التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

25.91 x 32 + 86.25 x 25 = 2982.37 .

وقد استخدمت عدة تجارب لإيجاد قياس مباشر للح اررة مثل التبادل الغازي في المحتويات التي تكون دهن والعامل المستخدم ل ك أ.٢ 1.1 and 1.3 Kcal/Litre Co2 produced in different experiments وواضح إنه باستخدم الثوابت في تكوين الدهن فسوف تختلف حسب تركيب الأحماض الامنية والاهم من ذلك تكوين المركبات المعقدة مثل الستيرولات والبورفويرين.

ك أ ٢الناتج

ويجب معرفة أن نسبة : = النسبة التنفسية )(R.Q

أ ٢المستهلك

وتستخدم للعمليات التمثيلية في الجسم

وبالنسبة إلى الهدم والاكسدة الكاملة في حالة المركبات المحتوية كربون وايدروجين واكسجين فيستخدم الأكسجين المستهلك و ك أ ٢الناتج في الاكسدة الجزئية للأحماض الأمينية وتكون ح اررة التفاعل Overstimatedبمقدار %٤ بالنسبة لحمض الالانين %٦ ،لحمض الجلوتاميك والقيم الاخرى %٦للجليسين، %٧حمض الليوسين والايزوليوسين ،وهذه النسب تعتبر اخطاء والتصحيح ممكن على أساس المحتوى النتروجينى وفي حالة اكسدة الحمض الاميني فإن الفروق بين الح اررة المحسوبة والح اررة المقدرة 0.828 Kcal/gm nitrogen وبالتالى فإن ح اررة أكسدة الحمض الاميني في الجسم إلى ك أ + ٢يد ٢أ +يوريا

ممكن حسابها من المعادلة الآتية:

-0.828 gm N

exerted as urea

= 25.91 x moles+ 86.25 x moles

O2 Consumed

CO2 prod.

Heat

Produced

وبذلك تصبح المعادلة العامة:

– )Heat produced= aO2 consumed (liters)+ bCO2 produced (liters )cN excreted in Urine(g)- dCH4 product (litres والنسبة التنفسية R.Qاذا كانت 0.7فهي تعني اكسدة الدهن بمفردة ،اذا كانت

-٥٧٦-

المواد الحاملة للطاقة "-التمثيل الغذائي للطاقة" -تمثيل الطاقة وعلاقته بالتغذية ١٠٥فهي اكسدة للكربوهيدرات واذا كانت اكبر من ١٠٥فهي تعني تكوين الدهن من الكربوهيد ارت ،واذا استخدم الجلوكوز كبداية لتكوين الدهن فان R.Qلا يمكن أن

تزيد اكثر من .١‚٣

وقد وجد أن القيمة إذا كانت زيادة عن ١‚٤فهي وجدت في حالة تغذية marmotsعلى غذاء به كميات كبيرة من الكربوهيدرات قبل البيات الشتوى ،winter hibernationوفي حالة الاوز عند تزغيطة بالكربوهيدرات لإنتاج الكبد الدهنى Fatty liversحيث Culinary base of pate de foie gras.

والمعلومات بسيطة في حالة الميتابوليزم عند هذه الدرجة العالية من .R.Qوالقيم العالية لا يمكن تفسيرها في حالة الأحماض الدهنية غير المشبعة المتكونة أو الطويلة السلسلة ،ولكن من الممكن تفسيرها إذا كان تكوين الدهن من الكربوهيدرات

في أدنى درجة في الجسم كله.

:Computation of heat from body retentions

إذا كانت ح اررة احتراق العناصر الغذائية الممتصه بواسطة الحيوان معروفة وح اررة احتراق مكونات الجسم المخزنه أو المفقودة ممكن تقديرها فتكون الفروق في تقدير ح اررة التفاعل الكلية بها اختلاف بسيط ،فهذه التقديرات غير المباشرة للطاقة الناتجة تسمى ميزان الازوت والكربون ،وممكن استخدامها لتقدير قيم الطاقة الح اررية

للمواد المخزنه أو المفقودة من الجسم.

تعتبر طريقة ميزان الكربون والازوت واحدة من اقدم الطرق غير المباشرة وقد استطاع Maximilion II of Bavaria and Pettenkfer and Voitتصميم أول جهاز سنة ١٨٦٦لتقدير ميزان الازوت والكربون على الانسان ،وفي نفس الوقت قدم Grouvenجهاز مماثل للحيوانات المزرعية حيث قدر الموازين الكلية للكربون والنتروجين والهيدروجين والأكسجين ،وأساس الطريقة هو افتراض أن المواد الموجودة في الجسم تتركب اما من دهن أو بروتين ،وان البروتين المخزن ممكن تقديره من

-٥٧٧-

التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

النتروجين المحتجز واذا كان جزء من الكربون الكلى المخزن يخزن على صورة بروتين فيتم طرحه والباقى يمثل الكربون المخزن على صورة دهن.

وهذا الافتراض ليس حقيقى ولكنة تقريبى ،المواد المحتجزة في الجسم لا تتركب من جلسريدات ثلاثية وبروتين في تركيبة ثابتة ولكن تتكون مركبات كثيرة معقده منها الجليكوجين والاستيرولات والأحماض النووية phospholipins ،معا مع عديد من الجلسريدات الثلاثيه وبروتينات وهذا النظام المعقد لمود تحتوي نيروجين أو خاليه من النتروجين ،وقد توجد عوامل مشابهة تستخدم لتقدير الح اررة أوالطاقة من التبادل الغازى ولكن مع ملاحظة انه لا يمكن الوصول إلى الدقة المطلقة ،والقيمة المستخدمة لتقدير الطاقة المخزنة أو المحتجزة من الكربون والنيتروجين المحتجز فهي عادة مبنية على أساس تحليل العضلات والدهون المخزنة ،وقد أجريت عدة تجارب تحاليل بواسطة ) Franke and Weniger (1958واثبتت وجود اختلافات جدا للغاية في تركيب Fat-free muscleمن نوع لآخر مثال:

بسيطة

heat of combustion, Kcal/g C % N %

5.554

51.08 16

Dried cattle muscle

5.527

50.9 15.03 Dried Horse muscle

ومع ذلك فإن اختلاف تركيبب الدهن يكون في مدى واسع ويعتمد على مصادره الأصليه its originوقد وجد Cuthbertsonأن ح اررة احتراق دهن جسم الانسان

طبقا لمصادرة ،ومحتوى الكربون في

تختلف من ٨‚٨٨إلى ٩‚٥٢كيلو كالورى/جم

قليلا عن .%٧٦‚٥

الدهن تختلف

وعند استخدام Factorsعلى أساس تركيب العضلات والدهن المخزن لحساب ح اررة الاحتراق الانسجة المختلفة فالقيم المحسوبة المتحصل عليها ممكن اختلافها كثي ار من القيم المقدرة ولهذا السبب فإن Rook and Iقد اتخذ المجال الاحصائى حيث ح اررة الاحتراق لمختلف الانسجة لها علاقة بمحتواها من الكربون والنتروجين

والمعادلة الآتية تنص على ذلك:

-٥٧٨-

المواد الحاملة للطاقة "-التمثيل الغذائي للطاقة" -تمثيل الطاقة وعلاقته بالتغذية

Kcal energy = 12.55 X gC - 6.90 x gN

Retained

retained

retained

منطقيا لتقدير energy retentionوال Factors

وهذ المعادلة الأقرب

المستخدمة لا تختلف كثي ار عن المتحصل عليها من Purified fat and fat ،extracted muscleوالخطأ في تطبيق هذه المعادلة لا يتعدى %١فيما عدا في

حالة تغير محتوى الجليوجين في الجسم بسرعة.

:Comparision of the direct and indirect methods اتضح بدرجة كافية أن التقدير غير المباشر للإنتاج الحراري في الحيوان غير مضبوطه وليس ادق طريقة حيث انها تهمل الترتيب أو الشكل الجزئى )ترتيب

عموما صغيرة

الجزيئات( وتختص بطاقتها في صورة تركيبها العنصرى والاخطاء

وفي حالة مخاليط الأغذية الغريبة فان الطرق غير المباشر تعطى قيم تماثل تقر يبا القيم المقدرة بالطرق المباشرة ولاثبات ذلك تجرى تجارب تستخدم الطريقتيين في نفس كلا التقدير المباشر للح اررة وتقدير كميات CO2الناتج،

الوقت ،ويجب توضيح أن

O2المستهلك تخضع للخطأ التجريبى لتقدير الخطأ التجريبى ،وقد وجد في كثير من الابحاث على الحيوانات الكبيرة أن الفرق لا يتعدى ±0.5 %:±1%وهذا مفيد

عمليا.

وأول مقارنة تاريخية أجريت كانت بواسطة ) Rubber (1894وكانت discrepancy%بين الطريقة المباشرة وغير المباشرة )المقدرة عن طريق ميتابوليزم

الكربون والازوت( تنحصر بين:

-٥٧٩-

التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

جدول رقم ):(٥٥

% discrepancy

-.0.7

- 3.1

+0.8

+0.7

+0.3

Est. From

metabolic

1296

1057

1510

3985

4781

Kcal heat

measured

1305

1091

1498

3958

4769

Food given

Fasting

Fasting

Fat diet

Meat and fat diet

Meat diet

وقد استخدمت هذه التجارب القانون الأول Thermodyanmcisعلى الكائنات الحية وقد ذكر Benedict and Leeبأنه لا ينصح باستخدام أي طرق مباشرة حيث أن تقدير الانتاج الحراري بواسطة الطرق غير المباشرة indirect calorimetryتكون دقيقة بدرجة كافية لكل اغراض البحث العملى .بينما اكدت تجارب Armsby and friesأن الطريقتين تعطى نفس النتائج بالنسبة للماشية ،وقد أجريت تجارب مقارنة بين طريقتين غير مباشرة وهي تقدير الانتاج الحراري عن طريق التبادل الغازى )ك أ (٢المنتج) ،أ ٢المستهلك( وعن طريق ميزان الازوت

والكربون وقد وجد توافق بينهما.

النسبة التنفسيةRespiratory quiont (R.Q):

هي النسبة بين حجم CO2الناتج اثناء التنفس إلى حجم O2المستهلك.

حجم ك أ ٢الناتج اثناء التنفس

النسبة التنفسية = R.Q

حجم أ ٢المستهلك

بالنسبة للكربوهيدرات :ويمثلها

الوحدة جلوكوز×جلوكوز C6H12O6+ 6O2 ------- 6 CO2 + 6 H2O + Heat

6 CO2

6 X 22.4 Litre

R.Q= ______ = _______________ = 1

6 O2

6 X 22.4 Litre

-٥٨٠-

المواد الحاملة للطاقة "-التمثيل الغذائي للطاقة" -تمثيل الطاقة وعلاقته بالتغذية

بالنسبة للدهون:

CH2 (C17 H33)3 CooH +80 O2 ----57 CO2 + 52 H2O + Heat

يمثلها الوحدة الكوليسترول ثلاثى الأوليك

57CO2

=0.712 = R.Q.

80 O2

المتوسط = ٠,٧

بالنسبة للبروتين:

------ + 63 CO2 +

Albumin + 77 O2

ويمثلها الوحدة الألبيومين.

63 CO2

=0.818 = R.Q.

77 O2

ملحوظة :حساب النسبة التنفسية لاكسدة البروتين الحيوانى في الجسم لا يستند

كاملا والجزء الاميني يتحول

على أساس اكيد لأن تأكسد البروتين في الجسم ليس

وعموما يعتبر متوسط النسبة البروتين = .٠,٨

إلى يوريا ويخرج مع البول

حالات خاصة:

النسبة التنفسية اثناء تنفس الحيوان في مدة معينة تعطى فكرة تقريبية عن نوع المواد الغذائية المؤكدة فاذا كانت قريبة من الوحدة تدل على حالة تأكسد الكربوهيدرات واذا قاربت ٠,٧يكون غالبية المواد المؤكسده من الدهون.

في حالة التسمين الشديد على الكربوهيدرات يتكون دهون )فقيرة في أ (٢من الكربوهيدرات )غنية في أ (٢ويتبع ذلك خروج الأكسجين الذى يستخدم في حرق الأغذية الأخرى ،وبقليل من استخدام الأكسجين الداخل في التنفس وفي هذه الحالة

-٥٨١-

التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

تزيد النسبة التنفسية عن الوحدة.

تكون النسبة اقل من ٠,٧عندما تكون كربوهيدرات من الدهون وذلك عند صيام

الضفادع في البيات الشتوىي.

تم عمل جداول Zunts and Shombergلكل نسب النسبة التنفسية من ٠,٧ حتى الوحدة لخليط من الكربوهيدرات والدهون فقط وما يقابل كل لتر اكسجين استخدم في اكسدتها من الح اررة المنطلقة ،وهذا الجدول يبين مقدار مايؤكسدة لتر أ ٢من

المركبات المختلفة ومقدار الطاقة المنطلقة:

في جدول رقم ):(٥٦

المادة المؤكسدة

ك أ ٢الناتح

الحرارة الناتجة )كيلو كالورى /لتر

)جم(

)لتر(

من الأكسجين(

كربوهيدرات

١,٢

١

٤,٤٦

بروتين

١,٠

٠,٨

٥,٠٤

دهن

٠,٥

٠,٧

٩,٥

المركب

أمثلة:

المثال الأول:

اذا علم أن متوسط الازوت البولى لحيوان ٠,٣٣جم في الساعة ومتوسط أ٢ المستهلك ١٣,٧٥لتر ،ك أ ٢الناتج ١١,٥٥لتر ،احسب من ذلك كمية البروتين والكربوهيدرات والدهون المؤكسدة وكذلك كمية الح اررة المنطقة لهذ ١الحيوان في مدة

ساعة.

الحل:

كمية البروتين المستهلك = ١,٩٨ = ٦ × ٠,٣٣جرام.

كمية الأكسجين المؤكسد للبروتين = ١,٩٨ = ١ × ١,٩٨لتر.

كمية ك أ ٢المؤكسد للبروتين = ١,٥٨ = ٠,٨× ١,٩٨لتر.

-٥٨٢-

المواد الحاملة للطاقة "-التمثيل الغذائي للطاقة" -تمثيل الطاقة وعلاقته بالتغذية كمية أ ٢اللازم لاكسدة المواد غير الأزوتية = ١١,٧٧ =١,٩٨ –١٣,٧٥لتر.

كمية ك أ ٢الناتج من الاكسدة = ٩,٩٧ = ١,٥٨ – ١١,٥٥لتر.

بفرض أن حجم أ ٢اللازم لاكسدة الكربوهيدرات = س لتر.

بفرض أن حجم ك أ ٢الناتج من اكسدة الكربوهيدرات = س لتر.

حجم أ ٢المتبقى لاكسدة الدهون

= ) – ١١,٧٧س( لتر.

حجم ك أ ٢الناتج من اكسدة الدهون = ) – ٩,٩٧س( لتر.

- ٩,٩٧س

النسبة التنفسية للدهون = =٠,٧

– ١١,٧٧س

س = ٥٠,٨٠لتر.

حجم أ ٢اللازم لاكسدة الكربوهيدرات = ٥,٨لتر.

حجم أ ٢اللازم لاكسدة الده ون = ٥,٩٧ = ٥,٨ – ١١,٧٧لتر.

كمية الكربوهيدرات المؤكسدة = ٦,٩٦ = ١,٢ × ٥,٨جم.

كمية الدهن المؤكسد = ٢,٩٨٥ = ٠,٥× ٥,٩٧جم.

كمية اللح اررة المنطلقة= ٦٦,٢=٩,٥×٥,٩٧+٤,٤٦×٥,٨+٥,٠٤×١,٩٨كيلو

كالورى.

المثال الثانى:

حيوان وزنه ١٢‚٣كجم ،متوسط الازوت البولى المفرز في الساعة = ٠,٣٧جم/ ساعة ،ومتوسط أ ٢المستهلك في الساعة = ٦,١٥جم أو ٤,٣١لتر ،ك أ ٢الناتج = ٥,٥جم أو ٣,٨٢لتر احسب الح اررة الكلية المنطقلة لهذا الحيوان في الساعة.

الحل:

معروف أن ١جم أزوت مفرز في البول ينتج عنه ٤,٧٥لتر ك أ.٢

مستهلك ٥,٩٤لتر أ.٢

-٥٨٣-

التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

وينطلق ٢٦,٥١كالورى(Y) .

فيكون الناتج من تمثيل النتروجين )٠,٣٧جم /ساعة( في هذه التجربة كالآتى:

ك أ ٢الناتج = ٠,١٨= ٤,٧٥ × ٠,٣٧لتر.

أ ٢المستهلك = ٠,٢٢ = ٥,٩٤ × ٠,٣٧لتر.

كال ورى =٢٦,٥١ × ٠,٣٧

= ٠,٩٨كالورى(Y) .

الناتج من تمثيل الكربوهيدرات والدهون:

ك أ ٢الناتج = ٣,٦٤ = ٠,١٨ - ٣,٨٢لتر.

أ ٢المستهلك = ٤,٠٩ = ٠,٢٢ - ٤,٣١لتر.

٣,٦٤

R.Qللمخلوط = =٠,٩

٤,٠٩

ولحساب الح اررة الكلية المنطقلة لكل لتر أكسجين مستهلك تستخدم المعادلة

التالية:

الح اررة المنطلقة لكل لتر اكسجين مستهلك =

)Cal / O2 consumed (L.) = 4.686 + 1.232 (R.Q –0.707 Cal / O2 consumed (L.) = 4.686 + 1.232 (0.9 –0.707) = 4.924 )×( عدد كالورى الناتج من حرق ٤‚٠٩لتر أ= ٤,٩٢٤ × ٤,٠٩ = ٢

٢٠,٠٩كالورى.

الح اررة الكلية = ) × ( .(Y) +

٠,٩٨ + ٢٠,٠٩

حل آخر:

= ٢١,٠٨

٣,٨٢

= R.Q =٠,٨٨٦

٤,٣١

E.E of 1 L. of O2 = 4.686 + 1.232 (0.886 –0.707) = 4.91

-٥٨٤-

المواد الحاملة للطاقة "-التمثيل الغذائي للطاقة" -تمثيل الطاقة وعلاقته بالتغذية الح اررة الكلية = ٢١‚ ١٢ = ٤‚٣١ × ٤‚٩١كالورى.

المثال الثالث:

احسب الطاقة الح اررية )المجهود الصافي على صورة ح اررة( من ميزان الأزوت

والكربون التالي:

ميزان الكربون

ميزان الازوت

الدخل في الغذاء جم

١٩٠

٥٥٩٦‚٥

الخرج في الروث

١٠٠

١٦٠٠

في البول جم

٨٠

٢٠٠

في التنفس جم

-

٣٠٠٠

الميزان جم

١٠ +

٧٩٦‚٥

ميزان الازوت الموجب يدل على تكوين لحجم جاف خال من الرماد والدهن =

٦٠ = ١٠ × ٦جم

يحتوى البورتين على % ٥٢‚ ٥ك فتكون كمية كربون البروتين

٦٠ ×٥٢‚٥

= =٣١‚٥جم

١٠٠

)ميزان الكربون = محتوى البروتين والدهون والكربوهيدرات من الكربون ،ويهمل كريون الكربوهيدرات لقلته حيث لا يتعدى %١في الجسم(.

ميزان كربون الدهن = ٧٦٥ = ٣١‚ ٥ - ٧٩٦‚٥جم.

الدهن الجاف الخإلى من الرماد يحتوى على %٧٦‚٥ك

١٠٠ × ٧٦٥

كمية الدهن المتكون في الميزان =-------------

٧٦٥جم

-٥٨٥-

= ١٠٠٠