Ünite 5: Besinlerin Enerji Değerleri

Vücudumuz, yaşamsal faaliyetlerin devamı ve metabolizmanın düzenlenmesi için enerjiye ihtiyaç duyar. İhtiyaç duyulan bu enerjinin kaynağını ise tükettiğimiz besinler oluşturmaktadır. Yapılan araştırmalar sürekli olarak aşırı veya yetersiz enerji içeren bir beslenmenin kronik sağlık sorunlarını beraberinde getirdiğini ortaya koymaktadır. Özellikle kilo/boy ilişkisine dayanılarak yapılan araştırmalara göre belirlenen kriterler ile kişinin sağlıklı bir vücut yapısına sahip olup olmadığı tespit edilebilmektedir.

Enerji Birimi ve Gereksinimi

Enerji bir sistemin iş yapabilme kapasitesidir. Enerji mekanik, ısıl, kimyasal, manyetik ve nükleer enerji gibi çeşitli formlarda bulunabilir. Evrendeki toplam enerji sabittir ve enerji bir formdan başka bir forma dönüştürülebilmektedir. Buna örnek olarak, ototrof yani kendi besinlerini sentezleyebilen canlılar olan bitkilerin içerdikleri klorofiller sayesinde güneş ışınlarındaki enerjiyi kimyasal enerji olarak organik bileşiklerde depolamasını örnek verebiliriz. Bu olay fotosentez olarak adlandırılmaktadır.

Fotosentez havanın karbondioksit ve oksijen dengesinin korunması açısından da çok önemlidir. Fotosentezin sonucu olarak bitkiler üretmiş oldukları besinler ile tüm ekosistemlerde beslenme zincirinin ilk halkasında yer alırlar. Bu nedenle de güneş dünyanın temel enerji kaynağını oluşturmaktadır .

Enerji Birimi ve Kullanımı

Enerji birimi olarak Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) Jul kullanılmaktadır. Bir kütlenin 1 Newton’luk kuvvet uygulanması ile 1 metrelik yer değiştirmesi işi için harcanan enerji miktarı 1 Jul’e eşittir.

Jul bilimsel olarak kabul gören enerji birimi olmasına rağmen genellikle beslenme uzmanları tarafından besin maddelerinin içerdiği enerjiyi belirtmek için jul yerine kalori birimi tercih edilmektedir. Kalori (cal) normal atmosfer basıncı (1 atm) altında bir gram saf suyun sıcaklığını 14,5 °C den 15,5 °C sıcaklığına bir derece artırmak için gerekli olan enerji miktarı olarak tanımlanabilir.

Enerji Gereksinimi

Besinlerle vücuda alınan karbonhidrat, yağ ve proteinler sindirildikten sonra emilerek kan yoluyla hücrelere taşınır. Tepkimeler yoluyla moleküller parçalanır, kimyasal bağlar kopar ve saklı enerji açığa çıkar. Moleküllerin parçalanmasıyla serbest duruma geçen enerji yaşamın sürdürülmesi ve fiziksel hareketler için kullanılır. Canlılarda maddelerin uğradığı tüm kimyasal değişiklikler metabolizma olarak tanımlanır. Metabolizmanın amacı; Enerji yönünden zengin organik bileşikler enerjisi düşük ürünlere doğru yıkarak enerjiyi serbest bırakmak, Enerji yönünden zengin depo maddelerinin sentezini yapmak, Organizmaya dışarıdan giren veya metabolizma olayları sırasında oluşan zehirli maddeleri zehirsiz hale dönüştürmektir. Ekosistemde heterotrof yani kendi besinini üretemeyen canlılar, enerji ihtiyacını ototroflardan veya diğer heterotrof canlılardan karşılamaktadırlar. Vücutta enerji üç tür kimyasal bağ ile transfer olur. Bunlar kovalent bağlar, hidrojen bağları ve yüksek enerjili fosfat bağlarıdır. Bu bağlardan enerji metabolizmasında en önemli yeri tutan fosfat bağlarıdır. Her canlı hücre bir enerji transformatörü olarak dışarıdan aldığı enerjiyi yüksek enerjili fosfat bağı içeren Adenozin trifosfat (ATP) ile taşınan biyolojik enerjiye çevirir. Yüksek enerjili fosfat bağlarını göstermek için “~” işaret kullanılır. ATP, A-PO ₄ ~PO ₄ ~PO ₄ şeklinde gösterilebilir. ATP’den bir fosfat kökü ayrıldığı zaman 1 gram molekül başına 7,3 kcal enerji açığa çıkar. Bu esnada ATP adenozin difosfat (ADP)’ye dönüşür. Bu dönüşüm sırasında ortaya çıkan serbest enerji vücut ısısının korunması, kasların kasılması gibi fonksiyonların gerçekleşmesi sırasında kullanılır.

Besinlerin Enerji Değerleri

Besinlerin içeriğinde karbonhidrat, protein, yağlar gibi makro besin ögeleri; vitaminler ve mineraller gibi mikro besin ögeleri bulunur. Ortalama değerlere göre insanlarda temel enerji kaynağını %50 karbonhidrat, %25 protein ve %25 yağ oluşturur. Karbonhidratlardan glukoz, proteinlerden aminoasitler, yağlardan gliserol ve yağ asitleridir. Besin maddelerinin içerdiği toplam enerji miktarını belirlemek için “bomba kalori-metresi” kullanılmaktadır. Bir sabit hacim kalorimetresi olan bomba kalori metresinde ölçüm izole bir sistem içine yerleştirilmiş bomba denen tepkime kabı içerisinde belli bir ağırlığa sahip besin maddesinin tamamen yakılması sonucu meydana gelen ısıdaki artışın tespit edilmesi prensibine göre yapılır.

Besinlerin enerji içeriğinin hesaplanması üç basamakta gerçekleştirilir:

• Besin içinde enerji kaynağı olabilecek ögelerin (protein, yağ, karbonhidrat, alkol, poliol, organik asitler ve diğerleri) miktarının çeşitli analitik metotlarla belirlenmesi
• Miktarı belirlenen bileşenlerin uygun enerji dönüşüm faktörleri kullanılarak metabolize edilebilir enerjiye dönüştürülmesi.
• Her bir bileşenin içerdiği enerji miktarlarının toplanarak besinin toplam enerji değerinin hesaplanmasıdır.

Enerji Yoğunluğu

Enerji yönünden besin kalitesi besleyici yoğunluğu, enerji yoğunluğu ve boş enerji gibi kavramlarla ifade edilir. Besleyici yoğunluğu, besinin besleyici bileşen içeriğinin verdiği enerjiye oranıdır. Meyveler, sebzeler, tam tahıllar, yağsız et ve süt ürünlerinin besleyici yoğunluğu yüksektir. Enerji yoğunluğu ise besinle alınan enerjinin besinin ağırlığına oranıdır. Meyve ve sebzeler ağırlıklarına göre oldukça az enerji verirler. Dolayısıyla enerji yoğunlukları düşüktür. Günlük toplam tüketimde su ve posa enerji yoğunluğunu dengelemek açısından önemlidir. Suyun ve çözünmeyen posanın enerjisi yoktur ve günlük enerji yoğunluğunu azaltırlar. Yüksek oranda su içeren besinlerin ise enerji değerleri düşüktür. Örneğin yüksek miktarda yağ içeren 100 g’lık baklava yaklaşık 600 kcal enerji verirken, 100 g salatalık sadece 20 kcal enerji vermektedir.

Vücudun Enerji Dengesi

Sağlıklı bir vücuda sahip olmak ve vücut ağırlığının dengede tutulması için alınan enerji ile harcanan enerjinin eşit olması gerekir. Vücudun harcadığı enerjinin ölçümü ile ilgili ilk çalışmalar doğrudan kalorimetre yöntemleridir. Fransız bilim adamı A.L. Lavoisier vücutta solunum sırasında bir oksidatif yanmanın oluştuğunu, aynı bir mumun yanması olayındaki gibi solunum sırasında da oksijene ihtiyaç duyulduğunu ve her iki olayın sonucu olarak ortamda karbondioksit ile birlikte suyun oluştuğunu belirtmiştir. Doğrudan kalorimetri yöntemleri uygulama yönünden büyük güçlükler içermektedir. Bu nedenle yerini daha kolay uygulama imkânı bulan dolaylı yöntemlere bırakmış ve bu yöntemlere ışık tutmuştur. Dolaylı kalorimetri yöntemlerinin temeli, kişinin belirlenen bir zaman sürecinde tükettiği oksijen miktarının ölçülmesine dayanır. Tüketilen oksijenin hesaplanmasında spirometre denilen aletler kullanılır. Bu yöntemde kişi kapalı bir oksijen deposundan solunum yapar ve harcadığı oksijen miktarından yola çıkılarak enerji tüketimi hesaplanır.

Bazal Metabolizma Hızı

Tam istirahat halinde organların çalışması için harcanan enerji miktarına bazal metabolizma hızı (BMR) denir. BMR yerine dinlenme metabolik hız deyimi de kullanılmaktadır. Bazal metabolizma hızı kişiler arasında farklılık gösterir. Çünkü;

1. Vücut büyüklüğü arttıkça harcanan enerji miktarı artar.
2. Büyüme dönemlerinde metabolizma hızlı olduğundan daha fazla enerji harcanır.
3. Vücut hastalıklarla mücadele ederken daha fazla enerji harcar.
4. Tiroid bezinin fazla çalışması bazal metabolizma hızını artırır.
5. Erkeklerin bazal metabolizma için harcadıkları enerji daha yüksektir.

BMR’nin belirlenmesi için kişi 12 saat açlıktan sonra tam istirahat halinde iken 10 dakika sürede tükettiği oksijen miktarı ölçülür, oksijen miktarı günlük tüketim miktarına çevrilir ve oksijenin enerji eşdeğeri olan 4.825 ile çarpılarak harcanan enerji hesaplanır. Bulunan değer aynı yas, cinsiyet ve vücut yüzeyindeki ideal kişi değeri ile karşılaştırılır ve yüzde olarak ideallikten sapması belirlenir. Bu değerin ideal rakamlardan %±10-15 oranında sapması normal kabul edilir.

Toplam Enerji Gereksiniminin Hesaplanması

Vücudun günlük enerji gereksinimi bazal metabolizma hızı (BMR), fiziksel aktivite (PA) ve besinlerin termik etkisinin (TEF) toplamıdır. BMR, toplam metabolizma hızının %60’ına eşittir. Geriye kalan enerjinin %10-15’lık kısmı almış olduğumuz gıdaların emilimi sırasında harcanır. Kalan %15-30’luk kısmı ise gün içindeki fiziksel faaliyetler için harcanır. Gün içinde fiziksel aktivite ne kadar fazla ise metabolizma hız oranı da o kadar artar. Enerji harcaması, vücut ağırlığı ile yakından ilgilidir. Standardın altında kiloya sahip olan birey, sahip olduğu kiloya göre enerji ihtiyacı hesaplaması sonucunda daha çok kilo kaybeder ve zayıflar. Standardın üstünde kiloya sahip olanlar ise gereğinden çok enerji alacağından şişmanlar. Enerjinin dengede alınması için toplam enerji ihtiyacı hesaplanırken, bireyin gerçek ağırlığı değil, boyuna göre standart olması gereken ağırlığı baz alınmalıdır. Enerji ihtiyacının arttığı bir durum da çocukluk dönemidir. İlk yaşta bebekler beden ağırlığının kg’ı başına yaklaşık 100 kcal, ikinci yaşta ise 105 kcal enerji harcar. Bu değer ortalama bir yetişkinin ihtiyacının 2,5 katıdır. Erişkinler yaşlandıkça enerji gereksinimleri azalır. Bunun başlıca sebebi yaşlılıkla birlikte fiziksel aktivitenin azalmasıdır. Enerji gereksinimi iklim yönünden ele alındığında ise çok sıcak veya çok soğuk iklimlerde ev dışı fiziksel faaliyetlerin kısıtlanması nedeni ile enerji gereksinimlerinin azaldığı görülür.

Enerji Dengesizliği Sorunları

Sağlıklı bir yaşam sürdürmek için enerji dengesinin sağlanması gerekmektedir. Kişilerin vücut ağırlıklarını dengede tutmaları için besinlerden aldıkları enerji ile harcadıkları enerji miktarının eşit olması gerekir. Beslenme düzeniyle alınan enerjinin vücudun toplam enerji ihtiyacından az olması zayıflığı, çok olması ise şişmanlığı ortaya çıkmaktadır.

Şişmanlık

Beslenme sonucu alınan enerjinin harcanan enerjiden fazla olması durumunda enerjinin fazlası vücutta yağ olarak depolanmaktadır. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) vücutta sağlığı bozacak şekilde anormal veya aşırı yağ birikmesini obezite yani şişmanlık olarak tanımlamıştır. Yetişkin erkeklerin vücut ağırlığının %15-18’i, kadınların ise %20-25’ini yağ dokusu oluşturmaktadır. Obezitede bu oranın erkeklerde %25, kadınlarda %30’un üstüne çıkmaktadır. 1948 yılına kadar hastalık olarak görülmeyen obezitenin, zamanla çok sayıda sağlık sorunuyla ilişkili olduğu anlaşılmıştır. Gelişmekte olan ülkelerde artmış bir açlık sorunu devam etse de obezite başta Amerika Birleşik Devletleri (ABD) olmak üzere birçok ülkede önlenebilir ölümlerin en önemli nedeni olan hastalık olarak kabul edilmektedir. Dünya nüfusunun %65’i obeziteden kaynaklı ölümlerin zayıflıktan kaynaklı ölümlerden fazla olduğu ülkelerde yaşamaktadır. Endokrin sistem, kardiyovasküler sistem, solunum sistemi, gastrointestinal sistem gibi vücut sistemleri ve psikososyal durum üzerinde olumsuz etkiler yaratmasıyla obezite birçok sağlık sorununa neden olmaktadır. Beden yapısının uygunluğunun belirlenmesinde en kullanışlı yaklaşım beden kitle indeksi hesaplamasıdır. Beden kitle indeksi (BKI), vücut ağırlığının boy uzunluğunun karesine bölünmesi ile hesaplanır. BKI = Ağırlık (kg) / (Boy uzunluğu (m)) 2

Örneğin 98 kg ağırlığında ve 180 cm boyunda bir erkeğin; BKI = 98 / 1,80 2 = 30,25 olarak hesaplanır.

Zayıflık

Beslenme sonucu alınan enerjinin harcanan enerjiden az olması durumunda vücutta depolanmış yağların harcanması söz konusu olmaktadır. Vücut yeterli enerjiyi besinlerden alamadığı zaman hareketlerini yavaşlatmak suretiyle enerji dengesi sağlamaya çalışır. Ancak bu yavaşlamanın yetmediği durumlarda depolanmış olan enerjiyi kullanır. Uzun süreli yetersiz enerji ile beslenme sonucunda zayıflık oluşmaktadır. Zayıflığın sebebi kimi zaman yetersiz besin alınması, kimi zamanda alınan besinlerin vücut tarafından tam anlamıyla emilememesi olabilir. Uzun süreli hastalıklar, kronik ishal, bağırsak parazitleri gibi etmenler besinlerin emilimine engel olmaktadır. Zayıflama ile birlikte hastalıklara olan direnç de azalacağından diğer sağlık problemlerini de beraberinde getirir.