Энергетические затраты, энергетический баланс. Суточный расход энергии - как использовать для похудения? Как определить суточный расход энергии студента

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.

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; специфического-динамического действия пищи. Совокупность компонентов суточного расхода энергии составляет рабочий обмен. Мышечная работа существенно изменяет интенсивность обмена. Чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше затраты энергии. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности - отношением общих энергозатрат на все виды деятельности в сутки к величине основного обмена. По этому принципу все население делится на 5 групп.

Для людей, выполняющих легкую работу сидя, нужно 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 02 и его потреблением составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и называется кислородным долгом. Потребление 0 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 (креатинфосфат) и восстановление запасов 02 в мышечном миоглобине.

Прием пищи усиливает энергетический обмен (специфическое динамическое действие пищи). Белковая пища повышает интенсивность обмена на 25 - 30%, а углеводы и жиры - на 10% или меньше. Во время сна интенсивность метаболизма почти на 10% ниже основного обмена. Разница между бодрствованием в состоянии покоя и сном объясняется тем, что во время сна мышцы расслаблены. При гиперфункции щитовидной железы основной обмен повышается, а при гипофункции - понижается. Понижение основного обмена происходит при недостаточности функций половых желез и гипофиза.

При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Даже очень интенсивный умственный труд, если он не сопровождается движениями, вызывает повышение затрат энергии лишь на 2 - 3% по сравнению с полным покоем. Однако если умственная активность сопровождается эмоциональным возбуждением, энерготраты могут быть заметно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызывать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11 -19%.

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.

Энерготраты мышц, органов и тканей человека в зависимости от половой принадлежности, возрастной категории и массы тела

Таблица расхода энергии органов и тканей человека

Суточный расход энергии слагается из трех величин:

• основного обмена
• повышения обмена при приеме пищи (специфически динамическое действие пищи)
• повышения обмена в результате работы (физической или умственной).

Суточный расход энергии должен полностью покрываться за счет энергии, полученной с пищей. Если пища поступает в недостаточном количестве, то это условие не соблюдается и начинают окисляться вещества самого организма . Вследствие этого нарушается энергетический баланс , человек худеет, у него снижаются работоспособность и адаптация к неблагоприятным воздействиям внешней среды; возникает ряд других явлений, свидетельствующих о серьезных нарушениях в состоянии здоровья. Поэтому, характеризуя потребность организма в пище, необходимо прежде всего установить, какова его потребность в энергии. Этим определяется количественная сторона питания.

Основной обмен определяется в состоянии покоя - утром натощак, спустя 12-14 ч после приема пищи, при комнатной температуре, лёжа. Он характеризует затраты энергии на поддержание жизненно важных функций: деятельность сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной систем, обмен веществ, поддержание тонуса мышц.

Величина его зависит от пола и возраста, от размера поверхности тела по отношению к массе, состояния ЦНС, активности действия эндокринных желез, характера питания, климато-географических условий и др.

Основной обмен у женщин на 5-8% ниже, чем у мужчин; у детей - относительно выше, чем у взрослых (при расчёте на единицу массы тела); у пожилых людей - на 10-15% ниже, чем у молодых.

У сравнительно молодых людей с хорошо развитой мускулатурой, являющейся в энергетическом отношении активной тканью (спортсменов), основной обмен выше, чем у полных людей со значительными жировыми отложениями.

При повышении внешней температуры основной обмен снижается, при понижении - повышается.

В среднем величина основного обмена у взрослых людей составляет 1 ккал на 1 кг массы тела в час (1680 ккал при массе 70 кг в сутки).

Прием пищи (особенно белков) вызывает увеличение основного обмена - вследствие повышения активности пищеварительных органов и деятельности некоторых отделов скелетной мускулатуры, связанных с приемом пищи. В среднем основной обмен после еды повышается на 10-12%.

Работа (особенно связанная с мышечной деятельностью) оказывает большое влияние на повышение основного обмена. Спокойное сидение уже увеличивает обмен на 12-15%, стояние - на 20%, небыстрая ходьба - на 80-100%, бег - на 400%. Спортивные упражнения увеличивают энерготраты в 10-20 раз и более за счет усиления окислительных процессов в работающих мышцах.

Суточный расход энергии и соответственно потребность в калориях у взрослого человека колеблются (в зависимости от рода деятельности и возраста): у мужчин - от 2350 до 3900 ккал, у женщин - от 2100 до 3350 ккал (с учетом активного отдыха - до 4200 и 3600 ккал соответственно).

Согласно теории сбалансированного питания, нормальная жизнедеятельность организма возможна при условии снабжения его необходимым количеством энергии, соответствующим его суточным энерготратам, которые складываются из основного обмена веществ, специфического динамического действия пищи (СДДП), физической нагрузки, пола и возраста.

Величина основного обмена (ВОО) характеризует расход энергии в организме на метаболические процессы, поддержание кровотока и дыхания в состоянии покоя.

Под влиянием приема пищи расход энергии увеличивается, что связано с усилением окислительно-восстановительных процессов, необходимых для превращения пищевых веществ в организме. При смешанном питании это повышение составляет 10-15% от основного обмена.

На повышение обмена оказывает также влияние характер принимаемой пищи, т.е. различные пищевые вещества (белки , жиры , углеводы) обладают разной способностью к повышению основного обмена. Более всего основной обмен увеличивается при приеме белков - на 30-40%. Жиры повышают обмен на 4-14%, углеводы - на4-7%. Повышение обмена, вызванное приемом различных компонентов пищи, называется специфическим динамическим действием пищи (СДДП) .

В соответствии с величиной энерготрат выделяют 5 групп трудоспособного населения среди мужчин и 4 группы - среди женщин; они вошли в ныне действующие «Нормы физиологических потребностей для взрослого населения» (1991).

Раньше в основу деления по группам закладывались определенные профессии, однако практика показала, что связь энерготрат с профессиональной принадлежностью человека весьма условна. Поэтому в «Нормах» 1991 г. градация населения по группам основана на физиолого-биохимических особенностях организма и осуществляется по BOO с учетом коэффициента физической активности (КФА) в соответствии с рекомендациями Комитета экспертов ФАО/ВОЗ (1985).

Коэффициент физической активности (КФА) - это отношение суточных энерготрат к величине основного обмена. Если, к примеру, энерготраты на все виды жизнедеятельности в 2 раза выше ВОО для соответствующей группы по полу и возрасту, то для данной группы КФА будет равен 2. Чем выше энерготраты, тем выше КФА.

Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах не являются постоянными и периодически уточняются и пересматриваются в связи с изменением условий труда и быта населения, появлением новых научных данных в области гигиены питания.

Таблица 3 Коэффициент физической активности (КФА) различных групп населения

В табл. 3 представлены КФА различных групп населения. Зная ВОО и КФА, легко рассчитать суточные энерготраты человека, перемножив эти показатели. Более высокие потребности в энергии и пищевых веществах отмечаются у мужчин молодого возраста (18-29 лет), у беременных и кормящих женщин, у жителей Севера (на 10-15%), Для последних «Нормы» предусматривают процентное соотношение по калорийности белков, жиров и углеводов как 15:35:50.

Измерение объема жира в организме осуществляется следующими способами:

1. с помощью специального прибора, показывающего массу воды, мышц и жира в организме. Места скопления жира определяются методом сканирования;
2. путем определения соотношения объема талии и объема бедер - в норме оно должно быть меньше 0,85.
3. с помощью

Если масса тела увеличена за счет жировых отложений на 10-15%, говорят об избыточной массе тела, но не об ожирении как болезни. По степени выраженности выделяют 4 степени ожирения:

IV - 100% и более.

Рассчитать индивидуальные суточные энерготраты можно с разной степенью точности. Более точно определить данный показатель можно, если исходить из среднестатистических данных основного обмена для человека определенного возраста и с определенной массой тела.

У спортсменов энерготраты намного выше. Особенно они возрастают в связи с увеличением тренировочных нагрузок и повышением квалификации во всех видах спорта. Величины энерготрат спортсменов в различных видах спорта приведены в табл. 4.

Таблица 4 Величины энерготрат спортсменов в различных видах спорта

Поскольку энерготраты и соответственно нормы калорийности питания спортсмена зависят от его веса, предложено их рассчитывать на 1 кг массы тела.

• В гимнастике, акробатике, фехтовании, регби, хоккее на траве, волейболе, прыжках в воду, конном спорте, легкоатлетическом спринте и прыжках, стрелковом спорте, туризме нормы калорийности питания составляют 60-65 ккал/кг;
• в легкоатлетических метаниях, водном поло, боксе, баскетболе, хоккее, футболе, конькобежном спорте, лыжном спорте (короткие дистанции) - 65-70 ккал/кг;
• в беге на длинные дистанции, плавании, тяжелой атлетике, лыжных гонках (длинные дистанции), спортивной ходьбе, всех видах гребли, велосипедном спорте - 70-75 ккал/кг;
• в марафонском беге - 75-85 ккал/кг;
• в многодневных велосипедных гонках - 82-90 ккал/кг.

Для определения калорийности питания необходимо норму калорийности для данного вида спорта умножить на вес спортсмена и прибавить 10%. Например, для бегуна-спринтера калорийность составляет: 65 х 70 (вес спортсмена) = 4550 ккал; 4550 + 455 = 5005 ккал.

Необходимость прибавления 10% связана с тем, что 10% пищи обычно в организме не усваивается.

Каковы энерготраты у детей и у юных спортсменов?

Суточная потребность в энергии у детей и подростков составляет: в 7 лет - 2400; в 11-13 лет - 2850; в 14-17 лет (юноши) - 3150, в 14-17 лет (девушки) - 2750 ккал.

При занятиях легкой атлетикой к этим цифрам нужно добавить расход энергии: в спринте, прыжках, метаниях -из расчета 290 ккал на 1 ч занятий, а при беге на средние дистанции - 450 ккал/ч.

Таким образом, расход энергии для юношей-бегунов 14-17 лет может составить: 3150 + 900 = 4050 ккал.

Расход энергии для юного спортсмена можно рассчитать также по величине средней потребности в калориях представителей различных видов спорта, выраженной на 1 кг массы тела в сутки. Например, для юношей весом 50 кг расход энергии будет равен: 70 х 50 = 3500 ккал + 350 (10%) = 3850 ккал.

При соответствии (равенстве) калорийности питания энерготратам масса тела остается более или менее постоянной. Значительное увеличение массы тела при излишнем отложении жира и отсутствии заметного роста мускулатуры или, наоборот, уменьшение массы тела, не объяснимое потерей воды, свидетельствует о чрезмерном или недостаточном питании. При этом следует учитывать, что в начале тренировки масса тела уменьшается на 1-3 кг в результате некоторой потери воды, отложений жира и непроизводительной траты энергии вследствие лишних движений. Затем, по мере роста тренированности, масса стабилизируется или даже несколько увеличивается (за счет развития мускулатуры).

Употребление алкоголя , табачных изделий и некоторых наркотических веществ изменяет функциональное состояние органов пищеварения и может заметно повлиять на усвоение питательных веществ. Так, алкоголь обеспечивает дополнительное поступление энергии (29,7 кДж/г) и соответственно существенно изменяет энергетический баланс организма спортсмена.

В связи с этим при оценке калорийности дневного рациона умолчание спортсмена даже о малых количествах принятого алкоголя может привести к заметному расхождению между вычисленным и реальным поступлением энергии.

При хроническом алкоголизме нарушаются процессы пищеварения, всасывания и усвоения питательных веществ, в результате чего снижается питательная ценность продуктов.

Для обеспечения человека пищей, соответствующей его энергети­ческим 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 деятельно­сти (работа, учеба, домашний труд, прогулки, отдых). 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 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

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.

Коэфициент физической активности КФА

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 2500-3300 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 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 немеханизиро­ванного труда, оленеводы и др. Суточный расход энергии в зависи­мости от пола и возраста составляет 3750-4200 ккал.

Контрольные вопросы

Что такое обмен веществ?

Какие факторы влияют на обмен веществ?

Какова роль труда и физкультуры в процессе обмена веществ?

Как протекает обмен веществ у людей разного возраста?

От чего зависит суточный расход энергии человека?