Пища для человеческого организма, прежде всего, является источником энергии. Именно при ее превращениях - окислении и распаде сложных веществ на более простые - происходит выделение энергии, необходимой организму в процессах жизнедеятельности, и, именно энергия, содержащаяся в пищевых веществах, является мерой потребности человека в пище. Энергию выражают в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж); 1 ккал соответствует 4,18 кДж. Роль основных источников энергии принадлежит макронутриентам - белкам, жирам и углеводам.
Доля энергии, которая может высвободиться из макронутриентов в ходе биологического окисления, характеризует энергетическую ценность (калорийность) продукта.
Рис. 12.9. Схема устройства прибора для измерения калорийности пищи:
1 - термометр; 2- "поджигающие" электроды; 3 - мешалка; 4 - теплоизоляционный кожух; 5- "бомба"; 6 - вода известного объема; 7- кислород под давлением; 8- взвешенный образец пищи, предназначенный для сжигания
Количество энергии, которое образуется при окислении компонентов пищи, определяют по количеству тепла, выделяющегося при сжигании продукта в атмосфере кислорода внутри калориметрической бомбы. При этом происходит повышение температуры воды, заполняющей пространство вокруг бомбы. Принцип устройства калориметрической бомбы, которая используется для измерения калорийности пищи, поясняется рисунком 12.9. Образец пищевого продукта известной массы помещается в цилиндр, выдерживающий высокое давление и погруженный в сосуд, заполненный известным количеством воды; образец поджигается электрическим разрядом и сжигается под давлением в избытке кислорода, что сопровождается выделением тепла, нагревающего воду.
Количество выделившегося тепла рассчитывают с учетом того, что для нагрева 1 кг воды на нужна 1 ккал. Другими словами, 1 ккал соответствует количеству тепловой энергии, необходимой для нагревания 1,0 кг воды на ГС (от 15° до 16°С).
Энергетическая ценность 100 г продукта, исходя из его состава и теплоты сгорания отдельных компонентов, может быть рассчитана по формуле
E =Σ eimi,
где еi- теплота сгорания компонента (коэффициент энергетической ценности), ккал/г;
тi - массовая доля компонента в продукте, г/100 г.
Коэффициенты энергетической ценности основных пищевых компонентов с учетом их средней усвояемости, зависящей, в частности, от химического состава, способа кулинарной обработки пищи, которой она подвергалась, и т. п., представлены в таблице 12.2.
Таблица 12.2. Коэффициенты энергетической ценности макронутриентов
| Компоненты | Усвояемость, % | Коэффициент энергетической ценности, ккал/г |
| Белки | 84,5 | |
| Жиры | 94,0 | |
| Углеводы | 95,6 |
По энергетической ценности (калорийности) пищевые продукты делятся на 4 группы:
1. Особо высокоэнергетичные: шоколад, жиры, халва …400-900
2. Высокоэнергетичные: мука, крупа, макароны, сахар …250-400
3. Среднеэнергетичные: хлеб, мясо, колбаса, яйца, яичный ликер, водка…100-250
4. Низкоэнергетичные: молоко, рыба, картофель, овощи, фрукты, пиво, белое вино …до 100
Энергетическая ценность является одним из основных свойств пищевого продукта, определяющих его пищевую ценность.
Пищевая ценность продукта - совокупность свойств пищевого продукта, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии.
Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трех главных функций, связанных с жизнедеятельностью организма. К ним относятся основной обмен, переваривание пищи, мышечная деятельность.
Основной обмен - это минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя (во время сна в комфортных условиях).
Энергия, необходимая человеку для обеспечения основного обмена, зависит от возраста, пола, внешних условий и т.п. Считают, что за 1 час человек среднего возраста расходует 1 ккал на 1 кг массы тела. У детей этот расход в 1,3- 1,5 раза выше. Для мужчины в возрасте 30 лет при среднем весе 65 кг (условно принят за стандарт) он составляет 1570 ккал, для женщины (30 лет, 55 кг) - 1120 ккал.
Переваривание пищи, связанное с ее специфическим динамическим действием в отсутствии мышечной активности, также требует энергии. Установлено, что поступление пищи в пищеварительный тракт на определенный период увеличивает энергию, характерную для основного обмена. Наибольший расход энергии требуется для переваривания белковой пищи, наименьший - для переваривания углеводов. Считается, что при оптимальном количестве потребляемых веществ в условиях смешанного питания увеличение основного обмена за счет специфического динамического действия пищи составляет в среднем 10-15%, что соответствует 140-160 ккал в сутки.
Мышечная деятельность, определяемая активностью образа жизни человека, требует различной энергии, которая зависит от вида физической активности и прямо связана с характером работы. Даже самые простые, легкие движения увеличивают расход энергии сверх основного обмена - об этом свидетельствуют данные по энергетическим затратам человека (в ккал/час) при разных видах деятельности (сверх основного обмена):
| Работа на пишущей машинке | 20-40 |
| Сидя: чтение вслух, разговор, письмо | |
| Стояние | 20-30 |
| Ходьба | 130-200 |
| Восхождение на гору | 200-960 |
| Работа домашняя | 87-174 |
| Стирка белья домашняя | |
| Работа: | |
| текстильщика | 150-200 |
| каменщика | 300-330 |
| столяра | 137-176 |
| химика | 170-250 |
| Плавание | 200-700 |
| Бег | 500-930 |
| Езда на велосипеде | 180-300 |
В среднем на мышечную деятельность требуется ежедневно 1000- 2500 ккал. Расход энергии при различных видах нагрузки, включая основной обмен, представлен в табл. 12.3.
Объективным физиологическим критерием, определяющим количество энергии, адекватное характеру деятельности, является соотношение общих энергозатрат на все виды жизнедеятельности с величиной основного обмена, которое названо коэффициентом физической активности (КФА). В зависимости от этого показателя все трудоспособное мужское население дифференцировано на пять групп (табл. 12.4). Физическая активность, которая оценивается коэффициентом 2,4, касается, как правило, только мужчин (женское население в зависимости от энергозатрат дифференцируется только на четыре группы).
Таблица 12.3. Расход энергии при различных видах нагрузки (в ккал)
| Вид деятельности | Энергозатраты | |
| в минуту на 1 кг массы тела | в час на человека (вес 70 кг) | |
| Бег со скоростью 8 км/ч | 0,1357 | |
| Гребля | 0,1100 | |
| Езда на автомашине сидя | 0,0267 | |
| Езда на лошади верхом, походным маршем | 0,0619 | |
| Езда на велосипеде со скоростью 13-21 км/ч | 0,1285 | |
| Копание рва | 0,1157 | |
| Катание на коньках | 0,1071 | |
| Лыжный спорт | 0,2086 | |
| Передвижение по пересеченной местности | 0,0343 | |
| Мытье посуды | 0,0281 | |
| Надевание обуви и одежды | 0,0264 | |
| Отдых | ||
| стоя | 0,0229 | |
| сидя | 0,0183 | |
| лежа | 0,0402 | |
| Подметание пола | 0,1190 | |
| Плавание | 0,0290 | |
| Пение | 0,0236 | |
| Прием пищи сидя | 0,0333 |
Суммарный расход энергии на выполнение всех функций, обеспечивающих процессы жизнедеятельности работающего человека с учетом пола и вида его профессиональной деятельности, приведен в табл. 12.5.
У детей в возрасте до 18 лет и пожилых людей старше 60 лет средний энергетический обмен меньше по сравнению со среднестатистическими данными: у детей - из-за меньшей массы тела, у пожилых людей - из-за общего снижения интенсивности обменных процессов и физической деятельности.
Таблица 12.4. Основные группы интенсивности труда
| Группы | Физическая активность | Коэфффициент физической активности | Профессии |
| Первая | Очень легкая | 1,4 | Работники умственного труда, студенты, педагоги |
| Вторая | Легкая | 1,6 | Водители транспорта, работники сферы обслуживания, медсестры, продавцы промтоваров и т. п. |
| Третья | Средняя | 1,9 | Слесари, буровики, водители автобусов и экскаваторов, врачи-хирурги, продавцы продтоваров, работники химзаводов, металлурги-доменщики |
| Четвертая | Высокая | 2,2 | Доярки, строительные рабочие, металлурги -литейщики |
| Пятая | Очень высокая | 2,4 | Механизаторы, землекопы, каменщики |
Таблица 12.5. Среднеэнергетический обмен в сутки (в ккал)
| Пол | Физическая работа | Умственная работа |
| Мужчины | 2750-3000 | 2550-2800 |
| Женщины | 2350-2550 | 2200-2400 |
Итак, для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека необходимо создание условий относительного равновесия между энергией, которую человек расходует, и энергией, которую он получает с пищей. Баланс энергии означает соотношение между энергией потребляемой и расходуемой. В случае положительного баланса энергии, который будет сохраняться в течение определенного периода времени, избыток энергии будет аккумулироваться в виде жира в жировой ткани, что в конечном итоге может привести к избыточной массе тела, а затем - к ожирению.
Расчеты показывают, что при длительном ежедневном превышении калорийности пищи над энергозатратами организма на 300 ккал, т. е. десятой доли суточной энергетической потребности, накопление резервного жира увеличивается на 15-30 г в день, что в год составит около 5,4- 10,8 кг. Энергетическая ценность рациона человека, как уже известно, складывается из энергетической ценности белков, жиров и углеводов при их различных комбинациях в составе разнообразных пищевых продуков.
При этом функции макронутриентов в организме различаются. Тогда как основная функция углеводов связана с обеспечением организма энергией, жиры и, особенно, белки, наряду с функцией поставщиков энергии, являются также источниками пластических материалов для постоянно протекающих процессов обновления клеточных и субклеточных структур. Кроме того, различным клеткам и тканям организма необходимы разные источники энергии. Например, в скелетных мышцах и клетках нервной системы в качестве источника энергии используется глюкоза, входящая в состав углеводов, а для сердечной мышцы в значительном количестве необходимы жирные кислоты, входящие в состав жиров. При этом в соответствии с теорией адекватного питания нормальный ход обмена веществ обеспечивается не одним потоком макронутриентов, а несколькими потоками питательных и регуляторных веществ, функции которых выполняют микронутриенты - витамины и минеральные вещества.
Для нормальной жизнедеятельности человека необходимо определенное соотношение макро- и микронутриентов, что регулируется вторым принципом рационального питания.
