Necesarul de energie umană

Informațiile prezentate nu sunt sfaturi medicale și este posibil să nu fie corecte. Conținutul are doar scop ilustrativ și nu înlocuiește sfatul medicului: citiți avertismentele .

Nevoile de energie umană sunt definite ca furnizarea de energie alimentară necesară pentru a compensa cheltuielile energetice ale indivizilor care mențin un nivel de activitate fizică suficient pentru a participa activ la viața socială și economică și care au dimensiunea și compoziția corpului compatibile cu o bună -starea de sănătate pe termen. ^[1]

Echilibrul energetic uman.

Prima imagine grupează factorii relevanți privind echilibrul energetic uman. Se remarcă implicația multor factori:

consumul metabolic în repaus, indicat ca metabolism bazal , care reprezintă 60-70% din total, excluzând stările extraordinare și patologice .
efectul termogen indus de mișcare , denumit metabolism cinetic (inclusiv sportul și activitatea de muncă ), care reprezintă 15-30%.
termogeneza indusă de alimente (luând în considerare activitatea motorie și randamentul digestiv care variază în funcție de aliment), care reprezintă 5-15% și, prin urmare, este neglijată împreună cu factori chiar mai puțin relevanți cantitativ.

Model fizic

Ignorând pentru moment sistemul de control pe care îl vom lua în considerare la final, punctul de plecare teoretic este foarte mecanicist și asimilează corpul uman unei mașini termice : puterea termică medie echivalentă ^[2] Q (v, t) în intrarea din metabolism considerat că acești factori, în condiții normale, echilibrează disiparea puterii organismului către mediu și producerea de putere mecanică (activitate fizică), fără depozitarea sau consumul apreciabil de rezerve pe termen lung de lipide . De asemenea, presupunem că sistemul metabolic nepatologic este staționar , cel puțin pentru o perioadă a agendei solare , fiind mesele obișnuite în fiecare zi. Necesarul mediu zilnic este, prin urmare, o estimare a necesarului de energie chimică umană obținut ca produs între această putere medie și lungimea zilei, utilizat pe scară largă în scopuri practice în domeniul tehnic și încă măsurat în calorii .

În rezumat, necesarul zilnic de energie este $\langle {\dot {Q}}(v)\rangle \cdot 1d$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} (v) \ rangle \ cdot 1d}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} (v) \ rangle \ cdot 1d}$ , în care intrarea termică totală solicitată este:

$\langle {\dot {Q}}(v)\rangle \sim \langle {\dot {Q}}_{0}\rangle +\langle {\frac {\partial {\dot {Q}}}{\partial v}}v\rangle$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} (v) \ rangle \ sim \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle + \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}} } {\ partial v}} v \ rangle}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} (v) \ rangle \ sim \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle + \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}} } {\ partial v}} v \ rangle}$

in care $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle}$ este puterea bazală medie (în timp), $\langle {\frac {\partial {\dot {Q}}}{\partial v}}v\rangle$ ${\ displaystyle \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}}} {\ partial v}} v \ rangle}$ ${\ displaystyle \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}}} {\ partial v}} v \ rangle}$ puterea cinetică medie. Aceasta nu este altceva decât o dezvoltare a seriei Taylor trunchiată la primul ordin al puterii termice în funcție de viteză, neglijând dependența de timp, deoarece de fapt are o perioadă de 24 de ore cu o bună aproximare.

Cerință de bază

Rata metabolică bazală (BMR) în funcție de sex , greutate și vârstă (kcal / zi).

Rata metabolică bazală este influențată de diverși factori:

Sex G: la femei este mai mic decât la bărbați
Masa corporală M: în realitate, masa musculară ar trebui luată în considerare în principal, de asemenea, din acest motiv introducem
Înălțimea H.
Vârsta T: scade treptat odată cu înaintarea în vârstă
Clima: Rata metabolică bazală este mai mare în regiunile cu un climat rece decât în cele cu un climat cald
Starea nutrițională: în timpul postului și în cazurile de subnutriție (de exemplu în dietele prea „sărace”) rata metabolică bazală este redusă;
Stare hormonală: hormonii tiroidieni cresc rata metabolică bazală.

Formula empirică Harris-Benedict , ^[3] cea mai utilizată în domeniul tehnic, ^[4] ia în considerare doar primii trei factori ^[5] și nu ceilalți doi care sunt de mediu (externi sistemului metabolic). Deci, ia în considerare:

\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle (M,H,T)

{\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle (M, H, T)}

{\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle (M, H, T)}

În forma obișnuită, necesarul zilnic de energie bazală umană este explicit:

Pentru femei: $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle \cdot 1d=655,095kcal+(9,5634{\frac {kcal}{kg}}\cdot M)+(1,8496{\frac {kcal}{cm}}\cdot H)-(4,6756{\frac {kcal}{y}}\cdot T)$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle \ cdot 1d = 655.095kcal + (9.5634 {\ frac {kcal} {kg}} \ cdot M) + (1.8496 {\ frac {kcal} {cm}} \ cdot H) - (4.6756 {\ frac {kcal} {y}} \ cdot T)}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle \ cdot 1d = 655.095kcal + (9.5634 {\ frac {kcal} {kg}} \ cdot M) + (1.8496 {\ frac {kcal} {cm}} \ cdot H) - (4.6756 {\ frac {kcal} {y}} \ cdot T)}$
Pentru bărbați: $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle \cdot 1d=66,473kcal+(13,7516{\frac {kcal}{kg}}\cdot M)+(5,0033{\frac {kcal}{cm}}\cdot H)-(6,775{\frac {kcal}{y}}\cdot T)$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle \ cdot 1d = 66.473kcal + (13.7516 {\ frac {kcal} {kg}} \ cdot M) + (5.0033 {\ frac { kcal} {cm}} \ cdot H) - (6.775 {\ frac {kcal} {y}} \ cdot T)}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle \ cdot 1d = 66.473kcal + (13.7516 {\ frac {kcal} {kg}} \ cdot M) + (5.0033 {\ frac { kcal} {cm}} \ cdot H) - (6.775 {\ frac {kcal} {y}} \ cdot T)}$
Pentru copii: $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle \cdot 1d=22,10kcal+(31,05{\frac {kcal}{kg}}\cdot M)+(1,16{\frac {kcal}{cm}}\cdot H)$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle \ cdot 1d = 22.10kcal + (31.05 {\ frac {kcal} {kg}} \ cdot M) + (1.16 {\ frac {kcal} {cm}} \ cdot H)}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle \ cdot 1d = 22.10kcal + (31.05 {\ frac {kcal} {kg}} \ cdot M) + (1.16 {\ frac {kcal} {cm}} \ cdot H)}$

Aceeași formulă convertită în sistemul internațional descrie potența bazală medie a omului:

Pentru femei: $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle =31,724$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = 31.724}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = 31.724}$ W $+({\frac {0,46312W}{kg}}\quad M)+({\frac {8,9569W}{m}}\quad H)-({\frac {0.22642W}{y}}\quad T)$ ${\ displaystyle + ({\ frac {0,46312W} {kg}} \ quad M) + ({\ frac {8,9569W} {m}} \ quad H) - ({\ frac {0.22642W} {y }} \ quad T)}$ ${\ displaystyle + ({\ frac {0,46312W} {kg}} \ quad M) + ({\ frac {8,9569W} {m}} \ quad H) - ({\ frac {0.22642W} {y }} \ quad T)}$
Pentru bărbați: $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle =3,219$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = 3.219}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = 3.219}$ W $+({\frac {0.66593W}{kg}}\quad M)+({\frac {24,229W}{m}}\quad H)-({\frac {0.32809W}{y}}\quad T)$ ${\ displaystyle + ({\ frac {0.66593W} {kg}} \ quad M) + ({\ frac {24.229W} {m}} \ quad H) - ({\ frac {0.32809W} {y}} \ quad T)}$ ${\ displaystyle + ({\ frac {0.66593W} {kg}} \ quad M) + ({\ frac {24.229W} {m}} \ quad H) - ({\ frac {0.32809W} {y}} \ quad T)}$
Pentru copii: $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle =1,070$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = 1,070}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = 1,070}$ W $+({\frac {1,504W}{kg}}\quad M)+({\frac {5,62W}{m}}\quad H)$ ${\ displaystyle + ({\ frac {1,504W} {kg}} \ quad M) + ({\ frac {5,62W} {m}} \ quad H)}$ ${\ displaystyle + ({\ frac {1,504W} {kg}} \ quad M) + ({\ frac {5,62W} {m}} \ quad H)}$

Imaginea oferă o idee despre variațiile componentei metabolice bazale, diferențiate în funcție de sex și vârstă: se observă că diferența în mediile statistice între bărbați și femei este de 10-15% și odată cu creșterea diferenței de vârstă ( între 18 și 100 de ani) crește cu 15%. Statistica indică faptul că jumătate dintre oameni sunt superiori și cealaltă jumătate sub acest procent. Datele referitoare la rata metabolică bazală se referă la un mediu în condiții standard , pentru a neglija variabilitatea randamentului digestiv (adică procentul de energie dispersat cu fecalele ). De fapt, există foarte puține măsuri care detectează cantitatea de energie din alimente care nu este folosită și care părăsește corpul prin fecale. Se pare că diferențele individuale pot fi, de asemenea, considerabile.

Cerință cinetică

Cheltuieli energetice legate de tipul de activitate fizică.

A doua componentă cea mai importantă este metabolismul cinetic, în mod normal egal cu aproximativ 2/3 din valoarea inițială. Există câteva tabele (întocmite de institutele sportive), care oferă o aproximare destul de fidelă. Problema individuală este dată de determinarea sumei diferitelor eforturi în 24 de ore și estimarea randamentului efortului care este evident diferită, la persoanele instruite sau nu, luând în considerare variabilele legate de îmbrăcăminte și temperaturile mediului. O ușoară estimare efectivă în exces se obține de obicei din puterea medie $\langle P\rangle$ ${\ displaystyle \ langle P \ rangle}$ ${\ displaystyle \ langle P \ rangle}$ necesară activității de muncă (posibil mediată cu sportul), deoarece se angajează de obicei cea mai mare parte a zilei, pentru un factor de încărcare f (numărul de ore de veghe din 24), neglijând sexul, masa, înălțimea și vârsta: $\langle {\frac {\partial {\dot {Q}}}{\partial v}}v\rangle (P,w)=f\langle P\rangle$ ${\ displaystyle \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}}} {\ partial v}} v \ rangle (P, w) = f \ langle P \ rangle}$ ${\ displaystyle \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}}} {\ partial v}} v \ rangle (P, w) = f \ langle P \ rangle}$ Ca o a doua aproximare, este mai bine să recurgeți la cel puțin o dependență liniară de masă, justificată de datele din figura următoare privind mersul simplu, și poate la date variabile de performanță cinetică în special în sport, în funcție de antrenamentul muscular.

Exemple aproximative

Femeie 94 kg, 1,80 m, 46 ani; (gospodină) 85 kcal / h, (veghe) 16 h:
- Necesar zilnic bazal 1 680 kcal, adică o putere medie aproximativă: $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle =(31,724+0,46312\cdot 94+8,9569\cdot 1,80-0.22642\cdot 46)W\sim$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = (31,724 + 0,46312 \ cdot 94 + 8,9569 \ cdot 1,80-0.22642 \ cdot 46) W \ sim}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = (31,724 + 0,46312 \ cdot 94 + 8,9569 \ cdot 1,80-0.22642 \ cdot 46) W \ sim}$ 81 W ;
- Necesar zilnic cinetic 1 370 kcal, adică o putere zilnică medie de aproximativ $\langle {\frac {\partial {\dot {Q}}}{\partial v}}v\rangle =(1,162\cdot 85)\,W\cdot {\frac {16}{24}}\sim$ ${\ displaystyle \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}}} {\ partial v}} v \ rangle = (1,162 \ cdot 85) \, W \ cdot {\ frac {16} {24}} \ sim}$ ${\ displaystyle \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}}} {\ partial v}} v \ rangle = (1,162 \ cdot 85) \, W \ cdot {\ frac {16} {24}} \ sim}$ 66 W ;
- Necesar zilnic total 3 050 kcal cu o putere medie de aprox $\langle {\dot {Q}}\rangle \sim$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} \ rangle \ sim}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} \ rangle \ sim}$ 147 W
Bărbat 96 kg, 1,60 m, 57 ani (muncă sedentară într-o cameră cu aer condiționat) 65 kcal / h, (veghe) 17 h:
- Necesar zilnic bazal 1 800 kcal, adică o putere medie aproximativă $\langle {\dot {Q}}_{0}\rangle =(3,219+0.66593\cdot 96+24,229\cdot 1,60-0.32809\cdot 57)\,W\sim$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = (3.219 + 0.66593 \ cdot 96 + 24.229 \ cdot 1,60-0.32809 \ cdot 57) \, W \ sim}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} _ {0} \ rangle = (3.219 + 0.66593 \ cdot 96 + 24.229 \ cdot 1,60-0.32809 \ cdot 57) \, W \ sim}$ 87 W ;
- Necesar zilnic 1 100 kcal, adică o putere medie de aprox $\langle {\frac {\partial {\dot {Q}}}{\partial v}}v\rangle =(1,162\cdot 65)\,W\cdot {\frac {17}{24}}\sim$ ${\ displaystyle \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}}} {\ partial v}} v \ rangle = (1,162 \ cdot 65) \, W \ cdot {\ frac {17} {24}} \ sim}$ ${\ displaystyle \ langle {\ frac {\ partial {\ dot {Q}}} {\ partial v}} v \ rangle = (1,162 \ cdot 65) \, W \ cdot {\ frac {17} {24}} \ sim}$ 54 W ;
- Necesarul zilnic total de energie 2 900 kcal cu o putere medie de aprox $\langle {\dot {Q}}\rangle \sim$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} \ rangle \ sim}$ ${\ displaystyle \ langle {\ dot {Q}} \ rangle \ sim}$ 141 V

Evaluarea datelor calorice alimentare

Tabelele cu alimente oferă o idee statistică despre conținutul de energie ( caloric ) al alimentelor. După cum sa menționat, fiind aproximative, acestea nu au o fiabilitate suficientă.
De asemenea, sfaturile dietetice privind nevoile individuale de energie nu sunt de încredere; de fapt, în zilele noastre este imposibil să se determine nevoile individuale concrete cu instrumente accesibile, cel mult o aproximare statistică a ratei metabolice de bază este fezabilă, având în vedere masa corporală și vârsta. Estimarea ratei metabolice a efortului nu este corectă, iar randamentul digestiv nu este cunoscut pentru fiecare persoană.
Pentru cele spuse, datele trebuie considerate ca indicații generale.

Apetitul: funcție și tulburări

Exemplu de variații de masă „normale” și patologice.

Sistemul de control al energiei se bazează pe apetit : multe elemente sunt integrate în această senzație, nu numai biologică, ci și economică și socio-culturală. Corpul animalului este un sistem de feedback, așa cum se observă liniar, în care regulatorul este hipotalamusul care intervine cu o întârziere de ordinul unei ore (este deci staționar doar pe scări de timp mai mari) asupra variabilei reprezentate de hrană . Perturbările asupra autorității de reglementare sunt factori obișnuiți, sociali și culturali, care dintr-o altă perspectivă se integrează la rândul lor ca și alte autorități de reglementare, care sunt decisive în cazul celor foarte obezi sau în caz de subponderalitate excesivă și prezintă un risc semnificativ de destabilizare a sistemului ireversibil cu consecințe letale. Tocmai inerția sistemului înseamnă că are sens să vorbim de stabilitate doar pe termen lung și că aceasta din urmă nu este în niciun caz luată ca atare.

În mod trivial, prin urmare, sistemul de control fiziologic poate să nu fie stabil asimptotic , caz în care trebuie integrat cu un regulator conștient: dieta , care se suprapune și este adesea capabilă să copleșească apetitul, devenind mecanismul dominant. Analiza trebuie repetată pe sistemul modificat, deoarece nici stabilitatea și nici îmbunătățirea nu sunt garantate a priori. Funcționarea corectă a sistemului de control al energiei este evidentă din producția sa, reprezentată de greutatea corporală : la adulți, fluctuațiile de aproximativ 5% pe an (mai mult sau mai puțin) trebuie analizate, deoarece acestea pot fi indicative patologic. Salturile în exces pot indica o dietă hiper-energică (bogată în calorii), salturi de scurtă durată într-o dietă cu conținut scăzut de calorii.

Notă

^ FAO - Organizația pentru Alimentație și Agricultură , Cerințe de energie umană. Raportul unei consultări comune a experților FAO / OMS / UNU. (Roma, 17-24 octombrie 2001).
^ echivalent prin faptul că intră efectiv și este stocat sub forma potențialului chimic al moleculelor de energie precum ATP
^(EN) J. Arthur Harris și Francis G. Benedict, A Biometric Study of Human Basal Metabolism, PNAS SUA, 1918, pp. 370-373.
^(EN) Formula Harris Benedict pentru femei și bărbați Depusă la 14 octombrie 2008 în Internet Archive .. Site Gottasport.com (Accesat la 22-07-2010)
^ ( EN ) Calculul ratei metabolice bazale . WebsiteMD.com (URL accesat la 22-07-2010)

Bibliografie

( DE ) Pschyrembel W., Klinisches Wörterbuch , Walter de Gruyter & Co., GmbH, Berlin, 2004. ISBN 3-11-018171-1 )
( RO ) M. Wabitsch, J. Hebebrand, W. Kiess, K. Zwiauer (Hsgb.), Obezitate la copii și adolescenți: cauze și consecințe, prevenire și gestionare (2004)
( DE ) Udo Pollmer, Esst endlich normal , Piper (2005)

Elemente conexe

linkuri externe

INRAN: Institutul Național de Cercetare pentru Alimentație și Nutriție , pe nut.entecra.it . Adus la 1 mai 2016 (arhivat din original la 4 mai 2016) .
Centrul de informații despre alimente și nutriții FNIC ADR , la nal.usda.gov . Adus la 27 ianuarie 2006 (arhivat din original la 27 ianuarie 2006) .

Portal mecanic

Portalul Medicinii

[1] FAO - Organizația pentru Alimentație și Agricultură , Cerințe de energie umană. Raportul unei consultări comune a experților FAO / OMS / UNU. (Roma, 17-24 octombrie 2001).

[2] echivalent prin faptul că intră efectiv și este stocat sub forma potențialului chimic al moleculelor de energie precum ATP

[Harris-3] (EN) J. Arthur Harris și Francis G. Benedict, A Biometric Study of Human Basal Metabolism, PNAS SUA, 1918, pp. 370-373.

[4] (EN) Formula Harris Benedict pentru femei și bărbați Depusă la 14 octombrie 2008 în Internet Archive .. Site Gottasport.com (Accesat la 22-07-2010)

[5] ( EN ) Calculul ratei metabolice bazale . WebsiteMD.com (URL accesat la 22-07-2010)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]