10. Żywność jako źródło energii. Wartość energetyczna składników pokarmowych i produktów spożywczych i metody jej pomiaru. Pojęcia: energia brutto, energia metaboliczna, energia netto.

Zarówno procesy zachodzące w organizmie, jak i wszystkie czynności wykonywane przez człowieka wymagają nakładów energii. Jedynym źródłem energii dla człowieka jest energia chemiczna zawarta w pożywieniu.

Energię wyrażamy w kcal lub J. 1kcal (kaloria duża) to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1kg chemicznie czystej wody o 1°C przy ciśnieniu 1 atmosfery.

1 kcal ≈ 4,2 kJ

Równoważniki energetyczne składników pokarmowych (wg. Atwatera):

Białko - 4kcal lub 17kJ/g

Węglowodany - 4kcal lub 17kJ/g

Tłuszcz - 9kcal lub 38kJ/g

Alkohol etylowy - 7kcal lub 30kJ/g

Wartość energetyczną poszczególnych produktów spożywczych można odczytać z odpowiednich tabel wartości odżywczych.

Prawidłowo zaplanowana racja pokarmowa powinna dostarczać:

12-14% energii z białka

55-60% energii z węglowodanów

25-30% energii z tłuszczu

Wartości te mogą być odpowiednio modyfikowane w zależności od wieku, jednostki chorobowej itp.

Rozkład energii na posiłki:

Rodzaje posiłków	Liczba posiłków w ciągu dnia
		3	4	5
I śniadanie	25	20	20
II śniadanie	-	10	10
obiad	40	40	30
podwieczorek	-	-	15
kolacja	35	30	25

Metody wyznaczania wartości energetycznej pożywienia:

1. Metoda Rozentala polegająca na utlenianiu składników energetycznych pożywienia w środowisku kwaśnym tlenem pochodzącym z rozkładu dwuchromianu potasu, a następnie odmiareczkowaniu nadmiaru dwuchromianu potasu mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu

2. Metoda Raaba polegająca na analitycznym oznaczeniu zawartości tłuszczu oraz masy posiłku i odczytaniu wartości energetycznej z odpowiedniego monogramu

3. Metoda Atwatera polegająca na analitycznym oznaczeniu ilości białek, tłuszczów, popiołu i wody oraz teoretycznym obliczeniu ilości węglowodanów ze wzoru:

Węglowodany ogółem = 100 - (woda + popiół + białko + tłuszcz)

Węglowodany przyswajalne = węglowodany ogółem - błonnik pokarmowy

Następnie uzyskane zawartości białka, tłuszczu i węglowodanów przyswajalnych mnoży się przez odpowiednie równoważniki energetyczne Atwatera.

4. Metoda Winokurowa polegająca na analitycznym i teoretycznym obliczeniu ilości popiołu (masa posiłku x 0,012) oraz łącznej zawartości białek i węglowodanów. Tak otrzymane wartości mnoży się przez równoważniki energetyczne Atwatera i oblicza kaloryczność produktu.

5. Metoda przy użyciu bomby kalorymetrycznej polegająca na pomiarze ilości ciepła wydzielanego podczas spalania próbki w atmosferze tlenu. Uzyskane wyniki określają ilość energii brutto.

Pojęcia:

Energia brutto - energia uzyskana przy całkowitym spalaniu pożywienia. Stanowi całkowitą pulę energii jaką pobiera człowiek. Jednak nie cała energia jest dostępna dla człowieka do wykorzystania przez organizm

Energia metaboliczna- ta część energii, która jest dostępna do wykorzystania przez organizm

Energia netto - energia, która faktycznie jest wykorzystana na pokrycie naszych potrzeb energetycznych (energia metaboliczna minus energia cieplna wyzwolona w procesach metabolicznych)

11. Podstawowa i całkowita przemiana materii, potrzeby energetyczne człowieka, metody pomiaru wydatków energetycznych (kalorymetria pośrednia i bezpośrednia).

Tekst podkreślony stanowi bazę, swoistą kwintesencje potrzebną do udzielenia odpowiedzi na pytanie. Reszta dla osób uzdolnionych, kujonów i tych co się nudzą ;-):P

Podstawowa przemiana materii - PPM, (zwana inaczej metabolizmem podstawowym,) to najniższy poziom przemian energetycznych, warunkujący dostarczenie energii niezbędnej do zachowania podstawowych funkcji życiowych w optymalnych warunkach bytowych. Jest najpoważniejszym składnikiem całodobowych wydatków energetycznych człowieka. Jej wysokość uzależniona jest głównie od rozmiarów ciała (im osoba większych rozmiarów tym PPM większe), wieku (najwyższe PPM w pierwszych dwóch latach po urodzeniu, w dalszych latach maleje a okresowo w czasie dojrzewania wzrasta. U człowieka dorosłego spadek PPM szacuje się na około 2% na każde 10 lat życia po ukończeniu 21 roku życia, po 65-70 roku życia bardziej znaczący spadek PPM), płci (kobiety przeciętnie około 7% mniej), oraz stanów fizjologicznych (u kobiet - obserwuje się pewne podwyższenie PPM podczas menstruacji oraz wyraźny jej wzrost w drugiej połowie ciąży (o 20-25%) i w czasie karmienia piersią). Średnia wartość PPM u zdrowego człowieka wynosi około 1kcal/1kg masy ciała/1h.

PPM można obliczyć za pomocą wzoru Harrisa i Benedicta:

Kobiety [kcal/dobę] = 665,09 + 9,56W + 1,84H - 4,67A

Mężczyźni [kcal/dobę] = 66,47 + 13,75W + 5H - 6,75A

Gdzie: W - masa ciała (w kg); H - wzrost (w cm); A - wiek (w latach)

Podstawowe funkcje życiowe - praca układów oddechowego i krążenia, utrzymanie stałej ciepłoty ciała, budowa i odbudowa tkanek

Metoda pomiaru PPM - wczesnym rankiem, na czczo, w pozycji leżącej - badana osoba nie powinna przyjmować używek jak kawa, herbata, ani palić papierosów.

Całkowita przemiana materii (CPM) ­- łączna wartość przemian energetycznych w organizmie, warunkujących życie i prawidłowe funkcjonowanie człowieka w naturalnych warunkach bytowania. Na CPM składają się: PPM oraz ponadpodstawowa przemiana materii (PPPM). W skład PPPM wchodzi termogeneza poposiłkowa (swoiście dynamiczne działanie pożywienia - sddp) i wydatki związane z aktywnością fizyczną. Czynnikiami zwiększającymi poziom CPM są niskie temperatury otoczenia, stres oraz spożywanie używek i palenie tytoniu.

CPM=PPM+PPPM

Obecnie do oznaczania zapotrzebowania energetycznego organizmu szerokie zastosowanie znalazły tzw. współczynniki aktywności fizycznej, które są wielokrotnością PPM. Kształtują się one następująco:

dla osób o małej aktywności fizycznej CPM = PPM x 1,5

dla osób o średniej aktywności fizycznej CPM = PPM x 1,7

dla osób o dużej aktywności fizycznej CPM = PPM x 2,4

Termogeneza poposiłkowa - okresowy wzrost przemiany materii i wydatków energetycznych ustroju spowodowany spożywaniem pokarmu, trawieniem, wchłanianiem i transportem składników odżywczych. Spożycie białek powoduje wzrost przemiany materii o około 25% dostarczonych kalorii netto, tłuszczów - o około 5-10%, a węglowodanów - o 6%. Przyjmuje się, że w diecie mieszanej termogeneza poposiłkowa (sddp) wynosi około 10% dostarczonej energii netto, a przy obliczaniu CPM sddp wynosi 10% PPM.

Potrzeby energetyczne człowieka - jednym z warunków prawidowego funkcjonowania organizmu człowieka jest zachowanie jego równowagi energetycznej. Oznacza to, ze ilość energii metabolicznej dostarczonej z pożywieniem powinna pokrywać wydatki energetyczne organizmu związane m. in. z podtrzymaniem podstawowych funkcji życiowych, tzw. podstawową przemianą materii (PPM); termogenezą poposiłkową, czyli swoiscie dynamicznym działaniem pożywienia (sddp); utrzymaniem stałej ciepłoty ciała oraz aktywnością fizyczną.

Jeżeli organizm człowieka otrzyma więcej energii niż wydatkuje na wymienione cele, jej nadmiar zostaje odłożony w postaci tkanki tłuszczowej lub glikogenu. W przypadku niedoboru energii, po uruchomieniu odpowiednich mechanizmów, organizm korzysta z wymienionych rezerw energetycznych.

Metody oznaczania wydatków energetycznych człowieka - Wyznaczanie wydatków energetycznych człowieka może odbywać się za pomocą bezpośrednich i pośrednich metod kalorymetrycznych.

Metody kalorymetrii bezpośredniej - polegają na pomiarach w komorze kalometrycznej ilości ciepła wydzielonego w jednostce czasu i stosuje się głównie do oznaczania podstawowej przemiany materii. W metodzie tej zakłada się, że cała energia wykorzystywana przez organizm jest ostatecznie zamieniana na ciepło.

Metody kalorymetrii pośredniej - wykorzystywane są przede wszystkim do pomiaru wydatków energetycznych związanych z wysiłkiem fizycznym. Zasada tych metod opiera się na fakcie, że energia wykorzystywana przez organizm człowieka jest uzyskiwana na drodze utleniania składników odżywczych. Do metod tych zaliczyć można pomiar objętości dwutlenku węgla powstałego ze spalenia w organizmie składników odżywczych, wykorzystujący zasadę, że powstała w procesie spalania energia jest proporcjonalna do ilości wytworzonego CO₂. Na tej podstawie można obliczyć tzw. współczynnik oddechowy RQ - Respiratory Quotient, który określa w jaki stosunku spalają się w organizmie podstawowe składniki odżywcze. Jest to iloraz objętości wydalonego dwutlenku węgla do ilości zużytego tlenu RQ= VCO₂/VO₂.

---