ΕΙΣΑΓΩΓΗ
ΠΕΡΙ ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ Aπό την εμφάνισή του στη γη, ο άνθρωπος γνώριζε από ένστικτο την αναγκαιότητα της λήψης τροφής για την επιβίωσή του, και την αντιμετώπισε επιτυχώς όπως αποδεικνύεται από την επιβίωσή του μέχρι τώρα στη γη για χιλιάδες χρόνια, μέσα από αλλαγές που υιοθετούσε, σε ένα περιβάλλον που συνεχώς μεταβάλλετο, πριν του υποδείξουν οι επιστήμονες τι πρέπει να τρώει, ενώ πολύ σύντομα, συσχέτισε τη λήψη τροφής με την παραγωγή ενέργειας από τον οργανισμό του.
Mε την πάροδο των ετών και την πρόοδο των επιστημών ο άνθρωπος συνειδητοποίησε ότι η σύσταση των θρεπτικών υλών των τροφίμων ήταν παραπλήσια με εκείνη των συστατικών του σώματός του. Δηλαδή ότι η τροφή δεν παρέχει μόνο ενέργεια στον οργανισμό, αλλά είναι απαραίτητη και για το σχηματισμό ή αναπλήρωση των συστατικών του σώματός του. Οι γνώσεις του όμως στη διατροφή επέδρασαν και στον τρόπο ζωής του (π.χ. κυνηγός, γεωργός, συντήρηση και επεξεργασία τροφίμων)
H επιστήμη όμως της Διατροφής (nutrition) αναπτύχθηκε ουσιαστικά τον 20 ο αιώνα, δηλαδή πάρα πολύ αργά για μια τόσο σημαντική επιστήμη για τον άνθρωπο. Tο γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι για να αναπτυχθεί η επιστήμη αυτή έπρεπε να προηγηθεί η ανάπτυξη άλλων επιστημών. Συγκεκριμένα έπρεπε να αναπτυχθούν κατάλληλες χημικές μέθοδοι για την απομόνωση και ανάλυση των θρεπτικών υλών των τροφίμων, δηλαδή η χημεία τροφίμων, αλλά και να προοδεύσουν οι βιολογικές και ιατρικές επιστήμες.
Η πρόοδος στις βιολογικές και ιατρικές επιστήμες ήταν απαραίτητη αφού η διατροφή σχετίζεται με τους ζωντανούς οργανισμούς και με τις λειτουργίες που επιτελούνται μέσα σε αυτούς (βιολογικές επιστήμες) αλλά σχετίζεται ακόμα άμεσα και με την υγεία (δηλαδή με τις ιατρικές επιστήμες). Δεν πρέπει βέβαια να αγνοείται και η στενή σχέση της διατροφής με τις Κοινωνικές Επιστήμες.
Σάν ορισμός της Διατροφής, περιφραστικά, μπορεί να αναφερθεί ότι είναι η επιστήμη που μελετά τις θρεπτικές ύλες σε σχέση με την επίδρασή τους στον ανθρώπινο οργανισμό, δηλαδή μελετά τις θρεπτικές ύλες, τις ποσοτικές ανάγκες του οργανισμού σε αυτές, τα αποτελέσματα της ανεπάρκειας ή υπερβολικής λήψης των θρεπτικών υλών, την πέψη και απορρόφηση των τελικών προϊόντω των θρεπτικών υλών και το ρόλο τους στον οργανισμό, τους τρόπους αποθήκευσης της τυχόν περίσσειας αυτών και γενικά τις μεταβολές και τα αποτελέσματα των μεταβολών των διαφόρων τροφίμων (και όχι μόνο) στον οργανισμό.
Η Διατροφή αποτέλεσε έναν από τους τρεις βασικούς τομείς που αναπτύχθηκαν κατά την εξέλιξη της Xημείας Tροφίμων. Oι τρεις αυτοί τομείς (που ακολούθησαν διαφορετικές πορείες) είναι η Aνάλυση Tροφίμων, η Tεχνολογία Tροφίμων και η Διατροφή. Η περαιτέρω ανάπτυξη του τομέα της Aνάλυσης Tροφίμων εμπίπτει πλέον, αφ ενός μεν στο γνωστικό αντικείμενο της Aναλυτικής Xημείας, αφ ετέρου δε αποτελεί εξειδίκευση σε αυτοματοποιημένες μεθόδους που εφαρμόζονται στην Bιομηχανία Tροφίμων.
H Tεχνολογία Tροφίμων, δηλαδή οι βιομηχανικές επεξεργασίες, αποθήκευση, συσκευασία, διανομή και εμπορία των τροφίμων έχει λάβει σήμερα, με την αλματώδη τεχνολογική πρόοδο, τεράστια ανάπτυξη, αλλά αποτελεί πλέον αντικείμενο εξειδικευμένων Tεχνολογικών επιστημών. O χώρος μέσα στον οποίο εξελίσσεται η Xημεία Tροφίμων σαν επιστήμη, είναι ο δυναμικός κλάδος της Διατροφής. Tα τελευταία μάλιστα χρόνια όπου η κάλυψη των αναγκών δεν αποτελεί πια πρόβλημα στις ανεπτυγμένες χώρες, η Eπιστήμη της Xημείας Tροφίμων ασχολείται με τη μελέτη της υγιεινής διατροφής και την αντιμετώπιση ασθενειών της διατροφής όπως η παχυσαρκία, στεφανιαίες παθήσεις κλπ.
Bαρύνουσα επίσης σημασία έχει δοθεί στη μελέτη της διατροφής ειδικών κατηγοριών του ανθρώπινου πληθυσμού, όπως στη διατροφή παιδιών, γέρων, εγκύων, αθλητών κλπ. Tέλος, η Διατροφή ασχολείται με την προστασία της υγείας από τον καταιγισμό νέων τροφίμων και διαιτητικών προϊόντων, όπως για παράδειγμα η επιβάρυνση του οργανισμού με μεγάλα ποσά βιταμινών και άλλων συστατικών των τροφίμων.
Η γνώση που παράγεται από την επιστήμη της Διατροφής βρίσκει πρακτική εφαρμογή και χρησιμοποιείται από τη Διαιτητική και τη Διαιτολογία. ΟόροςΔίαιτα αναφέρεται σε μια ειδική διατροφή, που περιλαμβάνει ένα συγκεκριμένο σύνολο τροφίμων και αποβλέπει σε κάποιο σκοπό (π.χ. την απώλεια βάρους).
BAΣIKEΣ ENNOIEΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ Oι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από δομικά συστατικά τα οποία δεν είναι αμετάβλητα, αλλά συνεχώς αποικοδομούνται είτε ανασυντίθενται. Oι ύλες οι οποίες βρίσκονται στα τρόφιμα και με την λήψη τους συντελούν στη συντήρηση και ανάπτυξη του οργανισμού, παρέχοντας τις απαραίτητες ενώσεις στον οργανισμό για να συνθέσει τα δομικά συστατικά του, ονομάζονται θρεπτικές ύλες (nutrients). Για τον άνθρωπο είναι απαραίτητα πάνω από 40 τέτοια χημικά συστατικά.
Oι έξι σπουδαιότερες τάξεις των θρεπτικών υλών είναι: οι υδατάνθρακες (carbohydrates) οι πρωτεΐνες (proteins) τα λιποειδή (lipids) τα ανόργανα συστατικά (minerals) οι βιταμίνες (vitamins) και το νερό (water). Δεν πρέπει να ξεχνάμε και το οξυγόνο, το οποίο όμως δεν έχει επικρατήσει να θεωρείται θρεπτική ύλη αφού δεν παρέχεται στον οργανισμό μέσω του πεπτικού συστήματος, αλλά μέσω των πνευμόνων.
Aπό τις έξι σπουδαιότερες τάξεις των θρεπτικών υλών οι υδατάνθρακες, τα λιποειδή και οι πρωτεΐνες επεκράτησε να ονομάζονται κύριες τάξεις θρεπτικών υλών, αφού άλλωστε αποτελούν και το κύριο μέρος των στερεών συστατικών του σώματος. Για να θεωρηθεί μια ύλη σα θρεπτική ύλη θα πρέπει να έχει την ικανότητά να αναπληρώνει κάποιο συστατικό του σώματος,είτε όπως έχει στην αρχική της μορφή είτε μετά από κάποια μετατροπή της, να μπορεί να παραληφθεί εύκολα από τον οργανισμό και να μην είναι τοξική ούτε αυτή, ούτε τα προϊόντα αποικοδόμησής της
H συνεχής εισαγωγή στον οργανισμό νέων υλών και η απομάκρυνση των προϊόντων αποικοδόμησής τους ονομάζεται ανταλλαγή της ύλης. Kατ αυτήν, τα συστατικά της τροφής αποικοδομούνται σε απλούστερες ενώσεις, ένα μέρος των οποίων οξειδώνεται πλήρως (καίγεται) με ταυτόχρονη παραγωγή ενέργειας και προϊόντων καύσης, διοξείδιο του άνθρακα και νερό, που αποβάλλονται από τον οργανισμό, ενώ ένα άλλο μέρος χρησιμοποιείται για τη σύνθεση νέων συστατικών του οργανισμού.
Σήμερα αντί του όρου ανταλλαγή της ύλης χρησιμοποιείται ο όρος μεταβολισμός (metabolism), ο οποίος περιλαμβάνει το σύνολο των χημικών μεταβολών που γίνονται στα ζωντανά κύτταρα, δηλαδή τις χημικές μεταβολές των θρεπτικών υλών μετά από την πέψη και απορρόφησή τους από τον οργανισμό. Oι αντιδράσεις του μεταβολισμού που αναφέρονται στη σύνθεση νέων συστατικών και καταναλώνουν ενέργεια ονομάζονται αναβολισμός (anabolism) ενώ εκείνες που αναφέρονται στην αποικοδόμηση και αποδίδουν ενέργεια ονομάζονται καταβολισμός (catabolism).
Aν και οι συνήθειες και τα πρότυπα διατροφής ποικίλουν στα διάφορα άτομα ή ακόμα διαφέρουν οι δίαιτες ατόμων και λαών, εντούτοις όλοι οι άνθρωποι έχουν ανάγκη από όλες τις τάξεις των θρεπτικών υλών που αναφέρθηκαν παραπάνω. Aν εξαιρέσει κανείς κάποιες διαφορές λόγω φύλου, ηλικίας, μεγέθους σώματος, κλιματολογικών συνθηκών, κατάστασης υγείας και δραστηριότητας του οργανισμού, όλοι οι άνθρωποι έχουν ποσοτικά παραπλήσιες απαιτήσεις σε θρεπτικές ύλες. Tέλος είναι γνωστό, ότι οι διάφοροι λαοί αξιολογούν διαφορετικά τις θρεπτικές ύλες λόγω τοπικών, θρησκευτικών ή και κλιματολογικών συνθηκών.
Ένα σημαντικό διεθνές πρόβλημα είναι ο καθορισμός των ποσοτήτων των τάξεων των θρεπτικών υλών και της ενέργειας που πρέπει να προσλαμβάνονται σε ημερήσια ή μακροχρόνια βάση. Έτσι διάφοροι επιστημονικοί ή/και διεθνείς οργανισμοί διαμορφώνουν πίνακες με τη συνιστώμενη διαιτητική πρόσληψη και τη συνιστώμενη πρόσληψη ενέργειας.
Η Συνιστώμενη Διαιτητική Πρόσληψη (Recommended Dietary Allowance, RDA) δηλώνει το μέσο όρο της ημερήσιας πρόσληψης θρεπτικών υλών που καλύπτει θεωρητικά τις ανάγκες όλων των υγιών ατόμων με κριτήριο τη μείωση του κινδύνου εμφάνισης ασθενειών. Πίνακες με Συνιστώμενη Διαιτητική Πρόσληψη (RDA) έχουν διαμορφωθεί από διάφορες χώρες από τα Ηνωμένα Έθνη (Food and Agriculture Organization, FAO) για όλες τις χώρες.
Ο Καθορισμός Ανωτέρου Ασφαλούς Επιπέδου (tolerable Upper intake Level, UL) δηλώνει τη ποσότητα που μπορεί να προσληφθεί ασφαλώς από μια τάξη θρεπτικών υλών (κυρίως για αυτές που σε μεγάλες δόσεις εμφανίζουν τοξικότητα, π.χ. βιταμίνες). Η τοξικότητα αυτών των θρεπτικών υλών δεν προέρχεται από υπερκατανάλωση τροφής αλλά από αλόγιστη κατανάλωση συμπληρωμάτων διατροφής.
Kάθε ουσία που περιέχει μια ή περισσότερες από μια θρεπτικές ύλες λέγεται τρόφιμο (food), δηλαδή αποτελεί ένα φυσικό ή τεχνητό μίγμα διαφόρων θρεπτικών υλών. Kανένα τρόφιμο δεν παρέχει στον οργανισμό όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ύλες και μάλιστα στις αναγκαίες ποσότητες, γι αυτό τα τρόφιμα δεν θεωρούνται πλήρης τροφή. Tροφή, πλήρης, είναι ο κατάλληλος συνδυασμός τροφίμων σε αναγκαίες ποσότητες, ώστε να παρέχονται στον οργανισμό ποιοτικά και ποσοτικά όλες οι τάξεις θρεπτικών υλών. Tο μόνοτρόφιμο που αποτελεί πλήρη τροφή είναι το μητρικό γάλα, αλλά και αυτό για μια συγκεκριμένη περίοδο της ζωής του ανθρώπου.
H παρασκευή ενός ιδανικού τροφίμου που να καλύπτει πλήρως τις ανάγκες του οργανισμού δεν μπορεί να χαρακτηριστεί σαν πλήρης τροφή, γιατί η συνεχής χρήση του ίδιου φαγητού αντιμετωπίζεται με άρνηση του οργανισμού στην λήψη του, δηλαδή άρνηση σε μια μονότονη διατροφή. Δεν πρέπει λοιπόν να παραγνωρίζεται το γεγονός ότι η τροφή θα πρέπει να παρουσιάζει κάποια ποικιλία και να είναι ευχάριστη στις αισθήσεις. Σ αυτό συντείνουν τα ευφραντικά και αρτύματα, ουσίες που έστω και αν δεν έχουν πάντα θρεπτική αξία, προσφέρουν την ποικιλία και την ευχάριστη γεύση στη τροφή, ώστε να διεγείρεται κατάλληλα η όρεξη.
Συμπερασματικά η πλήρης τροφή πρέπει να περιέχει τις απαραίτητες θρεπτικές ύλες αλλά και τα κατάλληλα ευφραντικά και αρτύματα.
Σημαντικό στοιχείο της τροφής είναι και ο ρυθμός απορρόφησης των θρεπτικών υλών από τον οργανισμό. Ο χρόνος κατά τον οποίο ένα τρόφιμο απασχολεί τα όργανα της πέψης αποτελεί την ικανότητα κορεσμού. Το κρέας έχει μεγάλη ικανότητα κορεσμού, που γίνεται ακόμα μεγαλύτερη, όταν το κρέας συνοδεύεται από υδατάνθρακες, οι οποίοι από μόνοι τους έχουν μικρή ικανότητα κορεσμού. Μεγάλη ικανότητα κορεσμού έχει ο συνδυασμός κρέας- λίπος- ψωμί, το γάλα (ανάλογα με την περιεκτικότητά του σε λίπος), τα βρασμένα (σφικτά) αυγά και τα τηγανισμένα ή ξεροψημένα φαγητά.
ικανότητα κορεσμού Τα ψάρια και τα φυτικά τρόφιμα έχουν μικρή ικανότητα κορεσμού, που αυξάνει με την περιεκτικότητα σε λίπος. Από τα ροφήματα μεγαλύτερη ικανότητα κορεσμού έχει το κακάο και ακολουθούν η σοκολάτα, ο καφές και το τσάι. Στην ικανότητα κορεσμού επιδρά και η κατανομή των γευμάτων, αφού το στομάχι αδειάζει γρηγορότερα όταν είναι πιο γεμάτο. Δηλαδή, όταν η τροφή κατανέμεται σε περισσότερα του ενός γεύματα, η ικανότητα κορεσμού αυτής είναι μεγαλύτερη.
ικανότητα κορεσμού Σύμφωνα με τα παραπάνω, είναι κατανοητό γιατί όταν φάει κανείς ψάρι ή χορταρικά πεινάει γρήγορα ή ακόμα όταν έχει ένα πολύ μεγάλο γεύμα το βράδυ, την άλλη ημέρα το πρωί έχει έντονο αίσθημα πείνας.
Όταν η τροφή που λαμβάνεται, δεν περιλαμβάνει έστω και μικρές ποσότητες από όλες τις τάξεις των θρεπτικών υλών, τότε το αποτέλεσμα είναι κακή διατροφή (malnutrition). Στην περίπτωση που η τροφή που λαμβάνεται περιέχει μεν όλες τις τάξεις των θρεπτικών υλών, αλλά όχι στις αναγκαίες ποσότητες το αποτέλεσμα είναι υποσιτισμός (undernutrition) και βέβαια για ακραίες περιπτώσεις ασιτία (starvation).
ΘΕΡΜΑΝΤΙΚΗ (ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ) ΑΞΙΑ ΤΗΣ ΤΡΟΦΗΣ Η τροφή εκτός από την ανασύσταση ή σύνθεση νέων συστατικών του οργανισμού (θέμα το οποίο θα αναφερθεί εκτενώς στη συνέχεια), παρέχει σ αυτόν και την απαραίτητη ενέργεια. H ενέργεια αυτή μετριέται σε θερμίδες δηλαδή μονάδες θερμότητας. Στην πράξη σα μονάδα χρησιμοποιείται η μεγάλη θερμίδα (Cal) ή χιλιοθερμίδα (kcal) που είναι η ενέργεια, με τη μορφή θερμότητας, που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία 1 kg νερού κατά 1 C (από 14,5 σε 15,5 C).
Σήμερα η μονάδα αυτή (μεγάλη θερμίδα ή χιλιοθερμίδα) τείνει να αντικατασταθεί από τη μονάδα Joule (J) που είναι μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού και μηχανικού έργου. H σχέση kcal και Joule είναι η εξής : 1 kcal = 4184 J = 4,184 kj. Eπίσης ο όρος θερμαντική αξία της τροφής τείνει να αντικατασταθεί με τον όρο ενεργειακή αξία της τροφής που αναφέρεται στο ποσό των kcal που απελευθερώνονται κατά την πλήρη καύση 1 g τροφής.
H ενεργειακή αξία ενός τροφίμου, είναι το άθροισμα της ενεργειακής αξίας των θρεπτικών υλών αυτού. Συνεπώς, για να υπολογισθεί η ενεργειακή αξία ενός τροφίμου, θα πρέπει να είναι γνωστή - πέρα από τη σύσταση αυτού - η ενεργειακή αξία των θρεπτικών υλών. Aπό μετρήσεις για την πλήρη καύση των τριών κύριων τάξεων θρεπτικών υλών, έχει βρεθεί ότι η θερμότητα που εκλύεται είναι: για 1g γλυκόζης 3,95 kcal, 1g λίπους 9 kcal και 1g πρωτεϊνης 5,7 kcal.
Bέβαια στην πραγματικότητα, μέσα στον οργανισμό, οι τιμές αυτές είναι λίγο διαφορετικές για αρκετούς λόγους. Κυρίως γιατί δεν γίνεται πλήρης απορρόφηση των θρεπτικών υλών από τον οργανισμό και γιατί ένα μέρος αυτών αποβάλλεται με τη μορφή απεκκριμάτων. Έτσι έχουμε την πραγματική ενεργειακή αξία της τροφής και τη φαινομενική ενεργειακή αξία αυτής. H διαφορά φαινομενικής και πραγματικής ενεργειακής αξίας, για μεν τα ζωϊκά τρόφιμα είναι μικρή, ενώ για τα φυτικά είναι αρκετά μεγάλη, λόγω της ύπαρξης της κυτταρίνης που περιβάλλει και προστατεύει κάποια τμήματα του τροφίμου από την πέψη.
Για τις τρεις κύριες τάξεις των θρεπτικών υλών η διαφορά φαινομενικής και πραγματικής ενεργειακής αξίας είναι σημαντική στις πρωτεΐνες, γιατί το άζωτο απεκκρίνεται, ως γνωστό, με τη μορφή της ουρίας και χάνει κατά συνέπεια ο οργανισμός ένα ποσό ενέργειας, σαν αντίτιμο για την αποφυγή του σχηματισμού της τοξικής αμμωνίας.
Σύμφωνα με τα παραπάνω, οι τελικές τιμές ενέργειας που αποδίδουν οι τρεις κύριες τάξεις θεωρείται ότι είναι : υδατάνθρακες 4 kcal / g λίπη 9 kcal / g και πρωτεΐνες 4 kcal / g. Eδώ πρέπει να αναφερθεί και η ενέργεια που παρέχεται από την αιθυλική αλκοόλη ηοποία, ως γνωστόν, σε κάποια ποσότητα είναι τοξική για τον οργανισμό και παρότι για το λόγο αυτό δεν θεωρείται θρεπτική ύλη, εντούτοις είναι μια σημαντική πηγή ενέργειας, παρέχοντας στον οργανισμό 7 kcal / g.
Xρησιμοποιώντας τα παραπάνω δεδομένα και γνωρίζοντας την σύσταση ενός τροφίμου, μπορεί να υπολογισθεί η ενεργειακή του αξία, όπως φαίνεται από τα ακόλουθα δύο παραδείγματα. Ένα ποτήρι γάλα (250 ml) που έχει σύσταση 3,5% λίπος, 3,5% πρωτεΐνης και 4,8% υδατάνθρακες, παρέχει 161,75 kcal αφού: 9 kcal / g x 8,75 g λίπους = 78,75 kcal 4 kcal / g x 8,75 g πρωτεϊνών = 35,00 kcal 4 kcal / g x 12,00 g υδατανθράκων = 48,00 kcal Ένα κρασοπότηρο (100 ml) ξηρού οίνου, περιεκτικότητας 11,5% κατά βάρος σε οινόπνευμα παρέχει 80,5 kcal αφού: 7 kcal / g x 11,5 g = 80, 5 kcal
Σύμφωνα με τα προηγούμενα, μπορεί να προσδιορισθεί και η ενεργειακή αξία της τροφής που τρώμε κάθε μέρα. Η τιμή αυτή γι άλλους είναι σημαντική, γιατί σχετίζεται με την επιβίωσή τους π.χ στις υπανάπτυκτες χώρες, ενώ για άλλους είναι σημαντική, γιατί σχετίζεται άμεσα με το πρόβλημα της παχυσαρκίας όπως στις αναπτυγμένες χώρες.
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΑΝΑΓΚΕΣ ΤΟΥ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ Απαραίτητο ημερήσιο ποσό θερμίδων Tο απαραίτητο ημερήσιο ποσό θερμίδων που πρέπει να παίρνει ο άνθρωπος από την τροφή του, καθορίζεται από το ποσό της ενέργειας που καταναλώνεται για τις εσωτερικές λειτουργίες του, για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του και για να παράγει έργο. Δηλαδή μπορεί να γραφεί η εξίσωση: Aπαραίτητο ημερήσιο ποσό θερμίδων = Bασικό ποσό θερμίδων + Ποσό θερμίδων για φυσικές δραστηριότητες κλπ
Aπαραίτητο ημερήσιο ποσό θερμίδων σε συνάρτηση με το φύλο, την ηλικία,το ύψος και το βάρος (από την εγκυκλοπαίδεια Food & Nutrition CRC Press). ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΗΛΙΚΙΑ (έτη) Νήπια Παιδιά Άνδρες Γυναίκες Έγκυοι Θηλάζουσες Μέχρι 0,5 0,5-1,0 1-3 4-6 7-10 11-14 15-18 19-24 25-50 Άνω των 50 11-14 15-18 19-24 25-50 Άνω των 50 2 ο & 3 ο τρίμηνο ΒΑΡΟΣ (kg) 6 9 13 20 28 45 66 72 79 77 46 55 58 63 65 ΥΨΟΣ (m) 0,6 0,71 0,9 1,12 1,32 1,57 1,76 1,77 1,76 1,73 1,57 1,63 1,64 1,63 1,60 ΠΟΣΟ ΘΕΡΜΙΔΩΝ (kcal) 650 850 1300 1800 2000 2500 3000 2900 2300 2000 2200 2200 2200 2200 1900 +300 +500
Βασικό ποσό θερμίδων - Βασικός μεταβολισμός Tο βασικό ποσό θερμίδων (Resting Energy Expenditure, REE) είναι η ενέργεια που καταναλώνει ο οργανισμός όταν βρίσκεται σε ηρεμία, δηλαδή βρίσκονται κατά το δυνατόν σε αδράνεια οι μύες, ο εγκέφαλος και τα όργανα της πέψης.
Eξισώσεις για υπολογισμό βασικού ποσού θερμίδων (REE) συναρτήση ηλικίας, φύλου και βάρους (Β), (από την εγκυκλοπαίδεια Food & Nutrition CRC Press). ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΗΛΙΚΙΑ (έτη) ΘΕΡΜΙΔΕΣ (kcal/ημέρα) Αρσενικό Θηλυκό 0-3 3-10 10-18 18-30 30-60 Άνω των 60 0-3 3-10 10-18 18-30 30-60 Άνω των 60 (60,9xB)-54 (22,7xB)+495 (17,5xB)+651 (15,3xB)+679 (11,6xB)+879 (13,5xB)+487 (61,0xB)-51 (22,5xB)+499 (12,2xB)+746 (14,7xB)+496 (8,7xB)+829 (10,5xB)+596
Tο βασικό ποσό θερμίδων εκτός από το ύψος, το βάρος, την ηλικία και το φύλο, εξαρτάται και από άλλους παράγοντες: Στην περίπτωση πρόσληψης τροφής, στο βασικό ποσό θερμίδων πρέπει να προστεθεί ένα ποσοστό 10-12%. Άλλος παράγοντας που επιδρά είναι η θερμοκρασία σε ψυχρό περιβάλλον απαιτείται να προστεθεί ένα ποσό θερμίδων όχι μεγαλύτερο του 10%. Tέλος η πνευματική εργασία δεν λαμβάνεται συνήθως υπόψιν, αφού καταναλώνονται μόνο 7-8 kcal ανά ώρα.
Tο βασικό ποσό θερμίδων μπορεί να παρομοιωθεί με το ποσό της ενέργειας μιας μηχανής που βρίσκεται μεν σε λειτουργία, αλλά χωρίς να παράγει έργο (relanti). H διαφορά μεταξύ του ανθρώπου και της μηχανής είναι ότι ενώ στο relanti η μηχανή καταναλώνει 10 φορές λιγότερη ενέργεια, το βασικό ποσό θερμίδων για τον άνθρωπο είναι περίπου το μισό ποσό ενέργειας που καταναλώνει ακόμα και όταν κάνει και την πιο βαρειά σωματική εργασία.
Σήμερα αντί του βασικού ποσού θερμίδων χρησιμοποιείται ο βασικός μεταβολισμός. Ποσοτική έκφραση αυτού είναι ο ρυθμός βασικού μεταβολισμού (Basic Metabolic Rate, BMR). Η διαφορά της αριθμητικής τιμής του REE και BMR είναι περίπου 10% και γι αυτό οι δύο αυτές έννοιες χρησιμοποιούνται συνήθως χωρίς διάκριση. Σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν παραπάνω, για την περίπτωση του βασικού μεταβολισμού, η τιμήbmr μετριέται 12-18 ώρες μετά από την τελευταία λήψη τροφής, ώστε αφ ενός μεν να έχει συμπληρωθεί η λειτουργία της πέψης και απορρόφησης, αφ ετέρου δε να μην υπάρχει έλλειψη θρεπτικών υλών.
Μέτρηση της τιμής BMR H ώρα που επιλέγεται για μια τέτοια μέτρηση είναι συνήθως πρωινή. Ο χώρος πρέπει να έχει κανονική θερμοκρασία. Tο άτομο στο οποίο γίνεται η μέτρηση πρέπει να μη κοιμάται, αλλά να είναι ξαπλωμένο σε πλήρη ησυχία, χωρίς να κάνει πνευματική εργασία. O προσδιορισμός της τιμής BMR γίνεται με μέτρηση του εισπνεομένου οξυγόνου και του εκπνεομένου διοξειδίου του άνθρακα. O μοριακός λόγος του αποδιδόμενου CO 2 προς το προσλαμβανόμενο O 2, αποτελεί τον όρο αναπνευστικό πηλίκο (Respiratory Quotient, R.Q).
Έτσι κατά την καύση της γλυκόζης σύμφωνα με την αντίδραση C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O + θερμότητα το αναπνευστικό πηλίκο είναι 6 mol CO 2 / 6 mol O 2 = 1. Κατά την καύση του λίπους ( π.χ. παλμιτικό οξύ ) σύμφωνα με την αντίδραση C 16 H 32 O 2 + 23 O 2 = 16 CO 2 + 16 H 2 O + θερμότητα το αναπνευστικό πηλίκο είναι 16 mol CO 2 / 23 mol O 2 = 0,7. Για την καύση των πρωτεϊνών είναι περίπου 0,81. Σε περιπτώσεις στρες μπορεί να γίνει και μεγαλύτερο του 1.
Για τον υπολογισμό του BMR χρησιμοποιείται συνήθως ο ακόλουθος εμπειρικός τύπος : BMR ανδρών (kcal/24 hrs) = 1 kcal/kg x kg βάρ.σώματος x 24 hrs BMR γυναικών (kcal/24 hrs) = 0,9kcal/kg x kg βάρ.σώματος x24 hrs
Aναλυτικά οι λειτουργίες που συμμετέχουν στην ενέργεια που καταναλώνεται κατά το βασικό μεταβολισμό είναι, η λειτουργία της καρδιάς, του νευροφυτικού συστήματος, της διατήρησης της θερμοκρασίας του σώματος, της διατήρησης του μυϊκού τόνου (αφού ο μυϊκός ιστός δεν βρίσκεται ποτέ σε πλήρη χαλάρωση, ώστεναμπορείσεκάθεστιγμήο οργανισμός να είναι σε κατάσταση ετοιμότητας) της βιοσύνθεσης των δομικών του υλικών.
Oι παράγοντες που επηρεάζουν τον BMR αναλυτικά είναι οι εξής : H ηλικία : O BMR είναι υψηλότερος σε περίοδο ταχείας ανάπτυξης, έτσι ο λόγος BMR / m 2 επιφάνειας σώματος παίρνει την μέγιστη τιμή του στο τέλος του δεύτερου χρόνου. Σαφής αύξηση του λόγου αυτού υπάρχει και στην εφηβεία, ενώ μετά την ενηλικίωση λαμβάνει χώρα σταδιακή μείωση. Το μέγεθος του σώματος : Όπως είναι φυσικό, όσο μεγαλύτερη επιφάνεια έχει το σώμα, τόσο περισσότερη θερμότητα αποδίδεται στο περιβάλλον και συνεπώς περισσότερη ενέργεια καταναλώνεται για τη διατήρηση της κανονικής θερμοκρασίας.
παράγοντες που επηρεάζουν τον BMR H σύσταση του σώματος : Στην τιμή του BMR επιδρά το επί τοις εκατό ποσοστό του λιπώδους ιστού, του μυϊκού ιστού, του συνδετικού ιστού, του αίματος κλπ., Aυτό εξηγείται από το γεγονός ότι οι αντιδράσεις οξείδωσης γίνονται εντονώτερα στο μυϊκό ιστό σε σύγκριση με το λιπώδη ιστό. Kατά συνέπεια ένας αθλητής, που έχει αναπτυγμένο μυϊκό ιστό, έχει μεγαλύτερο BMR από ένα άτομο που δεν αθλείται και έχει αυξημένολιπώδηιστό.
παράγοντες που επηρεάζουν τον BMR H κατάσταση της υγείας : Γι αυτό το λόγο η μέτρηση του BMR πρέπει να γίνεται σε υγιή και καλά διατρεφομένα άτομα. Σε ασθενείς, ο πυρετός αυξάνει τον BMR και συγκεκριμένα κάθε αύξηση κατά 0,55 C πάνω από τους 37 C επιφέρει αύξηση του BMR κατά 7%. Σε μη καλά διατρεφόμενα άτομα, η τιμή του BMR είναι μειωμένη, λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας του σώματος, του ελαττωμένου μυϊκού ιστού και του ελαττωμένου μυϊκού τόνου.
παράγοντες που επηρεάζουν τον BMR Έκκρίσεις ενδοκρινών αδένων : Μεγαλύτερη επίδραση στην τιμή του BMR έχει η έκκριση του θυρεοειδή. Όταν γίνεται ελαττωμένη έκκριση ορμονών (υποθυρεοειδισμός), η τιμήτουbmr ελαττώνεται κατά 30-40 %. Στην αντίθετη περίπτωση που γίνεται υπερέκκριση ορμονών (υπερθυρεοειδισμός), η τιμή του BMR αυξάνεται μέχρι και 80%. Έτσι εξηγείται γιατί τα άτομα με υπερθυρεοειδισμό τρώνε σχετικά πολύ χωρίς να παχαίνουν, ενώ τα άτομα με υποθυρεοειδισμό παχαίνουν χωρίς να τρώνε σχετικά πολύ.
παράγοντες που επηρεάζουν τον BMR, Έκκρίσεις ενδοκρινών αδένων : Σήμερα έχει αποδειχθεί, ότι οι περιπτώσεις παχυσαρκίας που οφείλονται στον υποθυρεοειδισμό, είναι ένα μικρό ποσοστό και η μέχρι σήμερα επικρατούσα άποψη, να αποδίδεται η παχυσαρκία στον υποθυρεοειδισμό, αποτελούσε μια καλή δικαιολογία στους παχύσαρκους. Άλλη ορμόνη που επιδρά στην τιμή του BMR είναι η αδρεναλίνη, η οποία αυξάνει την τιμή του BMR. H αδρεναλίνη ως γνωστόν εκκρίνεται σε περιπτώσεις θυμού, φόβου ή άλλων συγκινήσεων με αποτέλεσμα την αυξημένη ανάγκη σε ενέργεια.
παράγοντες που επηρεάζουν τον BMR, Έκκρίσεις ενδοκρινών αδένων : Tέλος, στην τιμή του BMR επιδρά και η έκκριση της θυρεοτροπίνης (TSH), ορμόνης της υπόφυσης, που διεγείρει τον θυρεοειδή προκαλώντας υπερέκκριση των ορμονών αυτού με συνέπεια, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, να αυξάνει η τιμή του BMR.
Φυσικές δραστηριότητες και ενεργειακές ανάγκες Το απαραίτητο ημερήσιο ποσό θερμίδων ισούται με το βασικό ποσό θερμίδων και το ποσό θερμίδων για φυσικές δραστηριότητες κλπ. Aπαραίτητο ημερήσιο ποσό θερμίδων = Bασικό ποσό θερμίδων + Ποσό θερμίδων για φυσικές δραστηριότητες κλπ Oι φυσικές δραστηριότητες αυξάνουν σημαντικά τις ανάγκες του οργανισμού σε ενέργεια. O υπολογισμός της ενέργειας που καταναλώνεται στις διάφορες δραστηριότητες γίνεται με μέτρηση του αναπνευστικού πηλίκου (R.Q).
Ενέργεια (θερμίδες) που καταναλώνονται από ενήλικες για διάφορες φυσικές δραστηριότητες (από την εγκυκλοπαίδεια Food & Nutrition CRC Press). ΕΙΔΟΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ Ύπνος Διάβασμα, γράψιμο, παρακολούθηση TV, εργασίες ή παιχνίδια καθιστικά. Εργασίες (οικιακές) όχι έντονες, περπάτημα (4-5km/hr), ψώνια. ΑΝΔΡΕΣ (70kg) Θερμίδες (kcal/hr) 75 100 160 ΓΥΝΑΙΚΕΣ (56kg) Θερμίδες (kcal/hr) 60 80 110 Γρήγορο περπάτημα, έντονες (οικιακές) εργασίες. Κηπουρική, αθλήματα όχι έντονα (bowling, golf), βαρειές (οικιακές) εργασίες. Πολύ βαρειές εργασίες (σκάψιμο), τρέξιμα, χορός, αθλήματα (κολύμπι, ποδήλατο, ski). 240 350 Άνω των 350 170 250 Άνω των 250
O υπολογισμός της ενέργειας που καταναλώνεται στις διάφορες δραστηριότητες γίνεται με μέτρηση του αναπνευστικού πηλίκου (R.Q). Eκτός από την ενέργεια για φυσική δραστηριότητα, κατά τον υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων, θα πρέπει να προστεθούν και τα ποσά ενέργειας που απαιτούνται για τη διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στο σώμα και για τις διεργασίες της πέψης.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στο σώμα O άνθρωπος, σαν ομοιόθερμο (homeotherm) ζώο, διατηρεί σχεδόν σταθερή τη θερμοκρασία του σώματος, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Παράλληλα με τους μηχανισμούς που έχει για το σκοπό αυτό, καιοιοποίοιθααναφερθούνστη συνέχεια, ο άνθρωπος προσπαθεί να διατηρεί την θερμοκρασία του σώματός του σταθερή, είτε με ενδύματα και κλιματισμό, είτε με κατάλληλη τροποποίηση των δραστηριοτήτων του.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στο σώμα, με κατάλληλη τροποποίηση των δραστηριοτήτων του. Στην περίπτωση αυτή, περιλαμβάνονται οι εκούσιες και ακούσιες μυϊκές δραστηριότητες, δηλαδή πρόκληση καταβολικών πορειών για έκλυση θερμότητας, με αύξηση της μυϊκής δραστηριότητας με κινήσεις ή με αύξηση του μυϊκού τόνου με τη δράση κάποιων αντανακλαστικών που οδηγούν σε ρίγος. Στην περίπτωση της αυξημένης εξωτερικής θερμοκρασίας, η μυϊκή μας δραστηριότητα μειώνεται με ελάττωση των κινήσεων ή του μυϊκού τόνου, οπότε μειώνεται και η παραγωγή ενέργειας.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στο σώμα, με κατάλληλη τροποποίηση των δραστηριοτήτων του. Για μεταβολές της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος από 27-33 C δεν επηρεάζεται ο μεταβολισμός. Όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος βρίσκεται έξω από τα όρια αυτά, τότε επηρεάζεται ο μεταβολισμός και κατά συνέπεια, τροποποιούνται σε μικρό βαθμό οι ανάγκες του οργανισμού για τροφή.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στο σώμα. Oι κυριώτεροιμηχανισμοί αύξησης ή μείωσης της απώλειας θερμότητας από τον οργανισμό, για να διατηρήσει σταθερή την θερμοκρασία του, είναι η συστολή και διαστολή των αιμοφόρων αγγείων του δέρματος και η εφίδρωση. Tο μεγαλύτερο ποσό θερμότητας που αποβάλλεται από τον οργανισμό, είναι εκείνο που χάνεται με ακτινοβολία της θερμότητας και είναι περίπου 60%, ενώ ένα άλλο μέρος χάνεται με μεταφορά θερμότητας, ποσό περίπου 15% και τέλος με εφίδρωση χάνεται το 25% της θερμότητας που αποβάλλεται.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στο σώμα. H μεταφορά της θερμότητας γίνεται κυρίως στον αέρα (εφόσον βέβαια ο αέρας που περιβάλλει τον οργανισμό έχει θερμοκρασία μικρότερη από αυτόν), ο οποίος μετακινείται επειδή ζεσταίνεται και έτσι έρχεται το σώμα σε επαφή με νέο πιο κρύο αέρα. H θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας του σώματος, δηλαδή του δέρματος, ρυθμίζεται κυρίως από το αίμα.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας στο σώμα. Κατ αυτόν τον τρόπο με τη ρύθμιση της συστολής-διαστολής των αιμοφόρων αγγείων του δέρματος από κάποια νεύρα, γίνεται αγγειοσυστολή ή αγγειοδιαστολή για να χάνεται μικρότερο ή μεγαλύτερο ποσό θερμότητας με ακτινοβολία ή μεταφορά. Mε τήν εφίδρωση χάνεται θερμότητα, αλλά όταν υπάρχει συγχρόνως ζέστη και υγρασία η εφίδρωση περιορίζεται.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Ενεργειακές ανάγκες κατά την πέψη. Kατά την πέψη, λόγω της αυξημένης δράσης των οργάνων της πέψης, υπάρχει και αυξημένη ανάγκη του οργανισμού σε ενέργεια. Eπιπλέον, από την αύξηση των μεταβολικών δραστηριοτήτων του οργανισμού, με αποτέλεσμα τη διέγερση των καύσεων, αποδίδεται στην θερμότητα ένα ποσό ενέργειας που ονομάζεται ειδική δυναμική δράση (Specific Dynamic Effect, SDE) ή θερμική επίδραση της τροφής (Thermic Effect of Food, TEF). Το ποσό αυτό της θερμότητας είναι διαφορετικό για κάθε θρεπτική ύλη π.χ. μεγαλύτερο στις πρωτεΐνες και μικρότερο στους υδατάνθρακες.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Ενεργειακές ανάγκες κατά την πέψη. Γενικά οι αυξημένες ανάγκες του οργανισμού σε ενέργεια, λόγω πρόσληψης τροφής, είναι πολύ μικρότερες για τις περιπτώσεις που ο οργανισμός προσλαμβάνει σχετικά μεγάλη ποσότητα όπως π.χ. στις περιπτώσεις θηλασμού, εγκυμοσύνης, μετά από υποσιτισμό, επί αναρρώσεων ή στην περίπτωση των μικρών παιδιών.
Υπολογισμό του απαραίτητου ημερήσιου ποσού θερμίδων. Το ποσό των θερμίδων που λαμβάνονται, σχετίζεται άμεσα και με το βάρος του σώματος. Το σωστό βάρος (Β) σε συνδυασμό με το ύψος (Υ), δίνεται από το Δείκτη Μάζας Σώματος (ΔΜΣ, Body Mass Index, BMI) με την ακόλουθη σχέση: ΔΜΣ = Β/Υ 2 Φυσιολογικές τιμές ΔΜΣ θεωρούνται οι μεταξύ 21 29, αν και σήμερα πιστεύεται ότι άτομα με ΔΜΣ μεταξύ 20-25 είναι μακροβιότερα.