8.1: Вступ до енергетики

Внесені Гавайським університетом
Харчування людей в Гавайському університеті в Маноа

Опишіть використання, зберігання та баланс енергії в організмі
Опишіть процес обчислення індексу маси тіла (ІМТ)
Опишіть фактори, що сприяють регулюванню ваги
Визначте доказові рекомендації щодо харчування

Хоаа ке ахі, кхала ке ола

Запаліть вогонь, бо є життєдайна речовина

Рисунок \ (\ PageIndex \)

Енергія необхідна для життя. Нормальна робота людського організму вимагає постійного надходження та виведення енергії для підтримки життя. Різні хімічні компоненти їжі забезпечують надходження енергії в організм. Хімічний розпад цих хімічних речовин забезпечує енергію, необхідну для виконання тисяч функцій організму, які дозволяють тілу виконувати щоденні функції та завдання, такі як дихання, ходьба вгору по сходах і навчання для тесту.

Енергія класифікується як потенційна, так і кінетична. Потенційна енергія - це накопичена енергія або енергія, яка чекає, що відбудеться. Кінетична енергія - це енергія в русі. Щоб проілюструвати це, згадайте плавця-олімпійця, який стоїть біля краю басейну і чекає звуку свистка, щоб розпочати гонку. Поки він чекає сигналу, у нього є потенційна енергія. Коли пролунає свисток, і він зануриться в басейн і почне плавати, його енергія кінетична (в русі).

У продуктах харчування та компонентах людського тіла потенційна енергія знаходиться в хімічних зв’язках певних молекул, таких як вуглеводи, жири, білки та алкоголь. Ця потенційна енергія перетворюється на кінетичну енергію в організмі, яка керує багатьма функціями організму, починаючи від м’язової та нервової функцій і закінчуючи синтезом білка в організмі для зростання. Після того як потенційна енергія виділяється для забезпечення кінетичної енергії, вона в кінцевому рахунку стає тепловою енергією або теплом. Ви можете помітити це, коли тренуєтесь і ваше тіло нагрівається.

Калорія - це одиниця енергії

Кількість енергії в поживних речовинах або кількість енергії, витраченої організмом, може бути кількісно визначена за допомогою різноманітних одиниць вимірювання енергії. У США кілокалорія (ккал) найчастіше використовується і часто її просто називають калорією. Власне кажучи, ккал - це 1000 калорій. У харчуванні термін калорії майже завжди позначає ккал. Іноді ккал позначається великими калоріями, використовуючи велику кількість калорій. Кілокалорія - це кількість енергії у формі тепла, яка потрібна для нагрівання одного кілограма води на один градус Цельсія.

Більшість інших країн використовують кілоджоуль (кДж) як стандартну одиницю енергії. Джоуль - це показник енергії, заснований на виконаній роботі - енергії, необхідній для виробництва певної сили. Оскільки калорії та джоулі - це мірило енергії, одне можна перетворити на інше - 1 ккал = 4,18 кДж.

Оцінка калорійності

Енергія, що міститься в енергопродуктивних поживних речовинах, відрізняється, оскільки енергетичні поживні речовини складаються з різних типів хімічних зв’язків. Вуглеводи або білки в їжі дають приблизно 4 кілокалорії на грам, тоді як тригліцериди, що складають жир у їжі, дають 9 кілокалорій на грам. Кілокалорія енергії виконує в тисячу разів більше роботи, ніж калорія. На панелі "Факти харчування", яка міститься на упакованій їжі, калорії, перераховані для певної їжі, насправді є кілокалоріями.

Оцінити кількість калорій у комерційно приготовленій їжі досить просто, оскільки загальна кількість калорій у порції певної їжі вказана на панелі "Факти харчування". Якщо ви хотіли знати кількість калорій у сніданку, який ви вживали сьогодні вранці, просто складіть кількість калорій у кожній їжі. Наприклад, якщо ви з’їли одну порцію йогурту, яка містила 150 калорій, на яку ви посипали половину склянки пластівців з мюслі з низьким вмістом жиру, що містила 209 калорій, і випили склянку апельсинового соку, що містив 100 калорій, загальна кількість калорій, які ви споживали за сніданком, становить 150 + 209 + 100 = 459 калорій. Якщо у вас немає панелі "Факти харчування" для певної їжі, наприклад, півсклянки чорниці, і ви хочете дізнатись, яку кількість калорій вона містить, перейдіть до Food-a-pedia, веб-сайту, який підтримує USDA. Для отримання більш детальної інформації про склад харчових продуктів перейдіть на сторінку Бази даних про склад харчових продуктів USDA.

Організм вимагає надходження енергії та поживних речовин

Енергія потрібна для того, щоб будувати молекули у більші макромолекули (як білки) і перетворювати макромолекули в органели та клітини, які потім перетворюються на тканини, органи та системи органів і, нарешті, в організм. Правильне харчування забезпечує необхідними поживними речовинами енергію, яка підтримує життєві процеси. Ваше тіло будує нові макромолекули з поживних речовин у їжі.

Потік поживних речовин та енергії

Енергія зберігається в хімічних зв’язках поживних речовин. Енергія надходить від сонячного світла, яке рослини захоплюють і за допомогою фотосинтезу використовують його для перетворення вуглекислого газу в повітрі в молекулу глюкози. При розриві зв’язків глюкози виділяється енергія. Бактерії, рослини та тварини (включаючи людину) збирають енергію в глюкозі за допомогою біологічного процесу, званого клітинним диханням. У цьому процесі необхідний кисень, і хімічна енергія глюкози поступово виділяється в серії хімічних реакцій. Частина цієї енергії потрапляє в молекулу аденозинтрифосфату (АТФ), а частина втрачається у вигляді тепла. АТФ може бути використаний, коли це необхідно для керування хімічними реакціями в клітинах, які потребують введення енергії. Для клітинного дихання потрібен кисень (аеробний), і він забезпечується як побічний продукт фотосинтезу. Побічними продуктами клітинного дихання є вуглекислий газ (CO2) та вода, які рослини використовують для повторного проведення фотосинтезу. Таким чином, вуглець постійно кружляє між рослинами та тваринами.

Рисунок \ (\ PageIndex \): Потік енергії від Сонця до рослин до тварин.

Рослини збирають енергію з сонця і захоплюють її в молекулі глюкози. Люди збирають енергію в глюкозі і вловлюють її в молекулу АТФ.

Якість їжі

Одним із вимірювань якості їжі є кількість поживних речовин, які вона містить, відносно кількості енергії, яку вона забезпечує. Високоякісні продукти харчування мають щільну поживну речовину, тобто вони містять багато поживних речовин щодо кількості калорій, які вони забезпечують. Їжа, щільна поживними речовинами, є протилежністю їжі з «порожньою калорією», наприклад, газованих солодких безалкогольних напоїв, які забезпечують багато калорій та дуже мало, якщо взагалі містять інші поживні речовини. Якість їжі додатково пов'язана з її смаком, текстурою, зовнішнім виглядом, вмістом мікробів та наскільки сподобалось споживачам.

Співавтори та атрибуції

Гавайський університет при Маноа Програма харчової науки та харчування: Елісон Калабрезе, Шеріл Гіббі, Біллі Майнке, Марі Кайноа Фіалковскі Ревілла та Алан Тітченал