Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Азық-түліктің қолжетімді энергиясын есептеу жүйесі
System for the calculation of the available energy of foods
Азық-түліктің қолжетімді энергиясын есептеу үшін Уилбур Олин Атуотердің есімімен аталған Атвотер жүйесі немесе осы жүйенің туындылары қолданылады. Бұл жүйе негізінен Коннектикут штатының Миддлтаундағы Веслиан университетінде 19-шы ғасырдың соңы мен 20-шы ғасырдың басында Атвотер мен оның әріптестерінің тәжірибелік зерттеулерінің нәтижесінде жасалды. Оның қолданылуы жиі дау тудырған, бірақ оған көптеген балама ұсынылмады. Жалпы азоттан ақуызды есептеу сияқты, Атвотер жүйесі де қабылданған шарттылық болып табылады және оның шектеулерін оның жасалу тарихынан көруге болады.
The Atwater system, named after Wilbur Olin Atwater, or derivatives of this system are used for the calculation of the available energy of foods. The system was developed largely from the experimental studies of Atwater and his colleagues in the later part of the 19th century and the early years of the 20th at Wesleyan University in Middletown, Connecticut. Its use has frequently been the cause of dispute, but few alternatives have been proposed. As with the calculation of protein from total nitrogen, the Atwater system is a convention and its limitations can be seen in its derivation.
Жалпы энергияның мәні
Атвотер әдебиеттен мәліметтер жинады, сондай-ақ ақуыздардың, майлардың және көмірсулардың жану жылулығын өлшеді. Бұл көрсеткіштер дереккөздерге қарай сәл өзгеше болуы мүмкін, ал Атвотер өз заманының әдеттегі аралас диетасындағы ақуыздың, майдың және көмірсудың жануының жалпы жылулық шамаларын салмақтық коэффициенттермен есептеп шығарды. Бұл салмақтық мәндер жеке тағамдар үшін де, 20 ғасырдың басындағы АҚШ-тағыдан өзгеше азық-түлік құрамы бар диеталар үшін де дұрыс емес деп саналады.
Atwater collected values from the literature and also measured the heat of combustion of proteins, fats and carbohydrates. These vary slightly depending on sources and Atwater derived weighted values for the gross heat of combustion of the protein, fat and carbohydrate in the typical mixed diet of his time. It has been argued that these weighted values are invalid for individual foods and for diets whose composition in terms of foodstuffs is different from those eaten in the US in the early 20th century.
Көрініспен сіңуге болатын коэффициенттер
Атвотер қарапайым қоспалардың көптеген сіңірілу коэффициенттерін өлшеді және алмастыру тәжірибелерінде жеке тағамдар үшін мәндерді анықтады. Ол оларды салмақты түрде үйлестіріп, аралас диеталар үшін мәндерді есептеді. Бірақ бұл аралас диеталармен тәжірибе жүзінде тексерілгенде, жақсы нәтиже бермеді, сондықтан Атвотер аралас диеталарға арналған коэффициенттерді түзетуге мәжбүр болды.
Atwater measured a large number of digestibility coefficients for simple mixtures, and in substitution experiments derived values for individual foods. These he combined in a weighted fashion to derive values for mixed diets. When these were tested experimentally with mixed diets they did not give a good prediction, and Atwater adjusted the coefficients for mixed diets.
Зәр шығаруды түзету
Зәрдегі энергия/азот арақатынасы айтарлықтай өзгеріске ұшырайды, ал энергия/органикалық заттар арақатынасы аздап өзгереді. Бірақ энергия/азот шамасы Атуотерге қолдануға болатын тәсіл ұсынды, дегенмен бұл кейбір дұрыс түсініксіздіктерге себеп болды және азот тепе-теңдігіндегі субъектілерге ғана қатысты.
The energy/nitrogen ratio in urine shows considerable variation and the energy/organic matter is less variable, but the energy/nitrogen value provided Atwater with a workable approach although this has caused some confusion and only applies for subjects in nitrogen balance.
Өзгертілген жүйе
Атвотердің жұмысына сүйене отырып, тағамдардың энергетикалық құрамын көмірсулар мен ақуыздар үшін 4 ккал/г, ал липидтер үшін 9 ккал/г есебімен анықтау кең таралған практикаға айналды. Кейіннен бұл жүйені USDA-ның Аннабель Меррилл мен Бернис Уотт жетілдірді, олар әртүрлі тағамдар үшін нақты калорияға айналдыру коэффициенттерін ұсынды. Бұл, біріншіден, әртүрлі тағамдық көздерден алынған ақуыздардың, майлардың және көмірсулардың жалпы энергетикалық құндылықтарының өзгеше екендігін, екіншіден, әртүрлі тағамдардың құрамының сіңірілу деңгейінің әртүрлі екенін ескереді. Бұл жүйе кең ауқымды оқшауланған ақуыздардың, майлардың және көмірсулардың жану жылуын өлшеуге негізделген. Сонымен қатар, ол ас қорыту зерттеулерінен алынған деректерге тәуелді, онда жеке тағамдар базалық диеталардың орнына қолданылып, осы тағамдардың сіңірілу коэффициентін анықтау жүргізілді. Бұл тәсіл ішектегі қоспадағы тағамдар арасында өзара әсер болмайды деген болжамға негізделген, ал тәжірибелік тұрғыдан алғанда, адамдармен мұндай зерттеулерді қажетті дәлдікпен бақылау өте қиын.
Based on the work of Atwater, it became common practice to calculate energy content of foods using 4 kcal/g for carbohydrates and proteins and 9 kcal/g for lipids. The system was later improved by Annabel Merrill and Bernice Watt of the USDA, who derived a system whereby specific calorie conversion factors for different foods were proposed. This takes cognizance of the fact that first the gross energy values of the protein, fats and carbohydrates from different food sources are different, and second, that the apparent digestibility of the components of different foods is different. This system relies on having measured heats of combustion of a wide range of isolated proteins, fats and carbohydrates. It also depends on data from digestibility studies, where individual foods have been substituted for basal diets in order to measure the apparent digestibility coefficients for those foods. This approach is based on the assumption that there are no interactions between foods in a mixture in the intestine, and from a practical view point, such studies with humans are difficult to control with the required accuracy.
Көмірсулардың әртүрлілігі мен диеталық талшықтың әсеріне негізделген болжамдар
Көмірсуларды айырмашылықтар арқылы есептеу әдісі бірнеше мәселе тудырады. Біріншіден, ол қанттарды, крахмал мен сіңірілмейтін көмірсуларды (қалың талшық немесе "диеталық талшық") ажырата алмайды. Бұл, ең алдымен, көмірсуларға есептелген жалпы энергияға әсер етеді. Сахарозаның жану жылуы 3,95 ккал/г (16,53 кДж/г) ал крахмал үшін 4,15 ккал/г (17,36 кДж/г) құрайды. Екіншіден, бұл әдіс қанттар мен крахмалдың дерлік толығымен сіңіріліп, қабылданатынын, сондай-ақ олардың жану жылуына тең мөлшерде пайдалы энергия беретінін ескермейді. Сіңірілмейтін көмірсулар (диеталық талшық) ірі ішекте әртүрлі деңгейде ыдырайды. Бұл микробиалды қорытудың нәтижесінде май қышқылдары, CO2 (көмірқышқыл газы), метан және сутек пайда болады. Май қышқылдары (ацетат, бутират және пропионат) ірі ішекте сіңіріліп, белгілі бір деңгейде пайдалы энергия береді. Ыдырау деңгейі диеталық талшықтың түріне (оның құрамы мен жағдайына) және оны тұтынушы адамға байланысты. Бұл көзден алынатын энергияны анықтау үшін жеткілікті мәліметтер жоқ. Соңында, диеталық талшық нәжісте азот пен майдың жоғалуына әсер етеді. Майдың жоғалуының артуы жұқа ішекте сіңіруге байланысты ма, жоқ па, әлі белгісіз. Жоғары талшықты диеталардағы нәжістегі азоттың жоғалуы, фекальдық бактериялық азоттың артуына байланысты болуы мүмкін. Алайда, бұл екі фактор да сіңіруді төмендетеді, сондықтан Atwater жүйесі осы диеталар үшін энергияны түрлендіру коэффициенттеріне шағын түзетулер енгізуді қажет етеді.
The carbohydrate by difference approach presents several problems. First, it does not distinguish between sugars, starch and the unavailable carbohydrates (roughage, or "dietary fibre"). This affects first the gross energy that is assigned to carbohydrate—sucrose has a heat of combustion of 3.95 kcal/g (16.53 kJ/g) and starch 4.15 kcal/g (17.36 kJ/g). Secondly it does not provide for the fact that sugars and starch are virtually completely digested and absorbed, and thus provide metabolisable energy equivalent to their heat of combustion. The unavailable carbohydrates (dietary fibre) are degraded to a variable extent in the large bowel. The products of this microbial digestion are fatty acids, CO2 (carbon dioxide), methane and hydrogen. The fatty acids (acetate, butyrate and propionate) are absorbed in the large intestine and provide some metabolisable energy. The extent of degradation depends on the source of the dietary fibre (its composition and state of division), and the individual consuming the dietary fibre. There is insufficient data to give firm guidance on the energy available from this source. Finally dietary fibre affects faecal losses of nitrogen and fat. Whether the increased fat loss is due to an effect on small intestinal absorption is not clear. The increased faecal nitrogen losses on high fibre diets are probably due to an increased bacterial nitrogen content of the faeces. Both these effects however lead to reductions in apparent digestibility, and therefore the Atwater system warrants small changes in the proper energy conversion factors for those diets.
Белсенділер
Бұл өзгерістің мөлшерін растайтын эксперименттік деректер өте аз, бірақ жеке аминқышқылдарының жану жылуы әртүрлі болғандықтан, әртүрлі ақуыздарда да өзгерістер болуы мүмкін деп күтуге болады. Конглутин үшін (көк люпиннен) 5,48-ден, ал Hordein үшін (арпа) 5,92-ге дейінгі диапазон байқалды, бұл Atwaters-тің желатин үшін 5,27-ден бидай глютені үшін 5,95-ке дейінгі диапазонымен салыстырылады. Аминқышқылдарының мәліметтерінен ақуыздың күтілетін мәнін есептеу қиын, себебі жану жылуының кейбір мәндері дәл белгілі емес. Сиыр сүті бойынша алдын ала есептеулер шамамен 5,5 ккал/г (23,0 кДж/г) шамасында екенін көрсетеді.
The experimental evidence for the magnitude of this variation is very limited, but as the heats of combustion of the individual amino acids are different it is reasonable to expect variations between different proteins. An observed range of from 5.48 for conglutin (from blue lupin) to 5.92 for Hordein (barley) was reported, which compares with Atwaters' range of 5.27 for gelatin to 5.95 for wheat gluten. It is difficult to calculate expected values for a protein from amino acid data, as some of the heats of combustion are not known accurately. Preliminary calculations on cow's milk suggest a value of around 5.5 kcal/g (23.0 kJ/g).
Майлар
Сол сияқты, тәжірибелік деректер де шектеулі, бірақ май қышқылдарының жану жылуы әртүрлі болғандықтан, майлардың жану жылуы да әртүрлі болуы керек. Дегенмен, бұл айырмашылықтар салыстырмалы түрде шағын – мысалы, ана сүті майының есептелген жану жылуы 9,37 ккал/г (39,2 кДж/г) болса, сиыр сүті майының жану жылуы 9,19 ккал/г (38,5 кДж/г) құрайды.
Analogously the experimental evidence is limited, but since the fatty acids differ in their heats of combustion one should expect fats to vary in heats of combustion. These differences are, however, relatively small – for example, breast milk fat has a calculated heat of combustion of 9.37 kcal/g (39.2 kJ/g) compared with that of cow milk fat of 9.19 kcal/g (38.5 kJ/g).
Көмірсулар
Моносахаридтердің жану жылуы шамамен 3,75 ккал/г (15,7 кДж/г), дисахаридтердікі – 3,95 ккал/г (16,5 кДж/г), ал полисахаридтердікі – 4,15-тен 4,20 ккал/г-ға (17,4-тен 17,6 кДж/г-ға) дейін. Гидролиздің жылуы өте шағын, сондықтан моносахаридтерге шаққанда бұл мәндер дерлік тең. Демек, 100 г сахароза гидролизденгенде 105,6 г моносахарид, ал 100 г крахмал гидролизденгенде 110 г глюкоза алынады.
Monosaccharides have heats of combustion of around 3.75 kcal/g (15.7 kJ/g), disaccharides 3.95 kcal/g (16.5 kJ/g) and polysaccharides 4.15 to 4.20 kcal/g (17.4 to 17.6 kJ/g). The heat of hydrolysis is very small and these values are essentially equivalent when calculated on a monosaccharide basis. Thus 100 g sucrose gives on hydrolysis 105.6 g monosaccharide and 100 g starch gives on hydrolysis 110 g glucose.
Көрініспен сіңуге болатын коэффициенттер
Адамның ас қорыту жүйесі өте тиімді орган болып табылады, ал азотты заттар мен майлардың фекалия арқылы шығарылуы жалпы тұтынудың шағын бөлігін (әдетте 10%-дан кем) құрайды. Атвотер фекалия арқылы шығарылатын заттардың сіңбеген ішек секрециясы, бактериялық материал және метаболиттер, қабықша жасушаларының түсуі, шырыш және тек аз ғана бөлігі сіңбеген диеталық компоненттердің күрделі қоспасы екенін атап өтті. Осы себепті ол қорытылғаннан гөрі қолжетімділікті пайдалануды жөн көрген болуы мүмкін. Оның пікірінше, бұл фекальдық құрамдастар шынымен қолжетімсіз және фекалия арқылы шығарылудың сипатын ескермеуі практикалық жағдайда негізделген. Фекалия арқылы шығарылу шағын болған жағдайдағы қатынас бірлікке жақымдап, осы коэффициенттердің дисперсиясы төмендеп, тұрақты болып көрінеді. Бұл қате, себебі фекалия арқылы шығарылатын заттар тұрақты диетада да өзгеріп отырады және осы коэффициенттермен ұсынылғандай, фекалия арқылы шығарылатын заттардың қабылданумен байланысты екенін көрсететін ешқандай дәлел жоқ.
The human digestive tract is a very efficient organ, and the faecal excretion of nitrogenous material and fats is a small proportion (usually less than 10%) of the intake. Atwater recognised that the faecal excretion was a complex mixture of unabsorbed intestinal secretions, bacterial material and metabolites, sloughed mucosal cells, mucus, and only to a small extent, unabsorbed dietary components. This might be one reason why he chose to use availability rather than digestibility. His view was that these faecal constituents were truly unavailable and that his apparent disregard of the nature of faecal excretion was justifiable in a practical context. The ratio wherever faecal excretion is small, will approximate to unity and thus these coefficients have a low variance and have the appearance of constants. This is spurious since faecal excretion is variable even on a constant diet, and there is no evidence to suggest that faecal excretion is in fact related to intake in the way implied by these coefficients.
Тамақ пен диетаның энергиялық құнды есептеудегі практикалық ескертулер
Энергиялық құндылықты есептеу тікелей өлшеудің баламасы ретінде қарастырылуы керек, сондықтан тікелей бағалаумен салыстырғанда белгілі бір дәлсіздіктерге ие болуы мүмкін. Бұл дәлсіздіктер бірнеше себепке байланысты туындайды:
The calculation of energy values must be regarded as an alternative to direct measurement, and therefore is likely to be associated with some inaccuracy when compared with direct assessment. These inaccuracies arise for a number of reasons
Тағамдық құралымның өзгеруі: Тағамдар – биологиялық қоспалар, сондықтан олардың құрамында, әсіресе су және май мөлшері жағынан, айтарлықтай айырмашылықтар байқалады. Бұл, тағамдық құралым кестелерінде көрсетілген тағам үлгілерінің құрамының шамалары әрбір жеке тағам үлгісіне міндетті түрде сәйкес келе бермейді дегенді білдіреді. Жоғары дәлдік талап етілетін зерттеулерде тұтынылған тағамның үлгілерін талдау қажет. Тағам қабылдауын өлшеу: Энергия мөлшерін бағалау кезінде тағам қабылдауын өлшеу жүргізіледі, және бұл өлшемдердің айтарлықтай белгісіздікке ұшырауы мәлім. Тіпті қатаң бақылау астында жүргізілген зерттеулерде де жеке тағам түрлерін өлшеу кезіндегі қателіктер көбінесе ±5% -тан кем емес. Сондықтан энергия мөлшерін есептеу әдістерін бағалауда белгілі бір прагматизмді қолдану қажет, және көптеген авторлар есептелген энергия мөлшерінің нақты дәлдігінен артық дәлдікке ие екенін айтады. Жеке айырмашылықтар: Барлық зерттеулерде адамдар арасындағы айырмашылықтар байқалады, және есептеулердің көпшілігінде бұл айырмашылықтар ескерілмейді. Атвотер жүйесінің негізгі болжамдарына қатысты теориялық және физиологиялық қарсылықтар осы практикалық мәселелерге қарағанда әлдеқайда аз қателіктерге әкелуі мүмкін. Айналдыру коэффициенттері жас нәрестелермен жүргізілген тәжірибелік зерттеулерден алынған, бірақ олар метаболизденген энергия мөлшерінің өзгертілген Атвотер коэффициенттерін тікелей қолдану арқылы алынған нәтижелерден айтарлықтай ерекшеленбеді.
Variations in food composition: Foods are biological mixtures and as such show considerable variation in composition, particularly in respect of water and fat content. This means that compositional values quoted for representative samples of foods in food composition tables do not necessarily apply to individual samples of foods. In studies where great accuracy is required, samples of the food consumed must be analysed. Measurements of food intake: In estimating energy intakes, measurements of food intake are made, and these are known to be subject to considerable uncertainty. Even in studies under very close supervision the errors in weighing individual food items are rarely less than ±5%. A certain degree of pragmatism must therefore be used when assessing procedures for calculating energy intakes, and many authors impute greater accuracy to quoted calculated energy intakes than is justifiable. Individual variation: Variations in individuals are seen in all human studies, and these variations are not allowed for in most calculations. The theoretical and physiological objections to the assumptions inherent in the Atwater system are likely to result in errors much smaller than these practical matters. Conversion factors were derived from experimental studies with young infants, but these produced values for metabolisable energy intake that were insignificantly different from those obtained by direct application of the modified Atwater factors.