang
diperlukan untuk menghasilkan energi yang dimanfaatkan untuk melakukan kegiatan
sehari-hari dan perawatan tubuh.
Dalam percobaan ini, kita akan
menentukan jumlah energi panas yang dihasilkan oleh berbagai makanan. Kita akan
menggunakan kalorimeter sederhana,
yaitu suatu alat untuk mengukur energi yang dikeluarkan dalam pembakaran
makanan. Untuk menentukan kalori makanan (perhatikan huruf besar K), kita juga
akan melihat perbedaan antara garam kalori dengan kalori makanan dan
membandingkan energi dari karbohidrat, lemak dan protein.
A. Tujuan : Untuk membuat dan menggunakan
kalorimeter sederhana untuk menentukan jumlah energi makanan dalam manisan marsmallow
B. Bahan : Karton berukuran 10 cm x 25 cm, Aluminium
foil, Karet gelang, Tanah liat, Kertas roti, Klip kertas, Manisan marsmallow, Gelas ukur, Air, Botol
berukuran 250 ml, Termometer, Korek api, 2 sarung tangan, Pengukur waktu
Catatan
: Marsmallow adalah sejenis manisan atau
permen yang lunak dan berwarna putih. Selain rasanya enak, marsmallow juga dapat bersinar dalam kegelapan. Berikut ini
disampaikan cara membuat marsmallow.
Bahan-bahan
: ¼ cangkir tepung jagung, ⅓ cangkir gula halus, 1 bungkus
gelatin yang tidak berasa, ⅓ cangkir air, ⅔ cangkir gula pasir, 1 sendok
teh sari vanili, Sedikit garam
Cara membuat :
1. Apakah
tepung jagung dan gula halus, dan tempatkan dalam mangkuk. Lapisi sebuah loyang
berukuran 20 x 20 cm dengan sedikit mentega. Kemudian, taburi 1 sendok makan
campuran tepung jagung dan gula halus ke dalam loyang
2.
Taburkan gelatin ke dalam panci yang berisi air, kemudian biarkan terendam
selama 5 menit. Tambahkan gula pasir dan aduk di atas api sedang hingga gelatin
dan gula terlarut.
3. Masukkan
campuran gelatin, sirup jagung, dan vanili ke dalam mangkok besar dan aduklah
menggunakan mixer dengan kecepatan tinggi selama 15 menit sampai mengembang.
4. Masukkan
adonan hasil langkah ke-3 ke dalam loyang yang sudah dipersiapkah dan
ratakanlah bagian atasnya. Kemudian, diamkan selama 2 jam.
5. Potonglah
marsmallow tersebut dengan
menggunakan pisau basah menjadi 4 bagian, dan pisahkan pula ujung yang satu
dengan yang lain.Taburkan sisa campuran tepung jagung dan gula halus pada
kertas kue, dan bolak baliklah keempat bagian marsmallow-mu ke dalamnya. Potong setiap bagian marsmallowmu menjadi 9 potong dan
gulung-gulungkan setiap potongnya di atas campuran tepung jagung dan gula
halus.
6. Letakkan
marsmallowmu di atas nampan kue dan
tutuplah bagian atasnya dengan serbet kertas. Kemudian, biarkan selama satu
malam untuk mengeringkan permukaannya. Simpanlah di tempat yang rapat sehingga marsmallowmu awet selama satu bulan.
C. Langkah-langkah Kerja
1. Bungkus karton dengan aluminium foil.
2. Bentuklah karton yang sudah dibungkus
aluminium foil itu menjadi sebuah tabung. Kemudian ikatlah dengan karet gelang.
3. Buatlah 2 potong kertas roti saling menyilang
yang digunakan sebagai dasar tabung karton.
4. Letakkan tanah liat seukuran buah kemiri di
tengah kertas roti.
5. Tutupi tanah liat itu dengan aluminium foil
sebagai pelindung.
6. Luruskan salah satu ujung klip kertas sehingga
salah satu ujungnya membentuk kait. Masukkan ujung yang berkait itu ke tanah
beraluminium foil sehingga bagian kawat yang lurus berdiri tegak.
7. Tancapkan manisan marsmallow di ujung kawat.
8. Gunakan gelas ukur untuk memasukkan air
sebanyak 50 ml ke dalam stoples.
9. Masukkan termometer dalam stoples berisi air.
10. Ukur suhu air mula-mula.
11. Sulutlah manisan marsmallow dengan api pada 2 atau 3 sisinya.
12. Dengan menggunakan sarung tangan, segera
sungkupkan tabung karton berlapis aluminium foil ke manisan yang terbakar.
13. Letakkan stoples berisi air di atas tabung.
14. Mintalah bantuan temanmu menghidupkan pencatat
waktu.
15. Ketika manisan berhenti terbakar, mintalah ia
mematikan pencatat waktunya.
16. Catat lama manisan terbakar.
17. Segera aduklah air pelan-pelan dengan
termometer.
18. Baca dan catat suhu akhir ini.
19. Hitung perbedaan suhu dengan mengambil selisih absolut (mengurangi suhu tinggi
dengan suhu rendah) antara suhu mula-mula dengan suhu terakhir. Lihat lampiran
1 untuk contoh penghitungan.
20. Hitung perubuhan suhu per unit waktu dengan
membagi perubahan suhu dengan waktu pembakaran.
21. Buat tabel data seperti terlihat di bawah ini.
Tabel
data
|
||||
Sampel makanan
|
Suhu
|
Waktu pembakaran
|
||
Awal
|
Akhir
|
Perubahan
|
||
Manisan
|
72°F (22°C)
|
88°F (32°C)
|
16°F (10°C)
|
1,5 menit
|
Gambar
8.1
D. Hasil : Hasil pengamatan menunjukkan perubahan
besar 16°F (10°C) dalam waktu 1,5 menit atau 10,7°F (6,7°C) per menit.
E. Penjelasan
Pembakaran adalah proses penggabungan oksigen dengan
suatu zat dan melepaskan energi (kemampuan
untuk melakukan pekerjaan). Manisan yang terbakar menghasilkan panas (suatu bentuk energi), yang
ditunjukkan dengan menghangatnya air. Hewan tergantung pada panas yang
dihasilkan secara internal (dalam tubuh hewan itu sendiri), yang dihasilkan
oleh suatu proses “pembakaran” yang sangat lambat yang disebut respirasi (pernafasan). Dalam reaksi
kimia ini, glukosa bergabung dengan oksigen menghasilkan energi. Semua makanan
dapat menyediakan energi bagi tubuh. Kalorimeter
digunakan untuk mengukur energi yang dilepaskan ketika makanan terbakar.
Unit ukuran energi disebut kalori. Satu gram kalori (ditulis dengan huruf kecil k) adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu
satu gram air sebesar 1°C. Satu Kalori
makanan (ditulis dengan huruf besar K) adalah panas yang diperlukan untuk
menaikkan suhu 1.000 gram air sebesar 1°C. Satu kalori makanan sama dengan
1.000 gram kalori. Kalori makanan dari energi yang dilepaskan selama pemanasan
manisan diserap oleh air sehingga meningkatkan suhu air.
F. Tugas Percobaan Dengan Pendekatan
Baru
Apakah
semua makanan melepaskan energi dan jumlah yang sama dalam satu menit ? Ulangi
percobaan dengan mengganti manisan dengan makanan lain seperti kacang, keju, nasi
dan roti. Kemudian buat grafik batang yang menunjukkan jumlah energi yang
dilepas oleh masing-masing makanan.
G. Merancang Percobaan Mandiri
1. Gunakan langkah berikut ini untuk menghitung
jumlah Kalori makanan yang dilepas oleh setiap makanan yang terbakar. Lihat
Lampiran 2 untuk contoh soal Kalori makanan.
a. Hitung gram kalori yang dilepas.
Gram
kalori = banyaknya air x panas spesifik x perubahan suhu.
Pertimbangkan
kenyataan sebagai berikut.
§ Kalori
jenis air adalah
suatu konstanta yang sama dengan 1 kal/g°C (kalori yang dibutuhkan untuk
meningkatkan suhu 1 gram air sebesar 1°C).
§ 50 ml air beratnya 50 gram
karena berat jenis air = 1/ml.
b. Ubahlah gram kalori menjadi kalori
makanan
Kalori
makanan =
2. Makanan yang digunakan dalam setiap percobaan
tidak terbakar seluruhnya. Untuk menentukan jumlah gram setiap contoh makanan
yang diubah menjadi energi, bagilah jumlah makanan Kalori per gram menjadi
banyaknya Kalori makanan yang diserap oleh air. Daftar Kalori makanan per gram
untuk makanan yang berbeda dapat dijumpai dalam buku nutrisi.
3. Tubuh manusia menggunakan energi melalui
kegiatan : Gerak Dinamik Khusus (Spesific Dynamic Action/SDA, menyerap,
kemudian memetabolisme makanan dan mengubahnya menjadi energi), dan metabolisme dasar (semua pekerjaan yang
terjadi di dalam tubuh untuk mempertahankan hidup). Energi yang diambil tubuh
sama dengan energi yang digunakan, ditambah energi yang disimpan. Hubungan ini
dapat ditulis sebagai berikut.
energi
masuk = energi keluar + energi yang diserap
Energi
masuk adalah banyaknya Kalori makanan yang dimakan. Energi keluar adalah energi
yang dipakai selama melakukan kegiatan, SDA, dan metabolisme dasar. Energi yang
tidak digunakan disimpan sebagai lemak tubuh. SDA sama dengan kurang lebih 10%
dari energi masukan makanan, dan metabolisme dasar sekitar satu makanan Kalori
per jam, per kilogram berat badan.
Tentukan energi masukan selama 24
jam dengan mencatat makanan yang kita makan dengan menggunakan penghitungan
kalori yang dapat ditemukan pada buku nutrisi untuk menentukan Kalori makanan
setiap besaran makanan. Catat jumlah Kalori makanan dalam tabel data seperti
yang ditunjukkan pada halaman berikut. Lanjutkan pencatatan lama waktu setiap
kegiatan fisik selama 24 jam dengan menggunakan informasi penghitungan kalori
pada Lampiran, kemudian hitung dan catat kalori kegiatan fisik selama masa
pengujian. Hitung SDA dan metabolisme dasarmu.
Hasil total dari seorang yang
dites pada tabel data. Contoh penghitungan untuk menentukan kalori makanan,
kalori kegiatan fisik, SDA, dan metabolisme dasar dicantumkan pada Lampiran.
Informasi lebih lanjut tentang energi keluaran dan masukan dapat ditemukan pada
buku karangan Carl H. Synder yang berjudul The
Extraordinary Chemistry of Ordinary Things (New York : Wiley, 1992) halaman
341-344.
Tabel
Data Untuk Tes Subjek
|
||
Tanggal
|
Energi masuk
|
= Energi keluar + Energi simpanan
|
|
(Kalori) makanan yang
termakan
|
Latihan + SDA + Basal + Tersimpan
|
|
|
|
|
|
|
Total
|
5.000 K
|
= 2.315 K + 500 K + 1.632 K + 5.53 K
|
H. Tugas Mandiri
1. Banyaknya kalori makanan dalam makanan
ditentukan oleh bom kalorimeter. Baca
buku nutrisi untuk menemukan bagaimana alat ini bekerja.
2. Hukum Termodinamika I menyatakan bahwa
energi tidak dapat diciptakan atau dihilangkan. Energi hanya berubah dari satu
bentuk ke bentuk yang lain, seperti pada percobaan mula-mula. Dalam pembentukan
kimia di dalam manisan, energi diserap dan disimpan. Pembakaran manisan
melepaskan energi yang disimpan. Reaksi kimia biasanya diikuti oleh penyerapan
atau pelepasan energi. Carilah lebih jauh tentang bertambah dan hilangnya
energi selama perubahan kimia. Definisikan dan beri contoh reaksi endotermik dan eksotermik.
3. Satu gram lemak menghasilkan energi dua kali
lipat dibandingkan satu gram protein atau karbohidrat. Carilah perbedaan energi dari komponen makanan utama
ini. Berapa banyaknya energi yang disediakan oleh setiap komponen makanan utama
? Apakah jaringan adipose (jaringan
penghubung yang menyimpan lemak dan yang sel-selnya digelembungkan oleh
titik-titik lemak) itu, dan berapa energi yang bisa disimpannya ?
Tidak ada komentar:
Posting Komentar