Определение калорийности классических воздушных продуктов с помощью калориметра с кислородной бомбой

Предварительный просмотр

В этой статье используется калориметр кислородной бомбы (АТС 300А) для проверки показателей теплоты сгорания четырехтипной воздушной пищи (картофельные чипсы, рисовые крекеры, маленькие паровые булочки и хрустящая лапша). Разница между приведенными значениями энергии на их упаковке составляет от 0,16 до 0,53 ккал/г, с RSD (относительным стандартным отклонением) в пределах 0,2%.

Калории, мера тепла, представляют собой медленную часть измерений питания и рекомендации по фитнесу, соответствующие энергетическим значениям, инструкции в джойлях по этикеткам продуктов питания. Эти значения указывают на тепло, часто встречающееся при окислении пищи, с коэффициентом пересчета 1 кал = 4,1868 Дж. Возникает вопрос: чем тепло, популярное пищей, отличается от тепла, популярного при ее полном сгорании?

Введение

Пищеварение и подготовка в состоянии человека — сложные процессы. Некоторые компоненты пищи, такие как азот в белках, не перевариваются и влияют на продукты метаболизма, такие как мочевина, мочевая кислота и креатинин, сохраняя часть энергии. Несмотря на то, что окисление человеческого тела отличается от окисления в калориметре кислородной бомбой, общее тепло, обычное при полном окислении пищи, сохраняется. Чтобы определить источник теплоты пищи, можно применить метаболические корректировки результатов к тесту на сжигание в калориметре с кислородной бомбой. Измеряя теплоту сгорания веществ и теплоту выделений, можно определить мощность теплоту в качестве продукта питания, исключив такие сложные факторы, как основной обмен веществ.

Значения энергии, основанные на таблицах с информацией о пищевых ценностях, рассчитываются как развивающиеся коэффициенты динамики для трех основных питательных веществ (жиров 37 кДж/г, углеводов 17 кДж/г и белков после метаболической коррекции 17 кДж/г) и их соответствующих количеств. В этом методе используется автоматический калориметр с кислородной бомбой ATC 300A для определения показателей теплоты сгорания четырех типов воздушных продуктов, сопоставляющих их с энергетическими значениями, приведенных в этикетках продуктов питания. Кроме того, значения энергии рассчитываются без метаболической коррекции для белка с использованием энергетического коэффициента 22 кДж/г. Исследование показывает, что, хотя общее отклонение из-за метаболической коррекции минимально, наблюдаются различия в значениях теплоты сгорания среди различных образцов продуктов питания. Эти изменения могут быть связаны не только с добавлением белка, но и с различными условиями содержания пищевых веществ; например, жиры в говядине и молоке имеют разные значения теплоты сгорания, но при этом они имеют одинаковый энергетический коэффициент в пищевой категории.

Рисунок 1: Отображение тестовых образцов

Рисунок 2: Калориметр кислородной бомбы ATC 300A

Экспериментальные методы

Условия эксперимента

• Испытательный прибор: Автоматический калориметр кислородной бомбы ATC 300A.
• Метод тестирования: GB/T 213-2008.
• Температура окружающей среды: 24,4~26,3℃.
• Экспериментальные создания: картофельные чипсы, рисовые крекеры, маленькие паровые булочки и хрустящая лапша.

Решение проблемы

• Включите автоматический калориметр кислородной бомбы ATC 300A.
• Шаг 1: Взвесьте небольшое количество образца в чаше для образца, подсоедините провод зажигания к образцу с помощью хлопчатобумажной нити и закрепите его.
• Шаг 2. Установите кислородную бомбу, задайте параметры эксперимента и введите массу образца.
• Шаг 3: прекратить эксперимент. Как только воздействие окружающей среды будет готово, прибор автоматически проведет тест.
• Шаг 4: После завершения эксперимента извлеките кислородную бомбу и очистите ее.
• Шаг 5. Повторите тест для трех наборов и запишите экспериментальные данные.

Экспериментальные результаты

Перед началом экспериментов каждый образец подвергался дроблению и гранулированию для обеспечения однородности и консистенции испытуемых образцов, как показано на рисунке 3. В процессе гранулирования крайне важно контролировать прилагаемое давление; например, из-за высокого содержания масла в картофельных чипсах чрезмерное давление может привести к вытеканию масла, что повлияет на результаты испытаний.

Рисунок 3: Предварительная обработка образцов (a) Измельченные образцы (b) Демонстрация небольших пропаренных булочных гранул (c) Гранулированные образцы (d) Загрузка образцов

Каждый тип образца — картофельные чипсы, маленькие паровые булочки, рисовые крекеры и хрустящая лапша — подвергался трем повторным тестам. Результаты обобщены в таблице ниже, показывая хорошую повторяемость теста с относительными стандартными отклонениями (RSD) в пределах 0,2%.

Таблица 1: Сводка результатов испытаний на теплоту сгорания

Средние значения теплоты сгорания при сравнении с энергетическими значениями, указанными в информации о пищевой ценности на упаковке (как показано на рисунке 4, с коэффициентом энергии белка 17 кДж/г), показывают разницу в диапазоне от 680,6 до 2213,0 Дж/г. Без учета метаболической поправки на белок (с коэффициентом энергии 22 кДж/г) разница составляет от 533,3 до 1745,0 Дж/г.

Рисунок 4: Информация о пищевой ценности на упаковке (a) Картофельные чипсы (b) Маленькие паровые булочки (c) Рисовые крекеры (d) Хрустящая лапша

Учитывая, что образцы, выбранные для этого исследования, представляют собой воздушные продукты, которые в основном состоят из жиров и углеводов с относительно низким содержанием белка, влияние метаболической коррекции на результаты теста относительно незначительно. Вместо этого более вероятно, что энергетические параметры для одних и тех же питательных веществ из разных источников вносят некоторые изменения.

На основании результатов теста теплота сгорания может в некоторой степени представлять «калории», которые мы можем получить из пищи. Помимо человеческого метаболизма, использование тех же энергетических параметров для тех же питательных веществ из разных источников также может вносить определенные ошибки. Если взять в качестве примера воздушные продукты, протестированные в этом исследовании, то разница между теплотой сгорания без учета коррекции метаболизма белка и энергетической ценностью упаковки составляет от 12,7 до 41,7 ккал (килокалории) на 100 г. Для людей, которые строго следят за потреблением «калорий», это влияние, возможно, необходимо учитывать.

Заключение

В этом методе использовался автоматический калориметр кислородной бомбы ATC 300A для измерения показателей теплоты сгорания четырех типов воздушных продуктов. Результаты близко соответствуют значениям энергии, указанным на их упаковке. Распространения могут включать корректировки, основанные на диетологии для измерения теплоты сгорания различных питательных веществ в соответствии с метаболизмом человека, а также изменения в параметрах одних и тех же питательных веществ из разных источников.

Рекомендации по выбору инструмента

Автоматический калориметр кислородной бомбы ATC 300A соответствует стандартам GB 384, GB/T 213, ASTM 4809 и ASTM D240. Он обеспечивает время проведения менее 10 минут (быстрый метод) с перемешиванием теплоемкости ≤0,20%. Высокоавтоматизированный, он может быстро и точно измерять значения теплоты сгорания различных горючих веществ. Для получения дополнительной информации о технических особенностях, спецификациях и примерах применения, пожалуйста, свяжитесь с нами.