Энергетический эквивалент пищи ценность пищи

Количество энергии поступающей с пищей можно измерить в калорической бомбе Бертло – герметически замкнутый сосуд (камера), погруженный в водяную баню. Точно взвешенную пробу помещают в камеру наполненную чистым О₂ под давлением – пробы поджигают платиновой проволокой, так что они быстро сгорают. Зная теплоемкость воды и ее объем, и количество выделившейся энергии энергетическую ценность пищи.

Так при сжигании белка в калориметрической бомбе выделяется22,61 кДж/гили5,4 ккал, (а при окислении в организме17,17 кДж/г,углеводы в среднем17,17 кДжили 4,1 ккал, а жиры1 г дает в 2 разабольше энергии,чем1 г углеводов – 38,94 кДж/г или 9,3 ккал.

Это — физический энергетический эквивалент указанных веществ

При аэробном окислении в организме 1 г углеводов и 1 г жиров выделяется такое же количество энергии, что и при их сгорании в калориметричес­кой бомбе. Теплотворная же способность белка в организме, или его физиологическая энергетическая ценность, несколько ниже, чем при сжигании в присутствии чистого кислорода, и составляет 4,1 ккал. Это связано с тем, что белки (в отличие от углеводов и жиров) окисляются в организме не полностью. Часть аминогрупп отщепляется от молекул белка и выводится с мочой в виде азотсодержащих соединений (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.).

Бертон и Кребс показали, что при окислительном распаде 1 моля глюкозы высвобождается 2883 кДж свободной энергии. При анаэробном распаде выделяется лишь 208 кДж свободной энергии. Для получения одного и того же количества энергии в анаэробных условиях в клетке должно расщепляться в 15 раз больше глюкозы, чем в аэробных.

Для осуществления такого распада в клетке должно поддерживаться определенное содержание субстратов (углеводов, белков, жиров) и молекулярного кислорода.

Обмен жиров и углеродов служит главным образом для энергетического обеспечения физиологических функций – функциональный метаболизм.

Белковый обмен направлен на поддержание и реконструкцию структур организма – структурный метаболизм.

В организме некоторые вещества могут заменять друг-друга, в соответствии с их калорическим коэфициентом. Например: 1гр жира дает организму 39,1 кДж – его можно заменить 2,3 г углевода или белка, а 1 г белка или 1гр углеводов дают эквивалентное организму 17, 2 кДж, эквивалентные 0,44 г жира. Правило изодинамии учитывает только энергетическое значение питательных веществ, но не следует забывать и о пластической роли питательных веществ. Запасание энергии в форме жира - самый экономный способ.

Энергия, затрачиваемая человеком в покое, быстро переходит в теплоту, поэтому общая теплопродукция эквивалентна затрачиваемой энергии. Измерив теплопродукцию, можно определить интенсивность обмена.

(Первое измерения энергетического обмена провели в 1788 г Ловуазье и Лонлас. Они помещали животное в камеру, окруженную водяной рубашкой со льдом. Сверху камера была покрыта изолирующим слоем. Тепло из вне не проникало. Теплопродукцию определяли по количеству воды образовавшейся в ледяной рубашке.)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ ОРГАНИЗМА

Согласно закону Гесса, как уже упоминалось, вся энергия, выделяемая при распаде питательных веществ до конечных продуктов, или тепловой эффект химических реакций, зависит только от состояния исходного вещества и конечных продуктов и не зависит от того, через какие промежуточные стадии или пути обмена идет их распад.

Когда физическая работа не совершается, вся химическая энергия переходит в тепло. Это дает возмож­ность использовать теплопродукцию в качестве показателя интенсивности энергетического обмена.

Количество тепла, выделяемого или поглощаемого в ходе различных физических и химических процессов, рассчитывают методами прямой и непрямой калориметрии. В физиологии и медицине калориметрия используется для изучения тепловых эффектов, сопровождающих процессы обмена веществ и энергии в покое, при различных видах деятельности и при за­болеваниях.

Прямая калориметрия

Прямая калориметрияоснована на непосредственном и полном учете количества выделенного организмом тепла. Измерения проводят в специ­альных камерах — биокалориметрах, хорошо герметизированных и тепло­изолированных от окружающей среды. В современных биокалориметрах тепло, выделяемое человеком, нагревает воду в трубах, фиксированных к потолку камеры. Для расчета количества выделенного тепла учитываюттеплоемкость жидкости, общий ее объем, протекающий через камеру за единицу времени, разность температур поступающей в камеру и оттекающей от нее воды.

Количество выделенного тепла равно количеству тепла, поглощенного протекающей водой, и количеству тепла, затраченного на испарение выдыхаемой с воздухом влаги и влаги, выделяемой на поверхности тела, т.е. скрытой теплоты парообразования.

Для того чтобы знать массу водяных паров, воздух из камеры пропускают через концентрированную серную кислоту, поглощающую воду. При 20° С скрытая теплота парообразования составляет 0,585 ккал на 1 г испарившейся воды.Полученные результаты рассчитывают в ккал за 1 ч (ккал/ч).

Современные биокалориметры градиентного типапредставляют собой костюмы, тесно облегающие тело человека, но позволяющие ему свободно передвигаться. Это скафандры и термокостюмы, применяемые при иссле­дованиях в космосе, под водой, при работах в аварийных условиях, где необходимо точное измерение тепловыделения организмом. Костюмы снабжены термочувствительными датчиками, один из которых плотно прилега­ет к телу, а другой контактирует с внешней средой.

Непрямая калориметрия

Для расчета энергообразования у человека применяют метод непрямой калориметрии.Метод основан на определении газометрических показателей обмена — количества потребленного кислорода и выделенной двуоки­си углерода за определенный отрезок времени (полный газовый анализ) или в условиях относительного покоя — только количества поглощенного кислорода (неполный газовый анализ) с последующим расчетом тепло­продукции.