Калорический эквивалент кислорода

Для непрямой газовой калориметрии требуется определить суточное поглощение О₂ и суточное выделение кислорода в составе СО₂ при дыхании. И та, и другая величина могут быть выражены в литрах (л). Использование 1 л кислорода целиком для окисления пищевых субстратов дает разный калорический эффект, в зависимости от того, в какой пропорции утилизируются клетками липиды, углеводы и аминокислоты.

Поскольку в углеводах присутствует сравнительно много кислорода и соотношение О и Н соответствует продукту их полного окисления — воде, кислород при горении углеводов расходуется только на окисление углерода. В типичной молекуле липидов — соотношения иные и собственного кислорода гораздо меньше. Экзогенный кислород будет тратиться и на окисление углерода, и на окисление водорода жиров до воды.

При сжигании избытка любых субстратов в литре 0₂ время горения и тепловой эффект будут лимитироваться кислородом. В этих условиях литр кислорода при горении углеводов даст наибольший калорический эффект — 5,047 ккал/л (5,01 для глюкозы и 5,06 — для крахмала), а при горении избытка липидов —наименьший —4,68 ккал/л. При горении избытка белков потребление 1 л О₂ даст 4,82 ккал (4,6 ккал/л с учётом реальной усвояемости белков в катаболических процессах). При смешанной сбалансированной диете у здоровых испытуемых данный показатель приближается к 4,825 ккал/л.

Экспериментальные данные подтверждает и теоретический расчет, исходя из молекулярного веса глюкозы и количества энергии, выделяемой при ее окислении на литр О₂.

Тепловой эффект, полученный при использовании 1 л О₂ на окисление избытка того или иного пищевого субстрата, называется калорическим эквивалентом О₂ для углеводов, липидов или белков (КЭ). Калорический эквивалент О₂ у конкретного испытуемого, полученный при непрямой газовой калориметрии, помножается на суточное поглощение О₂ в литрах и дает основной обмен в тепловых единицах. Нельзя не отметить, что КЭ варьирует у здорового человека при резкой перемене состава пищи в довольно узких пределах — порядка 4 % в обе стороны от средней величины, типичной для сбалансированной диеты (Л.Р. Перельман, 1937).

Калорический эквивалент не следует путать с применяемым в диететике калорийным (калорическим) коэффициентом белков, жиров и углеводов. Последний представляет собой теплотворную способность этих субстратов и рассчитывается в ккал/г субстрата при калориметрии сжигания в полностью противоположной ситуации — при избытке 0₂ и наличии ровно 1 г того или иного субстрата. По сути дела это — теплота сгорания пищевых веществ.

Поскольку в кислороде горят Си Н, то имеющие наивысший молярный процент этих атомов липиды дадут и самое большое количество теплоты на грамм — 9,3 ккал против 4,1 у углеводов и белков. Расчетное значение калорического коэффициента белков -5,3, но так как белок в организме участвует в анаболических процессах, фактическое значение меньше.

Теоретический подсчет должного количества усвоенных за день белков, жиров и углеводов по номинальному меню бесполезен — это не дает информации о том, в какой пропорции все горит! Не говоря уже о несоответствии между теоретическим и фактическим составом конкретных блюд (а эти показатели, как известно не только медикам, но и юристам, порой сильно расходятся), мы не знаем, насколько полно субстраты всасываются и как они распределяются между катаболизмом и анаболическими нуждами, окисляются ли они до конца.

Достаточно посмотреть на такой педиатрический объект, как младенец, слюнявчик и щеки которого густо измазаны манной кашей, чтобы понять, что принятые в диететике расчёты, основанные на должном составе продуктов питания, весьма условны, а калорическую стоимость литра кислорода сегодня и у данного индивида можно определить только путем практического измерения.

Но что измерять? Параметр, измеряемый непосредственно по данным газообмена и используемый для выбора реального калорического эквивалента, соответствующего данному индивидуальному паттерну использования пищевых веществ, — это дыхательный коэффициент (ДК). Каждому ДК соответствует по номограмме определенное значение КЭ, что и используют при непрямой газовой калориметрии.