v.vannucchi U.D. Calorimetria 1

Elementi di bioenergetica

L’uomo è paragonabile a una macchina e come tale necessita di un “combustibile” per le funzioni vitali

Le immagini sono prese da vari siti internet, se qualcuno ne rivendica l’esclusività o la proprietà invii un’e-mail a vvannucchi@hotmail.come queste verranno rimosse.

v.vannucchi U.D. Calorimetria 2

Cibo = energia chimica

Ossidazionecatabolismo

energiamolecole cibo

Il combustibile per la macchina del nostro corpoè il cibo, un insieme di molecole chepossono venir bruciate ottenendo energiaL’uomo può utilizzare solo l’energia che si sprigiona dalla rottura dei legami chimici delle molecole del cibo

complesse Molecole semplici

v.vannucchi U.D. Calorimetria 3

Calorimetria

Per valutare il fabbisogno energetico di un individuo espresso in quantità di alimenti o principi nutritivi occorre conoscere:

• Il contenuto energetico degli alimenti

• La quantità di energia che l’organismo consuma nelle 24 ore

v.vannucchi U.D. Calorimetria 4

Unità di misura dell’energia• La kcal è l'energia necessaria ad innalzare di un grado la

temperatura di un kg di acqua. Le kcalorie esprimono sia l'energia che ci forniscono gli alimenti sia l'energia che l'organismo consuma durante le varie attività e funzioni.

• Sulle etichette il contenuto energetico degli alimenti è indicato in kcal (chilocalorie), 1 kcal = 1000 cal e in kJoule già da tempo sostituita da un'altra unità di misura: il Joule

• Il kJ (chilojoule) è l’energia necessaria a spostare di un metro la massa di un chilo alla velocità di 1m/secondo. 1 J =0,24 cal 1 kJ = 0,24 kcal 1 cal = 4,18 J 1kcal = 4,18 kJ

James Prescott Joule

24/12/1818 - 11/10/1889

Fisico inglese tra i fondatori della moderna termodinamica

v.vannucchi U.D. Calorimetria 5

Energia degli alimenti

• La determinazione del potere calorico degli alimenti (espresso in Calorie o Kcalorie) è misurata per mezzo della bomba calorimetrica, formata da una camera contenente la sostanza in esame e ossigeno. Bruciando il cibo in esame, si determina liberazione di calore, che viene ovviamente misurato.

www.ciam.unibo.it/ Sicurezza/Catia/11.html

v.vannucchi U.D. Calorimetria 6

Schema della bomba calorimetrica

chemistry.umeche.maine.edu/.../ bomb.html

v.vannucchi U.D. Calorimetria 7

Energia dagli alimenti• Nell’organismo però non tutti i principi nutritivi vengono completamente

ossidati, infatti, mentre nella bomba calorimetrica tutto l’azoto viene ridotto prima ammoniaca (dalla quale non è più possibile estrarre energia), nell’organismo viene trasformato in urea ed altre sostanze dalle quali è possibile ottenere (seppur in piccola misura) ancora dell’energia.

• Inoltre, parte degli alimenti assunti, viene espulsa con le feci prima di un

suo completo assorbimento. Pertanto, il potere calorico dei diversi principi nutritivi è il seguente:

Principi nutritivi Nella bomba calorimetrica Nell’organismo

Glucidi 4,1 Calorie/g 4 Calorie/g

Lipidi 9,3 Calorie/g 9 Calorie/g

Protidi 5,6 Calorie/g 4 Calorie/g

v.vannucchi U.D. Calorimetria 8

Bisogni energetici : calorimetria diretta

• La misurazione del fabbisogno calorico dell’individuo è un altro dei problemi della bioenergetica. La sua misurazione può avvenire con metodi diretti o indiretti.

• In quelli diretti viene misurata la cessione di calore di un individuo in un tempo prefissato e in un ambiente termicamente isolato

Schema del calorimetro di Atwater-Benedict

v.vannucchi U.D. Calorimetria 9

Calorimetro umano di Atwater-Benedict

http://www.sportsci.org/news/history/atwater/atwater.html

1882-83

v.vannucchi U.D. Calorimetria 10

Bisogni energetici: calorimetria indiretta o termochimica

respiratoria

Original bicycle ergometer used in Benedict's experiments to assess exercise energy metabolism in the early 1900s.

http://www.sportsci.org/news/history/benedict/benedict.html

Con i metodi indiretti si risale allaquantità di calore liberato tramite altri parametri, quali ad esempio, la quantità di ossigeno consumato e la quantità di anidride carbonica emessa.

Ad ogni litro di ossigeno consumatocorrispondono 4,82 kcal.

v.vannucchi U.D. Calorimetria 11

Moderni spirometriMisurano il consumo di ossigeno nell’unità di tempoda cui si può risalire al consumo (bisogno) energetico della persona

v.vannucchi U.D. Calorimetria 12

Fabbisogno energetico totale giornaliero

Si compone di• Metabolismo basale (necessità di energia in uno

stato di completo riposo fisico, mentale e digestivo)

• Fabbisogno energetico di attività

• Termogenesi

• Azione dinamico specifica degli alimenti

v.vannucchi U.D. Calorimetria 13

Spesa energetica nelle 24 ore

65%

v.vannucchi U.D. Calorimetria 14

Età e fabbisogno energetico