Atwater system - Atwater system

Den Atwater system , som er oppkalt etter Wilbur Olin Atwater , eller derivater av dette systemet benyttes for beregning av den tilgjengelige energi i matvarer . Systemet ble stort sett utviklet fra de eksperimentelle studiene til Atwater og hans kolleger i den senere delen av 1800 -tallet og de første årene av det 20. ved Wesleyan University i Middletown, Connecticut . Bruken av den har ofte vært årsak til tvist, men få alternativer har blitt foreslått. Som med beregningen av protein fra totalt nitrogen, er Atwater -systemet en konvensjon, og dets begrensninger kan sees i dets avledning.

Avledning

Tilgjengelig energi (som brukt av Atwater) tilsvarer den moderne bruken av begrepet metaboliserbar energi (ME).

I de fleste studier på mennesker blir tap i sekresjoner og gasser ignorert. Den totale energi (GE) av et mat, som målt ved bombe kalorimetri er lik summen av de varmer forbrennings av komponentene - protein (GE p ), fett (GE f ) og karbohydrat (GE cho ) (ved differanse) i det nærmeste systemet.

Atwater vurderte avføringsenergiens verdi på samme måte.

Ved å måle tilgjengelighetskoeffisienter eller i moderne terminologi tilsynelatende fordøyelighet , utarbeidet Atwater et system for å beregne fekal energitap.

hvor D p , D f og D cho er henholdsvis fordøyelighetskoeffisientene for protein, fett og karbohydrat beregnet som

for den aktuelle bestanddelen.

Urintap ble beregnet ut fra energi- til nitrogenforholdet i urinen. Eksperimentelt var dette 7,9 kcal/g (33 kJ/g) urin nitrogen og dermed ble hans ligning for metaboliserbar energi

Brutto energiverdier

Atwater samlet verdier fra litteraturen og målte også forbrenningsvarmen til proteiner, fett og karbohydrater. Disse varierer litt avhengig av kilder og Atwater -avledede vektede verdier for bruttoforbrenningsvarmen av proteinet, fettet og karbohydratet i det typiske blandede dietten i sin tid. Det har blitt hevdet at disse veide verdiene er ugyldige for individuelle matvarer og for dietter hvis sammensetning når det gjelder matvarer, er forskjellig fra de som ble spist i USA på begynnelsen av 1900 -tallet.

Tilsynelatende fordøyelighetskoeffisienter

Atwater målte et stort antall fordøyelighetskoeffisienter for enkle blandinger, og i substitusjonsforsøk utledet verdier for individuelle matvarer. Disse kombinerte han på en vektet måte for å utlede verdier for blandede dietter. Når disse ble testet eksperimentelt med blandede dietter ga de ikke en god prediksjon, og Atwater justerte koeffisientene for blandede dietter.

Urinkorreksjon

Energi/nitrogenforholdet i urin viser betydelig variasjon og energi/organisk materiale er mindre variabelt, men energi-/nitrogenverdien ga Atwater en brukbar tilnærming, selv om dette har forårsaket forvirring og bare gjelder for fag i nitrogenbalanse.

Endret system

Basert på arbeidet til Atwater ble det vanlig praksis å beregne energiinnhold i matvarer ved å bruke 4 kcal/g for karbohydrater og proteiner og 9 kcal/g for lipider . Systemet ble senere forbedret av Annabel Merrill og Bernice Watt fra USDA , som utledet et system der spesifikke kaloriomdannelsesfaktorer for forskjellige matvarer ble foreslått. Dette tar hensyn til det faktum at først bruttoenergiverdiene til protein, fett og karbohydrater fra forskjellige matkilder er forskjellige, og for det andre at den tilsynelatende fordøyeligheten til komponentene i forskjellige matvarer er forskjellig.

Dette systemet er avhengig av å ha målt forbrenningsvarmer av et bredt spekter av isolerte proteiner, fett og karbohydrater. Det avhenger også av data fra fordøyelsesstudier, der individuelle matvarer har blitt erstattet med basale dietter for å måle de tilsynelatende fordøyelighetskoeffisientene for disse matvarene. Denne tilnærmingen er basert på antagelsen om at det ikke er noen interaksjoner mellom matvarer i en blanding i tarmen, og fra et praktisk synspunkt er slike studier med mennesker vanskelig å kontrollere med den nødvendige nøyaktigheten.

Forutsetninger basert på bruk av karbohydrater etter forskjell og effekten av kostfiber

Tilnærmingen karbohydrat ved forskjell gir flere problemer. For det første skiller det ikke mellom sukker, stivelse og utilgjengelige karbohydrater (grovfôr eller " kostfiber ").

Dette påvirker først bruttoenergien som tildeles karbohydrat - sukrose har en forbrenningsvarme på 3,95 kcal/g (16,53 kJ/g) og stivelse 4,15 kcal/g (17,36 kJ/g).

For det andre sørger det ikke for at sukker og stivelse er praktisk talt fullstendig fordøyd og absorbert, og gir dermed metaboliserbar energi som tilsvarer deres forbrenningsvarme.

De utilgjengelige karbohydratene (kostfiber) nedbrytes i variabel grad i tykktarmen. Produktene fra denne mikrobielle fordøyelsen er fettsyrer, CO 2 (karbondioksid), metan og hydrogen. Fettsyrene (acetat, butyrat og propionat) absorberes i tykktarmen og gir litt metaboliserbar energi. Graden av nedbrytning avhenger av kilden til kostfiber (sammensetning og delingstilstand) og individet som bruker kostfiber. Det er utilstrekkelige data for å gi fast veiledning om energien som er tilgjengelig fra denne kilden.

Til slutt påvirker kostfiber fekaltap av nitrogen og fett. Om det økte fetttapet skyldes en effekt på tynntarmsopptaket, er ikke klart. De økte fekale nitrogentapene på fiberrike dietter skyldes sannsynligvis et økt bakterielt nitrogeninnhold i avføringen. Begge disse effektene fører imidlertid til redusert tilsynelatende fordøyelighet, og derfor garanterer Atwater -systemet små endringer i de riktige energiomdannelsesfaktorene for disse diettene.

Teoretiske og praktiske overveielser knyttet til beregning av energiverdier

Variasjoner i forbrenningsvarmer av matbestanddeler

Proteiner

De eksperimentelle bevisene for størrelsen på denne variasjonen er svært begrensede, men ettersom forbrenningshetene til de enkelte aminosyrene er forskjellige, er det rimelig å forvente variasjoner mellom forskjellige proteiner. Et observert område fra 5,48 for konglutin (fra blå lupin) til 5,92 for Hordein (bygg) ble rapportert, noe som kan sammenlignes med Atwaters rekkevidde på 5,27 for gelatin til 5,95 for hvetegluten. Det er vanskelig å beregne forventede verdier for et protein fra aminosyredata, siden noen av forbrenningshetene ikke er nøyaktig kjent. Foreløpige beregninger på kumelk antyder en verdi på rundt 5,5 kcal/g (23,0 kJ/g).

Fett

Analogt er det eksperimentelle beviset begrenset, men siden fettsyrene varierer i deres forbrenningsvarme, bør man forvente at fett varierer i forbrenningsvarmen. Disse forskjellene er imidlertid relativt små - for eksempel har morsmelkfett en beregnet forbrenningsvarme på 9,37 kcal/g (39,2 kJ/g) sammenlignet med kumelkfett på 9,19 kcal/g (38,5 kJ/g) .

Karbohydrater

Monosakkarider har forbrenningsvarmer på rundt 3,75 kcal/g (15,7 kJ/g), disakkarider 3,95 kcal/g (16,5 kJ/g) og polysakkarider 4,15 til 4,20 kcal/g (17,4 til 17,6 kJ/g). Varmen av hydrolyse er veldig liten, og disse verdiene er i hovedsak ekvivalente når de beregnes på monosakkaridbasis. Dermed gir 100 g sukrose ved hydrolyse 105,6 g monosakkarid og 100 g stivelse gir ved hydrolyse 110 g glukose.

Tilsynelatende fordøyelighetskoeffisienter

Menneskets fordøyelseskanal er et veldig effektivt organ, og fekal utskillelse av nitrogenholdig materiale og fett er en liten andel (vanligvis mindre enn 10%) av inntaket. Atwater erkjente at fekal utskillelse var en kompleks blanding av uabsorberte tarmsekresjoner, bakteriemateriale og metabolitter, slengede slimhinneceller, slim, og bare i liten grad, ikke -absorberte diettkomponenter. Dette kan være en grunn til at han valgte å bruke tilgjengelighet i stedet for fordøyelighet . Hans syn var at disse fekale bestanddelene virkelig var utilgjengelige, og at hans tilsynelatende ignorering av fekal utskillelse var forsvarlig i en praktisk sammenheng.

Forholdet hvor fekal utskillelse er liten, vil tilnærme seg enhet og dermed har disse koeffisientene en lav varians og ser ut som konstanter. Dette er falskt siden fekal utskillelse er variabel selv ved konstant diett, og det er ingen holdepunkter for at fekal utskillelse faktisk er relatert til inntak på den måten disse koeffisientene antyder.

Praktiske hensyn ved beregninger av energiverdi av mat og kosthold

Beregningen av energiverdier må betraktes som et alternativ til direkte måling, og vil derfor sannsynligvis være forbundet med en viss unøyaktighet sammenlignet med direkte vurdering. Disse unøyaktighetene oppstår av flere årsaker

  • Variasjoner i næringsmiddelsammensetning : Matvarer er biologiske blandinger og viser som sådan betydelig variasjon i sammensetning, spesielt når det gjelder vann og fettinnhold. Dette betyr at sammensatte verdier som er angitt for representative prøver av matvarer i tabeller for matsammensetning, ikke nødvendigvis gjelder individuelle prøver av matvarer. I studier der det kreves stor nøyaktighet, må prøver av maten som konsumeres analyseres.
  • Målinger av matinntak: Ved estimering av energiinntak foretas målinger av matinntak, og disse er kjent for å være beheftet med betydelig usikkerhet. Selv i studier under svært nøye tilsyn er feilene ved veiing av individuelle matvarer sjelden mindre enn ± 5%. En viss grad av pragmatisme må derfor brukes ved vurdering av prosedyrer for beregning av energiinntak, og mange forfattere tillegger større nøyaktighet til siterte beregnede energiinntak enn det som er forsvarlig.
  • Individuell variasjon: Variasjoner hos individer er sett i alle menneskelige studier, og disse variasjonene er ikke tillatt i de fleste beregninger.

De teoretiske og fysiologiske innvendingene mot forutsetningene i Atwater -systemet vil sannsynligvis resultere i feil som er mye mindre enn disse praktiske spørsmålene. Konverteringsfaktorer ble avledet fra eksperimentelle studier med unge spedbarn, men disse ga verdier for metaboliserbart energiinntak som var ubetydelig forskjellige fra de som ble oppnådd ved direkte bruk av de modifiserte Atwater -faktorene.

Se også

Referanser

  1. ^ DAT Southgate, ARC Food Research Institute, Norwich, Storbritannia (oktober 1981). "Forholdet mellom matsammensetning og tilgjengelig energi" . Foreløpig agenda punkt 4.1.3, Felles FAO/WHO/UNU ekspertkonsultasjon om energi- og proteinkrav, Roma, 5. til 17. oktober 1981 . FNs mat- og jordbruksorganisasjon , Verdens helseorganisasjon , FNs universitet . ESN: FAO/WHO/UNU EPR/81/41 august 1981 . Hentet 9. mars 2006 .CS1 maint: bruker forfatterparameter ( lenke )
  2. ^ Bijal Trivedi (15. juli 2009). "Kalorivillelsen: Hvorfor matetiketter er feil" . Ny forsker .
  3. ^ Annabel Merrill; Bernice Watt (1973). Energy Values ​​of Food ... grunnlag og avledning (PDF) . USAs landbruksdepartement. Arkivert (PDF) fra originalen 22. november 2016.

Videre lesning