Енергетска содржина на храната

Јаглехидратите, мастите и протеините се состојат од органски градежни блокови:

Јаглехидрати: гликоза/фруктоза
Масти: глицерин/масни киселини
Протеини: аминокиселини

За време на варењето во желудникот и особено во тенкото црево, трите хранливи состојки се разградуваат во нивните градежни блокови. Скробот потоа се разложува на гликоза, маснотиите во глицерин и масни киселини, а протеините во аминокиселини. Овие градежни блокови се доволно мали за да можат повторно да се апсорбираат. За време на оваа ресорпција, малите градежни блокови влегуваат во крвотокот и од таму во целните клетки. Повеќето од овие градежни блокови потоа се распаѓаат понатаму во целните клетки, имено во јаглерод диоксид и вода.

Молекулите на глукоза, на пример, минуваат низ три важни фази во овој распад:

Прво, молекулите на глукозата се разложуваат во гликолиза на две помали молекули, секоја се состои од три атоми С и неколку атоми на Н и О.

Тогаш овие тела на C3 се распаѓаат на јаглерод диоксид и водород во циклусот на лимонска киселина (циклус на лимонска киселина). Јаглеродниот диоксид влегува во крвта, оттаму до белите дробови и конечно се издишува. Водородот е врзан за одредени молекули на транспорт и потоа стигнува до митохондриите, електраните на ќелијата.

Третата фаза започнува тука. Хемиски врзаниот водород реагира со кислородот што го вдишавме. Кислородот достигнува до белите дробови и во алвеолите поминува во крвта. Со помош на хемоглобин, транспортна молекула, тој се транспортира до целните клетки и таму достигнува до митохондриите. Таму кислородот реагира со водородот горе, кој сè уште е обврзан да ги пренесува молекулите. Водата се создава. Потоа повторно ја издишуваме оваа вода, ја забележувате, на пример, кога очилата повторно се замаглуваат затоа што дишете преку заштитната маска.

Глупости на зачуваната енергија

Човек често чита на Интернет или во литературата дека органските молекули, како што е глукозата, складираат многу енергија во своите врски, што потоа се ослободува при дишење (= гликолиза + циклус на лимонска киселина + респираторен ланец).

Хемиски, тоа не е сосема точно. Точно е дека постојат силни хемиски врски помеѓу атомите на јаглерод, атомите на водород и атомите на кислород на органските соединенија, т.н. врски на електронски пар. Сепак, мора да се потроши енергија за да се раскинат ваквите врски. Ниту една енергија не се ослободува кога ќе ја прекинам врската помеѓу два атоми на јаглерод во молекула на глукоза, напротив, треба да потрошам голема количина на енергија.

Но, зошто се ослободува многу енергија кога се оксидира гликозата? Да ја разгледаме едноставната равенка на реакција

$ C_H_O_ + 6 \ O_ \ до 6 \ CO_ + 6 \ H_O \ \ \ \ Делта H = -2822 kJ/mol $

Кога се оксидира 1 мол гликоза (приближно 180 грама), се ослободува огромна сума од 2.822 kJ енергија. Ако ја поделите оваа сума со 180, добивате 15,7 kJ/g.

Сепак, оваа енергија не е содржана во врските на молекулата на глукозата, но настанува кога се формираат соединенијата вода и јаглерод диоксид.

Кога се „распаѓа“ хемиска врска, мора да се потроши количина на енергија, т.н. енергија за дисоцијација на врската. Ако, пак, се формира нова хемиска врска, оваа енергија се ослободува.

Да разгледаме нормална единечна врска C-C. За да се „скрши“ таквата врска, потребна е количина на енергија од приближно 350 kJ/mol. C-H врската е нешто постабилна; чини да се скрши околу 410 kJ/mol.

Сега да видиме која количина на енергија се ослободува кога ќе се формираат C = O двојни врски, т.е. кога се формираат CO2 молекули: 745 kJ/mol. И кога ќе се формираат молекули на вода, околу 460 kJ/mol се ослободуваат за О-H врските.

Кога се формираат 6 H2O и 6 CO2, се ослободува многу повеќе енергија отколку што е потребно за да се „скршат“ врските на молекулата на глукозата. Затоа, голема количина на енергија се ослободува целокупно за време на оксидација на глукоза. Не затоа што врските на молекулата на глукозата „содржат“ многу енергија, туку затоа што многу енергија се ослободува при формирање на вода и јаглерод диоксид.

Содржина на енергија

Се разбира дека „енергетската содржина“ или „калориската вредност“ на хранливата состојка е енталпија на реакцијата што се ослободува кога оваа хранлива материја се согорува за да се формираат јаглерод диоксид и вода.

Оваа енергетска содржина се мери во џули или илјада пати повеќе од тоа, во килоџули или скратено kJ. Дефиницијата за поимот „џул“ е обилно физичка и не е лесно разбрана; Подобра е дефиницијата за долго застарена, но сепак често користена енергетска единица калории или килокалории kcal.

1 килокалорија е количина на енергија потребна за загревање на 1 литар или 1 кг вода од 14,5 ° C до 15,5 ° C.

Оваа дефиниција е прилично лесна за разбирање, особено затоа што е исто така основа за мерење на енергијата на хранливите материи и другите хемиски соединенија.

Спецификацијата на температурата „од 14,5 ºC до 15,5 ºC“ е важна затоа што „количината на топлина потребна за да се загрее 1 g вода се менува малку на повисоки или пониски температури“ (Römpp Chemie Lexikon, клучен збор „калории“).

Она што тогаш треба да се запомни е следната кратка дефиниција:

1 kcal = 4,184 kJ

За секојдневниот живот исто така е доволно ако се сеќавате на факторот 4.2, 1 kcal = 4.2 kJ.

калориметар

Како ја мерите енергетската содржина на храната? Точно измерена количина на хранливи материи, на пример 0,1 g гликоза, се става во уред што оди според името на калориметарот што лесно се памети. Оваа хранлива материја потоа се согорува во комора целосно опкружена со вода. За да се олесни ова, оваа комора е исполнета со чист кислород. Една единствена искра од електричното палење е доволна и хранливите материи горат. Енергијата на реакцијата ослободена за време на ова целосно согорување се канализира во околната вода. И тогаш ја користите дефиницијата за калории. Можете точно да измерите колку се загрева водата со ова согорување. Како точно работи оваа пресметка, не треба да претставува интерес од тука. Сепак, образложението сега треба да биде јасно.

Едноставна скица на калориметар за бомби.
Цртеж од јавна сопственост од страна на корисникот Lanzi. Од статијата на Википедија калориметар за бомби.

Физички калориски вредности

Ако согорите 1 g јаглени хидрати во таков калориметар, можете да измерите излезна енергија од точно 17,2 kJ. Со 1 g протеин добивате 23,4 kJ, а со 1 g маснотии дури 38,9 kJ. Значи, од трите хранливи материи маснотиите се најенергични.

Физичка калориска вредност = количина на енергија што се ослободува кога ќе се изгори 1 g од соединението.

Овие вредности се секако просечни вредности кои се утврдени во многу стотици индивидуални експерименти. Калориските вредности на различните јаглехидрати се разликуваат малку едни од други, како и калориските вредности на различните протеини и масти. Алкохолот исто така има калориска вредност што не може да се занемари, имено 29,0 kJ/g.

Физиолошки калориски вредности

Во хранливите маси, во кои некој сака да погледне дали сè уште може да си го дозволи парчето торта, дадени се и калориските вредности за храната. Сепак, тука нема да ги најдете физичките калориски вредности, туку физиолошките калориски вредности. Физиолошките калориски вредности се секогаш пониски од физичките, бидејќи искористеноста на потрошената храна секогаш резултира со загуби, делумно поради формирање на измет, делумно поради формирање на урина, а делумно како резултат на создавање топлина за време на варењето. За детали, видете „Нивоа на обновување на енергијата“.

Во случај на јаглехидрати и масти, физиолошките калориски вредности приближно одговараат на физичките. Клетките на нашето тело согоруваат јаглехидрати и масти речиси целосно во јаглерод диоксид и вода - слично на согорувањето во калориметар.

Но, со протеините изгледа поинаку. Протеините не се согоруваат до 100% јаглерод диоксид и вода, но и други органски соединенија се формираат кога се оксидираат протеините, кои и самите сè уште имаат одредена калориска вредност. Ова главно се должи на азотот содржан во аминокиселините во протеините; Азот не може лесно да се оксидира.

Физиолошката калориска вредност на протеините е помала од физичката калориска вредност. 100% од протеините се согоруваат во калориметарот, но не и во човечкото тело. Физиолошката калориска вредност на протеините е 17 kJ/g, што е приближно иста со онаа на јаглехидратите.

Физиолошки калориски вредности

Јаглехидрати: 17,2 kJ/g
Протеини: 17,2 kJ/g
Масти: 37 kJ/g

Најдобро е овие вредности да ги научите напамет, тие се потребни повторно и повторно кога се анализира храната и дневните планови.

Треба да бидете внимателни со калориската вредност на мастите. Во некои книги, калориската вредност на мастите е дадена како 38,9 kJ/g. Но, тоа е очигледно физичката калориска вредност. Според Шлипер, физиолошката калориска вредност на мастите е 37,0 kJ/g. Соодветно на тоа, мастите не се користат 100% во нашето тело.

По ѓаволите на гумената мечка

Калориската вредност на храната може многу убаво да се демонстрира со импресивниот експеримент „Пекол на непцето мече“, од кој има многу видеа на ЈуТјуб. Особено ми се допадна ова видео.

Како експеримент: епрувета што тешко се топи е исполнета со хлорат на калиум (висок приближно 2 см), кој потоа се топи со горилникот (активирањето, заштитен екран, може да биде многу опасно!) Ако хлорат на калиум е течен, гумена мечка се става во епруветата.

По кратко задоцнување од можеби 1 секунда, започнува многу насилна хемиска реакција (види видео), при што се дава исклучително голема количина на топлина.

Наставен материјал

Внатрешни врски:

31.07.2015 година: Креирана страница
6 јули 2017 година: Прилагодено на новиот лист на стилови, малку додадена содржина.
12/12/2019: Поправи грешка што ми ја посочи г-дин Ролф Тием и додаде некои информации.
28.08.2020: Страна силно ревидирана.