متابولیسم

هنگام ورزش در یک محیط گرم, نیاز به اکسیژن ممکن است تقریباً تا ۱۰ درصد افزایش یابد امکان دستیابی به درجاتی از سازگاری, معمولاً وجود دارد و از اینرو نیاز است ورزشکاران وقتی فعالیت در محیطی متفاوت را مدّنظر دارند به این گزینه توجه داشته باشند

متونی اینچنین، باید به سؤالاتی اساسی، نظیر: چرا، چه، چگونه و چه زمانی پاسخ دهند. هر یک از این سؤالات میتواند متوجه عرصههای متنوع علم تغذیه باشد. برای مثال، پرسش "چگونه" میتواند اشاره به این نکته باشد که: "چگونه میتوان از علم تغذیه برای ارتقاء فعالیت ورزشی استفاده کرد؟" یا "ما به چه مقدار غذا نیاز داریم؟"

خوشبختانه، این فصل بر آن است تا به هردوی این پرسشها پاسخ دهد که میتواند شامل مطالعه انرژی، (یعنی اینکه چگونه بدن از غذاهای مصرفی، انرژی دریافت میکند؛ چگونه بدن آن را مورد استفاده قرار داده و به فعالیت بدنی بپردازد). اندازهگیری انرژی و درک تعادل انرژی باشد.

مطالعهٔ علم تغذیه، متضمن مطالعهٔ شمار دیگری از علوم مثل فیزیک، زیستشناسی، فیزیولوژی و شیمی است. یک دانشمند فیزیک، انرژی را ظرفیت انجام کار تعریف میکند و این اساساً همان چیزی است که یک شخص در هنگام ورزش انجام میدهد یعنی تبدیل فرمی از انرژی به فرمی دیگر، برای انجام کار. اما برای شروع کار هم نیاز به انرژی است؛ پرسش این است که اصل سیکل یا چرخه انرژی از کجا آغاز میشود؟

منبع اصلی همه انواع انرژی خورشید است. انرژی حاصل از تشعشعات خورشیدی باعث میشود تا کلروفیل برای تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد. ما این مادهٔ غذایی را میتوانیم مستقیماً از طریق سبزیجات و یا به طور غیرمستقیم از فرآوردههای حیوانی به دست آوریم. که در مورد اخیر، حیوان موردنظر انرژی ذخیره در سبزیجات را تبدیل به فرمی دیگر میکند، که انسان بتواند از آن استفاده کند. بدینشکل، بشر برای کسب انرژی ذخیره در پیوندهای شیمیایی با واحد گلوکز به فتوسنتز وابسته است.

انرژی ذخیره در یک واحد گلوکز، با استفاده از فرایند اکسیداسیون، آزاد شده و برای انجام کار مورد استفاده قرار گرفته و گرما تولید کند. این پدیده، رابط بین دو علم دینامیک و ترمودینامیک است، که واحدهای بکاررفته در علم تغذیه را در اختیار ما میگذارند. واحد اصلی انرژی که مورد استفاده محققان فعلی است، ژول (J) و کیلوژول (KJ) است. با این حال برای متخصصان علوم تغذیه، محققان و نویسندگان، دل کندن از واحد شایعتر کالری و کیلوکالری به راحتی امکانپذیر نیست. (در حالت معمول به جای واحد تکنیکی کیلوکالری از واحد کالری استفاده میشود، اما در سرتاسر این کتاب به جای واحد غلطانداز کالری، از همان کیلوکالری استفاده شده است.)

برای آشنایی عملیتر با این واحدها، به این نکته توجه کنید: بدن انسان با استفاده از سلولهای مصرف کنندهٔ انرژی، گرما را با سرعت تقریبی یک کیلوکالری (Kcal) در هر دقیقه ساطع میکند. حاصل یک کیلووات (KW) جریان برق، تقریباً؛ ۱۴ کیلوکالری در هر دقیقه است، یعنی همان احساس گرمی که در یک اتاق شلوغ به انسان دست میدهد. این دو واحد مورد استفاده در مبحث تغذیه برای اندازهگیری انرژی قابل تبدیل به یکدیگر هستند؛ هر کیلوکالری معادل KJ ۱۸۶/۴ است، بنابراین برای تبدیل کیلوکالری به کیلوژول، میتوان کیلوکالری عکس را به عدد ۲/۴ تقسیم کرد، که رقم حاصل، پاسخ تقریبی است.

زمانی که بدن انسان انرژی شیمیایی موجود در مواد غذایی را تبدیل میکند، این عمل را، از طریق فرایند اکسیداسیون که تنها از راه فعالیت پیچیدهٔ آنزیمی امکانپذیر است، انجام میدهد. به غیر از این، راه دیگری برای رهایی انرژی موجود در موادغذایی در دمای بدن وجود ندارد. اما از نظر ترمودینامیکی، حتی با وجود این فعالیت آنزیمی، غذاها کاملاً متابولیزه نمیشوند. با این حال، چنین فرایندی در شرایط آزمایشگاهی امکانپذیر است، و این همان فرایند کاملی است که قادر به ثبت یک میزان گرمای خاص برای هر نوع از غذاست. دستگاهی که به وسیلهٔ آن این مقادیر تعیین میشود؛ بمب کالریمتر نام دارد. در این دستگاه یک نوع خاص از غذا، تحت فشار بسیار بالا با اکسیژن مخلوط میشود. سپس با استفاده از جرقهٔ الکتریکی آن را میسوزانند و گرمای ناشی از این عملیات، به دقت اندازهگیری میشود، با این روش، میتوان محاسبه کرد که هر گرم از کربوهیدرات kcal ۱/۴، پروتئین kcal ۶/۵ و چربی kcal ۳/۹، انرژی تولید میکند.

معهذا، بدن انسان به کارآمدی فرایند آزمایشگاهی نیست و از این رو ما نمیتوانیم اعداد و ارقام را در محاسبات به کار گیریم، علت این ناکارآمدی آن است که فرایند هضم غذا کامل نیست و بخشی از انرژی موجود در غذا،از بدن دفع میشود. این مسأله به ویژه در مورد پروتئین صدق میکند که به طور نسبی مقادیر زیادی از انرژی آن از طریق ادرار دفع میشود. (چیزی حدود ۸ درصد). سیستم بدن انسان در هضم کربوهیدراتها با از دست دادن تنها حدود ۱ درصد، بسیار کارآمد نشان میدهد بنابراین ارقام اصلاح شدهٔ فوق به صورت زیر درمیآیند.

کربوهیدرات kcal/g ۴

پروتئین kcal/g ۴

چربی kcal/g ۹

بسیاری از متون مربوط به تغذیه، حاوی جداول غذایی است که نشاندهندهٔ معادل انرژی غذاها و مواد اصلی موجود در آنها است. در عین حال که این جداول به عنوان یک راهنمای غذایی، انجام وظیفه میکنند، اما صد در صد صحیح نیستند و باید با احتیاط با آنها برخورد کرد. به عقیدهٔ نویسنده، این جداول بین ۸۰ تا ۹۰ درصد، دقیق هستند و از این رو، به عنوان مثال نباید علم تغذیه را از نظر دقت معادل علم فیزیک قلمداد کرد.

● غذای معمول و ماده غذایی اصلی آنها

غذا(۱۰۰ گرم) انرژی(کیلوکالری) آب(گرم) پروتئین(گرم) چربی(گرم) کربوهیدرات(گرم)

نان ۲۴۳ ۳۸.۳ ۷.۸ ۱.۴ ۵۲.۷

شیر ۶۶ ۸۷ ۳.۴ ۳.۷ ۴.۸

کره ۷۹۳ ۱۳.۹ ۰.۴ ۸۵.۱ کم

پنیر ۴۲۵ ۳۷ ۲۵.۴ ۳۴.۵ کم

سیبزمینی خام ۷۰ ۸۰ ۲.۵ کم ۱۵.۹

کلم خام ۲۰ ۷۸ ۱.۳ کم ۱.۳

نخود پخته ۸۰ ۷۲ ۶ کم ۱۶

گوشت قرمز ۲۷۰ ۵۶ ۲۰ ۲۰ ۰

ماهی ۱۷.۵ ۶۵ ۲۰ ۸.۳ ۳.۶

سیب ۴۷ ۸۴.۱ ۰.۳ کم ۱۲.۲

موز ۶۰ ۶۰ ۰.۷ کم ۱۴

گوجه فرنگی ۲۰ ۷۵ ۱ کم ۵.۸

خیار ۱۵ ۸۰ ۰.۵ کم ۵.۲

---