Для обеспечения человека пищей, соответствующей его энергетическим затратам и конструктивным (пластическим) процессам, необходимо знать, сколько энергии он расходует. Обычно мы говорим, что все процессы жизнедеятельности происходят в нашем организме с затратой энергии. Настало время обсудить, о каких главных энергозатратных процессах человека идет речь.
К основным энергозатратным процессам человека относятся следующие:
- 1) работа внутренних органов;
- 2) терморегуляция;
- 3) движение;
- 4) общественно полезная деятельность.
Работа внутренних органов и терморегуляция происходит в организме постоянно и не зависит от того, бодрствует человек или спит. От состояния человека зависит только количество работы - во время отдыха и сна наши внутренние органы работают медленнее, а во время дневного времяпрепровождения - быстрее и активнее. Ночью наше сердце ритмично сокращается, в кишечнике продолжает перевариваться пища, съеденная на ужин, почки фильтруют кровь, мышцы двигаются, когда мы переворачиваемся во сне, мозг контролирует дыхание, сердцебиение, слух, обменные процессы и т.д. Днем все эти процессы усиливаются, добавляются те, что не задействованы во время сна, например, зрение, активное питание и движение, эмоции и т.д.
Поддержание постоянной температуры тела - терморегуляция, тоже процесс круглосуточный, менее активный ночью и более активный днем, потому что при дневном образе жизни, изменяющихся условиях окружающей среды (холодный - горячий душ, теплая комната, прохладный воздух на улице и др.) активизируются процессы терморегуляции организма.
Движение - это в первую очередь усиленная работа мышц, сердца, кровеносной системы и суставов. Во время движения мышечные клетки перемешаются в пространстве путем сокращения и расслабления. Именно на это перемещение мышечных клеток тратится значительная часть нашей энергии.
Под общественно полезной деятельностью понимается не только привычный нам труд (работа) и занятия спортом, к этим энергозатратным процессам относятся также учеба, домашний труд, активный отдых, эмоциональные переживания, прогулки, посещение театров, выставок и др.
Энергия, затрачиваемая на работу внутренних органов и на терморегуляцию при полном покое, называется основным обменом. При температуре 20 °С, натощак основной обмен в среднем составляет 1 ккал в 1 ч на 1 кг массы тела человека (или 24 ккал/кг в сутки). Например, у людей массой тела 60 кг он составляет 1440 ккал, у людей массой тела 70 кг - 1680 ккал и т.д. Средние величины основного обмена взрослого населения России в зависимости от возраста и массы тела представлены в приложении Ж, детского населения в зависимости от возраста - в приложении И.
Интенсивность основного обмена - величина непостоянная, кроме массы тела она зависит от пола, возраста, температуры окружающей среды и ряда других факторов. Поскольку масса тела и его поверхность у женщин в среднем меньше, чем у мужчин, поэтому и основной обмен у них ниже на 10-12%. Основной обмен обратно пропорционален возрасту человека: самый высокий - у детей и самый низкий - в пожилом возрасте. Величина основного обмена в сутки у детей до года составляет 40-50 ккал/кг, у подростков - 32-38 ккал/кг, у взрослого населения - 22-26 ккал/кг, у пожилых людей - 18-20 ккал/кг. Изменение температуры окружающей среды (от оптимальной) в любую сторону (повышение или понижение) приводит к увеличению интенсивности основного обмена, потому что и в том, и в другом случаях организму требуются дополнительные энергетические затраты для поддержания постоянства собственной температуры тела.
Кроме описанных энергопотоков на работу внутренних органов и терморегуляцию организм человека тратит значимую часть энергии на активный образ жизни, происходящий в дневное время, в связи с этим появилось понятие - суточный расход энергии.
Суточный расход энергии состоит из основного обмена и энергии, потраченной на движение и общественно полезную деятельность. Для определения суточного расхода энергии человека используется коэффициент физической активности (КФА), который учитывает энергозатраты, потраченные на мышечную активность при выполнении профессионального физического труда и полноценного отдыха. Например, для учителя, писателя, директора КФА составляет 1,4, а для сталевара, шахтера или лесоруба - 2,4. Более подробно об интенсивности физической нагрузки мы поговорим в главе 6.
10.1.2. Суточный расход энергии
Суточный расход энергии у здорового человека складывается из: 1) основного обмена, 2) рабочей прибавки, т.е. энергозатрат, связанных с выполнением той или иной работы и 3) специфического динамического действия пиши.
Мышечная работа существенно изменяет интенсивность обмена. Чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше затраты энергии. Если затраты энергии в условиях основного обмена в среднем 1 ккал на 1 кг массы тела в час, то при спокойном положении сидя затраты энергии равны 1,4 ккал/кг/час, в положении стоя без напряжения – 1,5 ккал/кг/час, при легкой работе (канцелярские служащие, учителя, портные и др.) – 1,3 – 2,5 ккал/кг/час, при небольшой мышечной работе, связанной с ходьбой (врачи, почтальоны и др.) – 2,8 – 3,2 ккал/кг/час, при тяжелом физическом труде – 5,0 – 7,5 ккал/кг/час.
Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности - отношением общих энергозатрат на все виды деятельности в сутки к величине основного обмена (табл. 11).
Для людей, выполняющих легкую работу сидя, требуется 2400 - 2600 ккал в сутки, работающих с мышечной нагрузкой необходимо 3400 - 3600 ккал в сутки. Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии превышает величину основного обмена. Это увеличение энергетических затрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа. При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах называется коэффициентом полезного действия (КПД). При физическом труде КПД в среднем составляет 20 %. У нетренированных людей он ниже, чем у тренированных.
При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Интенсивный умственный труд вызывает повышение затрат энергии на 2 - 3% по сравнению с полным покоем. Если умственная активность сопровождается эмоциональным возбуждением, энерготраты могут быть больше (до 11 – 19 %)..
Таблица 11
Энерготраты при розличных видах деятельности в сутки
|
Группа |
Особенности П po фессии |
Коэффициент Физической активности |
|
|
Первая |
Умственный фуд |
2100 - 2450 |
|
|
Вторая |
Легкий физический труд |
2500 - 2800 |
|
|
Третья |
Физический труд средней тяжести |
2950 - 3300 |
|
|
Четвертая |
Тяжелый физический труд |
3400 - 3850 |
|
|
Пятая |
Особо тяжелый физический труд |
3850 - 4200 |
Энергетические потребности зависят от пола (у мужчин энергетических потребностей больше), степени активности отдыха и уровня коммунального обслуживания, от возраста (снижается после 40 лет) (табл. 12).
Таблица 12
Суточные энерготраты в различных возрастных группах
|
Возраст |
Суточный расход энергии (ккал) |
|
6 мес. - l год |
|
|
3 - 4 года |
1800 |
|
5 - 6 лет |
2000 |
|
7 - 10 лет |
2400 |
|
11 - 14 лет |
2850 |
|
Юноши 14 - 17 лет |
3150 |
|
Девушки 13 - 17 лет |
2750 |
Занятие № 3.
Тема: Физиология и патофизиология обмена веществ и энергии
Цель: сформировать умение определять энергорасход и рассчитывать энергопотребление, анализировать пищевой рацион и активность двигательного режима.
Задачи:
систематизировать знания об основном и общем обмене веществ;
сформировать умение определять суточный расход энергии человека в зависимости от трудовой деятельности;
сформировать умение рассчитывать энергопотребление;
ознакомить с основными принципами составления и оценки пищевого рациона и сформировать умение анализировать пищевой рацион;
формировать умение анализировать результаты исследования;
способствовать формированию у студентов мотивации на здоровый образ жизни и его реализации.
Материалы и оборудование: таблицы с нормативами энергозатрат при разных видах деятельности, в том числе для спортсменов, образец меню-раскладки, таблицы химического состава пищевых продуктов, таблица примерной энергетической ценности отдельных блюд, таблица массы наиболее часто употребляемых пищевых продуктов, таблица суточной потребности в основных пищевых веществах и энергии, калькулятор.
Вопросы для самоподготовки
Понятие об обмене веществ и энергии. Основной и общий обмены веществ.
Общие проявления нарушений обмена веществ.
Обмен белков и его регуляция. Нарушения обмена белков.
Обмен липидов и его регуляция. Нарушение обмена жиров.
Обмен углеводов и его регуляция. Нарушение обмена углеводов.
Обмен воды и минеральных солей, регуляция. Нарушение обмена воды и минеральных солей.
Взаимосвязь обменов веществ.
Физиологические основы питания.
Перечень лабораторных работ
Работа № 1. Определение суточного расхода энергии.
Работа № 2. Определение суточной калорийности питания.
Литература: 1, 2, 6, 7, 9.
Лабораторные работы
Работа № 1. Определение суточного расхода энергии.
Задача: определить суточный расход энергии хронометражно-табличным методом и сопоставить результаты с гигиеническими нормативами суточных энергозатрат для лиц разной профессиональной принадлежности, оценить интенсивность двигательного режима.
Теоретическое обоснование
Общий суточный расход энергии складывается из величины основного обмена, рабочей прибавки, энергии на специфическое динамическое действие пищи. Основным обменом называют минимальный уровень обмена веществ и энергетических затрат. На протяжении суток человек выполняет разные виды работы, затрачивая при этом неодинаковое количество энергии. В связи с этим вид работы определяет общие энергозатраты организма.
В основе хронометражно-табличного метода лежит хронометраж, т. е. время (в минутах), затраченное на выполнение разнообразной деятельности в течение суток.
В современной литературе приводятся гигиенические нормативы суточных энергозатрат для лиц разной профессиональной принадлежности:
I группа – работники умственного труда: руководители предприятий, медики (кроме хирургов), педагоги, научные работники, писатели, работники печатной отрасли, журналисты, студенты.
Суточный расход энергии составляет для мужчин 2550–2800 ккал, для женщин 2200–2400 ккал, т. е. в среднем 40 ккал/кг массы тела;
II группа – работники легкого физического труда (рабочие автоматизированных линий, швейники, агрономы, ветеринары, медсестры, продавцы промтоваров, тренеры, инструкторы по физической культуре).
Суточный расход энергии составляет 3000–3200 ккал для мужчин и 2550–2700 ккал для женщин; в среднем 43 ккал;
III группа – работники среднего по тяжести труда (водители, хирурги, работники пищевой промышленности, продавцы продовольственных товаров, работники водного транспорта).
Суточный расход энергии составляет 3200–3650 ккал (муж.) и 2600–2800 ккал (жен.), на 1 кг массы в среднем 46 ккал;
IV группа – работники тяжелого физического труда (строители, сельхозрабочие, механизаторы, металлурги, спортсмены).
Суточный расход энергии составляет 3700–4250 ккал (муж.) и 3150–2900 ккал (жен.), 53 ккал/кг массы;
V группа – лица особо тяжелого физического труда (сталевары, лесорубы, шахтеры, грузчики).
Суточный расход энергии составляет 3900–4300 ккал у мужчин (61 ккал/кг); для женщин этот расход не нормируется. Вышеуказанные цифры энергозатрат
ориентированы на мужчин и женщин среднего веса (70 кг и 60 кг, соответственно).
Для лиц 60–74 лет среднесуточный расход энергии составляет 2300 ккал (муж.), 2100 ккал (жен.), старше 75 лет – 2000 ккал (муж.) и 1900 ккал (жен.).
Для лиц, занимающихся спортом профессионально, существуют другие нормативные значения суточных энергозатрат, конкретизированные по видам спорта.
Величина мышечных усилий человека – один из факторов, составляющих здоровый образ жизни, так как она является стимулятором активности всех органов и систем. Величина мышечной деятельности человека может быть:
оптимальной (соответствующей биологическим потребностям организма);
чрезмерной (гиперкинезия, гипердинамия)
недостаточной (гипокинезия, гиподинамия).
Естественно, что достаточными резервами здоровья способен обладать человек с оптимальным двигательным режимом.
Порядок выполнения работы
Внести в таблицу в порядке очередности виды деятельности, осуществленной в течение предыдущих суток, начиная с утра (таблица 1, столбец 1).
Указать временной интервал выполнения каждого вида работы (таблица 1, столбец 2).
Расход энергии на 1 кг веса за 1 мин (4 колонка таблицы 1) определить по данным таблиц 2 и 3 в соответствии с видом деятельности.
Умножить суммарную цифру энергозатрат (5 колонка таблицы 1) на массу тела, таким образом, получив суточный расход энергии.
С учетом существования неточностей в расчетном методе к полученной цифре следует добавить 15 % (неучтенные энергозатраты) от суточного расхода. Для этого значение, полученное в п. 5, необходимо умножить на 0,15, а затем суммировать значение суточного расхода энергии и неучтенные энерготраты.
Внесите данные в таблицу итогового протокола занятия.
Таблица 1 – Определение суточных энергозатрат
|
Виды деятельности за сутки |
Время от…до |
Время деятельности в мин |
Расход энергии на 1 кг за 1 мин |
Энергорасход за время деятельности |
|
0,0648х20=0,1296 |
||||
|
0,0155х480=7,44 |
||||
Работа № 2. Определение суточной калорийности питания.
Задача: составить таблицу собственного суточного меню по приемам пищи (выбрать день с наиболее типичным питанием) и определить суточную калорийность питания, познакомиться с основными принципами составления и оценки пищевого рациона.
Теоретическое обоснование
Большой интерес представляет изучение соотношений между количеством энергии, поступающей с пищей и отдаваемой во внешнюю среду. Это так называемый энергетический баланс организма, изучение которого дает материал для расчетов пищевых рационов человека.
В пище содержатся вещества, снабжающие организм энергией (жиры и углеводы) и строительным материалом (белки), а также минеральные соли витамины. Если организм в течение длительного времени получает недостаточное количество пищи (недоедание) или получает в избытке пищевые продукты, богатые энергией (переедание), следует говорить о неправильном питании. Чтобы пищевой рацион был адекватным и стабилизированным, указанные компоненты должны находиться в нем в правильных соотношениях. Рациональное питание должно обеспечивать нормальную жизнедеятельность организма, высокую работоспособность, у детей – правильно, развитие.
При составлении пищевого рациона следует учитывать соответствие калорийности рациона суточному расходу энергии, а также оптимальное для лиц данного вида труда количество белков, жиров и углеводов. Для определения процентного содержания их в пище и калорийности 100 г продуктов используют специальные таблицы.
Для определения суточной калорийности питания существуют различные методы: лабораторный, меню-раскладки (расчетный).
Лабораторный метод используется для соответствующей оценки питания в условиях лаборатории санэпидстанции, где с помощью специальных методик химическим путем определяется содержание пищевых веществ в пробах продуктов, взятых в столовых, ресторанах, кафе в необходимом количестве в специальную посуду. Учитывается, что пищевые белки и углеводы поставляют организму 4,1 ккал в 1 г, а жиры – 9,3 ккал/г.
Наиболее удобным для учебных целей является метод меню-раскладки . Для этого заполняется таблица собственного питания по нижеприведенному образцу (таблица 4).
В таблицах химического состава пищевых продуктов (таблицы 5, 6) приводятся цифры на 100 г продукта Необходимо сделать пересчет на фактически потребленное количество.
Порядок выполнения работы
Составьте таблицу собственного меню в соответствии с образцом (таблица 4).
Блюдо разбейте по составляющим его продуктам, которые должны быть выражены в граммах (таблица 4, столбцы 1 и 2, вспомогательная таблица 7).
Каждый продукт разложите по всем входящим в него нутриентам, исходя из потребленного количества продукта.
Примечание: при употреблении продуктов в заводской упаковке выкопировать данные по калорийности и содержанию пищевых веществ из указанных в маркировке.
Сделайте пересчет значений столбца 6 (на 100 г) на фактически потребленное количество в столбце 7.
Подсчитайте по колонкам суммарное потребление всех нутриентов (белков, жиров и т. д.) и калорий за сутки.
Сравните полученные в п. 4 значения с нормативными (таблица 8).
Рассчитайте распределение энергии по приемам пищи, с использованием своей таблицы меню.
Таблица 4 – Образец меню-раскладки
|
Наименование приемов пищи, продуктов и блюд |
Кол-во, г |
Основные нутриенты, г |
Калорийность, ккал |
Общая калорийность, ккал |
||
|
Углеводы |
||||||
|
Хлеб с сыром |
||||||
|
Хлеб белый |
||||||
|
Чай с сахаром |
||||||
Оформление итогового протокола занятия № 3.
Тема: …
Цель: …
Материалы и оборудование: …
Работа № 1. …
Работа № 2. …
Отмечаются текущие результаты и фиксируются расчеты.
Таблица – Результаты определения энергорасхода и расчета энергопотребления, анализа пищевого рациона и двигательного режима
Вывод: сделайте общее заключение о степени соответствия энергорасхода энергопотреблению, активности двигательного режима.
При наличии значительных расхождений составьте рекомендации по коррекции энергозатрат (двигательного режима) и оптимизации питания.
Вопросы для самоконтроля
Что называется основным обменом, от каких факторов зависит его уровень?
Что называется общим обменом? Из чего он складывается?
Какими факторами может быть обусловлена избыточная масса тела?
Таблица 5
Примечание. Условные обозначения: 0 – отсутствие пищевого вещества, установленное аналитическим путем; "–" – отсутствие сведений о содержании пищевого вещества; Сл. (следы) – наличие пищевого вещества в количествах, не имеющих практического значения; "*" – зарубежные данные; знак "°" – недостаточно достоверных данных; цифры в скобках – данные, полученные расчетным путем.
Таблица 6
Таблица 7
Суточный расход энергии у здорового человека значительно превышает величину основного обмена и складывается из следующих компонентов: основного обмена; рабочей прибавки , т.е. энергозатрат, связанных с выполнением той или иной работы и специфического динамического действия пищи. Совокупность компонентов суточного расхода энергии составляет рабочий обмен. Мышечная работа существенно изменяет интенсивность обмена. Чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше затраты энергии. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности - отношением общих энергозатрат на все виды деятельности в сутки к величине основного обмена. По этому принципу все население делится на 5 групп.
У тренированных спортсменов при кратковременных интенсивных упражнениях величина рабочего обмена может в 20 раз превосходить основной обмен. Потребление кислорода при физической нагрузке не отражает общего расхода энергии, так как часть ее тратится на гликолиз (анаэробный) и не требует затраты кислорода. Разность между потребностью в кислороде и его потреблением составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и называется кислородным долгом. Потребление кислорода и после окончания мышечной работы остается высоким, так как в это время происходит возвращение кислородного долга.
Таблица 1.1
Суточный расход энергии людей разных профессиональных групп
|
Особенности профессии |
Коэффициент физической активности |
Суточный расход кДж (ккал) |
|
|
Умственный труд | |||
|
Легкий физический труд | |||
|
Физический труд средней тяжести | |||
|
Четвертая |
Тяжелый физический труд | ||
|
Особо тяжелый физический труд |
Таблица 1.2
Средние количественные показатели затрат энергии на 1кг веса тела в час
|
Вид деятельности |
Энергозатраты, |
|
1. В условиях основного обмена | |
|
2. В положении сидя | |
|
3. В положении стоя | |
|
4. При легкой физической работе (канцелярские служащие, портные, учителя) | |
|
5. При работе, связанной с ходьбой | |
|
6. При физическом труде средней тяжести (маляры, столяры, уборщики) | |
|
7. При тяжелом физическом труде (строители, дровосеки, пахари) |
Таблица 1.3
Затраты энергии на занятия спортом
Кислород затрачивается на превращение главного побочного продукта анаэробного метаболизма - молочной кислоты в пировиноградную, на фосфорилирование энергетических соединений (креатинфосфат) и восстановление запасов кислорода в мышечном миоглобине.
Прием пищи усиливает энергетический обмен (специфическое динамическое действие пищи). Белковая пища повышает интенсивность обмена на 25-30 %, а углеводы и жиры - на 10 % или меньше. Во время сна интенсивность метаболизма почти на 10 % ниже основного обмена. Разница между бодрствованием в состоянии покоя и сном объясняется тем, что во время сна мышцы расслаблены. При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Даже очень интенсивный умственный труд, если он не сопровождается движениями, вызывает повышение затрат энергии лишь на 2 – 3 % по сравнению с полным покоем. Однако если умственная активность сопровождается эмоциональным возбуждением, энерготраты могут быть заметно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызывать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11-19 %.
Суточные энерготраты человека зависят от характера и интенсивности выполняемой работы, возраста и пола. Расчет суточных энергозатрат позволяет определить физиологическую потребность организма в основных нутриентах и использовать их для оценки адекватности индивидуального питания.
Цели занятия.
Цель (общая) – уметь определить суточные энергозатраты хронометражно-табличным методом и рассчитать потребность организмак в нутриентах.
Для достижения общей цели необходимо уметь:
1.Обосновать энергетический баланс в организме, его нарушения и потребность организма в энергии.
2.Выбрать методы определения суточных энерготрат.
3.Провести хронометраж суток.
6.Обосновать возможность оценки адекватности питания расчетными методами.
Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение целевых видов деятельности:
1.Понятие энергетического баланса в организме человека.
2.Составные части суточных энерготрат организма человека.
а) Основной обмен, специфическое динамическое действие пищи, их характеристика.
б) Энерготраты на различные виды деятельности, их зависимость от коэффициента физической активности.
3.Методы определения суточных энергозатрат человека, их характеристика.
4.Хронометражно-табличный метод, методика расчета суточных энерготрат хронометражно-табличным методом.
5.Определение физиологической потребности организма в белках, жирах, углеводах.
6.Обоснование возможности оценки адекватности питания расчетными методами.
Литература по теме
Обязательная:
1.Даценко І.І., Габович Р.Д. Профілактична медицина. Загальна гігієна з основами екології. Навчальний посібник.-К.:Здоров´я, 1999. – С. 313-320.
2.Даценко І.І., Денисюк О.Б., Долошицький С.Л. Загальна гігієна: посібник для практичних занять.- Львів: Світ, 2001. – С. 140 – 146.
3.Лекция по теме.
4.Граф логической структуры (Приложение 1).
5.Учебное пособие.
Дополнительная:
1.Габович Р.Д., Познанский С.С., Шахбазян Г.Х. Гигиена. – К.: Вища школа, 1983. – С. 134 – 135.
2.Румянцев Г.И., Вишневская Е.П., Козлова Т.А. Общая гигиена. – М.: Медицина, 1985. – С. 34 – 40.
3.Пивоваров Ю.П., Гоева О.Э., Величко А.А. Руководство к лабораторным занятиям по гигиене. – М.: Медицина, 1983. – С. 4 – 12.
1. При изучении баланса энергии необходимо оценивать три основных компонента: поступление энергии с пищей, запасы ее в организме и энергетические затраты. Поступление энергии в организм человека с пищей регулируется сложной системой, включающей такие физиологические проявления, как аппетит и насыщение, а также изменениями концентраций различных метаболических субстратов в крови. Адекватность потребляемой энергии зависит также от степени абсорбции и утилизации энергетических компонентов пищи. Запасы энергии в самом организме зависят от жировых отложений, а также содержания белков, жиров, углеводов в тканях организма. Энергетические затраты связаны с поддержанием физиологических функций организма, обусловленных работой различных систем организма – нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной, а также с различными видами деятельности.
Энергетический баланс – состояние организма, при котором энергетические затраты полностью покрываются, то есть количество вырабатываемой энергии в организме соответствуют энергозатратам.
При неадекватном питании в организме может возникать отрицательный энергетический баланс, при этом производимые затраты энергии не покрываются. Организм мобилизует все ресурсы на максимальную продукцию энергии, что будет сопровождаться тратой пищевых веществ тканей на покрытие энергетического дефицита. С энергетической целью расходуется белок, не только поступающий с пищей, но и белок тканей. Отрицательный энергетический баланс связан с белковой недостаточностью и должен рассматриваться как единый комплекс белково-энергетической недостаточности. Не менее вреден и положительный энергетический баланс. Он возникает при продолжительном превышении энергетической ценности рациона питания относительно затрат энергии организмом. На основе длительного положительного энергетического баланса в значительной степени прогрессируют и развиваются избыточная масса тела, ожирение, атеросклероз, гипертоническая болезнь, ИБС.
Таким образом, как отрицательный, так и положительный энергетический баланс неблагоприятно влияют на состояние организма. Необходимо обеспечивать энергетическое равновесие, то есть соответствие поступления и расхода энергии организмом в течение суток.
Возникает необходимость определения суточных энергозатрат каждым индивидуумом.
2. Суточные энерготраты человека включают 3 составные части: основной обмен, специфически-динамическое действие пищевых веществ (СДД) и энерготраты на различные виды деятельности.
Энергозатраты на основной обмен и специфическое динамическое действие пищи следует относить к нерегулируемым волей человека тратам энергии, а к регулируемым энергозатратам – расход энергии в процессе трудового, бытового и домашнего поведения, при занятиях спортом и других видах деятельности.
А) Под основным обменом следует понимать обмен энергии, необходимый для поддержания физиологических функций (дыхательной мускулатуры, сердца, печени, почек и др.), поддерживающих жизнедеятельность организма в состоянии полного мышечного и нервного покоя, при исключении всех эндо- и экзогенных влияний (натощак или через 12-16 часов после приема пищи, при комфортной температуре воздуха 18-20 о С).
Приблизительно величина основного обмена для лиц среднего возраста (35 лет), среднего роста (165см) и средней массе тела (70 кг) составляет 1 ккал (4,186 кДж) на 1 кг массы за 1 час. Основной обмен выше у детей, чем у взрослых, у мужчин на 10% выше, чему женщин. У лиц пожилого возраста основной обмен снижается.
Современные исследования показали, что основной обмен величина непостоянная даже для данного индивидуума. Основной обмен отражает гормональные процессы в организме, которые зависят от мышечной массы, массы тела, патологического состояния внутренних органов, эндокринных заболеваний. Увеличение массы тела за счет жировых отложений приводит к снижению основного обмена из-за накопления мало активной ткани. Установлена коррелятивная зависимость между величиной основного обмена и развитием мускулатуры. При увеличении мышечной массы основной обмен возрастает.
При ограничении питания и недостаточном содержании в рационе отдельных питательных веществ основной обмен снижается на 20-40%.
Значительные изменения основного обмена происходят при нарушении функций отдельных органов и систем. При таких заболеваниях как малярия, брюшной тиф, туберкулез, базедова болезнь – основной обмен повышен; при микседеме – снижен.
Основной обмен изменяется в зависимости от сезона года и климатических условий, что обусловлено изменениями гормональных функций организма. При действии низких температур основной обмен повышается, при высоких – понижается.
Специфическим динамическим действием пищи (термогенное действие) называется повышение энергетического обмена при приеме пищи. Эта энергия тратится организмом на процессы пищеварения, абсорбцию, транспорт, метаболизм и хранение переваренной пищи. Выделяется слабое специфическое динамическое действие пищи (увеличение энергетического обмена на 10%), достаточное (увеличение от 10% до 20%) и хорошо выраженное (более 20%). Наибольшим СДД обладают белки (в среднем 26,8%), наименьшим – углеводы (2,8%) и среднее место занимают жиры (8,9%). При приеме смешанной пищи СДД равняется 10 – 15% от основного обмена.
Б) Увеличение энергозатрат при выполнении умственной и физической работы называется рабочей надбавкой. Рабочая надбавка рассчитывается на основе хронометража всех видов деятельности при учете времени, затраченной на каждый вид. По специальной таблице определяется значение энерготрат в ккал/час на каждый вид деятельности, что будет являться рабочей надбавкой. Сумма рабочих надбавок составят энерготраты на различные виды деятельности в ккал и кДж в час.
В рабочих надбавках отражаются регулируемые траты энергии, которые в зависимости от условий и воли человека могут увеличиваться или уменьшаться.
Сумма основного обмена, СДД и рабочей надбавки и составляет суточные энергозатраты.
КФА – это отношение общих энергозатрат к основному обмену.
В соответствии с КФА все трудящееся население делится на следующие группы:
1 группа – лица преимущественно умственного труда. КФА – 1,4 (научные работники, студенты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, педагоги, диспетчеры, контролеры, работники пультов управления).
2 группа – лица, занятые легкой физической работой. КФА – 1,6 (водители трамваев, троллейбусов, работники конвейеров, упаковщики, швейники, работники радиоэлектронной промышленности, агрономы, медсестры, санитарки, работники связи, сферы обслуживания, продавцы промтоваров).
3 группа – лица, занятые физической работой средней тяжести. КФА – 1,9 (слесари, наладчики, экскаваторщики и бульдозеристы, водители автобусов, врачи-хирурги, железнодорожники, обувщики, продавцы продтоваров).
4 группа – лица, занятые тяжелым физическим трудом (строители, проходчики, доярки, металлурги, литейщики). КФА для мужчин – 2,3, для женщин – 2,2.
3. Существуют различные методы определения суточных энерготрат человека.
Наиболее точным методом является метод прямой калориметрии, который заключается в непосредственном определении выделяемой человеком тепловой энергии в калориметрической камере. Между стенками камеры протекает вода, которая имеет постоянную теплоемкость. По степени нагрева воды определяют количество выделенного тепла. Этот метод имеет ограничения применительно к различным видам деятельности.
Для определения суточных энергозатрат при различных видах деятельности и быта чаще используется метод непрямой калориметрии. При этом методе исследуется газообмен. С этой целью в мешки Дугласа-Холдена производится сбор выдыхаемого воздуха, определяется в нем содержание углекислоты и кислорода. Рассчитывается дыхательный коэффициент (СО 2 / О 2): отношение выделенной углекислоты (л) к количеству потребленного кислорода (л). По таблице определяется калорическая ценность 1 л кислорода при данном дыхательном коэффициенте. Перемножаются количество потребленного кислорода за сутки и калорическая ценность кислорода. Это будут суточные энергозатраты человека.
Предложены различные табличные метода:
Определяется основной обмен по таблицам Гарриса-Бенедикта. Число А по данным веса и пола и число Б – по росту, возрасту и полу. Складываются 2 числа, что будет составлять основной обмен. К этой цифре прибавляется 10% от нее (на переваривание и усвоение пищи). По таблицам учета рабочей надбавки на различные виды деятельности на основе хронометража определяется третья составная часть суточных энергозатрат, которая прибавляется к величине основного обмена и специфически динамическому действию пищи.
Например. Необходимо определить суточные энерготраты портного 40 лет, весом 65 кг, ростом 170 см, работающего 8 часов в сутки, живущего за 4 км от места работы (30 минут езды на велосипеде), в течение 4 часов, занимающегося домашней работой, отдых сидя – 3 часа.
По таблице определяется первое число А – по весу и полу – 960 ккал. По второй таблице определяется число Б по росту, возрасту и полу – 580 ккал. Основной обмен будет равен 960 + 580 = 1540 ккал.
К этой цифре прибавляется 10%, т.е. 154 ккал, затрачиваемое на специфически-динамическое действие пищи.
Рабочие надбавки будут составлять:
На работу 8ч.х65=520 ккал.
На езду на велосипеде – 1ч.х365 = 365 ккал.
На домашнюю работу 4х80=320 ккал.
Отдых сидя – 15х3 = 45 ккал.
Суточные энерготраты портного составят 1540 + 154 + 520 + 365 + 320 + 45 = 2944 ккал.
Основной обмен может определяться расчетным методом по формулам, учитывающим возраст и пол, или определять по таблице с учетом массы тела, возраста и пола, а к нему прибавляются 10% от основного обмена и рабочие надбавки по таблицам с учетом вида деятельности, отдыха, домашней работы и времени, затрачиваемого на них.
Всемирная организация здравоохранения предлагает расчет суточных энергозатрат по основному обмену и коэффициенту физической активности. Основной обмен определяется по таблицам. КФА рассчитывается средний по всем видам проведенной работы. При этом учитываются все виды деятельности и берется КФА для каждого вида из таблиц, суммируются КФА и определяются средняя величина ее. Затем основной обмен умножается на КФА. Это и будут суточные энергозатраты.
Например. Необходимо определить суточные энерготраты студента 20 лет, с весом 70 кг. Студент занимался на кафедре хирургии (КФА – 2,4), слушал лекцию (КФА – 2,0), работал на компьютере (КФА – 1,7), готовил пищу (КФА – 1,8), принимал пищу (КФА – 1,5), ездил на занятия (КФА – 1,7), смотрел телепередачи (КФА – 1,5), раздевался, одевался (КФА – 1,5), умывался (КФА – 1,6).
Средняя величина КФА = 1,74. Основной обмен по таблице – 1750 ккал. Суточные энерготраты студента составляют 1750 х 1,74 = 3045 ккал или 12746,4 кДж.
4. В последние годы получил распространение хронометражно-табличный метод. Разработаны таблицы энергетических затрат человека на различные виды деятельности, включающих энерготраты на основной обмен, в том числе и сон.
Хронометраж суток предполагает определение всех видов деятельности и времени, затрачиваемой на каждый из них в минутах. В общей сложности должно быть 24 часа – 1440 мин (сутки). Затем определяются в таблицах энергетические коэффициенты, то есть затраты энергии на каждый вид деятельности в ккал/мин/кг.
Рассчитываются энерготраты в ккал/кг на каждый вид деятельности с учетом затраченного времени. Для этого время в минутах умножается на энергетический коэффициент ккал/мин/кг.
Суточные энеготраты будут составлять сумму энерготрат на все виды деятельности ккал/кг за сутки, умноженное на вес с прибавлением 10% неучтенных движений.
Например. Определить суточный расход энергии студента весом 70 кг.
Хронометраж суток студента
|
Вид деятельности |
Продол-жительность, мин |
Энергетич. коэффициент ккал/кг/мин |
Энерго-траты, ккал/кг |
|
|
Зарядка (физ.упражн.) | ||||
|
Надевание, раздевание одежды и обуви | ||||
|
Уборка постели, личная гигиена |
|
Прием пищи | ||||
|
Слушание лекций | ||||
|
Практические занятия, семинарские | ||||
|
Перерывы | ||||
|
Езда в транспорте | ||||
|
Отдых сидя | ||||
|
Подготовка к занятиям | ||||
|
Игра в шахматы | ||||
|
36,269 ккал/кг |
||||
Для расчета суточных энергозатрат 36,27 ккал умножается на вес и прибавляется 10%:
36,27х70=2538,9 + 253,89=2792,79 ккал/сутки (11690,66 кДж/сутки).
5. Физиологическая потребность в питательных веществах зависит от энергозатрат организма, которые отражают возраст, пол, массу тела и интенсивность труда.
При расчете суточной физиологической потребности организма в белках, жирах, углеводах необходимо учитывать суточные энерготраты, 5алорийную квоту каждого питательного вещества и калорийные коэффициенты.
Калорийная квота – процент от общей калорийности, покрываемый белками, жирами, углеводами. В соответствии норм физиологических потребностей населения Украины в основных пищевых веществах и энергии от 18 ноября 1999 года калорийная квота белков составляет 11%, жиров – 25% и углеводов – 64%. Количество энергии выделяемое при сгорании 1 г питательного вещества (калорийные коэффициенты) белков – 4 ккал, жиров – 9 ккал и углеводов – 4 ккал.
Потребность в белках будет равна