A termodinamika védelme diétás vitában

védelme

Egyes táplálkozási szakértők szerint nem minden kalória egyenértékű, mert az emberi test másképp vonja ki az energiát, mint a különféle ételek. A terület kapcsolódó aggodalma, hogy a termodinamika első törvényén alapuló étrend-tanácsadás nem megfelelő. Ezeknek az állításoknak azonban ellentmondanak az emberi anyagcserét tanulmányozó kutatók, akik olyan kísérletekre mutatnak rá, amelyek azt mutatják, hogy a kalória számít az élelmiszer-csomagoláson, helyesen számolnak az ételek közötti különbségekkel. Mindkét tábor egyetért abban, hogy a termodinamika rossz hírnevet szerzett az étrendtudományban, köszönhetően a fogyás bizonyos mítoszainak, de abban nem értenek egyet, hogy ez a hírnév megérdemelt-e.

„A kalória nem biztos, hogy kalória” - ez volt az üzenete az Élelmiszer-gyártás Fizika Konferenciájának januárban, az Egyesült Királyságban, Chipping Campdenben rendezett konferenciáján. Andrew Preece hangszóró fizikus táplálkozási terapeuta, aki részmunkaidőben dolgozik a brit QinetiQ biztonsági és védelmi vállalkozónál. Két brokkoli fejnek ugyanolyan a kalóriatartalma, mint egy csokoládénak, de Preece szerint különböző hatással vannak a súlygyarapodásra. Ezt a kalória-egyenlőtlenséget szerinte figyelmen kívül hagyják a táplálkozási tanácsok, amelyek a kalóriaszámolásra és az energiatakarékosságra összpontosítanak, amint azt a termodinamika első törvénye rögzíti.

"A kalória természetesen kalória" - mondja Kevin Hall, aki fizikusnak tanult, és jelenleg a Maryland-i Nemzeti Egészségügyi Intézetben kísérleteket végez és matematikai modelleket fejleszt ki az anyagcserére és a testtömeg-szabályozásra. Hall egyetért abban, hogy a különböző makrotápanyagok - a zsírok és a szénhidrátok gondolata - nagyon eltérő hatással vannak a szervezetre, de ő határozottan nem ért egyet Preece állításával. Ha a kérdés csak a test által elégetett kalóriák számára vonatkozik, nem pedig zsírként tárolva, akkor két, azonos kalóriatartalmú étel esetében "gyakorlatilag ugyanaz", függetlenül azok zsír- vagy szénhidráttartalmától.

Kísérletekben, ahol az embereket azonos kalóriaszámmal, de eltérő szénhidrát- és zsírtartalommal táplálják, az eredmények azt mutatják, hogy a test közel azonos energiát éget el. A modellek ugyanazt az eredményt jósolják. "Olyan emberekről beszélünk, amelyek napi [csak] tíz kalória nagyságrendűek, és akiknek étrendjét szigorúan ellenőrzik" - mondja Hall. "Nagyon magabiztosan mondhatjuk, hogy úgy tűnik, nincs sok hatása." Természetesen a szénhidrátok és zsírok sok más módon is eltérő módon hatnak a testre, például a jóllakás erejével, de a testzsírra jutó, kalóriára eső hatása lényegében azonos.

Hall modelljei a táplálékfogyasztással és az energiafelhasználással kapcsolatos különféle anyagcsere-reakciókról számolnak be. A modellek beépítik a termodinamikát, és úgy vannak beállítva, hogy megismételjék azokat a kísérleteket, amelyeket ő és csapata a laboratóriumban hajtott végre. A diéta során a szénhidrátok számának megváltoztatása például arra készteti a testet, hogy glükózt állítson elő nem szénhidrátforrásokból, például a zsírszövetben és bizonyos aminosavakban található glicerinből. Ezek a különböző reakcióutak mind radioaktív nyomjelzőkkel nyomon követhetők, lehetővé téve a kutatók számára, hogy pontosan meghatározzák, hogyan változnak az anyagcsere útjai és az energiafogyasztás az étrend összetételével.

A termodinamika törvényei érvényesek-e az emberi testre?

Első pillantásra a termodinamika törvényei alkalmatlannak tűnhetnek az emberi testen átáramló energiaáramok modellezéséhez, mivel a test nem zárt, elszigetelt rendszer. "Az élő szervezetek nincsenek egyensúlyban", így a termodinamika nem releváns - mondja Richard Feinman, a Brooklyni Állami Egyetem New York-i Egészségügyi és Tudományos Központjának biokémikusa, aki szintén egyetért a "kalória nem kalória" ponttal. -Kilátás. Azt állítja, hogy még akkor is, ha a különböző makrotápanyagok oxidációs útja ugyanazt az összenergiát használja, akkor is különböző mennyiségű munkát és hőt termelnek, így kalóriájuk egyenlőtlen.

Ez az érvelés téves, állítja Dale Schoeller, aki az anyagcserét és a táplálkozást tanulmányozza a madisoni Wisconsini Egyetemen. Megjegyzi, hogy az élelmiszerek kalóriatartalmának meghatározása céljából végzett emberi táplálkozási kísérletek annak változásaiban változnak, hogy a szervezet hogyan kezeli a különböző makrotápanyagokat. Ezek a számok szolgálnak azokra az értékekre, amelyek például a gabonaszeletek oldalán jelennek meg. „Ez nem tökéletes szám; az anyagcseréjükben mutatkozó különbségek miatt néhány százalékkal változik az egyének között ”- mondja Schoeller. De közel van ahhoz, hogy észrevegyék.

Az etetési kísérletek a testet zárt rendszerként is hatékonyan kezelik az összes be- és kimenő energia, a keletkezett hő és az elvégzett munka mérésével. Az utak bonyolultak, de ha helyesen mérik és figyelembe veszik őket a modellekben, akkor a termodinamika törvényei megfelelnek, mondja Hall.

"Természetesen a termodinamika törvényei teljes mértékben érvényesek az élő szervezetekre" - mondja Marko Jusup, a Tokiói Műszaki Intézet fizikusa, aki modelleket dolgoz ki számtalan biológiai és ökológiai rejtvény leírására, a malária terjedésétől a kékúszójú tonhal növekedéséig. Például a tonhal életére vonatkozó modelljei a termodinamika energiamérlegének érveit használják a halak növekedési és szaporodási sebességének sikeres előrejelzésére, amikor embrióból felnőtté alakul.

A 3500 kalória mítosz

Jusup nem érti, miért folyik vita arról, hogy a termodinamika törvényei érvényesek-e az emberekre, de elismeri, hogy óvatosnak kell lenni, amikor a törvényeket jóslatokra használják. "Használatuk táplálkozási vagy táplálkozási tanácsadásra bizonyos értelemben hasonlít egy falióra milliszekundum mérésére" - mondja. Hall visszhangozza ezt az érzést, mondván, hogy a termodinamika törvényeinek alkalmazása a fogyás tanácsaihoz zavart vezethet. Alapvető esetként emeli ki a „3500 kalória szabályt”. Preece aggályának forrásaként emlegette ezt a szabályt is.

A táplálkozási tankönyvekben és a fogyókúrás weboldalakon rögzített 3500 kalória-szabály kimondja, hogy minden 3500 kalória után, amelyet leadott az étrendből, egy kiló testzsírt fog elveszíteni. De az adatok nem egyeznek, és ez a kudarc arra késztette egyeseket, hogy megkérdőjelezzék bármely energiatakarékosságot magában foglaló táplálkozási vagy súlycsökkentő modell érvényességét.

A 3500 kalóriás szabály Max Wishnofsky amerikai orvos munkájából ered. 1958-ban kiszámította, hogy egy font zsírszövetben tárolt energiamennyiség nagyjából 3500 kalória [1], amelyről azt állította, akkor az az összeg, amelyet egy személynek el kell hagynia egy font zsír leadása érdekében. De ennek a gondolkodásnak két problémája van - mondja Hall. Először is, a számítás feltételezi, hogy csak a zsír tűnik el, ha lefogy, ami valótlan. Másodsorban azt feltételezi, hogy a test energiafelhasználása állandó marad, míg a tanulmányok azt mutatják, hogy a test kevesebb kalória elégetésével alkalmazkodik könnyebb terheléséhez. Egyre több kalóriát kell csökkentenie, hogy minden további kilót elveszítsen.

Hall szerint a szabály azért tapasztalta meg a tapadást, mert könnyen megjegyezhető, és néhány hét időtartamában az előrejelzések nagyjából elhalványulnak. "Az emberek szeretik az egyszerűséget" - mondja Hall.

Hall elmondása szerint ő és mások előrelépést tettek az orvosok és a dietetikusok oktatása terén a különböző makrotápanyagok kalóriáinak egyenértékűségéről, valamint a 3500 kalória szabályról. Például olyan eszközöket fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik az orvosok számára, hogy pontosabb előrejelzéseket tegyenek. Hall szoftvere, az NIH testtömeg-tervező, az energiaáramlási modelljének egyszerűsített változatát kódolja, és a betegek felhasználhatják arra, hogy megjósolják a célsúly eléréséhez szükséges kalória-csökkenést. "A weboldalt emberek milliói használták, ezért az üzenet egyre inkább megjelenik" - mondja. De hozzáteszi, a fogyókúrával kapcsolatos mítoszok elterjesztése a szélesebb nyilvánosságban egészen más labdajáték.

Katherine Wright a Fizika.

Helyesbítés (2019. április 29.): Ezt a történetet azért frissítettük, mert véletlenül a szöveg korábbi verzióját tették közzé.