Оценка энергетической ценности пищи
Для определения количества энергии, скрытого в продуктах, используют физическую и химическую калориметрию.
- Физическая калориметрия (бомба Бертло). Суть заключается в сжигании одного грамма вещества с помощью электрического тока внутри замкнутого устройства, погруженного в воду. Теплота сгорания рассчитывается по изменению температуры воды.
- Химическая калориметрия. Базируется на реакции окисления нутриентов мощными реагентами с заданным объемом кислорода. Остаток неиспользованного кислорода затем измеряют йодометрическим титрованием.
Важно понимать, что жиры и углеводы сгорают в бомбе Бертло так же, как и в человеческом теле (до воды и углекислого газа), и дают одинаковое количество энергии. Белки же окисляются в организме не до конца: образуются азотистые соединения (мочевина, креатинин, мочевая кислота), которые ещё содержат немного энергии. Поэтому физиологическая калорийность белков (4,1 ккал/г) ниже, чем их физическая теплота сгорания.
Физиологическая калориметрия: прямая и непрямая
Эти методы созданы для измерения того, сколько энергии тратит сам организм.
Прямая калориметрия измеряет тепло, которое отдает тело человека. Пациента помещают в специальную изолированную камеру — биокалориметр. Тепло оценивают по нагреву жидкости, циркулирующей в стенках камеры, либо с помощью современных костюмов с датчиками температуры.
Непрямая калориметрия опирается на изучение газообмена, поскольку в покое вся энергия химических реакций переходит в тепло. Метод делится на два вида:
- Полный газовый анализ. Измеряют и поглощенный кислород, и выдыхаемый углекислый газ. Это позволяет рассчитать дыхательный коэффициент и точно узнать, что именно «сжигает» организм.
- Неполный газовый анализ (спирометаболография). Измеряют только потребление кислорода, а выдыхаемый углекислый газ просто поглощается прибором. Этот вариант часто применяют для оценки основного обмена.
Дыхательный коэффициент и калорический эквивалент
Дыхательный коэффициент (ДК) — это пропорция между объемом выделенного углекислого газа и объемом потребленного кислорода. Он показывает, какие нутриенты окисляются в данный момент:
- При метаболизме углеводов ДК = 1.
- При окислении жиров ДК меньше 0,7.
Если ДК составляет 0,85, это может говорить либо об окислении белков, либо о смешанном расщеплении жиров и углеводов. Для уточнения приходится высчитывать «чистый» (небелковый) ДК, исключая белковый фактор по количеству азота в моче.
Калорический эквивалент кислорода (КЭК) — это объем энергии, который высвобождается при усвоении организмом одного литра кислорода. При окислении разных веществ он меняется:
- Углеводы: 5 ккал.
- Белки: 4,85 ккал.
- Жиры: 4,6 ккал.
При расчете энергообмена методом неполного газового анализа для смешанной пищи берут среднее значение КЭК — 4,8 ккал/л.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему теплота сгорания белков в организме и в бомбе Бертло отличается?
В приборе белки сгорают полностью до азота, воды и углекислого газа. В теле человека они окисляются не полностью: остаются азотистые шлаки (например, мочевина), которые уносят с собой часть нерастраченной энергии.
Как рассчитать калорийность рациона, если известна масса БЖУ?
Нужно умножить массу каждого компонента на его физиологическую энергетическую ценность: белки и углеводы — на 4,1 ккал/г, жиры — на 9,3 ккал/г. Затем полученные значения суммируются.
Что показывает дыхательный коэффициент?
Он отражает отношение выделенного углекислого газа к потребленному кислороду. По этому числу можно судить, какие именно питательные вещества окисляются в организме (например, при углеводах он равен единице).
Что ещё разобрать по теме
- Формула расчета энергообмена при неполном газовом анализе
- Алгоритм расчета «чистого» (небелкового) дыхательного коэффициента
- Связь азота мочи с окисленными белками
- Ограничения метода физической калориметрии
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Калориметрия» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 106 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Обмен веществ и энергии»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.