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Modelli applicati alla scienza dell'alimentazione

Il legame tra il quoziente respiratorio (QR)
e l'equivalente calorico dell'ossigeno (EC)

il quoziente respiratorio, come precedentemente specificato, aiuta ad individuare sia il tipo di metabolismo impiegato, sia, l'efficienza delle sue reazioni. Se, ad esempio, un soggetto sano a riposo mostra un QR > 1 cioè se mostra una perdita di proporzionalità tra la produzione di CO2 sull'O2 consumato, può voler indicare una eccessiva produzione di CO2, la quale viene eliminata per gradiente di concentrazione, a causa di un eccesso di piruvato che per decarbossilazione ossidativa perde una molecola di CO2, che diffonde nel sangue, accumulando Acetil Coenzima A.

Sulla base dell'analisi stechiometrica delle precedenti formule è possibili risalire all'equivalente calorico dell'ossigeno di ciascun substrato come riassunto nelle due tabella seguenti:

Substrato Energia prodotta O2 consumato CO2 prodotta H2O prodotta Vol 1 mole di gas Vol 1 mole di H2O
kcal moli moli moli litri litri
Glucidi 678 6 6 6 22.4 0.018
Lipidi 2410 23 16 16 22.4 0.018
Proteine 7692.61 77 63 38 22.4 0.018
Etanolo 326.59 3 2 3 22.4 0.018


Substrato Vol di O2 consumato Vol di CO2 prodotta Vol di H2O prodotta Massa molare O2 consumato specifico CO2 prodotta specifica H2O prodotta specifica Equivalente calorico EC QR
litri litri litri g/mol litri/g ml/g ml/g kcal/lO2
Glucidi 134.4 134.4 0.108 180.16 0.746 0.746 0.60 5.045 1.00
Lipidi 515.2 358.4 0.288 256.43 2.009 1.398 1.12 4.68 0.696
Proteine 1724.8 1411.2 0.684 66000 0.026 0.021 0.01 4.46 0.818
Etanolo 67.2 44.8 0.054 46.07 1.459 0.972 1.17 4.86 0.667


in maniera analoga a quanto fatto con il QR, è possibile ottenere una formula generale dell'EC in funzione della quota energetica dei substrati considerati:

EC = 0.361C% - 0.206P% + 4.686 (2)

Come mostrano le ultime due colonne della precedente tabella, il legame tra QR ed EC può essere determinato dalla seguente relazione termodinamica:

EC = K * QR (3)

Dove il valore di K è rappresentato dalla seguente equazione:

k = (4686 + 361c% - 206p%)(20 (35 + 15c% + 6p%)) (4)

Dalla (1) è inoltre possibile ricavare il valore della quota di energia derivante dai carboidrati impiegati, ade esempio, durante la corsa, la cui intensità à data, in questo caso, dal quoziente respiratorio, come mostrato dalla seguente equazione:

C% = (50*QR - 6P% - 35)15 (5)

Dalla (5) si nota come per valori di QR unitari e non considerando il contributo a fini energetici delle proteine (P% = 0) il contributo a fini energetici dei carboidrati è pari al 100%.

Per regimi sotto massimali, in cui il contributo del meccanismo anaerobico lattacido non è al massimo, cioè in cui la (5) assume valori inferiori a 1, può essere utile considerare un EC dipendente dall'effettivo consumo di ossigeno, dipendente a sua volta da un maggiore utilizzo degli acidi grassi, sia liberi, sia accumulati nei tessuti o nei trigliceridi.


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