Расчет энергетического баланса между потраченной и потребляемой энергией

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

«РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БАЛАНСА МЕЖДУ ПОТРАЧЕННОЙ И ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИЕЙ»

1. Рекомендации к выполнению контрольной работы

Целью работы является составление дневного рациона питания человека, отвечающего его затратам энергии и целям.

В работе должны быть использованы:

· формулы расчёта основного обмена веществ;

· таблицы калорийности пищи;

· таблицы расхода энергии на различные виды деятельности.

В соответствие с законом сохранения, энергия может только переходить из одной формы в другую, но не исчезать бесследно, и не возникать ниоткуда. Энергия поступает в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека с только с пищей.

Эта энергия расходуется на следующие виды работы:

· - энергия на обеспечение основного обмена веществ;

· - энергия, поступающая с пищей за исключением энергии, идущей на переваривание этих продуктов;

· - механическая работа Работа и энергия измеряется в одних физических единицах, Джоулях в системе «SI» или калориях., совершаемая в результате физической активности человека;

· - энергия, расходуемая для поддержания температуры тела;

· - разница между поступающей с пищей энергией и преобразуемой в организме на перечисленные выше виды деятельности (дисбаланс).

Уравнение энергетического баланса имеет следующий вид:

пища энергетический микробиот ферментный

.

В зависимости от образа жизни и физиологических особенностей человека величина дисбаланса постепенно может быть использована для изменения в организме количества, прежде всего мышечных, а затем и жировых тканей.

Рассмотрим отдельно каждое слагаемое уравнения энергетического баланса.

2. Энергия, поступающая с пищей Е

Энергия, поступающая с пищей , может быть получена суммированием частей , характеризующих калорийность каждого продукта. Эта энергия, во-первых, определяется массой съеденных пищевых продуктов и их удельной калорийностью, во-вторых, коэффициентом использования находящихся в пище энергетических и пластических веществ.

Коэффициент использования пищевых продуктов, прежде всего, зависит от ферментного состава и микробиоты организма человека.

Разные группы людей, традиционно использующие привычные для них диеты, в процессе эволюции приобрели специфическую ферментную структуру ЖКТ. Какие-то народности больше привыкли к растительной пище, и благополучно усваивают её. Другие привыкли преимущественно к животной, рыбной, жирной пище. Хорошо известна сильно отличающаяся ферментативная особенность «южных» и «северных» народов расщеплять этиловый спирт. Народы, живущие на крайнем севере способны питаться преимущественно мясом, жирной рыбой, и при этом не болеть цингой. Хотя «южные» народы обычно получают витамин «С» в основном с растительной пищей. В современном мире эти особенности понемногу сглаживаются, однако не учитывать их было бы неверным.

Вторым фактором, определяющим коэффициент усваивания пищи, является физическая активность человека. По-видимому, в процессе эволюции организм «научился» регулировать коэффициент усвоения энергетических и пластических веществ из пищи в зависимости от жизненной потребности. Можно вспомнить примеры защитной реакции здорового организма, возникающей при чрезмерном количество съеденной пищи.

Калорийность суточного рациона можно рассчитать, пользуясь электронными таблицами в Excel-формате (см. Приложение, таблица 1). В них приведена калорийность и состав Б/Ж/У в расчёте на 100 граммов продукта.

После выбора продукта следует в правой колонке указать массу в граммах, планирующуюся к использованию в рационе. Это позволит по заложенным в файле формулам рассчитать и калорийность, и количество Б/Ж/У.

Диетологи считают, что классическим соотношение для белков, жиров и углеводов Б/Ж/У = 1/1/4. В специфических не длительных условиях напряжённых тренировок и соревнований может быть изменено соотношение в этой триаде для белков в сторону увеличения, для жиров в сторону уменьшения. Превышающие классическую норму (Б/Ж/У = 1/1/4) белки нужны для интенсификации роста и восстановления мышечной ткани. Жиры требуют дополнительного времени и энергии для их усвоения, поэтому в периоды напряжённых тренировок и соревнований их количество рекомендуют снизить максимум на 10…15 %.

Вода в напряжённые периоды тренировок и соревнований очень нужна, она в больших количествах уходит из организма с потом. Поэтому восполнение воды должно быть регулярным, желательно это делать часто и в малых дозах, допускается в воду добавлять незначительное количество микроэлементов.

Отдельно следует сказать о важности употребления витаминов и, особенно, микроэлементов. Именно нехватка микроэлементов (Mg, K и др.) приводит к спазмам мышц при большой физической нагрузке.

3. Энергия для преобразований пищи в ЖКТ

Известна особенность организма человека, которую можно наблюдать в зимних походах. Сразу после кратковременных перекусов некоторое непродолжительное время человек более остро ощущает совершено не изменившуюся отрицательную температуру. Это связанно с тем, что часть энергии , которая раньше обеспечивала температурный комфорт, перенаправляется организмом на процесс переваривания пищи. В дальнейшем гомеомтазы организма компенсируют возникший дисбаланс, в том числе и за счёт съеденных во время перекуса продуктов.

После плановых приёмов пищи (завтрак, обед, ужин) рекомендуется не нагружать организм какими-либо видами деятельности. В эти период происходит существенное перераспределение энергии и кровотока в пользу органов ЖКТ. Не следует мешать организму и забирать у него часть энергии для других видов деятельности. Да он вам это не особенно и позволит.

При расчёте , следует:

· калорийность углеводной пищи умножить на 0.05;

· калорийность жирной пищи умножить на 0.07;

· калорийность белковой пищи умножить на 0.35;

· калорийность пищи, содержащей много клетчатки умножить на 0.8.

Пример расчёта энергии , необходимой для переваривания 100 граммов продукта калорийностью при содержании белков, жиров и углеводов , ,

.

Энергия на переваривание продуктов будет вычтена при расчёте калорийности продуктов в процессе составления рациона питания (см. раздел 1.6).

4. Энергия, расходуемая на основной обмен веществ

Основной обмен веществ - это часть энергии, получаемой организмом в результате обмена веществ, используемая для обеспечения жизнедеятельности организма в невозмущённых условиях окружения. Освобождаемая в ходе основного обмена веществ тепловая энергия расходуется на процессы клеточного метаболизма, кровообращение, дыхание, поддержание температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желёз.

Величина нами будет определяться по формулам.

Формулы Миффлина-Сан Жеора и Харриса Бенедикта

В этих формулах используется: - масса тела в кг; - рост в см; - возраст в годах. Основной обмен веществ в них выражен в килокалориях отдельно для мужчин и женщин.

Формула Миффлина-Сан Жеора (2005 год)

Для женщины . (ж)

Для мужчины . (м)

Харриса-Бенедикта (1919 год):

Для женщин:

Для мужчин:

Считается, что предпочтительнее использовать формулы Миффлина-Сан Жеора (М) и (Ж).

Формулы Рида, Гейла, Коза, Лёле

По этим формулам определяется коэффициент превышения основного обмена веществ, обусловленный повышенным пульсом и артериальным давлением:

,(R)

,

,

.

Здесь - частота сердечных сокращений; - пульсовое давление как разность систолического (большего) и диастолического (меньшего) артериального давления. Все три величины измеряются в состоянии покоя и полного восстановления после любых нагрузок.

При различных причинах повышенного и одна из этих какая-то из этих формул даёт более точный результат. При отсутствии информации о причинах превышения и рекомендуется использовать формулу Рида (R).

Обобщённые формулы для определения ООВ

Рекомендованные формулы целесообразно скомпоновать:

Для женщин:

.(Ж)

Для мужчин:

.(M)

4. Энергия, расходуемая на активную деятельность

Величина механической работы , совершаемой человеком зависит от её интенсивности (мощности ) и длительности

.

Интенсивности работы определяется скоростью, с которой человек совершает движения и мышечной силой , обуславливающей это движение

.

Для измерения интенсивности движений человека требуются соответствующие устройства. Эта специальная задача решается в условиях эксперимента. В результате обработки экспериментальных данных появились ориентировочные (см. Приложение, таблицы 1 и 2), в которых указано среднее значение затрат энергии на килограмм массы человека при том или ином виде физической активности.

На пути к частичному уточнению расхода механической энергии находятся современные фитнес-трекеры, в которых затраты механической энергии определяются временем и скоростью и способом перемещения человека, возможно, и пульсом. Поскольку алгоритмы расчётов производитель не раскрывает, то остаёшься только надеются, что они соответствуют физическим и физиологическим законам.

Ввиду сложности расчёта затрат энергии , рекомендуется использовать таблицу 2 (см. Приложение).

Прежде чем пользоваться таблицей, необходимо написать распорядок суток, где будут распределены все 24 часа на планируемые и отражённые в таблице виды деятельности.

В колонке «часы» таблицы 2 необходимо напротив запланированных видов деятельности указать время в часах. При этом в низу колонки должна фигурировать сумма выбранных времён, естественно, равная 24-м часам.

Просуммировав энергетические затраты по каждому запланированному виду деятельности, получим суммарную величину суточных затраты калорий . После определения этой величины следует вычислить индекс жизненной активности

.

Если , то, считается, что активность не высокая.

Если , то, считается, что активность нормальная.

Если , то, считается, что активность высокая.

5. Энергия, расходуемая на терморегуляцию

Затраты энергии на поддержание приемлемой температуры тела зависит от двух факторов: отклонению условий окружающей среды от комфортных для человека и от используемой одежды. При учёте отклонения параметров окружающей среды от комфортных следует учитывать не только температуру, а и влажность, скорость ветра.

Также нужно учитывать среду, в которой функционирует организм. При одной и той же температуре расход энергии на терморегуляцию во время плавания и в процессе перемещений по суше будут существенно отличаться.

В практических расчётах следует соотнести к . В условиях экстремальных зимних походов она может достигать .

Для зимних видов спорта на открытом воздухе, когда тренировка или соревнование не кратковременные (лыжные гонки, хоккей с мячом и пр.), рекомендуется в пересчёте на один час пребывания на открытом воздухе.

Для пребывания на открытом воздухе без режима тренировок или соревнований рекомендуется в пересчёте на один.

6. Составление рациона питания в зависимости от образа жизни человека

Рацион питания должен подбираться под сумму расходуемых энергий

.

Вначале в таблице 2 следует указать привычный для вас рацион питания, выбрав привычные для вас продукты и их массу. После первого просчёта калорийности и соотношения Б/Ж/У необходим сделать его коррекцию, пытаясь получить желаемое соотношение Б/Ж/У и необходимую калорийность.

Проделав коррекцию несколько раз, вы поймёте каких макронутриентов (Б/Ж/У) не хватает в вашем привычном рационе и питаетесь ли вы с излишком или с недостатком калорий. Вам следует изменить состав строк-продуктов, возможно, поменять планируемую к использованию массу продукта в некоторых строках.

После вычисления суммы в каждом столбце будет видна:

· общая калорийности выбранного рациона;

· общая масса ингредиентов;

· масса белков, жиров и углеводов в общей массе продуктов и весовое соотношение между ними.

7. Энергетический дисбаланс

Здоровый сформировавшийся организм, как гомеостатическая система, при стабильном образе жизни обеспечивает постоянство жизненно важных параметров и функций. К таковым относится, прежде всего, вес человека. При таком образе жизни следует планировать нулевым, а соотношение Б/Ж/У = 1/1/4.

Может быть, как минимум, две ситуации, когда человек не доволен своим физическим состоянием, и хочет изменить его к лучшему.

Первая ситуация, когда человек считает, что у него лишний вес и его нужно уменьшить. В этой ситуации должен выстроить свою диету так, чтобы было отрицательным. При этом выбирается не сама величина , а её отношение к положительному слагаемому баланса, именуемое коэффициентом дисбаланса

.

Не рекомендуется недостаток, как, впрочем, и избыток калорий планировать больше, чем k_Е = 10%.

При этом соотношение Б/Ж/У рекомендуется оставить классическим Б/Ж/У = 1/1/4. Считается ошибочным, когда при избытке жировой ткани человек начинает уменьшать долю жиров в соотношении Б/Ж/У. Рекомендуется менять только величину .

Вторая ситуация, когда человек считает, что у него недостаточная масса. Если человека устраивает увеличение собственной массы без изменения её структуры, то можно изменить только дисбаланс в пределах , оставив соотношение Б/Ж/У классическим.

Если человек считает, что у него недостаточная именно мышечная масса, и её нужно нарастить, то следует принять решение увеличить и затраты калорий в день на физически активные виды деятельности (ходьба, бег, тренажёрный зал, спортивные игры) и изменить соотношение Б/Ж/У в пользу белков. Но уменьшение это должно быть не более чем Б/Ж/У = 1/0.9/3.6. Только в условиях напряжённых и не длительных соревнований второе число, характеризующее долю жиров, можно снизить до 0.85. Это делается только по причине сложности переваривания жирной пищи в условиях напряжённых тренировок и соревнований.

В соотношении Б/Ж/У, когда второе и третье число меньше классических 1 и 4, означает, что в диете преобладают белки. Белки являются основным «строительным материалом» для мышц. Следует не забывать, что жирные кислоты используются при формировании оболочек клеток. Именно по этой причине настоятельно не рекомендуется сильно занижать долю жиров.

При наборе мышечной массы величину коэффициент дисбаланса также следует выбирать не более 10%.

Для удобства расчетов используется программа MS Exel.

Размещено на Allbest.ru