اگراز ماده غذايى تحت فشار اكسيژن در مجاورت كاتاليزور پلاتين ودستگاهى به نام بمب كالرى متر جريان برق عبور دهيم تمام مواد آلى آن مى سوزد و انرژى آزاد شده قابل اندازه گيرى است. حرارت احتراق سه ماده اصلى كربوهيدرات، پروتئين، چربى والكل در جدول شماره ٧ نشان داده شده است.
حرارت احتراق مواد مغذى غذاهاى مختلف با يكديگر تفاوت جزئى دارند. نسوج بدن قادر به اكسيده كردن كامل كربوهيدرات وچربى به آب و دى اكسيدكربن است ولى اكسيداسيون پروتئين در نسوج بدن هرگز كامل نيست. چنانچه مواد از ته مشتق از پروتئين نظير اوره، اسيد اوريک و كراتنين از ادرار دفع مى شود. با بررسى حرارت احتراق ادرار مشاهده شده است كه ادرار حاوى مواد غيراكسيده اى معادل ٧/٩ كيلوكالرى به ازاء هر گرم ازت يا ١/٢٥ كيلوكالرى به ازاء هر گرم پروتئين متابوليزه شده در بدن است. بنابراين ضرورى است كه رقم ذكر شده (يعنى ١/٢٥ كيلوكالرى) از حرارت احتراق پروتئين (يعنى ٥/٣٥ كيلوكالرى) كسر شود. علاوه براين، بايد اصلاح ديگرى براى عدم جذب كامل مواد مغذى در مجراى كوارش صورت گيرد.
اتواتر متجاوزاز ٥٠ سال پيش، به منظور تعيين ضريب جذب مواد مغذى، مدفوع سه نفر رادر طول ٨ روز و تحت رژيم غذايى معمول آن روز تجربه كرد و به اين نتيجه رسيدكه :
٩٢٪ پروتئين، ٩٥% چربى و ٩٩% كربوهيدرات به طور طبيعى جذب مى گردد.
براساس همين تجربه ((فاكتور آتواتر» كه انرژى قابل دسترس بدن ازسه ماده اصلى رانشان مى دهد ودر جدول شماره ٧ منعكس است محاسبه و تعيين گرديد. لازم به تذكر است كه اين «فاكتورها)) با در نظر گرفتن اتلاف انرژى غذا در مدفوع و ادرار ممحاسبه شده است. به عبارت ديگر اين فاكتورها به طور تقريبی انرژى قابل متابوليزه در بدن رانشان مى دهد.
مطالعات اخير (در سالهاى ١٩٧٠) نيز تأييدكننده صحت فاكتورهاى آتواتر است.
در عمل براى محاسبه ارزش انرژى رژيم هاى غذايى از جداول حاوى تركيب مواد غذايى (Food composition Tables) استفاده مى شود. در اين جداول ميزان كربوهيدرات، چربى، پروتئين و مواد مغذى ديگر موجود در هر ماده غذايى كه از طريق تجزيه شيميايى تعيين شده اند وجود دارد و انرژى حاصل از يک ماده غذايى نيز با ضرب مقادير هريک از مواد مغذى ذكر شده در فاكتور هاى آتواتر محاسبه شده است. همان طوركه قبلاً نيز ذكر شد پروتئين موجود در هر مادة غذايى از راه اندازه گيرى ازت موجود در پروتئين صورت مى گيرد. اغلب پروتئينها حاوى ١٦% ازت هستند. بنابراين براى تعيين مقدار پروتئين هر ماده غذايى ميزان ازت به دست آمده در عدد ٦/٢٥ ضرب مى گردد. البته عدد ٦/٢٥ يک رقم تقريبى است و براى غلات زياد و براى شير كم است. از اين رواز عدد ٥/٧ براى غلات واز ٦/٢ براى شير استفاده مى شود. حرارت احتراق كربوهيدرات هاى متفاوت با يكديگر، اختلاف قابل ملاحظه اى دارد. دراكثر موارد ميزان كربوهيدرات هر ماده غذايى پس از تعيين مقدار آب، پروتئين، چربى و مواد معدنى از طريق تعيين اختلاف محاسبه مى گردد. ولى اخيراً با تعيين مقدار گلوكز، فروكتوز، سوكروز، دكسترين و نشاسته به طور جداگانه و سپس تعيين مقدار مجموع آنها، ميزان كربوهيدرات تعيين مى گردد. رقم به دست. آمده با اين روش شامل كربوهيدرات هاى غير قابل دسترس بدن مانند سلولز نمى باشد و براى تعيين ارزش انرژى آن به راحتى مى شود از ضريب ٣/٧٥ كيلوكالرى به ازاء هر گرم استفاده كرد.
به طور كلى اين اختلافات در مقايسه با تفاوت هاى موجود بين نمونه هاى مختلف ازيک ماده غذايى بسيار كوچک است. اين مطلب به ويژه در مورد منابع حيوانى صادق است. براى مثال، ميزان متفاوت چربى موجود در قسمتهاى مختلف گوشت بدن حيوان اثر زيادى روى ارزش انرژى نمونه گوشت دارد. البته تركيب شيميايى غلات در گونه هاى مختلف نسبتاً ثابت است
با وجود اين خطاها در محاسبه ميزان مواد مغذى تشكيل دهنده يک ماده غذايى استفاده از جدول ذكر شده براى محاسبات رژيمى، در بيمارستانها و مراكز بهداشتى ديگر كاملاً عملى و بلامانع است و خطاى موجود هنگام محاسبه رژيم براى يک بيمار يا تعيين جيره غذايى براى مؤسسات و غيره زياد نمى باشد. لازم به تذكر است كه استفاده كنندگان ازاين جداول مى بايستى با مطالعه روش تجزيه با آكاهى كامل ازآن استفاده كنند.
براى انجام تحقيقات متابوليک به دليل دقت زياد اين نوع تحقيقات استفاده از اين جداول براى محاسبة رژيمهاى مورد تحقيق ارزش ندارد و مى بايستى نمونه رژيمهاى مورد تحقيق يعنى آنچه عيناً مصرف مى گردد همراه با نمونه مدفوع وادرار درآزمايشگاه مورد تجزيه قرار داده شود.
الكل اتيليک نيز يک منبع انرژى است و حرارت احتراق آن در هر گرم، ٢٩/٧ كيلوژول يا ٧ كيلوكالرى است. الكل روى دريافت و به كاربرى مواد مغذى در بدن تأثير سوء دارد و سلامت انسان رابه خطر مى اندازد. الكل بدون آنكه عمل هضم روى آن انجام گيرد مستقيماً جذب و وارد گردش خون مى گردد وبه سرعت روى مغز تأثير مى گذارد. الكل روى ارگان ها و سيستم هاى مختلف بدن نظير سيستم گوارش، اعصاب، گردش خون و غدد داخلى تأثير مى گذارد. براى مثال موجب كاهش جذب مواد مغذى نظير كلسيم، تيامين، اسيد فوليک، ب ١٢ و اسيدهاى آمينه مى گردد. اثرات سوء الكل در بدن موجب اختلالات و بيماريهاى متفاوتى درارگانهاى بدن مى گردد كه مهمترين و شناخته ترين آنها سيروز كبدى، اختلالات عصبى و نيز سرطان هاى دهان، حلق و مرى است واز اين رو به عنوان يک منبع انرژى مفيد توصيه نمى شود!
گوسفند و ديگر نشخواركنندگان مى توانند از سلولز مقدار قابل ملاحظه اى انرژى به دست آورند، يعنى به وسيله عمل باكتريها روى سلولز و تجزيه آن در مجراى گوارش به اسيدهاى چرب با زنجير كوتاه و جذب اين اسيدهاى چرب در بدن و متابوليزه شدن آن صورت مى گيرد. ولى در مورد اينكه انسان مى تواند از انرژى سلولز استفاده كند، شواهدى در دست نيست.
اندازه گيرى انرژى مصرفى
براى اندازه گيرى مقدار انرژى مورد نياز بدن براى فعاليتهاى درونى وبيرونى از روشى به نام كالرى متر مستقيم و غير مستقيم استفاده مى شود.
كالرى متر مستقيم
اين روش در تثورى ساده ودر عمل مشكل است. با اين روش مقدار حرارت توليد شده در بدن كه حاصل متابوليسم انرژى بدن و هر كار مكانيكى است اندازه گيرى مى شود. پس اگر حيوان يا انسان داخل اتاق عايق مخصوصى قرار داده شود، گرماى توليد شده درآن قابل اندازه گيرى است. زيرا گرماى توليد شده حاصل متابوليسم انرژى آزاد شده براى انجام فعاليتهاى درونى وبيرونى بدن است. يعنى :
Chemical = Chemical + Mechanicel + Thermal
حرارت + كار + حاصل واكنش = اكسيژن + غذا پس كل انرژى مصرفى = حرارت توليد شده + انرژى كار است.
كالري متر مستقيم آتواتر (اطاق تنفسى)
اين اتاق از ديوارهاى مسى كه پوشش عايق دارد، درست شده است تا از اتلاف انرژى درآن جلو گيرى شود و يک فرد به راحتى درآن جاى مى گيرد. حرارت توليد شده توسط فرد، آبى راكه داخل اتاق مى شود گرم ميكند. درجه حرارت آب قبل از ورود و پس از خروج توسط ترمومترها اندازه گيرى مى شود و آب از مجرای دیگر خارج مى گردد تا بدين وسيله حرارت داخل اتاق ثابت بماند. حجم آب پس از عبور از سيستم خنك كننده تعيين مى شود. شخص داخل اتاق رامى توان از پنجره مشاهده كرد و غذاى شخص و پس مانده آن را از دريچه عبور داد. هواى اتاق خارج و پس از عبور از بادبزن سر راه از داخل اسيد سولفوريک وكربنات كلسيم عبور مى كند تا آب و دى اكسيد كربن آن جذب اين دو ماده گردد.
مقدار اكسيژن به وسيله ( گازسنج) (Gasmeter) قبل از ورود هوا به داخل اتاق تعيين مى شود و در مسیر یک متعادل كننده فشار است. گرماى منتقل شده از تنفس فرد و تعرق مجموعاً نشان دهنده كل حرارت توليد شده در بدن شخص در يک زمان معين است. به اين روش، اندازه گيرى كالرى مترى مستقيم گفته مى شود. اين يكى از دو رابطه كمّى در متابوليسم انسان بيان شده توسط اتواتر است يعنى:
كل انرژى مصرفى (مجموع گرماى توليد شده + كار مكانيكى انجام شده) معادل انرژى خالص غذاى مصرف شده (مجموع انرژى شيميايى غذا، منهاى انرژى تلف شده در مدفوع و ادرار). بنابراين ترديدى وجود نداردكه انسان نيز از قانون فيزيكى بقاء انرژى پيروى مى كند.
دومين رابطه يعنى:
كل انرژى مصرفى به طور كمّى با اكسيژن مصر فى ارتباط دارد ( كالرى مترى غير مستقيم است كه براساس اندازه گيرى اكسيژن مصرفى فرد براى توليد انرژى وگاز كربنيک توليد شده استوار است).
كالرى مترى غير مستقيم
كالرى مترى غير مستقيم اندازه گيرى اكسيژن مصرفى است. اين روش از نظر تكنيكى بسيار ساده تر از اندازه گيرى گرماست. سالهاست كه كالرى مترى غير مستقيم در فيزيولوژى انسانها جانشين كالرى مترى مستقيم شده است. اساس اين روش بر اين واقعيت است كه وقتى يک ماده آلى در كالرى متر يا در بدن انسان كاملاً بسوزد، مقدار اكسيژن مصر فى مستقيماً با انرژى آزاد شده به صورت كرما مربوط است. براى شناخت بهتر اين رابطه بايد ديد اكسيداسيون گلوكز در بدن براى توليد انرژى چه مراحلى را طى مى كند.
