Зная количество и состав съеденной пищи, можно учесть, сколько поступило в организм питательных веществ: белков, жиров, углеводов. Мало того, можно подсчитать, сколько скрытой химической энергии получил организм с питательными веществами. Для этого в специальном приборе сжигают точно измеренное количество белков, жиров или углеводов. При сжигании химическая энергия целиком превращается в тепловую, и в таком виде ее уже можно измерить. Количество тепла, которое необходимо для нагревания 1 Г воды на 1°, называется большой калорией или килокалорией. Ученые установили, что в организме при окислении 1Г белков или углеводов освобождается 4 ккал, а при распаде 1Г жиров — 9.
Энергия, которая расходуется организмом, в конечном счете превращается в тепло. Именно в этом виде и удалось ее измерить.
В 1883 г. русский физиолог В.В. Папгутин впервые сконструировал специальную камеру с двойными стенками для изучения расхода энергии у животных. Через 7 лет в его лаборатории была построена первая в мире и в течение
многих лет единственная камера для таких же наблюдений над человеком. Впоследствии она была усовершенствована. В современных камерах при помощи автоматически регулируемого электрического тока температура наружной и внутренней стенок поддерживается на одном уровне. Благодаря этому устраняется потеря тепла в окружающую среду.
В камере находится человек. По трубам через камеру протекает вода; нагреваясь, она уносит все тепло, отдаваемое человеком. Можно точно измерить это тепло, если знать, сколько воды прошло за сутки через камеру и насколько повышалась температура ее, после того как она проходила через камеру.
Затрату энергии в организме определяют и другим, косвенным путем. Известно, что на каждый литр потребляемого кислорода в организме освобождается около 5 ккал энергии. Основываясь на этом, можно подсчитать расход энергии по количеству поглощенного при дыхании кислорода и выделенного углекислого газа. Такой способ измерения широко применяется.
Результаты многочисленных опытов, произведенных и на животных, и на людях, позволили сделать следующий вывод: если вес тела сохраняется неизменным, то расход вещества и энергии полностью соответствует приходу, т. е. поступлению их с пищей.
Затрата энергии, а следовательно, и потребность в ней в значительной степени зависят от условий жизни, характера выполняемой работы, веса тела, состояния здоровья и других причин. При умственной и всякой другой работе, не требующей физического напряжения, человек затрачивает около 3000 ккал в сутки. У тех, кто много ходит, занимается спортом или выполняет физическую работу, суточная затрата энергии достигает 3500 ккал и больше.
Сколько же белков, жиров и углеводов надо получить с пищей, чтобы покрыть эти затраты? В среднем суточный пищевой паек взрослого человека должен содержать 120Г белков, 80 Г жиров и 500 Г углеводов. При этом человек получит примерно 3200 ккал.
В период роста потребности организма значительно выше. Юноши и девушки 15—16 лет должны получать такой же пищевой паек, как и взрослые, с той лишь разницей, что количество жиров следует увеличить до 100 Г. Дети 8—11 лет должны получать за сутки 75—95 Г белков, 75—80 Г жиров и 350—400 Г углеводов. Это даст примерно 2400 — 2800 ккал, т. е. немногим меньше нормы взрослого человека.