Наиболее точным методом является метод прямой калориметрии, который заключается в непосредственном определении выделяемой человеком тепловой энергии в калориметрической камере. Между стенками камеры протекает вода, которая имеет постоянную теплоемкость. По степени нагрева воды определяют количество выделенного тепла. Этот метод имеет ограничения применительно к различным видам деятельности.
Для определения суточных энергозатрат при различных видах деятельности и быта чаще используется метод непрямой калориметрии. При этом методе исследуется газообмен. С этой целью в мешки Дугласа-Холдена производится сбор выдыхаемого воздуха, определяется в нем содержание углекислоты и кислорода. Рассчитывается дыхательный коэффициент (СО2 / О2): отношение выделенной углекислоты (л) к количеству потребленного кислорода (л). По таблице определяется калорическая ценность 1 л кислорода при данном дыхательном коэффициенте. Перемножаются количество потребленного кислорода за сутки и калорическая ценность кислорода. Это будут суточные энергозатраты человека.
Предложены различные табличные методы:
— определяется основной обмен по таблицам Гарриса-Бенедикта. Число А по данным веса и пола и число Б — по росту, возрасту и полу. Складываются 2 числа, что будет составлять основной обмен. К этой цифре прибавляется 10 % от нее (на переваривание и усвоение пищи). По таблицам учета рабочей надбавки на различные виды деятельности на основе хронометража определяется третья составная часть суточных энергозатрат, которая прибавляется к величине основного обмена и специфически динамическому действию пищи.
Например. Необходимо определить суточные энерготраты рабочего 40 лет, весом 65 кг, ростом 170 см, работающего 8 часов в сутки, живущего за 4 км от места работы (30 минут езды на велосипеде), в течение 4 часов, занимающегося домашней работой, отдых сидя — 3 часа.
По таблице определяется первое число А — по весу и полу — 960 ккал. По второй таблице определяется число Б по росту, возрасту и полу — 580 ккал. Основной обмен будет равен 960 + 580 = 1540 ккал.
К этой цифре прибавляется 10 %, т.е. 154 ккал, затрачиваемое на специфически-динамическое действие пищи.
Рабочие надбавки будут составлять:
На работу 8ч.х65 = 520 ккал.
На езду на велосипеде — 1ч.х365 = 365 ккал.
На домашнюю работу 4х80 = 320 ккал.
Отдых сидя — 15х3 = 45 ккал.
Суточные энерготраты портного составят 1540 + 154 + 520 + 365 + 320 + 45 = 2944 ккал.
Основной обмен может определяться расчетным методом по формулам, учитывающим возраст и пол, или определять по таблице с учетом массы тела, возраста и пола, а к нему прибавляются 10 % от основного обмена и рабочие надбавки по таблицам с учетом вида деятельности, отдыха, домашней работы и времени, затрачиваемого на них.
Всемирная организация здравоохранения предлагает расчет суточных энергозатрат по основному обмену и коэффициенту физической активности. Основной обмен определяется по таблицам. КФА рассчитывается средний по всем видам проведенной работы. При этом учитываются все виды деятельности и берется КФА для каждого вида из таблиц, суммируются КФА и определяются средняя величина ее. Затем основной обмен умножается на КФА. Это и будут суточные энергозатраты.
Например. Необходимо определить суточные энерготраты студента 20 лет, с весом 70 кг. Студент занимался на кафедре хирургии (КФА — 2,4), слушал лекцию (КФА — 2,0), работал на компьютере (КФА — 1,7), готовил пищу (КФА — 1,8), принимал пищу (КФА — 1,5), ездил на занятия (КФА — 1,7), смотрел телепередачи (КФА — 1,5), раздевался, одевался (КФА — 1,5), умывался (КФА — 1,6).
Средняя величина КФА = 1,74. Основной обмен по таблице — 1750 ккал. Суточные энерготраты студента составляют 1750 х 1,74 = 3045 ккал или 12746,4 кДж.
Дата добавления: 2017-01-13 ; просмотров: 1462 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Лабораторная работа 1. Определение суточного расхода энергии.
Пища должна полностью возмещать энергетические траты организма. Суточный расход энергии слагается из основного обмена, величины повышения обмена при приеме пищи и величины повышения обмена при различной деятельности. Энергетические траты организма выражаются в больших калориях (ккал). В этих же единицах обозначается и энергетическая ценность пищи.
На использовании величин энерготрат, представленных в различных таблицах, основан так называемый хронометражно-табличный метод определения суточного расхода энергии. В отличие от других методов, он не требует специальной аппаратуры и может применяться в любых условиях.
Цель работы: закрепить теоретические знания о расходе энергии и овладеть методикой его определения с помощью хронометражно-табличного метода.
Оборудование: таблицы с данными о расходе энергии (включая основной обмен) при различных видах деятельности (таблица 1, 2, 3).
1. Подготовить рабочую таблицу (образец – таблица 1).
2. Провести хронометраж дня и определить время выполнения различных видов деятельности.
3. Найти в таблицах 1, 2 3 для каждого вида деятельности соответствующие данные энергетических трат, которые указываются как суммарная величина расхода энергии в ккал за 1 мин. на 1 кг веса тела. Если в таблице тот или иной вид деятельности не указан, то следует пользоваться данными, относящимися к близкой по характеру деятельности.
4. Вычислить расход энергии при выполнении определенной деятельности за указанное время, для чего умножить величину энергетических трат при данном виде деятельности на время ее выполнения.
5. Определить величину, характеризующую суточный расход энергии на 1 кг веса тела, суммировав полученные данные расхода энергии при различных видах деятельности за сутки.
6. Вычислить суточный расход энергии человека, для чего величину суточного расхода энергии на 1 кг веса тела умножить на вес тела и к полученной величине прибавить 15% с целью покрытия неучтенных энерготрат.
Пример. Нужно определить суточный расход энергии спортсмена, занимающегося фехтованием, по профессии лаборанта, который учится на заочном отделении института. Вес спортсмена 75 кг.
Рабочая таблица для определения суточного расхода энергии спортсмена (Лаптев А.П., Малышева И.Н., 1981)
| Вид деятельности | Время (от- до, ч, мин.) | Продолжи-тельность (мин.) | Расход энергии в 1 мин. на 1 кг веса тела (ккал) | Вычисление рас-хода энергии (ккал на 1 кг веса тела) |
| Зарядка (физические упражнения) | 7.00-7.15 | 0,0648 | 0,0648х15=0,972 | |
| Личная гигиена | 7.15-7.30 | 0,0329 | 0,0329х15=0,493 | |
| Уборка постели | 7.30-7.40 | 0,0329 | 0,0329х10=0,329 | |
| Завтрак (прием пищи сидя) | 7.40-8.00 | 0,0236 | 0,0236х20=0,472 | |
| Езда на работу в автобусе | 8.00-8.30 | 0,0267 | 0,0267х30=0,801 | |
| Работа в лаборатории сидя | 8.30-12.30 | 0,0250 | 0,0250х240=6,00 | |
| Обед (прием пищи сидя) | 12.30-13.00 | 0,0236 | 0,0236х30=0,708 | |
| Отдых сидя | 13.00-13.30 | 0,0229 | 0,0229х30=0,687 | |
| Работа в лабо-ратории сидя | 13.30-17.30 | 0,0250 | 0,0250х240=6,00 | |
| Езда на тренировку в автобусе | 17.30-18.00 | 0,0267 | 0,0267х30=0,801 | |
| Тренировка: разминка (бег) вольные физические упражнения фехтование вольные физические упражнения | 0,1357 0,0845 0,1333 0,0845 | 0,1357х5=0,678 0,0845х15=1,267 0,1333х60=7,998 0,0845х10=0,845 | ||
| Личная гигиена | 19.30-19.40 | 0,0329 | 0,0329х10=0,329 | |
| Езда домой на автобусе | 19.40-20.20 | 0,0267 | 0,0267х40=0,068 | |
| Ужин (прием пищи сидя) | 20.20-20.40 | 0,0236 | 0,0236х20=0,472 | |
| Умственная работа сидя | 20.40-22.20 | 0,0243 | 0,0243х100=2,43 | |
| Прогулка | 22.20-22.50 | 0,0690 | 0,0690х30=2,070 | |
| Личная гигиена | 22.50-23.00 | 0,0399 | 0,0399х10=0,399 | |
| Сон | 23.00-7.00 | 0,0155 | 0,0155х480=7,44 | |
| Итого | 24 часа | 42,27 |
Расход энергии (включая основной обмен) при различных видах деятельности (Лаптев А.П., Малышева И.Н., 1981)
| Вид деятельности | Энерготраты в 1 мин. на 1 кг веса тела (ккал) |
| Ходьба 110 шагов/мин. Ходьба 6 км/ч Ходьба 8 км/ч | 0,0690 0,0714 0,1548 |
| Бег со скоростью: 8 км/ч 10,8 км/ч 320 м/мин. | 0,1357 0,178 0,320 |
| Гимнастика: вольные упражнения упражнения на снарядах | 0,0845 0,1280 |
| Гребля | 0,1100 |
| Езда на велосипеде со скоростью 10-20 км/ч | 0,1285 |
| Катание на коньках | 0,1071 |
| Лыжный спорт: подготовка лыж учебные занятия передвижение по пересеченной местности | 0,0546 0,1707 0,2086 |
| Бокс: упражнения со скакалкой упражнения с пневматической грушей бой с тенью удары по мешку | 0,1033 0,1125 0,1733 0,2014 |
| Борьба | 0,1866 |
| Плавание со скоростью 50 м/мин. | 0,1700 |
| Фехтование | 0,1333 |
| Физические упражнения | 0,0648 |
| Умственный труд: в лаборатории сидя (практические занятия) в лаборатории стоя (практические занятия) | 0,0250 0,0360 |
| Печатание на машинке | 0,0333 |
| Школьные занятия | 0,0264 |
| Личная гигиена | 0,0329 |
| Прием пищи сидя | 0,0236 |
| Отдых стоя Отдых сидя Отдых лежа (без сна) | 0,0264 0,0229 0,0183 |
| Уборка постели | 0,0329 |
| Сон | 0,0155 |
Расход энергии при разных видах деятельности (по М.И. Калинскому, А.И. Пшендину)
| Вид деятельности | Энергозатраты в 1 ч на 1 кг массы тела, ккал |
| Езда в автомобиле | 1,6 |
| Езда верхом рысью | 5,32 |
| Езда на велосипеде со скоростью 3,5 км/ч | 2,54 |
| Езда на велосипеде со скоростью 10 км/ч | 4,28 |
| Езда на велосипеде со скоростью 15 км/ч | 6,05 |
| Езда на велосипеде со скоростью 20 км/ч | 8,56 |
| Катание на коньках | 3,07-10,0 |
| Классные занятия | 1,7 |
| Личная гигиена | 1,97 |
| Ходьба на лыжах со скоростью 8 км/ч | 8,57 |
| Ходьба на лыжах со скоростью 15 км/ч | 15,83 |
| Метание спортивных снарядов | 11,0 |
| Одевание и раздевание | 2,05 |
| Отдых сидя | 1,37-1,58 |
| Отдых стоя | 1,58-1,37 |
| Отдых лежа (без сна) | 1,08 |
| Плавание со скоростью 10 м/мин. | 3,00 |
| Плавание со скоростью 50 м/мин. | 10,20 |
| Плавание со скоростью 70 м/мин. | 25,80 |
| Пребывание в воде без движения | 1,47-1,62 |
| Прием пищи | 1,41 |
| Работа за компьютером | 1,99 |
| Работа в лаборатории сидя | 1,50 |
| Работа в лаборатории стоя | 2,16 |
| Работа бытовая | 3,43 |
| Самообслуживание | 1,50 |
| Сон | 0,93 |
| Стирка вручную | 3,06 |
| Стрелковые занятия с оружием | 5,32 |
| Танцы | 3,57-5,79 |
| Фехтование | 8,0 |
| Умственный труд | 1,45 |
| Уборка постели | 1,97 |
Данные хронометража дня и времени, затраченного на различные виды деятельности спортсмена, вносят в рабочую таблицу (по образцу таблицы 1). С помощью таблицы 1, 2 и 3 определяют энерготраты при различных видах деятельности. Затем суммируют величины расхода энергии за сутки. Полученная в результате суммирования величина 42,27 ккал показывает расход энергии за сутки на 1 кг веса тела спортсмена. Для определения суточного расхода энергии умножают указанную величину на вес тела (75 кг). 42,27 х 75 = 3170 ккал. Далее вычисляют 15% от полученной величины (неучтенные энерготраты) и прибавляют к показателю суточного расхода энергии: 3170 + 476 = 3646 ккал. В итоге получают величину суточного расхода энергии для данного спортсмена – 3646 ккал.
При существенных изменениях в распорядке дня необходимо вновь рассчитать суточный расход энергии.
С помощью хронометражно-табличного метода суточный расход энергии можно определить лишь ориентировочно, так как нельзя полностью учесть все виды деятельности человека в течение дня. Кроме того, приводимые в таблицах энерготраты имеют относительное значение, так как расход энергии человека даже при выполнении одного и того же вида деятельности может колебаться по разным причинам: на него могут оказывать влияние условия труда, состояние организма, уровень тренированности и др. Вместе с тем, этот метод позволяет вычислить суточный расход энергии в пределах, достаточных для практических целей. Эти данные можно использовать при организации питания.
Рекомендации по оформлению работы. Проведите хронометраж своего рабочего дня и определите время выполнения различных видов деятельности. Проведите необходимые расчеты и определите свой суточный расход энергии. Сравните его со средними значениями энергозатрат разных групп людей.
Лабораторная работа 2. Определение величины основного обмена.
Работа 1. Расчет основного обмена по таблицам.
Специальные таблицы дают возможность по росту, возрасту и массе тела испытуемого определить среднестатистический уровень основного обмена человека. При сопоставлении этих среднестатистических величин с результатами, полученными при исследовании рабочего обмена с помощью приборов, можно вычислить затраты энергии для выполнения той или иной нагрузки.
Цель работы: определение величины основного обмена при помощи табличного метода.
Оборудование: ростомер; весы; таблицы для определения основного обмена.
1. С помощью ростомера и весов измеряют рост испытуемого и взвешивают его. Если взвешивание производилось в одежде, то полученный результат следует уменьшить на 5 кг у мужчин и на 3 кг у женщин.
2. Далее на основании имеющихся данных определяют среднее значение основного обмена, присущее категории людей, имеющих идентичные антропометрические данные. Для этого по результатам взвешивания в таблице 4 (для мужчин) и 5 (для женщин) найдите первую составляющую основного обмена, а затем в таблице 6 (для мужчин) и 7 (для женщин) найдите вторую составляющую. Сложение этих двух чисел дает значение величины должного основного обмена. (Таблицы для определения основного обмена у мужчин и женщин разные, так как у мужчин уровень основного обмена в среднем на 10% выше, чем у женщин.)
Рекомендации по оформлению работы. Рассчитайте величину основного обмена. Как изменяется величина основного обмена с возрастом?
Работа 2. Вычисление основного обмена по формуле Рида.
Формула Рида дает возможность вычислить процент отклонения величины основного обмена от нормы. Эта формула основана на существовании взаимосвязи между артериальным давлением, частотой пульса и теплопродукцией организма. Определение основного обмена по формулам всегда дает только приблизительные результаты, но при ряде заболеваний (например, тиреотоксикозе) они достаточно достоверны и поэтому часто применяются в клинике. Допустимым считается отклонение на 10% от нормы.
Цель работы: определение величины основного обмена при помощи формулы Рида.
Оборудование: тонометр; фонендоскоп; секундомер.
У испытуемого определяют частоту пульса с помощью секундомера и величину артериального давления по способу Короткова три раза с промежутками в 2 минуты при соблюдении условий, необходимых для определения основного обмена.
Зависимость энергозатрат от массы тела у мужчин
| Масса тела, кг | Кало-рии | Масса тела, кг | Кало-рии | Масса тела, кг | Кало-рии | Масса тела, кг | Кало-рии | Масса тела, кг | Кало-рии |
Процент отклонения основного обмена от нормы определяют по формуле Рида:
ПО = 0,75 × (ЧП + ПД × 0,74) – 72,
где ПО – процент отклонения основного обмена от нормы, ЧП – частота пульса, ПД – пульсовое давление (равное разности величин систолического и диастолического давления). Частоту пульса и величину артериального давления берут как среднее арифметическое из трех измерений.
Пример расчета. Пульс равен 75 уд./мин., артериальное давление — 120/80 мм рт. ст. Процент отклонения равен 0,75 × (75 + (120-80) × 0,74) – 72 = 0,75 × (75 + 40 × 0,74) – 72 = 6,45. Таким образом, основной обмен у данного испытуемого повышен на 6,45%, т.е. находится в пределах нормы.
Рекомендации по оформлению работы. Вычислите и оцените величину отклонения основного обмена от нормы по формуле Рида.
Поскольку в учебной лаборатории обычно не соблюдаются условия, необходимые для определения основного обмена, то результаты будут лишь приблизительно отражать уровень рабочего обмена испытуемого.
Зависимость энергозатрат от массы тела у женщин
Метод прямой калориметрии
Метод основан на том, что энергозатраты определяют путём точного учёта выделяемого организмом тепла в различных условиях его существования. Исследование проводится в специальной камере – калориметре. Он представляет собой большую камеру с двойными стенками, между которыми по системе трубок циркулирует вода, поглощающая тепло, выделяемое человеком. В ней обеспечиваются условия длительного пребывания. Наиболее часто в исследованиях используется камера Этуотера – Бенедикта в различных модификациях. Энергия, выделяемая человеком в виде тепла, определяется путём установления объёма протекающей воды и степени её нагрева в процессе опыта. Недостатками метода являются: · сложность устройства камеры;
· невозможность воспроизведения всех видов трудовой деятельности человека из-за ограниченных размеров камеры;
· изоляция обследуемого индивидуума от многих факторов производственной и бытовой среды, влияющих на обмен веществ и энергии.
Преимуществом метода является большая точность.
Метод непрямой калориметрии (респираторной энергометрии)
В ходе исследования собирают выдыхаемый испытуемым воздух, измеряют его объем и содержание в нем кислорода и углекислого газа. Одновременно определяют концентрацию этих газов во вдыхаемом воздухе. Затем рассчитывают количество поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа. Далее определяют дыхательный коэффициент (соотношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода за одно и тоже время) и по данному показателю находят величину энергозатрат за исследуемый промежуток времени.
Для проведения исследования используются аппараты системы Дугласса, Этуотера и др. В состав данных конструкций входят резервуары для собирания выдыхаемого воздуха (чаще мешки Дугласса), которые соединяются шлангами со специальной маской или загубником, приборы для измерения объема выдыхаемого воздуха (газовые часы) и газовый анализатор (прибор Холдейна).
К недостаткам данного метода относятся:
· большая трудоемкость исследования;
· менее точный метод, так как в условиях недостатка кислорода идёт процесс анаэробного окисления, конечным продуктом которого являются не только СО2 и Н2О, но и молочная кислота, кроме того при катаболизме белков помимо углекислого газа и воды образуются азотистые соединения.
· недостаточно надежен при определении расхода энергии у людей с большим разнообразием трудовых операций и процессов различной интенсивности.
Преимуществом метода является возможность определения энергозатрат при различных видах работы.
Метод алиментарной энергометрии
Данный метод основан на точном учете калорийности пищевого рациона и контроле за массой тела испытуемого в динамике в течение 15-16 дней. Испытуемый ежедневно утром после туалета взвешивается и параллельно проводится подсчет энергетической ценности потребляемой пищи. Если масса тела человека не изменяется, то это свидетельствует о равенстве энергозатрат и калорийности пищевого рациона. При нарушении этого соответствия вес тела увеличивается или уменьшается. Прибавка массы тела у взрослого обусловлена увеличением доли жировой ткани, 1 килограмм увеличения веса тела соответствует 6750 ккал. Поэтому отняв от калорийности пищевого рациона энергетическую ценность жира, накопившегося в организме за период опыта, можно судить о расходе энергии испытуемым.
Энергозатраты на основной обмен можно рассчитать с помощью
· формул – уравнение Харриса — Бенедикта
у мужчин ОЭО= 66 + (13,7×МТ) + (5×Р) – (6,8×В) (2)
у женщин ОЭО = 655 + (9,6×МТ) + (1,8×Р) – (4,5×В) (3)
ОЭО – основной энергетический обмен (ккал/сут),
МТ – фактическая масса тела (кг),
Основной обмен определяется по таблицам с учетом показателей роста, возраста и пола (табл. 1, 2, 3). Полученные табличные данные суммируются.
Таблица 1. Показатели основного обмена с учетом пола и массы тела