От чего зависит суточный расход энергии человека. Суточный расход энергии человека

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.

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 и 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.

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 кислороде и его потреблением составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и называется кислородным долгом. Потребление кислорода и после окончания мышечной работы остается высоким, так как в это время происходит возвращение кислородного долга.

Таблица 1.1

Суточный расход энергии людей разных профессиональных групп

Таблица 1.2

Средние количественные показатели затрат энергии на 1кг веса тела в час

Таблица 1.3

Затраты энергии на занятия спортом

Кислород затрачивается на превращение главного побочного продукта анаэробного метаболизма - молочной кислоты в пировиноградную, на фосфорилирование энергетических соединений (креатинфосфат) и восстановление запасов кислорода 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 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 конструктивным (пластическим) процессам, необходимо знать, сколько энергии он расходует. Обычно мы говорим, что все процессы жизнедеятельности происходят в нашем организме с затратой энергии. Настало время обсудить, о каких главных энергозатратных процессах человека идет речь.

К основным энергозатратным процессам человека относятся следующие:

• 1) работа внутренних органов;
• 2) терморегуляция;
• 3) движение;
• 4) общественно полезная деятельность.

Работа внутренних органов и терморегуляция происходит в организме постоянно и не зависит от того, бодрствует человек или спит. От состояния человека зависит только количество работы - во время отдыха и сна наши внутренние органы работают медленнее, а во время дневного времяпрепровождения - быстрее и активнее. Ночью наше сердце ритмично сокращается, в кишечнике продолжает перевариваться пища, съеденная на ужин, почки фильтруют кровь, мышцы двигаются, когда мы переворачиваемся во сне, мозг контролирует дыхание, сердцебиение, слух, обменные процессы и т.д. Днем все эти процессы усиливаются, добавляются те, что не задействованы во время сна, например, зрение, активное питание и движение, эмоции и т.д.

Поддержание постоянной температуры тела - терморегуляция, тоже процесс круглосуточный, менее активный ночью и более активный днем, потому что при дневном образе жизни, изменяющихся условиях окружающей среды (холодный - горячий душ, теплая комната, прохладный воздух на улице и др.) активизируются процессы терморегуляции организма.

Движение - это в первую очередь усиленная работа мышц, сердца, кровеносной системы и суставов. Во время движения мышечные клетки перемешаются в пространстве путем сокращения и расслабления. Именно на это перемещение мышечных клеток тратится значительная часть нашей энергии.

Под общественно полезной деятельностью понимается не только привычный нам труд (работа) и занятия спортом, к этим энергозатратным процессам относятся также учеба, домашний труд, активный отдых, эмоциональные переживания, прогулки, посещение театров, выставок и др.

Энергия, затрачиваемая на работу внутренних органов и на терморегуляцию при полном покое, называется основным обменом. При температуре 20 °С, натощак основной обмен в среднем составляет 1 ккал в 1 ч на 1 кг массы тела человека (или 24 ккал/кг в сутки). Например, у людей массой тела 60 кг он составляет 1440 ккал, у людей массой тела 70 кг - 1680 ккал и т.д. Средние величины основного обмена взрослого населения России в зависимости от возраста и массы тела представлены в приложении Ж, детского населения в зависимости от возраста - в приложении И.

Интенсивность основного обмена - величина непостоянная, кроме массы тела она зависит от пола, возраста, температуры окружающей среды и ряда других факторов. Поскольку масса тела и его поверхность у женщин в среднем меньше, чем у мужчин, поэтому и основной обмен у них ниже на 10-12%. Основной обмен обратно пропорционален возрасту человека: самый высокий - у детей и самый низкий - в пожилом возрасте. Величина основного обмена в сутки у детей до года составляет 40-50 ккал/кг, у подростков - 32-38 ккал/кг, у взрослого населения - 22-26 ккал/кг, у пожилых людей - 18-20 ккал/кг. Изменение температуры окружающей среды (от оптимальной) в любую сторону (повышение или понижение) приводит к увеличению интенсивности основного обмена, потому что и в том, и в другом случаях организму требуются дополнительные энергетические затраты для поддержания постоянства собственной температуры тела.

Кроме описанных энергопотоков на работу внутренних органов и терморегуляцию организм человека тратит значимую часть энергии на активный образ жизни, происходящий в дневное время, в связи с этим появилось понятие - суточный расход энергии.

Суточный расход энергии состоит из основного обмена и энергии, потраченной на движение и общественно полезную деятельность. Для определения суточного расхода энергии человека используется коэффициент физической активности (КФА), который учитывает энергозатраты, потраченные на мышечную активность при выполнении профессионального физического труда и полноценного отдыха. Например, для учителя, писателя, директора КФА составляет 1,4, а для сталевара, шахтера или лесоруба - 2,4. Более подробно об интенсивности физической нагрузки мы поговорим в главе 6.

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).

В течение суток человек тратит энергию на работу внутренних органов (сердца, пищеварительного аппарата, легких, печени, почек и т.д.), теплообмен и выполнение такой деятельности, как работа, учеба, домашний труд, прогулки, отдых и т.д. Энергия, затрачиваемая на работу внутренних органов и теплообмен, на­зывается основным обменом. При температуре воздуха 20 °С, пол­ном покое, натощак основной обмен составляет 1 ккал и 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 (табл. 3.2).

Для расчета суточного расхода энергии необходимо величину основного обмена (соответствующую возрасту и массе тела чело-

Таблица 3.1

Таблица основного обмена взрослого населения в зависимости от массы

тела, возраста и пола*

* Данные, разработанные НИИ питания АМН и утвержденные Главным государственным санитарным врачом 08.05.1991 г. № 5786 - 91.

века) умножить на коэффициент физической активности (КФА) определенной группы населения.

I группа - работники преимущественно умственного труда,
очень легкая физическая активность, КФА - 1,4: научные работ­
ники, студенты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ,
контролеры, педагоги, диспетчеры, работники пультов управле­
ния, 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 физи­
ческая активность, КФА - 1,6: водители транспорта, работники
конвейеров, весовщицы, упаковщицы, швейники, работники

Таблица 3.2 Соответствие коэффициента физической активности группам труда

радиоэлектронной промышленности, агрономы, медсестры, са­нитарки, работники связи, сферы обслуживания, продавцы пром-говаров и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2 100...2 800 ккал.

III группа - работники средней тяжести труда, средняя физи­
ческая активность, КФА - 1,9: слесари, наладчики, настройщи­
ки, 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 энер­
гии 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, по­
мощники буровиков, проходчики, хлопкоробы, сельхозрабочие
и механизаторы, доярки, овощеводы, деревообработчики, метал­
лурги, 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 сель­
хозрабочие в посевной и уборочный периоды, горнорабочие, валь­
щики леса, бетонщики, каменщики, землекопы, грузчики неме­
ханизированного труда, оленеводы и др. Суточный расход энер­
гии в зависимости от пола и возраста составляет 3 750...4 200 ккал.

Контрольные вопросы

1. Что такое обмен веществ?

2. Какие факторы влияют на обмен веществ?

3. Какова роль труда и физкультуры в процессе обмена веществ?

4. Как протекает обмен веществ у людей разного возраста?

5. От чего зависит суточный расход энергии человека?

6. Что такое основной обмен?

7. К какой трудовой группе относится повар? Каков у нею расход
энергии?

10.1.2. Суточный расход энергии

Суточный расход энергии у здорового человека складывается из: 1) основного обмена, 2) рабочей прибавки, т.е. энергозатрат, связанных с выполнением той или иной работы и 3) специфического динамического действия пиши.

Мышечная работа существенно изменяет интенсивность обмена. Чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше затраты энер­гии. Если затраты энергии в условиях основного обмена в среднем 1 ккал на 1 кг массы тела в час, то при спокойном положении сидя затраты энергии равны 1,4 ккал/кг/час, в положении стоя без напряжения – 1,5 ккал/кг/час, при легкой работе (канцелярские служащие, учителя, порт­ные и др.) – 1,3 – 2,5 ккал/кг/час, при небольшой мышечной работе, свя­занной с ходьбой (врачи, почтальоны и др.) – 2,8 – 3,2 ккал/кг/час, при тяжелом физическом труде – 5,0 – 7,5 ккал/кг/час.

Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности - отношением общих энергозатрат на все виды деятельности в сутки к величине основного обмена (табл. 11).

Для людей, выполняющих легкую работу сидя, требуется 2400 - 2600 ккал в сутки, работающих с мышечной нагрузкой необходимо 3400 - 3600 ккал в сутки. Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии превышает ве­личину основного обмена. Это увеличение энергетических затрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа. При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах называется коэффициентом полезного действия (КПД). При физическом труде КПД в среднем составляет 20 %. У нетренированных людей он ниже, чем у тренированных.

При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Интенсивный умственный труд вызывает повышение затрат энергии на 2 - 3% по сравнению с полным покоем. Если умственная активность сопровождается эмоциональным возбуждением, энерготраты могут быть больше (до 11 – 19 %)..

Таблица 11

Энерготраты при розличных видах деятельности в сутки

Энергетические потребности зависят от пола (у мужчин энергетических потребностей больше), степени активности отдыха и уровня коммунального обслуживания, от возраста (снижается после 40 лет) (табл. 12).

Таблица 12

Суточные энерготраты в различных возрастных группах