‘Wat gebeurt er als we lichaamsvet verbranden en afvallen?’, vroeg Carla een paar weken geleden. Ik denk dat iedereen zich dat weleens afvraagt, antwoordde ik. Maar ik vertelde haar ook over een filmpje dat ik jaren geleden zag. Daarin geeft de in Nederland geboren natuurkundige Ruben Meerman antwoord op de vraag hoe we lichaamsvet verbranden.

Ik weet niet of Carla het filmpje heeft bekeken. Maar ik heb dat wel weer eens gedaan. Het is eigenlijk een interessant verhaal, de wiskunde van vet verbranden en gewichtsverlies. Sinds kort aangevuld met een filmpje over de relatie tussen ademhalen en stofwisseling, oftewel lichaamsvet verbranden en afvallen.

Interessante vragen over in- en uitademen

Vraag je aan mensen wat ze inademen dat krijg je allerlei antwoorden. Mensen in de buurt van Tata Steel zeggen wellicht gifstoffen. Anderen houden het bij ‘lucht’. Maar uiteindelijk antwoorden de meeste mensen zuurstof.

Een logische vervolgvraag is dan natuurlijk ‘wat adem je uit?’. Dat geeft ook meerdere antwoorden. Het slotantwoord luidt dan echter kooldioxide.

Dus je ademt zuurstof in, oftewel het element O van Oxygen (latijn: Oxygenium). En je ademt kooldioxide uit, CO₂ dus. Wat gebeurt er tussen het in- en uitademen waardoor er een koolstof- en een zuurstof atoom bijkomen. Dat is wat Ruben Meerman zich ook afvroeg? Hij vond het antwoord en hij legt het proces op een eenvoudige manier uit.

Lichaamsvet is C₅₅H₁₀₄O₆

Meerman vertelt dat bij inname van voedsel en inademen van lucht (zuurstof) dit wordt omgezet in kool(stof)dioxide en water (dus: voedsel + O₂ = CO₂ + H₂O). En natuurlijk wat overige elementen in kleine hoeveelheden uit het voedsel.

Daarbij vertelt hij dat de gemiddelde formule voor lichaamsvet C₅₅H₁₀₄O₆ is. Dat zijn 55 koolstof atomen, 104 waterstof atomen en 6 zuurstof atomen. Bij andere vetten kan het aantal koolstof en waterstof atomen verschillen. Maar het zijn altijd 6 zuurstof atomen.

Vraag is dan natuurlijk hoe die waterstof atomen er ineens bijkomen. Die komen van koolhydraten.

Koolhydraten en fotosynthese

Koolhydraten zijn gehydrateerde koolstof atomen. Oftewel koolstof atomen en water. Hoe werkt dat?

Het begint met planten. Die maken koolhydraten met het water dat ze uit de grond opzuigen. De watermoleculen komen in het bladgroen (chlorofyl). Door zonlicht komen de atomen los. Water bestaat uit twee waterstof atomen en een zuurstof atoom. Met twee watermoleculen kun je dus een molecuul van het gas zuurstof maken (O₂).

Dat zuurstof is een afvalproduct van fotosynthese, het met lichtenergie omzetten van gasvormige kool(stof)dioxide in glucose (C₆H₁₂O₆).

Zuurstof om in te ademen

Die glucose maakt de plant door kooldioxide uit de lucht te halen. Door de atomen anders te rangschikken krijg je fructose (ook C₆H₁₂O₆) of andere suikers. In feite kun je alle micronutriënten (voedingsstoffen) met de drie elementen koofstof, waterstof en zuurstof maken. En zoals we hierboven zagen bestaat ook vet uit die elementen.

Bij het gehele proces van maken van suikers door planten komen uiteindelijk zes zuurstof atomen vrij die we kunnen inademen. Dat gebeurt tijdens de zogenaamde Calvin-cyclus, dat een onderdeel is van de fotosynthese.

Lichaamsvet verbranden

Plak je als scheikundige vetzuren, bijvoorbeeld palmitinezuur (van palmolie), op een glycerine (C₃H₈O₃), dan maak je triglyceride (C₅₅H₁₀₄O₆). Dat is een vet in je vetcellen die je wilt kwijt raken door lichaamset verbranden.

Vet verbranden kan op twee manieren, de (Bèta)-oxidatieroute en de ketogene route. De oxidatieroute is het gezondst, bij de andere route bestaat het risico van vitamine- en mineralengebrek.

Bij de oxidatieroute oxideert de koolstof van een vetzuur tot kooldioxide (CO₂) en water (H₂O). Die CO₂ adem je uit. Het water verlaat je lichaam als transpiratie, urine en in andere vormen.

Eiwitten, vitamine en mineralen

Alcoholen zijn ook opgebouwd uit de drie elementen. Evenals eiwitten gemaakt van de 20 essentiële aminozuren. Bij eiwitten zitten er dan aan de moleculen twee extra atomen: stikstof en zwavel. Eiwitten kun je niet opslaan dus die verbrand je met zuurstof. Daarbij wordt het weer kooldioxide en water. De overige stoffen verdwijnen in de WC-pot, tegelijk met bijvoorbeeld water, ongeveer 500 miljard bacteriën en onverteerde vezels.

Alle voedsel bestaat ook uit de drie elementen zuurstof, waterstof en koolstof. Het maakt niet uit of het junkfood is, een culinair hoogstandje of andere voeding. Het verschil zit hem in de aanwezigheid van voedingsstoffen, zoals vitaminen en mineralen. Van de noodzakelijke 14 vitamines heb je in totaal ongeveer een halve gram per dag nodig. En van de 14 mineralen samen ongeveer 7 gram per dag.

De aanwezigheid van vitaminen en mineralen is de belangrijkste reden om voor groenten en fruit te kiezen. Of in ieder geval niet te vaak junkfood te eten.

Afvallen met ademen

Iemand die volledig stil in bed ligt heeft ongeveer 3,5 ml zuurstof nodig per minuut per kg lichaamsgewicht. Daarna ademt hij of zij ongeveer 2,75 ml kooldioxide uit. Iemand van 80 kg heeft dus 280 ml zuurstof nodig per minuut (3,5 x 80). Dat is 16,8 liter per uur (280 x 60 = 16.800 ml). In die periode ademt die persoon 12,9 liter kooldioxide uit.

Bij alles wat je doet als je niet in bed ligt heb je meer zuurstof nodig. Als je hard loopt meer dan wanneer je rustig loopt. Maar dan adem je daarna ook meer kooldioxide uit.

Lichamsvet verbranden

De zuurstof die je inademt wordt gebruikt voor de verbranding van voedsel en vet. De formule daarvoor is in het Nederlands:

Lichaamsvet + zuurstof (inademen) -> CO2 (uitademen) + water (urine, transpiratie)

Scheikundig is de formule:

C₅₅H₁₀₄O₆ + 78 O₂ → 55 CO₂ + 52 H₂O + energie (warmte)

Het mooist zijn uiteindelijk de hoeveelheden in gewicht:

10 kg lichaamsvet + 29 kg zuurstof -> 28 kg CO₂ + 11 kg water

De grote mythe rond lichaamsvet

Ik vond het onderwerp lichaamsvet verbranden interessant genoeg om het boek van Ruben Meerman te kopen. Dat boek ‘The Big Fat Myth’ is beslist de moeite waard. Meerman geeft veel interessante informatie rondom het op zichzelf eenvoudige gegeven. Nadeel daarbij is dat je daarbij als lezer de rode draad kunt kwijtraken. Of beter gezegd, als lezer moet je tussen alle informatie die erbij is gesleept, zoeken naar de rode draad. En hierboven zagen we dat die op zichzelf eenvoudig is.

Vooral omdat ik bij Carla merkte dat ze wat argwanend was bij het idee dat je vet gewoon uitademt, hieronder nog twee opmerkingen. Overigens kan ik me enige achterdocht voorstellen. Het is lastig voor te stellen dat die vaste massa, die in je buik en op je heupen schudt, in lucht opgaat.

De opgebrande kaars

Een kaars (paraffine= C₂₅H₅₂) is gemaakt van vet. Steek je het aan dat gaat het verbranden. Daarvoor is een brandstof nodig en zuurstof. Die brandstof is bij een kaars dus vet. Waar blijft dat vet als de kaars brandt? Inderdaad, in de lucht als CO₂ en water (die verdampt). Bij een houtkachel en andere verbranding werkt het op dezelfde manier. Bij hout (cellulose = (C₆H₁₀O₅) zie je weer de drie elementen.

Bij de mens gaat het bij 10 kg vet over 8,4 kg die wordt uit geademd en 1,6 kg water die verdampt door transpiratie of op andere wijze het lichaam verlaat.

Warmte en een natuurwet

Bij verbranden ontstaat warmte doordat de betrokken moleculen eenvoudig sneller bewegen. Met het meten van temperatuur meet je in feite de gemiddelde bewegingssnelheid van die moleculen.

In de natuur geldt de wet van behoud van materie. Die vertelt dat stoffen niet verloren gaan. Met andere woorden, de massa van alle stoffen waarmee je een chemische reactie begint is gelijk aan de massa van alle stoffen die je daarna overhoudt. Dat de moleculen sneller bewegen doet daar niets aan af, dat is slechts warmte-energie. In feite gaat het om energie die van de ene kant van de chemische reactie naar de andere kant van de reactie gaat.

Energie en calorieën

In afval- en vetverhalen gaat het vaak over calorieën, oftewel energie. Er wordt dan bijvoorbeeld geschreven over de reactie om in je lichaam energie vrij te maken. Alsof het om de energie gaat. Meerman draait het om. Hij vertelt dat calorieën niet of nauwelijks interessant zijn in het kader van vet verbranden en afvallen. Volgens hem is het omgekeerd. De energie die is opgeslagen in een molecuul, bijvoorbeeld een lichaamsvet molecuul (C₅₅H₁₀₄O₆), is nodig om de 165 atomen bij elkaar te houden. Het is de onzichtbare aantrekkingskracht tussen de atomen.

Bij het verbranden worden die atomen los gewrikt. Dat kost energie, maar levert in dit geval energie op in de vorm van warmte. In feite gaat het om energie die van de ene kant van de chemische reactie naar de andere kant van de reactie gaat. Bij afvallen en lichaamsvet verbranden gaat het om de chemische reactie met koolstof, waterstof en zuurstof. Niet om de energie of warmte.

Ik schreef al eerder over de vraag ‘waar blijft je lichaamsvet als je afvalt?‘

In de header een combinatie van een man met veel lichaamsvet en een demonstratiemodel van longen tegen een achtergrond van een microscopische opname van lichaamsvetcellen.