Fizjologia żywienia. Коллектив авторов
należy pomnożyć wartość PPM przez 10% (energia potrzebna na przyswojenie pożywienia, czyli swoiście dynamiczne działanie pożywienia) i dodać do tej wartości poszczególne wydatki energetyczne wynikające z pracy, codziennych czynności i aktywności fizycznej, co można wyrazić wzorem:
gdzie:
PPPM – ponadpodstawowa przemiana materii;
SDDP – swoiście dynamiczne działanie pożywienia;
PPM – podstawowa przemiana materii;
E aktywności fizycznej – energia wydatkowana na aktywność fizyczną.
Koszt energetyczny danej czynności, czyli ilość energii, jaka jest potrzebna danej osobie do jej wykonania przez określony czas, można obliczyć według wzoru:
*Jednostkowy wydatek energetyczny podczas wykonywania różnych czynności – wartości te zostały ustalone doświadczalnie i są dostępne w wielu opracowaniach specjalistycznych z tej dziedziny.
Metoda sumowania wydatków energetycznych organizmu związanych z każdą czynnością wykonywaną w ciągu doby jest dość skomplikowana, dlatego w celu uproszczenia tych obliczeń wprowadzono tzw. współczynniki aktywności fizycznej (physical activity level, PAL), określające poziom aktywności fizycznej danej osoby (tab. 4.2). PAL to iloraz całkowitego wydatku energetycznego na dobę i podstawowej przemiany materii.
Wybór odpowiedniego współczynnika aktywności fizycznej pozwala określić zmiany podstawowej przemiany materii przy różnych rodzajach aktywności fizycznej. Zatem całkowitą przemianę materii można wyrazić wzorem:
gdzie:
CPM – całkowita przemiana materii;
PPM – podstawowa przemiana materii;
PAL – współczynnik aktywności fizycznej.
Tabela 4.2. Współczynniki PAL w zależności od poziomu aktywności fizycznej
Źródło: opracowano na podstawie Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization/United Nations University, Human Energy Requirements. Report of a Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation, Rome 2001.
4.6.3. Inne metody określania wydatku energetycznego organizmu
Wydatek energetyczny organizmu człowieka może być również zmierzony metodami kalorymetrycznymi.
Metoda kalorymetrii bezpośredniej opiera się na założeniu, że cała energia zużywana przez organizm do podtrzymywania podstawowych funkcji życiowych oraz do pracy mięśni jest ostatecznie zamieniana w ciepło. Metoda ta polega na bezpośrednim pomiarze całkowitej ilości ciepła wytwarzanego przez organizm w jednostce czasu zarówno w warunkach podstawowych (w spoczynku), jak i w przebiegu różnych doświadczeń (pod wpływem diety, podczas wysiłku fizycznego itp.). Pomiar ilości ciepła uwalnianego przez ciało jest dokonywany w specjalnych komorach kalorymetrycznych otoczonych łaźnią wodną z czujnikiem termicznym. Jest to metoda skomplikowana technicznie, mająca zastosowanie jedynie w badaniach naukowych.
Metoda kalorymetrii pośredniej opiera się na ocenie zależności między ilością zużywanego przez organizm tlenu w jednostce czasu a ilością energii uzyskanej w procesach metabolicznych (głównie w wyniku reakcji tlenowych i spalania substratów pochodzących z pożywienia). W praktyce polega ona na spirometrycznym pomiarze objętości zużytego tlenu i wydzielonego dwutlenku węgla w jednostce czasu i pomnożeniu ilości pochłoniętego przez organizm tlenu przez odpowiedni tzw. równoważnik energetyczny 1 litra tlenu, czyli ilość energii uzyskanej w procesach spalania składników odżywczych, przy zużyciu 1 litra tlenu (wartości te są różne, w zależności od rodzaju utlenianego substratu). W celu wyboru odpowiedniego równoważnika energetycznego konieczne jest określenie współczynnika oddechowego, czyli stosunku ilości wydalanego dwutlenku węgla do ilości pobranego tlenu w tym samym czasie.
Metoda ta jest szczególnie przydatna do oceny wydatku energetycznego podczas wysiłku, zwłaszcza tlenowego (aerobowego). Według Polskiego Towarzystwa Dietetyki (2015) stanowi również złoty standard w ocenie wielkości spoczynkowej przemiany materii, służącej do ustalenia indywidualnego zapotrzebowania na energię osób dorosłych z nadmierną masą ciała.
4.7. Bilans energetyczny
Zachowanie równowagi między ilością energii dostarczanej z pożywieniem i wydatkowanej przez organizm określane jest mianem zrównoważonego bilansu energetycznego. Bilans zrównoważony zapewnia utrzymanie stałej masy ciała i prawidłowego składu ciała oraz dobry stan zdrowia w długim okresie. W tym stanie intensywność procesów katabolicznych odpowiada intensywności procesów anabolicznych. Zakłócenie bilansu energetycznego przyczynia się do zmian masy ciała.
4.7.1. Bilans energetyczny dodatni
Bilans energetyczny dodatni występuje, gdy energia dostarczana z pożywieniem jest większa niż ilość energii wydatkowanej, co przyczynia się do wzrostu masy ciała. Jest częstą konsekwencją nadmiernej podaży żywności i/lub spożywania żywności nieodpowiedniej jakości (np. zbyt duże spożycie węglowodanów prostych i/lub tłuszczu) i może się przyczyniać do nadwagi i otyłości. Utrzymywanie dodatniego bilansu energetyczny jest fizjologicznie uzasadnione np. u osób z niedowagą lub sportowców niektórych dyscyplin, takich jak kulturystyka.
4.7.2. Bilans energetyczny ujemny
Bilans energetyczny ujemny występuje, gdy energia dostarczana z pożywieniem jest mniejsza niż ilość energii wydatkowanej, co prowadzi do redukcji masy ciała. Z punktu widzenia fizjologicznego utrzymywanie ujemnego bilansu energetycznego jest uzasadnione jedynie w przypadku stosowania diet redukujących masę ciała lub u sportowców dyscyplin związanych z limitami wagowymi. Nie należy jednak doprowadzić do tego, aby niedoborowi energii towarzyszył niedobór składników odżywczych, ponieważ taka sytuacja może skutkować niedożywieniem i spowodować inne poważne problemy zdrowotne.
Piśmiennictwo
1. Czerwińska D., Gulińska E.: Podstawy żywienia człowieka. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 2005.
2. Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization/United Nations University: Human Energy Requirements. Report of a Joint FAO/WHO/UNU. Expert Consultation. FAO. Food and Nutrition Technical Report Series 1, Rome 2001.
3. Gertig H., Gawęcki J.: Żywienie człowieka. Słownik terminologiczny. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2018.
4. Harris J.A., Benedict F.G.: A biometric study of human basal metabolism. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1918; 4(12): 370–373.
5. Jarosz M. (red.): Normy żywienia dla populacji Polski. Instytut Żywności i Żywienia, Warszawa 2017.
6. Jarosz M. (red.): Praktyczny podręcznik dietetyki. Instytut Żywności i Żywienia, Warszawa 2010.
7. Konturek S.J.: Metabolizm i jego regulacja. W: S.J. Konturek (red.), Fizjologia człowieka. Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2007.
8. Mifflin M.D., St Jeor S.T., Hill L.A. i wsp.: A new predictive equation for resting energy expenditure in healthy individuals. Am. J. Clin. Nutr. 1990; 51(2): 241–247.
9. World Health Organization: The management of nutrition in major emergencies. WHO, Geneva 2000.
10. Zespół