能量代谢率的测定.pptx

能量代谢率的测定
091110115 李立国
原理
热力学第一定律:能量由一种形式转化为另一种形式的过程中,既不能增加,也不减少。
机体的能量代谢也遵循这一规律,即在整个能量转化过程中,机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功,按能量来折算是完全相等的。因此,测定在一定时间内机体所消耗的食物,或者测定机体所产生的热量与所做的外功,都可测算出整个机体的能量代谢率。
方法
测定整个机体单位时间内发散的总热量,通常有两类方法:直接测热法和间接测热法。
直接测热法
测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的总热量。此总热量就是能量代谢率。如果在测定时间内做一定的外功,应折算为热量一并计入。
间接测热法
测出一定时间内整个人体中氧化分解的糖、脂肪、蛋白质各有多少,然后据此计算出该段时间内整个机体所释放出来的热量。
直接测热法
右图是Arwater-Benedict所设计的呼吸热量计的结构模式图。它是由隔热密封的房间,其中设一个铜制的受试者居室。用调节温度的装置控制隔热壁与居室之间空气的温度,使之与居室内的温度相等,以防居室内的热量因传导而丧失。这样,受试者机体所散发的大部分热量便被居室内管道中流动的水所吸收。根据流过管道的水量和温度差,将水的比热考虑在内,就可测出水所吸收的热量。当然,受试者发散的热量有一部分包含在不感蒸发量中,这在计算时也要加进去。受试者呼吸的空气由进出居室的气泵管道系统来供给。此系统中装有硫酸和钠石灰,用业吸收水蒸气和CO2。管道系统中空气中的O2则由氧气筒定时补给。
发散热量+对外做工
设备复杂,操作繁锁,使用不便,因而极少应用。
间接测热法
定比定律:在一般化学反应中,反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系。
间接测热法的基本原理就是利用这种定比关系,测出一定时间内整个人体中氧化分解的糖、脂肪、蛋白质各有多少,然后据此计算出该段时间内整个机体所释放出来的热量。因此,必须解决两个问题:一是每种营养物质氧化分解时产生的能量有多少(即食物的热价);二要分清三种营养物质各氧化了多少。
同一种化学反应,不论经过什么样的中间步骤,也不论反应条件差异多大,这种定比关系仍然不变,而且产生的热量也相等。
营养物质
产热量(kJ/g)
耗氧量(L/g)
CO2产量(L/g)
氧热价(kJ/J)
呼吸商(RQ)
物理热价
生物热价
糖
17
17


21

蛋白质

18




脂肪






表1 三种营养物质氧化时的几种数据
蛋白质在体内不能被彻底氧化分解,它有一部分主要以尿素的形式从尿中排泄。
表2 非蛋白呼吸商和氧热价
需要测出在一定时间内机体中糖、脂肪和蛋白质三者氧化分解的比例。为此。首先必须查清氧化了多少蛋白质,并且将氧化这些蛋白质所消耗的氧量和所产生的CO2从机体在该时间内的总耗氧量和总CO2产量中减去,算出糖和脂肪氧化(非蛋白质代谢)的CO2产量和耗氧量的比值,即非蛋白呼吸商,然后才有可能进一步查清糖和脂肪各氧化了多少克。
尿氮测定尿中的氮物质主要是蛋白质的分解产物。因此可以通过尿氮来估算体内被氧化的蛋白质的数量。蛋白质的平均重量组成是:C50%,O223%,N16%,S1%。蛋白质中16%的N是完全随尿排出的。所以,1g ,测得的尿氮重量(g),便相当于体内氧分解的蛋白质量。
Lusk修订(间接测热法计算原则)
实验测得的机体24小时内的耗氧量和CO2产量以及尿氮量,根据表1和2中相应的一些数据计算。首先,由尿氮量算出被氧分解的蛋白质量。由被氧化的蛋白质量从表1中算出其产热量、耗氧量和CO2产量;其次从总耗氧量和总CO2产量中减去蛋白质耗氧量和CO2产量,计算出非蛋白呼吸商。根据非蛋白呼吸商查表2的相应的非蛋白呼吸商的氧热价,计算出非蛋白代谢的产热量;最后,24小时产热量为蛋白质代谢的产热量与非蛋白代谢的产热量之和。此外,从非蛋白呼吸还可推算出参加代谢的糖和脂肪的比例。
间接测热法的计算方法举例
首先测定受试者一定时间内的耗氧量和CO2产量,假定受试者24小时的耗氧量为400L,CO2产量为340L(已换算成标准状态的气体容积)。另经测定尿氮排出量为12g。根据这些数据和查表1、2,计算24小时产热量,其步骤如下:
(1)蛋白质氧化量=12×=7g
产热量=18×75=1350kJ
耗氧量=×75=
CO2产量=×75=57L
(2)非蛋白呼吸商
非蛋白代谢耗氧量=400-=32