5.8: Alimente și combustibil

dreapta stânga

Obiective de invatare

Înțelegeți relația dintre termochimie și nutriție.

Cantitățile termochimice pe care este probabil să le întâlniți cel mai frecvent sunt valorile calorice ale alimentelor. Alimentele furnizează materiile prime de care are nevoie corpul pentru a înlocui celulele și energia care le menține să funcționeze. Aproximativ 80% din această energie este eliberată sub formă de căldură pentru a vă menține temperatura corpului la un nivel durabil pentru a vă menține în viață. Caloriile nutriționale (cu majusculă C) pe care le vedeți pe etichetele alimentelor este egal cu 1 kcal (kilocalorie). Conținutul caloric al alimentelor este determinat din entalpia sa de ardere (combH pieptene) per gram, măsurată într-un calorimetru bombă, utilizând reacția generală

[mâncare + exces; O_ (g) dreapta CO_ (g) + H_ O (l) + N_ (g) etichetă]

Cu toate acestea, există două diferențe importante între valorile calorice raportate pentru alimente și pieptenele ΔH ale acelorași alimente arse într-un calorimetru. În primul rând, pieptenele Δ H descrise în jouli (sau kilojoule) sunt negative pentru toate substanțele care pot arde. În schimb, conținutul de calorii al unui aliment este întotdeauna exprimat ca un număr pozitiv, deoarece este energie stocată. Prin urmare,

[caloric; conținut = - etichetă Delta H_]

În al doilea rând, atunci când alimentele sunt arse într-un calorimetru, orice azot pe care îl conține (în principal din proteine, care este bogat în azot) se transformă în N2. Cu toate acestea, în organism, azotul din alimente este transformat în uree [(H 2 N) 2 C = O], mai degrabă decât N 2 înainte de a fi excretat.632,0 kJ/mol. În consecință, modificarea entalpiei măsurată prin calorimetrie pentru orice aliment care conține azot este mai mare decât cantitatea de energie pe care corpul ar obține-o din acesta. Diferența de valori este egală cu fagurele ΔH de uree înmulțit cu numărul de moli de uree care se formează atunci când mâncarea se strică. Acest punct este ilustrat schematic în următoarele ecuații:

[mâncare + exces; O_ stânga (g dreapta) xrightarrow [] < Delta H_ H son ​​negativos y, según la ley de Hess, Δ H 3 = Δ H 1 + Δ H 2 . La magnitud de Δ H 1 debe ser menor que Δ H 3, el Δ medido calorimétricamente [ 19459014] peine para un alimento. Al producir urea en lugar de N 2, por lo tanto, los humanos están excretando parte de la energía que se almacenaba en sus alimentos.

Datorită diferitelor compoziții chimice, alimentele variază mult în ceea ce privește conținutul caloric. După cum am văzut mai devreme, de exemplu, un acid gras ca acidul palmitic produce aproximativ 39 kJ/g în timpul arderii, în timp ce un zahăr precum glucoza produce 15,6 kJ/g. Acizii grași și zaharurile sunt elementele constitutive ale grăsimilor și, respectiv, carbohidraților, două dintre principalele surse de energie din dietă. Nutriționiștii atribuie în general valori medii de 38 kJ/g (aproximativ 9 Cal/g) și 17 kJ/g (aproximativ 4 Cal/g) pentru grăsimi și respectiv carbohidrați, deși valorile reale pentru anumite alimente variază din cauza diferențelor în compoziție. Proteinele, a treia sursă principală de calorii din dietă, variază, de asemenea. Proteinele sunt alcătuite din aminoacizi, care au următoarea structură generală:

Structura generală a unui aminoacid. Un aminoacid conține o grupare amină (-NH2) și o grupă acid carboxilic (-CO2H).

Pe lângă componentele lor de amino și acid carboxilic, aminoacizii pot conține o gamă largă de alte grupe funcționale: R poate fi hidrogen (–H); o grupare alchil (de exemplu, -CH3); o grupare arii (de exemplu -CH2C6H5); sau o grupare alchil substituită care conține o amină, un alcool sau un acid carboxilic (Figura (PaginaIndex)). Dintre cei 20 de aminoacizi naturali, 10 sunt necesari în dieta umană; Acești 10 sunt numiți aminoacizi esențiali, deoarece corpurile noastre nu le pot sintetiza din alți compuși. Deoarece R poate fi oricare dintre mai multe grupuri diferite, fiecare aminoacid are un pieptene ΔH diferit. Se estimează, în general, că proteinele au un pieptene ΔH mediu de 17 kJ/g (aproximativ 4 Cal/g).