Evaluación del valor energético de los alimentos
Para determinar la cantidad de energía oculta en los alimentos, se utiliza la calorometría física y química.
- Calorometría física (bomba calorimétrica de Berthelot). Consiste en quemar un gramo de sustancia mediante corriente eléctrica dentro de un dispositivo cerrado sumergido en agua. El calor de combustión se calcula a partir del cambio de temperatura del agua.
- Calorometría química. Se basa en la reacción de oxidación de los nutrientes con reactivos potentes a un volumen de oxígeno determinado. El residuo de oxígeno no utilizado se mide posteriormente mediante titulación yodométriica.
Es importante comprender que las grasas y los carbohidratos se queman en la bomba de Berthelot de la misma manera que en el cuerpo humano (hasta agua y dióxido de carbono) y proporcionan la misma cantidad de energía. Sin embargo, las proteínas no se oxidan por completo en el organismo: se forman compuestos nitrogenados (urea, creatinina, ácido úrico) que aún contienen algo de energía. Por lo tanto, el valor calórico fisiológico de las proteínas (4,1 kcal/g) es inferior a su calor de combustión físico.
Calorometría fisiológica: directa e indirecta
Estos métodos están diseñados para medir cuánta energía gasta el propio organismo.
Calorometría directa: mide el calor liberado por el cuerpo humano. El paciente se coloca en una cámara especial aislada: un biocalorímetro. El calor se evalúa mediante el calentamiento del líquido que circula por las paredes de la cámara o utilizando trajes modernos con sensores de temperatura.
Calorometría indirecta: se basa en el estudio del intercambio gaseoso, ya que en reposo toda la energía de las reacciones químicas se convierte en calor. El método se divide en dos tipos:
- Análisis completo de gases. Se miden tanto el oxígeno consumido como el dióxido de carbono exhalado. Esto permite calcular el cociente respiratorio y saber con exactitud qué está «quemando» el organismo.
- Análisis incompleto de gases (espirometabolografía). Solo se mide el consumo de oxígeno, mientras que el dióxido de carbono exhalado es absorbido simplemente por el aparato. Esta variante se utiliza a menudo para evaluar el metabolismo basal.
Cociente respiratorio y equivalente calórico
Cociente respiratorio (CR): es la proporción entre el volumen de dióxido de carbono producido y el volumen de oxígeno consumido. Indica qué nutrientes se están oxidando en ese momento:
- Durante el metabolismo de los carbohidratos, el CR = 1.
- Durante la oxidación de las grasas, el CR es inferior a 0,7.
Si el CR es de 0,85, puede indicar la oxidación de proteínas o una degradación mixta de grasas y carbohidratos. Para precisarlo, es necesario calcular el CR «puro» (no proteico), excluyendo el factor proteico según la cantidad de nitrógeno en la orina.
Equivalente calórico del oxígeno (ECO): es la cantidad de energía que se libera cuando el organismo asimila un litro de oxígeno. Varía según la sustancia que se esté oxidando:
- Carbohidratos: 5 kcal.
- Proteínas: 4,85 kcal.
- Grasas: 4,6 kcal.
Al calcular el metabolismo energético mediante el método de análisis incompleto de gases para una dieta mixta, se toma el valor medio del ECO de 4,8 kcal/L.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Cómo se calcula exactamente el cociente respiratorio «puro» (no proteico)?
El cálculo del cociente respiratorio (CR) «puro» o no proteico se realiza en tres etapas, eliminando por completo el componente proteico de los procesos de oxidación.
- Determinación de la proteína oxidada: la cantidad de nitrógeno excretado en la orina durante 24 horas se multiplica por 6,25 (ya que la proteína contiene un 16% de nitrógeno).
- Cálculo de los volúmenes de gases proteicos: la masa proteica obtenida se multiplica por 0,95 L (consumo de $O_2$ por 1 g) y por 0,76 L (producción de $CO_2$ por 1 g).
- Cálculo del cociente: del volumen diario total de oxígeno consumido y dióxido de carbono producido se restan los volúmenes proteicos calculados; a continuación, el volumen de $CO_2$ restante (no proteico) se divide entre el volumen restante de $O_2$.
¿Cómo está construido y cómo funciona un biocalorímetro en la calorometría directa?
El biocalorímetro es una cámara hermética y bien aislada térmicamente del medio externo.
- El agua circula a través de unos tubos dentro de la cámara.
- El calor liberado por la persona o animal que se encuentra en la cámara calienta el agua en circulación.
- La cantidad de calor liberada por el organismo se calcula a partir del volumen de agua que fluye y el cambio en su temperatura.
- Las fuentes también indican que en la calorometría directa el cálculo de la cantidad de calor se realiza en función del cambio de temperatura del líquido que fluye a través de la cámara por unidad de tiempo.
¿Qué fórmulas se utilizan para calcular el metabolismo basal tras realizar una espirometabolografía?
En la espirometabolografía, es decir, el método de análisis incompleto de gases, el gasto energético se determina a partir del consumo de oxígeno por unidad de tiempo.
- Los espirometabológrafos absorben el $CO_2$ exhalado y miden únicamente la cantidad de $O_2$ consumido.
- Conociendo el volumen de oxígeno consumido por minuto ($VO_2$) y utilizando el equivalente calórico medio del oxígeno, se calcula el gasto energético.
- Para una dieta mixta, el equivalente calórico del oxígeno se toma como 4,8 kcal/L.
- Fórmula de cálculo: Σ = $VO_2$ × ECO = $VO_2$ × 4,8, donde ECO es el equivalente calórico de 1 L de $O_2$.
- Este método se utiliza habitualmente para determinar el gasto energético durante el metabolismo basal.
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué difiere el calor de combustión de las proteínas en el organismo y en la bomba de Berthelot?
En el aparato, las proteínas se queman por completo hasta convertirse en nitrógeno, agua y dióxido de carbono. En el cuerpo humano no se oxidan por completo: quedan productos de desecho nitrogenados (por ejemplo, la urea) que se llevan consigo parte de la energía no gastada.
¿Cómo calcular el valor calórico de la dieta si se conoce la masa de hidratos de carbono, proteínas y grasas (HPG)?
Es necesario multiplicar la masa de cada componente por su valor energético fisiológico: proteínas y carbohidratos por 4,1 kcal/g, y grasas por 9,3 kcal/g. A continuación, se suman los valores obtenidos.
¿Qué indica el cociente respiratorio?
Refleja la relación entre el dióxido de carbono producido y el oxígeno consumido. Este valor permite deducir qué nutrientes específicos se están oxidando en el organismo (por ejemplo, en el caso de los carbohidratos es igual a uno).
Qué más repasar sobre el tema
- Fórmula para calcular el metabolismo energético en el análisis incompleto de gases
- Algoritmo para calcular el cociente respiratorio «puro» (no proteico)
- Relación entre el nitrógeno urinario y las proteínas oxidadas
- Limitaciones del método de calorometría física
Estudia el tema completo en el curso de «Fisiología»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía completa sobre el tema «Calorometría» y otras 4.128 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 118 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Metabolismo y energía»
Videolecciones gratuitas: fisiologíaLecciones breves con apuntes, sin registro.
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.