Изследването на храносмилателната и хранителната употреба на диетата е област от голямо значение в науката за храненето, тъй като тя ни позволява да знаем истинската бионаличност на хранителните вещества, т.е. как погълнатите хранителни вещества се усвояват, усвояват и задържат или използвани от нашето тяло и в каква пропорция те се елиминират с изпражнения или урина, без да донесат полза.
Този тип изследвания представят широк спектър от приложения в изследванията на храненето. На първо място, проучването на използването на диетата позволява да се знаят хранителни нужди и препоръки за определени хранителни вещества. Проучването на хранителната употреба на протеини, например, ни позволява да знаем неговото качество или хранителна стойност, фундаментална концепция при установяването на хранителни препоръки за това хранително вещество. Освен това бионаличността на хранителните вещества се обуславя от различни фактори, както видяхме на предишните страници.
Изследването на храносмилателната и хранителната употреба на диетата в ситуации, които са под влиянието на гореспоменатите фактори, ще бъде от голям интерес за знанието за истинската бионаличност на хранителните вещества. Например, важно е да се знае дали дадено лекарство може да промени храносмилателната или хранителната употреба на диетата, което може да е показателно за токсичност и в този случай може да е необходима хранителна намеса, за да се избегне развитието на хранителни дефицити. Също така е важно да знаете как се използва диетата в различни житейски ситуации и по този начин да можете да установите хранителните нужди във всеки отделен случай. И накрая, изследването на храносмилателната и хранителната употреба на хранителни вещества в определени храни може да ни помогне да подберем и подобрим кулинарните и технологични процеси и по този начин да получим храни с висока хранителна стойност.
Количественото определяне на хранителната употреба на дадена храна се извършва чрез различни техники, сред които си струва да се подчертае определянето на биологични индекси, които представят увеличаване на теглото или задържане на определен компонент от диетата като критерий за ефективност. Следователно за извършване на тези проучвания се проучва приемът на някои хранителни вещества и тяхното елиминиране чрез урина или изпражнения, което ще ни даде информация за това, което се задържа или използва в организма. По принцип те се извършват при опитни животни и използват специален тип клетки, наречени метаболитни клетки. Тези метаболитни клетки са индивидуални, те са снабдени с външна хранилка и поилка, която позволява задоволителен контрол на приема и по-ниска метална решетка, която предотвратява копрофагия. В допълнение, този тип клетки позволяват отделно събиране на изпражнения и урина. Този тип изследвания много често се наричат "метаболитни баланси".
Най-често изследваните биологични индекси са тези, отнасящи се до хранителната употреба на протеини и смилаемостта на мазнините, въпреки че могат да бъдат установени и по-общи индекси, като например коефициент на ефикасност на храните.
Коефициент на хранителна ефикасност (CEA)
Това е коефициентът между нарастването на телесното тегло, в g/ден, и твърдия прием, в g/ден. Следователно, тя представлява цялостната хранителна употреба на диетата.
CEA = наддаване на тегло (g/ден)/общ прием (g/ден)
По отношение на определянето на биологичните индекси, които ни позволяват да знаем хранителната употреба на протеина, е важно да се помни, че основната хранителна роля на протеина е структурна, тоест, тя осигурява аминокиселини, които могат да участват в образуването и поддържането на телесни протеини. По този начин, тъй като не всички протеини имат еднаква способност да доставят полезни аминокиселини на тялото, някои протеини имат по-добро хранително качество от други, в зависимост от това дали аминокиселинният им състав е по-подобен на този на телесните протеини. Параметърът на Net Protein Utilization (UNP) например се опитва да определи количествено тази идея. Ако в нашето проучване искаме да определим ефекта от взаимодействията между хранителни вещества и хранителни вещества, възниква възможността някои хранителни вещества или лекарства да повлияят на хранителното използване на протеина. И в двата случая бихме могли да определим следните биологични индекси.
Коефициент на смилаемост на азота (CDN)
Определя се като съотношение между количеството абсорбиран азот (N) и погълнатото.
CDN = N погълнат/N погълнат
N абсорбиран = N погълнат - N фекални
Погълнатият N може да се изчисли, като се знае съставът на диетата, прилагана на животните. От погълнатия N, част ще премине през чревната стена и ще премине във вътрешната среда (абсорбира се N), а част ще се елиминира с фекалии (N фекални). Абсорбираният N може да се изчисли като разлика между погълнатия N и фекалния N. На свой ред фекалният N се състои от два компонента: фекален N от храната, който ще бъде N от хранителния протеин, който не е абсорбиран, и ендогенен фекален N, който ще дойде от протеини в тялото, които се елиминират от изпражненията. Ендогенният фекален азот може да бъде предварително определен чрез хранене на животните с диета, в която липсва протеин, при което целият елиминиран от фекалиите азот ще бъде ендогенен фекален азот. Ако абсорбираният азот се определя от разликата между погълнатия азот и общия фекален отпадък, се получава видимият CDN; ако стойността на фекалния азот се коригира с елиминирането на ендогенен фекален азот, предварително определен, се получава истинският CDN.
Коефициент на метаболитно използване на азота (CUM) или биологична стойност
Той изразява дела на азота, задържан от абсорбирания.
CUM = не задържано/абсорбирано
N задържан = N абсорбиран-N пикочен
N абсорбиран = N погълнат-N фекални
От абсорбирания N, част ще се използва за синтеза на протеини и ще остане фиксирана към тялото (N задържа се), а останалата част ще се метаболизира и елиминира в урината (N в урината). Задържаният N може да се изчисли като разлика между абсорбирания N и урината N. Както и в предишния случай, пикочният N се състои от два компонента: хранителен пикочен N, който ще бъде N на диетичния протеин, който е метаболизиран, и ендогенен пикочен N, който ще дойде от белтъчния катаболизъм на собственото тяло. Ендогенният пикочен N също може да бъде предварително определен чрез хранене на животни с диета с дефицит на протеин. Ако се вземе предвид общото количество на пикочния азот, се получава видимата CUM; ако стойността на азота в урината се коригира с елиминирането на предварително определен ендогенен азот, се получава истинската CUM.
С идеален протеин и в перфектни условия на употреба стойността на двата индекса е 1 (100%). В реални условия се счита, че протеинът е с добро качество, ако CUM е по-голяма от 0,85 (85%).
Коефициент на нетно използване на азот (CUN)
Глобално отразява храносмилателната и метаболитна употреба на азот от организма. Това е връзката между количеството задържан азот в сравнение с погълнатото.
CUN = N задържано/N погълнато
N задържан = N абсорбиран-N пикочен
N абсорбиран = N погълнат-N фекални
Или какво е същото CUN = CDNxCUM.
Коефициент на протеинова ефективност за растеж (CEP)
Той изразява увеличаването на телесното тегло в грамове на грам погълнат протеин. Следователно той приписва протеина, използван за растеж или поддържане на теглото. Тази концепция обхваща както хранителни, така и метаболитни аспекти и е може би най-широко използваният метод, поради неговата лекота на използване, за оценка на хранителното качество на протеина.
CEP = наддаване на тегло (g/ден)/прием на протеини (g/ден)
По отношение на мазнините, нека не забравяме, че храносмилателният процес, който този макронутриент следва, е доста сложен, тъй като много фактори се намесват в него. Въпреки тази сложност, храносмилателната ефективност, количествено определена от коефициента на смилаемост на мазнините (CDG), е много висока. CDG е параметър от голямо значение, не само поради самото хранително вещество, но и защото ни позволява да познаваме храносмилателната употреба на диетата като цяло и да видим дали има промени поради действието на различни фактори. Този индекс се определя като съотношението между количеството абсорбирана мазнина и погълнатата.
CDG = Погълната мазнина/Погълната мазнина
Погълната мазнина = Погълната мазнина - Фекална мазнина