Az energiafelhasználás meghatározása a biológia hallgatói szótár tanulási segítőiben
Minden szervezetnek van bizonyos energiafelhasználása az élelmiszer-fogyasztástól és a teljesítménytől függően. Ez az energiaforgalom mérhető és pontosan meghatározható. Erre különböző eljárások vannak.
Anyagcsere sebesség
Az élőlény energiafogyasztása mérhető. Az adott idő alatt elért teljes energiafelhasználást metabolikus sebességnek nevezzük. Joule-ban (J) vagy kilojoule-ban (kJ) adják meg. Korábban az egységnyi kalóriát (kal) vagy kilokalóriát (kcal) használták. Az anyagcsere sebessége meghatározható a kibocsátott hő közvetlen mérésével vagy közvetett módon az oxigénfogyasztás meghatározásával.
Ban,-ben Kalorimetria Ezek annak a hőmennyiségnek a mérései, amely felszabadul, ha tápanyagokat égetnek el a kaloriméterben. Az egyik megkülönbözteti közvetlen és közvetett Kalorimetria.
Közvetlen kalorimetria
Az energia minden formája, beleértve a tápanyagok kémiai energiáját is, hővé alakítható. A környezetbe kerül. Ez a hőmennyiség kaloriméterekkel mérhető. Az első jégkalorimétert ANTOINE LAURENT LAVOISIER (1743–1794) és PIERRE SIMON DE LAPLACE (1749–1827) tervezte 1780-ban. Kisebb állatok energiafelhasználásának mérésére használták.
A modernebb égési kalorimétereket a kémia során használják a tiszta tápanyagok fizikai fűtőértékének meghatározására.
Ebből a célból 1 g vizsgálandó anyagot égetnek meg elektromos gyújtással a kalorimetrikus bombában. A mért hőmennyiség joule-ban ennek felel meg fizikai fűtőérték.
Ezt a sejtlégzés fiziológiai körülményei között nyerjük fiziológiai fűtőérték. Szénhidrátok és zsírok esetében az élettani fűtőérték megfelel a fizikai fűtőértéknek. A fehérjéknél alacsonyabb, mert a fehérjék nemcsak CO2-re és H2O-ra bomlanak, hanem karbamiddá is átalakulnak. A teljes oxidációs termékekhez képest azonban a karbamid még mindig tartalmaz energiát.
| A fizikai és fiziológiai fűtőértékek összehasonlítása | |||
| szénhidrátok | Zsírok | Fehérjék | |
| fizikai fűtőérték | 17 kJ ⋅ g -1 | 39 kJ ⋅ g -1 | 24 kJ ⋅ g -1 |
| fiziológiai fűtőérték | 17 kJ ⋅ g -1 | 39 kJ ⋅ g -1 | 17 kJ ⋅ g -1 |
Közvetett kalorimetria (respirometria)
Mivel közvetlen összefüggés van a glükóz és más tápanyagok oxidációja és az oxigénfogyasztás között, következtetni lehet az energiamennyiségre az oxigénfogyasztásból. Ehhez tudnia kell, hogy mennyi energia szabadul fel 1 liter elfogyasztott oxigénnel és egy bizonyos tápanyaggal.
Ezt az energiamennyiséget nevezzük kalóriatartalom kijelölt. A glükóz oxidációjának értéke 21 kJ/liter oxigén. Tiszta szénhidráttartalmú étrend esetén az energia mennyiségét úgy kapjuk meg, hogy az értéket megszorozzuk az elfogyasztott oxigén mennyiségével.
Mivel azonban az étel különböző tápanyagok keverékéből áll, a légzési hányados használt. A kibocsátott CO2 mennyiségének és az abszorbeált O2 mennyiségének arányából adódik, és növényevőknél 1,0, húsevőknél 0,75 és normálisan táplált emberek esetében 0,9.
Alapanyagcsere és teljesítménycsere sebesség
A legkevesebb anyagcserét akkor mérik, amikor a test ellazult és teljes nyugalomban van, így csak a legfontosabb életfolyamatok, például a légzés, a szívverés és az agytevékenység igényelnek energiát. Ez az anyagcsere sebesség nyugalmi anyagcserének vagy bazális anyagcsere sebességnek nevezhető. Az érték fontos az orvosi diagnózis szempontjából. Felnőtt férfiban ez körülbelül 4,2 kJ/testtömeg-kilogramm/óra. Súlyától függően ez a napi fogyasztást eredményezi. A maximális anyagcsere arány a magas fizikai teljesítőképességből adódik, pl. B. versenyző sportolókban. Ezt az értéket hívjuk Teljesítmény forgalom kijelölt. Az ember számára elérhető maximális érték körülbelül 30 000 kJ/nap. Ez kimeríti az emésztőrendszer felszívódási képességét.