Гигиена питания

Обмен энергии в организме. Обмен энергии в организме человека протекает в соответствии с фундаментальными законами равновесия в открытой саморегулирующейся системе. У человека имеется сложный механизм поддержания энергетического равновесия, который зависит от уровня поступления энергии с пищей. Другие источники энергии, аккумулирующейся в макроэргических связях на уровне клетки, науке в настоящее время неизвестны.

Обмен энергии в организме протекает в рамках двух основных метаболических процессов: катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции). В реакциях катаболизма энергия затрачивается на химическую трансформацию поступающих с пищей веществ и выведение из организма вторичных метаболитов. В процессе анаболизма происходит энергозависимый синтез структурных и функциональных соединений, необходимых для роста, развития и нормального функционирования организма. При этом около половины всей энергии, образующейся в процессе обмена веществ, превращается в тепло, обеспечивая терморегуляцию организма.

Процессы диссимиляции и ассимиляции протекают у взрослого здорового человека в относительном равновесии. Дисбаланс метаболизма является прямой причиной развития различных функциональных нарушений, а со временем - патологических процессов (заболеваний).

Интенсивность протекания обменных процессов имеет генетическую детерминацию на индивидуальном уровне.

Преобладание ассимиляции над диссимиляцией наблюдается у здорового человека в период роста и развития организма - с рождения и в среднем до 25 лет. Обратная картина отмечается у людей старшего возраста (после 60 лет).

Энергетический баланс. Под энергетическим балансом следует понимать равновесное состояние между поступающей с пищей энергией и ее затратами в процессе поддержания оптимального гомеостаза. Проявлениями энергетического баланса у детей являются оптимальные показатели роста и развития, а у взрослых - стабильность массы тела. Интервал колебаний массы тела у взрослого человека после окончания периода роста на протяжении всей жизни не должен превышать 5-7 кг (за исключением периода беременности).

Основными энергонесущими нутриентами являются белки, жиры и углеводы. При диссимиляции 1 г белка организм аккумулирует 4 ккал энергии (1 ккал = 4,18 кДж). При диссимиляции 1 г углеводов также высвобождается 4 ккал энергии. Жиры имеют более существенный энергетический потенциал - распад 1 г жира соответствует 9 ккал. Энергию несут также органические кислоты (уксусная, яблочная, молочная, лимонная) - около 3 ккал в 1 г и алкоголь - 1 г этилового спирта может принести организму 7 ккал. При этом органические кислоты из-за своего малого количества в обычном рационе питания не имеют существенного практического значения, а алкоголь в силу физиологически неполноценного использования высвобождающейся энергии не может рассматриваться в качестве адекватного пищевого источника энергии (хотя его чрезмерное употребление следует учитывать при оценке общего энергобаланса).

В наибольшей степени организм использует с энергетическими целями углеводы и жиры. При выраженном дефиците двух этих макронутриентов в качестве источника энергии кратковременно может быть использован и белок пищи. В организме человека энергия запасается главным образом в виде жира (различные депо) и белка (в первую очередь, в виде мышечной массы). Запасов углеводов у человека практически не существует (за исключением небольшого количества гликогена) - все они оперативно трансформируются в метаболических процессах, а излишки углеводов превращаются в жиры.

С гигиенической позиции энергия различных видов пищевых продуктов характеризуется по-разному. В питании целесообразно использовать продукты (в том числе и высокоэнергетические), содержащие значимые количества незаменимых аминокислот и микронутриентов (витаминов и минеральных веществ) - основных структурных и регуляторных компонентов макроэргических процессов. В этом случае в организме будет протекать физиологически полноценный обмен веществ.

Чем больше в продукте веществ, не несущих для организма энергии [воды, пищевых волокон (ПВ)], тем меньше его калорийность. Продукты, содержащие преимущественно моно-, дисахариды и жиры (в том числе и так называемые скрытые), а также алкоголь относятся к высококалорийным (табл. 2-1) и способствуют синтезу и депонированию в организме жира (с нарушением жирового и углеводного обмена) с параллельными затратами дефицитных микронутриентов, участвующих в энергетическом обмене, и напряжением гормональных механизмов, отвечающих за ассимиляцию.

* Источники скрытого сахара.

** Источники скрытого жира.

Энергетические затраты организма. Методы определения энергетической потребности людей. Затраты энергии у человека принято делить на нерегулируемые - основной обмен и специфически динамическое действие пищи (пищевой термогенез) и регулируемые - расход энергии на умственную и физическую деятельность.

Основной обмен - энергозатраты на поддержание жизненно важных процессов у человека (клеточного метаболизма, дыхания, кровообращения, пищеварения, внутренней и внешней секреции, нервной проводимости, мышечного тонуса) в состоянии физического покоя (например, сна). Величина основного обмена (ВОО) зависит от нескольких факторов: пола, роста, массы и состава тела, возраста и гормонального баланса. На ВОО оказывают влияние время суток, время года и климат.

При обычном телосложении ВОО в пересчете на 1 кг массы тела у мужчин составляет в среднем 1 ккал/ч, а у женщин - 0,9 ккал/ч. Потребность в энергии покоя имеет прямую зависимость от мышечной массы и содержания жировой ткани в организме.

С этим связано то, что мужчины имеют ВОО в среднем на 10% выше, чем женщины. С возрастом ВОО также уменьшается (пропорционально сокращению мышечной массы). Повышение ВОО у взрослых людей наблюдается в условиях холодного климата и при некоторых патологиях (гипертиреозе), а также при состояниях, сопровождающихся лихорадкой: повышение температуры тела на 1 °С приводит к повышению ВОО на 10-15%.

ВОО может быть определена у человека методами прямого (или опосредованного) измерения или расчета. Прямое измерение (прямую калориметрию) проводят с использованием калориметрических камер, а опосредованное (непрямую калориметрию) - с помощью специальной регистрирующей аппаратуры у человека, лежащего на спине, непосредственно после пробуждения утром натощак через 12-14 ч после последнего приема пищи в помещении с температурой воздуха 20 °С. При этом оценивают потребление кислорода, выделение углекислого газа и для максимальной точности определения - количество азота, экскретируемого с мочой.

Расчетные методы связаны с использованием специальных таблиц (табл. 2-2) или формул.

Рассчитать ВОО можно согласно уравнению Харриса-Бенедикта:

ВОО (мужчины) = 66 + (13,7 х МТ) + (5 х Р) - (6,8 х В); ВОО (женщины) = 655 + (9,6 х МТ) + (1,8 х Р) - (4,5 х В),

где МТ - масса тела, кг; Р - рост, см; В - возраст, годы.

ФАО/ВОЗ предложены также формулы для расчета ВОО с учетом возраста, пола и массы тела человека (табл. 2-3).

*М - масса тела, кг.

Специфически динамическое действие пищи, или пищевой термогенез, - это расход энергии на метаболизацию пищевых веществ в организме. Наибольшим потенциалом увеличения затрат энергии обладают белки, повышая ВОО на 30-40%. При метаболизации жиров ВОО повышается на 4-14%. Для углеводов этот показатель составляет минимальную величину - 4-7%. При обычном смешанном питании специфически динамическое действие пищи составляет 10% ВОО.

К регулируемым энергозатратам относится расход энергии на умственную и физическую деятельность. С физиологических позиций, на умственную и физическую деятельность должно приходиться не менее 40% всех затрат энергии. С гигиенических позиций, именно умственная и физическая деятельность являются определяющим фактором энергетической потребности человека, и от их интенсивности зависит возможность обеспечения организма оптимальным по химическому составу питанием.

Для определения энергетических затрат можно использовать различные лабораторные или расчетные методы. Из методов непрямой калориметрии наибольшее распространение получили методы Дугласа-Холдена и Шатерникова-Молчановой, основанные на изучении газообмена. Из расчетных наибольшей точностью и индивидуальностью обладает метод хронометража. Метод хронометража заключается в регистрации всех видов деятельности человека за сутки и расчете суточных затрат энергии исходя из коэффициентов физической активности (КФА) различных видов деятельности. Для большинства видов человеческой деятельности опытным путем определены КФА - соотношения энергозатрат на выполнение конкретной работы и ВОО (табл. 2-4).

Для хронометража суточной деятельности необходимо в режиме записи (реальное время) или воспроизведения (например, за прошедшие сутки) последовательно зафиксировать все виды деятельности (название и продолжительность) и перевести их в соответствующие энергозатраты, предварительно рассчитав ВОО в час (табл. 2-5).

*64 - ВОО/24 (для примера взят мужчина в возрасте 20 лет с массой тела 56 кг; расчет произведен по табл. 2).

При групповом расчете (табл. 2-6) можно пользоваться КФА для различных профессий в зависимости от того, в какую группу интенсивности труда они включены. КФА для различных профессиональных групп учитывает суточные энергозатраты работников, занятых в различных сферах деятельности, в зависимости от особенностей выполнения трудового процесса. В зависимости от интенсивности и тяжести труда все работники разделены на 5 групп (для мужчин) и на 4 группы (для женщин):

При необходимости индивидуального расчета приблизительных энергозатрат внутри отдельных профессиональных групп можно использовать ВОО (установленную для конкретного человека) и КФА (соответствующий данной профессиональной группе), перемножив их друг на друга.

Дисбаланс энергии. При дефиците поступающей с пищей энергии, т.е. меньшем ее количестве по сравнению с суточными энергозатратами, со временем (в течение недель и месяцев) развивается снижение массы тела за счет потерь как жировых, так и белковых (мышечных) запасов. При этом распад структурных белков и депонированного жира сопровождается не только высвобождением необходимой энергии, но и образованием токсичных метаболитов, переводя обменные процессы в стрессовый режим функционирования, а саморегулирующуюся систему организма человека - в нестабильное состояние. Это способствует у взрослых снижению защитно-адаптационных возможностей организма и развитию целого ряда патологических состояний, а у детей приводит к существенным нарушениям роста и развития (алиментарной дистрофии). Дефицит пищевой энергии, сопряженный с общим понятием «голод», наблюдается в целом у населения экономически слаборазвитых стран, у отдельных бедных слоев развивающихся стран и редко встречается в развитых странах.

Избыток пищевой энергии - один из основных алиментарных дисбалансов, связанных с употреблением европейского и североамериканского рационов питания. Он обусловлен чрезмерным употреблением всех энергетически ценных макронутриентов (особенно жиров и простых углеводов) и редуцированными энергозатратами, составляющими в развитых странах 2000-2200 ккал для мужчин и 1700-2000 ккал для женщин. Лишние 200-400 ккал, употребляемые ежедневно в течение года, приведут к отложению 2,5-3 кг жира у взрослого человека, относящегося к 1-й группе интенсивности труда.