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
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.
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.
Не следует считать, что чем больше человек выполняет физической работы, тем лучше, а стало быть, нечего тут очень уж подсчитывать калории, устанавливать какие-то границы расхода энергии. Наблюдения врачей показывают, что слишком большая мышечная активность (тяжелый физический труд, регулярные изнурительные тренировки) вызывает истощение нервной системы, развитие неблагоприятных, а затем и патологических изменений в организме человека. Во всяком случае, совершенно точно определено, что при ежедневных энерготратах 10 000 ккал организм человека недополучает с пищей от 200 до 400 ккал в день (он просто не в состоянии усвоить необходимое для восполнения столь огромных затрат количество пищи, сколько бы он ее ни получал) и теряет за этот день 0,3-0,7 кг веса. (Надо уточнить, что речь идет о ежедневной нагрузке. Энерготраты спортсменов достигают иной раз 12 000 ккал, но после этого следует либо отдых, либо тренировка с маленькой нагрузкой.) Впрочем, даже вдвое меньший расход энергии (5000-6000 ккал в день) на протяжении ряда лет неблагоприятно сказывается на организме - от тяжелой физической работы человек преждевременно стареет.
Известный физиолог труда Леман долгие годы изучал энерготраты людей, работающих на разных производствах, и пришел к выводу, что суточный расход энергии не должен превышать 4800 ккал (или около 3000 ккал на мышечную работу). А оптимальные затраты для здорового человека со средним физическим развитием еще меньше: 2700-3800 ккал (из них 1200-2000 ккал на мышечную работу).
Интересные расчеты провела группа чехословацких ученых, изучающих проблемы физиологии труда. Они задались целью определить, сколько лет подряд может проработать человек без ущерба для здоровья при том или ином расходе энергии за рабочий день. И прежде всего их интересовал уровень расхода энергии, позволяющий сохранять хорошее здоровье на протяжении минимум 25 лет рабочей жизни. Согласно расчетам, в течение 25 лет (то есть 1200 рабочих недель) можно выполнять физическую работу с затратой энергии равной 1500 ккал (сверх основного обмена). Если ежедневный расход на физическую работу будет в пределах 2750-3000 ккал (сверх основного обмена), то такую работу человек может продолжать в течение всего лишь 200 недель своей 25-летней трудовой жизни; при ежедневном расходе энергии в 4500 ккал (сверх основного обмена) - 60 недель.
Суммируя мнения различных исследователей, ученые полагают, что оптимальный суточный расход энергии человека находится в пределах 2700-3800 ккал (с основным обменом). Если исключить отсюда «гарантированный» каждому из нас основной обмен, то получится, что на мышечную работу мы должны затрачивать в сутки в среднем 1200-2000 ккал (расход энергии ниже этого уровня и характерен для состояния гиподинамии).
О компании «Мылофф» мне в интернете повстречалась полезная информация. Если вы хотите
Для обеспечения человека пищей, соответствующей его энергетическим затратам и пластическим процессам, необходимо определить суточный расход энергии. За единицу измерения энергетических затрат человека принята внесистемная единица количества теплоты - калория (1 кал = 4,1868 Дж).
Энергия, затрачиваемая на работу внутренних органов и теплообмен, называется основным обменом. При температуре воздуха 20 °С, полном покое, натощак основной обмен составляет 1 ккал в 1 ч на 1 кг массы тела человека. Следовательно, основной обмен зависит от массы тела, а также от пола и возраста человека (табл. 3.1).
Для определения суточного расхода энергии человека введен коэффициент физической активности (КФА) - это соотношение общих энерготрат на все виды жизнедеятельности человека с величиной основного обмена.
Коэффициент физической активности является основным физиологическим критерием для отнесения населения к той или иной трудовой группе в зависимости от интенсивности труда, т.е. от энергозатрат, разработан Институтом питания АМН в 1991 г.
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 величину 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, студенты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, контролеры, педагоги, диспетчеры, работники пультов управления, медработники, 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 физическая активность, КФА - 1,6: водители транспорта, работники конвейеров, весовщицы, упаковщицы, швейники, работники радиоэлектронной промышленности, агрономы, медсестры, санитарки, работники связи, сферы обслуживания, продавцы промтоваров и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2100...2800 ккал.
III группа - работники средней тяжести труда, средняя физическая активность, КФА - 1,9: слесари, наладчики, настройщики, станочники, буровики, водители экскаваторов, бульдозеров, угольных комбайнов, автобусов, врачи-хирурги, текстильщики, обувщики, железнодорожники, продавцы продтоваров, водники, аппаратчики, металлурги-доменщики, работники химзаводов, работники общественного питания и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2 500... 3 300 ккал.
IV группа - работники тяжелого физического труда, высокая физическая активность, КФА - 2,2: строительные рабочие, помощники буровиков, проходчики, хлопкоробы, сельхозрабочие и механизаторы, доярки, овощеводы, деревообработчики, металлурги, литейщики и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2 850...3 850 ккал.
V группа - работники особо тяжелого физического труда, очень высокая физическая активность, КФА - 2,5: механизаторы и сельхозрабочие в посевной и уборочный периоды, горнорабочие, вальщики леса, бетонщики, каменщики, землекопы, грузчики немеханизированного труда, оленеводы и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 3 750... 4200 ккал.
