Расход энергии у человека. Определение суточных энергозатрат. Прямая и непрямая калориметрия

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*

Мужчины (основной обмен), ккал Женщины (основной обмен), ккал
Масса тела, кг 18...29 лет 30...39 лет 40...59 лет 60...74 лет Масса тела, кг 18...29 лет 30...39 лет 40...59 лет 60...74 лет
1 180
1 350 1 150 1 120
1 500 1 300 1 190 1 160 1 100
1 360 1 300 1 260 1 220 1 160
1 380 1 340
1 720
1 700 1 570 1 530
1 780 1 510
1 500

* 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

Мужчины Женщины
Группа труда КФА Группа труда КФА
I 1,4 I 1,4
II 1,6 II 1,6
III 1,9 III 1,9
IV 2,2 IV 2,2
V 2,5 V -

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?

Рассчитываем расход калорий

Всем нам хорошо известно, что на все процессы в окружающем нас мире требуется определенная энергия, и наш организм, конечно, не исключение.

Затрачивает организм эту энергию на функционирование внутренних органов и систем, поддержание необходимой температуры тела, на выполнение различной работы (уборка, готовка и прочие дела домашние , с собакой погуляли, в магазин сходили, на работе были, с шефом поконфликтовали, стресс… жуть сколько энергии потратили) и, что ни странно, максимум килокалорий тратится на физические нагрузки.

Даже в состоянии покоя организм работает и затрачивает энергию, которая называется основным обменом веществ (базовым). Единицей измерения обмена веществ является килокалория. Не следует пренебрегать этим показателем, он очень важный. Основной обмен - просто необходимый минимум для поддержания стабильной работы всего организма. Уменьши ты уровень своего основного обмена веществ и организм (а он умный!) перейдет в режим экономии энергии, его тут не обманешь. Попросту говоря, обмен веществ замедлится и ты начнешь пухнуть от, казалось бы, безобидного, огурца. Ну продолжим…

Принято считать, что в среднем за 1 час на 1 килограмм массы тела расходуется 1 ккал. На примере это выглядит следующим образом: человек весом в 47 кг имеет основной обмен, равный 47*24=1128. Почему в среднем? Здесь все очень даже легко, мышечная ткань расходует килокалорий на поддержание самой себя втрое больше, чем жировая. Вывод? Нельзя терять мышечную массу. Ну не будем отвлекаться от темы…


С основным обменом разобрались. Но это не все. Суточный расход энергии состоит не только из базового обмена веществ. Необходимо еще учитывать затраты энергии на различные виды деятельности. Для этого применяют коэффициент физической активности:

  • 1,2 - сидячий образ жизни или отсутствие физической активности в принципе
  • 1,4 - легкая физическая активность (слабые занятия спортом 1-3 раза в неделю)
  • 1,55 - умеренная физическая активность (интенсивные тренировки 3-5 раз в неделю)
  • 1,725 - повышенная физическая активность (интенсивные ежедневные тренировки)
  • 1,9 - супер-активность (сверхинтенсивные тренировки или тяжелая физическая работа)

Находим из перечня свой коэффициент, умножаем его на показатель базового обмена и получаем свой суточный расход энергии. Опять же пример: девушка в возрасте 35 лет, 47 кг весом, занимающаяся спортом активно каждый день, имеет средний расход энергии равный:

1128*1,725=1945,8.

Энергетическая ценность продуктов

С расходом энергии разобрались, но откуда организм ее берет, естественно, из еды. Поэтому и характеризуют все продукты таким показателем как энергетическая ценность (калорийность).

Как не трудно догадаться, общая калорийность продукта суммируется из калорийности его составляющих: белков, жиров и углеводов:

1 г белков = 17 кДж (4,1 ккал)
1 г жиров = 39 кДж (9,3 ккал)
1 г углеводов = 20 кДж (4,7 ккал)

Заведите дневник, считайте калории.

Подытожим: чем больше физической активности, тем больше энергии мы тратим. Вывод напрашивается сам собой: больше расходуешь, чем потребляешь, худеешь. Расходуешь меньше, чем наедаешь, толстеешь. Все просто. Главное не забывать, меньше уровня базового обмена веществ есть нельзя (проблем со здоровьем не оберешься)!

Более подробно о суточной норме калорий читаем .

Касимова Екатерина
для женского журнала сайт

При использовании и перепечатке материала активная ссылка на женский онлайн журнал обязательна

Количественная сторона питания определяется энер­гией, которая высвобождается из пищевых веществ в процессе биологического окисления и выражается в килокалориях.

Экви­валенты доступной энергии, выделяющейся при расщеплении усвояемой части пищи, составляют следующие величины: 1 грамм белка — 4,0 ккал., 1 грамм жира — 9,0 ккал., 1 грамм угле­водов -4,0 ккал., 1 грамм спирта — 7,0 ккал., 1 грамм органиче­ских кислот — 3,0 ккал.

Суточная энергетическая потребность связана с энергоза­тратами организма. Энергозатраты человека зависят от физиче­ской нагрузки, пола и возраста.
В соответствии с размерами энергозатрат выделяется 5 групп трудоспособного населения. В основу деления по группам частично закладываются определен­ные профессии. Градация по группам осуществляется по вели­чине основного обмена с учетом коэффициента физической ак­тивности.

Величина основного обмена — это минимальное количество энергии, необходимое для осуществления жизненных процес­сов, то есть затраты энергии на выполнение всех физиологиче­ских, биохимических процессов, на функционирование органов и систем организма в состоянии температурного комфорта (20° С), полного физического и психического покоя нато­щак. Величина основного обмена отражает энергию, расходуе­мую организмом на метаболические процессы, поддержание кровотока и дыхания в состоянии покоя.

Для человека опреде­ленного пола, возраста и массы тела основной обмен имеет по­стоянный показатель. При этом рост человека не играет особой роли.

Величины основного обмена для взрослого человека (ккал./сутки):

Масса тела в кг

ВОЗРАСТ (лет)

Старше 60 лет

МУЖЧИНЫ (расход энергии в ккалориях)
1280 1180
60
1620

ЖЕНЩИНЫ (Расход энергии в ккалориях)

Отношение энергозатрат к величине основного обмена опре­деляется как коэффициент физической активности и составляет:

для 1 группы — 1,4 (руководители предприятий, инженерно- технические работники, врачи, педагоги, воспитатели, секрета­ри, работники науки, диспетчеры, работники пультов управле­ния и др.);

для 2-й группы — 1,6 (работники, занятые на автоматизиро­ванных линиях, в радиоэлектронной промышленности, специа­листы сельского хозяйства, медсестры, санитарки, продавцы промтоваров, работники связи, сферы обслуживания, водители городского общественного транспорта, швейники, тренеры и др);

для 3-й группы — 1,9 (станочники, слесари, хирурги, химики, водители экскаваторов, бульдозеров, железнодорожники, тек­стильщики, буровики, металлурги-доменщики, работники пи­щевой промышленности, общественного питания, продавцы продовольственных товаров и др.);

Для 4-й группы — 2,2 (строители, сельскохозяйственные рабо­чие и механизаторы, работники нефтяной и газовой промыш­ленности, металлурги, литейщики и др.);

для 5-й группы — 2,5 (шахтеры, сталевары, каменщики, валь­щики леса, землекопы, грузчики, оленеводы и др.)

Как рассчитать свои суточные энергозатраты

Пример: Вы женщина 35 лет, ваш вес 58 кг, по профессии Вы бухгалтер. Находим в первой таблице столбец 30-39 лет и строку 55 кг (до 60 не хватает 2 кг, поэтому нужно брать от меньшей цифры), таким образом Ваш уровень основного обмена составляет 1260 ккал/сут. Профессия бухгалтер наиболее удовлетворяет первой группе, значит коэффициент Вашей физической активности будет 1,4.

Рассчитываем суточные энергозатраты: 1260 ¤ 1,4 = 1764 ккал/сут

Кроме деления населения по энергозатратам в каждой из пяти групп выделяют три категории по возрасту.

У мужчин, особенно молодого возраста, потребности в энергии и основных пищевых веществах наиболее высокие.

Для беременных и кор­мящих женщин предусмотрено дополнение к норме соответст­вующей группы женщин в связи с дополнительной потребно­стью в энергии и пищевых веществах.

Для лиц, занимающихся активными формами отдыха и про­живающих в местности с менее развитым коммунальным об­служиванием, прибавления к нормам энергетических потребно­стей не предусмотрены.

Нормы потребления энергии для детей

Нормы потребления энергии для детского населения разра­ботаны с учетом интенсивных пластических процессов в орга­низме и высокой активности детей.

В период интенсивного рос­та у детей после 10 лет происходит значительное увеличение тощей (без жира) массы тела (1.5-2 раза), что требует дополнительной энергии.

С 11 лет, когда происходит значительное увеличение тощей массы тела, дети подразделяются по полу и нормы по­требления энергии и основных пищевых веществ у них разли­чаются.

По нормам питания 2008 года детское население подразделяется та­ким образом:

1. Ранний возраст:

0-12 месяцев — грудной;

0-3 лет — преддошкольный.

2. Дошкольный возраст: 3-7 лет

3. Школьный:

— младший 7-11 лет;

Средний 11-14 лет (мальчики и девочки).

4. Подростковый 14-18 лет (юноши и девушки).

Некоторые особенности потребления энергии и количественной стороны питания

У лиц пенсионного возраста идет потеря массы тела, обменные процессы замедляются, снижается потребность в энергии и пищевых веществах. Соответственно для лиц старше 60 лет предлагаются более низкие цифры этих показателей.

В ряде обстоятельств уровень потребления энергии оказы­вается выше или ниже фактической потребности.

Люди с низкой физической активностью подвержены риску переедания и по­вышенного потребления калорий. Избыточное потребление ка­лорий ведет к ожирению и снижению функции сердечно­сосудистой и дыхательной систем, иммунитета.

Лица тяжелого физического труда часто недополучают нужное количество ка­лорий с пищей и относятся к группе риска с физической актив­ностью на пределе физических возможностей. Потребление не­достаточного количества пищи для покрытия расходуемой энер­гии ведет к ограничению физической активности, снижению подвижности у детей и работоспособности у взрослых.

Самостоятельная активность

Кроме профессиональной физической активности существует физическая активность, связанная со свободным временем. Это так называемая самостоятельная активность. В самостоятель­ную активность включают:

— социальную активность (участие в общественных собрани­ях, митингах, фестивалях, посещение мест богослужения, теат­ров, кино);

— активность во время занятий спортом, физкультурой;

— необязательная активность (ремонт и благоустройство до­ма, работы в саду и огороде).

Каждому виду деятельности соответствуют определенные энергозатраты, в виде коэффициентов по отношению к величине основного обмена.

Проведя хронометраж деятельности человека за сутки можно рассчитать фактические энергозатраты каждого человека в отдельности, взяв за основу его основной обмен.

Энергетические затраты состоят из регулируемых волей человека расходов энергии и нерегулируемых расходов энергии. К нерегулируемым видам энергетических затрат относится расход энергии на специфическое динамическое действие (СДД) и основной обмен. Уровень основного обмена для человека с массой тела 70 кг составляет в среднем 4,1868 кДж на 1 кг в час, или 7117,56 кДж/сут (1 ккал равна 4,1868 кДж). Величина основного обмена зависит от возраста и пола человека. Основной обмен у человека снижается с возрастом. У мужчин основной обмен выше на 5-10%, чем у женщин.

Благодаря приему пищи, которая обуславливает усиление окислительных процессов в организме, расход энергии у человека повышается. Основной обмен увеличивается при смешанном питании на 10-15% в сутки. Наибольшее повышение обмена (на 30-40%) вызывается приемом белков, при приеме жиров обмен возрастает на 4-14%, а при приеме углеводов на 4-7%.

Регулируемые затраты энергии определяются ее расходом при выполнении мышечной работы.

Расход энергии человека на проделанную работу в течение дня зависит от характера производственной деятельности, объема домашней работы, режима труда и отдыха, а так же от особенностей использования свободного от труда времени. Физическое напряжение сопровождается более значительным увеличением энерготрат по сравнению с умственной работой. Были проведены многочисленные исследования с привлечением больших контингентов испытуемых, в результате были определены средние величины энерготрат при различных видах физической и умственной деятельности. На основании проведенных исследований были составлены специальные таблицы расхода энергии при различных видах деятельности человека.

Для расчета энерготрат сначала нужно провести хронометраж суточной деятельности человека с четкой фиксированностью времени, которое расходуется на тот или иной вид работы. И затем используется таблица расхода энергии при различных видах деятельности.

Для определения потребности в основных пищевых веществах и энергии, необходима точность рекомендуемого уровня потребления энергии, при этом обязательно исключается возможность диспропорций между уровнями поступления энергии с пищей и ее расходом. Возможность возникновения такой диспропорции бывает связана с систематическим снижением энергоемкости трудовой деятельности и расхода энергии в быту, которые опережают изменения в сложившемся образе питания и являются причиной распространенной избыточности массы тела. Данные расчетов потребностей в энергии должны показать величины, которые нужны для поддержания желательной массы тела и обеспечения оптимального уровня социальной и физической активности, и, следовательно, здорового образа жизни.

В современной литературе представлены гигиенические нормативы суточных энергозатрат для лиц, имеющих различные профессии.

I группа – работники умственного труда . К ним относятся: руководители предприятий, педагоги, научные работники, медики (кроме хирургов), писатели, журналисты, работники печатной отрасли, студенты. Суточный расход энергии составляет для мужчин 2550-2800 ккал, для женщин 2200-2400 ккал, т. е. в среднем 40 ккал/кг массы тела.

II группа – работники легкого физического труда . К ним относятся: рабочие автоматизированных линий, швейники, ветеринары, агрономы, медсестры, продавцы промтоваров, инструкторы по физической культуре, тренеры. Суточный расход энергии составляет 3000-3200 ккал для мужчин и 2550-2700 ккал для женщин, т.е. в среднем 43 ккал/кг массы тела.

III группа – работники среднего по тяжести труда . К ним относятся: хирурги, водители, работники пищевой промышленности, работники водного транспорта, продавцы продовольственных товаров. Суточный расход энергии составляет 3200-3650 ккал для мужчин и 2600-2800 ккал для женщин, в среднем на 1 кг массы 46 ккал/кг массы тела.

IV группа – работники тяжелого физического труда . К ним относятся: строители, металлурги, механизаторы, сельхозрабочие, спортсмены. Суточный расход энергии составляет 3700-4250 ккал для мужчин и 3150-2900 ккал для женщины, в среднем 53 ккал/кг массы.

V группа – лица особо тяжелого физического труда . К ним относятся: сталевары, шахтеры, лесорубы, грузчики. Суточный расход энергии составляет 3900-4300 ккал для мужчин, в среднем 61 ккал/кг. Для женщин этот расход не нормируется.

Вышеперечисленные энергозатраты рассчитаны на мужчин (70 кг) и женщин (60 кг) среднего веса. В каждой вышеперечисленной группе необходимо соблюдать три возрастные категории: 18 – 29 лет, 30 – 39 лет и 40 – 59 лет. Для лиц 60 – 74 лет среднесуточный расход энергии составляет для мужчин 2300 ккал, для женщин — 2100 ккал. Для лиц старше 75 лет среднесуточный расход энергии составляет для мужчин 2000 ккал и для женщин — 1900 ккал. Для работающих лиц пенсионного возраста расход энергии увеличивается на 5-10%. Рекомендуемый среднесуточный энергорасход необходимо корректировать с поправкой на район проживания:
север – плюс 10-15%;
юг – минус 5%.

Кроме того, для определения энерготрат, согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, введен и используется объективный физиологический критерий, который определяет адекватное количество энергии для конкретных групп. Таким критерием стало соотношение общих энерготрат на все виды жизнедеятельности с величиной основного обмена, т.е. расходом энергии в состоянии покоя. Расход энергии в состоянии покоя зависит от пола, массы тела и возраста. Определяется величина коэффициента физической активности соотношением общих энерготрат с величиной основного обмена. Например: если энерготраты на все виды жизнедеятельности в два раза больше величины основного обмена для соответствующей группы по возрасту и полу, то это значит, что для данной группы коэффициент физической активности равен двум.

Используемые материалы:
Шилов В.Н., Мицьо В.П. «Здоровое питание»



Рекомендуем почитать