Πέμπτη, 23 Αυγούστου 2012

Τι είναι η ενέργεια και οι θερμίδες


food energyΈνα μεγαλούτσικο αλλά άκρως ενδιαφέρον και καλοστημένο άρθρο, σε κατανοητή γλώσσα, για όσους έχουν απορίες σχετικά με όρους όπως "μεταβολισμός", "καύσεις", "ενέργεια", "θερμίδες", "ισοζύγιο ενέργειας", "βασικός μεταβολισμός"! Καλή ανάγνωση! 

Σύμφωνα με τον ορισμό της φυσικής, ως ενέργεια ορίζεται η ικανότητα παραγωγής έργου ή η δυνατότητα για πρόκληση μιας αλλαγής της ύλης. Το ίδιο αξίωμα μπορούμε να πούμε ότι ισχύει και για τον άνθρωπο. Για να περπατήσουμε, να διαβάσουμε, να σηκώσουμε ένα βιβλίο και γενικά για να παραχθεί κάποιο σωματικό έργο, πρέπει να δαπανηθεί μία ποσότητα ενέργειας. Ποια όμως είναι η πορεία της ενέργειας πριν φτάσει στον
άνθρωπο;

Ο ήλιος εκπέμπει στη γη την ηλιακή ενέργεια, η οποία στα φυτά, μέσα από την διαδικασία της φωτοσύνθεσης, παρουσία ανόργανων συστατικών (άνθρακα C, αζώτου N, οξυγόνου O, υδρογόνου H, φωσφόρου Ρ κλπ) μετατρέπεται σε χημική ενέργεια. Αυτή βρίσκεται εγκλωβισμένη μέσα σε χημικές ενώσεις, που το μόριό τους αποτελείται από τα συστατικά που αναφέραμε παραπάνω και τα οποία παραμένουν ενωμένα μεταξύ τους χάρη στην ύπαρξη αυτής της ενέργειας.
Τα τρόφιμα αποτελούνται από τα εκατοντάδες αυτά χημικά συστατικά, μεταξύ των οποίων τα θρεπτικά συνήθως κυριαρχούν. Συνολικά, τα θρεπτικά συστατικά καλύπτουν τις παρακάτω ανάγκες των μικρότερων δομικών μονάδων του οργανισμού των κυττάρων :
  • Χορηγούν το απαιτούμενο νερό μέσα στο οποίο ζουν τα κύτταρα.
  • Χορηγούν την απαιτούμενη ενέργεια για να λειτουργήσουν.
  • Αποτελούν δομικά συστατικά των μερών των κυττάρων.
  • Παίζουν τον ρόλο ρυθμιστή στις μεταβολικές λειτουργίες.
Ενέργεια
Ας φανταστούμε τον άνθρωπο ως μία μηχανή που μπορεί να κάνει τα πάντα. Να κινηθεί, να διαβάσει, να γράψει, να συντηρηθεί μόνη της, να επιδιορθωθεί μόνη της και τέλος να αναπαραχθεί. Για να γίνουν όλα τα παραπάνω χρειάζεται να δαπανηθεί ενέργεια η οποία, όπως αναφέραμε, βρίσκεται εγκλωβισμένη μέσα στα τρόφιμα με την μορφή χημικής ενέργειας. Για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί από τον οργανισμό όμως, πρέπει να πάρει την κατάλληλη μορφή. Και αυτό γιατί ο οργανισμός, και ειδικότερα τα κύτταρα, χρησιμοποιούν ως "καύσιμη ύλη" μόνο την γλυκόζη, τον απλούστερο υδατάνθρακα.
Το σύνολο των χημικών διεργασιών που εκτελούνται για την μετατροπή των ουσιών που βρίσκονται στα τρόφιμα σε άλλες ουσίες, ονομάζεται μεταβολισμός. Και ειδικότερα όταν μιλάμε για ενέργεια, ως μεταβολισμό ορίζουμε την διεργασία της μετατροπής της χημικής ενέργειας σε άλλες μορφές ενέργειας που είναι απαραίτητες για την λειτουργία του οργανισμού.
Από τα παραπάνω γίνεται εύκολα κατανοητό ότι η έκφραση "αλλάζει ο μεταβολισμός" δεν αληθεύει. Οι διεργασίες που πραγματοποιούνται για να επιτευχθούν αυτές οι μετατροπές είναι δεδομένες και καλά θεμελιωμένες. Οποιοσδήποτε υπόσχεται "αλλαγή μεταβολισμού" μάλλον "τάζει λαγούς με πετραχείλια".
Μορφές ενέργειας στον ανθρώπινο οργανισμό
Ας επιστρέψουμε πίσω στην ανθρώπινη μηχανή που περιγράψαμε πιο πάνω. Η ενέργεια που λαμβάνει με την τροφή πρέπει να ικανοποιήσει συγκεκριμένες ανάγκες.
Πρώτα απ' όλα η μηχανή αυτή κινείται και παράγει έργο. Ετσι ένα μέρος της χημικής ενέργειας πρέπει να μετατραπεί σε μηχανική για να μπορέσουν οι μυς του ανθρώπινου σώματος να εκτελέσουν όλες τις εντολές που προέρχονται από τον εγκέφαλο.
Ομως ο εγκέφαλος σκέφτεται με ηλεκτρικά σήματα, τα οποία διαβιβάζονται από αυτόν προς τα διάφορα μέρη του σώματος μέσω του νευρικού συστήματος, με την μορφή ηλεκτρικών σημάτων. Αυτό όμως για να γίνει προϋποθέτει την μετατροπή ενός μέρους της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική.
Για να μπορέσει ο οργανισμός να διατηρηθεί στην ζωή, πρέπει να διατηρηθούν ορισμένες ισορροπίες μεταξύ κάποιων χημικών συστατικών π.χ. η ισορροπία μεταξύ νατρίου και καλίου. Αυτό απαιτεί δαπάνη χημικής ενέργειας και μετατροπή της σε ηλεκτροχημική.
Υπάρχουν όμως και μερικές λειτουργίες απόλυτα εξειδικευμένες. Τέτοια είναι η αντίδραση της κόρης του ματιού στο φως. Μία τέτοια αντίδραση για να πραγματοποιηθεί απαιτεί την μετατροπή της χημικής ενέργειας των τροφίμων σε ηλεκτρομαγνητική.
Ομως, αν δεν διατηρηθεί σε ορισμένα επίπεδα η θερμοκρασία του σώματος, σταματούν ζωτικές λειτουργίες με αποτέλεσμα να επέλθει ο θάνατος. Γι'αυτό τον λόγο ένα μέρος της χημικής ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα. Παραγωγή θερμότητας έχουμε και κατά την διάρκεια της μετατροπής της χημικής ενέργειας σε άλλες μορφές ενέργειας.
Μονάδες μέτρησης ενέργειας
Η ποσότητα της ενέργειας που περιέχει μία τροφή είναι ένα μέγεθος πραγματικό. Δηλαδή μπορεί να μετρηθεί με ακρίβεια. Η επιστήμη της διατροφής χρησιμοποιεί τις μονάδες ενέργειας που χρησιμοποιεί και η φυσική. Γι' αυτό είναι απαραίτητο να αναφέρουμε ξανά μερικούς ορισμούς της φυσικής.
Ετσι λοιπόν, ως έργο μιας δύναμης F που ασκείται σε ένα σώμα Α, καλούμε το γινόμενο της δύναμης F επί το διάστημα S που διένυσε το σώμα Α κάτω από την επίδραση της δύναμης F. Επειδή όμως η έννοια του έργου είναι ταυτόσημη με την έννοια της ενέργειας, ο ορισμός της μονάδας ενέργειας για το διεθνές σύστημα μέτρησης είναι: μία μονάδα ενέργειας είναι ίση με το ποσό της ενέργειας που απαιτείται για την μεταφορά ενός σώματος βάρους ενός κιλού (1Kgr) σε απόσταση ενός μέτρου (1 m) κάτω από την επίδραση δύναμης ενός νιούτον (1 Newton). Η μονάδα ενέργειας στο διεθνές σύστημα ονομάζεται Joule (J).
Παρατήρηση: Η μονάδα δύναμης στο διεθνές σύστημα είναι το 1 Newton.
Η ποσότητα της ενέργειας που αντιπροσωπεύει το 1 Joule είναι πάρα πολύ μικρή. Πολλαπλάσιά της που βρίσκονται πιο κοντά στην καθημερινή πραγματικότητα ως μεγέθη είναι το ένα χιλιοτζάουλ (1 KJ=103J) και το ένα μεγατζάουλ (1 MJ=106J).
Ακόμα όμως και σήμερα οι διαιτολόγοι συνηθίζουν να χρησιμοποιούν ως μονάδα μέτρησης της ενέργειας που περιέχουν τα τρόφιμα την θερμίδα (Cal). Για την ακρίβεια χρησιμοποιούν την χιλιοθερμίδα (1 Kcal=103 cal). Αυτό όμως είναι λάθος γιατί η θερμίδα αποτελεί μονάδα θερμότητας. Ο ορισμός της δε είναι ο ακόλουθος. Θερμίδα (Cal) είναι το ποσό της ενέργειας το οποίο απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 ml νερού από 14,5 oC σε 15,5 oC. Είναι ολοφάνερο ότι ο ορισμός που ανταποκρίνεται πιο πολύ στις ανάγκες της διατροφής είναι ο ορισμός του Joule και όχι της θερμίδας. Επειδή όμως είναι ευρύτατα διαδεδομένη και χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα από πολλούς, αν όχι από το σύνολο των διαιτολόγων, αλλά και επειδή η ενέργεια όταν χρησιμοποιούμε ως μονάδα μέτρησης τις θερμίδες εκφράζεται με μικρότερα νούμερα, σε αντίθεση με τα Joule, θα χρησιμοποιήσουμε και εμείς την θερμίδα. Επίσης πρέπει να τονίσουμε ότι όταν αναφέρουμε την λέξη "θερμίδα" στην πραγματικότητα αναφερόμαστε στην "χιλιοθερμίδα". Ενα μικρό παράδειγμα είναι αρκετά αποκαλυπτικό γιατί το κάνουμε αυτό. Αν ρωτήσετε κάποιον πόση ενέργεια περιέχεται σε ένα χάμπουργκερ θα σας απαντήσει 547000 θερμίδες ή 547 χιλιοθερμίδες. Είναι πιο εύχρηστη όμως σε μία συζήτηση η λέξη "θερμίδα" από ό,τι η λέξη "χιλιοθερμίδα". Γι' αυτό ας έχουμε πάντοτε κατά νου ότι όποτε διαβάζουμε ή λέμε "θερμίδα", πάντοτε εννοούμε "χιλιοθερμίδα".
Είναι εξαιρετικά σημαντικό όμως να γνωρίζει κάποιος την μετατροπή των θερμίδων σε Joule.
1 Kcal = 4,184 KJ και 1KJ = 0,239 Kcal
Πρακτικά, οι τιμές που χρησιμοποιούνται είναι 4,2 και 0,24 αντίστοιχα. Πολλές φορές τα επιστημονικά συγγράμματα χρησιμοποιούν στα κείμενά τους και τις δύο μονάδες ενέργειας. Πάντοτε όμως στο τέλος υπάρχει παράρτημα πινάκων στο οποίο αναφέρονται οι μετατροπές των μονάδων.
Ισοζύγιο Ενέργειας
Πέρα από τις διάφορες θεωρίες περί μεταβολισμού και συμπεριφοράς του οργανισμού κάθε ατόμου, ο κόσμος στην πραγματικότητα χάνει και παίρνει βάρος. Εσείς τώρα έχετε κάποια παραπάνω κιλά. Πως τα αποκτήσατε; Απλά σε κάποια φάση της ζωής σας το ισοζύγιο ενέργειας του οργανισμού σας ήταν μη ισορροπημένο δηλαδή με το φαγητό παίρνατε παραπάνω ενέργεια από αυτή που χρειαζόσασταν καθημερινά.
Αν προσπαθήσουμε να εκφράσουμε μαθηματικά αυτή την σχέση θα έχουμε την παρακάτω εξίσωση:
Μεταβολή λιπώδους ιστού = Εισαγωγή ενέργειας - Εξαγωγή ενέργειας
που απλά σημαίνει ότι η μεταβολή στα σωματικά αποθέματα λίπους είναι ίση με την διαφορά της ενέργειας που παίρνει καθημερινά ο οργανισμός και της ενέργειας που δαπανά. Αν το ποσό της ενέργειας που παίρνει ο οργανισμός καθημερινά είναι μεγαλύτερο από αυτό που δαπανά τότε έχουμε αύξηση των σωματικών αποθεμάτων. Σε αντίθετη περίπτωση η μεταβολή είναι αρνητική δηλαδή τα σωματικά αποθέματα σε λίπος μειώνονται.
Ο μοναδικός τρόπος για αν εισέλθει ενέργεια μέσα στον οργανισμό είναι η καθημερινή πρόσληψη της τροφής. Αντίθετα, η εξαγωγή ή αν προτιμάτε η κατανάλωση γίνεται όπως είδαμε προς πολλές κατευθύνσεις.
Βασικός Μεταβολισμός
Μία σημαντική δαπάνη ενέργειας είναι αυτή προς την κατεύθυνση της διατήρησης του οργανισμού. Όταν ένα άτομο δεν πραγματοποιεί καμία απολύτως εργασία, ο οργανισμός εξακολουθεί να δαπανά κάποια ποσότητα ενέργειας και αυτό γιατί η καρδιά κτυπά, το αίμα ρέει, τα κύτταρα πολλαπλασιάζονται και γενικά τα όργανα εξακολουθούν να λειτουργούν και να εκκρίνουν διάφορες ουσίες. Η ενέργεια που απαιτείται για να πραγματοποιηθούν όλες οι παραπάνω λειτουργίες ώστε να διατηρηθεί στη ζωή, ονομάζεται βασικός μεταβολισμός ή βασικός μεταβολικός ρυθμός (Β.Μ ή ΒΜR). Ο βασικός μεταβολισμός ενός ατόμου μπορεί να υπολογιστεί αν το προς εξέταση άτομο ξαπλώσει ήρεμο σε ένα δωμάτιο με κανονική θερμοκρασία και σχετικά ελαφριά ενδυμασία. Απαραίτητη προϋπόθεση είναι να έχουν περάσει τουλάχιστον δώδεκα ώρες από το τελευταίο γεύμα. Υπάρχουν πολλοί πίνακες που αναφέρουν τιμές μέτρησης του Β.Μ. ανά μονάδα επιφάνειας. Η επιφάνεια του σώματος χρησιμοποιείται πολλά χρόνια στον υπολογισμό του Β.Μ. Οι τιμές που παίρνουμε με την χρησιμοποίηση της επιφάνειας είναι σχετικά αξιόπιστες όταν αναφέρονται σε άτομα με φυσιολογικό βάρος και φυσιολογικό σκελετό. Η χρησιμοποίησή της όμως, σε παχύσαρκα άτομα δίνει αποτελέσματα με πολύ μεγάλες αποκλίσεις και για αυτό δεν αποτελεί έγκυρη διαγνωστική μέθοδο.
Αντίθετα με την παραπάνω μέθοδο μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε άνετα τους μαθηματικούς τύπους που αναπτύχθηκαν από τους Harris και Bennetict. Δίνουν πιο αξιόπιστα αποτελέσματα ενώ έχουν διασταυρωθεί και με την χρήση άλλων μεθόδων. Οι τύποι αυτοί είναι:
για τους άνδρες
Β.Μ. = 66 + ( 137 Χ Βάρος ) + ( 5 Χ Υψος ) - ( 6,8 Χ Ηλικία ) Kcal / μέρα
και για τις γυναίκες
Β.Μ. = 655 + ( 9,6 Χ Βάρος ) + ( 1,7 Χ Υψος ) - ( 4,7 Χ Ηλικία ) Kcal / μέρα
Οπως μπορεί κάποιος εύκολα να διαπιστώσει, οι παραπάνω τύποι συμπεριλαμβάνουν τόσο τα σωματομετρικά χαρακτηριστικά του ατόμου όσο και ένα βασικό παράγοντα που επηρεάζει τον Β.Μ., την ηλικία. Αυτόν μαζί με μερικούς άλλους παράγοντες αναλύουμε παρακάτω.
Παράγοντες που επηρεάζουν τον Βασικό Μεταβολισμό
Ηλικία: Τα μικρά παιδιά έχουν μικρή μάζα σώματος συγκριτικά με ένα ενήλικα, ο ρυθμός λειτουργίας του σώματος τους ανά τετραγωνικό μέτρο είναι πολύ μεγαλύτερος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι παρουσιάζουν αυξημένες ανάγκες λόγω της ανάπτυξης. Σημαντικά μεγάλος είναι ο Β.Μ. κατά το πρώτο και δεύτερο έτος της ηλικίας του παιδιού. Στην συνέχεια βαθμιαία μειώνεται για να εκτιναχτεί ξανά στα ύψη στην εφηβεία. Μετά την ενηλικίωση, κάπου κοντά στα 25-28 αρχίζει η μείωση του Β.Μ. κατά 2% περίπου για κάθε δεκαετία που περνά. Μία πιθανή εξήγηση αυτού του φαινομένου είναι ότι έχουμε το οριστικό σταμάτημα της ανάπτυξης ενώ παράλληλα μειώνεται σταδιακά η φυσική δραστηριότητα του ατόμου.
Φύλο: Οι γυναίκες συνολικά εμφανίζουν μικρότερο Β.Μ. από τους άνδρες και αυτό γιατί στο σώμα τους υπάρχει μεγαλύτερη ποσότητα λίπους απ'ό,τι στους άνδρες. Επίσης η μυϊκή μάζα σε αυτές είναι μικρότερη από αυτή των ανδρών.
Κύηση: Ο Β.Μ. στις εγκύους αυξάνει, και αυτό μάλλον είναι το αποτέλεσμα της αύξησης της μυϊκής μάζας της μήτρας, του πλακούντα και του εμβρύου.
Σύνθεση σώματος: Τα άτομα που κάνουν γυμναστική και έχουν ανεπτυγμένη μυϊκή μάζα, έχουν μεγαλύτερο Β.Μ. από άτομα με τα ίδια χαρακτηριστικά και μεγαλύτερο ποσοστό λίπους.
Ορμόνες και ενδοκρινείς αδένες: Οι ορμόνες που εκκρίνονται από τους ενδοκρινείς αδένες αποτελούν τους πρωταρχικούς ρυθμιστές του μεταβολισμού του ατόμου. Ιδιαίτερα ο θυρεοειδής. Η μέτρηση του Β.Μ. και η σύγκριση με το φυσιολογικό αποτελούν μέτρο ελέγχου του Β.Μ.
Διατροφική κατάσταση του ατόμου: Ο οργανισμός, όταν βρίσκεται σε κατάσταση νηστείας ή υποσιτισμού, παρουσιάζει μία αμυντική στάση και μειώνει τον Β.Μ., έτσι ώστε να μπορέσει να προσαρμοστεί στις νέες συνθήκες και παράλληλα να προφυλαχθεί από υπερβολική δαπάνη ενέργειας.
Κλιματολογικές συνθήκες: Ατομα που ζουν σε θερμά κλίματα έχουν μικρότερο Β.Μ. από άτομα που ζούν σε ψυχρά. Αυτό ίσως να οφείλεται στο γεγονός ότι ο οργανισμός σε θερμά κλίματα δεν χρειάζεται να δαπανά ενέργεια για την παραγωγή θερμότητας ώστε να διατηρηθεί η θερμότητα του σώματος σταθερή. Ατομα που ζούν σε αρκτικές περιοχές εμφανίζουν αύξηση του Β.Μ. κατά 15-20%. Γενικά σήμερα όμως μπορούμε να πούμε ότι χάρη στην ικανότητα του ανθρώπου να ελέγχει και να διαμορφώνει τη θερμοκρασία στον περιβάλλοντα χώρο με κλιματιστικά ή θερμαντικά σώματα, η μεταβολή του Β.Μ. είναι πλέον ασήμαντη.
Πυρετός και παθολογικές καταστάσεις: Ο τραυματισμός ή οι διάφορες παθολογικές καταστάσεις από το πιο απλό κρύωμα έως το σοβαρότερο έγκαυμα προκαλούν αύξηση του Β.Μ.
Φυσική Δραστηριότητα
Μία άλλη σημαντική αιτία δαπάνης ενέργειας είναι η φυσική δραστηριότητα που αναπτύσσει καθημερινά το άτομο. Αν ο βασικός μεταβολισμός δεν μπορεί να αλλάξει σε ένα άτομο, αντίθετα το ποσό της ενέργειας που δαπανά καθημερινά με την φυσική δραστηριότητα μπορεί να μεταβληθεί πολύ εύκολα, τόσο προς τα πάνω όσο και προς τα κάτω. Τα διάφορα αθλήματα, οι πολλές καθημερινές απλές δραστηριότητες όπως ένας καλός περίπατος ή τα ψώνια με τα πόδια, ακόμα και οι καθημερινές οικιακές εργασίες, όλα αυτά μαζί μπορούν να αποτελέσουν μία σημαντική αιτία δαπάνης ενέργειας. Οταν δε αυτή η φυσική δραστηριότητα συνδυάζεται και με μία χαμηλών θερμίδων και χαμηλών λιπαρών διατροφή, τότε σίγουρα θα υπάρξει και κινητοποίηση των σωματικών ενεργειακών αποθεμάτων, δηλαδή των λιπών.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...