Как рассчитать скорость базального метаболизма и суточные энергетические затраты организма?

Существует несколько формул, которые позволяют рассчитать скорость обмена веществ и ежедневные энергетические расходы. Эти значения полезны для расчета употребления калорий и ведения здорового образа жизни.

Что такое доход и расход калорий

Для своего функционирования человеческий организм должен получать энергию в виде пищи и напитков, которую он преобразовывает и использует для различных процессов, таких как [1]:

• функционирование органов в организме
• сокращение мышц
• поддержание температуры тела
• рост

У каждого продукта или напитка есть своя энергетическая ценность, которая всегда указана на упаковке. Значение энергетической ценности предоставляется в килокалориях (ккал), а также в килоджоулях (кДж). То, на что указывают эти значения, является загадкой для многих, поэтому ниже мы объясним разницу между ними. [ 1] [2]

Джоули vs. калории

Вас интересует, почему существуют два обозначения калорийности продукта (ккал и кДж) и почему они различны? Когда–то энергетическая ценность продукта предоставлялась только в калориях, однако, это не единственная  единица термохимической энергии. Единица измерения в джоулях (j) относится к Международной системе единиц (СИ), и возможно вы помните ее благодаря урокам физики. Джоули – это энергия, выделяемая при передаче 1 кг на расстояние 1 метр с силой 1 Ньютон. Джоули используются для расчета расхода энергии человека, поэтому их также следует использовать при расчете энергетической ценности продуктов. Обозначение энергетической ценности только в джоулях рекомендуется ввести уже более 30 лет, и потребителям, ученым и «не учёным» трудно отказаться от старой установки. Поэтому на упаковке продуктов указывается энергетическая ценность в двух значениях. Вполне возможно, что со временем обозначение энергетической ценности с помощью калорий перестанет использоваться, но до тех пор полезно знать разницу между кДж и ккал. [3]

Продукты и блюда имеют разную энергетическую ценность, которая зависит от содержания микронутриентов. Также отличается и суточная норма калорий человека, потому что у каждого из нас свои потребности в употреблении калорий, что обусловлено несколькими факторами [1] [2]:

• генетика
• пол
• вес тела
• рост
• уровень физической активность
• климат, в котором мы живем

Для лучшего понимания энергетической ценности продуктов, лучше всего начать с соотношения джоулей и калорий. [1]

1 ккал (килокалория) = 1 000 кал (калорий)

1 кДж (килоджоуль) = 1 000 джоулей

1 мДж (мегаджоуль) = 1 000 кДж или 1 000 000 джоулей

1 килокалория (ккал) = 4,184 килоджоулей (кДж)

Затем рассмотрим продукты и их энергетическую ценность, питательные вещества размещены от наибольшего к самому низкому содержанию энергии (килокалорий): [1] [4]

1. Жиры – 9 ккал (37 кДж)/г
2. Алкоголь* – 7 ккал (29 кДж)/г
3. Белки – 4 ккал (17 кДж)/г
4. Углеводы – 3,75 ккал (16 кДж)/г

* Алкоголь был включен в список, так как его употребление увеличит потребление энергии, но он не является питательным веществом, потому что он отрицательно влияет на физический рост, развитие и регенерацию. [4]

Существует общепринятое утверждение, что прием энергии и ее расход должны быть равны. При переводе на один прием пищи энергетическая ценность должна составлять от 1 до 1,4 ккал / г, что равно от 4,2 до 6,3 кДж / г. Риск увеличения веса и ожирения возникает, если содержание калорий в пище превышает 2,5 ккал / г. Например, ваш обед состоит из нескольких продуктов, которые имеют различное содержание питательных веществ и, следовательно, энергетическую ценность. Обед может состоять, например, из мяса, гарнира и салата весом 450 г. Однако разница в том, представляют ли эти 450 г, 200 г мяса, 150 г картофеля фри и 150 г салата, или же 200 г мяса, 50 г картофеля фри и 200 г салата. Таким образом разные блюда будут иметь разную энергетическую ценность. Организм использует энергию из пищи для уже упомянутых процессов. [2] [4]

Вас можуть зацікавити ці продукти:

Суточный расход энергии и его особенности

Хотите похудеть или поддерживать, а не набирать вес? Какими бы ни были ваши цели, вам нужно достичь правильного соотношения между доходом и расходом калорий. Точнее, вам необходимо знать ежедневный расход энергии, на основе которого вы сможете регулировать получение энергии из пищи или регулировать сам расход.

Общий ежедневный расход энергии (TDEE – Total Daily Energy Expenditure) представляет собой общее количество калорий, которые вы сжигаете в течение дня, и определяется 4 компонентами [5]:

1. Базальная скорость метаболизма (Basal Metabolic Rate)
2. Термический эффект пищи (Thermic Effect of Food)
3. Термогенез неактивной активности (Non-Exercise Activity Thermogenesis)
4. Термический эффект активности (тренировка) (Thermic Effect of Activity)

Математически общие ежедневные затраты энергии равны сумме этих 4 компонентов: [5]

CDVE = RBM + TEJ + TABC + TEA

Базальный метаболизм производит энергию для функционирования основных жизненно важных функций, таких как дыхание и транспорт крови в организме человека. Он работает, даже если выв данный момент ничего не делаете или отдыхаете вечером перед телевизором. Однако к базальному метаболизму не относится физическая активность, которая происходит в течение дня, или переваривание пищи. Скорость базального метаболизма – это калории, которые организм сжигает для этих нужд. [5] [6]

Термический эффект пищи – это калории, которые организм сжигает во время переваривания пищи. Организм человека также нуждается в энергии, чтобы расщеплять и перерабатывать пищу. Микронутриенты оказывают различное термическое воздействие – белки (20-35%), углеводы (5-15%) и жиры (0-5%). Что представляют собой эти проценты? Попробуйте представить, например, 100 калорий перечисленных питательных веществ. Во время переваривания 100 калорий белка, 20-35 калорий сжигаются во время переваривания, и, конечно, меньше при жирах и углеводов. Если вы включите в свой рацион богатые белком ингредиенты, вы увеличите термический эффект пищи и количество калорий, которые организм использует во время пищеварения. [7]

Термогенез неактивной активности является частью калорий, которые организм сжигает в течение дня в результате различных занятий, не включая тренировки, сон и еду. Эта категория включает в себя ходьбу в течение дня, прогулки с собакой или даже покупки. Этот компонент может сильно отличаться у разных людей. Поэтому люди которые выполняют  механическую работу будут иметь уровень этого значения значительно выше, чем люди с сидячей работой. Термогенез неактивной активности может играть важную роль в контроле веса. Однако механизм, который регулирует этот тип термогенеза, пока не известен ученым. Помните, что глажка белья, ходьба по лестнице или обычные повседневные заботы также влияют на метаболизм. [5] [8]

Термический эффект активности является полной противоположностью термогенеза неактивной активности, так как он является частью калорий, которые организм сжигает во время тренировки. Он включает в себя все виды тренировок, такие как силовые тренировки, кардио и CrossFit. [5]

Методы расчета расхода калорий

Существует несколько формул, которые можно использовать для расчета расхода энергии. К ним относятся формулы Харриса-Бенедикта или Миффлина-Сан-Жеора для расчета базальной скорости метаболизма, результаты которых можно использовать с формулой Кэтча-МакАрдла.

Формула Харриса-Бенедикта

Формула Харриса-Бенедикта является одним из самых известных способов расчета базального расхода энергии. Формулы Харриса-Бенедикта были созданы в 1919 году на основе исследования, опубликованного Джеймсом Артуром Харрисом и Фрэнсисом Гано Бенедиктом. Они были придуманы для того, чтобы создать стандарт базального расхода энергии и для сравнения с расходом калорий у людей, страдающих различными заболеваниями, такими как диабет. Формулы являются одним из наиболее распространенных методов и использовались до 1990 года, так как тогда была опубликована новая формула Миффлина-Сан-Жеора. Формулам Харриса-Бенедикта более 100 лет, и их данные были изменены в 1984 году для повышения точности. Тем не менее, приятно осознавать, что расчет скорости базального метаболизма был изучен в начале прошлого века. [9] [10]

Формулы Харриса-Бенедикта включают массу тела, рост, возраст и пол. Благодаря им вы можете легко рассчитать скорость вашего базального метаболизма за день и, таким образом, узнать, сколько калорий вам нужно получать в день для поддержания веса. Затем вы можете использовать значения RBM для расчета ваших общих ежедневных затрат энергии. [10] [11]

RBM (мужчины) = 66,47 + (13,75 x вес в кг) + (5,003 x рост в см) – (6,755 x возраст в годах)

RBM (женщины) = 655,1 + (9,563 x вес в кг) + (1,85 x рост в см) – (4,676 x возраст в годах)

Если вы 30-летняя женщина ростом 165 см и весом 55 кг, формула будет выглядеть примерно так:

RBM = 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

Таким образом, RBM составляет 1346,024 калорий в день. Столько калорий сжигает ваш организм благодаря базальному метаболизму. Таким образом, минимальное количество калорий, которое необходимо принимать в день для здорового функционирования организма, составляет 1346 калорий. Попробуйте с помощью этой формулы рассчитать и свой основной метаболизм. [5]

Используя результат формулы Харриса-Бенедикта, вы получаете значение RBM, и вы можете умножить его на коэффициент Кэтча-МакАрдла для расчета общих ежедневных затрат энергии. Для возможности пересчета расхода энергии в течение всего дня воспользуйтесь стандартными коэффициентами Кэтча-МакАрдла, а также обновленной версией от Майкла Мэтьюза. [5] [12]

1,2 = сидячий способ образ жизни (минимум или отсутствие тренировок)

1,375 = умеренная активность (1-3 дня в течение недели, легкие упражнения или спорт)

1,55 = средняя активность (3-5 тренировок в неделю или спорт)

1,725 = высокая активность (6-7 дней в неделю, тяжелые упражнения или спорт)

Источники также определяют коэффициент со значением 1,9, но с разными определениями деятельности.

1.9 = чрезвычайно высокая активность (сложные тренировки, сложная физическая работа, тренировки два раза в день)

1,9 = екстра высокая активность (6-7 дней в неделю тяжелой физической нагрузки или занятий спортом и физической работой) [12]

Для расчета ежедневного расхода энергии, нужно умножить коэффициент на значение базального метаболизма.

CDVE = RBM x коэффициент Кэтча-МакАрдла

CDVE = 1346,024 x 1,375 (если вы женщина, которая тренируется, например, два раза в неделю)

CDVE = 1850,783 кал.

Однако Майкл Мэтьюз также упоминает обновленные коэффициенты. Автор основывался не на исследованиях, а на практике с тысячами людей. По его словам, количество сжигаемой энергии может быть завышено. Используя стандартные коэффициенты, вы можете столкнуться с слишком маленьким дефицитом калорий и большим избытком при наборе массы. Результатом будет меньшая потеря жира во время сушки и чрезмерный рост жира при наборе массы. Таким образом, коэффициенты Мэтьюза обеспечат более эффективный результат. [12]

1,15 = сидячий способ образ жизни (минимум или отсутствие тренировок)

1,2 – 1,35 = умеренная активность (1-3 тренировки в неделю)

1,4 – 1,55 = средняя активность (4 – 6 тренировки в неделю)

1,6 – 1,75 = высокая активность (7 – 9 тренировку в неделю)

1,8 – 1,95 = екстра высокая активность (10 или больше тренировок или занятий спортом в неделю)

Использование стандартных или обновленных коэффициентов для расчета расхода энергии зависит от вас и вашего решения.

Формула Миффлина-Сан Жеора

Формула Миффлина-Сан Жеора, как и формула Харриса-Бенедикта, предназначена для расчета расхода энергии. Впервые формула была опубликована в 1990 году, когда она считалась более современной версией формулы Харриса-Бенедикта, а также более подходящей для современного образа жизни. Разница в значениях между новой и более старой моделью составляет приблизительно 5%, с более высокой точностью у формулы Миффлина-Сент-Джора. Для сравнения приведем формулу для мужчин и женщин, а также пример [10]:

RBM (мужчины) = (10 x вес в кг) + (6,25 x рост в см) – (5 x возраст в годах) + 5

RBM (женщины) = (10 x вес в кг) + (6,25 x рост в см) – (5 x возраст в годах) – 161

Как и в случае с формулой Харриса-Бенедикта, при формуле Миффлина- Сан Жеора можно использовать коэффициент Кэтча-МакАрдла для пересчета CDVE.

Если вы хотите рассчитать свой ежедневный расход энергии в соответствии с формулой Миффлина-Сент-Джора можете использовать наш онлайн калькулятор BMR.

В исследовании 2005 года изучалась литература для проверки точности прогностических моделей. Исследование пришло к выводу, что среди наиболее часто используемых формул в практике используются формулы [13]:

• Харриса-Бенедикта
• Миффлин-Сент-Джора
• Оуэна
• Всемирная организация здравоохранения / Продовольственная и сельскохозяйственная организация / Университет Организации Объединенных Наций [ВОЗ / ФАО / УООН]

Из упомянутых формул, Миффлин-Сент-Джор был наиболее точным и его формула имела самый узкий диапазон ошибок. Формула рассчитывает скорость метаболизма в состоянии покоя в диапазоне 10% от измеренного значения у большего числа людей, не страдающих лишним весом и ожирением. [13]

Как вы могли заметить, в дополнение к формулам Харриса-Бенедикта и Миффлина-Сант-Джора существуют и другие формулы для расчета расхода энергии. К ним относятся, например, формулы Кэтча-МакАрдла,Кэтча-МакАрдла (Hybrid), Кюнингама или обновленная версия формулы Харриса-Бенедикта 1984 года. В Интернете можно найти различные калькуляторы, которые рассчитают все за вас, и все, что вам нужно сделать, – это ввести свои параметры. Тем не менее, результаты упомянутого исследования 2005 года указывают на тот факт, что эти формулы помогают рассчитать только приблизительный результат. [14]

Мы верим, что вы попробуете некоторые формулы и их значения помогут вам достичь фигуры мечты и ваших целей в фитнесе. Хотите, чтобы ваши друзья узнали об основных формулах для расчета базального метаболизма? Тогда обязательно поддержите нашу статью репостом.

Источники:

[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