Вы, вероятно, сталкивались с такими цифрами, как сахар 17 кДж/г (4 ккал/г) как энергию, предположительно доступную нашему телу после еды. Тем не менее, эти значения были определены с использованием очень искусственных средств, как правило, при поджигании пищи раскаленным докрасна утюгом в стальной камере при высоком давлении кислорода.
В прошлом было доказано, что многие исторические значения энергии неверны. Например, во многих исторических таблицах энергии листья салата имели нулевую калорийность , прежде чем мы поняли, что бактерии в нашем кишечнике могут расщеплять их, а мы, в свою очередь, можем расщеплять бактериальные продукты, возвращая часть химической энергии растения.
Известны ли вам какие-либо исследования, определяющие энергетическую ценность различных продуктов в более естественных условиях , в идеале на людях? Я ожидаю, что некоторые значения калорий будут отличаться от значений, определенных бомбовым калориметром, не так ли?
Устройство, о котором вы говорите, это бомбовый калориметр. Внутри одного из них образец материала полностью сгорает. Как правило, тепло от сгорания нагревает измеренную массу воды, и повышение температуры используется для расчета калорий/джоулей в материале.
Конечно, наши клетки не воспламеняют пищу и не сжигают ее до конца. Даже если бы они это сделали, часть тепла от процесса ускользнула бы. Клетки используют процесс клеточного дыхания для сбора энергии. Базовая версия клеточного дыхания описывает использование глюкозы для создания АТФ, вещества, которое на сегодняшний день наиболее часто используется для удовлетворения энергетических потребностей клетки. Вот только один источник, который проведет вас через расчеты эффективности этого процесса: http://www.tiem.utk.edu/~gross/bioed/webmodules/ATPEfficiency.htm
Таким образом, по крайней мере, для очень распространенной сахарной глюкозы только около 40% общего количества джоулей, измеренного в калориметре, в конечном итоге превращается в АТФ. Большинство других пищевых веществ, которые мы используем для получения энергии, имеют тот же химический путь, что и глюкоза. Я не видел расчетов их эффективности, но подозреваю, что они будут примерно одинаковыми.
Одно из самых основных и важных положений физики заключается в том, что никакая передача энергии не является эффективной на 100%. (Подробнее читайте здесь: https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_conversion_efficiency ). Оставшаяся энергия глюкозы, которая не была преобразована в энергию АТФ, «теряется» в виде тепла. Под потерянным подразумевается, что он не может выполнять никакой полезной работы, кроме как согревать нас. Конечно, быть гомойотермными («теплокровными») животными тоже полезно.
Я думаю, что вы спрашиваете о двух разных вещах.
Во-первых, это стандартная энтальпия сгорания, которая действительно измеряется примерно так, как вы описываете. С этим нет абсолютно никаких проблем, потому что общая энергия, выделяемая при метаболизме глюкозы до СО2, точно такая же, как и при сгорании. На пути вниз по энергетическому склону вы можете даже использовать часть его для производства АТФ и фактически выполнять некоторую «работу». Могут потребоваться некоторые небольшие поправки (например, вы бежите при 37°C, а не при 25°C), но независимо от того, какой путь вы выберете, превращение глюкозы и кислорода в углекислый газ и воду будет высвобождать одинаковое количество энергии. И помните, нам нужно много этой энергии только для того, чтобы согреться, поэтому отработанное тепло в обмене веществ на самом деле не является пустой тратой.
Вторая часть немного сложнее, когда речь идет о еде. Здесь часть бомбового калориметра немного неуместна, потому что большинство пищевых продуктов будет анализироваться с использованием других методов для определения количества углеводов, жиров и белков. Затем они сделают расчет, чтобы получить количество калорий в вашей пище. Это должно приблизить вас к реальному количеству калорий, поскольку продукты, которые не перевариваются человеком, не учитываются. Что касается салатных бактерий: я не уверен, указано ли это на этикетках, но мы знаем, будут ли метаболизироваться определенные волокна, и вы можете принять это во внимание, если хотите. Впрочем, это не имеет большого значения, ведь почти все волокна, которые мы потребляем, выходят с другого конца.
Если вы хотите узнать больше, вы попадаете в болото определений и стандартов. Например, вы можете просмотреть этот отчет ФАО: http://www.fao.org/docrep/006/y5022e/y5022e03.htm#TopOfPage (глава 2 МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПРОДОВОЛЬСТВИЯ) http://www.fao.org/docrep/ 006/y5022e/y5022e04.htm#TopOfPage (глава 3 РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ - КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ)
Это показывает, что люди усердно работают над проблемой, которую вы ставите, используя самые разные подходы. Это показывает, что у каждого метода есть свои проблемы, но также и то, что все значения довольно близки друг к другу.
Шон Джей
Шон Джей
bpedit