Белки (биологическая калорийность) 4,2 – 4,6

Энергетическая ценность организмов

Количество энергии химических связей, аккумулированное в единице массы органических веществ, которая может быть выделена при их окислении или сжигании, называется их удельной энергоемкостью, или калорийностью.

Обычно содержание энергии в различных веществах выражается в калориях, а в системе СИ – в джоулях.

Одна калория равна количеству теплоты, необходимому для нагревания одного грамма воды на 1⁰С. Один джоуль равен 4,19 калориям.

На практике определение калорийности производится в особом приборе, называемом калориметрической бомбой. Он представляет собой герметичную, толстостенную камеру из нержавеющей стали, вокруг которой имеется водяная рубашка, как в системе охлаждения автомобильного двигателя. Навеска вещества строго определенной массы сжигается в камере в атмосфере чистого кислорода под большим давлением. Выделяющаяся при сгорании теплота нагревает воду, по величине повышения температуры рассчитывают количество выделившейся энергии.

Калорийность любого органического вещества определяется количеством неокисленных атомов углерода и водорода в нем. Чем он выше, тем больше калорийность вещества. Некисленными являются атомы, образующие связи С-С и С-Н, а окисленными – связи С-О и Н-О.

Энергия неокисленных связей выше, чем окисленных. Поэтому поскольку плностью окисленное состояние углерода представляет собой углекислый газ (СO₂), а водорода - воду (H₂O), то разность энергий этих связей выделяется при окислении в виде тепла.

Общая формула углеводов имеет вид С_nH_2nO _n, a жиров - С_nH_2nСООН. Поскольку количество неокисленных атомов углерода и водорода в жирах значительно больше, чем в углеводах, то и калорийность последних существенно ниже.

Поэтому калорийность жирных продуктов (животные и растительные масла, сало) в два и более раз превышает калорийность углеводных (мучные продукты, крупы, сахар и т.п.) и белковых продуктов (мясные продукты, рыба и т.д.).

Средняя калорийность (ккал г^-1 сухого обеззоленного вещества) важнейших групп органических соединений составляет:.

· Углеводы: 4,0 - 4,4

· Жиры: 9,2 - 9,6

· Белки (физическая калорийность) 5,2 - 5,8

Для белков различают физиологическую и физическую калорийность. Полностью окисленным состоянием азота является трехокись азота (NO₃). Однако среди выделяемых организмами конечных продуктов белкового обмена, у различных видов имеются восстановленные (аммиак, NH₃) и недоокисленные мочевина, CO(NH₂)₂ мочевая кислота С₅Н₄N₄O₅) его соединения. В химических связях между атомами азота и водорода этих соединений заключено определенное количество энергии, не усвоенной организмом.

Поэтому количество энергии, выделяемой в организме при усвоении белков (физиологическая калорийность), оказывается на 15 – 20% ниже их калорийности, определяемой при сжигании в калориметрической бомбе (физическая калорийность).

Калорийность (в технике теплотворность) горючих ископаемых (каменного угля, нефти, природного газа, торфа, а также дров, соломы, спирта и т.п.,) находится в таких же пределах. Это обусловлено тем, что эти ископаемые представляют собой смеси органических соединений (вместе с золой), которые когда- то были заключены в телах живых организмов.

Количество энергии, выделяющейся при воспламенении взрывчатых веществ, в расчете на единицу их массы, также находится в этих пределах. Большая, на первый взгляд, энергия, выделяющаяся при взрывах пороха, динамита и т.п., объясняется в первую очередь высокой скоростью (доли секунды) их сгорания и выделением больших объемов газов за очень короткое время.

Физическая калорийность объектов, образованных смесью органических веществ (Y, ккал/г) может быть рассчитана по их химическому составу согласно эмпирической формуле:

Y = 5,65P + 4,1ОC + 9,45L,

где P, C, L - соответственно содержание в долях от единицы белков, углеводов и жиров в сухом (обезвоженном) веществе анализируемого объекта.

В абсолютном большинстве природных объектов (живые существа, их пища и т.д.) сумма долей жиров белков и углеводов в сухом веществе меньше единицы, поскольку в них содержится определенное количество золы, или неорганических соединений, которые не используются живыми организмами для получения энергии.

Зная долю золы (Z) в исследуемом объекте и калорийность его сухого вещества (Y) легко рассчитать калорийность его обеззоленного вещества (Y₁):

Y₁ = Y/(– Z)

По отношению к живым организмам различают энергетический эквивалент массы организма и энергетическую ценность. Первая величина измеряется в единицах энергии, заключенной во всем теле особи, вторая – в единицах энергии на 1 г сырого сухого либо оргаического (обеззоленного) вещества ее тела.

Поэтому при расчетах калорийности белковой пищи необходимо использовать ее физиологическую калорийность белков, а общей энергоемкости тела организмов – их физическую калорийность. Напротив, физиологическая и физическая калорийность углеводов и жиров практически совпадают.

Зная массу массу тела организма или массу съеденного им корма и физическую калорийность легко, рассчитать количество заключенной в них энергии, т.е. их энергетический эквивалент.

ЛЕКЦИЯ 7

Дата добавления: 2014-01-07