Калориметрия

Прямая калориметрия — непосредственное измерение тепла, выделяемого при сжигании пищевых веществ в специальных калориметрах (калориметрическая бомба), или тепла, выделяемого за определённый промежуток времени живыми организмами, помещёнными в сложное калориметрическое устройство.

Калорическая величина основных компонентов пищи, измеренная в калориметрической бомбе, составляет в расчёте на 1 г вещества: для углеводов — 4,1 ккал/г, белков — 5,3 ккал/г, жиров — 9,3 ккал/г.

В организме при окислении углеводов и жиров образуется такое же количество энергии, как и при сжигании в калориметрической бомбе. При окислении белков образуется не 5,3 ккал/г, а только 4,1 ккал/г, так как в организме белки окисляются лишь частично. Кроме воды и углекислого газа, конечным продуктом обмена белков является мочевина, которая содержит значительное количество энергии.

Непрямая калориметрия. Количество выделяемой энергии может быть подсчитано путём измерения количества конечных продуктов окисления в организме (H₂O и CO₂) и конечных продуктов белкового катаболизма или измерения потребляемого кислорода при помощи спирографа и специального аппарата, называемого «метаболической тележкой». Данное устройство можно использовать у постели больного и подключить последовательно с вентиляционной трубкой для измерения газообмена в лёгких. Этот способ называется непрямой калориметрией.

Измерить все конечные продукты обмена затруднительно, но подсчитать количество потребляемого кислорода сравнительно просто. Кислород не запасается в клетках, и количество O₂, потребляемого на единицу времени, пропорционально количеству выделяемой энергии. В условиях стационара непрямая калориметрия — наиболее точный метод определения суточной энергетической потребности. Однако он дорог, занимает много времени и не всегда доступен. Кроме того, результаты, полученные с помощью кислородного сенсора метаболической тележки, будут неточными при содержании кислорода во вдыхаемом воздухе более 50%. В связи со всем вышеперечисленным, данная методика применима далеко не у всех больных.

Количество энергии, выделяемой на молекулу потреблённого кислорода, колеблется незначительно (в зависимости от состава окисляемых веществ). Примерное количество энергии, выделяемое при потреблении 1 л кислорода, составляет 4,82 ккал. Более точные данные могут быть получены, когда известен состав окисляемых питательных веществ. Об этом можно узнать после подсчёта дыхательного коэффициента.

Дыхательный коэффициент (ДК) — соотношение объёма выделяемого CO₂ к объёму потребляемого O₂ в единицу времени. ДК может быть рассчитан для реакций вне организма, для отдельного органа или ткани и для целого организма. В состоянии физического покоя ДК для углеводов составляет 1,0, для жиров — 0,70. Эти результаты определяются тем, что водород и кислород находятся в углеводах в одинаковых соотношениях к образуемой воде, а в различных жирах требуется дополнительное количество O₂ для образования воды. Например:

Углеводы (глюкоза). C6H12O6 + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O, ДК = 6/6 = 1,0

Жиры (трипальмитин). 2C51H96O6 + 145O₂ = 102CO₂ + 98H₂O, ДК = 102/145 = 0,703

Для белков эти расчёты более сложны, но в среднем для белков ДК = 0,82.

Во время гипервентиляции ДК увеличивается за счёт усиленного выделения СO₂. Во время тяжёлой работы ДК может достигать 2,0, потому что к выдыхаемому углекислому газу добавляется CO₂, образуемый из молочной кислоты в процессе анаэробного гликолиза.

Поскольку в организме все питательные вещества одновременно подвергаются окислению, то, определив величину ДК с помощью непрямой калориметрии, можно условно судить о преимущественном окислении в организме того или иного вида питательных веществ. Если организм не способен уменьшить окисление углеводов, то компенсаторный механизм — повышение потребления пищи. ДК при этом увеличивается. Так, увеличение ДК более 0,9 указывает на избыток углеводов в пище. В такой ситуации их потребление можно снизить на 40% и более. Указанная мера особенно важна для больных с дыхательной недостаточностью (для снижения тенденции к задержке СО₂). Цель режима питания таких больных — покрыть энергозатраты, поддерживая ДК на уровне ниже 0,9. При увеличении содержания жиров в пище окисление углеводов должно снижаться для поддержания их запасов в организме. При этом увеличивается окисление жиров, а ДК снижается.

Дата добавления: 2015-07-13