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Apuntes de la clase Energìa y calorimetria ...

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Energía y calorimetría

El concepto de energía se aplica en la nutrición en lo que refiere al consumo de alimentos y la cantidad que el ser humano requiere para vivir. El cuerpo humano, como todo los organismos vivientes, se alimenta para efectuar un trabajo durante un período de tiempo y la energía que transforma diariamente se mide en kilocalorías (las que mucha gente llama calorías). La eficiencia con que una persona convierte la energía de reserva de su organismo en otra depende siempre de cada organismo.

Estas corresponden a la masa corporal, edad, sexo, estados biológicos (embarazo), efecto térmico del ejercicio, y el cambio inducido por la propia ingestión de los alimentos. ENERGÍA EN LOS ALIMENTOS  

La energía contenida en en kilojules (kJ) o kilocalorías (Kcal). Una kcal equivale a 4.184 kJ.

los

alimentos

es expresada

CALORÍAS: La definición científica de caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 kilogramo de agua en un ° C. 

Una kilocaloría es igual a 1000 calorías.

Caloría = 1000 veces una caloría química •

Etiquetas nutrimentales

•

Tablas de gasto energético

VALOR ENERGÉTICO (O CALÓRICO) DE LOS ALIMENTOS    

Los alimentos pueden medirse por sus calorías, o sea, por el calor almacenado en ellos. Calorímetro o Bomba calorimétrica: mide el calor producido cuando se quema un alimento. Calor liberado en la combustión → elevación de la temperatura del agua circundante Elevación de 1°C de 1 gramo de agua = 1caloría liberada en la combustión

¿Cómo se mide la energía de los alimentos? Calorimetría directa –

Medida directa del calor producido

–

Bomba calorimétrica

Cálculos: –

Calorías/g: 4 (HC), 9 (grasa) ,4 (proteína) y 7 (alcohol)

–

Fundamento: Análisis químico composicional

Tablas o bases de datos de composición de alimentos

VALORES DE ATWATER ✓

Hidratos de Carbono : 4 kcal/gramo

✓

Proteínas

: 4 kcal/gramo

✓

Lípidos

: 9 kcal/gramo

 Alcohol

: 7 kcal/gramo

Determinación de la energía en alimentos. Bomba calorímétrica  El alimento es quemado por medio de una corriente eléctrica en presencia de oxígeno.  El calor de combustión se mide por el aumento en la temperatura del agua. Desventajas  El calor de combustión representa la energía bruta del alimento  Energía perdida durante la digestión y absorción  Afectada por la enfermedad

Valor energético de los alimentos Cuando consumimos un alimento: •

Rompen enlaces de los nutrimentos

–

Proteína

–

CHO´S

–

Grasa

•

Produce energía en forma de calor

•

Libera Carbono como CO2

Técnicas para medir el gasto energético.

1. Calorimetría Directa: Se mide la producción de calor manteniendo al individuo en un Calorímetro Directo. Más preciso, pero poco disponible 2. Calorimetría Indirecta: Aplicable en individuos sanos y pacientes. Muy buena correlación con CD con una variabilidad no mayor al 3 a 5%. Método ideal para determinar gasto metabólico. Para ello se utiliza un instrumento que mide el consumo de oxígeno y la producción del CO2 relacionado con la combustión de los alimentos Se mide el consumo de O2 y la producción de CO2 de un individuo por un tiempo definido. Utilización energética de sustratos: •

Oxidación de glucosa: 1.0

•

Oxidación de lípidos: 0.7

•

Oxidación de proteínas: 0.85

1. Acumuladores de Pulso: Se basa en la relación entre frecuencia cardíaca y el consumo de O2. Útil para evaluar GE en actividad física por un período de tiempo prolongado (horas).

2. Encuestas tiempo movimiento: Técnica para evaluar el GE en individuos con actividades físicas variables. Se debe registrar las actividades en un tiempo determinado, para luego asignar los gastos energéticos correspondientes. Estimación útil, pero con un mayor coeficiente de error y muy laborioso. Podómetros/Acelerómetros Técnicas no calorimétricas 3. Encuestas tiempo movimiento: Técnica para evaluar el GE en individuos con actividades físicas variables. Se debe registrar las actividades en un tiempo determinado, para luego asignar los gastos energéticos correspondientes. Estimación útil, pero con un mayor coeficiente de error y muy laborioso. SUSTRATOS ENERGÉTICOS Existen 4 elementos que pueden nutrir al cuerpo humano de energía, pero de estos solo tres le aportan nutrimentos. Estos son: los carbohidratos, las proteínas y las grasas. El cuarto elemento es el alcohol, que no aporta nutriente alguno excepto energía en forma de calorías propiamente dichas.El gasto energético es la relación entre el consumo de energía a la energía necesaria por el organismo. Para mantener el organismo su equilibrio la energía consumida debe de ser igual a la utilizada, o sea que las necesidades energéticas diarias han de ser igual al gasto energético total diario.

Balance Energético Positivo: En este caso, se ingieren más calorías que las gastadas, y como consecuencia: Se aumenta de peso, ya que el exceso de calorías se almacena en forma de grasa en los depósitos del tejido adiposo corporal Ej: Se ha estimado que por cada 3,500 Calorías que se consuman en exceso, 1 libra de grasa (0.45 kg) se almacena en el cuerpo Balance Energético Negativo. Si por el contrario, el consumo total de calorías es menor en relación al gasto La persona pierde peso. Si el déficit energético es de 3,500 Calorías, Se pierde una libra de grasa (500g) Energía utilizable disponible = Energía utilizada (alimentos+depósitos) = (calor+trabajo+Tº+eliminación de desechos) Balance Energético = Energía ingresa - Gasto energético Balance Calórico Positivo = normal en embarazo y niños patológico en obesidad Balance Calórico Negativo = deseable para obesidad 1. Determinar necesidades energéticas 2. Regulación de la ingesta  Hambre  Deseo fisiológico de comer  Signals to stop eating  Falta de hambre  Apetito  Deseo psicológico Factores que regulan el consumo energético: Gasto de energía: Uso del combustible Principales componentes del gasto energético Gasto energético en reposo (GER) (Resting energy expenditure (REE) –

Energía necesaria para funciones vitales

–

Afecta: peso, composición corporal, edad, sexo

Actividad física –

Altamente variable

–

Afecta: peso, nivel de actividad, tipo de actividad.

Efecto térmico de los alimentos (Thermic effect of food (TEF) –

Energía para digerir, absorber y metabolizar los alimentos.

Gasto de energía: Uso del combustible Estimación de los requerimientos energéticos. •

Gasto energético total

•

Ecuaciones para hombres y mujeres

–

Edad

–

Peso

–

Estatura

–

Actividad Física

En sanos, las recomendaciones de energía deben cubrir los requerimientos para mantener un estado nutricional normal. Para grupos de individuos, las recomendaciones deben alcanzar el promedio de sus requerimientos. Recomendación FAO - OMS - UNU 1983 : Tasa Metabólica Basal variable según sexo y edad + Ajuste según actividad física. Necesidades suplementarias : •

Embarazo: demanda adicional de 80.000 calorías.

•

Lactancia : demanda 500 cal. diarias suplementarias.

Razones para evaluar los requerimientos energéticos. •

Los RE´s son altamente variables

•

Prevenir desnutrición.

–

Disminuir la masa y función de órganos

–

Afectar la cicatrización

–

Afectar el sistema inmune

•

Prevenir la sobrealimentación

–

Producción excesiva de CO2

–

Acidosis respiratoria

–

Hiperglucemia y resistencia a la insulina

Retención de líquidos y ganancia de grasa (Hígado graso)

Factores determinantes: •

Masa Corporal: peso y talla

•

Edad : mayor en niños por el crecimiento menor en ancianos

•

Composición Corporal : mayor en hombres

•

Estado nutricional : disminuye en desnutrición calórica

•

Estado Fisiológico : aumenta en embarazo y lactancia

Gasto Energético en Actividades Específicas (GEA) •

Tiempo

•

Tipo

•

Peso de la persona

•

Intensidad

•

Del 10 al 50% GEB Puede representar hasta el 70% del GET

Termogénesis inducida por la dieta o acción dinámica específica de la dieta. T. Obligatoria : calor que se produce en los procesos de digestión, absorción y especialmente en el recambio proteico y síntesis de lípidos. T. Facultativa : proceso adaptativo que se produce frente a cambios en la ingesta energética y a cambios de la temperatura ambiente. Es modulada por el SNS Efecto térmico de lo alimentos y GE •

Efecto de 10% sobre GER

•

Efecto 3 a 6 horas posteriores al consumo

•

Depende de la composición, volumen, frecuencia del consumo

–

Grasas y HC ↑ 5% el GE.

–

Proteína puede ↑ 25% el GE

Edad ↓ AF y ↓ MCLG 15% (↓ 2-3% tasa metabólica / década) a partir de la 3ª década. Composición corporal •

MCLG = Masa metabólicamente activa.

•

La Masa Corporal Libre de Grasa (MCLG) se asocia fuertemente a GE.

•

Sedentarios con gran MG oxidan más grasa en reposo que los atletas.

Sexo Las mujeres muestran tasas metabólicas menores a los hombres (5-10%) pero al ajustar por MCLG son similares. De los 10 – 20 años la MCLG en hombres incrementa 33 Kg., y en mujeres 16 Kg. A los 20 años la MCLG en hombres es 1.45 veces > en mujeres.

Estado de Salud, medicamentos y otros. •

Embarazo, lactancia, etapas del ciclo menstrual.

• Etapas de crecimiento exponencial donde existe una mayor demanda de energía. •

Patologías

•

Fiebre ↑ 7% el GE por cada grado y 13% cuando supera 37°C.

•

Politraumatismos

•

Quemaduras

•

Problemas hormonales (hipo/hipertiroidismo) impacta hasta 50%,

•

Problemas en pituitaria, etc.

•

Cafeína, nicotina, hormonas.

•

Ayuno

•

Temperatura ambiental (climas tropicales ↑5 -20% el GER).

GER, obesidad y composición corporal • • • •

Eficiencia Calórica: De alimentos a energía usada A mayor masa muscular, mayor GER 40% usada para generar enlaces fosfato de alta energía 60% “perdida” como calor...