Не­пря­мая ка­ло­ри­мет­рия

По­ка­за­тель энер­го­за­трат: по­гло­ще­ние ки­сло­ро­да.

Обос­но­ва­ние:энер­гия вы­де­ля­ет­ся при окис­ле­нии пи­та­тель­ных ве­ществ. Сле­до­ва­тель­но, чем боль­ше по­треб­ле­ние ки­сло­ро­да, тем боль­ше окис­ли­лось пи­та­тель­ных ве­ществ и тем боль­ше энер­го­за­тра­ты.

Об­щий прин­цип:ме­тод не­пря­мой ка­ло­ри­мет­рии су­ще­ст­ву­ет в двух ва­ри­ан­тах — с пол­ным и не­пол­ным га­зо­ана­ли­зом, од­на­ко об­щий прин­цип в обо­их слу­ча­ях оди­на­ков.

1. Из­ме­ря­ют объ­ем по­гло­щен­но­го за оп­ре­де­лен­ное вре­мя ки­сло­ро­да.

2. Ум­но­жа­ют этот объ­ем на ка­ло­ри­че­ский эк­ви­ва­лент ки­сло­ро­да — ко­ли­че­ст­во энер­гии, вы­де­ляю­щее­ся при по­гло­ще­нии 1 л ки­сло­ро­да:

Э = КЭК ´ VO₂, (2)

где Э — энер­го­за­тра­ты (за вре­мя оп­ре­де­ле­ния), ккал; КЭК — ка­ло­ри­че­ский эк­ви­ва­лент ки­сло­ро­да, ккал/л; VO₂ — объ­ем по­гло­щен­но­го ки­сло­ро­да, л.

Ва­ри­ан­ты с пол­ным и не­пол­ным га­зо­ана­ли­зом раз­ли­ча­ют­ся по спо­со­бу оп­ре­де­ле­ния КЭК. Де­ло в том, что ко­ли­че­ст­во энер­гии, вы­сво­бо­ж­даю­щее­ся при по­треб­ле­нии од­но­го лит­ра ки­сло­ро­да, не­сколь­ко раз­ли­ча­ет­ся в за­ви­си­мо­сти от то­го, с ка­ким суб­стра­том этот ки­сло­род реа­ги­ру­ет. При окис­ле­нии уг­ле­во­дов КЭК ра­вен 5,05 ккал/л (то есть, на ка­ж­дый литр ки­сло­ро­да вы­де­ля­ет­ся 5,05 ккал), при окис­ле­нии ли­пи­дов — 4,7 ккал/л, при окис­ле­нии бел­ков — 4,6 ккал/л. Раз­ли­чия эти не очень ве­ли­ки (ведь ки­сло­род в ко­неч­ном сче­те окис­ля­ет в пи­та­тель­ных ве­ще­ст­вах од­ни и те же ато­мы — C и H), од­на­ко ино­гда их при­хо­дит­ся учи­ты­вать.

· При не­пря­мой ка­ло­ри­мет­рии с не­пол­ным га­зо­ана­ли­зомне­точ­но­стью в оп­ре­де­ле­нии КЭК пре­неб­ре­га­ют. Из­ме­ря­ют объ­ем по­гло­щен­но­го ки­сло­ро­да и ум­но­жа­ют его на сред­ний КЭК, ха­рак­тер­ный для обыч­но­го пи­та­ния — 4,8:

Э = 4,8 ´ VO₂. (3)

Важ­но от­ме­тить, что при фи­зи­че­ской на­груз­ке КЭК мо­жет су­ще­ст­вен­но от­ли­чать­ся от 4,8, по­это­му не­пря­мую ка­ло­ри­мет­рию с не­пол­ным га­зо­ана­ли­зом обыч­но при­ме­ня­ют толь­ко для оп­ре­де­ле­ния ос­нов­но­го об­ме­на.

· При не­пря­мой ка­ло­ри­мет­рии с пол­ным га­зо­ана­ли­зомКЭК рас­счи­ты­ва­ют. При этом ис­поль­зу­ют так на­зы­вае­мый ды­ха­тель­ный ко­эф­фи­ци­ент (ДК), рав­ный от­но­ше­нию объ­е­ма вы­де­лен­но­го CO₂ к объ­е­му по­гло­щен­но­го ки­сло­ро­да. Ка­ж­до­му зна­че­нию ДК со­от­вет­ст­ву­ет оп­ре­де­лен­ное зна­че­ние КЭК (чем боль­ше ДК, тем боль­ше КЭК), по­это­му, зная ДК, мож­но оп­ре­де­лить КЭК. Та­ким об­ра­зом, по­сле­до­ва­тель­ность дей­ст­вий при не­пря­мой ка­ло­ри­мет­рии с пол­ным га­зо­ана­ли­зом сле­дую­щая.

1. Оп­ре­де­ля­ют объ­ем вы­де­лен­но­го CO₂ (VCO₂) и объ­ем по­гло­щен­но­го ки­сло­ро­да (VO₂).

2. Оп­ре­де­ля­ют ды­ха­тель­ный ко­эф­фи­ци­ент:

ДК = VCO₂ / VO₂. (4)

3. Зная ДК, по таб­ли­цам на­хо­дят КЭК (табл. 11.2).

4. Рас­счи­ты­ва­ют энер­го­за­тра­ты по урав­не­нию (2):

Э = КЭК ´ VO₂.

По ДК мож­но су­дить о со­от­но­ше­нии ме­ж­ду ис­поль­зуе­мы­ми ор­га­низ­мом энер­ге­ти­че­ски­ми суб­стра­та­ми. Так, ес­ли окис­ля­ют­ся ис­клю­чи­тель­но уг­ле­во­ды, то ДК = 1, так как из урав­не­ния ре­ак­ции

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O

вид­но, что ко­ли­че­ст­во всту­паю­ще­го в ре­ак­цию O₂ рав­но ко­ли­че­ст­ву об­ра­зую­ще­го­ся CO₂. С дру­гой сто­ро­ны, ес­ли окис­ля­ют­ся толь­ко жи­ры, то ки­сло­ро­да тре­бу­ет­ся зна­чи­тель­но боль­ше, чем об­ра­зу­ет­ся CO₂, так как мо­ле­ку­лы ли­пи­дов со­сто­ят в ос­нов­ном из ато­мов C и H, а со­дер­жа­ние ато­мов O в них ма­ло; ДК при этом ра­вен око­ло 0,7. Ес­ли пре­неб­речь не­боль­шим ко­ли­че­ст­вом окис­ляе­мых бел­ков, то ДК бу­дет ука­зы­вать на со­от­но­ше­ние ме­ж­ду ко­ли­че­ст­вом окис­ляе­мых ли­пи­дов и уг­ле­во­дов: чем бли­же он к 1, тем боль­ше до­ля уг­ле­во­дов, а чем бли­же к 0,7 — ли­пи­дов.

Прак­ти­че­ское при­ме­не­ние:в свя­зи с оп­ти­маль­ным со­от­но­ше­ни­ем про­сто­ты и Де­ше­виз­ны, с од­ной сто­ро­ны, и точ­но­сти — с дру­гой, не­пря­мая ка­ло­ри­мет­рия с не­пол­ным га­зо­ана­ли­зом слу­жит наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ным прак­ти­че­ским, в том чис­ле кли­ни­че­ским ме­то­дом оцен­ки энер­го­за­трат — как пра­ви­ло, ос­нов­но­го об­ме­на.