Avaliação do valor energético dos alimentos
Para determinar a quantidade de energia oculta nos alimentos, utilizam-se a calorometria física e a química.
- Calorometria física (bomba calorimétrica de Berthelot). O princípio consiste em queimar um grama de substância com o auxílio de corrente elétrica dentro de um dispositivo fechado, imerso em água. O calor de combustão é calculado a partir da variação da temperatura da água.
- Calorometria química. Baseia-se na reação de oxidação de nutrientes por reagentes potentes com um volume definido de oxigênio. O resíduo de oxigênio não utilizado é então medido por titulação iodométrica.
É importante entender que gorduras e carboidratos queimam na bomba de Berthelot da mesma forma que no corpo humano (até água e dióxido de gás carbônico) e fornecem a mesma quantidade de energia. As proteínas, por sua vez, não são completamente oxidadas no organismo: formam-se compostos nitrogenados (ureia, creatinina, ácido úrico), que ainda contêm um pouco de energia. Portanto, o valor calórico fisiológico das proteínas (4,1 kcal/g) é inferior ao seu calor de combustão físico.
Calorometria fisiológica: direta e indireta
Esses métodos foram criados para medir quanta energia o próprio organismo gasta.
A calorometria direta mede o calor liberado pelo corpo humano. O paciente é colocado em uma câmara especial isolada — um biocalorímetro. O calor é avaliado pelo aquecimento do líquido que circula nas paredes da câmara ou por meio de trajes modernos com sensores de temperatura.
A calorometria indireta baseia-se no estudo das trocas gasosas, uma vez que, em repouso, toda a energia das reações químicas se transforma em calor. O método divide-se em dois tipos:
- Análise gasosa completa. Mede-se tanto o oxigênio consumido quanto o dióxido de carbono exalado. Isso permite calcular o quociente respiratório e descobrir com precisão o que exatamente o organismo está "queimando".
- Análise gasosa incompleta (spirometabolography). Apenas o consumo de oxigênio é medido, enquanto o dióxido de carbono exalado é simplesmente absorvido pelo aparelho. Esta variante é frequentemente utilizada para avaliar o metabolismo basal.
Quociente respiratório e equivalente calórico
O quociente respiratório (QR) é a proporção entre o volume de dióxido de carbono eliminado e o volume de oxigênio consumido. Ele indica quais nutrientes estão sendo oxidados no momento:
- Durante o metabolismo de carboidratos, o QR = 1.
- Durante a oxidação de gorduras, o QR é inferior a 0,7.
Se o QR for de 0,85, isso pode indicar a oxidação de proteínas ou a degradação mista de gorduras e carboidratos. Para maior precisão, é necessário calcular o QR "puro" (não proteico), excluindo o fator proteico com base na quantidade de nitrogênio na urina.
O equivalente calórico do oxigênio (ECO) é a quantidade de energia liberada quando o organismo assimila um litro de oxigênio. Ele varia de acordo com a oxidação de diferentes substâncias:
- Carboidratos: 5 kcal.
- Proteínas: 4,85 kcal.
- Gorduras: 4,6 kcal.
Ao calcular o metabolismo energético pelo método de análise gasosa incompleta para uma dieta mista, utiliza-se o valor médio do ECO de 4,8 kcal/L.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Como exatamente é calculado o quociente respiratório "puro" não proteico?
O cálculo do quociente respiratório (QR) "puro" não proteico é realizado em três etapas, através da exclusão completa do componente proteico dos processos de oxidação.
- Determinação da proteína oxidada — a quantidade de nitrogênio excretada na urina em 24 horas é multiplicada por 6,25 (uma vez que a proteína contém 16% de nitrogênio).
- Cálculo dos volumes de gases proteicos — a massa de proteína obtida é multiplicada por 0,95 L (consumo de $O_2$ por 1 g) e 0,76 L (eliminação de $CO_2$ por 1 g).
- Cálculo do coeficiente — do volume diário total de oxigênio consumido e dióxido de carbono eliminado, subtraem-se os volumes proteicos calculados; em seguida, o volume remanescente (não proteico) de $CO_2$ é dividido pelo volume remanescente de $O_2$.
Como é construído e como funciona o biocalorímetro na calorometria direta?
O biocalorímetro consiste em uma câmara hermética e altamente isolada termicamente do ambiente externo.
- A água circula por tubos dentro da câmara.
- O calor gerado por um ser humano ou animal dentro da câmara aquece a água em circulação.
- A quantidade de calor liberada pelo organismo é calculada com base na quantidade de água que flui e na variação de sua temperatura.
- As fontes também indicam que, na calorometria direta, o cálculo da quantidade de calor é realizado a partir da variação da temperatura do líquido que passa pela câmara por unidade de tempo.
Quais são as fórmulas utilizadas para calcular o metabolismo basal após a realização da espirometabolografia?
Na espirometabolografia, ou seja, o método de análise gasosa incompleta, o gasto energético é determinado pelo consumo de oxigênio por unidade de tempo.
- Os espirometabológrafos absorvem o $CO_2$ exalado e medem apenas a quantidade de $O_2$ consumido.
- Conhecendo o volume de oxigênio consumido por 1 minuto ($VO_2$) e utilizando o equivalente calórico médio do oxigênio, calculam-se os gastos energéticos.
- Para uma dieta mista, o equivalente calórico do oxigênio é considerado como 4,8 kcal/L.
- Fórmula de cálculo: Σ = $VO_2$ × ECO = $VO_2$ × 4,8, onde ECO é o equivalente calórico de 1 L de $O_2$.
- Este método é normalmente utilizado para determinar os gastos energéticos no metabolismo basal.
Questões de aulas e exames
Por que o calor de combustão das proteínas no organismo e na bomba de Berthelot é diferente?
No aparelho, as proteínas queimam completamente até se transformarem em nitrogênio, água e dióxido de carbono. No corpo humano, elas não são completamente oxidadas: restam escórias nitrogenadas (por exemplo, a ureia), que levam consigo parte da energia não gasta.
Como calcular o valor calórico de uma dieta conhecendo a massa de carboidratos, proteínas e gorduras?
Deve-se multiplicar a massa de cada componente pelo seu valor energético fisiológico: proteínas e carboidratos por 4,1 kcal/g, e gorduras por 9,3 kcal/g. Em seguida, os valores obtidos são somados.
O que o quociente respiratório indica?
Ele reflete a relação entre o dióxido de carbono eliminado e o oxigênio consumido. Por esse número, é possível determinar exatamente quais nutrientes estão sendo oxidados no organismo (por exemplo, nos carboidratos, ele é igual a um).
O que mais estudar sobre o tema
- Fórmula de cálculo do metabolismo energético na análise gasosa incompleta
- Algoritmo para o cálculo do quociente respiratório "puro" (não proteico)
- A relação entre o nitrogênio urinário e as proteínas oxidadas
- Limitações do método de calorometria física
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