Пища, как источник энергии. Нормы энергозатрат для различных групп населения

На протяжении жизни человек осуществляет разнообразные физические движения, связанные с перемещением тела и выполнением трудовой деятельности. Всю жизнь в организме работают сердце, мышцы, пищеварительная и другие системы, происходит распад одних веществ и синтез других, что лежит в основе обмена веществ и постоянного обновления клеток. Эти процессы требуют энергии, которую организм получает за счет пищевых веществ.

Пищевые вещества в организме человека подвергаются окислению кислородом воздуха, который поступает через органы дыхания и доставляется ко всем клеткам. При этом выделяется определенное количество энергии в виде тепла. Следует отметить, что в первой фазе обмена веществ пищевые вещества расщепляются под воздействием ферментов до более простых: белки − на аминокислоты, сложные углеводы − на простые, жиры − на глицерин и жирные кислоты. В этой фазе в результате распада пищевых веществ энергия не только не выделяется, но и потребляется, о чем свидетельствует так называемое специфическое динамическое действие пищи.

Во второй фазе продукты распада пищевых веществ испытывают последующее расщепление и окисляются до углекислого газа и воды с выделением энергии.

При полном распаде в организме 1 грамма белка и 1 грамма углеводов выделяется по 4 ккал (16,747 кДж) энергии, 1 грамм жиров 9 ккал (37,681 кДж), этилового спирта 7 ккал (29,309 кДж), органических кислот (лимонной, яблочной, уксусной и др.) по 2,5 − 3,6 ккал (10,4670 − 15,0724 кДж). Другие пищевые вещества не являются источниками энергии. Следовательно, если точно знать, какое количество энергетических веществ поступает с пищей в организм человека (это определяется по специальными таблицами), можно легко подсчитать суточное количество полученной энергии.

Продукты питания не равнозначны по энергетической ценности − она зависит от их химического состава. Основным энергетическим материалом служат углеводы, жиры и, частично, белки. Значение разных продуктов питания определяется не только энергетической ценностью, но и их качественным составом. Простые углеводы (сахар и другие сладости) не содержат каких-то биологически ценных веществ, кроме энергетических, потому энергию этих продуктов называют „пустыми калориями”. При окислении в организме человека этилового спирта, который поступает с алкогольными напитками, образуются токсичные вещества, которые вредно влияют на организм и, следовательно, на здоровье человека.

В зависимости от количества энергии все пищевые продукты делятся на продукты с высокой, средней и низкой энергетической ценностью. К продуктам с высокой энергетической ценностью принадлежат сливочное и растительные масла, животные жиры, жирная свинина, сахар, мед, кондитерские изделия.

Среднюю энергетическую ценность имеют при умеренной жирности колбасы, мясо и рыба, сметана, сливки, сыр, хлебобулочные и макаронные изделия, крупы с низкой энергетической ценностью характеризуются овощи и фрукты, ягоды, молоко, кефир, нежирные сорта мяса, рыбы, обезжирен сыр, яйца.

Пищевые вещества, которые поступили в организм в избыточном количестве, превращаются в жиры и откладываются в жировой ткани, что может привести к развитию ожирения. Поэтому необходимо так строить пищевой рацион, чтобы количество пищевых веществ, которые поступают, отвечали энергетическим расходам организма на основной обмен, физическую деятельность, прием, переваривание и усвоение пищи.

Основной обмен веществ осуществляется в процессе жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя. Он повышается при заболеваниях, которые сопровождаются повышением температуры тела (при тиреотоксикозе, туберкулёзе, легочной и сердечной недостаточности).

Специфическое динамическое действие пищи связано с ее перевариванием и усвоением. Употребление белковой пищи способствует повышению уровня основного обмена веществ в среднем на 30 %, жирной на 4 − 14 %, углеводной − на 4 − 7 %. В среднем основной обмен под влиянием пищи повышается на 10 − 15 %, что составляет почти 850 кДж в сутки. Такое свойство организма тратить много энергии на специфическое динамическое действие белковой пищи используют для лечения ожирение.

Соответствие поступления энергетических веществ в организм расходам энергии на его жизнедеятельность обеспечивается сбалансированным питанием. Достоверным показателем соответствия поступления и затраты энергии в организме взрослого человека является постоянство массы тела. Избыточная энергетическая ценность рациона питания приводит к увеличению массы тела.

При недостатке пищевых веществ организм тратит запасные энергетические вещества, в следствие чего человек теряет массу тела. При длительном недостатке питательных веществ тратятся не только запасные вещества, но и белки клеток, что существенно снижает защитные свойства организма и неблагоприятно отражается на состоянии здоровья.

При определении потребности в энергии взрослых людей учитывается возраст, пол и характер трудовой деятельности. Согласно этим нормам, взрослое работоспособное население в возрасте 18 − 60 лет разделяется на 5 групп в зависимости от энергозатрат.

К первой группе принадлежат лица преимущественно умственного труда, руководители предприятий и организаций; инженерно-технический персонал, труд которых не требует существенной физической активности; медицинские работники (кроме врачей-хирургов), педагоги, воспитатели, кроме спортивных; литературные работники и журналисты; работники культурно-образовательных учреждений, планирования и учёта; секретари, делопроизводители; лица, деятельность которых связана с большим нервным и незначительным физическим напряжением (работники пультов управления, диспетчеры и др.), студенты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, контролеры.

Коэффициент физической активности (КФА) для первой группы составляет − 1,4.

Вторая группа охватывает работников, занятых легким физическим трудом, инженерно-технический персонал, деятельность которого требует некоторых физических усилий; лиц, занятых на автоматизированных процессах; работников радиоэлектронной и швейной промышленности; агрономов, зоотехников, ветеринарных работников; медсестёр и санитарок; продавцов промтоварных магазинов, работников сферы обслуживания; работников часовой промышленности; работников связи и телеграфа; инструкторов физкультуры и спорта, тренеров; работники конвейеров, весовщики, упаковщики.

Коэффициент физической активности для второй группы − 1,6.

К третьей группе относятся лица, которые выполняют физический труд средней тяжести: станочники (занятые металлообработкой и деревообработкой), слесари, наладчики; врачи-хирурги; химики; текстильщики; водители разных видов транспорта; работники пищевой промышленности; работники коммунально-бытового обслуживания и общественного питания; продавцы продовольственных товаров; бригадиры тракторных бригад; железнодорожники; водники; работники авто- и электротранспорта; машинисты подъйомно-транснортних механизмов; полиграфисты.

Коэффициент физической активности − 1,9.

Четвертая группа объединяет людей тяжёлого физического труда − строителей; большинство сельскохозяйственных рабочих и механизаторов; горняков, занятых на поверхностных работах; рабочих нефтяной и газовой промышленности; металлургов и литейщиков, кроме лиц, которые принадлежат к пятой группе − рабочих целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности (стропальщиков, такелажников, столяров и др.), рабочих промышленности строительных материалов, кроме лиц, которые залечены к пятой группе.

КФА − 2,2 для женщин и 2,3 для мужчин.

К пятой группе принадлежат рабочие, которые выполняют особенно тяжёлый физический труд: горняки, занятые на подземных работах; сталевары, вальщики леса и рабочие по обработке древесины; каменщики, бетонники, землекопы; грузчики, труд которых не механизирован; работники, занятые в производстве строительных материалов, труд которых не механизирован. КФА − 2,5.

Каждая группа взрослого населения разделена в свою очередь на три возрастные категории: 18 − 29 лет, 30 − 39 лет и 40 − 59 лет.

В таблице 1.2 приведены основные величины суточной потребности в энергии взрослого работоспособного населения в зависимости от интенсивности труда (физической активности).

В связи с меньшей массой тела и менее интенсивным процессом обмена веществ у женщин потребность женского организма в энергии в среднем на 15 % ниже, чем мужского.

При определении потребности взрослого работоспособного населения в возрасте 18 − 60 лет в энергии за среднюю идеальную массу тела взята масса 70 кг для мужчин и 60 кг для женщин.

Таблица 1.2

Суточная потребность в энергии взрослого работоспособного населения, кДж (в скобках приведены данные в ккал)

Группы интенсивности труда	Возраст, годы	Мужчины	Женщины
І	18 − 29	11723 (2800)	10048 (2400)
30 − 39	11304 (2700)	9630 (2300)
40 − 59	10676 (2550)	9211 (2200)
ІІ	18 − 29	12560 (3000)	10676 (2550)
30 − 39	12142 (2900)	10258 (2450)
40 − 59	11514 (2750)	9839 (2350)
ІІІ	18 − 29	13398 (3200)	11304 (2700)
30 − 39	12979 (3100)	10886 (2600)
40 − 59	12351 (2950)	10467 (2500)
ІV	18 − 29	1549 (3700)	13188 (3150)
30 − 39	15072 (3600)	12770 (3050)
40 − 59	14444 (3450)	12142 (2900)
V	18 − 29	18003 (4300)	−
30 − 39	17166 (4100)	−
40 − 59	16329 (3900)	−

Примечания. 1. Женщинам запрещено занимться особенно тяжелым физическим трудом. 2. 1 ккал = 4,187 кДж.

Потребность в энергии мужчин в возрасте 60 − 74 лет, которые вышли на пенсию, в среднем не превышает 9630 кДж (2300 ккал) в сутки, в возрасте 75 лет и больше − 8374 кДж (2000 ккал). Потребность в энергии женщин 8792 (2100 ккал) и 7955 (1900 ккал) соответственно.

Потребность в энергии лиц, которые проживают в северных районах, в среднем на 10 − 15 % выше, а у людей проживающих в южных районах, на 5 % ниже, чем у тех, которые проживают в зоне умеренного климата.

Энергетика жизнедеятельности организма точнее всего характеризует суммарный обмен веществ и, следовательно, количественную энергетическую потребность в пище.

На энергетику жизнедеятельности организма человека влияют биологические, экологические и социальные факторы.

Оптимальные физиологичные условия создаются в случае энергетического равновесия − соответствия поступления и затраты энергии на протяжении суток.

Энергетические расходы можно разделить на нерегулированные (волей человека) и регулируемые расходы энергии.

Энергозатраты и энергетическую ценность (энергоценность, калорийность) пищи вычисляется в килокалориях (ккал) или в килоджоулях (кДж): 1 ккал = 4,184 кДж.

К нерегулированным видам энергетических расходов относятся расходы энергии на основной обмен и на специфическое динамическое действие пищи.

Энергия, которая тратится в результате основного обмена, используется для поддержания на необходимом при данных условиях уровне функций жизнеобеспечения систем организма − работы сердца и кровообращения, дыхание и работы лёгких, функции почек, секреторной функции эндокринных систем, поддержания постоянства температуры тела, обеспечения мышечного тонуса и других постоянных функций.

Специфическое динамическое действие (СДД) пищевых веществ связано, по-видимому, с усилением окислительных процессов, необходимых для превращения пищевых веществ в организме, потому приём пищи сопровождается повышением основного обмена, в случае смешанного питания на 10 − 15 % в сутки. Принятие белков повышает основной обмен на 30 − 40 %, жиров − на 4 − 14 %, углеводов − на 4 − 7 %. Интенсивность обмена энергии зависит от возраста, пола и массы тела. Уже в первые дни после рождения основной обмен повышается и в возрасте 1 года находится на уровне 46 − 54 ккал/кг в сутки. Максимальной величины он достигает в возрасте 1,5 лет и составляет 55 − 60 ккал/кг в сутки, затем медленно снижается. В период полового созревания основной обмен увеличивается, а затем вторично снижается.

В возрасте 20 − 40 лет он сравнительно стабильный − в пределах 23 ккал/кг в сутки. После 40 лет, или и значительно раньше, активность окислительных процессов в организме снижается, особенно резко у людей, которые не уделяют внимания физической активности. Возрастные изменения энергетического обмена у взрослых происходят в результате снижения интенсивности жизненных процессов в организме. Средняя энергетическая потребность мужчин и женщин в возрасте 20 − 39 лет практически не изменяется; в возрасте 40 − 59 лет в пересчете на килограмм массы тела снижается за каждое десятилетие на 5 %, после 60 лет − на 10 %. Половые отличия в основном обмене энергии проявляются уже в грудном возрасте: у мальчиков он более высокий. К 8 годам эти отличия начинают достигать 6 %, а в возрасте 12 лет достигают 10 − 12 %.

В период полового созревания активность окислительных процессов в организме девочек более высокая. У взрослых мужчин основной обмен выше на 5 − 7 % чем у женщин. К старости половые отличия основного обмена сглаживаются и обычно не превышают 3 %. У женщин основной обмен менее стабилен: он изменяется в период беременности и кормления грудью, а также колеблется в течение менструального цикла.

Из других биологических факторов на энергетику жизнедеятельности организма влияет масса тела. Расходы энергии, которые регулируются, включают затрату энергии на трудовую деятельность, бытовое поведение, домашнюю работу, занятие спортом и др. Эти расходы энергии зависят от условий существования и воли человека и могут увеличиваться или уменьшаться.

Величина затраты энергии на выполнение производственных процессов (трудовой деятельности) определяется объёмом и характером мышечной физической работы. Чем больше в производственном процессе используется ручной труд, который нуждается в физических усилиях, тем высшие расходы энергии. То есть для определения величин энергетических расходов в разных профессиональных группах решающее значение имеет объём физической работы, которая выполняется в данном виде труда. Активная мышечная деятельность (занятие спортом) может повышать обмен веществ в 10 и больше раз.

Из экологических факторов, которые влияют на энергетику жизнедеятельности, важнейшими являются климатические особенности зоны проживания.

Энергетические потребности человека в районах северной зоны на 10 − 15 % выше, а в районах южной зоны − на 5% ниже, чем в центральных районах.

Умственная деятельность мало влияет на уровень энергетического обмена. При напряженной умственной работе усиливаются главным образом пластическая и биорегуляторная функции пищи. В связи с этим повышается значение обеспеченности рациона питания незаменимыми биологически активными веществами.

Если энергетическая ценность суточного пищевого рациона не покрывает затрату энергии на протяжении суток, возникает негативный энергетический баланс, который вызывает мобилизацию всех ресурсов организма на максимальное продуцирование энергии для покрытия энергетического дефицита. В этом случае все пищевые вещества, в том числе и белок, используются в качестве источника энергии.

Подавляющее использование белка с энергетической целью во вред его пластическому назначению является основным неблагоприятным фактором негативного энергетического баланса. В этом случае тратится не только белок, который поступает в составе пищи, но и белки тканей, что вызывает в организме белковую недостаточность. То есть негативный энергетический баланс неразрывно связан с белковой недостаточностью, которая приводит к алиментарному маразму и дистрофии.

Не менее серьезные негативные последствия вызывает выраженный позитивный энергетический баланс, если длительное время энергетическая ценность пищевого рациона значительно превышает расходы энергии. Он вызывает избыточную массу тела, ожирения, атеросклероз, гипертоническую болезнь.

Из всех питательных веществ, которые содержатся в пище, основными источниками энергии служат усваиваемые углеводы и жиры. Особенно важны углеводы, поскольку они легче других пищевых веществ окисляются с освобождением соответствующего количества энергии. Энергетическая ценность суточного рациона больше чем наполовину (54 − 56 %) должна быть обеспечена за счет углеводов.

Жиры являются наиболее концентрированным источником энергии: во время их сгорания энергии выделяется в два раза больше, чем во время сгорания такого же количества углеводов. В суточном рационе общее содержание жиров должно составлять около 30 % общей энергетической ценности.

Отношение общих энергозатрат к суточному основному обмену определяет величину коэффициента физической активности (КФА).

Все продукты питания как источники энергии условно могут быть разделены на пять групп:

· І группа − энергетическая ценность 100 граммов продуктов очень высокая − 350 ккал и больше (жир и жировые продукты, сахар и кондитерские изделия, жирные сорта мяса);

· II группа − энергетическая ценность высокая − 200 − 349 ккал (хлебобулочные изделия, макароны, крупы, молочные продукты 20 % жирности, мясо и мясные продукты, рыба и рыбопродукты);

· III группа − энергетическая ценность средняя − 50 − 199 ккал (молочные продукты, нежирные сорта птицы и рыбы, яйца, овощи, фрукты);

· IV группа − энергетическая ценность низкая− 30 − 49 ккал (кефир и кислое молоко, свекла, брюква, морковь, фрукты и ягоды несладкие, дыни, арбузы, цитрусовые);

· V группа − энергетическая ценность очень низкая − 30 ккал (капуста, тыква, репа, кабачки, огурцы, салаты, сок томатный, клюква).

Растительные продукты (хлебобулочные, макаронные и крупяные изделия, овощи, фрукты) должны составлять около 2/3 энергетической ценности суточного рациона, а животные (мясные, рыбные, молочные продукты и яйца) − 1/3.

В соответствии с классификацией состава пищевых продуктов, предложенной А.А. Покровским, можно выделить такие группы веществ (см. табл. 1.3).

Таблица 1.3