Atwater system
એટવોટર પ્રણાલી, જેનું નામ વિલ્બર ઓલિન એટવોટર પરથી રાખવામાં આવ્યું છે, અથવા આ પ્રણાલીના વ્યુત્પન્નોનો ઉપયોગ ખોરાકની ઉપલબ્ધ ઊર્જાની ગણતરી માટે થાય છે. આ પ્રણાલી મોટાભાગે 19મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં એટવોટર અને તેના સાથીદારોના પ્રાયોગિક અભ્યાસો અને કનેક્ટિકટના મિડલટાઉનમાં વેસ્લીયાન યુનિવર્સિટી ખાતે 20મી સદીના પ્રારંભિક વર્ષોમાં વિકસાવવામાં આવી હતી. તેનો ઉપયોગ વારંવાર વિવાદનું કારણ રહ્યો છે, પરંતુ થોડા વિકલ્પો પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા છે. કુલ નાઇટ્રોજનમાંથી પ્રોટીનની ગણતરીની જેમ, એટવોટર પ્રણાલી એક પરંપરા છે અને તેની મર્યાદાઓ તેની વ્યુત્પત્તિમાં જોઈ શકાય છે. વ્યુત્પત્તિ ઉપલબ્ધ ઊર્જા (એટવોટર દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી) મેટાબોલિઝેબલ એનર્જી (એમ. ઇ.) શબ્દના આધુનિક ઉપયોગની સમકક્ષ છે. મનુષ્યો પરના મોટાભાગના અભ્યાસોમાં, સ્ત્રાવ અને વાયુઓમાં થતા નુકસાનને અવગણવામાં આવે છે. બોમ્બ કેલરીમેટ્રી દ્વારા માપવામાં આવતી ખોરાકની કુલ ઊર્જા (જીઇ) એ નિકટવર્તી પ્રણાલીમાં પ્રોટીન (જીઇપી), ચરબી (જીઇએફ) અને કાર્બોહાઇડ્રેટ (જીઇકો) (તફાવત દ્વારા) ઘટકોના દહનની ગરમીના સરવાળા જેટલી હોય છે. એટવોટરને એ જ રીતે મળનું ઊર્જા મૂલ્ય માનવામાં આવે છે. ઉપલબ્ધતાના ગુણાંકને માપવા અથવા આધુનિક પરિભાષામાં સ્પષ્ટ પાચનક્ષમતાને માપવા દ્વારા, એટવોટરએ મળ ઊર્જા નુકસાનની ગણતરી માટે એક પદ્ધતિ વિકસાવી છે. જ્યાં ડી. પી., ડી. એફ. અને ડી. સી. ઓ. અનુક્રમે પ્રોટીન, ચરબી અને કાર્બોહાઇડ્રેટના પાચનક્ષમતા ગુણાંક છે, જેની ગણતરી પ્રશ્નમાં રહેલા ઘટક માટે કરવામાં આવે છે. પેશાબમાં ઊર્જા અને નાઇટ્રોજન ગુણોત્તરમાંથી પેશાબની ખોટની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. પ્રાયોગિક રીતે આ 7.9 કિલોકેલરી/ગ્રામ (33 કિલોકેલરી/ગ્રામ) યૂરિનરી નાઇટ્રોજન હતું અને આ રીતે મેટાબોલિઝેબલ ઊર્જા માટેનું તેમનું સમીકરણ કુલ ઊર્જા મૂલ્યો બન્યું સાહિત્યમાંથી પાણી એકત્રિત કરેલા મૂલ્યો અને પ્રોટીન, ચરબી અને કાર્બોહાઈડ્રેટ્સના દહનની ગરમીને પણ માપવામાં આવી હતી. તેમના સમયના લાક્ષણિક મિશ્ર આહારમાં પ્રોટીન, ચરબી અને કાર્બોહાઇડ્રેટના દહનની કુલ ગરમી માટે સ્રોતો અને એટવોટરમાંથી મેળવેલા ભારિત મૂલ્યોના આધારે આ સહેજ બદલાય છે. એવી દલીલ કરવામાં આવી છે કે આ ભારિત મૂલ્યો વ્યક્તિગત ખોરાક માટે અને આહાર માટે અમાન્ય છે, જેની રચના 20મી સદીની શરૂઆતમાં યુ. એસ. માં ખાવામાં આવતા ખોરાકથી અલગ છે. સ્પષ્ટ પાચનક્ષમતા ગુણાંક એટવોટર સરળ મિશ્રણ માટે મોટી સંખ્યામાં પાચનક્ષમતા ગુણાંકને માપે છે, અને અવેજી પ્રયોગોમાં વ્યક્તિગત ખોરાક માટે મૂલ્યો મેળવ્યા છે. તેમણે મિશ્ર આહાર માટે મૂલ્યો મેળવવા માટે આને ભારિત રીતે જોડ્યા. જ્યારે મિશ્ર આહાર સાથે પ્રાયોગિક રીતે તેનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું ત્યારે તેઓ સારી આગાહી આપી શક્યા ન હતા અને એટવોટરએ મિશ્ર આહાર માટે ગુણાંકને સમાયોજિત કર્યા હતા. પેશાબમાં ઊર્જા/નાઇટ્રોજન ગુણોત્તર નોંધપાત્ર તફાવત દર્શાવે છે અને ઊર્જા/કાર્બનિક પદાર્થો ઓછા પરિવર્તનશીલ હોય છે, પરંતુ ઊર્જા/નાઇટ્રોજન મૂલ્ય એટવોટરને વ્યવહારુ અભિગમ પ્રદાન કરે છે, જો કે આ થોડી મૂંઝવણ પેદા કરે છે અને માત્ર નાઇટ્રોજન સંતુલનમાં વિષયો માટે જ લાગુ પડે છે. એટવોટરના કાર્યના આધારે, કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ અને પ્રોટીન માટે 4 કિલો કેલરી/ગ્રામ અને લિપિડ્સ માટે 9 કિલો કેલરી/ગ્રામનો ઉપયોગ કરીને ખોરાકની ઊર્જા સામગ્રીની ગણતરી કરવી સામાન્ય પ્રથા બની ગઈ. પાછળથી યુ. એસ. ડી. એ. ના એનાબેલ મેરિલ અને બર્નિસ વોટ્ટ દ્વારા આ પ્રણાલીમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો, જેમણે એક એવી પ્રણાલી વિકસાવી હતી જેમાં વિવિધ ખોરાક માટે ચોક્કસ કેલરી રૂપાંતરણ પરિબળોની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી. આ એ હકીકતની નોંધ લે છે કે પ્રથમ વિવિધ ખાદ્ય સ્રોતોમાંથી પ્રોટીન, ચરબી અને કાર્બોહાઈડ્રેટ્સના કુલ ઉર્જા મૂલ્યો અલગ છે, અને બીજું, કે વિવિધ ખોરાકના ઘટકોની સ્પષ્ટ પાચનક્ષમતા અલગ છે. આ પ્રણાલી અલગ પ્રોટીન, ચરબી અને કાર્બોહાઇડ્રેટ્સની વિશાળ શ્રેણીના દહનની માપેલી ગરમી પર આધાર રાખે છે. તે પાચનક્ષમતા અભ્યાસોના ડેટા પર પણ આધાર રાખે છે, જ્યાં તે ખોરાક માટે સ્પષ્ટ પાચનક્ષમતા ગુણાંકને માપવા માટે વ્યક્તિગત ખોરાકને મૂળભૂત આહાર માટે બદલવામાં આવ્યા છે. આ અભિગમ એ ધારણા પર આધારિત છે કે આંતરડામાં મિશ્રણમાં ખોરાક વચ્ચે કોઈ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નથી, અને વ્યવહારુ દ્રષ્ટિકોણથી, મનુષ્યો સાથેના આવા અભ્યાસોને જરૂરી ચોકસાઈ સાથે નિયંત્રિત કરવું મુશ્કેલ છે. તફાવત દ્વારા કાર્બોહાઇડ્રેટ્સના ઉપયોગ અને આહાર ફાઇબરની અસરો પર આધારિત ધારણાઓ તફાવત અભિગમ દ્વારા કાર્બોહાઇડ્રેટ ઘણી સમસ્યાઓ રજૂ કરે છે. પ્રથમ, તે શર્કરા, સ્ટાર્ચ અને અનુપલબ્ધ કાર્બોહાઈડ્રેટ્સ (રફેજ અથવા "આહાર ફાઇબર") વચ્ચે તફાવત કરતું નથી. આ પહેલા કાર્બોહાઇડ્રેટને સોંપવામાં આવેલી કુલ ઊર્જાને અસર કરે છે-સુક્રોઝમાં 3.95 કિલો કેલરી/ગ્રામ (16.53 kJ/g) અને સ્ટાર્ચ 4.15 કિલો કેલરી/ગ્રામ (17.36 kJ/g) ની દહનની ગરમી હોય છે. બીજું તે એ હકીકત પૂરી પાડતું નથી કે શર્કરા અને સ્ટાર્ચ વર્ચ્યુઅલ રીતે સંપૂર્ણપણે પચાય છે અને શોષાય છે, અને આમ તેમની દહનની ગરમીની સમકક્ષ ચયાપચય ઊર્જા પ્રદાન કરે છે. અનુપલબ્ધ કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ (આહાર ફાઇબર) મોટા આંતરડામાં પરિવર્તનશીલ હદ સુધી અધોગતિ પામે છે. આ માઇક્રોબાયલ પાચનના ઉત્પાદનો ફેટી એસિડ્સ, CO2 (કાર્બન ડાયોક્સાઇડ), મિથેન અને હાઇડ્રોજન છે. ફેટી એસિડ્સ (એસિટેટ, બ્યુટાયરેટ અને પ્રોપિઓનેટ) મોટા આંતરડામાં શોષાય છે અને થોડી ચયાપચયની ઊર્જા પૂરી પાડે છે. અધઃપતનની હદ આહાર ફાઇબરના સ્ત્રોત (તેની રચના અને વિભાજનની સ્થિતિ) અને આહાર ફાઇબરનું સેવન કરતી વ્યક્તિ પર આધાર રાખે છે. આ સ્રોતમાંથી ઉપલબ્ધ ઊર્જા પર નક્કર માર્ગદર્શન આપવા માટે અપૂરતી માહિતી છે. છેવટે આહાર ફાઇબર નાઇટ્રોજન અને ચરબીના મળના નુકસાનને અસર કરે છે. ચરબીમાં વધારો નાના આંતરડાના શોષણ પરની અસરને કારણે છે કે કેમ તે સ્પષ્ટ નથી. ઉચ્ચ ફાઇબર આહાર પર મળ નાઇટ્રોજનનું વધતું નુકસાન કદાચ મળમાં બેક્ટેરિયાની નાઇટ્રોજન સામગ્રીમાં વધારો થવાને કારણે છે. જો કે આ બંને અસરો દેખીતી પાચનક્ષમતામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે, અને તેથી એટવોટર સિસ્ટમ તે આહાર માટે યોગ્ય ઊર્જા રૂપાંતરણ પરિબળોમાં નાના ફેરફારોની ખાતરી આપે છે. ઊર્જા મૂલ્યોની ગણતરીને લગતી સૈદ્ધાંતિક અને વ્યવહારુ વિચારણાઓ ખોરાકના ઘટકોના દહનની ગરમીમાં ફેરફારો પ્રોટીન આ ભિન્નતાની તીવ્રતા માટેના પ્રાયોગિક પુરાવા ખૂબ જ મર્યાદિત છે, પરંતુ વ્યક્તિગત એમિનો-એસિડના દહનની ગરમી અલગ હોવાથી વિવિધ પ્રોટીન વચ્ચે ભિન્નતાની અપેક્ષા રાખવી વાજબી છે. કોન્ગ્લુટીન (વાદળી લ્યુપિનમાંથી) માટે 5.48 થી હોર્ડેન (જવ) માટે 5.92 ની અવલોકન શ્રેણી નોંધવામાં આવી હતી, જે એટવોટરની શ્રેણી જિલેટીન માટે 5.27 થી ઘઉંના ધાન્યના લોટમાં રહેલું નત્રિલ દ્રવ્ય માટે 5.95 સાથે સરખાવે છે. એમિનો એસિડ ડેટામાંથી પ્રોટીન માટે અપેક્ષિત મૂલ્યોની ગણતરી કરવી મુશ્કેલ છે, કારણ કે દહનની કેટલીક ગરમી ચોક્કસપણે જાણીતી નથી. ગાયના દૂધ પરની પ્રારંભિક ગણતરીઓ આશરે 5.5 કિલોકેલરી/ગ્રામ (23.0 કિલોકેલરી/ગ્રામ) નું મૂલ્ય સૂચવે છે. સમાન રીતે ચરબી પ્રાયોગિક પુરાવા મર્યાદિત છે, પરંતુ ફેટી એસિડ્સ તેમની દહનની ગરમીમાં અલગ હોવાથી ચરબી દહનની ગરમીમાં અલગ થવાની અપેક્ષા રાખવી જોઈએ. જો કે, આ તફાવતો પ્રમાણમાં નાના છે-ઉદાહરણ તરીકે, માતાના દૂધની ચરબીમાં 9.37 કિલોકેલરી/ગ્રામ (39.2 કિલોકેલરી/ગ્રામ) ની ગણતરી કરેલ ગરમી હોય છે, જ્યારે ગાયના દૂધની ચરબી 9.19 કિલોકેલરી/ગ્રામ (38.5 કિલોકેલરી/ગ્રામ) હોય છે. કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ મોનોસેકરાઇડ્સમાં આશરે 3.75 કિલોકેલરી/ગ્રામ (15.7 કિલોકેલરી/ગ્રામ), ડિસકેરાઇડ્સ 3.95 કિલોકેલરી/ગ્રામ (16.5 કિલોકેલરી/ગ્રામ) અને પોલિસેકરાઇડ્સ 4.15 થી 4.20 કિલોકેલરી/ગ્રામ (17.4 થી 17.6 કિલોકેલરી/ગ્રામ) ની જ્વલનની ગરમી હોય છે. હાઇડ્રોલિસિસની ઉષ્મા ખૂબ ઓછી હોય છે અને જ્યારે મોનોસેકરાઇડના આધારે ગણતરી કરવામાં આવે ત્યારે આ મૂલ્યો અનિવાર્યપણે સમકક્ષ હોય છે. આમ 100 ગ્રામ સુક્રોઝ હાઇડ્રોલિસિસ 105.6 g મોનોસેકરાઇડ આપે છે અને 100 ગ્રામ સ્ટાર્ચ હાઇડ્રોલિસિસ 110 ગ્રામ ગ્લુકોઝ આપે છે. પ્રત્યક્ષ પાચનક્ષમતા ગુણાંક માનવ પાચનતંત્ર એક ખૂબ જ કાર્યક્ષમ અંગ છે, અને નાઇટ્રોજનયુક્ત પદાર્થો અને ચરબીનું મળ વિસર્જન એ સેવનનું એક નાનું પ્રમાણ (સામાન્ય રીતે 10 ટકાથી ઓછું) હોય છે. એટવોટરને ખબર પડી કે મળનું વિસર્જન એ આંતરડાના બિન-શોષિત સ્ત્રાવ, બેક્ટેરિયલ સામગ્રી અને મેટાબોલાઇટ્સ, સ્લોઉગડ મ્યુકોસલ કોષો, લાળ અને માત્ર થોડી હદ સુધી, બિન-શોષિત આહાર ઘટકોનું જટિલ મિશ્રણ હતું. આ એક કારણ હોઈ શકે છે કે તેમણે પાચનક્ષમતાને બદલે ઉપલબ્ધતાનો ઉપયોગ કરવાનું પસંદ કર્યું. તેમનો મત એ હતો કે આ મળ ઘટકો ખરેખર અનુપલબ્ધ હતા અને મલ વિસર્જનની પ્રકૃતિની તેમની દેખીતી અવગણના વ્યવહારુ સંદર્ભમાં ન્યાયી હતી. જ્યાં પણ મળનું ઉત્સર્જન ઓછું હોય ત્યાં ગુણોત્તર એકતાના અંદાજમાં હશે અને આમ આ ગુણાંકમાં ઓછો તફાવત હોય છે અને તેમાં સ્થિરતાનો દેખાવ હોય છે. આ બનાવટી છે કારણ કે સતત આહાર પર પણ મળનું ઉત્સર્જન બદલાતું રહે છે, અને એવું સૂચવવા માટે કોઈ પુરાવા નથી કે મલનું ઉત્સર્જન હકીકતમાં આ ગુણાંક દ્વારા સૂચિત રીતે સેવન સાથે સંબંધિત છે. ખોરાક અને આહારના ઊર્જા મૂલ્યની ગણતરીમાં વ્યવહારુ વિચારણાઓ ઊર્જા મૂલ્યોની ગણતરીને સીધા માપનના વિકલ્પ તરીકે ગણવી જોઈએ, અને તેથી સીધા મૂલ્યાંકનની સરખામણીમાં કેટલીક અચોક્કસતા સાથે સંકળાયેલી હોવાની શક્યતા છે. આ અશુદ્ધિઓ સંખ્યાબંધ કારણોસર ઊભી થાય છેઃ ખોરાક એ જૈવિક મિશ્રણ છે અને જેમ કે રચનામાં નોંધપાત્ર તફાવત દર્શાવે છે, ખાસ કરીને પાણી અને ચરબીની માત્રાના સંદર્ભમાં. આનો અર્થ એ છે કે ખોરાકની રચનાના કોષ્ટકોમાં ખોરાકના પ્રતિનિધિ નમૂનાઓ માટે ટાંકવામાં આવેલા રચનાત્મક મૂલ્યો ખોરાકના વ્યક્તિગત નમૂનાઓને લાગુ પડે તે જરૂરી નથી. અભ્યાસોમાં જ્યાં ખૂબ ચોકસાઈ જરૂરી છે, ત્યાં ખાવામાં આવતા ખોરાકના નમૂનાઓનું વિશ્લેષણ કરવું આવશ્યક છે. ખોરાકના સેવનનું માપનઃ ઊર્જાના સેવનના અંદાજમાં, ખોરાકના સેવનનું માપન કરવામાં આવે છે, અને આ નોંધપાત્ર અનિશ્ચિતતાને આધિન હોવાનું જાણીતું છે. ખૂબ જ નજીકથી દેખરેખ હેઠળના અભ્યાસોમાં પણ વ્યક્તિગત ખાદ્ય પદાર્થોના વજનમાં ભૂલો ભાગ્યે જ ± 5 ટકાથી ઓછી હોય છે. તેથી ઊર્જાના સેવનની ગણતરી માટેની પ્રક્રિયાઓનું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે અમુક અંશે વ્યવહારવાદનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે, અને ઘણા લેખકો ટાંકવામાં આવેલી ગણતરી કરેલ ઊર્જાના સેવનને ન્યાયી કરતાં વધુ સચોટતા આપે છે. વ્યક્તિગત ભિન્નતા-વ્યક્તિઓમાં ભિન્નતા તમામ માનવ અભ્યાસોમાં જોવા મળે છે, અને આ વિવિધતાઓને મોટાભાગની ગણતરીઓમાં મંજૂરી નથી. એટવોટર પ્રણાલીમાં અંતર્ગત ધારણાઓ પ્રત્યેના સૈદ્ધાંતિક અને શારીરિક વાંધાઓ આ વ્યવહારુ બાબતો કરતાં ઘણી નાની ભૂલોમાં પરિણમી શકે છે. રૂપાંતર પરિબળો નાના શિશુઓ સાથેના પ્રાયોગિક અભ્યાસોમાંથી મેળવવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ મેટાબોલિઝેબલ ઉર્જાના સેવન માટે આ ઉત્પાદિત મૂલ્યો સુધારેલા એટવોટર પરિબળોના સીધા ઉપયોગ દ્વારા મેળવેલા મૂલ્યોથી નજીવા પ્રમાણમાં અલગ હતા. આ પણ જુઓ ખાદ્ય ઊર્જા કેલરીમીટર સંદર્ભો વધુ વાંચન યુ. એસ. કૃષિ વિભાગ-કૃષિ સંશોધન સેવાઃ અમેરિકન પોષણ વિજ્ઞાનની સ્થાપના-વિલ્બર ઓલિન એટવોટર પોષણ ખાદ્ય વિજ્ઞાન