Fizjologia żywienia. Коллектив авторов
73(supl. 2): 97–109.
5. European Food Safety Authority: Scientific opinions on dietary reference values for water. EFSA Journal 2010; 8(3): 1459.
6. Herold G.: Medycyna wewnętrzna. Repetytorium dla studentów medycyny i lekarzy. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005.
7. Kokot F.: Gospodarka wodno-elektrolitowa i kwasowo zasadowa w stanach fizjologii i patologii. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005.
8. Mziray M., Siepsiak M., Żuralska R. i wsp.: Woda istotnym składnikiem pokarmowym diety dla osób w wieku podeszłym. Probl. Hig. Epidemiol. 2017; 98(2): 118–124.
9. Rose B.D., Post T.W.: Clinical Physiology of Acid-base and Electrolytes Disorders (wyd. 5). McGraw-Hill Education, New York 2001.
4
Zapotrzebowanie energetyczne organizmu
4.1. Definicja przemiany materii
Metabolizm (przemiana materii) to zespół przemian biochemicznych zachodzących w organizmie (reakcje rozpadu i syntezy związków chemicznych), dzięki którym możliwe jest przeżycie każdej jego komórki. Wszystkim procesom metabolicznym zachodzącym w komórkach towarzyszą przemiany energii. Procesy metaboliczne można podzielić na dwie grupy:
● procesy kataboliczne – procesy rozkładu różnych substratów o złożonej budowie (np. składników pokarmowych, materiałów zapasowych, składników organizmu) do produktów drobnocząsteczkowych (takich jak CO2, H2O, amoniak, mocznik, kwas moczowy), które są wydalane do środowiska głównie przez nerki i płuca; przebiegają z jednoczesnym wydzielaniem energii niezbędnej do przeprowadzenia procesów życiowych;
● procesy anaboliczne – procesy syntezy różnych związków złożonych (o charakterze strukturalnym, zapasowym, transportowym, enzymatycznym, regulacyjnym, informacyjnym) ze związków prostych; wymagają nakładu energii, zatem przebieg procesów anabolicznych (zużywających energię) jest możliwy dzięki równocześnie zachodzącym procesom katabolicznym (generującym tę energię).
Jednostką ilości energii uzyskiwanej z różnych substratów energetycznych lub wydatkowanej podczas procesów zachodzących w komórce jest kilokaloria (kcal). 1 kilokaloria to 1000 kalorii (1 kcal = 1000 cal). Ponadto stosuje się następujące współczynniki przeliczania energii wyrażonej w kilokaloriach na kilodżule i odwrotnie: 1 kilokaloria to 4,184 kilodżuli (1 kcal = 4,184 kJ), a 1 kilodżul to 0,24 kilokalorii (1 kJ = 0,24 kcal).
4.2. Wartość energetyczna składników odżywczych
Wartość energetyczna składników odżywczych to energia cieplna wytwarzana w wyniku ich spalania (utleniania). Poszczególne składniki odżywcze wydzielają różne ilości energii. Ilość energii powstająca w wyniku spalania 1 g danej substancji określana jest mianem równoważnika energetycznego.
4.2.1. Równoważniki energetyczne fizyczne
Równoważniki energetyczne fizyczne to ilość energii, jaka wyzwala się podczas spalania 1 g białka, 1 g tłuszczu i 1 g węglowodanów w warunkach pozaustrojowych. Wartości te zostały określone za pomocą tzw. bomby kalorymetrycznej. Równoważniki energetyczne fizyczne wynoszą:
● dla 1 g białka: ➜ 5,65 kcal;
● dla 1 g tłuszczu: ➜ 9,45 kcal;
● dla 1 g węglowodanów: ➜ 4,15 kcal.
Wartości te są zawyżone w porównaniu z energią wyzwalaną z danego składnika pokarmowego podczas przemian katabolicznych w ustroju, ponieważ w organizmie nie wszystkie składniki pożywienia ulegają strawieniu i włączeniu w przemiany metaboliczne. Ponadto białka są metabolizowane do mocznika, z którym następuje utrata ok. 30% zawartej w nich energii.
4.2.2. Równoważniki energetyczne fizjologiczne
Równoważniki energetyczne fizjologiczne to ilość energii, jaka wyzwala się podczas spalania 1 g białka, 1 g tłuszczu i 1 g węglowodanów w organizmie człowieka. Powstająca energia może być przez organizm wykorzystana w formie ciepła lub związków wysokoenergetycznych, np. ATP (adenosine triphosphate – adenozyno-5′-trifosforan).
Równoważniki energetyczne fizjologiczne netto (Atwatera) – uwzględniają stopień strawności poszczególnych składników odżywczych w ustroju oraz straty energii z moczem i kałem powstałe w wyniku ich niecałkowitego strawienia i wchłaniania. Współczynniki strawności u ludzi wynoszą: dla białka – 92%, tłuszczów – 95%, węglowodanów – 98%. Związki azotowe wydzielane wraz z moczem powodują straty energii średnio o 1,3 kcal/g spożytego białka. Zatem równoważniki energetyczne fizjologiczne netto wynoszą:
● dla 1 g białka: (5,65 kcal – 1,3 kcal) × 92% = 4 kcal;
● dla 1 g tłuszczu: 9,45 kcal × 95% = 9 kcal;
● dla 1 g węglowodanów: 4,15 kcal × 98% = 4 kcal.
Ponadto źródłem energii są również alkohol (1 g alkoholu etylowego dostarcza 7 kcal) oraz błonnik pokarmowy (1 g błonnika pokarmowego dostarcza 2 kcal).
4.3. Zapotrzebowanie na energię
Utrzymanie funkcji życiowych organizmu człowieka wymaga stałego dostarczania energii. Większość reakcji chemicznych w komórkach organizmu zachodzi dzięki energii dostarczanej z pokarmem. Jest ona wytwarzana w wyniku spalania (utleniania) składników odżywczych, tj. węglowodanów, tłuszczów i białek. Reakcje spalania w żywym organizmie połączone są z wysoko wyspecjalizowanymi i kontrolowanymi układami chemicznymi, które są odpowiedzialne za stopniowe uzyskiwanie energii adekwatnie do zapotrzebowania. Zapotrzebowanie energetyczne definiowane jest jako taka ilość energii dostarczana do organizmu z pożywieniem w ciągu doby, która równoważy wszystkie jego wydatki energetyczne. Zapotrzebowanie na energię jest indywidualne i zależy od całkowitej przemiany materii, której elementami składowymi są podstawowa przemiana materii oraz aktywność fizyczna, w istotny sposób wpływająca na wielkość całodobowego wydatku energetycznego.
4.4. Podstawowa przemiana materii
4.4.1. Definicja
Podstawowa przemiana materii, inaczej metabolizm podstawowy (basal metabolic rate, BMR) to najniższy poziom przemian energetycznych warunkujący dostarczenie takiej ilości energii, która jest potrzebna do utrzymania podstawowych funkcji fizjologicznych organizmu, znajdującego się w stanie spoczynku, w ściśle określonych warunkach: na czczo (12–14 godzin po posiłku), po co najmniej 8 godzinach snu, w pozycji leżącej, w warunkach spokoju fizycznego i psychicznego oraz w warunkach komfortu cieplnego. Jest to energia niezbędna organizmowi do takich funkcji, jak oddychanie, praca serca, krążenie krwi, praca układu nerwowego, funkcjonowanie gruczołów wydzielania wewnętrznego, czynności wydalnicze i wydzielnicze (praca nerek, jelit, wątroby) oraz wzrost komórek i tkanek.
4.4.2. Czynniki wpływające na wielkość podstawowej przemiany materii
Podstawowa przemiana materii jest różnicowana przede wszystkim przez cechy osobnicze (masa ciała, wysokość ciała, wiek, płeć), a także przez stan fizjologiczny, stan odżywienia, stany chorobowe oraz funkcjonowanie gruczołów endokrynnych.
Podstawowa przemiana materii jest tym większa, im większe są masa i wysokość ciała.
Podstawowa przemiana materii zmniejsza się wraz z wiekiem. Najwyższą wartość ma w pierwszych 2 latach życia (w związku z intensywnym wzrostem