13. Методы определения энерготрат организма

Энерютраты организма определяют по количеству тепла, освобож­дающегося при жизнедеятельности. Количество тепла можно измерить непо­средственно методом прямой калориметрии, а также определить по газообмену методом непрямой калориметрии или же расчетным хронометражно- табличиым методом.

Метод прямой калориметрии. Образующееся в организме тепло выделя­ется f окружающее пространство, и, чтобы измерить это тепло, человека поме­щают на определенный срок (сутки) в калориметрическую камеру, изготовлен-

ную из теплоизоляционного материала. В камеру подается воздух, нагретый до температуры воздуха камеры. Тепло, выделяемое организмом, поглощается во­дой, протекающей по системе трубок, проложенных между стенками камеры. Температура воды поддерживается на постоянном уровне. Зная объем проте­кающей воды и разницу температуры в приводящей и отводящей трубках, оп­ределяют количество тепла, выделившегося из организма человека. Широкое использование этого метода ограничивает отсутствие достаточного количества дорогостоящих калориметрических камер, возможность изучения только от­дельных простейших трудовых процессов, а также изоляция обследуемого че­ловека от влияния многочисленных факторов внешней среды, оказывающих большое влияние на обмен веществ и энергии.

Метод косвенной калориметрии. Значительно более широкое распро­странение получил сравнительно простой метод определения энерготрат - ме­тод непрямой (косвенной) калориметрии или газообмена.

При окислении основных компонентов пищи организм потребляет опреде­ленное количество кислорода. Окисляемые вещества разрушаются, образуя при этом соответствующие количества углекислоты, которая выделяется с выды­хаемым воздухом. Исследуя химический состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, определяют количество кислорода, поглощенного организмом за оп­ределенное время, а также количество выделенной им за это же время углеки­слоты, рассчитывают дыхательный коэффициент (С02/02) и энерготраты по количеству поглощенного кислорода. Значение дыхательного коэффициента в зависимости от состава пищи колеблется от 1,0 при окислении углеводов до О, 7 при окислении жиров и составляет 0,81 при окислении белков. Ка­лорический коэффициент 1 л кислорода при этих значениях дыхательного коэффициента варьирует от 5,06 до 4,69.

Газообмен исследуют в особых камерах или при помощи специальных ма­сок, конструкция которых позволяет собирать выдыхаемый воздух в газоне­проницаемые мешки. На основании данных о газообмене с помощью расчетов определяют количество тепла, которое было выделено человеком, и, следова­тельно, энергетические затраты его организма.

Хронометражно-табличный метод. Сущность его заключается в точной регистрации времени (хронометраже), затрачиваемом на выполнение различ­ных видов деятельности, в том числе на сон и отдых за сутки. Полученные данные с помощью таблицы энергетических затрат при различных видах дея­тельности (таблица 2) позволяют достаточно точно определить (рассчитать) су­точные затраты энергии людей различных профессий. Таблица энергетических затрат при различных видах труда, отдыха, домашней работы, дополнительной физической нагрузки составлена на основании изучения и точного учета расхо­да энергии, производимого в единицу времени при том или ином виде деятель­ности с учетом основного обмена.

Энерготраты взрослого человека при различной физической активности по отношению к величине основного обмена

Потребность человека в пищевых веществах и энергии меняется под влия­нием многих внешних и внутренних факторов. Нормирование связано с пред­ставлением об оптимальном питании - правильно организованном и соответст­вующем физиологическим ритмам снабжения организма хорошо приготовлен­ной, питательной и вкусной пищей, содержащей адекватное количество заме­нимых и незаменимых пищевых веществ, необходимых для его развития и функционирования.

В основу норм питания заложены представления о различии потребностей организма в энергии и пищевых веществах в зависимости от возраста, пола, климатогеографических и бытовых условий жизни, вида труда и интенсивности выполняемой мышечной работы. Принятые величины являются средними для определённой группы населения.

Институтом питания АМН РФ на основании данных о средних энерготра­тах людей различных профессий разработаны «Нормы физиологических по­требностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения» (1991). Это государственный нормативный документ, который служит критери­ем для оценки фактического питания населения, для расчета продовольствен­ной потребительской корзины, является научной базой при планировании про­изводства продуктов питания, используется при разработке мер социальной защиты, обеспечивающих сохранение здоровья, а также для расчетов рационов питания организованных коллективов. «Нормы» используются во врачебной практике для оценки индивидуального питания и, при необходимости, для обоснования рекомендаций, направленных на его коррекцию. Величины, реко­мендуемые в «Нормах», основаны на научных данных биохимии, физиологии и других отраслей медицинской науки о роли, взаимоотношениях, усвояемости отдельных пищевых веществ и величинах их истинных потребностей. При обосновании «Норм» использованы результаты исследования фактического пи­тания и состояния здоровья населения в различных регионах страны, а также результаты клинических наблюдений.

Содержащиеся в «Нормах» величины носят обобщенный характер и отно­сятся к группам лиц с одинаковыми характеристиками: пол, возраст, масса тела, размеры энерготрат. •

Взрослое трудоспособное население в зависимости от пола и интенсивно­сти выполняемой работы дифференцировано на 5 групп по специальному кри­терию, предложенному Всемирной Организацией Здравоохранения, так назы­ваемому коэффициенту физической активности (КФА), показывающему, во сколько раз энерготраты на все виды деятельности превышают вели­чину основного обмена.

Если, к примеру, энерготраты на все виды жизнедеятельности в 2 раза вы­ше величины основного обмена для соответствующей по полу и возрасту груп­пы населения, это значит, что для данной группы КФА будет равен 2. К группе с одинаковыми энерготратами могут быть отнесены люди различных профес-

сий в зависимости от энергоемкости трудовых процессов и условий непрофес­сиональной деятельности.

Ниже приведено действующее в настоящее время деление населения на группы интенсивности труда и перечисляются профессии, включенные в каж­дую из них:

[ группа — КФА=1,4. Очень легкая физическая активность. Это работники преимущественно умственного труда - педагоги, научные работники, работни­ки пультов управления, диспетчеры, студенты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, контролеры и др.

2. группа - КФА=1,6. Легкая физическая активность. Это работники, за­нятые легким физическим трудом, -.водители трамваев, троллейбусов, работ­ники конвейеров, весовщики, упаковщицы, работники радиоэлектронной про­мышленности, швейники, агрономы, медицинские сестры и санитарки, продав­цы промышленных товаров, работники сферы обслуживания, работники связи и др.

3. группа - КФА=1,9. Средняя физическая активность. Это работники средней тяжести труда - станочники, слесари, наладчики, настройщики, буро­вики, врачи-хирурги, работники химических заводов, текстильщики, обувщики, водители угольных комбайнов, экскаваторов, бульдозеров, автобусов, продав­цы продовольственных товаров, железнодорожники, водники,, аппаратчики, доменщики и др.

4. группа - КФА-2,2. Высокая физическая активность. Это работники тяжелого физического труда - строительные рабочие, помощники буровиков, проходчики, хлопкоробы, основная часть сельскохозяйственных рабочих и ме­ханизаторов, металлурги и литейщики, деревообработчики, доярки, овощеводы и др.

5. группа - КФА=2,5. Очень высокая физическая активность. Это работ­ники особо тяжелого физического труда - горнорабочие, вальщики леса, ка­менщики, бетонщики, землекопы, грузчики немеханизированного труда, меха­низаторы и сельскохозяйственные рабочие в посевной и уборочный периоды, оленеводы и др.

Приведенное выше распределение на 5 групп интенсивности труда касает­ся мужчин, женщины же в зависимости от энерготрат распределены на 4 груп­пы, т.к. для них исключена пятая группа — особо тяжелый физический труд. Ве­личина КФА как главная физиологическая характеристика каждой группы оди­накова для мужчин и женщин, но в связи с меньшей величиной массы тела и, соответственно, основного обмена, энергетическая ценность рационов для мужчин и женщин в группах с одинаковым КФА различна. Для определения потребности в энергии конкретного человека необходимы данные о его про­фессии, поле, возрасте и массе тела.

Пример расчета потребности в энергии для мужчины 40 лег с массой те­ла 70 кг, водителя автобуса (таблица 3). Его следует отнести к III группе интен­сивности труда - работники средней тяжести труда, средней физической актив­ности, КФА = 1,9. Проводим хронометраж видов деятельности за сутки, т.е. фиксируем, сколько времени (в часах) этот человек затратил на профессио­нальную деятельность, на прием пищи, отдых, сон и др., данные оформляем в виде таблицы (таблица 3). С целью облегчения расчета виды деятельности с одинаковыми энерготратами объединяются. Затем продолжительность каждого вида деятельности нужно умножить на величину КФА, соответствующую это­му виду деятельности (они приведены в таблице 2). Далее умножаем получен­ное значение на величину основного обмена (ВОО) в час. Чтобы получить ВОО в час, нужно табличное значение ВОО для человека конкретного пола, возраста и массы тела (таблица 1) разделить на 24 часа. В данном случае 1550:24 ~ 65 ккал/час. Суммируя все энергетические затраты за периоды работы и покоя (правая колонка в таблице 3), вычисляем общий расход энергии за сутки.

Более быстро, но менее точно можно рассчитать потребность в калориях так: величину основного обмена водителя автобуса (1550 ккал в сутки) нужно умножить на КФА, который равен для III профессиональной группы 1,9:1550 х 1,9 - 2945 ккал в сутки.

Таблица 3

В таблице 4 приведены нормы физиологических потребностей в энергии и основных пищевых веществах. Каждая из групп взрослого населения по интен­сивности труда разделяется на три возрастные категории: 18-29; 30-39 и 40-59 дет. Кормы для лин старше 59 лет дифференцированы по двум возрастным ка­тегориям: 60-74 года и 75 лет и старше. Для детей и подростков ведущим фак­тором, определяющим физиологическую потребность в питании, является их юфаст. петому детское население распределено на 9 групп, причём с 11 лет эдпрсбиостн дифференцированы по полу.

В таблице 4 представлены нормы питания для взрослого населения, в таб­лице 5 для детей.

Величина потребности в энергии зависит от климата. Нормы питания пре- с ч .ггривается подразделять по трем климатическим зонам - центральной, се-

верной и южной. Потребность в энергии жителей северной зоны выше, чем жи­телей центральной зоны на 10-15%, что должно обеспечиваться за счет увели­чения потребления жиров и в несколько меньшей степени - белков и углеводов. Для южной зоны по сравнению с центральной потребность в энергии снижена на 5 % за счет уменьшения доли жиров, замещаемых углеводами. Это объясня­ется тем, что при высокой температуре воздуха затраты организма на тепло­продукцию снижаются. В сбалансированном рационе питания белки, жиры и углеводы должны составлять в % от суточной калорийности соответственно 12, 33 и 55 %. Для населения Севера рекомендуются изменения в соотношении ос­новных пищевых веществ (в % от калорийности рациона): белки - 15, жиры - 35, углеводы - 50 %.

Рекомендуемая потребность в белке определена на основании результатов исследований, установивших оптимальные белково-энергетические соотношения в рационах для различных групп населения. Уровни потребностей в белке в сред­нем в 1,5 раза превышают таковые, необходимые для сохранения азотистого рав­новесия. Для взрослого населения квота животного белка должна составлять 55 %, для детей с 1 года до 3 лет - 70 %, с 4 до 6 лет - 65 %, для детей и подростков школьного возраста - 60 %.

Удельный вес жиров для всех групп взрослого трудоспособного населения определен в размере 33 % калорийности. Для оценки физиологической полно­ценности жировой части рациона определена норма потребности в незамени­мой линолевой кислоте, на долю которой в рационах взрослого населения, а также детей старше года и подростков должно приходиться 4-6 % калорийно­сти.

Таблица 4

Нормы физиологических потребностей для взрослого населения (в день)

Таблица 5

Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии

для детей и подростков (в день)

Продолжение таблицы 5

Примечание Потребности детей первого года жизни * энергии, белках, жирах, углеводах даны в расчете г/кг массы тела.

В скобках указана потребность в линолевой кислоте (г/кг массы тела).

Величины потребности в белке даны для вскармливания детей материнским молоком или заменителем женского молока с биологической ценностью (БЦ) белкового компонента более 80 %; при вскармливании молочными про­дуктами с БЦ менее 80 % , указанные величины потребности необходимо уве­личить на 20 - 25 %.

В таблице 6 приведены уровни потребления микроэлементов.

Таблица 6

Безопасные уровни потребления микроэлементов