Как рассчитать суточный расход энергии человека. Энергетические затраты, энергетический баланс. Начнём с освещения
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; специфически-динамического действия пищи (белковая пища повышает интенсивность обмена на 25-30%, а углеводы и жиры - на 10% или меньше).
Совокупность компонентов суточного расхода энергии составляет рабочий обмен . 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 разделено на 5 групп (таблица).
Группы работников по энерготратам
Для людей, выполняющих легкую работу сидя, нужно примерно 2400-2600 ккал в сутки; работающих с большей мышечной нагрузкой требуется 3400-3600 ккал; выполняющих тяжелую мышечную работу - 4000-5000 ккал и выше. 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 О 2 и его потреблением составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и называется кислородным долгом . Потребление О 2 и после окончания мышечной работы остается высоким, так как в это время происходит возвращение кислородного долга. Кислород затрачивается на превращение главного побочного продукта анаэробного метаболизма - молочной кислоты в пировиноградную, на фосфорилирование энергетических соединений (креатин-фосфат) и восстановление запасов О 2 в мышечном миоглобине.
При умственном труде также происходят энерготраты, особенно, если умственная активность сопровождается эмоциональным возбуждением. Так, пережитое эмоциональное возбуждение может вызывать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11-19%.
Обмен веществ
Обмен веществ начинается с поступления питательных веществ в желудочно-кишечный тракт и воздуха в легкие. Осуществляется в несколько этапов:
1) ферментативные процессы расщепления белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, происходящие в различных отделах желудочно-кишечного тракта, а также всасывание этих веществ в кровь и лимфу.
2) транспорт питательных веществ и кислорода кровью к тканям и те сложные химические превращения веществ, которые происходят в клетках. В них одновременно осуществляется расщепление питательных веществ до конечных продуктов метаболизма, синтез ферментов, гормонов, составных частей цитоплазмы. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, которая используется для процессов синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма в целом.
3) удаление конечных продуктов распада из клеток, их транспорт и выделение почками, легкими, потовыми железами и кишечником.
Превращение белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды происходит в тесном взаимодействии друг с другом. В метаболизме каждого из них имеются свои особенности, а физиологическое значение их различно, поэтому обмен каждого из этих веществ принято рассматривать отдельно.
Обмен белков
Белки используются в организме в первую очередь в качестве пластических материалов. Потребность в белке определяется тем его минимальным количеством, которое будет уравновешивать его потери организмом. Белки находятся в состоянии непрерывного обмена и обновления. Из аминокислот, полученных в процессе пищеварения, синтезируются специфические для данного вида организма и для каждого органа белки. Десять аминокислот из 20 (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, аргинин и гис-тидин) в случае их недостаточного поступления с пищей не могут быть синтезированы в организме и называются незаменимыми. Другие десять аминокислот (заменимые) могут синтезироваться в организме. Часть аминокислот используется как энергетический материал, т.е. подвергаются расщеплению.
О количестве белка, подвергшегося распаду за сутки, судят по количеству азота, выводимого из организма человека. В 100 г белка содержится 16 г азота. Таким образом, выделение организмом 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. За сутки из организма взрослого человека выделяется около 3,7 г азота, т.е. масса разрушившегося белка составляет 3,7 х 6,25 = 23 г, или 0,028-0,075 г азота на 1 кг массы тела в сутки (коэффициент изнашивания Рубнера). Е сли количество азота, поступающего в организм с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма, то организм находится в состоянии азотистого равновесия. Если в организм поступает азота больше, чем выделяется, то это свидетельствует о положительном азотистом балансе . Он возникает при увеличении массы мышечной ткани (интенсивные физические нагрузки), в период роста организма, беременности, во время выздоровления после тяжелого заболевания. Состояние, при котором количество выводимого из организма азота превышает его поступление в организм, называют отрицательным азотистым балансом. Оно возникает при питании неполноценными белками, когда в организм не поступают какие-либо из незаменимых аминокислот, при белковом или полном голодании.
Необходимо потребление не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела в сутки, что для взрослого здорового человека массой 70 кг составляет не менее 52,5 г полноценного белка. Для надежной стабильности азотистого баланса рекомендуется принимать с пищей 85-90 г белка в сутки. У детей, беременных и кормящих женщин эти нормы должны быть выше.
Обмен липидов
Липиды являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. Липиды играют в организме энергетическую и пластическую роль. За счет окисления жиров обеспечивается около 50% потребности в энергии взрослого организма. Жиры служат резервом питания организма, их запасы у человека в среднем составляют 10-20% массы тела. Из них около половины находятся в подкожной жировой клетчатке, значительное количество откладывается в большом сальнике, околопочечной клетчатке и между мышцами. В состоянии голода, при действии на организм холода, при физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление запасенных жиров. В условиях покоя после приема пищи происходит ресинтез и отложение липидов в депо. Главную энергетическую роль играют нейтральные жиры - триглицериды, а пластическую - осуществляют фосфолипиды, холестерин и жирные кислоты, которые выполняют функции структурных компонентов клеточных мембран, входят в состав липопротеидов, являются предшественниками стероидных гормонов, желчных кислот и простагландинов.
Липидные молекулы, всосавшиеся из кишечника, упаковываются в эпителиоцитах в транспортные частицы (хиломикроны), которые через лимфатические сосуды поступают в кровоток. Липидные молекулы могут также синтезироваться в организме, за исключением ненасыщенных линолевой, линоленовой и арахидоновой жирных кислот, которые должны поступать с пищей. Эти незаменимые кислоты . Отсутствие или недостаточное поступление в организм незаменимых жирных кислот приводит к задержке роста, нарушению функции почек, заболеваниям кожи, бесплодию.
Так как холестерин и триглицериды являются гидрофобными соединениями, нерастворимыми в плазме крови, в печени, для их транспорта формируются липопротеиды (жировые вещества, связанные с белками), которые отличаются друг от друга по своему размеру, составу и физико-химическим свойствам. Различают три основных группы липопротеидов: липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) и липопротеиды высокой плотности (ЛПВП).
ЛПВП - маленькие частицы, которые содержат много фосфолипидов и белков, их функция заключается в удалении избытка холестерина из сосудистой стенки и других тканей. После насыщения холестерином они возвращаются в печень, где холестерин и его эфиры превращаются в желчные кислоты и выводятся с желчью. ЛПВП снижают образование окисленных форм и считаются единственным антиатерогенным (т.е. препятствующим развитию атеросклероза) классом липопротеидов. Кроме того, эфиры холестерина липопротеидов высокой плотности используются для синтеза стероидных гормонов в надпочечниках.
Обмен углеводов
Углеводы являются основным источником энергии, а также выполняют в организме пластические функции, в ходе окисления глюкозы образуются промежуточные продукты - пентозы, которые входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот, синтеза и окисления липидов, полисахаридов.
Организм человека получает углеводы главным образом в виде растительного полисахарида крахмала и в небольшом количестве в виде животного полисахарида гликогена. В желудочно-кишечном тракте осуществляется их расщепление до уровня моносахаридов (глюкозы, фруктозы, лактозы, галактозы). Моносахариды, основным из которых является глюкоза, всасываются в кровь и через воротную вену поступают в печень. Здесь фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу. Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к ее концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она превращается в резервную форму ее хранения - гликоген. Количество гликогена может составлять у взрослого человека 150-200 г. В случае ограничения потребления пищи, при снижении уровня глюкозы в крови происходит расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь. В течение первых 12 ч и более после приема пищи поддержание концентрации глюкозы крови обеспечивается за счет распада гликогена в печени. После истощения запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакции глюконеогенеза - синтеза глюкозы из лактата или аминокислот. В среднем за сутки человек потребляет 400-500 г углеводов, из которых обычно 350-100 г составляет крахмал, а 50-100 г - моно-и дисахариды. Избыток углеводов депонируется в виде жира.
В старости энерготраты снижаются и к 80 годам составляют 8373-9211 кДж (2000-2200 ккал).
При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Трудные математические вычисления, работа с книгой и другие формы умственного труда, если они не сопровождаются движением, вызывают ничтожное (2-3%) повышение затраты энергии по сравнению с полным покоем. Однако в большинстве случаев различные виды умственного труда сопровождаются мышечной деятельностью, в особенности при эмоциональном возбуждении работающего (лектор, артист, писатель, оратор и т.д.), поэтому и энерготраты могут быть относительно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызвать в течение нескольких следующих дней повышение обмена на 11-19%.
Специфическое динамическое действие пищи
После приема пищи интенсивность обмена веществ и энергозатрат организма увеличиваются по сравнению с их уровнем основного обмена. Через час после приема пищи начинается увеличение обмена веществ и энергии, достигает максимума через 3 ч и сохраняется в течение нескольких часов. Усиливающее влияние пищи на обмен веществ и энергетические затраты называется специфическим динамическим действием пищи.
Белковая пища оказывает наибольшее влияние и обмен увеличивается в среднем на 30-40%. Жиры и углеводы увеличивают обмен у человека на 14-15%.
Регуляция обмена энергии
Интенсивность энергетического обмена существенно зависит от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, температуры окружающей среды и ряда других факторов.
Имеются многочисленные факты, указывающие об условнорефлекторном характере изменении потребления О 2 и энергообмена. У спортсмена в предстартовом состоянии резко увеличивается потребление О 2 , а следовательно, и энергообмен, подобные изменения наблюдаются при действии факторов рабочей обстановки у рабочих, деятельность которых связана мышечными усилиями (хотя к работе они еще не приступали). В эксперименте на животных ранее индифферентный раздражитель, связанный по времени с мышечной деятельностью, может служить сигналом к увеличению обмена веществ и энергии.
Все это свидетельствует об условнорефлекторном характере изменения уровня энергетического обмена в организме. Велика роль в регуляции обмена энергии гипоталамической области мозга. Здесь формируются регуляторные влияния, а реализация их происходит вегетативными нервами или гуморальным путем за счет увеличения секреции ряда эндокринных желез.
Выраженное усиление расхода энергии и повышение обмена веществ вызывают гормоны щитовидной железы - тироксин и трийодтиронин, и гормон мозгового вещества надпочечника адреналин.
Для покрытия пластических и энергетических нужд организма, образования физиологически активных веществ требуется регулярное поступление пищи ее переваривание, всасывание и усвоение. Пищевые вещества содержатся в пищевых продуктах животного и растительного происхождения. Пищевая, биологическая и энергетическая ценность пищевых продуктов определяется содержанием в них питательных, веществ: (белков, жиров, углеводов), витаминов, минеральных солей, воды, органических кислот, вкусовых и ряда других веществ. Питание может быть естественное и искусственное (клиническое парентеральное и зондовое энтеральное). Выделяют также лечебное и лечебно-профилактическое питание.
К пищевым веществам относятся белки, жиры и углеводы, при гидролизе их высвобождается определенное количество тепла (в среднем для жиров - 9,3 ккал/г, или 37 кДж/г, белков и углеводов по 4,1 ккал/г, или 17 кДж/г). Согласно правилу изодинамии, они могут взаимно заменяться в удовлетворении энергетических потребностей организма, однако каждое из пищевых веществ и их фрагментов имеет специфические пластические свойства и свойства биологически активных веществ. Замена в пищевом рационе одних веществ другими может быть не очень продолжительной, т.к. длительное однообразное питание ведет к нарушению функций организма, а при длительном, например безбелковом, питании наступает смерть от белкового голодания. Пищевые вещества в своем составе могут содержать незаменимые компоненты, что определяет их биологическую ценность.
Биологическая ценность животных белков выше, чем растительных (например, у белков пшеницы 52-65%). Усвояемость белков животного происхождения составляет в среднем 97%, а растительных - 83-85%, что зависит также и от кулинарной обработки пищи.
При биологической ценности белков смешанной пищи не менее 70% люди должны иметь белковый минимум (в сутки 55-60 г.), а чтобы была стабильность азотистого баланса рекомендуется принимать с пищей 85-90 г белка в сутки (не менее 1 г белка на 1 кг массы тела). У беременных и кормящих грудью женщин, детей эти нормы выше.
Липиды поступают в организм человека в составе всех видов животной, а также растительной пищи (жиры животного и растительного происхождения). Биологическая ценность липидов зависит от наличия в них незаменимых жирных кислот, способности переваривания и всасывания в пищеварительном тракте (усвоения). Сливочное масло и свиной жир усваиваются на 93-98%, говяжий - 80-94%, подсолнечное масло - на 86-90%, маргарин - 94-98%.
Углеводы поступают в организм в основном в виде полисахаридов растительной пищи, используются они для удовлетворения энергетических потребностей. В среднем за сутки человек принимает 400-500 г углеводов, из которых 350-400 г составляет крахмал, 50-.100 г моно- и дисахариды. Избыток углеводов депонируется в виде жира.
Витамины должны быть непременным компонентом пищи. Нормы их потребления зависят от возраста, пола, вида трудовой деятельности, ряда других факторов. Суточная потребность в воде у взрослого человека составляет 21-43 мл/кг, минимальная суточная потребность человека массой тела 70 кг составляет около 1700 мл, из них около 630 мл он получает в виде воды и напитков, 750 мл - с пищей и 320 мл образуется в ходе обменных (окислительных) процессов. Недостаточный прием воды вызывает дегидратацию организма, которая имеет различную степень выраженности в зависимости от уровня обезвоживания. Смерть наступает при потере 1/3-1/4 общего количества воды в организме, на долю которой приходится около 60% массы тела. Избыточное поступление воды вызывает гипергидратацию, которая может привести к водной интоксикации. Большое физиологическое значение макро- и микроэлементов определило обязательные нормы их потребления для разных групп населения.
В настоящее время принята теория сбалансированного питания. Сбалансированное полноценное питание подразумевает оптимальное соответствие количества всех компонентов пищи физиологическим потребностям организма (А.А.Покровский).
В нашей стране принято выделять пять групп интенсивности труда у мужчин и четыре - у женщин (см. табл. выше).
При регулярном превышении суточной энергетической ценности (калорийности) пищи над затратами энергии увеличивается количество депонированного в организме жира (100 г сдобной булочки - 300 ккал). Ежедневное употребление такой булочки сверх нормы ведет к накоплению в организме человека 15-30 г жира, что в течение года может привести к отложению в депо 5,4-10,8 кг жира.
Пищевой рацион должен быть сбалансирован по содержанию белков, жиров и углеводов. Среднее соотношение их массы составляет 1:1,2:4, энергетической ценности - 15:30:55%, которое удовлетворяет энергетические и пластические потребности организма, компенсирует израсходованные белки, жиры и углеводы. Несбалансированность пищевых веществ сопровождается нарушением обмена веществ. Так, при длительной белковой недостаточности не только уменьшается масса тела, но и снижается физическая и умственная работоспособность человека. Избыточность питания, повышение в рационе жиров, особенно животных, вызывают ожирение (превышение должной массы тела на 15% и более). При нем поражаются практически все физиологические системы организма, но чаще и раньше сердечно-сосудистая (атеросклероз, артериальная гипертензия и др.), пищеварительная, эндокринная (в том числе половая), нарушается водно-солевой обмен. Избыточный прием пищевого сахара предрасполагает развитию сахарного диабета, дисбактериозу, кариесу зубов и др. В рационе должны быть сбалансированы незаменимые и заменимые аминокислоты, жиры с разной насыщенностью жирных кислот, углеводы, балластные вещества в виде пищевых волокон (целлюлоза, пектин и др.), продукты животного и растительного происхождения, витамины и минеральные вещества, которые соотносятся (балансируются) с расходом и потребностями в них организма в зависимости от возраста, пола, вида труда, времени года и ряда других факторов, влияющих на обмен веществ.
В рациональном питании важны регулярный прием пищи в одно и то же время суток, дробность приема пищи, распределение ее между завтраком, обедом, ужином. При 3-х разовом питании в сутки первые два приема составляют 2/3 суточной энергетической ценности пищи и ужин - 1/3. Часто суточный рацион по энергетической ценности распределяется следующим образом: завтрак - 25-30%, обед - 45-50%, ужин - 20-25%. Время между завтраком и обедом, обедом и ужином должно составлять 5-6 ч, между ужином и отходом ко сну - 3-4 ч. Эти периоды предусматривают высоту активности пищеварительных функций, переваривание и всасывание основного количества принятой пищи. Более рационально 5-ти разовое питание. При 5-ти разовом питании на первый завтрак приходится около 25% калорий суточного рациона, на второй завтрак - 5-10% (легкая закуска - фрукты, чай), на обед - около 35%, на полдник - 25%, на ужин - 10%. Фактическое распределение суточного рациона имеет существенные различия в связи с климатическими условиями, трудовой деятельностью, традициями, привычками и рядом других факторов.
А.М.Уголев предложил теорию адекватного питания, в которой принят постулат теории сбалансированногo питания о соответствии расхода энергии и поступления ее в организм в составе пищевых веществ. Согласно этой теории, питание восполняет молекулярный состав, энергетические и пластические расходы организма, поэтому важно соответствие набора и свойств пищевых веществ ферментному и изоферментному спектру пищеварительной системы. Такая адекватность (соответствие) должна быть в полостном и мембранном пищеварении, адекватными механизмами резорбции должны быть и всасывающиеся из кишечника питательные вещества.
В теории подчеркиваются трехэтапность пищеварения и необходимость индивидуальной и видовой адекватности питания всем трем его этапам.
Примером их несоответствия являются различные ферментопатии, например лактазная недостаточность. В этом случае молоко в рационе является неадекватным видом пищи. Особое внимание в теории обращено на многоцелевое назначение в составе пищи балластных веществ.
Автор теории адекватного питания рассматривает ассимилирующий пищевые вещества организм как «надорганизм», имеющий как организм хозяина свою эндоэкологию, образуемую микрофлорой кишечника. Первичный поток нутриентов пищи формируется в результате ее переваривания и всасывания. Кроме того, есть поток вторичных пищевых веществ, образующихся в результате деятельности микроорганизмов кишечника. Эта деятельность определяется эндогенными и экзогенными (составом и свойствами принимаемой пищи, ее всасыванием в пищеварительном тракте) факторами.
В зависимости от них что-то «достается» или «не достается» микроорганизмам и обусловливает изменение их количества, состава, свойств, потока в кровь и лимфу вторичных пищевых веществ, в их числе незаменимых, биологически активных веществ и токсинов.
Из компонентов пищи в результате их гидролиза и трансформаций с участием микроорганизмов образуются вещества, регулирующие деятельность физиологических систем организма. За счет этого пища обладает не только свойствами питательных веществ с их энергетической и пластической ценностью, но и способностью в достаточно широких пределах изменять многие физиологические процессы (включая поведение, защитные, в том числе иммунные, механизмы).
Рассмотрение теории адекватного питания как составной части учения о процессе ассимиляции пищи всеми живыми системами, нахождение у них общих механизмов реализации питания привело А.М.Уголева к необходимости объединения этих вопросов в одной науке, которую он назвал трофологией.
Предметом трофологии являются «общие закономерности ассимиляции жизненно необходимых веществ на всех уровнях организации живых систем - от клетки, органа и организма до соответствующих связей в популяции, биоценозах и биосфере» (А.М.Уголев).
Нормы питания
В настоящее время в нашей стране приняты «Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения». Это официальный нормативный документ для планирования производства и потребления продуктов питания, оценки резервов продовольствия, разработки мер социальной защиты, обеспечивающих здоровье, расчетов рационов организованных коллективов. Эти нормы широко используются во врачебной практике.
Предусмотрено, что энергетическая ценность суточного рациона должна соответствовать и компенсировать суточные энергетические затраты определенных групп населения. Определены 5 групп мужчин и 4 группы женщин. В каждой группе взрослого населения выделены по 3 возрастных подгруппы от 18 до 59 лет. Дополнительно введены две подгруппы лиц престарелого и старческого возраста (60-74, 75 лет и более).
Учитывая, что каждый пищевой продукт имеет определенную энергетическую ценность, и пользуясь этими таблицами, можно вычислить энергетическую ценность рациона и всех его компонентов.
Каждая из выделенных по физической активности, полу и возрасту группа населения с учетом средней величины усвоения питательных веществ имеет нормы количества белков (в том числе животных белков - 55%), жиров (30% от общей энергетической ценности рациона и 4-6% отведено незаменимой линолевой кислоте), углеводов, минеральных веществ и витаминов.
В «Нормах» учтены беременные и кормящие матери по двум срокам лактации (1-6 и 7-12 мес.), у которых повышены энергетические затраты и соответственно - потребность в питательных веществах с учетом потребления их плодом, а затем и ребенком, вскармливаемым грудным молоком.
Количественная сторона питания определяется энергией, которая высвобождается из пищевых веществ в процессе биологического окисления и выражается в килокалориях.
Эквиваленты доступной энергии, выделяющейся при расщеплении усвояемой части пищи, составляют следующие величины: 1 грамм белка — 4,0 ккал., 1 грамм жира — 9,0 ккал., 1 грамм углеводов -4,0 ккал., 1 грамм спирта — 7,0 ккал., 1 грамм органических кислот — 3,0 ккал.
Суточная энергетическая потребность связана с энергозатратами организма. Энергозатраты человека зависят от физической нагрузки, пола и возраста.
В соответствии с размерами энергозатрат выделяется 5 групп трудоспособного населения. В основу деления по группам частично закладываются определенные профессии. Градация по группам осуществляется по величине основного обмена с учетом коэффициента физической активности.
Величина основного обмена — это минимальное количество энергии, необходимое для осуществления жизненных процессов, то есть затраты энергии на выполнение всех физиологических, биохимических процессов, на функционирование органов и систем организма в состоянии температурного комфорта (20° С), полного физического и психического покоя натощак. Величина основного обмена отражает энергию, расходуемую организмом на метаболические процессы, поддержание кровотока и дыхания в состоянии покоя.
Для человека определенного пола, возраста и массы тела основной обмен имеет постоянный показатель. При этом рост человека не играет особой роли.
Величины основного обмена для взрослого человека (ккал./сутки):
| Масса тела в кг |
ВОЗРАСТ (лет) |
|||
|
Старше 60 лет |
||||
|
МУЖЧИНЫ (расход энергии в ккалориях) |
||||
| 1280 | 1180 | |||
| 60 | ||||
| 1620 | ||||
|
ЖЕНЩИНЫ (Расход энергии в ккалориях) |
||||
Отношение энергозатрат к величине основного обмена определяется как коэффициент физической активности и составляет:
для 1 группы — 1,4 (руководители предприятий, инженерно- технические работники, врачи, педагоги, воспитатели, секретари, работники науки, диспетчеры, работники пультов управления и др.);
для 2-й группы — 1,6 (работники, занятые на автоматизированных линиях, в радиоэлектронной промышленности, специалисты сельского хозяйства, медсестры, санитарки, продавцы промтоваров, работники связи, сферы обслуживания, водители городского общественного транспорта, швейники, тренеры и др);
для 3-й группы — 1,9 (станочники, слесари, хирурги, химики, водители экскаваторов, бульдозеров, железнодорожники, текстильщики, буровики, металлурги-доменщики, работники пищевой промышленности, общественного питания, продавцы продовольственных товаров и др.);
Для 4-й группы — 2,2 (строители, сельскохозяйственные рабочие и механизаторы, работники нефтяной и газовой промышленности, металлурги, литейщики и др.);
для 5-й группы — 2,5 (шахтеры, сталевары, каменщики, вальщики леса, землекопы, грузчики, оленеводы и др.)
Как рассчитать свои суточные энергозатраты
Пример: Вы женщина 35 лет, ваш вес 58 кг, по профессии Вы бухгалтер. Находим в первой таблице столбец 30-39 лет и строку 55 кг (до 60 не хватает 2 кг, поэтому нужно брать от меньшей цифры), таким образом Ваш уровень основного обмена составляет 1260 ккал/сут. Профессия бухгалтер наиболее удовлетворяет первой группе, значит коэффициент Вашей физической активности будет 1,4.
Рассчитываем суточные энергозатраты: 1260 ¤ 1,4 = 1764 ккал/сут
Кроме деления населения по энергозатратам в каждой из пяти групп выделяют три категории по возрасту.
У мужчин, особенно молодого возраста, потребности в энергии и основных пищевых веществах наиболее высокие.
Для беременных и кормящих женщин предусмотрено дополнение к норме соответствующей группы женщин в связи с дополнительной потребностью в энергии и пищевых веществах.
Для лиц, занимающихся активными формами отдыха и проживающих в местности с менее развитым коммунальным обслуживанием, прибавления к нормам энергетических потребностей не предусмотрены.
Нормы потребления энергии для детей
Нормы потребления энергии для детского населения разработаны с учетом интенсивных пластических процессов в организме и высокой активности детей.
В период интенсивного роста у детей после 10 лет происходит значительное увеличение тощей (без жира) массы тела (1.5-2 раза), что требует дополнительной энергии.
С 11 лет, когда происходит значительное увеличение тощей массы тела, дети подразделяются по полу и нормы потребления энергии и основных пищевых веществ у них различаются.
По нормам питания 2008 года детское население подразделяется таким образом:
1. Ранний возраст:
0-12 месяцев — грудной;
0-3 лет — преддошкольный.
2. Дошкольный возраст: 3-7 лет
3. Школьный:
— младший 7-11 лет;
Средний 11-14 лет (мальчики и девочки).
4. Подростковый 14-18 лет (юноши и девушки).
Некоторые особенности потребления энергии и количественной стороны питания
У лиц пенсионного возраста идет потеря массы тела, обменные процессы замедляются, снижается потребность в энергии и пищевых веществах. Соответственно для лиц старше 60 лет предлагаются более низкие цифры этих показателей.
В ряде обстоятельств уровень потребления энергии оказывается выше или ниже фактической потребности.
Люди с низкой физической активностью подвержены риску переедания и повышенного потребления калорий. Избыточное потребление калорий ведет к ожирению и снижению функции сердечнососудистой и дыхательной систем, иммунитета.
Лица тяжелого физического труда часто недополучают нужное количество калорий с пищей и относятся к группе риска с физической активностью на пределе физических возможностей. Потребление недостаточного количества пищи для покрытия расходуемой энергии ведет к ограничению физической активности, снижению подвижности у детей и работоспособности у взрослых.
Самостоятельная активность
Кроме профессиональной физической активности существует физическая активность, связанная со свободным временем. Это так называемая самостоятельная активность. В самостоятельную активность включают:
— социальную активность (участие в общественных собраниях, митингах, фестивалях, посещение мест богослужения, театров, кино);
— активность во время занятий спортом, физкультурой;
— необязательная активность (ремонт и благоустройство дома, работы в саду и огороде).
Каждому виду деятельности соответствуют определенные энергозатраты, в виде коэффициентов по отношению к величине основного обмена.
Проведя хронометраж деятельности человека за сутки можно рассчитать фактические энергозатраты каждого человека в отдельности, взяв за основу его основной обмен.
И потребности в пищевых веществах
Различных групп населения
Цель - выработать у студентов навыки определения суточных энергозатрат различных групп населения и их потребностей в пищевых веществах и энергии.
Учебное определить собственные суточные затраты энергии и потреб-
задание: ности в пищевых веществах.
Методические указания Определепие энергозатрат
Потребность человека в энергии определяет уровень потребляемой с пищей энергии, который должен уравновешивать энергозатраты, сохранять устойчивое состояние здоровья и обеспечивать поддержание желательной физической активности.
Потребность в энергии у детей, беременных и кормящих женщин включает также дополнительные потребности, связанные с образованием тканей или молока, на уровне, обеспечивающем нормальную жизнедеятельность.
В целом суточные энергозатраты складываются из затрат энергии на основной обмен, метаболическую реакцию на прием пищи (специфически динамическое действие пищи - СДДП) и физическую активность.
Энергозатраты могут быть определены различными методами;
1) методом прямой калориметрии.
Метод основан на определе
нии количества выделяемого организмом тепла в теплоноситель (чаще
всего вода), циркулирующий в специальных камерах с двойными
стен
ками (камеры Шатерникова, Пашутина, Этуотера-Бенедикта и др.);
2) методом непрямой калориметрии (газометрическим).
Метод
основан на определении химического состава вдыхаемого и выдыхаемо
го воздуха с последующим установлением дыхательного коэффициента.
Исходя из величины дыхательного коэффициента определяют энергети
ческий эквивалент одного литра поглощенного кислорода и рассчиты
вают расход энергии на выполняемую работу или основной обмен. Оп
ределение производят с использованием разного типа газоанализаторов;
3) хронометражно-табличным методом.
По этому методу снача
ла производится хронометраж суточного бюджета времени; составляется
хронограмма дня, а затем с помощью таблиц и коэффициентов физиче
ской активности (КФА) рассчитываются энергозатраты по отдельным
видам деятельности и за сутки в целом;
4) номографическим методом.
Величина энергозатрат и соответ
ствие их потребностям могут быть определены с помощью номограмм
или номографов.
Кроме того, существуют номографические линейки для расчета идеального веса с учетом данных роста, окружности груди и пола. При наличии идеального веса считается, что калорийность рациона адекватна величине суточных энергозатрат.
Отклонение вашего реального веса от идеального не должно превышать 15%.
Достаточно широко применяются номограмма энергопотребностей и определитель потребностей различных групп населения в пищевых веществах и энергии по нормам МЗ СССР (1991 г.).
Номографические методы определения калорийности потребляемой пищи или необходимой для удовлетворения физиологической потребности в энергии являются, как и предыдущие методы, непрямыми. С их помощью величина энергозатрат определяется приблизительно. К более точным расчетным методам определения энергозатрат относятся так называемые хрономегражные методы, основанные на точном учете всех видов деятельности человека, их продолжительности, а также величины основного обмена, пола, возраста человека.
Определение величины основного обмена
Самым важным компонентом энергозатрат является величина основного обмена, которую можно точно измерить в стандартизированных условиях и использовать как кратную величину для расчета всех компонентов суммарных энергозатрат.
Прямое определение BOO требует создания искусственных условий для испытуемого (измерение должно проводиться не ранее чем через 14 ч после приема пищи, при полном физическом и психическом покое исследуемого, в лежачем положении, в условиях теплового комфорта).
BOO зависит, главным образом, от массы тела и возраста человека. BOO на единицу массы изменяется с возрастом (она выше у детей и ниже у пожилых), а также в зависимости от массы тела (в пределах любого возрастного диапазона она будет выше у низкорослых и худых людей и ниже у высоких и тучных). Исходя из этого предложены следующие формулы для расчета BOO (табл. 7, 8).
Таблица 7 Формулы для расчета BOO на основании массы тела, роста и пола 1
BOO можно определить также по данным, приведенным в табл. 9 (для мужчин) и в табл. 10 (для женщин).
Таблица 9
Величина основного обмена для мужчин в зависимости от массы тела и возраста, ккал
| МТ, кг | 18-29 лет | 30-39 лет | 40-59 лет | 60-74 года |
| 50 | 1 450 | 1370 | 1280 | 1 180 |
| 55 | 1 520 | 1430 | 1350 | 1 240 |
| 60 | 1 590 | 1500 | 1410 | 1300 |
| 65 | 1 670 | 1570 | 1480 | 1 360 |
| 70 | 1750 | 1650 | 1550 | 1 430 |
| 75 | 1 830 | 1 720 | 1620 | 1 500 |
| 80 | 1 920 | 1810 | I 700 | 1 570 |
| 85 | 2 010 | 1 900 | 1780 | 1640 |
| 90 | 2 110 | 1 990 | 1 870 | 1720 |
Таблица 10
Величина основного обмена для женщин в зависимости от массы тела и возраста, ккал
| МТ, кг | 30-39 лет | 40-59 jrc-i | 60-74 года | ||
| 40 | 090 | 1 050 | 1020 | 960 | |
| 45 | 150 | 1 120 | 1 080 | 1030 | |
| 50 | 230 | 1 190 | I 160 | 1 100 | |
| 55 | 300 | 1260 | 1220 | 1 160 | |
| 60 | 380 | 1340 | 1300 | 1 230 | |
| 65 | 450 | 1410 | 1370 | 1290 | |
| 70 | 530 | 1490 | 1440 | 1360 | |
| 75 | 600 | 1550 | 1410 | 1430 | |
| 80 | 680 | 1630 | 1580 | 1 500 | |
Примечания:
1 Регламентированы ВОЗ.
2 МТ - масса тела, кг; Р - рост, м.
Рост измеряется станковым деревянным ростомером следующим образом. Исследуемый становится на площадку ростомера спиной к стойке со шкалой и касается ее тремя точками: пятками, ягодицами и межлопаточной частью тела. Голова не должна касаться ростомера, а должна быть немного наклонена так, чтобы верхний край слухового
прохода и нижний край глазницы располагались на одной линии, параллельно полу. Измеряющий становится сбоку от исследуемого и опускает на его голову планку, скользящую по сантиметровой шкале. Отсчет производится по нижнему уровню планки.
Масса тела определяется взвешиванием на медицинских весах. Исследуемый становится на середину площадки весов. Определение массы тела должно проводиться натощак, после опорожнения мочевого пузыря и кишечника, без одежды. Если невозможно провести взвешивание без одежды, то из общего веса вычитают ее примерный вес.
Для определения BOO за минуту показатели его делят на количество минут в сутках, т.е. на 1 440 минут.
Вторая составляющая суточных энергозатрат - специфически динамическое действие пищи (СДЦП), т.е. метаболическая реакция на прием пищи, характеризуется интенсивностью обмена веществ после приема пищи и зависит от ее состава. При потреблении преимущественно углеводистой пищи интенсивность обмена увеличивается на 4-7% основного обмена, жирной пищи - на 4-17% и белковой пищи - на 30-40% BOO. Среднее значение СДДП при смешанном питании составляет 10-15% основного обмена.
Третья составляющая суточных энергозатрат - энергозатраты, связанные с физической активностью. Согласно рекомендациям ВОЗ в качестве критерия физиологической активности при различных видах деятельности может служить коэффициент физической активности (КФА). Ой определяется как частное от деления общих суточных энергозатрат на все виды деятельности к величине основного обмена. Так, КФА при энергозатратах 3,24 ккал/мин и BOO = 1,08 ккал/мин составит 3,84: 1,08 = 3.
Энергозатраты на физическую активность определяются:
а) профессиональной активностью, зависящей от характера про
фессии, продолжительности рабочего дня;
б) активностью в нерабочее время (ведение домашнего хозяйства,
работа в саду, ремонт и благоустройство дома и т.п.);
в) социально желательной активностью (присугствие на общест
венных собраниях, участие в спортивных мероприятиях или фестива
лях, занятия физической культурой и спортом).
Структуру суточного бюджета времени и величину суточных энергозатрат характеризует хронометраж деятельности (на службе и в нерабочее время), т.е. перечень всех видов деятельности и их продолжительность. Так как в течение суток одни и те же виды деятельности могут повторяться (прием пищи, пешие прогулки, поездка в транспорте и т.п.), эти виды деятельности можно объединять. Для определения энергоза-
трат за сутки необходимо составить хронограмму, т.е. перечислить вес виды деятельности и их продолжительность за сутки (с учетом КФА для каждого). Хронограмма и результаты определения суточного расхода энергии оформляются в виде таблиц (табл. 11, 12).
Таблица 11
Пример хронограммы
Таблица 12
Суточный расход энергии
Примечание. Учитывая возможное отклонение от среднесуточного бюджета времени, а также затраты энергии на СДДП, полученную величину суточных энергозатрат следует увеличить на 10%.
Наиболее характерные виды деятельности и КФА приведены в табл. 13 (для мужчин) и табл. 14 (для женщин).
Таблица 1 3
Таблица 14
Коэффициенты физической активности для мужчин при различных видах деятельности
| Вил деятельности | и 1 | Вид деятельности | Коэффициент |
| Сон | 1.0 | Копание земли, рытье ям | 6,2 |
| Лежачее положение | 1.2 | Работа оператора: | |
| Отдых: | прием и сдача смены | 2,3 | |
| сидя | 1,2 | контроль ja технологическими операциями: | |
| стоя | 1.4 | СИДЯ | 1,7 |
| Туалет | U | то же стоя | 2,7 |
| Ходьба: | то же в движении | 4,0 | |
| по дому | 2,5 | Работа оператора птицефабрики: | |
| прогулка медленная | 2,8 | кормление кур | 2,2 |
| а обычном темпе | 3,2 | coop и укладка яиц | 2,8 |
| с грузом 10 кг | 3,5 | чистка навоза | 3,7 |
| в гору: | Работа слесаря; | ||
| медленная | 4,7 | уборка рабочего места | 2,2 |
| н обычном темпе | 5,7 | Работа машинистов шаровых мельниц: | |
| быстрая | 7,5 | прием и сдача смены | 2,6 |
| 6,7 | уход за ооорудованисм | 4.6 | |
| под гору: | контроль за состоянием технического оборудования: | ||
| медленная | 2,8 | сидя | 2.1 |
| в обычном темпе | 3,1 | то же стоя | 3,2 |
| быстрая | 3,6 | то же в движении | 3,2 |
| Еда | 1,5 | подбор россыпи и забрасыварше на транспортер | 4,4 |
| Езда в транспорте | 1.7 | уборка площадки водонапорным шлангом | 3,4 |
| Приготовление пити, уход за детьми | 2,2 | Работа токаря: | |
| Чтение, учеба | 1.6 | подрезка затворов | 2,7 |
| 3,3 | расточка затворов | 2,3 | |
| Учеба студентов: | расточка патрубков | 2,4 | |
| занятия | 1.9 | шлифовка корпуса штока | 2,8 |
| перерыв между занятиями | 2,8 | токарная обработка штока | 3,7 |
| Научная деятельность: | Различные виды отдыха: | ||
| просмотр научной литературы | 1,8 | сидячие (игра в карты, шахматы, шашки и другие настольные игры) | 2,2 |
| реферирование научной литературы | 2,0 | легкая активность (физзарядка, настольный теннис, бильярд и т.п.) | 2,2-4,4 |
| обсуждение научной проблемы | 2,2 | умеренная активность (танцы, плавание, теннис и т.п.) | 4,4-5,6 |
| выполнение научного эксперимента | 2,6 | тяжелые упражнения (футбол, атлетика, бег трусцой, гребля и т.п.) | 6,6 |
| Рыбная ловля на леску | 2,1 |
Коэффициенты физической активности для женщин при различных видах деятельности
| Вид деятельности | | т | Вид деятельности | §■ о |
| Сон | 1.0 | Работа мотальщиц: | |
| Лежачее положение | 1,2 | смена початка сидя в кресле | 2,5 |
| Отдых: | связывание нитей сидя | 2,3 | |
| сидя | 1,4 | *абота ткачих: | |
| стоя | 1,5 | ликвидация обрыва нити | 2,6 |
| Туалет | 1,8 | расчистка брака на полотне | з,з |
| Ходьба: | чистка прнооров | 2,8 | |
| подому | 2,4 | Работа прядильщиц: | |
| прогулка медленная | 3.0 | смена катушек с ровницей | 2,7 |
| в обычном темпе | 3.4 | ликвидация обрывов | 2,8 |
| с грузом 10 кг | 4.0 | чистка станков щеткой | 2,8 |
| в гору: | Работа швей-мотористок: | ||
| в обычном темпе | 4,6 | пробника петель | 1,9 |
| быстрая | 6,6 | чистка готовых изделии | 2,2 |
| в обычном темпе с грузом 10 кг | 6,0 | соединение передней части со спинкой | 3,7 |
| под гору: | пробивка бортов | 3,2 | |
| медленная | 2,3 | обработка карманов | 3,1 |
| в обычном темпе | 3.0 | пришивание подкладки | зд |
| быстрая | 3,4 | подготовка к работе | 2,1 |
| с нагрузкой | 4,6 | Работницы лакокрасочного завода | |
| Отдых сидя | 1,2 | Работа аппаратчиц: | |
| Еда | 1,7 | производство анализов | 1,9 |
| Езда в транспорте | 1,5 | переходы по лестницам | 6,1 |
| Приготовление пищи, уход за детьми | 2,2 | наблюдение, заполнение документов | 1,5 |
| Чтение, учеба | 1.6 | Работа сливший: | |
| Хозяйственные работы по дому | 3.3 | подготовка к работе | 2,1 |
| Учеба студентов: | ходьба | 6.1 | |
| занятия | 1,8 | подача тары | 4,1 |
| перерыв между занятиями | 2,5 | заливка растворов и наблюдение | 4,0 |
| Работа лаборантов: | сброс наполненной емкости | 3,0 | |
| мойка посулы | 3,1 | Аппаратчики химического завода: | |
| производство химических анализов | 2,6 | наблюдение за работой грануляторов и up | 26 |
| непроизводственные работы | 1,8 | регулировка подачи воздуха и воды, прочистка бункеров | 3,8 |
| перерывы в работе | 2,7 | уборка рабочего места, подбор россыпи | 3.6 |
| Шитье одежды | 1,4 | Различные виды отдыха: | 2,1 |
| Стирка одежды | 3,0 | сидячие (игра зкарты, шахматы, шашки и другие настольные игры) | 2,И,2 |
| Глажение одежды | 1.4 | легкая активность (физзарядка) | 4,4-5,6 |
| Копание земли | умеренная активность (танцы, плавание) | 6,6 | |
| большая активность (атлетика, бег трусцой, гребля) |
Для обеспечения человека пищей, соответствующей его энергети-ческим затратам и пластическим процессам, необходимо определить суточный расход энергии. За единицу измерения энергии человека принято считать килокалорию.
В течение суток человек тратит энергию на работу внутренних органов (сердца, пищеварительного аппарата, легких, печени, почек и т.д.), теплообмен и выполнение общественно полезной деятельно-сти (работа, учеба, домашний труд, прогулки, отдых). Энергия, зат-рачиваемая на работу внутренних органов и теплообмен, называется основным обменом. При температуре воздуха 20° С, полном покое, натощак основной обмен составляет 1 ккал в 1ч на 1 кг массы тела человека. Следовательно, основной обмен зависит от массы тела, а также от пола и возраста человека.
Таблица основного обмена взрослого населения в зависимости от массы тела, возраста и пола
|
Мужчины (основной обмен), ккал |
Женщины (основной обмен), ккал |
||||||||
|
Масса тела, кг |
Масса тела, кг |
||||||||
|
1450 1520 1590 1670 1750 1830 1920 2010 2110 |
1370 1430 1500 1570 1650 1720 1810 1900 1990 |
1280 1350 1410 1480 1550 1620 1700 1780 1870 |
1180 1240 1300 1360 1430 1500 1570 1640 1720 |
1080 1150 1230 1300 1380 1450 1530 1600 1680 |
1050 1120 1190 1260 1340 1410 1490 1550 1630 |
1020 1080 1160 1220 1300 1370 1440 1510 1580 |
960 1030 1100 1160 1230 1290 1360 1430 1500 |
||
Для определения суточного расхода энергии человека введен ко-эффициент физической активности (КФА) - это соот-ношение общих энерготрат на все виды жизнедеятельности человека с величиной основного обмена.
Коэффициент физической активности является основным физи-ологическим критерием для отнесения населения к той или иной трудовой группе в зависимости от интенсивности труда, т.е. от энер-гозатрат, разработан Институтом питания АМН в 1991 г.
Коэфициент физической активности КФА
|
Группа труда |
Группа труда |
||
Всего определено 5 трудовых групп для мужчин и 4 для женщин. Каждой трудовой группе соответствует определенный коэффициент физической активности Для расчета суточного расхода энергии необходимо ве-личину основного обмена (соответствующую возрасту и массе тела человека) умножить на коэффициент физической активности (КФА) определенной группы населения.
I группа - работники преимущественно умственного труда, очень легкая физическая активность, КФА-1,4: научные работники, сту-денты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, контролеры, педагоги, диспетчеры, работники пультов управления, медработни-ки, работники учета, секретари и т.д. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 1800-2450 ккал.
II группа - работники, занятые легким трудом, легкая физичес-кая активность, КФА-1,6: водители транспорта, работники конвейе-ров, весовщицы, упаковщицы, швейники, работники радиоэлект-ронной промышленности, агрономы, медсестры, санитарки, работ-ники связи, сферы обслуживания, продавцы промтоваров и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста состав-ляет 2100-2800 ккал.
III группа - работники средней тяжести труда, средняя физичес-кая активность, КФА-1,9: слесари, наладчики, настройщики, ста-ночники, буровики, водители экскаваторов, бульдозеров, угольных комбайнов, автобусов, врачи-хирурги, текстильщики, обувщики, железнодорожники, продавцы продтоваров, водники, аппаратчики, металлурги-доменщики, работники химзаводов, работники обще-ственного питания и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2500-3300 ккал.
IV группа - работники тяжелого физического труда, высокая физическая активность, КФА-2,2: строительные рабочие, помощни-ки буровиков, проходчики, хлопкоробы, сельхозрабочие и механи-заторы, доярки, овощеводы, деревообработчики, металлурги, ли-тейщики и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2850-3850 ккал.
V группа - работники особо тяжелого физического труда, очень высокая физическая активность, КФА-2,4: механизаторы и сельхоз- рабочие в посевной и уборочный периоды, горнорабочие, вальщики леса, бетонщики, каменщики, землекопы, грузчики немеханизиро-ванного труда, оленеводы и др. Суточный расход энергии в зависи-мости от пола и возраста составляет 3750-4200 ккал.