Як розрахувати основний обмін речовин та добове споживання енергії?

Існує кілька формул, за допомогою яких можна розрахувати основний обмін речовин та добове споживання енергії. Величина споживання енергії протягом дня може бути корисним елементом даних для оцінки споживання енергії через їжу та зміни способу життя. Ознайомтеся з моделями прогнозування, які показують, скільки енергії спалює ваш основний метаболізм протягом дня.

Що таке енергетичні доходи та витрати?

Людський організм повинен отримувати енергію у вигляді їжі та напоїв, яку він перетворює та використовує для різних процесів, таких як [1]:

• Функції органів в організмі
• Скорочення м’язів
• Підтримання температури тіла
• Ріст

Кожна їжа або напій мають свою енергетичну цінність, про яку ви напевно знаєте з таблиць поживних речовин на упаковках продуктів харчування. Цінність цієї енергії виражається в калоріях, а також в джоулях, точніше в кілоджоулях. Що означає це число, для багатьох залишається загадкою, тому ми краще пояснимо різницю між калоріями та джоулями. [1] [2]

Джоулі проти калорій

Вам цікаво, чому існують обидві одиниці, але їх значення відрізняються, хоча виражають одні й ті ж дані? В минулому енергія, що надходить з їжею, виражалася лише в калоріях, але це не є узгодженою одиницею термохімічної енергії. Одиниця Джоуль (дж) належить до Міжнародної системи одиниць (СІ), і ви можете пам’ятати її з курсу фізики. Джоуль – це енергія, яка вивільняється при переміщенні 1 кг на відстань 1 метр з силою в 1 ньютон. Ви пам’ятаєте це? Одиниця джоуль використовується для розрахунку енергії людини, тому джоулі також слід використовувати для розрахунку енергетичної цінності їжі. Вже понад 30 років рекомендується вказувати енергію тільки в джоулях, і споживачам, вченим та “не вченим” важко відмовитися від старої одиниці після цього часу. Ви можете знайти значення в калоріях, джоулях або кілоджоулях на упаковці продуктів. Цілком можливо, що з часом калорії перестануть вживатися, але до того часу непогано знати різницю між ними. [3]

Продукти харчування та страви мають різну енергетичну цінність, яка залежить від вмісту макроелементів. Їжа різна, але й споживання енергії людиною також різне, адже кожен з нас має різні енергетичні потреби, які можуть бути спричинені різними факторами:

• Генетика
• Стать
• Маса тіла
• Висота
• Фізична активність
• Кліматичні умови, в яких ми живемо..

Щоб краще зрозуміти енергетичну цінність продуктів, найкраще почати зі співвідношення джоуль / калорії. [1]

1 ккал (кілокалорій) = 1 000 кал (калорій)

1 кДж (кілоджоуль) = 1 000 джоулів

1 МДж (мегаджоуль) = 1 000 кДж або 1 000 000 джоулів

1 кілокалорія (ккал) = 4,184 кілоджоуля (кДж)

Це основна відправна точка. Тепер перейдемо до їжі та її енергетичної цінності. Поживні речовини класифікуються від найвищої енергетичної цінності до найнижчої: [1] [4]

1. Жири – 9 ккал (37 кДж)/г
2. Алкоголь* – 7 ккал (29 кДж)/г
3. Протеїн – 4 ккал (17 кДж)/г
4. Вуглеводи – 3,75 ккал (16 кДж)/г

* Алкоголь було додано до списку, оскільки його споживання збільшує споживання енергії. Однак він не є поживною речовиною, оскільки негативно впливає на фізичний ріст, розвиток та регенерацію. [4]

Споживання їжі має бути збалансованим, щоб запобігти збільшенню ваги та ожирінню. Ви, напевно, знайомі з часто використовуваним твердженням про те, що надходження та споживання енергії повинні бути однаковими. В перерахунку на їжу енергетична цінність повинна становити від 1 до 1,4 ккал/г, тобто від 4,2 до 6,3 кДж/г. Ризик збільшення ваги та ожиріння виникає тоді, коли енергетична цінність їжі перевищує 2,5 ккал/г. Нелегко уявити? Ваш обід складається з декількох продуктів з різними поживними речовинами і, відповідно, різною енергетичною цінністю. Наприклад, обід може складатися з м’яса, гарніру та салату вагою 500 г. Різниця, однак, полягає в тому, що це 500 г із 200 г м’яса, 150 г картоплі фрі та 150 г салату або 200 г м’яса, 50 г картоплі фрі та 250 г салату. Отримані продукти мають різну енергетичну цінність. Організм використовує енергію з їжі для вже згаданих процесів. Для кращого розуміння можна сказати, що 1 ккал – це кількість тепла, необхідна для підвищення температури 1 літра води на 1°С. [2] [4]

Вас можуть зацікавити ці продукти:

Щоденне споживання енергії та його складові

Ви хочете знизити або принаймні підтримувати свою вагу і не набирати її? Незалежно від ваших цілей, ви хочете досягти бажаного співвідношення між енергетичними надходженнями та витратами. Зокрема, вам потрібно знати добову норму споживання енергії, на основі якої ви зможете скоригувати надходження енергії з їжею або саме споживання.

Загальне споживання енергії (ЗСПЕ) відоме як TDEE (Total Daily Energy Expenditure). Він являє собою загальну кількість калорій, які ви спалюєте протягом дня, і визначається 4 компонентами [5]:

1. Основний обмін речовин
2. Термічний вплив їжі
3. Термогенез без фізичної активності
4. Термічний ефект активності

Математично загальне добове споживання енергії відповідає сумі цих 4 компонентів. [5]

ЗСПЕ = ООР + TВЇ + ТБФА + TEA

Основний метаболізм виробляє енергію для функціонування основних життєво важливих функцій, таких як дихання та кровообіг в організмі людини. Він також працює, коли ви нічого не робите і відпочиваєте перед телевізором ввечері. Однак основний обмін речовин не включає в себе фізичну активність, яку ми здійснюємо протягом дня, або перетравлення їжі. Швидкість основного обміну – це калорії, які організм спалює на ці потреби. [5] [6]

Тепловий вплив їжі – це калорії, які організм спалює під час перетравлення їжі. Людському організму також потрібна енергія, щоб розщеплювати та переробляти їжу. Макронутрієнти мають різний тепловий ефект – протеїни (20-35%), вуглеводи (5-15%) та жири (0-5%). Що означають ці відсотки? Наприклад, спробуйте уявити собі 100 калорій перерахованих поживних речовин. Під час перетравлення 100 калорій протеїну спалюється 20-35 калорій, а з жирами та вуглеводами, звісно, менше. Додавання до раціону продуктів з високим вмістом протеїну збільшує теплову дію їжі та кількість калорій, які організм засвоює під час травлення. [7]

Термогенез без фізичних навантажень – це частина калорій, які ви спалюєте протягом дня завдяки різним видам діяльності, окрім фізичних вправ, сну та їжі. Ця категорія включає в себе звичайну ходьбу протягом дня, вигул собаки або навіть похід по магазинах. Цей компонент може сильно відрізнятися для різних людей, оскільки для робітників він має набагато більше значення, ніж для людей з сидячою роботою. Нефізичний термогенез може відігравати важливу роль в контролі ваги. Однак механізм, який регулює цей вид термогенезу, поки що не відомий вченим. Пам’ятайте, що прасування, підйом по сходах або звичайна повсякденна діяльність також впливають на ваш метаболізм. [5] [8]

Тепловий ефект активності – це повна протилежність термогенезу без тренування. Це частина калорій, які організм спалює під час тренування. Сюди відносяться всі види тренувань, такі як силові, кардіотренування або кросфіт. [5]

Методи розрахунку енергоспоживання

Існують різні формули, які можна використовувати для розрахунку споживання енергії. До них відносяться формули Харріса Бенедикта або Міффліна Сент-Жора для розрахунку основного обміну речовин, результати яких ви можете використовувати з множником Кетча МакАрдла.

Формула Харріса Бенедикта

Формула Харріса Бенедикта – один з найвідоміших методів розрахунку основного споживання енергії. Формули Харріса Бенедикта були створені в 1919 році на основі дослідження Джеймса Артура Харріса та Френсіса Гано Бенедикта. Вони були створені для встановлення стандартів базального енергоспоживання та порівняння їх з енергоспоживанням людей, які страждають на різні захворювання, такі як діабет. Формули є одним з найпоширеніших методів і використовувалися до 1990 року, коли була випущена нова формула Міффліна Сен-Жора. Формулам Гарріса Бенедикта вже більше 100 років, і їх дати були змінені в 1984 році для підвищення точності. Однак, приємно бачити, що швидкість основного обміну вивчалася ще на початку минулого століття. [9] [10]

Формули Харріса Бенедикта враховують масу тіла, зріст, вік та стать. Завдяки їм ви можете легко розрахувати швидкість вашого основного обміну речовин на добу і дізнатися, скільки калорій вам потрібно на добу для підтримки ваги. Потім ви можете використовувати значення ООР для розрахунку загального добового споживання енергії. [10] [11]

ООР (для чоловіків) = 66,47 + (13,75 х вага в кг) + (5,003 х зріст в см) – (6,755 х вік в роках)

ООР (для жінок) = 655,1 + (9,563 х вага в кг) + (1,85 х зріст в см) – (4,676 х вік в роках)

Отже, якщо ви 30-річна жінка, зростом 165 см і вагою 55 кг, формула виглядає приблизно так:

ООР = 655,1 + (9,563 x 55) + (1,85 x 165) – (4,676 x 30)

655,1 + 525,954 + 305,25 – 140,28 = 1346,024 ккал

Отже, ООР – це 1346,024 калорій на добу. Саме стільки калорій на день спалює ваш організм завдяки основному обміну речовин. Мінімальна кількість калорій, необхідна для здорового функціонування організму, становить 1346 калорій на добу. Спробуйте розрахувати свій основний обмін речовин. [5]

Результат формули Харріса Бенедикта дає значення ООР, яке можна помножити на множник Кетча МакАрдла, щоб розрахувати загальне добове споживання енергії. Для перерахунку добового споживання енергії ми наводимо стандартні множники Кетча МакАрдла та модифіковану версію Майкла Метьюза (Michael Matthews). [5] [12]

1.2 = недостатня фізична активність (мінімальна або відсутня)

1,375 = злегка активний (легкі фізичні вправи / спорт 1-3 дні на тиждень)

1,55 = помірна активність (помірні фізичні вправи / спорт, 3-5 днів на тиждень)

1,725 = висока активність (6-7 днів на тиждень важкі фізичні вправи або спорт)

Деякі джерела також визначають множник зі значенням 1,9, але з іншим визначенням активності.

1,9 = надзвичайно висока активність (складні тренування, важка ручна робота, тренування двічі на день) [5]

1,9 = додаткова активність (6-7 днів на тиждень важкі фізичні вправи або спортивна та фізична робота). [12]

Розрахуйте споживання енергії протягом дня, помноживши множник на основний обмін речовин.

ЗСПЕ = ООР x множник Кетча МакАрдла

ЗСПЕ = 1346 024 x 1,375 (наприклад, якщо ви жінка, яка тренується двічі на тиждень)

ЗСПЕ = 1850 783 калорій

Однак Майкл Метьюз також згадує про модифіковані множники. Автор спирається не на дослідження, а на практику з тисячами людей. За його словами, кількість спаленої енергії може бути переоцінена. Якщо використовувати стандартні множники, дефіцит калорій може бути занадто малим, а надлишок – великим. Результатом є менша втрата жиру під час корекції фігури та надмірний ріст жиру в об’ємній фазі. Модифіковані множники Метьюса забезпечують кращу відправну точку. Їх використання таке ж, як і для стандартних множників. [12]

1,15 = сидячий тип (мінімальна фізична активність або її відсутність)

Від 1,2 до 1,35 = легка активність (1-3 години фізичних вправ або спорту на тиждень)

Від 1,4 до 1,55 = помірна активність (4-6 годин фізичних вправ або спорту на тиждень)

Від 1,6 до 1,75 = висока активність (7-9 годин фізичних вправ або спорту на тиждень)

Від 1,8 до 1,95 = дуже висока активність (10 та більше годин занять фізичними вправами або спортом на тиждень)

Використання стандартних або модифікованих множників для розрахунку енергоспоживання залежить від вас та вашого рішення.

Формула Міффлін Сент-Жора

Формула, відома як Міффлін Сент-Жор, як і формула Харріса Бенедикта, використовується для розрахунку енергоспоживання. Вперше вона була опублікована в дослідженні цих чоловіків у 1990 році. На той час вона вважалася більш сучасною версією формули Харріса Бенедикта, а також краще відповідала сучасному способу життя. Різниця в значенні між новою та старою моделями становить близько 5%, при цьому формула Міффліна Сен-Жора є більш точною. Для порівняння ми наводимо формулу для чоловіків та жінок, а також приклад: [10]:

ООР (для чоловіків) = (10 х вага в кг) + (6,25 х зріст в см) – (5 х вік в роках) + 5

ООР (для жінок) = (10 х вага в кг) + (6,25 х зріст в см) – (5 х вік в роках) – 161

Як і у випадку з формулою Харріса Бенедикта, ви можете використати формулу Міффліна Сен-Жора для перерахунку ЗСПЕ з використанням множників Кетча МакАрдла.

Хочете розрахувати своє добове споживання енергії за формулою Міффліна Сен-Жора, але не витрачати час на обчислення на калькуляторі?

В дослідженні 2005 року було проаналізовано літературу з метою перевірки точності моделей прогнозування. Було зроблено висновок, що в клінічній практиці найчастіше використовуються наступні формули [13]:

• Харріс Бенедикт
• Міффлін Сент-Жор
• Оуен
• Всесвітня організація охорони здоров’я / Продовольча та сільськогосподарська організація ООН / Університет Організації Об’єднаних Націй [ВООЗ/ФАО/УООН]

З усіх згаданих формул Міффліна Сен-Жора була найточнішою та мала найвужчий діапазон похибки. Міффлін Сен-Жор прогнозував швидкість метаболізму в стані спокою в межах 10% від виміряного значення в більшої кількості людей без ожиріння та з ожирінням, ніж інші формули. [13]

Як ви могли помітити, окрім Харріса Бенедикта та Міффліна Сент-Жора, існують й інші формули для розрахунку енергоспоживання. До них відносяться, наприклад, Кетч-МакАрдл, Кетч-МакАрдл (Гібрид), Каннінгем або переглянута версія Харріса Бенедикта від 1984 року. В Інтернеті ви можете знайти калькулятори, які зроблять це за вас, і вам потрібно буде лише ввести ваші особисті параметри. Однак результати вищезгаданого дослідження 2005 року вказують на те, що це лише прогностичні моделі. Як наслідок, деякі з них можуть відрізнятися від дійсної вартості. [14]

Отримані значення можуть бути орієнтовними, але важко сказати, чи підходять вони вам на 100%. Ми віримо, що ви спробуєте деякі з цих формул і вони допоможуть вам досягти ваших фітнес-цілей та отримати фігуру вашої мрії. Хочете, щоб ваші друзі дізналися більше про ці основні метаболічні формули? Тоді не соромтеся поділитися статтею.

Джерела:

[1] Energy intake and expenditure – https://www.nutrition.org.uk/nutritionscience/obesityandweightmanagement/energy-intake-and-expenditure.html?start=1

[2] Jennifer R. Scott - How to Boost Your Energy Expenditure – https://www.verywellfit.com/what-is-energy-expenditure-3496103

[3] CHAPTER 3: CALCULATION OF THE ENERGY CONTENT OF FOODS - ENERGY CONVERSION FACTORS – http://www.fao.org/3/Y5022E/y5022e04.htm

[4] Macronutrients – http://opkp.si/en_GB/cms/help/assistance-in-working-with-open/macronutrients

[5] Robert Schinetsky - What is My TDEE (Total Daily Energy Expenditure)? – https://steelfitusa.com/2018/10/calculate-tdee/

[6] Calculate Your Basal Metabolic Rate (BMR) – https://www.bodybuilding.com/fun/bmr_calculator.htm

[7] Mike Roussell - Ask The Macro Manager: What Is The Thermic Effect Of Food – https://www.bodybuilding.com/fun/ask-the-macro-manager-what-is-thermic-effect.html

[8] Levine JA - Non-exercise activity thermogenesis (NEAT). – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12468415

[9] Frankenfield DC, Muth ER, Rowe WA - The Harris-Benedict studies of human basal metabolism: history and limitations. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9550168

[10] Alastair Hazell - BMR Formula (Basal Metabolic Rate) – https://www.thecalculatorsite.com/articles/health/bmr-formula.php

[11] Physical Activity and Controlling Weight – https://www.k-state.edu/paccats/Contents/PA/PDF/Physical%20Activity%20and%20Controlling%20Weight.pdf

[12] Michael Matthews - This Is the Best TDEE Calculator on the Web (2020) – https://legionathletics.com/tdee-calculator/

[13] Frankenfield D, Roth-Yousey L, Compher C - Comparison of predictive equations for resting metabolic rate in healthy nonobese and obese adults: a systematic review. – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15883556

[14] SCIENTIFIC MACRO CALCULATOR – https://bodyofscience.co.uk/pages/macro-calculator