Dziedzic-Kocurek, Katarzyna

Polish

Jagiellonian Univeristy Repository

8 Neutrino 23Wraz	z	 jedzeniem	dostarczamy	naszemu	organizmowi	energii	potrzebnej	do	życia.	Ze	względów	historycznych	wartość	energetyczną	pokarmów	nazywa	się	kalorycznością	 i	podaje	czasami	w	jednostkach	nazwanych	kaloriami	a	częś-ciej	kilokaloriami.	Ponieważ	obecnie	 sprzedawana	żywność	ma	na	opakowa-Ile energii zużył dziś twój organizm?Metody pomiaru wydatków energetycznych człowieka9Neutrino 23niach	podaną	zawartość	kaloryczną	(w	kcal	lub	w	kJ),	możemy	sami	oszacować	porcje	energii	 dostarczane	organizmowi.	Kaloryczność	pokarmów	mierzy	 się	w	tzw.	bombach	kalorymetrycznych.	Jak	jednak	precyzyjnie	określić	ilość	energii	wydatkowanej	przez	nasz	or-ganizm	podczas	 realizowania	codziennych	czynności?	 Jak	zbadać,	 ile	energii	potrzebuje	górnik	do	 ciężkiej	 fizycznej	 pracy	w	kopalni,	 ile	 energii	 potrzeba	na	prowadzenie	auta	albo	ile	zużywamy	jej	podczas	pływania	kraulem?	Każda	z	tych	czynności	niewątpliwe	wymaga	różnego	nakładu	energii.	W	jaki	sposób	jednak	określić,	ile	energii	i	w	jakiej	postaci	należy	dostarczyć	do	organizmu,	aby	był	on	optymalnie	sprawny?	Intuicyjnie	wiemy,	że	mniej	wysiłku	(a	tym	samym	energii)	kosztuje	nas	spokojny	spacer	niż	dynamiczny	sprint.	Prawdo-podobnie	mniej	energochłonny	jest	sen,	niż	zajęcia	w	szkole	lub	gra	na	play station.	Potrzeba	precyzyjnej	oceny	wydatkowania	energii	przez	organizm	czło-wieka	związana	jest	również	z	walką	z	chorobami	cywilizacyjnymi,	do	których	zalicza	się	otyłość	czy	cukrzycę.	Ambicją	naukowców	jest	jednak	poszukiwanie	dokładnych	i	zobiektywizowanych	mierników	zjawisk,	które	badają.	W	zakresie	mierzenia	wydatków	 energetycznych	 ciała	 ludzkiego	 opracowali	 kilka	metod	badawczych.Komora otoczona rurkami z wodą Jedną	z	najstarszych,	ale	i	najbar-dziej	precyzyjnych	metod	badania	wartości	 wydatków	 energetycz-nych	organizmu	ludzkiego	jest	tzw.	metoda	 kalorymetrii	 bezpośred-niej.	Opiera	się	ona	na	założeniu,	że	zużywana	przez	człowieka	ener-gia	 ostatecznie	 daje	 się	 przełożyć	na	 ilość	 ciepła	 (energii	 cieplnej),	które	emituje	nasz	organizm.	Wy-starczy	 zatem	 zmierzyć	 przyrost	temperatury	 spowodowany	 wy-datkami	energetycznymi	ludzkiego	ciała.	 Jak	 to	 jednak	 zrobić?	 Na-ukowcy	 skonstruowali	w	 tym	celu	tzw.	komorę	kalorymetryczną.	Jest	to	 specjalne	 pomieszczenie	 oto-czone	 ze	 wszystkich	 stron	 wodą.	Przebywający	 w	 środku	 człowiek	wydatkując	 energię	 powoduje	wzrost	 temperatury.	 Jej	 przyrost	odnotowuje	 się	 poprzez	 stały	 po-miar	temperatury	wody,	niezwykle	czułej	na	nawet	minimalne	zmiany	termiczne.	Początkowo	komory	kalorymetryczne	były	niewielkich	rozmiarów	–	przypomi-nały	sarkofagi,	w	których	można	było	tylko	leżeć	(rys.	1).	Dziś	mamy	do	czy-nienia	z	pomieszczeniami	wielkości	pokoju,	w	których	można	mierzyć	wydatko-wanie	energii	związanej	z	szerszą	gamą	aktywności	człowieka	(rys.	2).	10 Neutrino 23Rys.	1.	Zdjęcie	 i	 schemat	działania	 jednej	z	pierwszych	komór	do	pomiarów	wydatku	energetycznego	człowieka.	Zdjęcie	pochodzi	z	1934	r.	[1]Rys.	2.	Pokoje	do	pomiarów	kalorymetrycznych,	związanych	z	oceną	zużycia	energetycz-nego	przez	człowieka	[2]11Neutrino 23Z maską tlenową na bieżniWartość	 energii	 wydatkowanej	 przez	 organizm	 ludzki	 można	 także	 określić	poprzez	pomiar	objętości	gazów	pochłanianych	i	wydalanych	przez	człowieka	podczas	oddychania,	w	określonej	jednostce	czasu.	Energia	wykorzystywana	przez	nasze	ciało	produkowana	jest	w	procesie	spalania	(utleniania)	tego,	co	zjedliśmy,	a	więc	węglowodanów,	tłuszczów,	białek.	Produktem	spalania	jest	dwutlenek	węgla.	Dokonując	pomiaru	objętości	zużytego	tlenu	i	wydychanego	CO2	można	określić	ilość	wydatkowanej	energii.	Opisana	technika	nosi	nazwę	kalorymetrii	pośredniej.	Do	jej	stosowania	służą	specjalne	urządzenia	–	ergo-spirometry.	 Ich	najbardziej	 charakterystycznymi	elementami	 są	maska	 i	 ze-staw	rurek.	Umożliwiają	one	pomiar	objętości	gazów	w	procesie	oddychania,	a	na	tej	podstawie	dalej	przelicza	się	wydatkowanie	energetyczne.Tajni agenci w płynach ustrojowychInną	metodą	pośrednią	jest	tzw.	metoda	podwójnie	znakowanej	wody.	Badanej	osobie	podaje	się	do	wypicia	wodę	wzbogaconą	o	izotopy	wodoru	2H	(deuter)	i	 tlenu	 18O.	 Są	 to	 stabilne	 izotopy	 i	 nie	 szkodzą	 zdrowiu.	 Nadmiar	 deuteru	wydalany	jest	wraz	z	wodą,	natomiast	nadmiar	18O	z	wodą	i	dwutlenkiem	wę-gla.	Wyliczona	różnica	w	szybkości	usuwania	tych	dwóch	 izotopów,	służy	do	określenia,	 ile	sumarycznie	zostało	wydzielonego	CO2,	powstałego	w	wyniku	przemian	metabolicznych.	Ta	ilość	stanowi	podstawę	do	wyznaczenia	całkowi-tego	wydatku	energetycznego	badanej	osoby	w	długim	okresie	pomiarowym	(od	kilku	dni	do	3	tygodni).	Jednakże	do	ostatecznej	oceny	ilości	tych	izotopów	w	organizmie	stosuje	się	spektroskopię	masową,	która	jest	stosunkowo	drogą	metodą	analityczną.Czujniki na cielePośrednio	wydatkowanie	energii	można	ocenić	przez	stosowanie	specjalnych	czujników	 umieszczanych	 na	 ciele,	 które	 bezpośrednio	mierzą	 tętno.	Na	 tej	podstawie	oznacza	się	pośrednio	pobór	tlenu,	a	im	większe	zapotrzebowanie	energetyczne,	tym	następuje	większy	pobór	tlenu	na	poziomie	komórkowym	(każda	komórka	to	elektrownia,	w	której	za	opał	stosowany	 jest	 tlen).	 Inne	czujniki	do	pośredniej	oceny	wydatku	energetycznego	to	krokomierze	(po	pro-stu	podczas	spacerowania),	czy	akcelerometry	podczas	biegania,	które	z	kolei	badają	zmianę	położenie	ciała	w	przestrzeni	i	czasie.	Takie	pomiary	służą	dal-szym	obliczeniom	zużycia	energetycznego	[3].Pomiar wydatkowanej energii – jak zrobić to samemuPowyższe	metody	są	dosyć	skomplikowane	i	drogie	–	wymagają	użycia	odpo-wiedniego	sprzętu	i	znajomości	przeliczników.	Istnieje	jeszcze	metoda	kwestio-nariuszowa,	czyli	zapisywania	w	dzienniczku	wszystkich	czynności	wykonywa-nych	w	okresie	badania	i	przeliczania	wydatku	energetycznego	na	podstawie	istniejących	już	tabel.	Ważny	jest	tu	pomiar	czasu	i	znajomość	własnej	masy	ciała	(tabela	1).12 Neutrino 23Tabela	1.	Przykładowe	zużycie	energii	podczas	różnych	czynności	wykonywa-nych	przez	człowieka	[3]RODZAJ CODZIENNYCH CZYNNOŚCI kcal/(min·kg)Sen 0,017Leżenie	bez	snu 0,018Odpoczynek	siedząc 0,024Posiłek	(jedzenie) 0,025Czytanie 0,021Nauka 0,025Stanie	swobodne 0,027Zajęcia	na	uczelni 0,027Przebieranie	się 0,042Zabiegi	toaletowe 0,042Prowadzenie	samochodu 0,044Chodzenie	(spacer) 0,045Schodzenie	ze	schodów 0,043–0,056Przygotowanie	do	treningu 0,047Odpoczynek	aktywny 0,047Zabawa	z	dziećmi 0,055Gimnastyka 0,071Marsz	(5,5	km/godz.) 0,089Noszenie	zakupów	(ciężar	10	kg) 0,092Wchodzenie	po	schodach 0,119–0,246Praca	w	gospodarstwie	domowym	 			0,017–0,1Praca	biurowa 			0,024–0,029Praca	w	laboratorium 			0,035–0,05Sporty	rekreacyjne 			0,04–0,11Prace	rolnicze 			0,06–0,13Jeśli	 sami	chcemy	oszacować	swoje	 indywidualne	zużycie	energetyczne	mo-żemy	korzystać	z	 tabel	dostępnych	również	w	 internecie	[3].	Trzeba	pamię-tać	iż	otrzymamy	jedynie	oszacowanie,	gdyż	organizmy	ludzkie	mają	rozmaitą	sprawność	energetyczną.[1]	 J.R.	Murlin,	A.C.	Burton,	Human	calorimetry	–	I.	A	semi-automatic	respiration	calorim-eter,	JOURNAL	OF	NUTRITION,	Vol.9	(2),	233–260,	1934[2]	 http://www7.inra.fr/r3c_eng/clermont_ferrand/installations_et_environnement[3]	 Metody	pomiaru	wydatku	energetycznego	osób	aktywnych	fizycznie,	dr	Barbara	Frą-czek,	Zakład	Żywienia	Człowieka	Instytut	Fizjologii	Człowieka,	Wydział	WychowaniaFizycznego	i	Sportu,	AWF	Kraków	(http://dieta.mp.pl/sport/)K.D-K

Ile energii zużył dziś twój organizm? : metody pomiaru wydatków energetycznych człowieka

https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/bitstream/handle/item/247787/dziedzic-kocurek_ile_energii_zuzyl_dzis_twoj_organizm_2013.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Ile energii zużył dziś twój organizm? : metody pomiaru wydatków energetycznych człowieka

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Jagiellonian Univeristy Repository