Warunkiem funkcjonowania wszystkich żywych organizmów jest zdolność wytwarzania energii. Jest niezbędna dla procesu harmonijnego wzrostu, z jej udziałem zachodzą setki procesów metabolicznych, pełni kluczową rolę dla każdego, nawet najmniejszego ruchu naszego ciała. Obecnie dużym wyzwaniem jest spożywanie pokarmów z odpowiednią ilością energii. W dobie żywności przetworzonej, produktów z oczyszczonego ziarna oraz niewystarczającej ilości błonnika w diecie, niezwykle łatwo jest błędnie oszacować swoje dzienne zapotrzebowanie energetyczne. Często niewielkie objętościowo posiłki potrafią nieść za sobą wysoką gęstość energetyczną, zaburzając naturalne mechanizmy kontroli głodu i sytości. Zadajmy więc sobie pytanie: ile energii rzeczywiście potrzebujemy oraz w jaki sposób możemy to ustalić?
Cel: równowaga!
Często słyszymy stwierdzenie, że ktoś ma wolny lub szybki metabolizm, nie zawsze jednak potrafimy odpowiedzieć na pytanie, co kryje się pod tym pojęciem. W organizmie nieustannie zachodzą procesy rozpadu (spalania) związków organicznych, nazywane procesami katabolicznymi. W ich wyniku uwolniona zostaje pewna ilość energii. Nasz organizm magazynuje ją w cząsteczkach związku zwanego ATP. Tak zgromadzona energia może zostać wykorzystana do napędzania układu mięśniowego lub w procesach syntezy (budowania), niezbędnych dla funkcjonowania organizmu cząsteczek, np. białek osocza, enzymów, przeciwciał, hormonów. Nazywamy je procesami anabolicznymi. Ogół przemian biochemicznych, zachodzących w organizmie, określamy mianem metabolizmu. Masa ciała ulega niewielkiemu lub wręcz nikłemu wahaniu w sytuacji, gdy procesy kataboliczne i anaboliczne się równoważą. Tracimy masę ciała, gdy procesy spalania zaczynają przeważać nad procesami budowania. Akumulacja tkanki tłuszczowej zachodzi w odwrotnej sytuacji.
Postrach na diecie, czyli te straszne… kalorie
Człowiek jest organizmem heterotroficznym. Oznacza to, że jedynym sposobem uzyskania energii jest dostarczenie jej z pożywieniem. Ilość energii w produkcie spożywczym oznaczana jest jako „kcal”. Często utożsamiany tę jednostkę z kaloriami, w rzeczywistości są to jednak kilokalorie. 1 kaloria to ilość energii, której potrzebujemy, aby podgrzać 1 gram czystej chemicznie wody o 1 stopień Celsjusza pod ciśnieniem 1 atmosfery. Gdybyśmy mieli wyrażać ludzkie zapotrzebowanie energetyczne w kaloriach, musielibyśmy operować naprawdę dużymi liczbami. W oznaczaniu wartości energetycznej pożywienia stosujemy więc kilokalorie (1 kilokaloria = 1000 kalorii). Nieoceniony wkład w rozwój wiedzy o żywności i żywieniu wniósł amerykański chemik Wilbur Atwater. W specjalnie do tego przystosowanej komorze spalał poszczególne składniki pożywienia. Mierzył następnie ilość wypromieniowanego ciepła, na podstawie którego określał wartość energetyczną próbek. Wartości te nazywamy równoważnikami Atwatera. Wynika z nich, że 1 gram spożytego białka dostarcza organizmowi 4 kcal. Taką samą ilość energii dostarczymy, spożywając 1 gram węglowodanów, a 1 gram tłuszczów dostarcza aż 9 kcal. Często zapominamy również o wartości energetycznej alkoholu – zgodnie z równoważnikiem Atwatera, 1 gram alkoholu etylowego dostarcza nam 7 kilokalorii.
Rozwińmy kilka enigmatycznych pojęć
PPM, CPM, SDDP – te tajemniczo brzmiące skróty mają ścisły związek z ilością kilokalorii, którą powinniśmy spożywać, aby zachować stałą masę ciała. PPM to Podstawowa Przemiana Materii. Jest to ilość energii, której nasz organizm potrzebuje każdego dnia z samego faktu… życia. Wykorzystujemy ją w następujących procesach: praca serca, oddychanie, szlaki metaboliczne, wzrost komórek, praca układu nerwowego czy utrzymanie stałej temperatury ciała. To absolutne minimum, które musimy dostarczyć z pożywieniem, aby zapewnić sobie sprawne funkcjonowanie. Wartość PPM zależy od wieku, płci, wagi oraz stanu fizjologicznego (wzrasta np. w przebiegu nadczynności tarczycy lub ciąży). Rośnie także w okresie intensywnego wzrostu oraz w chorobach z towarzyszącą gorączką. Spowolnienie podstawowej przemiany materii obserwujemy np. w przebiegu niedoczynności tarczycy. Sygnałem dla organizmu do spowolnienia tempa PPM jest stan niedożywienia lub głodu. Dlatego drastyczne diety lub długotrwałe głodówki nie są korzystne z punktu widzenia energetycznego. Dla przykładu: jeśli nasze minimum energetyczne wynosi 1400 kcal, a przez dłuższy czas dostarczymy organizmowi mniej, zareaguje on spowolnieniem procesów metabolicznych, czyli obniżeniem PPM. Po powrocie do diety bardziej gęstej energetycznie narazimy się na tzw. efekt jo-jo.
Chcąc oszacować swoje PPM, moglibyśmy poddać się badaniu kalorymetrycznemu. Zostalibyśmy w takiej sytuacji umieszczeni w tzw. komorze kalorymetrycznej (która wyglądem przypomina niewielki pokój), na czczo, w spokoju fizycznym oraz psychicznym, bez możliwości poruszania się przez 24h. Komora określa ilość wydzielanego przez organizm ciepła, co koreluje z ilością zużytej energii – proces spalania związków organicznych w komórkach ciała zawsze zachodzi z wydzieleniem ciepła, co z pewnością możemy zauważyć podczas uprawiania sportu lub przy próbie rozgrzania się w chłodny dzień (przestępując z nogi na nogę). Metoda kalorymetryczna jest jednak dość niepraktyczna i kłopotliwa w wykonaniu, znajduje więc zastosowanie głównie w celach klinicznych. Na szczęście, dla praktycznych celów żywieniowych, wystarczy użycie prostego wzoru matematycznego. Na podstawie badań stwierdzono, że dorosły człowiek zużywa średnio 1 kcal w ciągu jednej godziny na 1 kilogram masy ciała. Szacunkowe PPM dorosłej osoby o masie ciała 60 kg będzie więc wynosić 1440 kcal (1 kcal x 24 h x 60 kg).
Jednak energia niezbędna do podtrzymania podstawowych funkcji życiowych to nie wszystko! Potrzebujemy także kilokalorii w celu pokrycia wydatków energetycznych, związanych z pracą lub uprawianiem sportu, czyli ogólnie pojętą aktywnością fizyczną. Aby uwzględnić ją w dziennym zapotrzebowaniu, mnożymy PPM przez współczynniki aktywności fizycznej. Dla osób prowadzących siedzący tryb życia współczynnik ten wynosi 1.5, u osób o średniej aktywności 1.7, zaś u osób o dużej aktywności – 2. Ponadto sam proces trawienia pokarmów jest dla organizmu bardzo energochłonny. Białka, tłuszcze oraz węglowodany złożone są skomplikowanymi strukturami chemicznymi. Aby organizm mógł wykorzystać je w pełni, muszą zostać rozłożone na proste do przyswojenia cząsteczki. Są to procesy wymagające udziału energii i szacuje się, że zwiększają dobowe zapotrzebowanie energetyczne o ok. 10% naszej podstawowej przemiany materii. Zjawisko to nazywamy swoistym dynamicznym działaniem pokarmu (SDDP).
Wyjaśniliśmy już sobie, czym jest PPM, potrafimy także rozwinąć skrót SDDP. Czym jest więc CPM? To całkowita przemiana materii, na którą składają się wszystkie wyżej wymienione czynniki.
Z golonki czy z fasolki – energia to energia!
Ilość dostarczanej energii jest kluczowa w kwestii utrzymania prawidłowej masy ciała, jednak jakość pożywienia także odgrywa ogromną rolę. Nasz organizm wyposażony jest w szereg mechanizmów, mających na celu kontrolę ilości spożywanej energii. Błonnik z diety obfitującej w warzywa, produkty z pełnego przemiału oraz owoce, pęcznieje w żołądku, rozciągając jego ścianę. Znajdują się w niej receptory, które pod wpływem nacisku, wysyłają impuls do podwzgórzowego ośrodka głodu i sytości, niosąc ze sobą informację „Dość! Już się najadłem!”. Jeśli więc spożyjemy 500 kcal z wysokobłonnikowych źródeł, nasycimy się na dłużej. Tę samą ilość energii możemy dostarczyć sobie przy pomocy dwóch niewielkich batonów, jednak – ze względu na małą objętość – nie dadzą nam poczucia sytości, przez co prawdopodobnie chętniej sięgniemy po kolejną przekąskę, błędnie szacując swoje zapotrzebowanie na energię.
Mechanizm głodu i sytości zależy też od poziomu glukozy we krwi. Jest to cukier prosty, którego stężenie rośnie po posiłku. Tutaj także rodzaj pożywienia ma kluczowe znaczenie w kontroli podaży energetycznej. 250 kcal z wafelka (przewaga węglowodanów prostych) oraz ta sama ilość energii z kaszy gryczanej (przewaga węglowodanów złożonych) wykazuje zgoła odmienny efekt metaboliczny. Cukier prosty z wafelka zostanie szybko wchłonięty do krwi, powodując znaczny wzrost stężenia glukozy. Odpowiedzią na taki stan jest wyrzut insuliny – hormonu trzustki, odpowiedzialnego za wprowadzanie cząsteczek glukozy do komórek, gdzie może zostać „spalona” w celu uzyskania energii. W takiej sytuacji poziom glukozy we krwi zarówno szybko rośnie, jak i opada. Niski poziom glukozy stymuluje podwzgórzowy ośrodek głodu, przez co może nam się wydawać, że chwilę po zjedzeniu wafelka znów jesteśmy głodni. Odwrotnie sytuacja będzie wyglądać w przypadku kaszy gryczanej – rozłożenie zawartych w niej węglowodanów na cukry proste wymaga czasu, wchłaniane są więc wolniej, zapobiegając dużym wahaniom poziomu glukozy.
Negatywny wpływ na ilość spożywanej energii mają także nieregularne posiłki. Zbyt długie przerwy między posiłkami doprowadzają do dużego spadku poziomu glukozy, przez co przy następnym posiłku chętniej sięgniemy po wysokoenergetyczną żywność, aby jak najszybciej podnieść jej stężenie.
Policz to sam, a potem obejrzyj piramidę!
Wiemy już, jak obliczyć zapotrzebowanie energetyczne oraz potrafimy określić, dlaczego spożywanie niektórych produktów może prowadzić do nieświadomej nadpodaży energii. Warto oszacować swoje zapotrzebowanie, a w codziennych wyborach żywieniowych kierować się aktualną piramidą żywieniową. Z pomocą przychodzą nam także regularne posiłki, dzięki którym zapobiegniemy napadom wilczego głodu w trakcie dnia.
Tekst: Centrum Nauki EXPERYMENT
