CZŁOWIEKA
FIZJOLOGIA PRACY I ERGONOMIA
DR HAB. PIOTR ŁASZCZYCA
WYKŁADY MONOGRAFICZNE DLA STUDENTÓW SZKOŁY
ZARZĄ DZANIA UNIWERSYTETU Ś LĄ SKIEGO
CHORZÓW 2001
SZKODLIWE ŚRODOWISKO – DZIEŁO WŁASNYCH RĄK ...
CZ. 2.
PRAKTYCZNY ZARYS HIGIENY ŚRODOWISKA PRACY
WYKŁAD 8
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
1
Klimat zajmuje geografów – higienistę interesuje mikroklimat
Mikroklimat - zespół czynników klimatycznych działających bezpośrednio na powierzchnię ciała organizmu (np. mikroklimat korony drzewa, warstwy traw na łące, mikroklimat kożucha, futra ...)
Eskimos ż yje na co dzień w mikroklimacie tropikalnym
Zespół czynników termicznych mikroklimatu
1. Temperatura powietrza (średnia, min., maks., szybkość zmian)
2. Wilgotność (bezwzględna, względna, niedosyt wilgotności fizyczny i fizjologiczny) 3. Ruch powietrza - wiatr, zjawiska fenowe i falowe
4. Promieniowanie cieplne
Ponadto
• Klimatyczne czynniki fotochemiczne (UV-A, B!, C!)
• Klimatyczne czynniki chemiczne
(aerozole, pO2 = 5-10 mol/m3 dla -40°C, 1050 hPA, +40°C, 750 hPa, pCO2),
• Klimatyczne czynniki biologiczne
• Klimatyczne czynniki neurotropowe (elektryczne, akustyczne, mikrosejsmiczne ...) Ergonomiczno-higieniczne wskaźniki mikroklimatu
Temperatura efektywna
- syntetyczny wskaźnik oddziaływania mikroklimatu, na który składają się:
temperatura powietrza, temperatura promieniowania cieplnego, ruch powietrza i wilgotność,
- ustalony empirycznie, informujący o subiektywnym odczuwaniu temperatury i
odnoszący dane warunki do warunków wzorcowych temperatury termometrycznej,
gdy wilgotność względna wynosi 100%, ruch powietrza 0 m/s, a promieniowanie
cieplne ma temperaturę równą temperaturze powietrza.
Podobne cechy ma wskaź nik siły ochładzają cej powietrza
Nowa temperatura efektywna - dla 50% wilgotnoś ci i 0.1 m/s ruchu powietrza
Temperatury:
• średnia temperatura pomieszczenia – 1,5 m nad podłożem, > 1 m od ścian, z dala od źródeł IR
• temperatura powietrza – 2 m nad ziemią, w cieniu, w budce meteo
Wilgotność
• wb - bezwzględna (jako prężność, masa w objętości ... w danych warunkach p T),
• wm - maksymalna nasycenia w danych warunkach p T
• ww - względna
ww = 100% × wb / wm
• nt - niedosyt fizyczny wilgotności
nf = wm - wb
• nf - niedosyt fizjologiczny wilgotności
nf = w37oC - wb
Ruch powietrza
Pomiar wiatromierzami (anemometrami) lub katatermometrem
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
2
...
Temperatura efektywna (ET) – wskaź nik nad wskaź nikami
- syntetyczny wskaźnik oddziaływania mikroklimatu, na który składają się: temperatura powietrza, temperatura promieniowania cieplnego, ruch powietrza i wilgotność,
- ustalony empirycznie, informujący o subiektywnym odczuwaniu temperatury i odnoszący dane warunki do warunków wzorcowych temperatury termometrycznej, gdy:
wilgotność względna RH = 100%,
ruch powietrza v = 0 m/s,
promieniowanie cieplne ma temperaturę równą temperaturze powietrza (ta = tr).
Podobne cechy ma wskaź nik siły ochładzają cej powietrza (WCI)
Nowa temperatura efektywna
- dla 50% wilgotnoś ci i 0.1 m/s ruchu powietrza
Temperatura efektywna (radiacyjno-efektywna) da się łatwo obliczyć
TRE = 0,431 tP + 0,408 tR – 0,141 v (37,8 – tP) + 0,610 pH2O – 0,328
Lub zmierzyć jako:
Temperatura wilgotnego termometru kulistego wg Vernona = WBGT
(poczerniona miedziana kula Φ = 15 cm, 95% pochłaniania IR)
WBGT = 0,7 WB + 0,2 GT + 0,1 DB
na słoń cu
WBGT = 0,7 WB + 0,3 GT
w zacienieniu
gdzie: WB – wet bulb; DB – dry bulb, GT – globe termometer
Temperatura efektywna ma dziwne własnoś ci
– przy tej samej wartoś ci termometrycznej raz grzeje, raz zię bi ...
Ten efekt każdy nieświadomie przerabiał już na własnej skórze ...
Reakcje organizmu na działanie mikroklimatu i ich wskaźniki
Temperatura optymalna albo neutralna dla człowieka - w zależności od aklimacji, odzieży, wysiłku i przemiany materii (19-22°C w ubraniu typy letniego europejskiego i 28°C
bez odzieży - strój polinezyjski)
Średnia ważona temperatura skóry ...
Średnia ważona temperatura ciała ...
Należna temperatura tympanalna (i podwzgórzowa) = 37.6°C
Krytyczny punkt odnowy tętna
- warunki termiczne (temperatura efektywna), w których w 30 min po wysiłku brak jest odnowy tętna (częstość serca > 110/min), tj. warunki ok. 32°C i 50% wilgotności Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
3
Krytyczna temperatura rektalna = 38°C
PPM = Podstawowa
Promieniowanie - 55%
Przemiana Materii
Parowanie
- 25%
KEA = Koszt Energetyczny
Unoszenie
- 15%
Aktywności
Przewodzenie
- 5%
w: 20oC, 60% wilg., 0 m./s
38,2
36,8
37,8
37,2
Przewodzenie
Unoszenie
KEA
Równo-WAGA
cieplna organizmu
Parowanie
czyli
PPM
Homeostaza termiczna
Promieniowanie
(w mózgowiu)
Krytyczne odwodnienie: -12% MC - odwodnienie dowolne stanowi ok. 30-35% całkowitego -
maksymalnie ok. 4–6 l/3–4 godziny w 40°C
Udar cieplny tc = tR > 41,1°C obniżać i mierzyć póki nie tR < 38–38,5°C
Bilans termiczny organizmu lub tzw. deliberacja ciepła
Równowaga .....
śćo
Zasada Tolerancji Shelforda
alnw
ży
rzeP
temperatura
a
Optimum
ian
Pessimum
Pejus
Termopreferendum
Pejus
aterii
rzem
m
Pessimum
P
PPM
temperatura
Koszt termoregulacji
Zasada tolerancji w przypadku klasycznym ...
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
4
Adapatacja do klimatu jest widoczna
Reguła Glogera – im goręcej i bardziej wilgotno tym ciemniejsza skóra
Reguła Bergmana – im chłodniej tym większe rozmiary ciała odpowiadających sobie gatunków
Reguła Allena – im goręcej (pod warunkiem, że sucho) tym bardziej smukłe proporcje budowy ciała i dłuższe „wystające jego części” (długie nogi Masajów, długie uszy fenka), gdy warunki nie sprzyjają oddawaniu ciepła lub wymagają jego zachowania –
obniżanie stosunku powierzchni do masy (krótkie kończyny, uszy, nosy, kształt zbliżony do ideału – kuli, jak u Pigmejów i Eskimosów, Lapończyków).
Reguła Thompsona–Buxtona – w klimacie ciepłym i wilgotnym rośnie szerokość nosa (murzyni).
Optymalny klimat między izotermami rocznymi 4–21°C, mniej więcej śródziemnomorski.
Dopuszczalny czas pracy zależy od środowiska termicznego
Południowcy wymyślili sjestę nie bez przyczyny ...
W tropikach robotnicy są leniwi z naturalnego rozsądku ...
Prace w ekstremalnych warunkach mikroklimatycznych i ich normowanie są poważnym zagadnieniem w hutnictwie, górnictwie, pożarnictwie oraz w wojsku ...
Dopuszczalny czas pracy w warunkach intensywnego promieniowania termicznego
Temperatura
Czas pracy [min] w
Minimalny czas
Minimalny czas
termometru kulistego
czasie 1 godziny
[min] przerwy
[min] zupełnego
spoczynku
> 70°C
0
–
–
60–70°C
< 10
35
15
50–60°C
< 15
30
15
40–50°C
< 30
15
15
szczegółowe tabele czasów w zależności od temperatury DB i WB („wg Vernona”)
szczegółowe tabele czasów w zależności od wielkości wysiłku
Kryteria komfortu termicznego
(tg)n = 35,7 – [(0,49 H + 13,6) / K] – 0,028 H
gdzie: (tg)n – temperatura neutralna – komfortu termicznego
H – wielkość wydatku energetycznego i endogennej produkcji ciepła [W/m2]
K – przepuszczalność cieplna odzieży i powietrza przylegającego [W/(m2 deg)]
Wskaźnik obciążenia termicznego Craiga
Ic = 0,01 HR + ∆tR + ∆MC
gdzie: HR = [1/min]; ∆tR = [°C]; ∆MC = [kg]
Wskaźnik pocenia
SR = 0,42 (M–58)
gdzie: M= [W/m2]
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
5
W pracy można się nie tylko przegrzać ale i przechłodzić ... ze skutkiem śmiertelnym Rozbitkowie i „wywrotkowicze jachtowi”
– ostatnio w lipcu 2000 r. kajakarze w Dunajcu i w kwietniu/maju 2001 r kajakarze na Łebsku Rozbitkowie Estonii, Heweliusza, Lakonii, Andrea Dorii, Titanika i Lusitanii – ale nie krążownika Minneapolis ...
Piloci i rozbitkowie w bitwie o Atlantyk oraz ... więźniowie hitlerowskich obozów ...
0–4°C od ok. 4 minut życia do maksymalnie 1 godziny – zależnie od stroju,
aktywności i pozycji
Himalaiści, alpiniści i taternicy ... oraz łagiernicy ... i zimowi pijaczkowie w rowie.
Dopuszczalna tc = 36°C
ale chwilowo: tc > 35°C
Dopuszczalne ts = 17 °C (czoło); ts = 4 °C (palce)
Komfort termiczny
Metoda Fangera–Lustineca
Przewidywana Średnia Ocen
PMV – przewidywana ocena średnia środowiska cieplnego (Predicted Mean Vote)
Zimno
Chłodno
Umiarko-
Neutralnie Umiarko-
Ciepło
Gorąco
wanie
wanie
chłodno
ciepło
-3
-2
-1
0
+1
+2
+3
PMV = [0,0303 exp (-0,036 M) + 0,028] L
Gdzie:
M = nasilenie metabolizmu
L = obciążenie termiczne (różnica między pozyskiwaniem a oddawaniem ciepła u osoby przebywającej w hipotetycznych warunkach optymalnej temperatury skóry i oddawania ciepła przez parowanie)
Dla pracy siedzącej w lekkim ubraniu wg Fangera 25,6°C
Przewidywany Procent Niezadowolonych
PPD – udział osób niezadowolonych (Predicted Percentage Dissatisfied) – zazw. min. 5%
niezależnie od warunków
PPD = 100 – 95 exp [- (0,03353 PMV4 + 0,2179 PMV2)]
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
6
PPD vs PMV
100
60
40
20
D
10
PP
1
-3
-2
-1
0
1
2
3
PMV
Jak zwykle – i tu rzywa Gaussa i zasada tolerancji Shelforda
Przedział komfortu termicznego
100% – PPD = 80% i
-0.5 < PMV < 0,5
Strefa komfortu termicznego
22.8 °C < ET < 26.1 °C
latem
20.0 °C < ET < 23.9 °C
zimą
Strefa gorąca:
PMV > +2
Strefa zimna:
PMV < -2
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
7
METABOLIZM, ODśYWIANIE I DIETA PRACUJĄCEGO CZŁOWIEKA To czym się żywimy jest zarazem budulcem naszego ciała
Składniki budujące ciało i składniki pokarmu.
PIERWIASTKI:
Makroelementy:
m > 3 % m.c.
C, O, H, N,
m > 0.1 % m.c.
Ca, P, K, S, Na, Cl,
Mezoelementy:
m = 0.005 % m.c.
Mg, Fe,
Mikroelementy:
m < 0.005 % m.c.
Mn, Cu, J, Zn, Co, Mo, Se, F, ...
ZWIĄ ZKI:
woda
60.0 – 88 % m.c.
białka
8.7 – 18 % m.c.
tłuszczowce
0.5 – 18 % m.c.
cukrowce
0.7 – 1.0 % m.c.
skł. mineralne
1.5 – 3.3 % m.c.
SKŁADNIKI EGZOGENNE:
(nie będące produktami anabolizmu komórek – powstające poza organizmem,
uzyskiwane wyłącznie z pokarmem, ew. jako prekursory)
Aminokwasy:
Leu, Ile, Liz, Met, Cys, Fen, Tyr, Tre, Try, Wal,
Witaminy:
A, D, E, K, F, B, C,
Przepływ energii i materii przez organizm.
Energia pobrana z pokarmem rozpada się na kolejne składniki (porcje), z których część jest nieużyteczna dla organizmu, wg schematu:
100
70–90 60–80
50–60
10–20
C → D → M → N → R → W
↓
↓
↓
F
U + G
SDA
→ A
→ Q
10–30
10
6–30
gdzie:
C – konsumpcja, D – e. strawna, F – fekalia, U + G – mocz i gazy, N – e. netto, SDA –
swoiste dynamiczne działanie pokarmu, R – oddychanie, A – asymilacja, W – praca użyteczna.
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
8
Wartość energetyczna składników pokarmu (WE) i koszt energetyczny przyswajania składników pokarmu (KEP):
WE [kJ/g]
WE [kcal/g]
KEP [kJ/g]
KEP [kcal/g]
CUKROWCE
16–17
4,1
0
0
BIAŁKA
17–19
4.1
12–32
2.9–7.7
TŁUSZCZE
36–39
9.1
2–49
0.4–11.7
Etanol
29
7
Kwasy org.
13
3
Zapotrzebowanie na białko – sprawa kontrowersyjna politycznie
Bezpieczne minimum dla człowieka dojrzałego wg FAO, WHO (1973) 0.52 g/kg m.c./dobę.
Zapotrzebowanie na białko w zależności od wieku:
wiek [lata]
1
5
7
14
20
60
dawka białka [g/kg/24h]
4
3
2,5
1,7
1
1,5
z czego: u dzieci 67%, a u dorosłych 50% – białko zwierzęce, reszta – roślinne.
Wzorzec pełnowartościowego białka dla człowieka – pełne jajo kurze.
Białka zbóż zawierają ok. 3–krotnie mniej Lizyny i do 2 razy mniej Tryptofanu niż białka zwierzęce i soi.
śyjąc i pracując zużywamy energię
Podstawową przemianę materii (PPM) definiuje się operacyjnie Trzeba rozróżniać Przemianę Materii (PM)
– czyli ilość energii produkowana przez cały organizm w jednostce czasu.
Od Intensywności Przemiany Materii (IPM)
– wielkość przemiany materii przeliczona na jednostkę masy ciała (IPM = PM / MC) Jednostką są waty [W] lub dżule (joule) na jednostkę czasu [J/dobę] lub tradycyjnie
„małe” kalorie na jednostkę czasu [cal/min]
lub „duże” kilokalorie na jednostkę czasu [kcal/dobę]
Warunki pomiaru PPM – czyli obowiązkowej przemiany materii koniecznej do życia „bez zbytków” i wydatków na dodatkowe czynności jak jedzenie, praca .. etc:
na czczo – 12–16 godzin po posiłku, w spoczynku, leżąc, w stanie czuwania, w
warunkach komfortu termicznego – temperatura optymalna (18–22°C w ubraniu, 28°C
bez ubrania),
Oprócz PPM wyróżnia się także inne wskaźniki przemiany materii np.:
SDPM – średnią dobową przemianę materii,
PM, (CPM) – czynnościową, chwilową przemianę materii, itp.
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
9
Przemiana materii zależy od rozmiaru, wieku, płci i ... urzędu – wykonywanej pracy
Prawo Rubnera (zasada allometrii):
Intensywność przemiany materii (IPM) jest wprost proporcjonalna do powierzchni ciała i odwrotnie proporcjonalna do masy ciała.
ale:
Wielkość przemiany materii (PM) rośnie wraz ze wzrostem masy i powierzchni ciała, gdyż powierzchnia ciała rośnie ze wzrostem masy ciała.
Zgodnie z prawem Rubnera większe organizmy mają większą przemianę materii, ale mniejszą intensywność przemiany niż małe organizmy – dzieci muszą więc więcej zjadać w przeliczeniu na masę ciała niż dorośli.
Wzór wykładniczy Rubnera – przemiana dobowa na osobnika odnosi się do wszystkich ssaków:
PPM = 70 MC0.75
[kcal/24 h]
lub w postaci logarytmicznej
log PPM = 1.845 + 0.75 log MC
Dobowe zapotrzebowanie na energię i koszty energetyczne aktywności mierzono już od 150 lat
Aby obliczyć dobowe zapotrzebowanie na energię trzeba zacząć od przemiany podstawowej
Np. wzorami Harrisa i Benedicta
mężczyźni:
PPMm = 66.47 + 13.75 MC + 5 Wz – 6.75 L
[kcal/24 h]
kobiety:
PPMf = 665.09 + 9.56 MC + 1.85 Wz – 4.67 L
[kcal/24 h]
Lub prościej i w większym przybliżeniu
mężczyźni:
SPMm = 900 + 10 MC
[kcal/24 h]
kobiety:
SPMf = 800 + 10 MC
[kcal/24 h]
gdzie: MC – masa ciała [kg], Wz – wzrost [cm], L – wiek [lata], 1 cal = 4.18 J, 1 J = 0.24 cal
Znają c przemianę podstawową i wiedzą c dokładnie co robił badany, moż na mierzyć lub
szacować w przybliż eniu koszty wszelkiej aktywnoś ci
Wariant uproszczony – „na oko”:
dla lub ludzi w populacjach o pierwotnym typie gospodarki
SDPM = 2 PPM
[kcal/24 h]
dla osoby studiującej, w mieście, bez dodatkowych obciążeń fizycznych
SDPM = 1.5 PPM
[kcal/24 h]
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
10
SDPM = PPM + Σ (WEi × ti)
[kcal/24 h]
gdzie: WEi – wydatek energetyczny ponad PPM na wykonanie określonej czynności –
zestawiony w tabelach w podręcznikach higieny pracy, ti – czas wykonywania czynności, Σ – znak sumowania (dla wszystkich czynności wykonanych w czasie doby).
Wariant bardzo naukowy – przyrządowy – respirometria
Wziąć przyrząd zwany respirometrem, podłączyć badanego i mierzyć przez cały dzień, tydzień ... etc.
Wariant bardzo naukowy – wagowo–obliczeniowy – konsumpcjometria
Ważyć wszystko co badany zje, wydali i zdefekuje, i znając wartość energetyczną pokarmu oraz wydalin zrobić bilans zysków i strat.
Wiedzą c ile trzeba ustalić ską d.
Norma Ligi Narodów (1936) – procentowy udział energii pochodzącej z cukrów, białek i tłuszczów w pokryciu zapotrzebowania energetycznego.
Udział procentowy Udział względny – UW
CUKROWCE: 55–60 %
UWc = 0.55–0.60
BIAŁKA:
10–15 %
UWb = 0.10–0.15 (0,5–1,0 g/kg m.c.)
TŁUSZCZE:
30–35 %
UWt = 0.30–0.35
RAZEM do
100 %
1.00
Wg Ś. Ziemlańskiego (1997): minimum 15%, optimum 20–30% SDPM z tłuszczów, z czego 3–6% SDPM jako WNNKT: głównie egzogenne formy cis, n-3, n-6 w tym: linolan,
linolenian, arachidonian, eikozapetaenian, dokozaheksaenian (w olejach i rybach).
Teraz już łatwo wyliczyć zapotrzebowanie energetyczne (ZE) na poszczególne składniki pokarmu.
CUKROWCE:
UWc = 0.60 ;
ZEc = SDPM × UWc
[kcal/24 h]
BIAŁKA:
UWb = 0.10 ;
ZEb = SDPM × UWb
[kcal/24 h]
TŁUSZCZE:
UWt = 0.30 ;
ZEt = SDPM × UWt
[kcal/24 h]
Ilość energii trzeba przeliczyć na masę odpowiedniego składnika.
Obliczenia dokonuje się dzieląc zapotrzebowanie energetycznego (ZE) przez wartość energetyczną (WE) danego składnika:
CUKROWCE
WEc = 4.1 kcal/g MSPc = ZEc / WEc [g /24 h]
BIAŁKA
WEb = 4.1 kcal/g MSPb = ZEb / WEb [g /24 h]
TŁUSZCZE
WEt = 9.1 kcal/g
MSPt = ZEt / WEt
[g /24 h]
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
11
Teraz najgorsze – Ustalenie składu diety dobowej pokrywają cej obliczone zapotrzebowanie
pokarmowe.
Należy dobrać takie produkty spożywcze dostępne w handlu i w takich ilościach aby zawierały wyznaczone ilości cukrów, białka i tłuszczów. Ponieważ produkty spożywcze zawierają równocześnie każdy z tych trzech składników niezbędne jest żmudne
dopasowywanie, które ułatwia nieco fakt, że bilans musi się zgodzić w okresie kilku dni.
Dane znaleźć można w tabelach zamieszczanych w podręcznikach dietetyki.
Można prościej i skuteczniej – Dieta Cud wg prof. dr hab. B. D. (1992):
• mąka ziemniaczana (100% cukier – skrobia)
• białko mleka krowiego oczyszczone (100% białka – kazeina techniczna) lub
żelatyna
• smalec lub – dla smakoszy – olej rzepakowy bezerukowy (100% tłuszcz)
Po zmieszaniu obliczonych ilości (MSP) wybranych produktów podstawowych,
dodaniu soli kamiennej jodowanej (NaCl, NaJ) do smaku, 1,5 l wody i 2 tabletek Multivitaminum Polfa, pastylki dolomitu (Ca, Mg) oraz ok. 100–200 g niestrawnych substancji balastowych (gips, pektyna, celuloza – np. w postaci trocin) uzyskujemy pełnowartościową dietę dobową.
Smacznego.
Liczne diety cud: odchudzające, pobudzające, wzmagające i ... bardzo komercyjne.
Sposoby odchudzania:
głodówka, diety jednoskładnikowe, dieta Diamondów, dieta Kliniki Mayo, dieta kapuściana, dieta kosmonautów, dieta optymalna Kwaśniewskiego, ... ok. 12 tysięcy przepisów
• Dieta białkowa dr Roberta Atkinsa: oparta na założeniu, że przyczyną nadwagi jest zaburzona przemiana węglowodanów, zaleca całkowitą eliminację węglowodanów (ryż, ziemniaki, chleb, warzywa, owoce, słodycze) i spożywanie bez ograniczeń produktów zawierających głównie białka i tłuszcze w czasie 4–6 tygodni.
Błędna ze względu na bilans cholesterolu, witamin i mikroelementów.
• Dieta beztłuszczowa wg Rosemary Conley: oparta na eliminacji wszelkich tłuszczów i cukrów prostych co najmniej przez 4 tygodnie, dozwala spożywać jarzyny, owoce i produkty zawierające wielocukry.
Błędna ze względu na niedobór tłuszczów, szczególnie nienasyconych.
• Dieta Kliniki Mayo: oparta na ograniczeniu kaloryczności posiłków do 600–800 kcal/dobę i ograniczeniu spożycia cukrów prostych, tłuszczów, produktów mlecznych i roślin strączkowych w czasie 14 dni.
Błąd tkwi w niepełnowartościowości składu i, w przypadku powtarzania cyklu, w nadmiarze produktów zawierających cholesterol
• Dieta makaronowa: oparta na założeniu, że glukoza z trawienia wielocukrów powoduje wyrzut serotoniny i blokadę łaknienia, wyklucza mięsa i sosy oraz słodycze, zaleca niskokaloryczne produkty zbożowe i jarzyny oraz owoce, owoce morza i oliwę. Czas do 2
tygodni.
W zasadzie poprawna.
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
12
• Dieta ryżowa: oparta na eliminacji ciężkostrawnych produktów mięsnych i tłuszczowych oraz nadmiaru cukrów prostych, zaleca ryż pełny, ser, owoce i jarzyny jako podstawę żywienia przez 6 tygodni
W zasadzie poprawna dietetycznie
• Dieta rozdzielająca Diamondów, Fergie, Haya: bazuje na wątpliwym założeniu, że łączenie różnych produktów w jednym posiłku zaburza ich trawienie, sugeruje ubogie kalorycznie śniadania, zwiększenie udziału surowych owoców i jarzyn oraz zwiększenie racji popołudniowych oraz wieczornych – jako stały sposób odżywiania
Błędne założenie – brak urozmaicenia.
• Dieta kapuściana wg prezydenta Kwaśniewskiego: oparta (raczej błędnie) na
wykorzystaniu dynamicznego działania pokarmów i ograniczeniu kaloryczności oraz eliminacji potraw zawierających tłuszcze i mięso, jako podstawa zupa jarzynowa z przewagą kapusty, uzupełniana owocami – stosowana przez 1 tydzień.
Skutkiem diety kapuścianej jest niedobór białka, witamin i niektórych mikroelementów,
• Dieta optymalna dr Jana Kwaśniewskiego: oparta na eliminacji cukrów prostych i złożonych oraz słodkich owoców (maksimum 50 g węglowodanów dziennie), zaleca
spożywanie produktów mięsnych, wysokobiałkowych i wysokotłuszczowych –
zastosowanie diety optymalnej nieograniczone czasowo
Powoduje zwiększenie zawartości ciał ketonowych we krwi, co daje objawy podobne do działania alkoholu – hamowanie łaknienia i poprawę nastroju. Brak błonnika, witamin i składników mineralnych.
• Dieta oczyszczająca: w pierwszym dniu wyłącznie kapusta w lekkostrawnych postaciach z niewielką ilością płynów, w drugim dniu ziemniaki również w postaci lekkostrawnych potraw, w trzecim dniu wyłącznie owoce – powtarzana raz na kwartał
Wątpliwe założenie.
• Dieta 1000 kcal: oparta o ograniczenie kaloryczności oraz ograniczenie produktów mięsnych i tłuszczów
Wegetarianizm
Białka roślinne mają inny skład aminokwasowy niż białka zwierzęce.
Po pierwsze nie zawierają dość aminokwasów egzogennych – mogą powodować niedobór.
Po drugie nie zawierają dość aminokwasów sygnalnych – mogą powodować fermentację w przewodzie pokarmowym i nieprzyjemne efekty ...
Lizyna i Arginina (grupa –COOH) są aminokwasami sygnalnymi dla trypsyny.
Chymotrypsyna hydrolizuje wiązanie grupy karboksylowej aminokwasów aromatycznych, pepsyna ponadto także dwukarboksylowych.
Pepsyna
Trypsyna
Chymotrypsyna
Glu, Asp, Fen, Tyr, Tre?
Liz, Arg
Fen, Tyr, Leu?
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
13
śywienie może być problemem społecznym
Bulimia czyli wilczy apetyt – żarłoczność psychiczna,
najczęściej u dziewcząt po okresie dojrzewania i kobiet,
Objawy bulimii:
• nawracające co najmniej dwa razy w tygodniu, a nawet kilka razy dziennie, napady objadania się,
z jednorazowym spożyciem nawet 40 tys. kcal
• po obżarstwie zachowanie mające nie dopuścić do przybrania na wadze:
prowokowanie wymiotów, użycie środków przeczyszczających (do 200 sztuk
jednorazowo), intensywne ćwiczenia fizyczne, głodzenie się (za karę), itp.
• nadmierny wpływ kształtu i masy ciała na samoocenę, błędna samoocena własnego wyglądu,
• częste zaburzenia metaboliczne, niedobory witamin, wiotkość żołądka (wskutek rozciągania), uszkodzenie tylnej ściany gardła i przełyku (do zerwania łącznie), powiększenie ślinianek (twarz chomika), rozstępy skórne na brzuchu, biegunki lub zaparcia, hipokalemia, zaburzenia krążeniowe do ostrej, śmiertelnej niewydolności krążenia włącznie,
Jadłowstręt psychiczny (anorexia nervosa)
najczęściej (ok. 1/500–1/1000) u dziewcząt, średnio około 17 roku życia.
Objawy jadłowstrętu psychicznego:
• gwałtowna utrata masy ciała o nawet 25%
• nadmierna aktywność: nerwowość, bezsenność
• obsesja na punkcie diety i odchudzania niezależnie od rzeczywistych wskaźników
• obsesja na punkcie pożywienia: chory zdumiewająco dużo czasu poświęca na
przygotowanie pożywienia dla innych
• zaburzenia cyklu miesięcznego u dziewcząt, zahamowanie cyklu
• wypadanie włosów na głowie, pojawienie się meszku na ciele
• subiektywne uczucie zimna, mimo obiektywnie wysokiej temperatury otoczenia
• chowanie jedzenia
• częste zawroty i bóle głowy, zaburzenia snu (bezsenność nocna, senność w dzień), skłonność do omdleń, zaburzenia rytmu serca, osteoporoza, utrata miesiączek i zanik jajników, wyniszczenie i zaburzenia regulacji hormonalnej
Przyczyny:
• obawa przed dorastaniem związana z brakiem pewności siebie,
• skutek nadmiernych wymagań otoczenia wobec osoby, która nie jest w stanie im podołać,
• obsesja na tle własnej nadwagi
Machismo nervosa (męska odmiana – zaburzone zachowanie nie tylko w
związku z jedzeniem)
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
14
Farmakologia odchudzania się – jak można zarobić miliardy
Dwie pułapki odchudzania:
• kompensacyjne obniżenie przemiany i termogenezy w warunkach zmniejszonej podaży pokarmu,
• mechanizm jojo po zakończeniu diety
Farmakologiczne wspomaganie odchudzania:
• przez pobudzanie mechanizmów serotoninoericznych ośrodka sytości – w latach 60–70
pochodnymi amfetaminy, w latach 80–90 deksfenfluraminą zarzucone ze względu na efekty uboczne: uzależnienia i nadciśnienie płucne, nowy środek serotoninomimetyczny trzeciej generacji – sibutramina – wydłuża działanie synaptyczne serotoniny (blok wychwytu?), hamuje łaknienie, minimalizuje skutki uboczne, t.j. zwiększoną potliwość, suchość w ustach, bezsenność, podwyższone ciśnienie tętnicze i częstość serca, – nie dłużej niż 3–6 miesięcy.
• przez zwiększenie przemiany materii (więcej wysiłku lub farmakologicznie)
• przez zahamowanie wchłaniania lub ograniczenie trawienia pokarmu
– Orlistat blokując lipazy hamuje trawienia tłuszczów o 30% pod warunkiem użycia trzy razy dziennie przed posiłkiem lub do godziny po, wymaga ograniczenia i tłuszczów we wszystkich posiłkach ze względu na prowokowanie biegunki tłuszczowej,
– podobny efekt da stosowanie substytutu tłuszczu – oktaestru kw. tłuszczowych i sacharozy „Olestra” (® Procter & Gamble), zatwierdzonego przez FDA po 25 latach (od 1971),
także heksaester sorbitolu, który testowano początkowo
TROCHĘ PRAKTYKI DLA PRZEWRAśLIWIONYCH.
Należna masa ciała – NMC prawdę Ci powie.
Wzór do oceny należnej masy ciała populacji polskiej, wg Pottona adaptowane przez Tatonia mężczyźni:
NMC = 0.95 (W – 100)
kobiety:
NMC = 0.90 (W – 100)
gdzie: NMC = należna masa ciała (kg); W = wzrost (cm), MC = rzeczywista masa ciała (kg)
Wartość diagnostyczna:
gdy masa ciała przekracza NMC o 10–20%, to mówimy o nadmiernej masie
gdy masa ciała przekracza NMC o więcej niż 20%, to mówimy o otyłości
WPMNC = (MC / NMC – 1) × 100%
Wskaźnik masy ciała ( Body Mass Index – BMI) nie kłamie BMI = BW/H2
Body Mass Index = Masa Ciała [kg] / (Wzrost [m])2
gdzie: BW = masa ciała w kilogramach, H = wzrost w metrach!
Wartość diagnostyczna:
BMI < 20 kg/m2
– niedowaga,
BMI= 20–24 kg/m 2
– norma ,
BMI > 24 do 29 kg/m2
– nadwaga,
BMI.< 30 kg/m 2
– otyłość
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
15
Chude nie musi być piękne a bywa bezpłodne
Prawidłowy obwód talii
u kobiety
– do 80 cm
(powyżej 88 cm – otyłość)
u mężczyzny – do 94 cm
(powyżej 102 cm – otyłość)
WHR (waist–to–hip ratio) – wskaźnik smukłości talii
WHR = obwód talii / obwód bioder
u kobiety
– do 0,80
u mężczyzny – do 1,00
Fizjologiczny przyrost masy ciała u kobiet z wiekiem względem masy ciała w 20 roku życia: 30 r.ż. – 5%, 40 r.ż. – 10%, >50 r.ż. – 15%,
Ocena ilości tkanki tłuszczowej.
% Tk. tłuszczowej = 1,2 × BMI + 0,23 Wiek [lat] – 10,8 Płeć – 5,4
gdzie: Płeć = 1 dla mężczyzn i 0 dla kobiet
Otyłość: > 15–20% – mężczyźni, > 25–30% – kobiety.
Ocena otyłości:
BMI
Ocena
Ryzyko chorób
Cholesterol
Zalecenia
i ciśnienie krwi
<18,5
niedowaga
niskie
kontrolować i utrzymywać masę ciała
18,5–24,9
norma
średnie
kontrolować i utrzymywać masę ciała
>25
nadwaga
podwyższone
25–29,9
okres przed
podwyższone
w normie
kontrolować i utrzymywać masę ciała,
otyłością
ćwiczyć
podwyższone
dieta niskokaloryczna, ćwiczyć,
schudnąć o 5 kg w ciągu kwartału,
30–34,9
otyłość I stopnia
umiarkowanie
podwyższone
dieta niskokaloryczna, ćwiczyć,
podwyższone
schudnąć o 5–10% w ciągu kwartału,
zastosować leczenie farmakologiczne
35–39,9
otyłość II stopnia
wysokie
wysokie
ćwiczenia i kompleksowe leczenie
dietetyczne oraz farmakologiczne,
zredukować masę o ponad 10%
>40
otyłość III stopnia
bardzo wysokie
wysokie,
terapia indywidualna, możliwy
powikłania
leczenie chirurgiczne (mały żoładek)
otyłości
redukcja masy o 20–30%
W II Klinice Chirurgii Ogólnej i Naczyń Śl.A.M. w Zabrzu odnotowano przypadek BMI = 82
u 30–letniego mężczyzny o wzroście 178 cm i masie 260 kg.
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
16
Kody środków ulepszających żywność i kosmetyki – INS – międzynarodowy system oznaczeń
Zawarte m.in. w Codex Alimentarius (Komisja Kodeksu śywnościowego FAO/WHO)
BARWNIKI
E 100 – kurkumina z korzenia Curcuma longa L. , barwnik żółty, słabe działanie przeciwzapalne
E 101, E 101a – ryboflawina i jej sól sodowa, barwnik żółty, witamina B2
E 102 – tartrazyna, barwnik żółty, brak dowodów na szkodliwość
E 104 – żółcień chinolinowa – brak dowodów na szkodliwość
E 110 – żółcień zachodzącego słońca FCF, dla myszy per os LD50 = 10 g/kg m.c.
E 120 – karmin, z ciała owada Coccus cacti
E 122 – azorubina, chromotrop FB, barwnik czerwony, jeden z 18 bezpiecznych barwników azowych mających ugrupowanie sulfonowe (warunek nieszkodliwości – metabolizm
do kwasów aminosulfonowych)
E 123 – amarant, barwnik czerwony, w 1976 wycofany przez FDA, ale do 1992 używany w Danii
E 124 – ponceau 4R, ponceau 6R, czerwień koszenilowa, z koszenili lub syntetyk, wycofany przez FDA, używany w Danii
E 127 – erytrozyna, czerwień żywnościowa, czterojodofluoresceina, dla człowieka 70 kg per os LD50 = 175 g , z koszenili lub syntetyk, wycofany przez FDA bo 4% dodatek do paszy szczurów powodował zwiększoną częstość raka tarczycy, używany w Danii
E 131 – błękit patentowy FCF, w kosmetykach
E 132 – indygotyna I, pochodna indygo
E 132 – błękit brylantowy FCF 1350, dla myszy per os LD50 = 4,6 g/kg m.c.
E 140 – chlorofil a i b
E 140 – kompleks miedziowy chlorofilu a i b lub chlorofilyny, oraz ich sole
E 150 – karmel, podobne związki w namiastkach kawy (Inka)
E 151 – czerń brylantowa PN, łatwo rozpuszczalny barwnik do rasowania tanich odmian kawioru
E 153 – węgiel drzewny medyczny
E 160 – alfa, beta, gamma – karoten, barwnik żółty
E 160 b – annato, ekstrakt z nasion Bixa orellana, barwnik żółty
E 160 c – kapsantyna, z papryki, barwnik czerwony
E 160 d – likopen, z pomidorów, barwnik czerwony
E 160 e, f – beta–apa–6–karotenal i ester jego kwasu, karotenoid, barwnik głęboko czerwony
– brunatny
E 160 a, b, c, d, e, f, g – flawoksantyna, luteina, kryptoksantyna, rubiksantyna, wiolaksantyna, rodoksantyna, kantaksantyna, zbliżone do karotenoidów i witaminy A, niekoniecznie aktywne, barwniki od żółtości do czerwieni
E 162 – betaina, z buraka, barwnik czerwony
E 163 – antocyjany, m.in. z jagód, owoców
E 170 – węglan wapnia
E 171 – dwutlenek tytanu, biel past do żucia i gumy do żucia
E 172 – tlenki i wodorotlenki żelaza
E 173 – aluminium, w pyle, do uzyskiwania srebrnej barwy
E 174 – srebro metaliczne, w pyle
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
17
KONSERWANTY
E 200, 201, 202, 203 – kwas sorbinowy (sorbowy) lub jego sole sodowa, potasowa i wapniowa, z jarzębiny Sorbus sp., grzybobójczy, dla myszy per os LD50 = 10 g/kg m.c., min. w margarynach, ADI = 0–25 mg/kg mc
E 210, 211, 212, 213 – kwas benzoesowy lub jego sole sodowa, potasowa i wapniowa, grzybobójczy, ale niektóre drobnoustroje wytrzymują i powodują gnicie, ADI = 0–5
mg/kg mc
E 214, 215, 218, 219 – kwas etylo–p–hydroksybenzoesowy lub metylo–p–benzoesowy i ich sole sodowe, j.w.
E 220 – gazowy dwutlenek siarki (do 0,05% w winach), ADI = 0–0,7 mg/kg mc
E 221, 222, 223, 224, 226 – siarczyn sodu i kwaśny siarczyn sodu, potasu ....
E 228 – wodorosiarczyn potasu
E 230, 231 – difenyl (fenolo–fenyl) i pochodne, ADI = 0–0,02 i 0–0,5 mg/kg mc E 234 – nizyna = antybiotyk niektórych bakterii kwasu mlekowego aktywny wobec bakterii Gram+
E 236, 237, 238 – kwas mrówkowy i jego sól sodowa i wapniowa, dla myszy per os LD50 =
1,1 g/kg m.c., ADI 0–3 mg/kg mc
E 239 – heksametylenotetramina, urotropina, bakteriobójcza, lek, przechodzi do moczu E 249 – 252 – azotyny i azotany, ...
E 260, 261 – 263 – kwas octowy i jego sól sodowa, potasowa i wapniowa, ...
E 270 – kwas mlekowy oraz jego sole, ... dla szczurów per os LD50 = 4 g/kg m.c., E 281 – 283 – kwas propionowy i jego sól sodowa, potasowa i wapniowa, ADI –
nielimitowane
E 290 – dwutlenek węgla, ...
E 296 – kwas jabłkowy
ANTYUTLENIACZE
E 300, 301, 302, 203 – kwas askorbinowy (witamina C) lub jego sole sodowa i wapniowa, E 304 – palmitynian askorbylu, do produktów zawierających tłuszcze, ADI = 0–1,25 mg/kg mc
E 306, 307–309 – ekstrakty naturalne wzbogacone w tokoferole oraz syntetyczne tokoferole alfa, gamma i delta, (witamina E)
E 310–312 – gallusan propylu, oktylu i dodecylu, koaktywatory BHA i BHT, dla szczurów per os LD50 = 4 g/kg m.c., ADI = 0–0,05–0,2 mg/kg mc
E 315. 316 – kwas izoaskorbinowy i jego sól wapniowa
E 320, – BHT butylohydroksytoluen (butylated hydroksy toluene), ADI = 0–0,125 mg/kg mc E 321 – BHA butylohydroksyanizol, LD50 szczur 2200–5000 mg/kg, ADI = 0–0,5 mg/kg mc E 322 – lecytyna, ...
E 330 – kwas cytrynowy, ...
E 334, 335–337 – kwas L–winowy i jego sole, ...
E 338, 335–337 – kwas fosforowy jego sole, ...
E 355 – kwas adypinowy
E 375 – kwas nikotynowy, ...
Także E 270 – kwas mlekowy
ZAGĘSTNIKI
E 400–404 – kwas alginowy jego sole: sodowa, potasowa, amonowa, wapniowa ... –
pęcznieje, bez smaku ...
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
18
E 406 – agar, łagodnie przeczyszczający dla psów i kotów...
E 407 – karragean = karagenian, polisacharyd (galaktozan) z wodorostu atlantyckiego typu pektyn (w śmietance)
E 410 – wyciąg z nasion chleba św. Jana, Ceratonia slilqua L. (śródziemnomorska) E 412 – guma guar (guaran) z nasion Cyamopsis tetragonolobus L. (Indie) – roślina pastewna E 413 – tragakanta
E 414 – guma arabska
E 420 – sorbitol, m.in. w jagodach i śliwkach, – jako substancja słodząca 1,5 razy słodszy niż
sacharoza...
E 421 – mannitol, m.in. w jagodach i śliwkach, ...
E 422 – glicerol, ...
E 440 a i b – pektyna naturalna i modyfikowana, ...
E 466 – karboksymetyloceluloza i jej sól sodowa
E 469 – kazeinian sodu
E 471 – mono– i diglicerydy kwasów tłuszczowych
E 472 a, b, c – mono– i diglicerydy kwasów tłuszczowych estryfikowane kwasem octowym, mlekowym, cytrynowym
Także żelatyna
MODYFIKATORY WŁASNOŚCI ORGANOLEPTYCZNYCH
E 500, 501 – węglan sodu i potasu (soda), wodorowęglan ...
E 503 – węglan amonu, (proszek do pieczenia) ...
E 507 – kwas solny (w hydrolizatach), ...
E 508, 509 – chlorek potasu, chlorek wapnia
E 513 – kwas siarkowy
E 516, E 517 – siarczan wapnia, amonu
E 524 – E 528 – wodorotlenek sodu, potasu, wapnia amonu , magnezu
E 529 – tlenek wapnia
E 536 – żelazocyjanek potasu – odżelaziacz w winach, ...
E 551–559 – dwutlenek krzemu i krzemiany, ...
E 575–579 – glukoniany – zapobiegają zbrylaniu ...
E 558 – bentonity
E 572 – stearynian magnezu
E 575 – lakton kwasu glukonowego
E 578 – glukonian wapnia
E 620, 621 – glutaminian i sól sodowa, ...
E 631 – inozynian sodu
E 635 – rybonukleotydy sodu (guaninian i inozynian)
E 900 – dwumetylopolisiloksan – substancja poślizgowa do form na pieczywo,
E 901 – wosk pszczeli
E 903 – wosk Karnauba z liści palmy brazylijskiej Copernicia prunifera, do powlekania tabletek, w kosmetykach,
E 950 acesulfam K = sól potasowa –100 razy słodszy niż sacharoza; ADI = 0–15 mg/kg mc E 951 – aspartam – 160 razy słodszy od sacharozy, ADI = 0–40 mg/kg mc
E 952 – cyklaminiany – 30–140 słodsze od sacharozy
E 967 – ksylitol – słodzik
Enzymy
E 1100 – amylaza (w mące)
E 1101 – proteazy (w mące)
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
19
E 1102 – oksydaza glukozy (przeciwutleniacz);
E 1103 – inwertaza (stabilizator);
E 1104 – lipaza (wzmacniacz zapachu),
E 1105 – lizozym (konserwant)
E 1404 – skrobia utleniona
E 1422 – acetylowany adypinian dwuskrobiowy
E 1504 – octan etylu
E 1510 – etanol
E 1517 – dwuacetyna = dwuoctan glicerolu
E 1518 – trójoctan glicerolu
E 1520 – glikol 1,2–propylenowy
Także:
jodek potasu, witaminy, siarczan żelaza, aceton, albumina, fitynian wapnia, karuk rybi, kazeina, korzeń mydlnicy, parafina, polioctan winylu (środki pokrywające powierzchnię), węgiel aktywny roślinny, ziemia okrzemkowa
GRUPY SUBSTANCJI DODATKOWYCH
1. Barwniki
2. Aromaty
3. Substancje konserwujące
4. Przeciwutleniacze
5. Kwasy i regulatory kwasowości
6. Stabilizatory i emulgatory
w tym: Sole emulgujące (dodatki do serów m.in. topionych)
7. Substancje słodzące
(niedozwolone w produktach spożywczych przeznaczonych dla dzieci poniżej 3 r.ż.) 8. Zagęstniki i substancje żelujące
w tym?: Skrobie modyfikowane
9. Substancje klarujące
10. Inne substancje poprawiające własności organoleptyczne:
Substancje wzmacniające smak i zapach
Substancje wypełniające
Substancje utrzymujące wilgotność
Substancje spulchniające
Substancje przeciwzbrylające
Substancje do stosowania na powierzchni (glazurujące)
Substancje przeciwpianotwórcze
11. Nośniki
w tym: Gazy do pakowania oraz: Gazy nośne
12. Pozostałości procesu technologicznego
Rozpuszczalniki ekstrakcyjne
7 maja 2001 weszło w życie rozporządzenie ministra zdrowia w sprawie rodzajów i dopuszczalnych ilości substancji dodatkowych dodawanych do środków spożywczych i używek
• dotychczasowa lista – 180 pozycji
• nowa lista
– 365 pozycji – zgodna z bardziej liberalną listą Unii Europejskiej
Czynniki środowiska II © dr hab. Piotr Łaszczyca KFZiE UŚl 2001
20