Potrzeby energetyczne organizmu człowieka i wartość energetyczna pożywienia. R. Cichon CM UMK 2015

Transkrypt

1 Potrzeby energetyczne organizmu człowieka i wartość energetyczna pożywienia R. Cichon CM UMK 2015

2 Przemiany energetyczne Dostarczone do organizmu węglowodany, tłuszcze i białka są utleniane, a uwolniona energia zostaje przeniesiona na ATP (A). Podstawową substancją w procesie pozyskiwania energii jest acetylokoenzym A. Węglowodany są przekształcane w procesie glikolizy do pirogronianu, a ten dalej w acetylokoenzym A (acetylo- CoA). Powstające w wyniku hydrolizy triacylogliceroli kwasy tłuszczowe są również rozkładane do dwuwęglowej kluczowej substancji. Aminokwasy pochodzące z białek są rozkładane albo pośrednio do pirogronianu, a następnie acetylo-coa, albo bezpośrednio do acetylo-coa. Powstająca w ten sposób pula acetylo- CoA może być z jednej strony wykorzystana do syntezy aminokwasów i kwasów tłuszczowych, a także może być dalej utleniana w cyklu kwasów trikarboksylowych. Oprócz C0 2 jako końcowego produktu endogennych reakcji utleniania powstają wtedy również zredukowane koenzymy: dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NADH) i dinukleotyd flawinoadeninowy (FADH), które w przebiegających następnie reakcjach fosforylacji oksydatywnej zachodzących z udziałem tlenu ulegają dalej utlenieniu. Wyłącznie do tych procesów komórkowych organizmowi niezbędny jest aparat oddechowy: tlen jest potrzebny do utleniania NADH, podczas gdy dwutlenek węgla powstający w wyniku pełnego utlenienia węgla pochodzącego z pożywienia musi być usunięty z organizmu. Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.23

3 Szlaki przemian głównych składników będących źródłem energii są regulowane w wyniku wspólnych nakładających się mechanizmów. Tylko w ten sposób możliwe jest sprawne i samoregulujące się współdziałanie w procesach pozyskiwania energii. Wydatkowanie energii jest ważną wartością nastawczą: jeśli komórka uzyskuje więcej energii niż jej potrzebuje, zmniejszeniu ulega aktywność wielu enzymów uczestniczących w przemianie materii. Już drugi w kolejności enzym szlaku glikolizy, fosfofruktokinaza-1, jest ważnym enzymem regulatorowym. Aktywność tego enzymu jest hamowana zarówno przez końcowy produkt wysokoenergetyczny ATP, jak również przez produkt pośredni - cytrynian. Szybki przebieg wszystkich reakcji składających się na przemianę energii wymaga, aby powstałe ATP było usuwane w reakcjach wymagających do swego przebiegu energii, a także aby dostępna była wystarczająca ilość substratów energetycznych i tlenu niezbędnych do procesów oksydacji. Jeśli spełnione są te warunki, mówi się o metabolizmie tlenowym W przypadku aktywności ruchowej nie jest jednak do uniknięcia sytuacja, w której występuje niedobór tlenu w stosunku do potrzeb związanych z przemianami energetycznymi. Ostatni etap, fosforylacja oksydacyjna, przebiega wtedy w niewystarczającym stopniu. Substrat, NADH, gromadzi się w komórkach i hamuje aktywność cyklu kwasów trikarboksylowych. W ten sposób gromadzi się pirogronian, przez co dochodzi do zmniejszenia tempa glikolizy oraz do wstrzymania przemian energetycznych. Aby mimo to pozyskać nawet najmniejsze ilości energii, organizm jest w stanie przekształcać pirogronian do mleczanu.ten szlak jest wprawdzie niewydolny, jednak dzięki niemu usuwany jest pirogronian, co pozwala na ponowne wytworzenie, przynajmniej w procesie glikolizy, niewielkich ilości ATP. Ten beztlenowy (anaerobowy) szlak gwarantuje, że mięśnie szkieletowe mogą osiągnąć maksymalną wydolność bez wcześniejszego przygotowania. Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.23

4 ATP + H 2 O ADP + P i ATP + H 2 O AMP + PP i Podaż i dostępność energii U osoby dorosłej w ciągu doby syntetyzowane i zużywane jest około 85 kg adenozynotrifosforanu (ATP). Magazynowanie energii w ATP (A) polega na tworzeniu wiązań między grupami fosforanowymi, przy czym wiązanie przy ostatniej grupie jest wiązaniem o największej wartości energetycznej. W warunkach fizjologicznych hydroliza tego wiązania dostarcza ok. 8 kcal (33,47 kj)/ /mol ATP. Dalsza hydroliza ADP do AMP (adenozynomonofosforanu) dostarcza dodatkowej porcji energii. Reakcja ta ma jednak mniejsze znaczenie. W reakcjach odwróconej hydrolizy ATP energia uzyskiwana w wyniku rozkładu składników pokarmowych jest wykorzystywana do syntezy ATP z adenozynodifosforanu (ADP) i grupy fosforanowej. Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.25

5 Jednak z energii przyjętej z pożywieniem jedynie część gromadzona jest w postaci ATP, chociaż główne składniki pokarmowe są u osoby dorosłej wchłaniane w ponad 95% Z energii metabolicznej, określanej również jako fizjologiczna wartość energetyczna, około 50% jest zamieniane bezpośrednio w ciepło. Kilka procent tej energii wykorzystywane jest w procesach przemiany materii, szczególnie wtedy, gdy w organizmie przebiegają procesy spichrzania lub gdy w procesie syntezy białka niezbędne są przemiany i rozkład aminokwasów. Miernikiem tej części energii jest termogeneza poposiłkowa (termogeneza indukowana pożywieniem), określana wcześniej jako specyficzne dynamiczne działanie pokarmów". Wynosi ona 14-20% białka, 4-10%-węglowodanów i 2-4% wartości energetycznej tłuszczu. Sprawność reakcji transformacji energii składników pokarmowych w ATP wynosi ok. 40%. W związku z tym zawsze należy dostarczyć większej ilości energii niż ostatecznie jest przekształcana w ATP. Indywidualna zmienność sprawności decyduje o dobrym lub złym" wykorzystywaniu pożywienia, a w końcu także o masie ciała. Spichrzanie wewnątrzkomórkowe jest rezultatem przeładowania metabolitami, materiałem egzogennym albo jest wynikiem zaburzeń metabolizmu uniemożliwiających wydzielenie pośrednich lub końcowych produktów przemiany materii. W większości przypadków mechanizm jest złożony i polega zarówno na przeładowaniu, jak i obniżonej sekrecji czy utylizacji produktu. Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.25

6 s.27 Na zapotrzebowanie człowieka na energię składają się 3 znaczące komponenty (A): podstawowa przemiana materii (podstawowe tempo metabolizmu), energia potrzebna na aktywność fizyczną (koszt energetyczny wysiłku fizycznego) oraz energia niezbędna w procesie termogenezy indukowanej pożywieniem. Należy też uwzględniać wiele czynników, które są pomijane ze względu na niewielkie znaczenie w podstawowej przemianie energii. Są to np. wzrost tempa metabolizmu związanego z procesami wzrostu organizmu, narządów wewnętrznych lub mięśni. Chociaż aktywność umysłowa może być odczuwana jako obciążenie pracą, nie wykazuje ona jednak wpływu na przemiany energetyczne.mózg ma jedno z najwyższych względne tempo metabolizmu. Poziom podstawowej przemiany energii nie jest wartością stałą, lecz podlega wahaniom w czasie i wahaniom indywidualnym. W czasie snu obniża się ona o ok. 10%. Silne zimno prowadzi do wzrostu podstawowego tempa metabolizmu o 2-5%, a temperatury powyżej 30 C powodują jej zwiększenie o 0,5% na każdy stopień przyrostu temperatury. Ponieważ zawartość tkanki tłuszczowej w ciele jest u kobiet większa niż u mężczyzn, szacuje się, że podstawowa przemiana materii jest u kobiet niższa niż u mężczyzn. Podstawowa przemiana materii zwiększa się znacząco, w odniesieniu do masy ciała, do 4-5 rż, a następnie maleje powoli do r.ż. Wraz z wiekiem dochodzi do zmniejszenia zawartości w organizmie tkanek aktywnych metabolicznie (np. tkanki mięśniowej), co przyczynia się do dalszego spadku podstawowej przemiany energii. Indywidualne różnice w udziale podstawowej przemiany energii w wytwarzaniu ciepła lub syntezy ATP mogą tłumaczyć zróżnicowanie na dobrych (wykorzystujących energię pożywienia w większym stopniu) i złych (wykorzystujących energię pożywienia w mniejszym stopniu) konsumentów pokarmu". Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.27

7 Podstawowa przemiana materii zwiększa się znacząco, w odniesieniu do masy ciała, do 4-5 r ż, a następnie maleje powoli do r.ż. Wraz z wiekiem dochodzi do zmniejszenia zawartości w organizmie tkanek aktywnych metabolicznie (np. tkanki mięśniowej), co przyczynia się do dalszego spadku podstawowej przemiany energii. Indywidualne różnice w udziale podstawowej przemiany energii w wytwarzaniu ciepła lub syntezy ATP mogą tłumaczyć zróżnicowanie na dobrych (wykorzystujących energię pożywienia w większym stopniu) i złych (wykorzystujących energię pożywienia w mniejszym stopniu) konsumentów pokarmu". Wydatki energetyczne korelują wprawdzie z masą ciała (B), są jednak zależne głównie od wielkości beztłuszczowej masy ciała. Ponieważ najczęściej zawartość nieaktywnej metabolicznie tkanki tłuszczowej [tkanka tłuszczowa jest tkanką aktywną metabolicznie, zachodzą w niej m.in. procesy syntezy - lipogenezy i rozkładu - lipolizy triacylogliceroii, a także wydziela ona liczne hormony i inne substancje aktywne biologicznie określane jako adipokiny ], w tych przypadkach zwiększenie masy ciała prowadzi do niewielkiego wzrostu wydatków energetycznych. Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.27

8 Wydatki energetyczne związane z aktywnością fizyczną są najczęściej przeszacowywane. W rzeczywistości wysiłki pożerające energię dotyczą obecnie prawie tylko sportu zawodowego i semizawodowego s.27 Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.27

9 Decydujące znaczenie dla wydatków energetycznych ma ilość i aktywność pracujących włókien mięśniowych budujących mięśnie szkieletowe. W tym sensie wysiłek fizyczny prowadzi nieuchronnie do zwiększenia zapotrzebowania na tlen, które wyraża się w subiektywnym nasileniu częstości oddechowej i częstości akcji serca. Jednostronny, wytrwały trening mniejszej liczby grup mięśniowych, jak w przypadku wysiłków określanych jako body building, nie stanowi w tym sensie ekstremalnego obciążenia. W wyniku takiego wysiłku wydatki energetyczne i w konsekwencji zapotrzebowanie na energię zwiększają się tylko nieznacznie s.27 Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.27

10 Energia w tkankach. Źródłem energii dla mózgu jest prawie wyłącznie glukoza. W przeciwieństwie do mózgu mięśnie zawierają w swoich komórkach duże zasoby glikogenu. W wyniku jego rozkładu w komórkach mięśniowych powstaje glukozo-6- fosforan, który jednak nie może być dalej hydrolizowany. Jest on włączany wyłącznie w szlak glikolizy i nie może być transportowany do krwi w postaci glukozy. Najważniejszym narządem w regulacji przemiany materii jest wątroba. Wątroba jest zdolna do pobierania dużych ilości glukozy, jej magazynowania w postaci glikogenu i w razie potrzeby do przeznaczania odpowiednich jej ilości na wyrównanie i stabilizację stężenia glukozy we krwi. Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.31

11 Kontrola gospodarki energetycznej Wytwarzanie bogatego w energię ATP jest związane z jego rozkładem do ADP (A). Konieczność tego dostosowania wynika z tego, iż w organizmie człowieka do dyspozycji znajdują się niewielkie ilości ATP, ADP lub AMP (kilka gramów). Aby pokryć dobowe zapotrzebowanie na energię w wysokości 2000 kcal, potrzebne jest ok. 80 kg wolnych nukleotydów adeninowych. Aby to zapewnić każda cząsteczka ADP jest codziennie tysiąckrotnie - w warunkach silnej kontroli - fosforylowana i ponownie hydrolizowana. Regulacja tych procesów następuje dzięki wielu mechanizmom. Żywienie. Atlas i podręcznik Elsevier 2007 s.33

12 Teoretycznie sprzężenie procesów zużywających energię z procesami dostarczającymi ATP może być bez znaczenia (B). Gdy komórka zużywa ATP, mitochondria nie mają do dyspozycji odpowiedniej ilości ADP. Przyczynia się to do zmniejszenia tempa syntezy ATP i nagromadzenia NADH. Będący tego wynikiem wzrost stosunku NADH/NADH + hamuje w końcu aktywność cyklu kwasów trikarboksylowych, przez co wytwarzanie energii ulega zatrzymaniu. W praktyce proces utleniania może przebiegać niezależnie od fosforylacji: transport elektronów w łańcuchu oddechowym przebiega w sposób nieograniczony, przy czym zamiast syntezy ATP wydzielane jest ciepło. Żywienie. Atlas i podręcznik Elsevier 2007 s.31

13 Fosfofruktokinaza podlega również hamowaniu przez ATP (C). W reakcji katalizowanej przez ten enzym zużywane jest ATP. Difosfataza 1,6-fruktozowa katalizuje reakcję przebiegającą w przeciwnym kierunku, jednak do jej przebiegu nie jest niezbędne ATP. Jeśli jednocześnie przebiegają obie reakcje, ATP ulega zmarnowaniu". Tego typu bezużyteczne" cykle substratowe określa się jako cykle jałowe {futile cydes). Indywidualne różnice w aktywności tych cykli (m.in. hydrolizy tłuszczu i jego reestryfikacja) mogą pochłaniać do 500 kcal/ /dzień. Stanowią one podstawę biochemiczną do wykorzystywania różnorodnych składników pokarmowych i tym samym dla zmieniającej się masy ciała w przypadku jednakowych zwyczajów żywieniowych i takich samych warunków zewnętrznych. Żywienie. Atlas i podręcznik Elsevier 2007 s.33

14 Metabolizm, przemiana materii całokształt przemian biochemicznych i towarzyszących im przemian energetycznych, jakie zachodzą w organizmach żywych. Gertig, Gawęcki, Słownik Terminów Żywieniowych, 2001 Powstająca energia jest wykorzystywana: w procesach syntezy, do utrzymania stałej ciepłoty ciała jako energia cieplna, do pracy mięśni jako energia mechaniczna, do przewodzenia impulsów nerwowych jako energia elektryczna, w procesach transportu przez membrany, do sekrecji hormonów. Podstawowym celem odżywiania jest zaspokojenie potrzeb energetycznych.

15 Całkowita przemiana materii CPM to całodobowy wydatek energetyczny człowieka związany z jego normalnym funkcjonowaniem w środowisku i pracą zawodową. E CPM (EE) = E PPM + E sdd + E pm + E prod + E mag E CPM termogeneza całkowita = energia wydatkowana = całkowita przemiana materii = wydatki energetyczne (EE); E PPM termogeneza podstawowa = podstawowa przemiana materii; E sdd swoiście dynamiczne działanie pożywienia = termogeneza poposiłkowa = ciepłotwórcze działanie pokarmu; E pm energia pracy mięśniowej = energia aktywności fizycznej; E prod energia produkcyjna: energia na wzrost i rozbudowę organizmów rosnących; E mag energia magazynowana;

16 Podstawowa przemiana materii PPM najniższy poziom przemian energetycznych, dostarczający energii niezbędnej dla podstawowych funkcji fizjologicznych, warunkujących podtrzymywanie życia w optymalnych warunkach bytowych Inaczej: termogeneza podstawowa, tj. energia zużywana na procesy bytowe w organizmie znajdującym się w stanie spoczynku: do oddychania, biosyntezy, transportu aktywnego, sekrecji, przewodzenia impulsów, bicia serca, krążenia krwi, ruchów jelit, itp. energia na podtrzymanie życia

17 PPM warunki oznaczania Warunki te określają, że człowiek znajduje się na czczo, w pozycji leżącej, w zupełnym spokoju fizycznym oraz w otoczeniu o odpowiednim klimacie. Przemianę określoną w tych samych warunkach, lecz z wyłączeniem stanu na czczo, nazywamy spoczynkową przemianą materii. Proste oszacowanie PPM: kobiety: 0,9 kcal/kg m.c./h mężczyźni: 1 kcal/kg m.c./h Inne wzory do obliczenia PPM: Harrisa-Benedicta, Breitmana;

18 Obliczanie PPM wzory Wzory Harrisa-Benedicta: kobiety: PPM = 665,09 + 9,56 W + 1,85 H 4,67 A mężczyźni: PPM = 66, ,75 W + 5 H 6,75 A W masa ciała (kg); H wysokość (cm); A wiek (lat) Proste oszacowanie: kobiety: 0,9 kcal/kg m.c./h masa ciała 24h mężczyźni : 1 kcal/kg m.c./h masa ciała 24h

19 Obliczanie PPM wzory Równanie Mifflin-St.Joer: kobiety: REE = W + 6,25 H 5 A mężczyźni: REE = W + 6,25 H 5 A W masa ciała (kg); H wysokość (cm); A wiek (lat) REE spoczynkowy wydatek energetyczny

20 Na podstawie danych empirycznych WHO opracowała tabele, które są często wykorzystywane do szacowania wielkości podstawowej przemiany materii. Tak wyliczoną PPM mnoży się następnie przez współczynnik określający średni poziom aktywności fizycznej w ciągu doby - PAL {physical activity level). W dokładnych obliczeniach należałoby odnieść PAL do czasu trwania określonych aktywności, np. 7 godz. snu - PAL = 0,95, 3 godz. pracy w domu - PAL = 2,4 itp Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.29

21 Masę ciała do oszacowania wydatków energetycznych możemy obliczyć z wartości BMI BMI = masa ciała (kg) / wzrost x wzrost (m) Wyliczenie należnej m.ciała, BMI = przy wzroście 1,70 m należna m.ciała = 20 x 1,7 x 1,7 =? należna m.ciała = 22 x 1,7 x 1,7 =?

22 Wzór Hamwi metoda oszacowania idealnej masy ciała IMC mężczyźni = 48kg + 2,7kg na każdy cal wzrostu powyżej 5 stóp IMC kobiety = 45,5kg + 2,2kg na każdy cal wzrostu powyżej 5 stóp SMC = (AMC-IMC) x 0,25 + IMC SMC-dla osób z BMI >30kg/m2 lub >130% IMC Cal = 2,54 cm; stopa = 30,48 cm

23 Wydatki energetyczne organizmu i jego składowe (1) EE = E PPM + E sdd + E pm + E prod + E mag wydatki energetyczne organizmu dorosłego wydatki energetyczne organizmu młodego = E PPM + E sdd + E pm + E mag = E PPM + E sdd + E pm + E prod + E mag E mag = 0 zrównoważony bilans energetyczny; organizm nie magazynuje energii (tkanki tłuszczowej), E mag > 0 dodatni bilans energetyczny; organizm magazynuje energię: zwiększa masę ciała, gł. ilość tkanki tłuszczowej, E mag < 0 ujemny bilans energetyczny; organizm zmniejsza masę ciała, w tym ilość tkanki tłuszczowej i masę mięśniową i narządową;

24 Termogeneza poposiłkowa (ciepłotwórcze działanie pokarmu, swoiście dynamiczne działanie pokarmu) wzrost przemiany materii (produkcji ciepła) w organizmie po spożyciu pokarmu. Wzrost ten jest związany z trawieniem i przyswajaniem składników pożywienia i trwa zwykle kilkadziesiąt minut po posiłku. Po spożyciu białek o 20% Po spożyciu tłuszczów o 3% Po spożyciu węglowodanów o 7% Średnio o 10% PPM koszt trawienia Gertig, Gawęcki, Słownik Terminów Żywieniowych, 2001

25 Wydatki energetyczne organizmu i jego składowe (2) EI = EE EE = E PPM + E sdd + E pm + E prod + E mag 70-75%E CPM 10%EI 20-25%E CPM =0 =0 EE = % E PPM EE = 1,3 2,4 E PPM Współczynnik aktywności fizycznej jest to krotność E PPM określająca całkowite wydatki energetyczne (EE) organizmu.

26 Wartość energetyczna żywności (kaloryczność żywności) pojęcie charakteryzujące produkt, posiłek lub całodzienną rację pokarmową, które w kilokaloriach (kcal) lub kilodżulach (kj) wyraża ilość energii dostarczaną organizmowi konsumenta i wykorzystywaną na pokrycie jego zapotrzebowania energetycznego. Metody oznaczania: fizyczne: kalorymetria bezpośrednia, kalorymetria pośrednia, chemiczne: klasyczna, Winokurowa, Rozentala. Gertig, Gawęcki, Słownik Terminów Żywieniowych, 2001

27 Wartość energetyczna składników pokarmowych jest ustalana od ponad 100 lat za pomocą bomby kalorymetrycznej. W metodzie tej mierzona jest zmiana temperatury medium otaczającego komorę spalania w czasie utleniania składników pokarmowych. Zmierzona zmiana temperatury określana jest jako fizyczna wartość energetyczna. W przypadku składników pokarmowych, takich jak tłuszcze i węglowodany, które są w organizmie utleniane całkowicie do C0 2 i H 2 0, fizyczna wartość energetyczna jest w przypadku całkowitej resorpcji identyczna jak fizjologiczna wartość energetyczna. Wynosi ona dla węglowodanów 410 kcal (1680 kj)/100 g, a dla tłuszczów 930 kcal (3890 kj)/100 g. Ponieważ każde białko ma inny skład aminokwasowy, nie można określić jednolitej wartości energetycznej białka. Jest ona jednak średnio zbliżona do wartości energetycznej węglowodanów, np. fizjologiczna wartość energetyczna kazeiny wynosi 425 kcal (1780 kj)/100 g. Znajdujący się w aminokwasach azot nie może być w organizmie człowieka utleniany całkowicie, lecz jest przekształcany w mocznik i w takiej postaci usuwany z organizmu przez nerki. Utleniany mocznik mógłby dostarczyć dodatkowej energii, jednak zawsze część energii zmagazynowanej w spożytych białkach jest tracona z moczem. Stąd fizjologiczna wartość energetyczna białek jest mniejsza zmierzona bezpośrednio w czasie spalania fizycznej wartości energetycznej Żywienie. Atlas i podręcznik Biesalski i Grimm, Elsevier 2007, s.25

28 Wartość energetyczna brutto pożywienia (energia brutto) ilość energii jaka wyzwala się podczas spalania danego pokarmu lub substancji poza organizmem. Jako miernik spożycia energii jest to wartość zawyżona, ponieważ w organizmie nie wszystkie składniki pożywienia ulegają strawieniu i włączeniu w przemiany metaboliczne, a białka nie spalają się do tlenków azotu, ale są metabolizowane do mocznika, z którym traci się ok. 30% zawartej w nich energii. Spożycie energii (EI) = Wartość energetyczna pożywienia (WE) Straty energii w kale, moczu, energii cieplnej Gertig, Gawęcki, Słownik Terminów Żywieniowych, 2001

29 Wartość energetyczna pożywienia a spożycie energii Energia brutto 100% (ciepło spalania) Energia strawna 96% straty w kale 4% straty w moczu 5% Energia metaboliczna ME 91% Retencja energii 75 90% ME straty energii cieplnej* 10-25% ME *częściowo wykorzystywana do ogrzania organizmu

30 Wartość energetyczna netto pożywienia (energia metaboliczna, energia netto) ilość energii jaka wyzwala się z danego pokarmu lub składnika odżywczego podczas przemian katabolicznych i może być przez organizm wykorzystana w formie ciepła lub związków wysokoenergetycznych, np. ATP.

31 Równoważniki energetyczne Ilość energii jaka wyzwoli się podczas utleniania 1 g białek, tłuszczów i węglowodanów: równoważniki fizyczne utlenianie poza organizmem ciepło spalania określają całkowitą ilość energii, równoważniki fizjologiczne utlenianie w organizmie ilość energii metabolicznej dostarczanej organizmowi przez 1 g składników pożywienia uwzględniają straty energii

32 Równoważniki energetyczne fizjologiczne równoważniki Atwatera netto (fizjologiczne) uwzględniają straty energii z kałem i moczem uwzględniają średnią przyswajalność składników w przeciętnej racji pokarmowej, azot utlenia się w organizmie niecałkowicie, a średnie straty energii z moczem (mocznik) wynoszą 1,3 kcal/ g spożytego białka Białka (5,65 kcal/g 1,30 kcal/g) 92% Tłuszcze 9,45 kcal/g 95% Węglowodany 4,15 kcal/g 98% indywidualne równoważniki (fizjologiczne) uwzględniają straty energii z kałem i moczem uwzględniają rzeczywisty skład i strawność składników w danym produkcie.

33 Równoważniki energetyczne wartości Równoważniki energetyczne (kcal/g) fizyczne brutto Rubnera - Atwatera Atwatera netto Białka 5,65 4,1-4,35 4 Tłuszcze 9,45 9,3-9,45 9 Węglowodany 4,15 4,1-4,15 4 Błonnik* 2 Alkohol 7 Kwasy organiczne 3 Poliole 2,4 * produkty trawienia bakteryjnego w jelicie grubym są wykorzystane do odżywienia nabłonka jelitowego

34 Czynniki wpływające na wartość energetyczną pożywienia Ilość ciepła uwolnionego podczas utleniania zależy głównie od liczby atomów H, C, N i S w cząsteczce i ich stosunku do liczby atomów O. Główne czynniki: zawartość wody WE, zawartość tłuszczu WE: 9 kcal/g vs. 4 kcal/g, Inne czynniki : zawartość błonnika WE: strawności i przyśpieszenie pasażu jelitowego, procesy technologiczne lub wartości energetycznej: zmiany strawności, zawartość białek ich metabolizm: niepełne utlenianie

35 Bilans energetyczny (B) to porównanie ilości energii przyjmowanej z pokarmem (EI) z wielkością strat i wydatków energetycznych organizmu (EE). B = EI EE Wartość bilansu energetycznego decyduje o zachowaniu masy ciała spożycie energii? EI = EE wydatki energetyczne

36 Zrównoważony bilans energetyczny EI=EE Organizm zachowuje stałą masę ciała i jego skład, tj. ilość tkanki tłuszczowej i tkanki mięśniowej

37 Dodatni bilans energetyczny EI>EE Organizm zwiększa masę ciała i zmienia jego skład, tj. zwiększa ilość tkanki tłuszczowej

38 Ujemny bilans energetyczny EI<EE Organizm zmniejsza masę ciała i zmienia jego skład, tj. zmniejsza ilość tkanki tłuszczowej i mięśniowej

39 Duża gęstość energetyczna żywności i racji pokarmowych 105 kcal/100g tradycyjna dieta Afrykańczyka 125 kcal/100g - rekomendowana dieta prozdrowotna 150 kcal/100g przeciętna dieta Brytyjczyka 260 kcal/100g żywność typu fast food Prentice, Jebb 2003

40 Od niedowagi do nadwagi: zakres BMI u dorosłych < ,5 18, >40 Poważna niedowaga Umiarkowana niedowaga Niewielka niedowaga Prawidłowa masa ciała Niewielka nadwaga Umiarkowana otyłość Poważna otyłość Fizyczne objawy, które są bardziej uwidocznione niż obniżanie BMI Fizyczne wskaźniki zdrowego BMI Wskaźniki fizyczne, które zmieniają częstotliwość przy wzroście BMI szczupłość wobec wzrostu, niedostateczna ilość energii dla normalnej aktywności, nieuwaga, letargia, podatność na choroby, słabe zdrowie matki i dziecka, problemy zdrowotne spowodowane niedoborami makro- i mikroskładników odżywczych. normalne, aktywne życie, mniejsze ryzyko schorzeń, brak dieto-zależnych schorzeń, dobre zbilansowanie diety. siedzący tryb życia, schorzenia układu krążenia, cukrzyca, ryzyko różnych typów raka, problemy zdrowia nastolatek, niezbilansowanie makro- i mikroskładników, FAO 2000