Определение калорийности

С 1981 г. СССР принял в качестве ГОСТ стандарта Международную систему единиц (СИ): 1 кал = 4,187 Дж; 1 Дж = 0,239 кал.

Калорийность сухого вещества тела водных организмов колеблется в широких пределах от 0,2 до 8,0 ккал/г, что обусловлено разным соотношением минеральной и органической фракции.

А.П.Остапеня и А.И.Сергеев показали, что калорийность сухого вещества самых разнообразных морских и пресноводных, планктонных и бентосных организмов прямо зависит от соотношения между органической и минеральной фракциями сухого вещества. Эта зависимость описывается уравнением:

q= 0,0559 × ОВ_%

где q - калорийность сухого вещества, ккал×г^-1; ОВ - процент органического вещества (ОВ) в пробе. Было показано, что с вероятностью 0,997 калорийность ОВ различных водных организмов в среднем составляет 5,59 ккал.г^-1 (23,40 Дж×мг^-1 сухой массы ОВ), колеблясь в переделах 39,69-53,76 Дж×мг^-1 (DW), в пересчете на содержание органического углерода, составляющего в среднем 50% сухого беззольного органического вещества (AFDW).

Таким образом, в настоящее время довольно твердо установлено, что калорийность органического вещества водных организмов близка к 5,6 – 5,8 ккал/г ОВ (23,4-24,3 кДж/г ОВ). Отклонения обусловлены отличием химического состава организмов.

Определение калорийности одноклеточных водорослей, или микрофитов (фитопланктона и микрофитобентоса) производится расчетным способом по величине объема их тела (V, мкм³) с помощью уравнений Р. Стратмана (1967):

lg C= -0,422 + 0,758 (lg V) для диатомовых водорослей

lg C= -0,460 + 0,866 (lg V) для остальных групп

где С – биомасса водоросли, выраженная в единицах органического углерода, 10^{-12 г С·кл-1}. Для перевода значений в единицы энергии допускалось, что 1 мг С= 44,77 Дж [53].

Соотношение между белковой и углеводной фракциями сравнительно мало влияет на калорийность, т.к. их энергетическая ценность близка (соответственно 5,65 и 4,10 ккал/г). Основное влияние оказывает содержание жира (9,45 ккал/г).

ПРИМЕР. Дафния в период размножения содержит 21% жира, тогда как в другое время – 4%. На сколько % изменяется ее калорийность, если содержание белка и углеводов в составе ОВ принять равным?

РЕШЕНИЕ: Определяем удельную калорийность дафнии в период размножения:

1) 100 – 21= 79%

2) 79:2= 39,5% (содержание белков, углеводов)

3) q= 9,45 ∙ 0,21 + 5,65 ∙ 0,395 + 4,10 ∙ 0,395 = 5,83 ккал/г

Определяем удельную калорийность дафнии после размножения:

4) 100 – 4= 96%

5) 96:2= 48% (содержание белков, углеводов)

6) q= 9,45 ∙ 0,04 + 5,65 ∙ 0,48 + 4,10 ∙ 0,48 = 5,06 ккал/г

Определяем изменение калорийности

7) 5,83 – 5,06= 0,77 ккал/г

8) 0,77 ∙ 100 /5,83 = 13,2 %

Тот факт, что калорийность ОВ самых разных организмов независимо от их видовой принадлежности в большинстве случаев близка к 5,6 ккал/г (23,45 кДж/г), позволяет использовать эту величину при приближенных расчетах.

1. Прямая калориметрия (Микробомбовый калориметр).

Сжигание пробы в избытке кислорода под давлением (25-30 атм) в бомбе. Измерение производится по учету изменения температуры с точностью до 0,002⁰С, что обеспечивает точность определения 0,1-1%. Его сочетают с определением золы, хотя погрешность связана с Т= 1000⁰С. При 50% золы поправка составит 3-4%.

2. Мокрое сжигание

Осуществляется в присутствии сильных окислителей (йодата KJ и бихромата калия K₂Cr₂O₇). По разности между исходным количеством окислителя и оставшимся после окисления пробы рассчитывается количество кислорода, затраченное на окисление ОВ. По этим данным с помощью оксикалорийного коэффициента определяется калорийность исследуемого вещества. Оксикалорийный коэффициент = 3,4 ккал/1 г О₂ (14,24 кДж/г) [1 мл О₂ = 1,429 мг О₂].

Бихроматное окисление впервые в СССР было применено Г.Г. Винбергом (1934). Существует два варианта:

1) Хромовая смесь применяется в присутствие разбавленной серной к-те при Т=180-200⁰С в течении 5 мин..

2) Хромовая смесь применяется в присутствие концентрированной серной к-ты при Т=100⁰С в течении около 2 час.

3. Расчет калорийности по химическому составу.

Все органические вещества имеют определенную теплоту сгорания. Отсюда, если определен химический состав органических фракций (белки, жиры и углеводы) исследуемых организмов и известны калорийные эквиваленты найденных веществ, нетрудно рассчитать калорийность исследуемых организмов (q):

q = (5,65 ∙ Б + 4,10 ∙ У + 9,45 ∙ Ж) / 100 = ккал/г

q = (23,66 ∙ Б + 17,17 ∙ У + 39,57 ∙ Ж) / 100 = кДж/г

где Б – белки, У – углеводы, Ж – жиры.

При сжигании белков, жиров и углеводов образуются одни и те же вещества (СО₂ и Н₂О), поэтому их физическая калорийность равна физиологической. Однако, физиологическая калорийность белков и других азотсодержащих веществ может существенно отличаться, из-за не полного окисления. Конечным продуктом азотистого обмена являются:

· аммиак – водные беспозвоночные, пресноводные рыбы

(физиол.калор. Б = 5,5 ккал/г)

· мочевая кислота – насекомые, пресмыкающиеся и птицы

(физиол.калор. Б = 4,8 ккал/г)

· мочевина – морские рыбы, амфибии и млекопитающие

(физиол.калор. Б = 4,3 ккал/г).

При средней калорийности Б = 5,65 ккал/г, для беспозвоночных физиологическая калорийность оказывается ниже на 2,65 %, а для морских рыб – на 23,9% (в среднем 13,3%).

Для расчета калорийности водных организмов по их химическому составу приводит к результатам, которые на 18% ниже данных, получаемых методом прямой калориметрии.

При определении белков, углеводов и жиров используют широко распространенные стандартные методы биохимических исследований: для белков – методы Кьельдаля и Лоури; углеводов – фотометрические методы с использованием антронового реактива; жиров – метод Сокслета.

Дата добавления: 2015-05-08