Протекание жизненных процессов требует затрат энергии. Источником энергии для живых организмов служит пища. Главными компонентами пищи являются жиры, белки и углеводы, окисление которых сопровождается выделением энергии. В медицине энергетическую характеристику продуктов питания принято считать в калориях. Поскольку пища — разнородная смесь, ее калорийность, как правило, приводят в виде средних значений на 100 г.
Калорийностью питательных веществ — называется энергия, выделяемая при полном окислении (сгорании) 1 г. питательных веществ.
Взаимосвязь между единицами энергии выражается соответствием:
1 калория = 4.18 Дж.
Хорошо известная всем калорийность пищевых продуктов — не что иное, как теплота их сгорания, которую можно измерить экспериментально.
Начало таким измерениям положили Антуан Лавуазье и Пьер Симон в 1780 г. Определяя при помощи калориметра количество теплоты, выделенное морской свинкой, они установили, что окисление пищи в организме и вне его, дает близкие тепловые эффекты. На основании этих опытов был сделан важный вывод: живой организм выделяет теплоту за счет окисления в нем пищи кислородом воздуха. Это позволило объяснить различие в цвете артериальной и венозной крови, а в дальнейшем послужило исходным пунктом к открытию первого закона термодинамики.
Конечно, окисление питательных веществ в организме протекает совсем не так, как в калориметре. Это сложные многостадийные процессы с участием биологических катализаторов (ферментов). Однако, согласно закону Гесса, теплота, выделяемая при окислении питательных веществ, не зависит от того, окисляется она в организме или в калориметре, если продукты ее окисления одинаковы. Наибольшую энергетическую ценность имеют жиры, при окислении которых выделяется 37.7 -39.8 кДж/г (9.3 ккал/г). В процессе усвоения углеводов в организме человека выделяется 16.5 -17.2 кДж/г (4.1 ккал/г). На этом же уровне находится и калорийность белков.
Информация о выделении теплоты очень важна для понимания путей преобразования различных веществ в энергию в живых организмах. Изучение трансформации энергии в живых системах является предметом биоэнергетики.
В основе научной диетологии лежит соответствие калорийности пищевого рациона энергозатратам человека. Биоэнергетику организма можно регулировать не только с помощью выбора отдельных продуктов, но, главным образом, их сочетанием.
Зная основные термодинамические закономерности, химический состав продуктов питания и энергетические характеристики питательных веществ, врач должен уметь с учетом суточной потребности человека в энергии и на основе энергетического баланса его жизнедеятельности составить оптимальный рацион питания (энергоменю) для различных групп людей (дети, школьники, работающие мужчины и женщины, студенты и т. д.).
