МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТРАТ
1. Метод прямой калориметрии является наиболее точным и состоит в непосредственном учёте всей теплопродукции организма в калориметрической камере. Сложность устройства камер и невозможность проведения в них многих опытов ограничивают круг его применения.
2. Метод определения расхода энергии по газообмену (непрямая калориметрия) предусматривает отбор пробы воздуха, выдыхаемого человеком за определенный промежуток, и определение в ней процентного содержания кислорода и углекислоты. Одновременно производят те же определения в наружном воздухе (вдыхаемом). По разнице содержания газов вычисляется количество поглощенного кислорода и выделенной углекислоты. Количество потребленного кислорода позволяет судить об интенсивности окислительных процессов, происходящих в организме, и определить количество выделенной теплоты, следовательно, и количество израсходованной энергии. Один и тот же объем кислорода, потребленного организмом, может выделить несколько различные количества тепла в зависимости от того, окисляются ли белки, жиры и углеводы. Показателем этого служит дыхательный коэффициент, представляющий собой отношение выделенной углекислоты к количеству поглощенного кислорода, который и учитывают для оценки калорической ценности каждого литра кислорода.
3. Расчетный метод вычисления суточного расхода энергии позволяет ориентироваться в величинах суточных энергетических затрат при массовых (скрининговых) исследованиях. Путем хронометража определяется время, которое тратит человек на все виды деятельности в течение суток (сон, прием пищи, отдых, работа, ходьба и др.). Общая сумма времени, затраченного на все виды деятельности, должна составлять 24 часа. Найденные величины умножаются на коэффициент физической активности (КФА), показывающий, во сколько раз энерготраты на данный вид деятельности превышают величину основного обмена (ВОО). Затем все энергетические траты за сутки суммируются и умножаются на величину, полученную в результате деления ВОО на 24 часа, так как при подсчете учитывается каждый вид деятельности в часах, а ВОО дана за сутки в целом (величины КФА и ВОО представлены в приложении 1, таблицы 3, 4).
Учитывая определенную неточность данных, получаемых этим методом, необходимо увеличить результат на 10% для покрытия расхода энергии по неучтенным и непроизвольным движениям.
Имея в виду обеспечение суточного расхода энергии на 11-12%за счет белков, на 30-33% – жиров, на 50-60% – углеводов, можно рассчитать суточную потребность в белках, жирах, углеводах, используя их калорические коэффициенты (для белков и углеводов – 4 ккал/г, для жиров – 9 ккал/г).
Пример расчета. При суточных энерготратах, равных 2200 ккал, количество энергии, приходящееся на белки, составит:
Следовательно, необходимое количество белков будет равно:
264 ккал : 4 ккал = 66 г
Таким же образом рассчитывают количество жиров и углеводов.
Для определения уровня знаний студентам предлагаются тесты и ситуационные задачи.
. I. При разработке физиологических норм питания населения учитываются
2. основной обмен
3. трудовая деятельность
4. специфически-динамическое действие пищи
II. Суточная потребность в белках человека трудоспособного возраста
III. Рекомендуемое соотношение в рационе жиров животного и растительного происхождения
IV. Источники пектиновых веществ
V. Минеральный элемент – аккумулятор энергии, необходимой для сокращения мышц
Эталоны ответов к тестам.
Примеры ситуационных задач.
Суточные энергозатраты мужчины 40 лет, работающего хирургом в стационаре, составляют 2775 ккал. Количество белков в рационе – 68 г (в том числе животного происхождения – 28 г), жиров – 95 г ( из них растительных – 21г), углеводов – 412 г, кальция – 780 мг, фосфора – 803 мг, витамина С – 67 мг.
Оцените рацион питания. Перечислите возможные последствия его влияния на состояние здоровья. Укажите пути оптимизации рациона.
При исследовании фактического питания женщины 64 лет установлено, что энергетическая ценность суточного рациона составила 2123 ккал; количество белков – 60 г, жиров – 67 г, полиненасыщенных жирных кислот – 4% от калорийности, углеводов – 320 мг, сахара – 20% от калорийности, пищевых волокон – 10 г, витамина А – 734 мкг рет.экв.
Дайте заключение о соответствии рациона питания физиологическим потребностям данной женщины. Укажите пути оптимизации рациона. Перечислите пищевые вещества, которыми следует обогащать рационы людей пожилого возраста.
Эталоны ответов к ситуационным задачам.
Согласно «Нормам физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ» (МР 2.3.1.2432-08) мужчина относится ко 2 группе физической активности. Калорийность его рациона превышает норму для данной группы интенсивности труда и возраста (2500 ккал). Количество белков в рационе (норма – 77 г) и белков животного происхождения (норма – 38,5 г) недостаточно. Общее количество жиров повышено (норма – 83 г); доля жиров растительного происхождения составляет 22% при норме 30%. Количество углеводов избыточно (норма – 366 г). Содержание кальция (норма – 1000 мг) и витамина С (норма – 90 мг) недостаточно.
Данный рацион может привести к снижению защитных сил организма, избыточному весу, заболеваниям сердечно-сосудистой системы, сахарному диабету, онкологическим заболеваниям, заболеваниям костной системы, гиповитаминозам.
Необходимо снизить калорийность рациона за счет уменьшения количества жиров и углеводов; повысить содержание белков, в частности белков животного происхождения (за счет расширения перечня продуктов животного происхождения), и долю жиров растительного происхождения (за счет включения в рацион растительных масел); повысить количество кальция и витамина С.
Рацион питания не соответствует «Нормам физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ» (МР 2.3.1.2432-08), регламентирующим потребности женщины старше 60 лет. Энергетическая ценность рациона превышает норму (1975 ккал). Количество белков и жиров достаточно (норма – 61 г и 66 г соответственно), углеводов – избыточно (норма – 284 г). Важно отметить, что содержание в рационе полиненасыщенных жирных кислот и пищевых волокон недостаточно (норма – 6-10% от калорийности и 20 г). Доля сахара в рационе избыточна (норма – менее 10% от калорийности).
Необходимо уменьшить калорийность рациона за счет снижения содержания углеводов; обогатить рацион продуктами, содержащими полиненасыщенные жирные кислоты и пищевые волокна; снизить долю сахара.
Рационы людей пожилого возраста следует обогащать продуктами, содержащими антисклеротические факторы (ПНЖК, витамины В12, В6, фолаты), витамины-антиоксиданты (С, Е, А, β-каротин), фосфатиды, биофлавоноиды, минеральные вещества (кальций, калий, магний, железо, цинк, хром), пищевые волокна.
Краткие указания к работе студентов на практическом занятии.
Преподаватель осуществляет мотивационное введение в занятие, проводит контроль и корректировку исходного уровня знаний и умений.
Затем студенты приступают к: 1. расчету собственных энергозатрат, суточной потребности организма в белках, жирах, углеводах и оформлению заключения; 2. решению ситуационных задач.
Преподаватель проводит контроль конечного уровня знаний студентов – принимает заключение по анализу суточных энергетических трат и ответы на ситуационную задачу, вносит в них необходимые коррективы.
Источник
Основные методы определения энергетических затраты организма человека
Энергетические затраты человека (обычно за сутки) определяются различными методами. В настоящее время используются 4 основных метода определения энергетических затрат человека:
1. Метод прямой калориметрии;
2. Метод непрямой (респираторной) калориметрии;
3. Метод алиментарной (пищевой) энергометрии;
4. Хронометражно-табличный метод.
Наиболее точным методом определения энергетических затрат считается метод прямой калориметрии, который основан на непосредственном определении всего тепла, которое высвобождается в организме в процессе его жизнедеятельности. Эти исследования проводятся в специальных устройствах – калориметрах. Современный калориметр представляет собой специальную камеру различных размеров с двойными стенками, в которой человек может прожить несколько дней. В необходимых случаях в камере может быть установлена кровать, стол, стул и др., а при исследовании физической работы – соответствующие приспособления для её выполнения. Камера имеет дверь и люк для подачи пищи и удаления экскрементов. Тепло, выделяемое организмом человека во время исследования, поглощается потоком воды, которая циркулирует между стенками по системе трубок. Энергетические затраты в этом случае определяются путём установления объёма протекающей воды и степенью её нагрева в процессе опыта.
Недостатками метода прямой калориметрии являются:
1) сложность устройства камеры;
2) невозможность изучения различных видов деятельности человека в связи с ограниченными размерами камеры;
3) изоляция человека от влияния многих факторов окружающей среды, оказывающих постоянное влияние на его организм (климатических, социальных, бытовых и др.).
Указанные недостатки делают ограниченным использование этого метода при исследовании довольно разнообразных условиях труда и быта человека.
Более широкое распространение получил другой метод определения энергетических затрат – метод непрямой калориметрии (респираторный, или метод газообмена). Сущность этого метода заключается в исследовании лёгочного газообмена – определении лёгочной вентиляции (при расчётах минутной), количества поглощённого при этом кислорода и выделенного углекислого газа, определении дыхательного коэффициента (ДК). По энергетическому эквиваленту одного литра кислорода (при определенном дыхательном коэффициенте) и величине лёгочной вентиляции, определяют расход энергии при любом виде деятельности человека. Теоретическими предпосылками для этого метода послужило то, что все тепло, которое освобождается в организме, является результатом окисления питательных веществ – углеводов, жиров и белков и происходит за счёт кислорода вдыхаемого воздуха. Это основано на известном положении закона сохранения энергии о том, что выделение тепла при химических процессах зависит только от начального и конечного состояния вещества и не зависит от промежуточных реакций.
Известно, что в процессе дыхания человек поглощает определённое количество кислорода атмосферного воздуха и выделяет углекислый газ. Исследуя изменения химического состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, определяют количество поглощённого организмом кислорода воздуха. Однако, так как энергетическая ценность при окислении кислородом углеводов, белков и жиров различна, необходимо знать характер окисляющихся при этом пищевых веществ. Это устанавливается по дыхательному коэффициенту, который выражается отношением объёма выделенного организмом углекислого газа, к объёму поглощённого за тот же время кислорода.
 |
Это отношение зависит от характера окисляющихся веществ. При чисто углеводном питании дыхательный коэффициент может быть максимальным и достигать 1, так как по уравнению реакции:
При окислении глюкозы поглощение 6 грамм-молекул кислорода сопровождается выделением 6 грамм-молекул угольной кислоты
При окислении жиров объём выдыхаемого воздуха меньше объема вдыхаемого воздуха на количество миллилитров, равное кислороду, который соединился с водородом для образования воды. Например, при окислении жира реакция протекает следующим образом:
То есть из 145 молекул О2 только 102 использованы на образование СО2, а 43 соединились с водородом и образовали воду, поэтому в этом случае ДК равен:
 |
Для других жиров дыхательный коэффициент колеблется в пределах от 0,7 до 0,72.
При окислении белков в организме человека азот белков образует в сочетании с углеродом, водородом и кислородом мочевину и другие азотсодержащие вещества, которые выделяются почками. Зная количество азота в моче можно определить количество окислившегося белка, так как содержание азота в белке в среднем 16%.
ДК белков колеблется в пределах от 0,78 до 0,82.
Так как обычно человек употребляет смешанную пищу (белки, жиры, углеводы), то дыхательный коэффициент в нормальных условиях у человека может колебаться в широких пределах (от 0,71 до 1,0).
При исследовании энергетических затрат методом газообмена наибольшее применение нашёл метод Дугласа-Холдейна. Этот метод предусматривает замер и измерение объёма выдыхаемого воздуха за определённый промежуток времени и анализ его на содержание О2 и СО2. Выдыхаемый воздух с помощью специальных приспособлений (маски, загубники, гофрированные трубки и др.) собирается в специальный прорезиненный мешок (мешки Дугласа), объёмом 100-150 л, а затем измеряется точный объём выдохнутого воздуха за время исследования путём пропускания воздуха из мешка Дугласа через газовый счётчик. При этом отбираются пробы воздуха для анализа его химического состава. Анализ проб воздуха проводят в газоанализаторе Холдейна или других современных газоанализаторах.
Для сравнительной оценки полноты полученных данных при расчётах объём выдохнутого воздуха приводят к нормальным условиям (стандартным) — температура 0 °С, давление 760 мм. рт. ст. и сухому состоянию.
Исследуемый дышал в мешок 5 минут, при этом:
1) выдохнул за 5 минут 37,3 л воздуха, или за 1 минуту — 7,46 л;
2) температура окружающего воздуха – 25 °С;
3) барометрическое давление – 765 мм. рт. ст.
При приведении объёма выдыхаемого воздуха (по специальным таблицам) к нормальным условиям и сухому состоянию объём выдыхаемого воздуха за 1 мин составил 6,669 л.
Газовый анализ проб выдыхаемого воздуха показал в нём содержание:
Так как сумма СО2+О2 в выдохнутом воздухе составила 20,7 % (3,4 %+ 17,3 %), то на долю азота остаётся: 100 % – 20,7 % =79,3 %.
Состав чистого вдыхаемого воздуха следующий:
Изменение процентного содержания N2 в выдыхаемом воздухе объясняется исключительно неравенством объёмов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, так как азот во время дыхания является газом индифферентным и его количество остаётся без изменения.
Поэтому отношение количества потреблённого О2 производится по соотношению процента азота в выдыхаемом и вдыхаемом воздухе:
на 79,04 % объёма N2 во вдыхаемом воздухе приходится 20,93 % объёма О2,
а на 79,3 % объёма N2 в выдыхаемом воздухе Х объёма О2;
 |
Тогда количество поглощённого О2 в организме составит:
Зная объём выдохнутого воздуха за минуту и процентное содержание в нём О2 и СО2 можно определить объёмы поглощения О2 и выделения СО2 :
 |
 |
где, 6,669 – минутный объём дыхания (приведенный к стандартным условиям и сухому состоянию)
 |
Тогда,
По специальным таблицам находим, что при ДК = 0,91 калорическая стоимость 1000 мл поглощённого О2 составляет 4,936 ккал.
Калорическая стоимость поглощённых 246,7 мл. О2 во время эксперимента составит:
 |
В зависимости от поставленной задачи можно выразить полученную величину на единицу времени: сек., мин., час, сутки, на 1 кг массы тела и др.
Недостатками этого метода определения потребности организма человека в энергии является большая трудоемкость исследований, и он не всегда надёжен при определении расхода энергии у людей с большим разнообразием трудовых операций и процессов различной интенсивности.
Метод алиментарной энергометрии (балансовый метод Бузника- Калмыкова) основан на точном учёте энергетической ценности принятой пищи и контроле массы тела испытуемых в динамике в течение 15-16 дней. Для этого испытуемый ежедневно утром после туалета взвешивается с точностью до 50 г
В случае равенства расхода энергии и энергоценности пищи, масса тела человека, как правило, не изменяется и, напротив, при нарушении этого равенства, масса тела увеличивается или уменьшается. Прибавка в массе тела человека обусловлена в основном накоплением жира в организме. Жировая ткань содержит 25% воды, поэтому килограмм прибавки массы тела здорового человека соответствует 6750 ккал. Вычитая энергетическую ценность, накопившегося жира во время опыта, можно с большой достоверностью определить энергетические затраты человека.
Дата добавления: 2015-12-01 ; просмотров: 6799 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
