Inspanningsfysiologie; verbranding en directe calorimetrie

Het energiegebruik van een persoon meten is zinnig, omdat zo onderzocht kan worden welke effecten bepaalde voedingsstoffen, bewegen, leeftijd en lichaamssamenstelling hebben op dit energiegebruik. Het energiegebruik kan nauwkeurig gemeten worden met calorimeter. Een calorimeter is een afgesloten ruimte waarin de warmteproductie van een persoon gemeten kan worden. Door de warmteproductie nauwkeurig te bepalen, kan ook het energiegebruik (verbranding) van een persoon bepaald worden. De verwarming van een gram water met een graad Celsius is immers een calorie. De directe calorimetrie heeft een aantal voordelen, maar ook een aantal praktische nadelen.

Door het meten van lichaamswarmte kan het energiegebruik worden bepaald
Het menselijk lichaam moet constant energie leveren om levensprocessen in stand te houden. Om deze energie te leveren, worden brandstoffen, veelal vetten en koolhydraten verbrand. Voor deze verbranding van koolhydraten en vetten is eveneens zuurstof nodig en komt energie, koolstofdioxide en water vrij. De energie die bij de verbranding vrijkomt, komt uiteindelijk voor een groot deel vrij als warmte. De totale warmteproductie geeft dus behoorlijk exact aan wat het energiegebruik is van het lichaam.

Een calorie geeft de warmteproductie aan
De warmteproductie wordt uitgedrukt in calorieën, waarbij een calorie (cal) gelijk staat aan de opwarming van een gram water met een graad Celsius. De kilocalorie (kCal, of in het Engels Cal) staat gelijk aan 1000 calorieën. Een kCal staat gelijk aan de verwarming van 1000 gram water met een graad Celsius.

Bij directe calorimetrie wordt de totale warmteproductie gemeten
Door bij een persoon de totale warmteproductie over een aantal dagen te meten, kan de warmteproductie nauwkeurig worden gemeten. In een calorimeter wordt de totale warmteproductie gemeten en kan een uitspraak worden gedaan over het energiegebruik van een persoon.

De bouw van een calorimeter
Een calorimeter is een afgesloten ruimte waarin een bed staat en sanitaire voorzieningen zijn getroffen. Ook kan een fietsergometer, of loopergometer (loopband) in de ruimte geplaatst zijn. Om de ruimte lopen koperen buizen. Koperen buizen geleiden warmte zeer goed en dat is nodig, omdat door de koperen buizen een vaste hoeveelheid water per tijdseenheid loopt. Er zijn nauwkeurige thermometers verbonden aan het begin en einde van de koperen buizen. Doordat het water door de koperen buizen door de kamer stroomt, nemen deze de warmte op die de persoon in de ruimte produceert. Door de hoeveelheid water te meten en de temperatuurstijging van het water kan het energiegebruik van de persoon in de ruimte nauwkeurig worden bepaald.

Voordelen en nadelen van directe calorimetrie
Directe calorimetrie heeft een aantal voordelen en nadelen. Het voordeel van de directe calorimetrie is dat de warmteproductie en daarmee het totale energiegebruik tijdens rust goed gemeten kan worden. Ook kan de efficiëntie van arbeidsproductie nauwkeurig worden gemeten door de geleverde arbeid in gemeten Watts af te zetten tegen de totale warmteproductie. Normaliter komt overigens bij sporten en bewegen (fysieke inspanning) 75 tot 80% van de totale energieproductie vrij als warmte. Wanneer de warmteproductie in verhouding tot de geleverd arbeid groot is, is de efficiëntie van bewegen klein.
Een groot nadeel van directe calorimetrie is dat een persoon in een afgesloten ruimte voor een aantal dagen moet verblijven. Dit betekent dat niet het energiegebruik tijdens de eigenlijke dagelijkse activiteiten gemeten kan worden. Een ander nadeel is dat de bouw van een calorimeter grote kosten met zich meebrengt en dat het gespecialiseerde kennis en vaardigheden vraagt om een goede meting van het energiegebruik te kunnen doen. Tenslotte is het nadeel van de directe calorimetrie dat het energiegebruik en efficiëntie van de arbeidsleverantie van de meeste sporten niet gemeten kan worden. Veel sporten zijn immers veldsporten en een veld kan niet gesimuleerd worden in een calorimeter.

Lees ook:

Schrijf ook voor de grootste online bibliotheek en verdien een extra inkomen

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Inspanningsfysiologie; anaeroob alactisch energiesysteem; ATP-CP-systeem

Inspanningsfysiologie; anaerobe afbraak glucose (glycolyse)

Inspanningsfysiologie; anaerobe energiesystemen

Inspanningsfysiologie; brandstof voor bewegen

Inspanningsfysiologie; energie voor sport en bewegen

Inspanningsfysiologie; wat is een calorie?

Inspanningsfysiologie; eten voor wedstrijd en training

Inspanningsfysiologie; eiwitten, vetten en koolhydraten

Inspanningsfysiologie; vetten en sport

Inspanningsfysiologie; koolhydraten en sport

Inspanningsfysiologie; eiwitten en sport

Bronnen:

William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia