человека

Охарактеризуйте метод пищевых рационов для оценки энергетического обмена у человека.

Энергия поступает в организм вместе с пищей, при этом если калорическая ценность потребляемых продуктов превышает энергозатраты человека – его масса тела начнет увеличиваться. Если калорическая ценность продуктов меньше энергозатрат человека – его масса тела начнет уменьшаться. Наконец, если калорическая ценность принимаемой пищи будет в точности соответствовать энергозатратам человека масса тела человека будет оставаться постоянной, изменяться не будет. Следовательно, для оценки энергозатрат достаточно подобрать для человека пищевой рацион, потребление которого на протяжении длительного времени не будет сопровождаться изменениями массы тела человека. В этом случае калорическая ценность пищевого рациона будет соответствовать энергозатратам данного человека.

Как представляется практическая сторона дела? Предположим, некий пищевой рацион обеспечивает стабильность массы тела человека на протяжении длительного времени. Проведем химический анализ потребляемых продуктов, чтобы выяснить в каком количестве в организм поступают углеводы, жиры, белки – основные источники энергии в организме. По итогам проведенного анализа установили, что в сутки человек потребляет углеводов – 400 г, жиров – 80 г, белков – 120 г. Для того, чтобы оценить энергетическую, т. е. калорическую ценность потребляемых углеводов, жиров, белков необходимо точно знать – сколько энергии высвобождается в организме при усвоении (окислении) им 1 гугловодов, 1 г жиров и 1 г белков. Иначе, для того, чтобы оценить калорическую ценность потребленных углеводов, жиров, белков требуется определить калорические коэффициенты углеводов, жиров, белков, выражающие количество тепла, образующегося в организме при усвоении (окислении) 1 г указанных питательных веществ.

Как можно определить калорические коэффициенты углеводов, жиров, белков?

Для этого навеску (1 г) соответствующего вещества сжигают в специальном калори-метре. По степени нагревания воды в калориметре можно судить о том, сколько сгоревшая в атмосфере кислорода навеска выделила тепла. Полученная цифра характеризует калорический коэффициент вещества.

Чему равны калорические коэффициенты углеводов, жиров, белков? Что называют физическим и физиологическим калорическим коэффициентом питательного вещества?

Калорический коэффициент углеводов – 4,1 ккал/г, жиров – 9,3 ккал/г, белков – 5, 85 ккал/г.

Учитывая, что полученные коэффициенты определялись при сжигании навесок в калориметре их стали называть физическими калорическими коэффициентами в отличие от физиологических калорических коэффицинентов, выражающих количество энергии (тепла), которое выделяется в организме при окислении 1 г углеводов, жиров, белков.

Для углеводов и жиров – физический и физиологический калорические коэффициенты равны, потому что при сжигании веществ в калориметре и при окислении их в организме образуются одни и те же конечные продукты – Н₂О и СО_2.

Для белков – физический калорический коэффициент равен 5,85 ккал/г, физиологический калорический коэффициент равен 4,1 ккал/г.

Объясните причину различия физического и физиологического различия калорических коэффициентов для белков?

При сжигании навески белка (1 г) в калориметре выделяется 5,85 ккал тепла (физический калорический коэффициент), при этом белок окисляется до конечных продуктов –Н₂О, СО₂, NH₃. В организме белок распадается до Н₂О, СО­₂, мочевины и других веществ белкового обмена, которые все еще заключают в себе энергию. Отсюда физиологический калорический коэффициент белка составляет всего 4,1 ккал /г.

Как провести расчет параметров энергетического обмена у человека, если физиологические калорические коэффициенты основных питательных веществ известны, при этом известно, сколько в сутки человек потребляет углеводов (400 г), жиров (80 г), белков (120 г).

400 г (углеводы) × 4,1 ккал/г = 1640 ккал

80 г (жиры) ×9,3 ккал/г = 744 ккал

120 г (белки)× 4,1 ккал/г = 492 ккал

Суммируем промежуточные результаты и получаем результат итоговый – 2876 ккал/сутки

Каковы достоинства и недостатки метода пищевых рационов?

Достоинство метода заключается в простоте. Принимая во внимание тот факт, что определение калорических коэффициентов проводилось при сжигании навесок, то есть в условиях физического процесса, рассмотренный метод относится к категории физической калориметрии.

Недостатки – метод не точный, так как итоговый результат необходимо соотносить с усвоением веществ в ЖКТ. Усвоение веществ полным никогда не бывает, в среднем – 90% Метод требует большого количества времени, в течение которого необходимо постоянно контролировать стабильность массы тела испытуемого. С помощью данного метода можно определить только общий (рабочий) обмен у человека, хотя в клинике обычно измеряют основной (стандартный) обмен.

В настоящее время идеология метода используется для составления оптимального пищевого рациона человека, если известна величина его общего (рабочего) обмена.

Какие методы оценки энергетического обмена относятся к категории физиологической калориметрии?

1. Метод прямой калориметрии. 2. Методы непрямой калориметрии: а) метод Крога (неполный газовый анализ); б) метод Дугласа-Холдена (полный газовый анализ).

Охарактеризуйте метод прямой калориметрии

Метод основан на прямом учете количества тепла, выделяемого организмом человека, располагающимся внутри биокалориметра (см. рис.). Он представляет собой герметичную камеру с теплоизоляционными стенками. В камеру по трубам подается вода. Тепло, выделяемое находящимся в ней человеком, нагревает воду. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры рассчитывается количество выделенного человеком тепла. Одновременно в камеру подается кислород, С помощью вентилятора воздух из биокалориметра непрерывно отсасывается и пропускается через поглотители углекислого газа и паров воды. В дальнейшем он вновь поступает внутрь камеры.

Рис. 1. Схема биокалориметрЭтуотера-Бенедикта. Описание в тексте

Достоинство метода – метод является абсолютно точным, до сих пор используется в тех случаях, когда необходимо получить точный результат. В последние годы метод получил новое развитие в связи с применением биокалориметров индивидуального типа. Таковыми являются усовершенствованные скафандры космонавтов или водолазов.

Недостатки метода – для получения результата требуется довольно много времени, биокалориметры – весьма сложные инженерные сооружения, очень дороги в обслуживании.

Охарактеризуйте метод непрямой калориметрии – неполный газовый анализ, или метод Крога.

Метод был разработан специально для определения величины основного обмена у человека в условиях клиники. Идея метода очень проста, основывается на тезисе, в соответствии с которым энергия в организме высвобождается при окислении углеводов, жиров, белков кислородом. Следовательно, если учитывать потребление кислорода человеком в единицу времени можно получить представление не только об интенсивности окислительных реакций в организме, но и об интенсивности высвобождения в организме энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности. Простой пример. Испытуемый в условиях физиологического покоя за 5 минут потребил 1,2 л О_.2. После того, как он включился в работу, потребление О_.2 за 5 минут возросло до 1,8 л за 5 минут. О чем это говорит? Это говорит о том, что интенсивность окислительных реакций в организме возросла, следовательно, выработка энергии в организме возросла.

Итак, дляопределение величины основного обмена по Крогу у человека с помощью простого прибора-метаболиметра определяют интенсивность потребления кислорода на протяжении 5 минут. Пусть потребление кислорода составило 1,2 л. Как выразить этот результат в ккал.

Учитывая, что в качестве временной единицы в биоэнергетике используют сутки, рассчитаем потребление О_.2 за сутки – 1,2 л / 5 мин × 60 × 24 = 345,6 л. Для того, чтобы определить, сколько в рассмотренном примере вырабатывается энергии, дополнительно необходимо определить калорический эквивалент 1 л О₂, выражающий количество тепловой энергии, образующейся в организме при потреблении 1 л О_2.

Как можно определить калорический эквивалент кислорода?

Самый простой заключается в количественной оценке процесса окисления глюкозы, жира, белка. Зная, сколько выделяется тепла при окислении 1 г углеводов, 1 г жиров, 1 г белков, зная сколько требуется О₂ на окисление 1 г углеводов, 1 г жиров, 1 г белков можно рассчитать, сколько выделяется тепла, если на окисление соответственно углеводов, жиров, белков расходуется 1 л О₂. Полученные величины представляют калорические эквиваленты 1 л О₂ при окислении углеводов, при окислении жиров, при окислении белков.

Чему равны калорические эквиваленты (КЭК) 1 л О₂ при окислении углеводов, жиров, белков?

КЭК при окислении углеводов – 5,0 ккал/л, КЭК при окислении жиров – 4,7 ккал/л, КЭК при окислении белков – 4,45 ккал/л. Видно, что калорические эквиваленты кислорода при окислении углеводов, жиров, белков весьма близки по значениям. Выше указывалось, что при определении основного обмена за 48 часов до аппаратного измерения человека переводят на безбелковую диету. Зачем? Примерно за 48 часов ранее поступивший в организм белок проходит начальные стадии пластического обмена, при этом к моменту определения основного обмена «белковая составляющая» биоэнергетики человека становится равной нулю. Это упрощает выход на результат, учитывая, что образование энергии в организме будет происходить исключительно за счет углеводов и жиров. Отсюда было предложено при проведении расчетов в рамках рассматриваемого метода использовать усредненный по углеводам и жирам калорический эквивалент 1 литра О₂, равный 4,85 ккал/л (5 ккал/л + 4,7ккал/л / 2 = 4,85 ккал/л).

Как проводится расчет параметров энергетического обмена в рамках метода неполного газового анализа (метод Крога)?

а) Определяется количество потребленного за 5 мин О_2. Предположим – 1,2 л.

б) Делаем перерасчет потребления кислорода на 24 часа (сутки)

1,2 л / 5 мин × 60 × 24 = 345,6 л/сутки.

в) Умножаем полученную суточную величину потребления кислорода на усредненный калорический эквивалент О₂ – 4,85 ккал/сутки

345,6 л × 4,85 ккал/сутки = 1676,1 ккал/сутки

Таким образом – продолжительность измерения – 5 минут, величина основного обмена (производство энергии в организме в условиях определенного стандарта) – 1676,16 ккал/сутки.

Достоинства метода Крога. Метод позволяет быстро провести расчет. Получил широкое распространение в клинике.

Недостатки метода – метод не совсем точный, так как калорический эквивалент О₂ является усредненным, при этом не принимает в расчет фактор конкретного соотношения углеводов и жиров (белки мы отбросили), участвующих в энергетическом обмене. Так, если доля участия углеводов будет увеличиваться, калорический эквивалент О₂ будет приближаться к величине, близкой к 5,0 ккал/л, при этом итоговый результат будет больше, рассчитанного. Если доля участия жиров будет увеличиваться, калорический эквивалент О₂ будет приближаться к величине, близкой 4,7 ккал/л, при этом итоговый результат будет меньше рассчитанного.

Недостатки метода неполного газового анализа (метод Крога) были преодолены в рамках метода полного газового анализа (метод Дугласа-Холдена).

Охарактеризуйте метод непрямой калориметрии – полный газовый анализ, или метод Дугласа-Холдена.

В рамках метода полного газового анализа определяется не только потребление О₂ в единицу времени, но и выделение СО₂ также в единицу времени. Это дает возможность определить дыхательный коэффициент, выражающий отношение объема выделенного СО₂ к объему потребленного О₂,, иначе ДК = VCО₂ / V О_2.

Какую полезную информацию предоставляет дыхательный коэффициент?

Проведем анализ окисления углеводов в организме –

1 г углеводов при окислении требует 0,8 л О₂, при этом выделяется 0,8 л СО₂ и образуется 4.1 ккал тепла. Следовательно, ДК при окислении углеводов равен 1.

Проведем анализ окисления жиров в организме –

1 г жиров при окислении требует 2 л О₂, при этом выделяется 1,4 л СО₂ и образуется 9.3 ккал тепла. Следовательно, ДК при окислении жиров равен 0,7.

Выводы – при определении ДК можно получить информацию о том, за счет чего преимущественно вырабатывается энергия в организме.

Например, запри определении основного обмена за 5 мин человек потребил 1,2 л кислорода. ДК=1. Рассчитайте величину основного обмена.

W= 1,2 л /5 х 60 х 24 х КЭК. Учитывая, что ДК = 1 делаем вывод – в организме окисляются исключительно углеводы, следовательно, в качестве КЭК мы можем взять не среднюю величину КЭК (4,85 ккал/л), а КЭК для углеводов – 5 ккал/л.

Итак, W = 1,2 л /5 х 60 х 24 х 5 ккал/л = 1728 ккал (расчет по Крогу – 1676,1 ккал)

Еще пример – при определении основного обмена за 5 мин человек потребил 1,2 л кислорода. ДК=0,7. Рассчитайте величину основного обмена.

W= 1,2 л /5 х 60 х 24 х КЭК. Учитывая, что ДК = 0,7 делаем вывод – в организме окисляются исключительно жиры, следовательно, в качестве КЭК мы можем взять не среднюю величину КЭК (4,85 ккал/л), а КЭК для жиров – 4,7 ккал/л.

Итак, W = 1,2 л /5 х 60 х 24 х 4,7 ккал/л = 1624,3 ккал (расчет по Крогу – 1676,1 ккал)

Последний пример – при определении основного обмена за 5 мин человек потребил 1,2 л кислорода. ДК=0,85. Рассчитайте величину основного обмена.

W= 1,2 л /5 х 60 х 24 х КЭК. Учитывая, что ДК = 0,85 делаем вывод – в организме окисляются и углеводы, и жиры. В этой ситуации величину КЭК мы берем из пересчетных таблиц, в которых против всех допустимых значений ДК от 0,7 до 1 проставлены точные величины КЭК.

В нашем случае при ДК, равном 0,85. КЭК соответствует величине 4,86 ккал/л

Итак, W = 1,2 л /5 х 60 х 24 х 4,86 ккал/л = 1679,6 ккал (расчет по Крогу – 1676,1 ккал).