Strong by Science Logo

Къде отиват мазнините при отслабване?

Публикувано на: 14.10.2018
Последна редакция: 2024 г.
Категории Отслабване
Прочитания 17001

С оглед на все по-разрастващата се епидемия от затлъстяване и силните интереси, свързани със свалянето на тегло, съществува изненадващо незнание и объркване по отношение на метаболитните процеси на отслабването както сред обикновените хора, така и сред професионалисти.

Точно затова в тази статия ще ти разкрием какво се случва с мазнините, когато отслабваме.

Къде отиват мазнините при отслабване според обикновените хора и специалистите?

На въпрос къде отиват мазнините, когато отслабваме, най-често срещаните отговори, които дават обикновените хора, са:

    • Не знам
    • Никъде
    • Идват си отново при мен
    • Превръщат се в нищо
    • Не съществуват вече
    • Излизат с потта
    • Изпаряват се
    • Отиват в „акото“
    • Изгарят се като енергия
    • Това е загадка за науката
    • Отиват във вселената
    • Отиват в друго измерение

Нито един от тези отговори обаче не е напълно правилен. Оказва се, че този въпрос е също толкова труден и за професионалистите. В изследване, публикувано в British Medical Journal, учени анкетират професионалисти, работещи в сферата на здравеопазването – лекари, персонални треньори и диетолози с цел да разберат какъв е отговора на въпроса „къде отиват мазнините, когато човек отслабва“ според тях [1].

Оказва се, че повечето от анкетираните лица (около 70%) казват, че при отслабване мазнините се превръщат в енергия и/или топлина. Но ако това наистина се случваше, тогава мазнините щяха да буквално да експлодират, а Законът за запазване на масата щеше да бъде грубо нарушен. Други погрешни предположения на анкетираните професионалисти били, че мазнините се превръщат в мускули, урина, пот или се изхвърлят чрез изпражненията. Всъщност резултатите от това изследване показват, че само малка част от анкетираните специалисти са знаели правилния отговор. Преди да разберем кой е той обаче, ще разгледаме защо всичките тези отговори са грешни.

Защо мазнините не се превръщат в енергия?

Ако мазнините се превръщаха в енергия, то последствията от това щяха да са катастрофални, тъй като в тях е съхранено огромно количество енергия. Откъде знаем, че мазнините съдържат огромно количество енергия? Знаем, че е така заради връзката между масата и енергията.

Този връзка се описва от Алберт Айнщайн през 1905 година чрез известното му уравнение за еквивалентност между маса и енергия, което е част от теорията за относителността [2]. Уравнението изглежда ето така:

Е=mc^2

Буквата „E“ в това уравнение изразява енергията, съхранена в дадена материя или частичка от материя и се изразява в J (джаули). Буквата „m“ изразява масата в килограми (kg) на тази материя, а „с“ е скоростта на светлината във вакуум, която е приблизително 300 милиона метра в секунда (m/s). Заради това, че скоростта на светлината е огромна цифра, най-важното, което всъщност показва това уравнение, е че масата представлява концентрирана енергия. Това означава, че ако вземем каквато и да е материя, ще имаме огромно количество концентрирана в нея енергия. Друго, което предполага това уравнение, е че енергията, съхранена в дадена материя, зависи основно от масата ѝ и е независима от нейния състав [2,3].

 

Първият ядрен самолетоносач на САЩ

Първият ядрен самолетоносач на САЩ с моряци на борда, които са се строили във форма, обозначаваща уравнението на Айнщайн за еквивалентност между маса и енергия [4]

Колко енергия има в материята?

Знаейки всичко това, можем да пресметнем какво е количеството енергия, което се съхранява в материята. Ако имаме 1 грам мазнина например, по уравнението на Айнщайн можем да пресметнем колко енергия има в нея. Правим го като умножим масата на тази мазнина (в килограми) със скоростта на светлината (в метри в секунда). Резултатът, който получаваме, е 8.9 * 10^7 MJ (мегаджаула). Това е огромно количество енергия. За сравнение атомната бомба, пусната над Хирошима през Втората световната война, е имала енергиен еквивалент от 6,3 * 10^7 MJ. Това означава, че 1 грам мазнина има повече енергия от цяла атомна бомба.

Тъй като уравнението за еквивалентност между маса и енергия предполага, че съставът на материята не е важен за енергийното ѝ съдържание, това означава, че 1 грам от каквато и да е материя, не само от мазнини, ще има повече енергия от 15-килотонна атомна бомба като тази, пусната в Хирошима.

1 грам мазнина съдържа повече енергия от 15-килотонна атомна бомба

Ако в материята има толкова енергия, защо не се страхуваме от нея?

Причината да не трябва да се страхуваме от материята около нас е много проста. Тя се състои в това, че е изключително трудно превръщането на цялата маса на дадена материя в енергия. Даже е почти невъзможно. Единственият директен начин да освободим цялото количество енергия в материята е чрез сблъсък между материя и антиматерия. И материята и антиматерията имат маса и в резултат на сблъсъка те се унищожават и се превръщат в енергия. Ако имаме сблъскване на голямо количество материя с антиматерия, тогава отделянето на тази енергия става чрез голям взрив.

Какво е антиматерия?

В модерната физика антиматерията се дефинира като материя, която е съставена от античастици [5]. Античастиците пък са частици, които са с противоположен заряд на обикновените частици [6]. Основните частици, които изграждат материята са протоните, електроните и неутроните. Съответно антиматерията ще е изградена от същия брой антипротони, антиелектрони и антинеутрони. Например позитрон (античастица на електрона) се свързва с антипротон (античастица на протона), за да формира антиводород (античастица на водорода).

При сблъсък на материя с антиматерия, цялата им маса ще се унищожи и ще се превърне в енергия

При сблъсък на материя с антиматерия, цялата им маса ще се унищожи и ще се превърне в енергия

Около нас няма много антиматерия, но един от малкото примери са именно антиелекторните, наричани още позитрони [7]. Позитронът е античастица или частица с противоположен знак на електрона. Контактът между позитрон и електрон води до тяхното унищожение, а в процеса се отделя енергия под формата радиоактивно гама лъчение. Заради това че около нас няма достатъчно антиматерия обаче, е невъзможно атомите на която и да е материя да се превърнат в енергия.

Какво се случва с мазнините при отслабване все пак?

За да разберем какъв е отговорът, нека да разгледаме химичната формула на мазнината. Мазнината се състои от въглерод, водород и кислород. Химичната формула на мазнината е С55Н104О6 [1]. Това е химичната формула на по-голямата част от мазнините в човешкото тяло. Някои молекули мазнини могат да имат повече въглеродни атоми, а някои молекули мазнини могат да имат по-малко въглеродни атоми. Най-разпространеният тип мазнини в човешкото обаче е именно С55Н104О6.

Химичната формула на по-голяма част от мазнините в човешкото тяло е С55Н104О6

Химичната формула на по-голяма част от мазнините в човешкото тяло е С55Н104О6

Целият процес на метаболизирането на 1 молекула мазнина в човешкото тяло изглежда ето така [1]:

C55H104O6 + 78 O2 → 55 CO2 + 52 H2О + енергия

Това означава, че за метаболизирането на една молекула мазнина С55Н104О6 са необходими 78 молекули кислород, а като крайни продукти се получават 55 молекули въглероден диоксид и 52 молекули вода. Оксидирането на мазнините се извършва в митохондриите, a приблизителното количество отделена енергия на 1 грам мазнина е около 3.022*10^7J/mol (приблизително 9 калории/грам). Съдейки по уравнението за еквивалентност между маса и енергия, това означава, че масата на молекулите на водата и въглеродния диоксид ще намалее в съответствие с количеството на изгубената енергия. Знаейки какво е количеството на изгубената енергия, отново с уравнението на Айнщайн можем да открием еквивалента му в маса, който е 3,9*10^-13 kg. Тоест масата на 1 килограм мазнини след тяхното метаболизиране ще намалее с 0,00000039 грама. Това е една милионна (6 нули след десетичната запетая) от килограма. Това означава, че “изгубеното” количество маса, трансформирано в енергия при метаболизирането мазнините, ще е толкова нищожно, че на практика можем да кажем, че масата на мазнините ще се запази същата. С други думи, ако имаме 10 кг мазнини, след метаболизирането им трябва да получим също 10 кг крайни продукти. В случая на мазнините, тези крайни продукти са въглероден диоксид и вода.

Това не означава ли, че все пак някаква част от мазнините се превръщат в енергия?

Да, на практика е така, въпреки че тази част е толкова нищожно малка, че може да бъде пренебрегната. На практика количеството енергия, което получаваме от 1 грам мазнина, е 0.00000004% от цялото количество енергия, което се съдържа в този 1 грам. Това означава, че 99,99999996% от енергията на мазнината ще остане неизползвана. Но въпреки че масата от мазнините, която се превръща в енергия, е толкова нищожна, че може да бъде пренебрегната, тя никога не е 0. Ако беше 0, то тогава нямаше откъде да дойде енергията, защото енергията не може да се създаде от нищото [8].

Според съвременната химия обаче енергията, която се отделя при химични реакции, идва не от разрушаването на самите атоми и молекули на материята, а от изграждането на химични връзки при образуването на крайните продукти [9,12]. Химиците обикновено говорят за тези връзки като връзки, които складират потенциална енергия. Този термин обаче е старомоден термин за това, което сега знаем, че е маса [8]. С други думи, ако приемем че масата на връзките в изходния продукт/ти е по-голяма от масата на връзките в крайните продукти, именно тази разлика се отделя в процеса на реакция. В ядрената физика тази разлика в масите се нарича още дефект на масата [18]. Това означава, че на практиката градивните/съставните елементи на мазнините (въглерод, водород и кислород) се запазват и не се трансформират в енергия, а разликата в масите на връзките между мазнините и техните крайни продукти е това, което води до отделянето на енергия.

Да вземем например горенето. Горенето е химична реакция между дървата и кислорода, в резултат на която се отделя енергия. Тази енергия обаче не идва от трансформирането на съставните елементи на дървата (които отново са въглерод, водород и кислород), а от изграждането на нови връзки при образуването на крайните продукти (пепел, въглероден диоксид и вода) [11]. С други думи, връзките на крайните продукти ще имат по-малка маса от връзките на първоначалните продукти, а разликата в масите ще се отдели като енергия при формирането на новите връзки [13]. Трансформираната в енергия маса по време на процеса пък е толкова нищожно малка, че на практика и тук масата на изходните материали (дърва и кислород) ще се запази същата като масата на крайните продукти (пепел, газове и водни пари).

При химическите реакции част от масата на горящи материал се транформира в енергия, но тази част е толкова малка, че масата на крайните продукти на практика си остава същата

При химичните реакции част от масата на горящи материал се транформира в енергия, но тази част е толкова малка, че масата на крайните продукти на практика си остава същата

И при ядрените реакции ли се губи нищожно количество маса?

За разлика от химичните реакции, при ядрените реакции отделянето на енергия е значително по-голямо, което означава, че и „загубената“ маса ще е значително по-голяма. При деленето на уран например се формират два дъщерни продукта, чиято обща маса намалява с около 0.1% от масата на урана [14]. Toва е толкова голямо количество „изгубена“ маса в сравнение с обикновена химична реакция, че енергията, добита от 1 грам уран, е еквивалентна на енергията, получена от горенето на цели 2.7 тона въглища [15]. И точно защото много по-голяма част от масата при ядрените реакции се превръща в енергия, те са значително по-ефективни от стандартния начин на добиване на енергия чрез горене на твърдо гориво.

Причината да се „губи“ толкова маса пък е, че енергията при деленето идва не от връзките в горивото, както е при химичните реакции, а от разликата в ядрените сили на свързване на протоните и неутроните в атомните ядра на крайните продукти и горивото [16,17]. И тъй като продуктите на делене са по-стабилни от атомите на горивото, енергията им на свързване e по-малка от тази на атомите на горивото. Именно тази разлика в енергията на свързване се отделя в процеса на делене.

При деленето на 1 грам уран-235 в ядрените реактори се отделя толкова енергия, колкото при изгарянето на 2.7 тона въглища

При деленето на 1 грам уран-235 в ядрените реактори се отделя толкова енергия, колкото при изгарянето на 2.7 тона въглища

 

Какво е съотношението на крайните продукти след „изгарянето“ на мазнините?

Съвременните изчисления за това какво се случва с мазнините при отслабване показват, че когато човек изгуби 10 кг мазнини, 84% (или 8.4 кг) ще се трансформират във въглероден диоксид и 16% (или 1.6 кг) ще се трансформират във вода. С други думи, правилният отговор на въпроса “къде отиват мазнините при отслабване?” е именно този:

10 кг C55H104O68.4 кг CO2 + 1.6 кг H2О + енергия

84% отиват във въглероден диоксид и 16% във вода. И ако се върнем на изследването, което споменахме в началото, в което учени анкетират професионалисти, работещи в сферата на здравеопазването, с цел да разберат какъв е отговорът на този въпрос, се оказва, че изключително малка част от професионалистите са знаели правилния отговор. Оказва се, че повечето от анкетираните лица вярвали, че мазнините се трансформират изцяло в енергия или топлина. Оказва се, че само много малка част от диетолозите са знаели правилния отговор, който гласи именно, че мазнините се превръщат в 84% въглероден диоксид и 16% вода.

Къде отиват мазнините при отслабване?

И именно този правилен отговор ни показва, че белите дробове са основният екскреторен орган за отслабване. Това означава, че ако човек отслабне с 10 кг мазнини, 8.4 кг ще бъдат издишани като СО2 през дробовете, което ги превръща в основния орган, чрез който изхвърляме масата на мазнините.

С какво тази информация ще ми помогне?

Знаейки какво се случва с мазнините по време на режим, ще можеш още по-добре да разбереш процесите на отслабването, така че да не ставаш жертва на лъжливи маркетингови твърдения от типа на „калориите нямат значение“, „инсулинът е отговорник за затлъстяването“, „трябва да изключиш въглехидратите, за да отслабнеш“ и десетки други подобни.

Нека да ти обясним какво точно имаме предвид.

Разбрахме, че не можем да направим така, че масата на мазнините да изчезне и да се трансформира изцяло в енергия. Затова трябва да я изхвърлим. Единственият начин да изхвърлим тази мастна маса е като стимулираме тялото си да я превърне във въглероден диоксид и вода. Начинът, по който можем да стимулираме тялото си да разгради мазнините до въглероден диоксид и вода, е като създадем калориен дефицит (приемаме по-малко енергия от изразходената).

Ако вземем средностатистически човек например, който изразходва 2500 ккал енергия/ден, но е приел 1500 калории от храната, то той ще има необходимост от 1000 допълнителни калории, за да “покрие” енергийния си разход. За да получи тези 1000 допълнителни калории, неговото тяло ще използва енергийните му запаси като за целта ще разгради около 110 грама мазнини (в идеалния случай). Молекулите на тези 110 грама мазнини обаче не се превръщат в енергия, защото това е почти невъзможно, както разбрахме. Разликата в масите на връзките на мазнините и крайните продукти е това, което се превръща в енергия. Разбрахме и че тази маса е толкова нищожно малка, че на практика масата на крайните продукти след разграждането на мазнините ще се запази същата. В действителност процесът ще изглежда ето така:

110 г C55H104O692.4 г CO2 + 17.6 г H2О + 1000 ккал

110-те грама мазнини ще се разградят до 92.4 грама въглероден диоксид и 17.6 грама вода. Целият този процес е потвърждение на Закона за запазване на енергията, който гласи, че енергията не се губи, нито се създава. Затова тя трябва да дойде отнякъде.

И когато имаме нужда от енергия, тя ще дойде от енергийните ни запаси (мастни депа, гликоген, мускули), в резултат на което ще отслабнем. И нищо на света не може да попречи на този процес – нито хормонални дисбаланси, нито заболявания, нито консумацията на какъвто и да е тип храна. Тоест, ако е налице калориен дефицит, ние винаги ще си набавяме необходимата енергия от енергийните ни запаси. Това означава, че ние винаги ще отслабваме с маса, еквивалента на количеството мазнини, мускули или гликоген, което трябва да се разгради, за да получим тази енергия.

Прочети още:

Изводи

Трите най-важни извода, които можеш да запомниш от всичко казано дотук, са:

 

    1. Масата на мазнините при отслабване се запазва. В действителност част от масата на изходните продукти при химични реакции, съпроводени с отделяне на енергия, се трансформира в енергия. Тази маса обаче е толкова нищожно малка (от порядъка на милиардни от грама), че на практика можем да кажем, че масата на материята при химични реакции се запазва. От това следва, че ако имаме 10 кг мазнини, след метаболизирането им трябва също да получим 10 кг в крайни продукти.
    2. Мазнините се трансформират във СО2 и Н2О. Съвременните стехиометрични изчисления за това какво се случва с мазнините, когато отслабваме, показват, че при 10 кг мазнини, 8.4 кг или 84% ще се превърнат във въглероден диоксид, а 1.6 кг или 16% ще се превърнат във вода. Тъй като огромната част от мазнините се превръщат във въглероден диоксид, това означава, че белите дробове са основният екскреторен орган, с помощта на който отслабваме.
    3. При наличие на калориен дефицит, тялото винаги ще използва енергийните си запаси. Енергията не може да се създаде, нито да се изгуби или унищожи. Тя трябва да дойде отнякъде, което означава, че ако не приемаме достатъчно енергия от храната, нашето тяло ще си я набави от енергийните ни запаси (мазнини, мускули или гликоген), в резултат на което ние ще отслабваме с маса, еквивалентна на количеството мазнини, мускули или гликоген, необходими, за да се набави липсващата енергия и нищо на света не може да промени този метаболитен факт.
Източници
  1. Meerman, R. When somebody loses weight, where does the fat go? BMJ, 2014
  2. Mass-energy equivalence. Retrieved from en.wikipedia.org
  3. Conservation of Mass and Energy in Nuclear Reactions. Retrieved from flexbooks.ck12.org
  4. Еквивалентност между маса и енергия. Достъпно на bg.wikipedia.org
  5. Antimatter. Retrieved from en.wikipedia.org
  6. What is antimatter, how is it made and is it dangerous? Retrieved from livescience.com
  7. Why Is There More Matter Than Antimatter? Retrieved from scientificamerican.com
  8. Why mass is conserved in chemical reactions? Retrieved from wtamu.edu
  9. Energy considerations. Retrieved from Britannica.com
  10. Mass-energy equivalence. Retrieved from brightstrom.com
  11. Why & How Do Things Burn? Retrieved from pslc.ws
  12. Energy changes. Retrieved from bbc.co.uk
  13. Exothermic Reaction. Retrieved from flexbooks.ck12.org
  14. Nuclear fission. Retrieved from en.wikipedia.org
  15. Coal equivalent. Retrieved from euronuclear.org
  16. Mass Defect and Binding Energy. Retrieved from youtube.com
  17. Nuclear binding energy. Retrieved from en.wikipedia.org
  18. Converting Mass to Energy: Mass Defect and Nuclear Binding Energy. Retrieved from chem.libretexts.org
  19. When does the breaking of chemical bonds release energy? Retrieved from wtamu.edu