Пищевая энергия

редактировать
Химическая энергия, из которой животные (включая людей) получают еда

Энергетический напиток на 710 миллилитров (24 жидких унций США) с 1400 кДж (330 ккал), больше, чем чизбургер в фаст-фуде, и эквивалент 18 одноразовых пакетов сахара

Пищевая энергия - это химическая энергия, которую животные (включая людей ) получают из пищи в процессе клеточного дыхания. Клеточное дыхание может включать химическую реакцию молекул пищи с молекулярным кислородом (аэробное дыхание ) или процесс реорганизации молекул пищи без дополнительного кислорода (анаэробное дыхание ).

Содержание
  • 1 Обзор
  • 2 Измерение
  • 3 Этикетки с питанием
  • 4 Рекомендуемая дневная доза
  • 5 Энергозатратность человеческого тела
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки
Обзор

Люди и другие животные нуждаются в минимальном потреблении пищевой энергии для поддержания метаболизма и для работы мышц. Пища состоит в основном из углеводов, жиров, белков, воды, витаминов и минералов.. Углеводы, жиры, белки и вода составляют практически весь вес пищи, а витамины и минералы составляют лишь небольшой процент веса. (Углеводы, жиры и белки составляют девяносто процентов от сухой массы пищевых продуктов.) Организмы получают пищевую энергию из углеводов, жиров и белков, а также из органических кислот, полиолов и этанол присутствует в рационе. Некоторые компоненты диеты, которые обеспечивают мало или совсем не содержат энергии, такие как вода, минералы, витамины, холестерин и нерастворимая клетчатка, могут быть необходимы для здоровья и выживания по другим причинам. Вода, минералы, витамины и холестерин не расщепляются (они используются организмом в той форме, в которой они усваиваются) и поэтому не могут использоваться для получения энергии. Клетчатка не может быть полностью переварена большинством животных, включая человека, которые могут извлечь из нее только 8,4 кДж / г (2 ккал / г) пищевой энергии. Жвачные животные могут извлекать почти 17 кДж / г (4 ккал / г) из клетчатки с помощью бактерий в их рубцах.

с использованием Международной системы Единицы, исследователи измеряют энергию в джоулях (Дж) или в кратных ей единицах; килоджоуль (кДж) чаще всего используется для количеств, связанных с пищевыми продуктами. Более старая метрическая система единица энергии, все еще широко используемая в контексте питания, - это калория ; точнее, «пищевая калория», «большая калория» или килокалория (ккал или кал), равная 4184 джоулям. (Сравните «малую калорию» (кал.), Равную 1/1000 пищевой калории, которая часто используется в химии и в физике.) В пределах европейской Union, и килокалория («ккал»), и килоджоуль («кДж») указаны на этикетках питания. Во многих странах отображается только одна из единиц; в Канаде и США единицы измерения обозначают как «калория» или «калория».

Жиры и этанол имеют наибольшее количество пищевой энергии на грамм, 37 и 29 килоджоулей на грамм (8,8 и 6,9 ккал / г) соответственно. Белки и большинство углеводов содержат около 17 кДж / г (4 ккал / г). Различная энергетическая ценность пищевых продуктов (жиров, спиртов, углеводов и белков) в основном заключается в их различных пропорциях атомов углерода, водорода и кислорода. Углеводы, которые трудно усваиваются, такие как клетчатка или лактоза у лиц с непереносимостью лактозы, вносят меньше энергии в пищу. Полиолы (включая сахарные спирты ) и органические кислоты составляют 10 кДж / г (2,4 ккал / г) и 13 кДж / г (3,1 ккал / г) соответственно.

Измерение

Обычная пищевая энергия основана на теплотах сгорания в калориметре с бомбой и поправках, которые учитывают эффективность переваривания и абсорбции, а также производство мочевины и другие вещества в моче. Американский химик Уилбур Этуотер разработал эти поправки в конце 19 века (см. систему Этуотера для более подробной информации). Основываясь на работе Этуотера, стало обычной практикой рассчитывать энергетическую ценность пищевых продуктов, используя 17 кДж / г (4 ккал / г) для углеводов и белков и 38 кДж / г (9 ккал / г) для липидов <50.>. Позднее система была улучшена Аннабель Меррилл и Бернис Уотт из Министерства сельского хозяйства США, которые разработали систему, в соответствии с которой были предложены конкретные коэффициенты преобразования калорий для различных продуктов.

Этикетки питания
Этикетка с информацией о пищевой ценности на упаковке риса басмати в Соединенном Королевстве

Многие правительства требуют от производителей пищевых продуктов маркировать содержание энергии в своих продуктах, чтобы помочь потребителям контролировать свою энергию потребление. В Европейском союзе производители упакованных пищевых продуктов должны указывать питательную энергию своих продуктов как в килокалориях, так и в килоджоулей, когда это необходимо. В Соединенных Штатах на эквивалентных обязательных этикетках отображается только «Калории» (килокалории), часто вместо названия измеряемой величины, пищевой энергии; дополнительная цифра в килоджоулей не является обязательной и используется редко. В Австралии и Новой Зеландии энергия пищи должна быть указана в килоджоулях (и, возможно, также в килокалориях), и другая информация о пищевой энергии аналогичным образом передается в килоджоулях. Энергия, выделяемая при дыхании пищи, обычно указывается на этикетках для 100 г, для типичного размера порции (согласно данным производителя) и / или для всего содержимого упаковки.

Количество связанной с пищей энергии с конкретной пищей можно было измерить путем полного сжигания высушенной пищи в калориметре с бомбой , методом, известным как прямая калориметрия. Однако значения, указанные на этикетках пищевых продуктов, не определены таким образом. Причина этого в том, что прямая калориметрия также сжигает пищевые волокна и, следовательно, не учитывает фекальные потери; таким образом, прямая калориметрия дает систематические завышенные оценки количества топлива, которое действительно попадает в кровь в результате пищеварения. Вместо этого используются стандартные химические тесты или анализ рецептуры с использованием справочных таблиц для общих ингредиентов для оценки усвояемых компонентов продукта (белок, углевод, жир, так далее.). Эти результаты затем преобразуются в эквивалентное значение энергии на основе следующей стандартизированной таблицы плотностей энергии. Однако «плотность энергии » является вводящим в заблуждение термином, поскольку он еще раз предполагает, что энергия содержится в конкретной пище, тогда как это просто означает, что пище с «высокой плотностью» требует больше кислорода во время дыхания, что приводит к большей передаче энергии..

Обратите внимание, что следующая стандартизированная таблица плотностей энергии является приблизительной, и значение в кДж / г не преобразуется в ккал / г точно с использованием коэффициента преобразования.

Использование такой простой системы подверглось критике за то, что не принимали во внимание другие факторы, относящиеся к влиянию различных продуктов на ожирение.

Пищевой компонентПлотность энергии
кДж / гккал / г
Жиры 379
Этанол (питьевой спирт)297
Белки 174
Углеводы 174
Органические кислоты 133
Полиолы (сахарные спирты, подсластители )102,4
Клетчатка 82

Все другие питательные вещества в пище не калорийны и поэтому не учитываются.

Рекомендуемая суточная доза

Повышенная умственная активность связана с умеренно повышенным потреблением энергии мозгом. Пожилые люди и те с сидячим образом жизни требуется меньше энергии; детям и физически активным людям требуется больше.

Согласно Продовольственной и сельскохозяйственной организации Организации Объединенных Наций, средняя минимальная потребность в энергии на человека в день составляет около 7500 кДж (1800 ккал).

В США рекомендовано 10900 и 8400 кДж (2600 и 2000 ккал) для мужчин и женщин (соответственно) в возрасте от 31 до 35 лет, при уровне физической активности, эквивалентном ходьбе от 2 до 5 км (1 ⁄ 2 От до 3 миль) в день со скоростью от 5 до 6 км / ч (от 3 до 4 миль в час) в дополнение к легкой физической активности, связанной с типичной повседневной жизнью. Французское руководство предлагает примерно такие же уровни.

Для детей раннего возраста расчетные потребности в калориях колеблются от 4200 до 8400 килоджоулей (от 1000 до 2000 ккал) в день. С другой стороны, рекомендуемая калорийность для детей старшего возраста и подростков сильно колеблется от 1400 до 3200 килокалорий (от 5900 до 13400 кДж) в день. Мальчикам в целом требуется более высокое потребление калорий, чем девочкам.

Признавая, что люди разных возрастных и гендерных групп имеют разный уровень повседневной активности, Национальный совет по здравоохранению и медицинским исследованиям Австралии не рекомендует одноразовое ежедневное потребление энергии но вместо этого предписывает соответствующие рекомендации для каждой возрастной и гендерной группы. Тем не менее, этикетки на пищевых продуктах в Австралии обычно рекомендуют среднесуточное потребление энергии в размере 8 800 кДж (2100 ккал).

Энергозатратность человеческого тела

Человеческое тело использует энергию, выделяемую при дыхании, для различных целей: около 20% энергии используется для метаболизма мозга, большая часть используется для основные метаболические потребности других органов и тканей, и определенная часть используется для производства механической энергии скелетными мышцами для поддержания позы и движения.

Эффективность мышц низкая: только 18–26% энергии, получаемой из пищи, преобразуется в механическую энергию. Такой низкий КПД является результатом около 40% эффективности производства АТФ при дыхании пищи, потерь при преобразовании энергии из АТФ в механическую работу внутри мышц и механических потерь внутри тела. Для общей эффективности 20% один ватт механической мощности эквивалентен 18 кДж (4,3 ккал) в час. Например, один производитель оборудования для гребли показывает, что калории, потраченные на «сжигание» пищи, в четыре раза превышают фактическую механическую работу плюс 1300 кДж (300 ккал) в час, что составляет около 20% эффективности при 250 Вт механической мощности.

Изменения температуры тела - более высокая или более низкая - увеличивают скорость метаболизма, тем самым сжигая больше энергии. Продолжительное пребывание в очень теплой или очень холодной среде увеличивает базальную скорость метаболизма (BMR). Люди, живущие в таких условиях, часто имеют BMR на 5–20% выше, чем в других климатических условиях.

См. Также
Примечания
Ссылки
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-20 10:20:20
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте