لا يحتاج الإنسان إلى موقد ، ولا حاجة لحساب السعرات الحرارية ، أو لماذا هناك حاجة لحساب السعرات الحرارية. ما مقدار الطاقة التي تحتاجها

"الإنسان ليس فرنًا" - لا حاجة لحساب السعرات الحرارية! …. أو لماذا هناك حاجة إلى عد السعرات الحرارية.

بالنسبة لأولئك الذين يعتقدون اعتقادًا راسخًا أن جسم الإنسان ليس موقدًا ، وأن السعرات الحرارية الموجودة فيه لا "تحترق ، وأن حساب السعرات الحرارية ليس ضروريًا ، وضارًا ، وليس مفيدًا ، ننشر منشورًا بواسطة Oleg Tern ، يتساءل فيه لماذا الشخص - موقد ، ولماذا حساب السعرات الحرارية هو أفضل طريقة لفقدان الوزن.

إذا حكمنا من خلال أحدث البيانات ، فإن بعض الأشياء الأساسية ، التي بدونها يتم التعامل مع التغذية هي نفس تصميم مركبة فضائية دون وجود فكرة عن الرياضيات ، ليست واضحة للجميع. حتى أن البعض فخور بذلك ، على الرغم من أنني لن أفعل ذلك. بالنسبة لأولئك الذين يريدون أن يفهموا ما يجيبون عليه عندما يدعي شخص ما بشكل مشهور ونكران الذات أن "الشخص ليس موقد" متعدد العناصر التقليدية.

في العدد: بيك تلك المدرسة لأولئك الذين أفرطوا في النوم - عرض نار مع برجر مزدوج وكوكاكولا وبطاطا صغيرة - لقد هزم العلم مرة أخرى الأمية والجهل - يستريح المتنبئون بالطقس بينما يفقد الآخرون الوزن.

أولاً ، بضع لحظات لأولئك الذين تخطوا الفيزياء والكيمياء.

أولاً - ما هو الشكل الرئيسي للمناقشة.

السعرات الحرارية (كالوري ، كالوري) هي وحدة خارج النظام لمقدار العمل والطاقة ، وتساوي كمية الحرارة المطلوبة لتسخين 1 جرام من الماء بمقدار 1 كلفن (كلفن - مقياس درجة الحرارة) عند ضغط جوي قياسي قدره 101.325 كيلو باسكال.

في السابق ، كانت السعرات الحرارية تستخدم على نطاق واسع لقياس الطاقة والعمل والحرارة. الآن تُستخدم وحدة القياس هذه بشكل أساسي في اتجاهين - لقياس كمية الحرارة التي تنتجها أو تستهلكها بعض المعدات ، خاصة في المرافق العامة (يتم قياس حرارة البطارية بالجيجا كالوري ، الشتاء القادميمكنك أن تسأل ZhEK عما إذا كانت البطاريات الخاصة بك تعطي حرارة كافية ، عند ذكر السعرات الحرارية فإنها عادة ما تتوتر) ؛ وكذلك في الأمور المألوفة لدينا - عند حساب محتوى السعرات الحرارية للمنتجات والعمل الذي يقوم به الشخص.

آخر نقطة مهمة، والتي لسبب ما يتجاهلها الجميع بعناد - قوانين الحفظ.

هذه هي القوانين الفيزيائية الأساسية ، والتي بموجبها تظل بعض خصائص النظام المغلق دون تغيير مع أي تغييرات في النظام. أهمها قوانين حفظ المادة والطاقة.

ينص قانون حفظ المادة على أن المادة لا تُخلق ولا تُدمر ؛ خلال التحولات الكيميائية ، تظل الكتلة الكلية دون تغيير. كما أن المقدار الإجمالي للطاقة في النظام يظل دون تغيير ؛ تتحول الطاقة فقط من شكل إلى آخر. (هناك أيضًا قوانين لحفظ الزخم والشحنة الكهربائية وما إلى ذلك).

قوانين حفظ المادة والطاقة ليست دقيقة تمامًا - في ظل ظروف معينة ، يمكن تحويل المادة إلى طاقة والعكس صحيح ، ولكن إلى جسم الانسانإنه غير ذي صلة ، على الأقل حتى يصل إلى منطقة الاندماج ، أو يتسارع إلى سرعة الضوء. صحيح أن بعض المتحمسين المجانين يعتقدون أن E = MC2 تدور حولهم.

بالإضافة إلى. دعونا نتذكر الروابط بين الذرية في الجزيئات العضوية. أعلم أن القليل منهم قد قرأ هذا حتى الآن ، وسيتم مكافأتهم بالصورة الأولى والكلمة التي يمكن أن تفسد درس الكيمياء الحيوية الممل - الكحول. دعونا نتذكر صيغة الكحول ، الحبيبة ، الإيثيل ، تلك C2H5OH بالذات. يمكن تمثيل جزيءه بطريقتين:

في الصورة الثانية ، ترى العصي الأفقية والعمودية - هذه هي الروابط بين الذرية التي تم ذكرها والتي تحمل الذرات في الجزيء. تحتوي على طاقة كامنة - إذا قمت بطريقة ما بتقسيم هذه الروابط ، على سبيل المثال ، حرق الكحول في وجود الأكسجين مع تكوين جزيئات جديدة - ثاني أكسيد الكربون والماء (CO2 و H2O) ، عندها ستندلع الطاقة الزائدة وتنطلق في شكل من أشكال الحرارة.

من السهل أن نفهم أنه إذا كان لدينا عند الإدخال جزيء كحول وثلاثة جزيئات أكسجين ، وفي المخرج 2 جزيء من ثاني أكسيد الكربون وثلاثة جزيئات ماء (كمية ثابتة من المادة) ، فإن كمية الطاقة المنبعثة في مثل هذا التفاعل بغض النظر عن كيفية تشويهنا ، ستكون هي نفسها وفقًا لقانون الحفظ. مهما فعلنا - نحن ندخل المحفزات في التفاعل ، ونحرق الكحول في الفرن أو بالمباريات ، ونقوم بتحولات كيميائية حيوية متعددة المراحل - في أي حال ، سيتم إطلاق نفس الكمية من الطاقة في هذا التفاعل.

ماذا يحدث مع جزيء الكحولفي الكائن الحي؟ اقرأ في وقت فراغك ، مفيد ل التنمية العامةوشرح للأطفال ما هو إدمان الكحول. يصبح الكحول في الجسم صعبًا للغاية وعلى عدة مراحل ، لكنه في النهاية يتحول إلى ماء وثاني أكسيد الكربون بمشاركة الأكسجين. إذن ما مقدار الطاقة التي يمكن إطلاقها نتيجة لمثل هذه التفاعلات؟ بقدر ما يتم حرقه في الفرن ، بقدر ما يمكن إطلاقه أثناء انقسام الروابط بين الذرية وتشكيل روابط جديدة.

لذلك ، اكتشفنا أنه إذا تم حرق بعض المواد العضوية المنتجات النهائية- الماء وثاني أكسيد الكربون ومواد أخرى (على سبيل المثال ، أكسيد النيتروجين أو أكسيد الكبريت ، إذا قمت بحرق الأحماض الأمينية التي تحتوي عليها) في وجود الأكسجين ، ثم يتم إطلاق قدر من الطاقة ، والتي يمكن قياسها بالسعرات الحرارية . يتم تحديد هذا المقدار من خلال عدد الروابط بين الذرات التي شاركت في عملية الأكسدة - فقد تم إطلاق الطاقة منها ، بسبب. كمية المادة تبقى دون تغيير (عدد الذرات - الكربون ، الهيدروجين ، الأكسجين ، إلخ). وفي جميع الحالات ، حيثما تحدث أكسدة الجزيء ، يتم إطلاق نفس الكمية من هذه الطاقة.

من أجل معرفة مقدار الطاقة (الحرارة) التي يمكن إطلاقها من هذه الجزيئات ، فقد احترقت بالفعل في الأفران في وقت ما درجة حرارة عاليةمختلف العناصر الغذائية ومعرفة عدد السعرات الحرارية التي سيتم تخصيصها. اليوم ، لا أحد يحرق همبرغر وكولا وزريعة صغيرة في الفرن لمعرفة عدد السعرات الحرارية التي لديهم - إنه أمر ممتع ، لكن العلماء لا يستمتعون فقط في عملهم ، كما يعتقد الكثير من الناس.

يخضع المنتج الذي تم فحصه للتحليل الكيميائي ومعرفة مقدار احتوائه على البروتينات والدهون والكربوهيدرات والمواد الأخرى. لذلك ، يتم تحديد كمية البروتينات بواسطة نيتروجين البروتين (يتم حرق المنتج بحمض الكبريتيك في وجود محفز ويتم قياس حجم الأمونيا المنبعثة). يتم استخلاص السكر الكحول الإيثيلي. النشويات تذوب في الماء أو محلول ملحي- إلخ. وما إلى ذلك وهلم جرا. معرفة التركيب الكيميائيالمنتج ، يحسب بالفعل محتواه من السعرات الحرارية بطريقة حسابية بحتة ، بناءً على البيانات المتاحة للمكونات.

في الوقت نفسه ، تؤدي الأرقام إلى كمية الطاقة التي يتم الحصول عليها من أكسدة هذه العناصر الغذائية. مواد في الجسم- مع مراعاة حقيقة أنه ليس كل شيء يحترق في أجسامنا بالكامل. نتيجة لذلك ، اتضح أن 1 جرام من البروتين أو الكربوهيدرات في الجسم يوفر حوالي 4 كيلو كالوري. 1 غرام من الدهون - 9 سعرات حرارية (في الفرن ، تختلف هذه الأرقام قليلاً).

كما ترى ، يتم جلب المواد ذات البنية المختلفة إلى نفس نظام القياس - السعرات الحرارية. وهذا يعني أنه يمكننا تقييم المحاسبة البشرية (الدخل / المصروفات) باستخدام وحدة قياس واحدة فقط ، وهذا بالفعل سيميز النظام ككل بوضوح تام.

الآن حول الصعوبات التي تنشأ في هذا المطبخ بأكمله - في الواقع ، ما الذي يجب أن يؤخذ في الاعتبار عندما يقولون ابتذال مبتذل أن الشخص لا يخبز وهو معقد. بعض الأمثلة.

لتجهيز الكحول تهدر الطاقة- وكذلك لمعالجة البروتينات والدهون والكربوهيدرات. ويتطلب كل من هذه المكونات تكاليف مختلفة - على سبيل المثال ، يتم إنفاق 10-20 في المائة على معالجة البروتين أكثر من معالجة الدهون أو الكربوهيدرات ، لذلك يمكن استخراج طاقة أقل من البروتين. وجزء آخر العناصر الغذائيةلا يتم هضمه وامتصاصه ، ويترك أجسامنا في حالة عبور ، على الرغم من ضرورة إنفاق الطاقة عليه أيضًا. من الصعب مراعاة هذه العوامل العديدة. وهناك آخرون.

هو ملكنا يقضي الجسمالطاقة للتدفئة والتبريد. يسخن ويبرد في نفس الوقت. على سبيل المثال ، في الصيف ، على الرغم من الحرارة ، نستمر في تدفئة الجسم ، بينما ننفق الطاقة على تبريده - التعرق ، والتنفس ، وما إلى ذلك. إذا كان الشخص مصابًا بالتسمم الدرقي ، فإن عملية الأيض تزداد ، وينفق على التدفئة أكثر من غيره. ومع ذلك ، يجب أن تكون درجة حرارة الجسم طبيعية - وبالتالي ، فهي تنفق أكثر وأكثر على التبريد. من الضروري توضيح سبب كونه أنحف من الشخص المصاب بقصور الغدة الدرقية ، عندما يكون التمثيل الغذائي (التسخين) ، على العكس من ذلك ، أبطأ؟ إذا لم يكن المثال واضحًا ، فقم بتشغيل مكيف الهواء في الشتاء ، وافتح النوافذ وقم بتدفئة الشقة بالسخانات لمدة يومين على الأقل - وستتلقى في الشهر المقبل مفاجأة على شكل فاتورة كهرباء.

إن مجموعة هذه العوامل (وهناك العديد منها) هي التي تجعل النظام غير متوقع. شخص واحد يفقد وزنه بمقدار 2.5 ألف سعرة حرارية ، والثاني يحصل على دهون بمقدار 1.5 - مفارقة؟ لا على الإطلاق ، كل شيء يمكن تفسيره - لكن التنبؤ به أكثر صعوبة.

صعب ، لكنه ممكن - على الأقل كل من المحترفين والأشخاص ذوي الخبرة يفعلون ذلك بشكل مناسب تمامًا - على الأقل أفضل مما يتنبأ به مركز الأرصاد الجوية. بسبب ما هذا ممكن؟

على الرغم من أن الجسم آلية معقدة ، إلا أنها ليست فوضى ، بل نظام خاضع للرقابة. ويتم تكوين هذا النظام بطريقة معينة للوجود. متابعة للمثال مع التدفئة والتبريد ، يمكننا القول أن هناك ترموستات ينظم كل هذا - يقع في منطقة ما تحت المهاد ويحافظ على نفس حالة الجسم تقريبًا ، بما في ذلك الوزن. ومن الممكن أيضًا التنبؤ بسلوكها - على الأقل في فترة زمنية طويلة بما فيه الكفاية ، إذا لم تتغير ظروف الوجود بشكل جذري ، تظل هذه الإعدادات مستقرة إلى حد ما.

ليس لدينا آليات كافية لتقييم السعرات الحرارية التي يحرقها الجسم (لا يمكننا وضع أي شخص يريد إنقاص وزنه في غرفة يتم فيها تحديد مقدار الطاقة المستهلكة ، كما تم القيام به لتقييم أنواع مختلفة من التمارين - أتساءل كيف تم قياسها عدد السعرات الحرارية المحروقة أثناء ممارسة الجنس ، مع الضوء أو بدونه؟ ووفقًا للجداول ، يتم الحصول على قيم سقف متوسطة جدًا) - ولكن يمكننا بسهولة حساب كمية السعرات الحرارية التي يدخل الجسم.

إذا كان الوزن مستقرًا ، فإن الجسم بالمقدار الحالي تنفق السعرات الحراريةبقدر ما يحصل. ويتبقى لنا طريقتان بسيطتان - إما أن نحافظ على استقرار محتوى السعرات الحرارية في النظام الغذائي ، ولكن نحاول زيادة / تقليل إنفاق السعرات الحراريةحسب احتياجاتنا ، أو ببساطة ، نتلاعب بكمية السعرات الحرارية التي يمكننا الحصول عليها من الطعام. الجداول والقيم المحسوبة لمساعدتنا - يتم إنشاؤها حتى نتمكن من التنقل بطريقة ما في اختيار الإستراتيجية ، لكنها ليست مطلقة ، لأن. لا يمكن التنبؤ بشكل كامل بسلوك الآلات البيولوجية البشرية المعقدة.

في الواقع ، ما مقدار الطاقة الاصطناعية اللازمة لتزويد الإنسان بالطعام؟

إذا تذكرنا أن الأشخاص البدائيين أنفقوا قوتهم العضلية فقط في الحصول على الطعام ، والآن يخدم أقوى مجمع صناعي زراعي نفس الغرض ، فيمكن للمرء أن يفهم التوقعات القاتمة نصف المزاح لأحد المتخصصين البارزين: "تكاليف الطاقة ستزداد ، كما يقولون ، من الصفر إلى اللانهاية. ".

لكن اللانهاية ليست مفهومًا محددًا للغاية ، وبالتالي فمن غير المرجح أن يكون أي شخص راضيًا عن مثل هذا التنبؤ الخاطئ. هذا يعني أننا نحتاج على الأقل إلى حساب طاقة شرطي يقربنا من الحقيقة.

حتى الأطفال الصغار يعرفون أن الزبيب لا يؤخذ من اللفائف وأن اللفائف نفسها لا تنمو على الأشجار. ليصبح العنب زبيب حبوب القمحالخبز ، يجب أن يمروا سطر كاملالعمليات. وبالمثل مع المنتجات الغذائية الأخرى. ونتيجة "صقلها" في المصانع والحصادات والمصانع ، يرتفع سعر الطاقة للأغذية بشكل كبير. أحيانًا ما يقرب من عشر مرات ، ولكن عادةً خمس مرات. وإذا ، وفقًا للخبراء ، في متوسط ​​نظامنا الغذائي اليومي ، يجب أن يقع 7.5 ميجا جول على الأطعمة النباتية ، فإن إنتاجها يتطلب 37.5 ميجا جول من الطاقة ، يتم إنفاق جزء صغير نسبيًا منها (حتى 20٪) في الحقل أو في المحمية. الأرض ، والباقي يذهب إلى مصنع "تحويل" المواد الخام.

سعر الطاقة للحليب واللحوم أعلى من ذلك.

تذكر مجمع Dukhaninsky: هناك عائد للطاقة الحيوية بنسبة 5.3 ٪ ، أو كل ميغا جول من الطعام الحيواني في مرحلة الإنتاج الزراعي يتطلب حوالي 20 ميجا جول من الإجمالي ، بما في ذلك أكثر من 5 ميجا جول من الطاقة الاصطناعية. علاوة على ذلك ، تزيد بمقدار 5 أضعاف أثناء المعالجة في مصانع اللحوم والألبان. المجموع: واحد إلى خمسة وعشرين. كثير من الناس يحبون الحليب المكثف. لذا اعلم: مع كل سعر حراري من "الحليب المكثف" "نأكل" كل الطاقة تكلف 25 ضعفًا. الوضع هو نفسه تقريبًا ، على سبيل المثال ، مع لفائف اللحم واللحوم المفرومة التي يقدمها الطهي.

يعتقد خبراء التغذية أن الشخص يجب أن يستهلك 5.5 ميغا جول في اليوم مع طعام من أصل حيواني. بضرب هذا الرقم في الطاقة المعادلة 25 ، نحصل على 137.5 ميجا جول - هذا هو تدفق الطاقة الذي يجب أن يأتي بشكل غير مرئي إلى طاولة كل واحد منا كل يوم مع الحليب واللحوم ومنتجات الماشية الأخرى. يحتوي هذا التدفق أيضًا على الطاقة التي تم إنفاقها على الآلات والأسمدة والمباني والهياكل والمعدات والوقود والمواد المستخدمة مباشرة في الزراعة نفسها وفي قطاعات أخرى من مجمع الصناعات الزراعية.

اتضح أن إنتاج الأغذية النباتية والحيوانية لوجبات الإفطار والغداء والعشاء لدينا يستهلك 37.5 + 137.5 = 175 ميجا جول من إجمالي الطاقة ، أي ما يقرب من 14 مرة أكثر مما يأكله كل منا يوميًا. هذا هو 6.0 كجم مما يسمى بالوقود المشروط. حسنًا ، سيتطلب الفرد سنويًا 365 مرة أكثر ، أي 2.2 طن من الوقود القياسي (حوالي 64000 ميجا جول). بالطبع ، هذه القيم ليست دقيقة تمامًا ، لكنها مناسبة تمامًا للحسابات. لماذا ، ويتم تعديل حصتنا من الطاقة حسب الظروف المحددة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن نسبة العناصر الغذائية النباتية والحيوانية فيها مهمة. على سبيل المثال ، في المتوسط ​​، نستهلك 14.2 ميجا جول (3400 كيلو كالوري) يوميًا ، وليس 13 ميجا جول (3160 كيلو كالوري) ، أي أكثر من المعايير الدولية المقبولة. لذلك ، سيتعين علينا زيادة محتوى السعرات الحرارية غير الكلي في المستقبل القريب. الحصة اليوميةولكن حصة الطاقة الموجودة في أغذية الحيوانات حسب توصية الأطباء.

ومع ذلك ، فإننا لن ننتهك تحليل الطاقة المقبول ونتوقف عند المعيار المستلم البالغ 64000 ميجا جول لكل ساكن سنويًا ، مشترطًا مسبقًا أن الغابات والاقتصاد البحري لا يؤخذان في الاعتبار. سيكون هناك قريبًا 284 مليونًا منا في البلاد ، مما يعني أن الصناعة الزراعية تحتاج إلى كمية هائلة من الطاقة البشرية سنويًا - 18 تريليون ميجا جول لإنتاج الغذاء. لكن الأمر يستحق ذلك: فبعد كل شيء ، ينتج مجمع الصناعات الزراعية ثلث الدخل القومي. بطبيعة الحال ، مع نفس كثافة الطاقة المحددة لجميع أجزاء الدخل القومي ، يجب الحفاظ على تناسب الطاقة.

كيف تزود المجمع الصناعي الزراعي بالطاقة؟ وهنا ننتقل إلى نقطة البداية الثانية لحساباتنا - أحكام برنامج الطاقة لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. أطروحتها المركزية هي كما يلي: "تنفيذ برنامج الطاقة لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية هو واحد من الشروط اللازمةللإسراع بنقل اقتصاد البلاد إلى مسار مكثف للتنمية ، سيزيد بشكل كبير من إمدادات الطاقة لقطاعات الاقتصاد الوطني ، وخاصة مجمع الصناعات الزراعية ، وسيساهم في التنفيذ الناجح لبرنامج الغذاء.

من المناسب ملاحظة أنه خلال سنوات القوة السوفيتية ، مرت صناعة الطاقة المحلية بثلاث مراحل رئيسية. في الأول ، سيطر الوقود الخشبي والنفايات الزراعية والطاقة العضلية لحيوانات الجر على توازن الطاقة. الثاني "تمعدن" متطور توازن الطاقةمن خلال الاستخدام السائد للفحم. تتميز المرحلة الحالية - المرحلة الثالثة - بالتزايد المستمر في استخدام النفط والغاز الطبيعي. في المستقبل القريب ، من المقرر "الانحلال" لميزان الطاقة بسبب التوسع في استخدام الوقود النووي. في الوقت نفسه ، ستشارك أنواع الطاقة المتجددة غير التقليدية - الطاقة الشمسية ، والطاقة الحرارية الأرضية ، وطاقة الرياح ، والغاز الحيوي ، والهيدروجين ، وهيدروجين النيتريك ، وما إلى ذلك - بشكل كامل في التداول. وبالمناسبة ، تقدر مساهمة هذه المصادر بـ 60 -120 مليار ميجا جول ، وهي الأكثر صداقة للبيئة.

لحل مشاكل الوقود والطاقة في بلدنا ، فإن تنفيذ برنامج الطاقة له أهمية حاسمة. تنص على أنه يمكن توفير 15.8-17.0 تريليون ميجا جول في الاقتصاد الوطني بأكمله عن طريق تقليل المعايير المحددة لاستهلاك الطاقة ، و 12-14 تريليون ميجا جول أخرى نتيجة الاستخدام المتزايد للوقود النووي. تحليل البرنامج يجعل من الممكن ، على وجه الخصوص ، الاستنتاجات التالية. أولاً ، سيؤدي توفير الوقود الإجمالي البالغ 27.8-31 تريليون ميجا جول إلى تقليل كثافة الطاقة في جميع قطاعات الاقتصاد الوطني ، بما في ذلك مجمع الصناعات الزراعية. ثانياً ، معدل كهربة البلاد آخذ في التسارع ، ونتيجة لذلك يجب أن يزيد الاستهلاك المحدد للطاقة الكهربائية لإنتاج الدخل القومي بنسبة 5-6٪ في العقد القادم وبنسبة 15٪ على مدار 20 عامًا ، على الرغم من سينخفض ​​الاستهلاك المحدد لجميع مصادر الطاقة لنفس الأغراض. هذا يعني أن المجمع الصناعي الزراعي ملزم بضبط الكهرباء. ثالثًا ، يتعلق تطوير مصادر الطاقة المتجددة غير التقليدية بشكل مباشر بمصالح الطاقة الزراعية الزراعية. في الواقع ، غالبًا ما يشار إلى الزراعة على أنها ورشة عمل في الهواء الطلق - بدون سقف أو جدران أو أرضية. هنا تشرق الشمس ، والرياح ترن ، والجسم الحار للكوكب (الماء الحراري) يغوص تحت التربة. يترافق تحلل المواد العضوية في الطبيعة مع إطلاق غاز الميثان (الغاز الحيوي) ، تحت تأثير أشعة الشمس ، يتم إطلاق الهيدروجين من الماء ، ونتيجة لنشاط الكائنات الحية الدقيقة ، يتم إطلاق نيتروجين الهيدروجين (على سبيل المثال ، الأمونيا) .

الاحتياطيات هنا ضخمة وفي الحالة العامةإن صيغة إستراتيجية الطاقة لمجمع الصناعات الزراعية بسيطة: توازن أقل "معدنية" ، والمزيد من الكهرباء والطاقة المتجددة. يثبت العلماء ويدعمون رأيهم بحسابات معقولة أنه في ظل ظروف معينة ، يمكن للصناعة الزراعية في البلاد أن تكون مكتفية ذاتيًا على أساس مزيج متناغم من طاقة مجمع الصناعات الزراعية مع طاقة العمليات الطبيعية. دعنا ، على الأقل في أمثلة منفصلة ، نناقش كيف يمكن القيام بذلك.

صفحة 1

اختيار كمية ضخمةالطاقة أثناء التحولات النووية تفسر أيضًا ما يسمى بخلل الكتلة. تتكون نواة ذرة الهيليوم ، كما ذكرنا سابقًا ، من بروتونين ونيوترونين. هذا الانخفاض في الكتلة يسمى عيب الكتلة.

يترافق التوليف مع إطلاق كميات هائلة من الطاقة. تنقسم نوى ذرات العناصر الثقيلة (أثقل من الفضة) أثناء العمليات النووية ، وتطلق الطاقة ؛ يمكن أن تتحد نوى ذرات العناصر الخفيفة في نوى أثقل أيضًا مع إطلاق الطاقة. كلما كانت العناصر بعيدة عن منتصف الجدول الدوري ، يمكن إطلاق المزيد من الطاقة في العمليات النووية. تمت دراسة انشطار نوى العناصر الثقيلة بشكل جيد نسبيًا ويتم تنفيذه بنجاح في الوقت الحاضر.

يكون التفاعل مصحوبًا بإطلاق كمية هائلة من الطاقة. من حيث كمية الطاقة المنبعثة ، فإن 1 كجم من اليورانيوم يعادل 2 مليون كجم من الفحم. يتسبب أحد النيوترونات التي سقطت في كتلة عنصر مشع في ظهور 2-3 نيوترونات ، والتي بدورها تؤدي إلى تفاعلات نووية جديدة. في النهاية ، ينشأ سيل من النيوترونات ، مما يؤدي إلى تقسيم عدد هائل من النوى. تسمى العملية التي تشبه الانهيار الجليدي لانشطار النوى الثقيلة بالتفاعل النووي المتسلسل.

هذه العملية مصحوبة بإطلاق كميات هائلة من الطاقة بسبب خلل في الكتلة وفقًا لقانون تكافؤ أينشتاين ، وبسبب إطلاق نيوترونات جديدة في عملية الانشطار ، فهي ذاتية التطور ، تشبه الانهيار الجليدي ، مما جعل من الممكن استخدامه لبناء قنبلة ذرية.

الانفجارات البركانية مصحوبة بإطلاق كمية هائلة من الطاقة (الجدول 3.3) ، تمامًا كما هو الحال في الانفجارات النووية.

من سمات التفاعلات النووية إطلاق كمية هائلة من الطاقة على شكل طاقة حركية للجسيمات المتكونة أو في شكل طاقة إشعاعية. في تفاعلات كيميائيةيتم إطلاق الطاقة بشكل رئيسي في شكل حرارة. طاقة التفاعلات النووية تتجاوز طاقة التفاعلات الكيميائية بملايين المرات. هذا يعلن عدم قابلية نوى الذرات للتدمير في سياق التفاعلات الكيميائية.

يترافق انشطار نوى اليورانيوم -235 مع إطلاق كمية هائلة من الطاقة - حوالي 20.000.000 كيلو كالوري لكل 1 جرام من اليورانيوم المحول ، وهو ما يتوافق تقريبًا مع طاقة 20 طنًا من المتفجرات. هذا هو الأساس لاستخدام اليورانيوم 235 لتصنيع ما يسمى بالقنابل الذرية (أو بالأحرى النووية).

يصاحب انشطار نوى 235U إطلاق كمية هائلة من الطاقة.

يترافق تفاعل الانشطار النووي مع إطلاق كمية هائلة من الطاقة. هذا يعادل حرارة تفاعل حرق 2 مليون كيلوغرام من الفحم عالي السعرات الحرارية.

يترافق اضمحلال نواة U235 مع إطلاق كمية هائلة من الطاقة: يطلق 1 جرام من اليورانيوم قدرًا كبيرًا من الطاقة أثناء التحلل كما يتم الحصول عليه عن طريق حرق 25 طنًا من الفحم. يتم إطلاق الجزء الرئيسي من الطاقة في شكل الطاقة الحركية لشظايا الانشطار. ما يقرب من 10 ٪ من الطاقة المنبعثة أثناء الانشطار هي إشعاع.

أهم ميزةالتفاعلات النووية هي إطلاق كميات هائلة من الطاقة.

أهم ما يميز التفاعلات النووية هو إطلاق كمية هائلة من الطاقة على شكل طاقة حركية للجسيمات المتكونة أو على شكل طاقة إشعاعية. في التفاعلات الكيميائية ، يتم إطلاق الطاقة بشكل أساسي في شكل حرارة. طاقة التفاعلات النووية تتجاوز طاقة التفاعلات الكيميائية بملايين المرات. هذا يفسر عدم قابلية النوى الذرية للتدمير أثناء التفاعلات الكيميائية.

أهم ما يميز التفاعلات النووية هو إطلاق كمية هائلة من الطاقة على شكل طاقة حركية للجسيمات المتكونة أو على شكل طاقة إشعاعية. في التفاعلات الكيميائية ، يتم إطلاق الطاقة بشكل أساسي في شكل حرارة.

يمكن أن تكون الكهرباء التي يولدها الشخص كافية لشحن الهاتف المحمول. تخضع عصبوناتنا لجهد ثابت ، ويمكن تحديد الفرق بين الحياة والموت من خلال الموجات الكهربائية على مخطط الدماغ.

علاج اللادغة

بطريقة ما روما القديمةكان كلوديوس جالين ، ابن مهندس معماري ثري وطبيب طموح ، يسير على طول شواطئ البحر الأبيض المتوسط. ثم ظهر مشهد غريب جدًا أمام عينيه - كان اثنان من سكان القرى المجاورة يسيران باتجاهه ، مع منحدرات كهربائية مربوطة برؤوسهما! هكذا يصف التاريخ الحالة الأولى المعروفة لنا لاستخدام العلاج الطبيعي بمساعدة الكهرباء الحية. وقد لاحظ جالينوس هذه الطريقة ، وهكذا بطريقة غير عاديةلقد أنقذ من الألم بعد جروح المصارعين ، حتى أنه شفى الجزء المؤلم للإمبراطور مارك أنتوني نفسه ، الذي عينه بعد ذلك بوقت قصير طبيبًا شخصيًا.

بعد ذلك ، واجه الشخص أكثر من مرة ظاهرة "الكهرباء الحية" التي لا يمكن تفسيرها. والتجربة لم تكن دائما إيجابية. لذلك ، مرة واحدة ، في عصر الاكتشافات الجغرافية العظيمة ، قبالة سواحل الأمازون ، واجه الأوروبيون ثعابين كهربائية محلية تولد جهدًا كهربائيًا في الماء يصل إلى 550 فولت. كان الويل لمن سقط عن طريق الخطأ في منطقة الدمار التي يبلغ ارتفاعها ثلاثة أمتار.

الكهرباء في كل

لكن لأول مرة ، وجه العلم انتباهه إلى الفيزياء الكهربية ، أو بالأحرى ، إلى قدرة الكائنات الحية على توليد الكهرباء ، بعد حادثة مسلية مع أرجل الضفادعفي الثامن عشر ، الذي بدأ في يوم ممطر في مكان ما في بولونيا ، بالارتعاش من ملامسة الحديد. من دخل محل الجزار طعام فرنسيشاهدت زوجة الأستاذ البولوني لويجي جالفاتي هذه الصورة الرهيبة وأخبرت زوجها عنها أرواح شريرةالذي يحتدم في الحي. لكن جالفاتي نظر إليها من وجهة نظر علمية ، وبعد 25 عامًا من العمل الشاق ، نُشر كتابه "رسائل حول قوة الكهرباء في الحركة العضلية". في ذلك ، ذكر العالم لأول مرة أن الكهرباء موجودة في كل منا ، والأعصاب هي نوع من "الأسلاك الكهربائية".

كيف تعمل

كيف يولد الشخص الكهرباء؟ والسبب في ذلك هو كثرة العمليات البيوكيميائيةالتي تحدث في المستوى الخلوي. يوجد داخل أجسامنا العديد من الاختلاف مواد كيميائية- الأكسجين والصوديوم والكالسيوم والبوتاسيوم وغيرها الكثير. تفاعلهم مع بعضهم البعض وتوليد الطاقة الكهربائية. على سبيل المثال ، في عملية "التنفس الخلوي" ، عندما تطلق الخلية الطاقة المتلقاة من الماء ، وثاني أكسيد الكربون ، وما إلى ذلك. يتم ترسيبه ، بدوره ، في مركبات كيميائية خاصة عالية الطاقة ، دعنا نسميها بشكل مشروط "مستودعات" ، وبعد ذلك يتم استخدامها "حسب الحاجة".

لكن هذا مجرد مثال واحد - هناك العديد من العمليات الكيميائية في أجسامنا التي تولد الكهرباء. كل شخص هو قوة حقيقية ، ومن الممكن تمامًا استخدامه في الحياة اليومية.

كم عدد الواط التي ننتجها؟

الطاقة البشرية كمصدر بديل للتغذية لم تعد منذ فترة طويلة حلما من الخيال العلمي. يتمتع الناس بآفاق كبيرة كمولدين للكهرباء ، ويمكن توليدها من أي من أعمالنا تقريبًا. لذلك ، يمكنك الحصول على 1 وات من نفس واحد ، والخطوة الهادئة تكفي لتشغيل لمبة 60 وات ، وستكون كافية لشحن الهاتف. لذا فإن مشكلة الموارد ومصادر الطاقة البديلة ، يمكن لأي شخص أن يحل نفسه حرفيًا.

النقطة صغيرة - لمعرفة كيفية نقل الطاقة التي نهدرها دون جدوى ، "عند الضرورة". والباحثين لديهم بالفعل مقترحات في هذا الصدد. وبالتالي ، فإن تأثير الكهرباء الانضغاطية ، التي تخلق الضغط من العمل الميكانيكي ، يتم دراستها بنشاط. بناءً على ذلك ، في عام 2011 ، اقترح علماء أستراليون نموذجًا للكمبيوتر يمكن شحنه بالضغط على المفاتيح. في كوريا ، يطورون هاتفًا سيتم شحنه من خلال المحادثات ، أي من الموجات الصوتية ، وقد ابتكرت مجموعة من العلماء من معهد جورجيا للتكنولوجيا نموذجًا أوليًا عمليًا لـ "مولد نانوي" من أكسيد الزنك يتم زرعه في جسم الإنسان ويولد التيار من كل حركة لدينا.

ولكن هذا ليس كل شيء ، فمن أجل مساعدة الألواح الشمسية في بعض المدن ، سوف تتلقى الطاقة من ساعة الذروة ، وبشكل أكثر تحديدًا من الاهتزازات عند السير على الأقدام والسيارات ، ثم استخدامها لإضاءة المدينة. تم اقتراح هذه الفكرة من قبل المهندسين المعماريين في لندن من شركة Facility Architects. وبحسبهم: "خلال ساعات الذروة ، يمر 34000 شخص عبر محطة فيكتوريا في 60 دقيقة. لا يتطلب الأمر عبقريًا رياضيًا لفهم أنه إذا كان بإمكانك تطبيق هذه الطاقة ، فيمكنك في الواقع الحصول على الكثير مصدر مفيدالطاقة التي يتم إهدارها حاليًا. بالمناسبة ، يستخدم اليابانيون بالفعل البوابات الدوارة في مترو أنفاق طوكيو لهذا الغرض ، والتي يمر من خلالها مئات الآلاف من الأشخاص كل يوم. لا تزال السكك الحديدية هي شرايين النقل الرئيسية لأرض الشمس المشرقة.

موجات الموت

بالمناسبة ، الكهرباء الحية هي سبب العديد من الظواهر الغريبة جدًا التي لا يزال العلم غير قادر على تفسيرها. ولعل أشهرها هي "موجة الموت" ، والتي أدى اكتشافها إلى مرحلة جديدة من الجدل حول وجود الروح وطبيعة "تجربة الاقتراب من الموت" ، والتي كان الأشخاص الذين عانوا من الموت السريري في بعض الأحيان نتحدث عنه.

في عام 2009 ، في أحد المستشفيات الأمريكية ، تم أخذ مخططات الدماغ من تسعة أشخاص يموتون لم يعد من الممكن إنقاذهم في ذلك الوقت. تم إجراء التجربة لحل نزاع أخلاقي طويل الأمد حول متى يكون الشخص ميتًا حقًا. كانت النتائج مثيرة - بعد وفاة جميع الأشخاص ، انفجر الدماغ ، الذي كان من المفترض بالفعل أن يقتل ، حرفياً - نشأت فيه دفعات قوية بشكل لا يصدق من النبضات الكهربائية ، والتي لم يتم ملاحظتها من قبل في شخص حي. حدثت بعد دقيقتين إلى ثلاث دقائق من توقف القلب واستمرت حوالي ثلاث دقائق. قبل ذلك ، أجريت تجارب مماثلة على الفئران ، حيث بدأ الشيء نفسه بعد دقيقة واحدة من الموت واستمر 10 ثوانٍ. أطلق العلماء على هذه الظاهرة اسم "موجة الموت".

أثار التفسير العلمي لـ "موجات الموت" العديد من الأسئلة الأخلاقية. وفقًا لأحد المجربين ، الدكتور Lakhmir Chawla ، فإن مثل هذه الاندفاعات من نشاط الدماغ يمكن تفسيرها من خلال حقيقة أنه بسبب نقص الأكسجين ، تفقد الخلايا العصبية إمكاناتها الكهربائية ويتم تفريغها ، مما يؤدي إلى إصدار نبضات "تشبه الانهيار الجليدي". تخضع العصبونات "الحية" باستمرار لجهد سلبي صغير - 70 دقيقة فولت ، والذي يتم الحفاظ عليه بالتخلص من الأيونات الموجبة المتبقية في الخارج. بعد الموت ، يختل التوازن ، وتغير الخلايا العصبية قطبية بسرعة من "ناقص" إلى "زائد". ومن هنا جاءت "موجة الموت".

إذا كانت هذه النظرية صحيحة ، فإن "موجة الموت" على مخطط الدماغ ترسم هذا الخط المراوغ بين الحياة والموت. بعد ذلك ، لا يمكن استعادة عمل الخلايا العصبية ، ولن يكون الجسم قادرًا على استقبال النبضات الكهربائية. بمعنى آخر ، ليس من المنطقي أن يستمر الأطباء في الكفاح من أجل حياة الشخص.

ولكن ماذا لو نظرت إلى المشكلة من الجانب الآخر. افترض أن "موجة الموت" هي المحاولة الأخيرة للدماغ لإعطاء القلب تفريغًا كهربائيًا لاستعادة عمله. في هذه الحالة ، خلال "موجة الموت" لا ينبغي للمرء أن يطوي يديه ، بل يستغل هذه الفرصة لإنقاذ حياته. هذا ما يزعمه طبيب الإنعاش لانس بيكر من جامعة بنسلفانيا ، مشيرًا إلى أنه كانت هناك حالات "ظهر فيها" شخص ما بعد "موجة" ، مما يعني ارتفاعًا ساطعًا في النبضات الكهربائية في جسم الإنسان ، و ثم انخفاض ، لا يمكن اعتباره العتبة الأخيرة.

الشرط الأول لنظام غذائي كامل هو وجود الإمداد الضروري من الطاقة المنبعثة في عملية أكسدة المغذيات الرئيسية الثلاثة. العناصر الغذائية: الكربوهيدرات والدهون والبروتينات. يتم التعبير عن الطاقة بالكيلو كالوري (kcal) ، أو السعرات الحرارية الغذائية(يُختصر كـ Kal ، بحرف كبير K) ؛ يتوافق سعر كيلو كالوري واحد مع كمية الطاقة الحرارية المطلوبة لتسخين 1.0 كجم من الماء من 15 إلى 16 درجة مئوية. تذكر أنه يتم استخدام نفس الوحدات عند حساب التغيرات في الطاقة الحرة القياسية أثناء التفاعلات الأيضية (القسم 14.4).

في الجدول. 26-3 يوضح المقترح من قبل الدائرة منتجات الطعامومتطلبات الطاقة الغذائية اليومية للناس من جميع الأعمار. بالنسبة للشباب في سن الطلاب ، تبلغ الحاجة إلى الطاقة حوالي 2900 كيلو كالوري / يوم ، وللنساء من نفس العمر ~ 2100 كيلو كالوري / يوم. يحتاج حديثو الولادة والأطفال وكبار السن عادةً إلى طاقة أقل. يمكن مقارنة القيم المعطاة بكمية الطاقة اللازمة للحفاظ على التمثيل الغذائي الأساسي ، أي بكمية الطاقة التي يحتاجها الجسم في حالة راحة تامة ، بعد 12 ساعة من تناول الطعام (الفصل 25).

الجدول والتغذية من الأكاديمية الوطنية للعلوم والمجلس القومي للبحوث

بالنسبة للرجال في سن الطلاب ، فإن متطلبات الأيض الأساسي هي 1800 كيلو كالوري / يوم ، للنساء من نفس العمر ~ 1300 كيلو كالوري / يوم. من الواضح أن كميات كبيرة من الطاقة تظهر في التوصيات النظام الغذائي اليوميالتغذية ، من خلال الحاجة إلى أداء العمل البدني. في الجدول. يوضح الشكل 26-4 استهلاك الطاقة عند أنواع مختلفةعمل بدني.

يمكن تحديد كمية الطاقة المنبعثة أثناء أكسدة الكربوهيدرات والدهون والبروتينات عن طريق حرق عينات ذات وزن معروف في جو أكسجين داخل قنبلة مسعرية وتحديد الكمية الإجمالية للحرارة المنبعثة (الشكل 26-1). عند حرق الكربوهيدرات الصافية ، يتم إطلاق 4.2 كيلو كالوري / جم في المتوسط ​​، وعند حرق الدهون ~ 9.5 كيلو كالوري / جم ، والبروتينات ~ 4.3 كيلو كالوري / جم (الجداول 26-5). يمكن أيضًا تحديد محتوى السعرات الحرارية في المواد الغذائية مثل الخبز والبطاطس واللحوم والفواكه وما إلى ذلك عن طريق حرقها في قنبلة السعرات الحرارية. ومع ذلك ، يمكن الحصول على هذه القيمة عن طريق الحساب إذا تم تحديد محتوى الكربوهيدرات والدهون والبروتينات في عينة منتج غذائي معين باستخدام التحليل الكيميائي ويتم ضرب الأوزان الناتجة في معاملات السعرات الحرارية المقابلة ، والتي ترد في الجدول. 26-5. عندما تتأكسد في الجسم ، فإن المنتجات التي يمكن هضمها واستيعابها تمامًا توفر إطلاق نفس كمية الحرارة التي تتأكسد في جهاز قياس السعرات الحرارية. تم تأكيد هوية كميات الطاقة المنبعثة في المسعر والجسم من خلال نتائج الدراسات التي أجريت على الأشخاص الذين تم وضعهم في جهاز قياس السعرات الحرارية كبير جدًا.

الجدول 26-3. المتطلبات اليوميةفي مجال الطاقة (توصيات من قسم الغذاء والتغذية في الأكاديمية الوطنية للعلوم والمجلس القومي للبحوث ، 1980)

نظرًا لأن جسم الإنسان يطيع قوانين الديناميكا الحرارية تحت أي ظرف من الظروف ، فلا يوجد نظام غذائي "سحري" يمكنه تجاوز قانون الحفاظ على الطاقة.

الجدول 26-4. متطلبات الطاقة للأنشطة المختلفة

السعرات الحرارية هي سعرات حرارية.

ضع في اعتبارك الآن خصائص اثنين من العناصر الغذائية الثلاثة الرئيسية التي توفر الطاقة للجسم: الكربوهيدرات والدهون.

أرز. 26-1. مبدأ جهاز القنبلة المسعرية المصممة لقياس محتوى السعرات الحرارية في الطعام. يتم اشتعال عينة طعام ذات وزن معروف عن طريق تفريغ كهربائي في جو غني بالأكسجين المضغوط داخل قنبلة تصمد أمامها ضغط مرتفع. يتسبب احتراق الطعام في زيادة درجة حرارة كمية معينة من الماء ، مما يملأ الفراغ المحيط بالقنبلة.يمكن حساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الطعام بسهولة ، نظرًا لأن الأمر يتطلب 1 كيلو كالوري لتسخين 1 كجم من الماء بمقدار 1 درجة مئوية من 14.5 إلى 15.5 درجة مئوية.

لقياس كمية الحرارة التي يطلقها جسم الإنسان ، يتم استخدام مسعرات كبيرة جدًا مع حجرة مغلقة ، حيث يتم تبادل الأكسجين و

الجدول 26-5. محتوى السعرات الحرارية للمنتجات المتخصصة الرئيسية

أ. الكربوهيدرات هي المصدر الرئيسي للطاقة

الكربوهيدرات نفسها ليست كذلك مكونات لا غنى عنهاومع ذلك ، فإن الغذاء البشري ، لأن الأطعمة الغنية بالكربوهيدرات متوفرة بشكل أكبر وأرخص من الأطعمة التي تحتوي على كميات كبيرة من البروتين والدهون ، فإنها تشكل الجزء الأكبر من الغذاء في معظم البلدان. يأكل أربعة أخماس سكان العالم في الغالب طعام النبات، وتمثل حصة الكربوهيدرات 70 درجة 0 على الأقل ، وأحيانًا 90٪ من إجمالي محتوى السعرات الحرارية لهذا الطعام. في البلدان المتقدمة ، حيث يستهلك السكان كميات كبيرة نسبيًا من اللحوم ومنتجات الألبان ، تمثل الكربوهيدرات 45٪ فقط من السعرات الحرارية اليومية.

أرز. 26-2. تغيير النظام الغذائي في الولايات المتحدة. أ. الحصص الغذائية عام 1910 ب. النظام الغذائي الحديث. ب. النظام الغذائي وفقا للتوصيات الأخيرة مبينة النسبة المثلىالودائع منتجات مختلفةفي مجموع السعرات الحرارية اكتب.

في الولايات المتحدة ، يستهلك الذكور في سن الدراسة حوالي 400 جرام من الكربوهيدرات يوميًا.

في البلدان المتقدمة ، أكثر من 40٪ من الكربوهيدرات المستهلكة هي السكروز والسكريات المكررة الأخرى ، وخاصة الجلوكوز والفركتوز ، والباقي من النشا. في البلدان الأقل غمرًا بالفيضانات ، يؤكل السكروز بكميات صغيرة جدًا ، ويستخدم النشا بشكل أساسي ككربوهيدرات. منذ مائتي عام ، عندما كانت الثورة الصناعية في بدايتها ، كانت كمية السكر التي يستهلكها شخص واحد يوميًا في المتوسط ​​5 جرام فقط ، والآن تتجاوز هذه الكمية 200 جرام. حدثت تغييرات مماثلة في الولايات المتحدة (الشكل 26-2) ). يصاحب تطور أي بلد زيادة في كمية السكروز المستهلكة في الغذاء. أحد أسباب ذلك هو توافر السكروز ورخص ثمنه مقارنة بالكربوهيدرات الأخرى في هذه البلدان. ​​ففي تشرين الثاني / نوفمبر 1981 ، كان سعر التجزئة للسكر في الولايات المتحدة 34 سنتًا للرطل الواحد ، أي ما يعادل 1880 كيلو كالوري ، أي أكثر. أكثر من 60٪ من الاحتياج اليومي من السعرات الحرارية لعمر الطالب. من المعروف أن قصب السكر والبنجر يتطلبان مساحة أقل للزراعة مقارنة بكمية معادلة من البطاطس والحبوب. يعتبر قصب السكر من أكثر النباتات الزراعية إنتاجية.

في هذا الصدد ، بين الاقتصاد زراعةو التغذية السليمةمن الممكن حدوث تعارض لأن السكروز والسكريات الأخرى لها تأثير سلبي على الأسنان (القسم 26.25).

غالبًا ما يتم تناول الأطعمة الحلوة للمتعة ، والبعض الآخر لا يمكنه الاستغناء عن الحلويات. من الممكن أن يكون الميل إلى الحلويات ناتجًا عن الرغبة في إشباع الشعور بالجوع المحفوظ منذ الطفولة (محتوى السكر في حليب النساء أعلى بمرتين منه في حليب البقر). تفضل العديد من أنواع الحيوانات الحلويات أيضًا ؛ ومع ذلك ، فإن بعض الأنواع لا تبالي به أو حتى تتجنب الحلويات.

ب. على نحو متزايد ، يتم استخدام بدائل السكر غير السعرات الحرارية

تم استخدام مُحلي صناعي - السكرين (الشكل 26-3) - لسنوات عديدة لتقليل محتوى السعرات الحرارية في طعام مرضى السكري والسمنة ، دون وضوح. تأثيرات مؤذيةمن أجل صحة المرضى. ومع ذلك ، في عام 1969 وجد أنه عند إطعام الفئران في غاية جرعات كبيرةقد تكون مادة مسرطنة. بعد ذلك ، أصبح استخدام السكرين في تحضير مشروبات وأطعمة "الدايت" موضوعًا للنقاش. ومع ذلك ، نظرًا لأن فوائد السكرين كبديل للسكر واضحة ، والمخاطر المرتبطة بتسببه في الإصابة بالسرطان للإنسان صغيرة نسبيًا ، فلا يزال يتم استخدامه لصنع مشروبات "الحمية". تم حظر بديل اصطناعي آخر للسكر لا يحتوي على سعرات حرارية - سيكلامات الصوديوم (الشكل 26-3) - بسبب الخصائص المسببة للسرطان الأكثر وضوحًا الموجودة في الحيوانات ، تم حظره لإعداد الطعام.

الجهود جارية لإيجاد بدائل سكر جديدة وغير سامة. إحدى المواد التي تمت دراستها بالتفصيل في هذا الاتجاه هي الأسبارتام (الشكل 26-3) - إستر الميثيل لثنائي الببتيد الأسبارتيلفينيل ألانين. نظرًا لأن جزيئه يحتوي على بقايا من الأحماض الأمينية الموجودة في البروتينات العادية ، فمن المعتقد أنه لا ينبغي أن يكون سامًا.

أرز. 26-3. بدائل السكر غير السعرات الحرارية. ويرد تقييم حلاوتها النسبية في الجدول. 26-6. بالنسبة لبعض الناس ، يكون طعم السكرين مُرًا ، والذي قد يكون بسبب الاختلافات الجينية في إدراك التذوق.

سمحت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية باستخدام الأسبارتام في بعض الأطعمة المتاحة تجاريًا. مرشح آخر لدور بديل السكر هو مونلين ، وهو بروتين (وزن جزيئي 11000) مستخلص من فواكه مفاجأة أفريقية (التوت الأفريقي الصدفة). حلاوة هذا البروتين لكل وحدة وزن أكبر 2000 مرة من حلاوة السكروز (الجدول 26-6). طعم حلو monelin يرجع إلى سمة محددة للهيكل المكاني لسلسلة البولي ببتيد الخاصة به.

عند تسخينه أو تغيير طبيعته ، يفقد المونيلين حلاوته.

الجدول 26-6. حلاوة نسبية لبعض السكريات وبدائل السكر التي لا تحتوي على سعرات حرارية (مقارنة بالسكروز)

الخامس. تمد الدهون الجسم بالسعرات الحرارية والعناصر الغذائية الأساسية. أحماض دهنية

تشكل مادة Triacylglycerols حوالي 98٪ من إجمالي الدهون في الطعام. 2٪ المتبقية هي الفسفوليبيدات والكوليسترول وإستراته. في درجة حرارة الغرفةتحتوي الجلسرين الثلاثي المشتق من الحيوانات ، والذي يحتوي على نسبة عالية نسبيًا من الأحماض الدهنية المشبعة ، على قوام صلب. أما بالنسبة لثلاثي الجلسرين من أصل نباتي ، والذي يحتوي على كمية كبيرة نسبيًا من الأحماض الدهنية غير المشبعة ، فعادة ما تكون سائلة في درجة حرارة الغرفة. أثناء أكسدة ثلاثي الجلسرين من كلا النوعين ، تكون كمية الطاقة المنبعثة لكل وحدة واحدة من الوزن أكثر من ضعف كمية الطاقة المنبعثة أثناء أكسدة الكربوهيدرات (الجدول 26-5). نظرًا لأن الدهون تميل إلى الاحتفاظ بها وهضمها في المعدة بشكل أبطأ من الكربوهيدرات ، فمن المرجح أن تعزز الشبع أكثر من الكربوهيدرات.

الحيوانات التجريبية غير قادرة على تصنيع أحماض اللينوليك واللينولينيك (القسم 21.6) ، لذلك يجب أن تحصل عليها من الفقر. لا يعاني البشر عمومًا من نقص في الأحماض الدهنية الأساسية ، حيث توجد هذه الأحماض بكميات كبيرة في العديد من الأطعمة النباتية والأسماك والدواجن. في اللحوم ومنتجات الألبان ، يكون محتواها أقل بكثير. حمض اللينوليك(الشكل 26-4) مطلوب من قبل الجسم لأنه يعمل كمقدمة لحمض الأراكيدونيك (القسم 21.6) ، والذي يعمل بدوره كمقدمة للبروستاجلاندين والثرموبوكسانات (القسم 25.23).

في النظام الغذائي لسكان البلدان المتقدمة ، جنبا إلى جنب مع كمية كبيرةالسكريات المكررة ، تحتل الدهون مكانة مهمة ، وخاصة الدهون من أصل حيواني (الشكل 26-2). ويعتقد أن هذا هو سبب زيادة وتيرة تصلب الشرايين وأمراض القلب التاجية وحوادث الأوعية الدموية الدماغية في سكان البلدان المتقدمة للغاية. يحدث تصلب الشرايين عندما تترسب الدهون بشكل غير طبيعي في بطانة الشرايين ، مما يؤدي إلى تقييد تدفق الدم.

أرز. 26-4. الأحماض الدهنية الأساسية. لا تحتوي الثدييات على إنزيمات قادرة على تحفيز تكوين رابطة مزدوجة في الموضع ، لذلك يجب أن تحصل على أحماض اللينوليك واللينولينيك من الأطعمة النباتية. هذه الأحماض ضرورية كسلائف لتكوين أنسجة الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة ، ولا سيما الأراكيدونيك والأحماض الدهنية الأخرى غير المشبعة 20 ذرية ، والتي بدورها تعمل كسلائف للبروستاجلاندين. عند الأطفال الصغار ، يمكن أن يؤدي نقص الأحماض الدهنية الأساسية إلى الإصابة بالإكزيما.

في الحالات التي تسد فيها رواسب الدهون أوعية القلب أو الدماغ ، تتطور أمراض القلب التاجية أو السكتة الدماغية على التوالي ؛ تموت عضلة القلب أو أنسجة المخ بسبب نقص الأكسجين فيها (الشكل 26-5).

هناك عنصران في الدهون الحيوانية يمكن أن يسهما في الإصابة بتصلب الشرايين ، وهما الأحماض الدهنية المشبعة والكوليسترول ، لكن بعض العلماء يشككون في الإحصائيات التي تدعم هذا الرأي. تحتوي معظم الدهون الحيوانية ، ولا سيما دهون اللحوم والحليب والبيض ، على عدد كبير نسبيًا من الأحماض الدهنية المشبعة والقليلة غير المشبعة (الجدول 26-7) ، باستثناء زيوت الدجاج والأسماك.

الجدول 26-7. تكوين الأحماض الدهنية في الدهون الحيوانية والنباتية النموذجية

من ناحية أخرى ، فإن الدهون النباتية غنية جدًا بالأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة. تتشابه قيمة السعرات الحرارية للدهون المشبعة وغير المشبعة تقريبًا ، ولكن تناول كميات كبيرة من الدهون الحيوانية المشبعة ، جنبًا إلى جنب مع كمية صغيرة من الدهون المتعددة غير المشبعة ، يمكن أن يؤدي في كثير من الناس (ولكن ليس جميعهم) إلى انخفاض في تركيز الدهون المشبعة العالية. كثافة البروتين الدهني في الدم وزيادة في تركيز البروتين الدهني منخفض الكثافة (القسم. 12.8) ، وكذلك الكولسترول الكلي.

أرز. 26-5. تصلب الشرايين هو انخفاض تدريجي في تجويف الشريان ذي القطر الصغير بسبب نمو رواسب الدهون. تُظهر الصور المقاطع المستعرضة: شريان طبيعي (أ) ، شريان تتشكل فيه رواسب دهنية (ب) ، شريان به رواسب مضغوطة (ج) وشريان تم حظر تجويفه تمامًا بواسطة جلطة دموية (د).

هناك علاقة ارتباط بين تواتر الإصابة بأمراض القلب التاجية من جهة ، وانخفاض تركيز البروتينات الدهنية عالية الكثافة والتركيز العالي للبروتينات الدهنية منخفضة الكثافة ، وكذلك الكولسترول الكلي ، من جهة أخرى. لذلك يوصى بتناول تلك الموجودة في اللحوم والبيض والحليب ، سمنةودهون الجبن من أصل حيواني تم استبدالها جزئيًا دهون نباتيةغني بالأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة. من المفيد أيضًا استخدام المارجرين بدلاً من الزبدة ، حيث يتم الحصول عليها عن طريق الهدرجة الجزئية للزيوت النباتية (القسم 12.2). يمكن التحكم في عملية الهدرجة التي تزيد من درجة تشبع هذه الزيوت. على سبيل المثال ، هناك مارجرين "طري" ذو قيمة غذائية أعلى من المارجرين "الصلب" ، لأنه يحتوي على المزيد من الدهون المتعددة غير المشبعة (الجدول 26-7). أما بالنسبة للكوليسترول ، فهو يؤثر عند بعض الأشخاص على النسبة بين البروتينات الدهنية في الدم.

أرز. 26-6. الكوليسترول. في استرات الكوليسترول ، يتم إسترة مجموعة الهيدروكسيل (المظللة باللون الأحمر) بأحماض دهنية طويلة السلسلة.

توجد بكميات كبيرة في المنتجات من أصل حيواني ، وخاصة في الكثير منها صفار البيضوالزبدة واللحوم ، بينما في المنتجات العشبيةانه ليس. في نظام غذائي نموذجي في الولايات المتحدة ، الاستهلاك اليومي من الكوليسترول هو 600-800 ملغ ، ويرجع ذلك أساسًا إلى صفار البيض. يتم تصنيع الكوليسترول من أسيتيل CoA (القسم 21.16) ولا يمكن إفرازه إلا بالتحول إلى أملاح الصفراء ، والتي بدورها تفرز من الأمعاء ببطء نسبيًا. إذا كان هناك الكثير من الكوليسترول في الطعام ، فإن محتواه في الدم يزيد ، ولكن في نفس الوقت يتم تثبيط تركيبه. هناك توازن متوازن بين كمية الكوليسترول الممتص في الأمعاء ، والذي يتم تصنيعه في الأنسجة وإفرازه من الجسم. غالبًا ما يُنصح مرضى القلب التاجي باتباع نظام غذائي منخفض الكوليسترول ، حيث يتم استبدال الدهون المشبعة جزئيًا بالدهون المتعددة غير المشبعة. ومع ذلك ، نظرًا لحقيقة أن الإصابة بأمراض القلب التاجية تعتمد أيضًا على عوامل وراثية ، وكذلك على التدخين وارتفاع ضغط الدم ، فإن اتباع نظام غذائي منخفض الدهون الحيوانية والكوليسترول لا يساعد جميع المرضى. يبدو أن تصلب الشرايين من أصل معقد وقابلية للإصابة به أناس مختلفونمختلف. ليس هناك شك في أن تركيبة الغذاء تؤثر على تطور هذا المرض ، ولكن من الأفضل على الأرجح أن تولد بجينات جيدة.