Sie sind wahrscheinlich schon auf Zahlen wie Zucker 17 kJ/g (4 kcal/g) als Energie gestoßen, die unserem Körper angeblich nach dem Essen zur Verfügung steht. Diese Werte wurden jedoch mit sehr künstlichen Mitteln ermittelt, typischerweise durch Anzünden von Lebensmitteln mit einem glühenden Eisen in einer Stahlkammer bei hohem Sauerstoffdruck.
Viele historische Energiewerte haben sich in der Vergangenheit als falsch erwiesen. Zum Beispiel hatten Salatblätter in vielen historischen Energietabellen null Kalorien, bevor wir erkannten, dass Bakterien in unserem Darm sie abbauen können und wir wiederum bakterielle Produkte abbauen können, wodurch wir einen Teil der chemischen Energie der Pflanze zurückgewinnen.
Kennen Sie Forschungsergebnisse, die den Energiewert verschiedener Lebensmittel unter natürlicheren Bedingungen , idealerweise beim Menschen, bestimmt haben? Ich gehe davon aus, dass sich einige Kalorienwerte von denen des Bombenkalorimeters unterscheiden, oder?
Das Gerät, auf das Sie sich beziehen, ist ein Bombenkalorimeter. In einem davon wird eine Materialprobe vollständig verbrannt. Typischerweise erwärmt die Verbrennungswärme eine gemessene Menge Wasser und der Temperaturanstieg wird verwendet, um die Kalorien/Joules im Material zu berechnen.
Natürlich zünden unsere Zellen Nahrung nicht an und verbrennen sie vollständig. Selbst wenn dies der Fall wäre, würde ein Teil der Wärme aus dem Prozess der Sammlung entgehen. Zellen nutzen den Prozess der Zellatmung, um die Energie zu gewinnen. Die grundlegende Version der Zellatmung beschreibt die Verwendung von Glukose zur Erzeugung von ATP, der bei weitem am häufigsten verwendeten Substanz, um den Energiebedarf der Zelle zu decken. Hier ist nur eine Quelle, die Sie durch die Berechnungen führt, wie effizient dieser Prozess ist: http://www.tiem.utk.edu/~gross/bioed/webmodules/ATPEfficiency.htm
So enden zumindest beim weit verbreiteten Zucker Glukose nur etwa 40 % der gesamten Joule, gemessen im Kalorimeter, als ATP. Die meisten anderen Nahrungssubstanzen, die wir zur Energiegewinnung verwenden, haben weitgehend den gleichen chemischen Weg wie Glukose. Ich habe keine Berechnungen ihrer Effizienz gesehen, vermute aber, dass es ungefähr ähnlich sein würde.
Eine der grundlegendsten und wichtigsten Aussagen der Physik ist, dass keine Energieübertragung zu 100 % effizient ist. (Lesen Sie hier mehr: https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_conversion_efficiency ). Die restliche Energie in der Glukose, die nicht in Energie in ATP umgewandelt wurde, geht als Wärme "verloren". Mit verloren ist gemeint, dass es nicht verfügbar ist, andere nützliche Arbeit zu leisten, als uns aufzuheizen. Natürlich ist das auch nützlich, da es sich um homöotherme ("warmblütige") Tiere handelt.
Ich denke, es gibt zwei verschiedene Dinge, nach denen Sie fragen.
Die erste ist die Standard-Verbrennungsenthalpie, die tatsächlich mehr oder weniger so gemessen wird, wie Sie es beschreiben. Das ist absolut kein Problem, denn die Gesamtenergie, die durch den Stoffwechsel von Glukose zu CO2 freigesetzt wird, ist genau die gleiche wie die, die bei der Verbrennung freigesetzt wird. Auf dem Weg den Energiehang hinunter könnten Sie sogar einen Teil davon verwenden, um ATP herzustellen und tatsächlich etwas „Arbeit“ zu leisten. Es sind möglicherweise einige kleine Korrekturen erforderlich (Sie laufen beispielsweise bei 37 ° C und nicht bei 25 ° C), aber egal, welchen Weg Sie einschlagen, die Umwandlung von Glukose und Sauerstoff in Kohlendioxid und Wasser wird die gleiche Menge an Energie freisetzen. Und denken Sie daran, dass wir viel von dieser Energie brauchen, um uns warm zu halten, also ist die Abwärme im Stoffwechsel nicht wirklich eine Verschwendung.
Der zweite Teil ist etwas komplexer, wenn es ums Essen geht. Hier ist der Teil des Bombenkalorimeters etwas fehl am Platz, da die meisten Lebensmittel mit anderen Techniken analysiert werden, um die Menge an Kohlenhydraten, Fett und Protein zu bestimmen. Dann werden sie eine Berechnung durchführen, um die Anzahl der Kalorien in Ihrem Essen zu erhalten. Dies sollte Sie der tatsächlichen Anzahl von Kalorien ziemlich nahe bringen, da Dinge, die für Menschen nicht verdaulich sind, nicht gezählt werden. Bezüglich der Salatbakterien: Ich bin mir nicht sicher, ob sie es auf die Etiketten setzen, aber wir wissen, ob bestimmte Ballaststoffe verstoffwechselt werden oder nicht, und Sie könnten diese auch berücksichtigen, wenn Sie möchten. Es würde jedoch keinen großen Unterschied machen, fast alle Ballaststoffe, die wir verbrauchen, kommen am anderen Ende heraus.
Wer mehr wissen will, gerät in einen Sumpf von Definitionen und Normen. Sie könnten zum Beispiel diesen FAO-Bericht überfliegen: http://www.fao.org/docrep/006/y5022e/y5022e03.htm#TopOfPage (Kapitel 2 METHODS OF FOOD ANALYSIS) http://www.fao.org/docrep/ 006/y5022/y5022e04.htm#TopOfPage (Kapitel 3 BERECHNUNG DES ENERGIEGEHALTS VON LEBENSMITTELN - ENERGIEUMRECHNUNGSFAKTOREN)
Dies zeigt, dass die Leute hart an dem Problem arbeiten, das Sie aufwerfen, und dabei eine Vielzahl von Ansätzen verwenden. Es zeigt, dass jede Methode ihre Probleme hat, aber auch, dass alle Werte recht nah beieinander liegen.
SeanJ
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bpedit