Андреа Суарес Авілес та Маріано Лопес де Харо
Ліцензіат Андреа Суарес - незалежний консультант з питань харчування, закінчив ступінь бакалавра з питань харчування в Університеті Латиноамериканського університету "Campus Ciencias de la Salud". Доктор Маріано Лопес де Харо - науковий співробітник Інституту відновлюваних джерел енергії U.N.A.M. і член Академії наук Морелоса. Ця публікація була розглянута редакційною комісією Академії наук Морелоса.
Завдяки цьому експерименту у Фізиці ми маємо визначення калорії, тобто тієї кількості тепла, яка мені потрібна, щоб підвищити температуру грама грама води на градус Цельсія. У разі харчування замість грама води використовується кілограм, саме тому ми говоримо про кілокалорії замість калорій. Слід пам’ятати, що в 20 столітті було встановлено, що калорія дорівнює 4186 джоулів, завдяки еквівалентності, виявленій автором, прізвище якого дає назву цій одиниці. З іншого боку, це відкриття призвело до розробки першого принципу термодинаміки.
Калорії, термодинаміка та харчування
Нещодавно Кетрін Райт (одна з редакторів інтернет-журналу Physics of the American Physical Society) опублікувала замітку під назвою "Захист термодинаміки в дієтичних дискусіях". Вказує, що експериментально було показано, що калорії з різних видів їжі є еквівалентними і що, незважаючи на твердження про протилежне, закони термодинаміки дійсно застосовуються до метаболізму людини. Примітка була мотивована роботою "Ентропія", другим законом термодинаміки та тим, чому "калорія може не бути калорією", в гостьовій доповіді фізика, який перетворився на дієтолога Ендрю Пріса на "Конференції з фізики у виробництві харчових продуктів" (http://foodphysics2019.iopconfs.org/760923), що відбувся минулого січня у місті Чіппінг Кемпден, Великобританія. У цій роботі ми можемо знайти вступний текст, переклад якого був би більш-менш таким:
«Фізика має надзвичайно важливе значення для підтримки сектору харчової промисловості у вирішенні проблем, які включають проблеми зі здоров’ям та харчовими продуктами, мінімізацію відходів та вплив на навколишнє середовище, підвищення безпеки харчових продуктів, реагування на зростання населення та збільшення продуктивності, а також розробку та виробництво успішних продуктів. Для вирішення цих проблем потрібен мультидисциплінарний підхід, і фізика повинна відіграти вирішальну роль. Друге щорічне засідання Групи фізики у виробництві харчових продуктів проводиться на об'єкті Кемпден BRI, провідного незалежного постачальника технічних послуг для харчової промисловості та напоїв. Вона об’єднає фізиків з промисловості та наукових кіл, щоб поділитися прогресом та обговорити проблеми найбільшого виробничого сектору Великобританії, у якому фізика відіграє дуже важливу роль ".
У наведеному тексті чітко згадується, як фізика відіграє важливу роль в інших сферах і як спільна робота вчених та харчової промисловості може призвести до вдосконалення.
Закони термодинаміки та харчування
Беручи вищезазначене за основу, у своїй доповіді Пріс зазначив, що, хоча два шматочки брокколі та плитка шоколаду (рис. 2) можуть мати однаковий вміст калорій, вони по-різному впливають на збільшення ваги, і це часто ігнорується в рекомендаціях поживна. Зокрема, ті дієти, які базуються виключно на підрахунку калорій та енергетичному балансі, враховують лише перший закон термодинаміки. Підсумовуючи, цей закон говорить нам, що термодинамічна система може обмінюватися енергією з оточенням у вигляді роботи та тепла, а також накопичує енергію у формі внутрішньої енергії. Зв'язок між роботою, теплом та енергією задається принципом збереження енергії.
У випадку маркування харчових продуктів, де враховується лише рекомендована добова доза, ми також спостерігаємо, що воно ґрунтується лише на першому законі термодинаміки. На думку Преса, не враховувати ентропію та другий закон термодинаміки, які краще підходять для врахування метаболічної реальності, є серйозною помилкою. Не вдаючись до деталей, ентропія згідно статистичної механіки - це ступінь внутрішнього молекулярного розладу фізичної системи. Або класична термодинаміка визначає це як взаємозв'язок між теплою, що передається, і температурою, при якій воно передається.
Оскільки людський організм добуває енергію по-різному від різних видів їжі, він приходить до висновку, що не всі калорії є рівноцінними. На противагу цьому, деякі дослідники, такі як Кевін Холл, фізик, який проводить математичні експерименти та моделює метаболізм і регулювання маси тіла в NIH (Національний інститут охорони здоров'я) в штаті Меріленд, США, вказують, що експерименти показують, що кількість калорій, яка надрукована на етикетки враховують різницю між різними продуктами харчування. За його словами, макроелементи (наприклад, жири та вуглеводи) мають дуже різний вплив на організм, але в експериментах, в яких люди їдять продукти з однаковою кількістю калорій, але різним вмістом жиру та вуглеводів, було встановлено, що організм «спалює» майже однакову кількість енергії.
Енергія в харчуванні
Незалежно від того, хто має рацію, певно, що для обох груп репутація термодинаміки в науці про харчування не дуже хороша через певні міфи про зменшення маси тіла, хоча вони не погоджуються, чи заслуговує згадана погана репутація.
Одним з таких міфів є правило 3500 кілокалорій, дуже популярне в підручниках з питань харчування та на веб-сторінках про дієти. У 1958 році лікар Макс Вішнофський підрахував, що кількість енергії, що зберігається в одному фунті (
450 грамів) жирової тканини - це приблизно 3500 кілокалорій, тож саме таку кількість калорій людина повинна зменшити у своєму раціоні, щоб втратити півкіло жиру. Це твердження є спрощеним і має два недоліки: не тільки втрачається жир, дотримуючись дієти, а організм адаптується до спалювання меншої кількості калорій. Тому зв’язок не може бути лінійним, а обчислення неповним.
Оскільки людський організм - це складна система, яка потребує хорошого розподілу макро- та мікроелементів у їжі, щоб підтримувати рівновагу, а регулювання її на енергетичному рівні також є складною. Природа споживаних поживних речовин матиме абсолютно різний вплив, метаболічно кажучи, залежно від їх складу. З іншого боку, з термодинамічної точки зору, тіло людини є відкритою системою, яка обмінюється енергією з іншими системами, тому шляхи її розсіювання різноманітні. Енергія використовується для підтримки базального обміну; також для фізичних навантажень; той, який використовується при споживанні, перетравленні та засвоєнні їжі. Все це загальновідомо як термогенний ефект їжі.
Це є причиною того, що, незважаючи на той факт, що перший закон термодинаміки говорить нам, що калорія - це завжди калорія, як зазначає Пріс, не однаково, якщо вона надходить із цукерки чи овоча для метаболізму людини, оскільки це організм не метаболізує їх однаково.
У харчуванні є багато науки
Очевидно, що існують різні фактори, що визначають спосіб харчування людей: роль, яку відіграють органи почуттів, звичаї та звичаї, кулінарні прийоми, безпека, доступність, сенсорна та емоційна цінність, вплив сільського господарства, стан здоров'я та стадія у життєвому циклі. Тому кожен із цих факторів можна розглядати з особливої точки зору наукової галузі, такої як психологія, соціологія, медицина тощо.
Тому кількість калорій повинна складати лише частину інформації, щоб скласти план дієти для схуднення, і, звичайно, важливо вдатися до кваліфікованої професійної допомоги, щоб підготувати його, поєднати з помірними фізичними вправами і таким чином уникнути проблем зі здоров’ям пізніше.
Ця колонка готується і публікується тиждень за тижнем спільно з дослідниками Морелоса, переконаними у значенні наукових знань для соціального та економічного розвитку Морелоса. З Академії наук Морелоса ми висловлюємо своє занепокоєння вакуумом, що виникає внаслідок зникнення Міністерства інновацій, науки та технологій у державній інноваційній екосистемі, яка ослаблена без участі уряду штату.
Список літератури
- Ніколас Клемен (1825), "Cours de Chimie appliquée aux arts", Le Producteur 1: 574. Кількість, визначена Клементом, насправді відповідає одній кілокалорії.
- Бенджамін Граф із Румфорда (1798) "Розслідування щодо джерела тепла, яке збуджується тертям", Філософські угоди Лондонського королівського товариства 88: 80.
- Джеймс Прескотт Джоуль (1845) "Про механічний еквівалент тепла", британський доц. Респ., Пер. Хімічна секта, с.31, представлена усно Британській асоціації в Кембриджі в червні 1845 року.
- Юліус Роберт фон Майєр (1842). "Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur", Annalen der Chemie und Pharmacie. 42 (2): 233.
- Кетрін Райт, "Захист термодинаміки в дискусіях щодо дієти", Фізика 12:47.
- М. Wishnofsky (1958), "Калорійні еквіваленти набраної або втраченої ваги", Am. J. Clin. Харчування 6: 542.