Jak obliczyć podstawowe tempo metabolizmu i dzienne zużycie energii?

Istnieje kilka formuł, które można wykorzystać do obliczenia podstawowego tempa przemiany materii i dziennego wydatku kalorycznego. Wartość dziennego wydatku energetycznego organizmu może być użytecznym elementem do oceny zapotrzebowania na energię w zależności od zmiany diety i stylu życia. Poznaj wzory predykcyjne, które pomogą Ci sprawdzić, ile energii spala Twój podstawowy metabolizm w ciągu dnia.

Co to jest zapotrzebowanie organizmu na energię?

Ciało ludzkie musi otrzymywać energię w postaci pokarmu i napojów, które przekształca i wykorzystuje do różnych procesów, takich jak [1]:

• Funkcjonowanie organów w ciele ludzkim
• Skurcz mięśni
• Utrzymywanie temperatury ciała
• Wzrost

Każda potrawa lub napój ma swoją własną wartość energetyczną, którą z pewnością znasz z tabel wartości odżywczych na opakowaniach produktów spożywczych. Wartość tej energii jest podawana w kaloriach, ale także w dżulach, a dokładniej w kilodżulach. To, co ta liczba wskazuje, jest dla wielu tajemnicą, dlatego wyjaśnimy Ci różnicę między kaloriami a dżulami.

Dżule a kalorie

Czy interesuje Cię, dlaczego obie jednostki istnieją, a ich wartości są różne, podczas gdy wyrażają te same dane? W przeszłości energia zawarta w pożywieniu była mierzona tylko w kaloriach, które są pozaukładową jednostką energii. Jednostka Dżul (j) została umownie przyjęta w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI) i można ją pamiętać z lekcji fizyki. Dżul jest energią, która jest potrzebna to przesunięcia ciała o masie 1 kg na odległość 1m z siłą 1 niutona (N). Pamiętasz to? Jednostka dżula jest używana do wyrażenia zapotrzebowania człowieka na energię, dlatego można ją również wykorzystać do obliczenia wartości energetycznej posiłku. Od ponad 30 lat zaleca się podawanie energii tylko w dżulach, a konsumentom, naukowcom i „nie-naukowcom” trudno jest po tym czasie rozstać się ze starą jednostkę. Wartość w kaloriach, dżulach lub kilodżulach można znaleźć na opakowaniu produktów. Jest możliwe, że z czasem kalorie nie będą już używane, ale do tego czasu nie jest złym pomysłem poznanie różnicy między tymi jednostkami. [3]

Żywność i posiłki mają różne wartości energetyczne, które zależą od zawartości makroskładników odżywczych. Jedzenie jest inne, ale spożycie energii jest również inne dla człowieka, ponieważ każdy z nas ma inne potrzeby energetyczne, które mogą być spowodowane przez różne czynniki: [1] [2]:

• Genetyka
• Płeć
• Masa ciała
• Wzrost
• Aktywność fizyczna
• Warunki klimatyczne, w jakich żyjemy..

Aby lepiej zrozumieć wartości energetyczne produktów żywnościowych, najlepiej zacząć od poznania stosunku dżuli do kalorii.

1 kcal (kilokaloria) = 1,000 cal (kalorii)

1 kJ (kilodżul) = 1,000 dżuli

1 MJ (megadżul) = 1,000 kJ or 1,000,000 dżuli

1 Kilokaloria (kcal) = 4,184 kilodżuli (kJ)

Jest to podstawowy punkt wyjścia. Przejdźmy teraz do żywności i jej wartości energetycznej. Składniki pokarmowe są klasyfikowane od najwyższej do najniższej wartości energetycznej:

1. Tłuszcze – 9 kcal (37 kJ)/g
2. Alkohol* – 7 kcal (29 kJ)/g
3. Białko – 4 kcal (17 kJ)/g
4. Węglowodany – 3,75 kcal (16 kJ)/g

* Alkohol został dodany do listy, ponieważ jego spożycie zwiększa pobór energii. Nie jest on jednak składnikiem odżywczym, ponieważ ma negatywny wpływ na wzrost fizyczny, rozwój i regenerację.

Spożycie żywności powinno być zrównoważone, aby zapobiec przyrostowi masy ciała i otyłości. Prawdopodobnie znasz często używane stwierdzenie, że dostawy i zużycie energii powinny być takie same. W przeliczeniu na posiłek, wartość energetyczna powinna wynosić od 1 do 1,4 kcal/g, czyli od 4,2 do 6,3 kJ/g. Ryzyko przybrania na wadze i otyłości pojawia się, gdy pokarm ma zawartość energii większą niż 2,5 kcal/g. Ciężko to sobie wyobrazić? Twój obiad składa się z kilku pokarmów o różnych wartościach odżywczych, a więc o różnych wartościach energetycznych. Na przykład może składać się z mięsa, dodatków do dania i sałatki o wadze 500 g. Różnica polega jednak na tym, że 500 g może stanowić 200 g mięsa, 150 g frytek i 150 g sałatki lub 200 g mięsa, 50 g frytek i 250 g sałatki. Tego typu posiłki będą miały inną wartość energetyczną. Organizm wykorzystuje energię z pożywienia do wymienionych już procesów życiowych. Dla lepszego zrozumienia można powiedzieć, że 1 kcal to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury 1 g wody o 1 ° C. [2] [4]

Te produkty mogą Cię zainteresować:

Dzienny wydatek energetyczny i jego składowe

Chcesz zredukować lub przynajmniej utrzymać swoją wagę i nie przybrać na wadze? Niezależnie od swoich celów, chcesz utrzymać zrównoważony bilans energetyczny. Mówiąc dokładniej, musisz poznać dzienne zapotrzebowanie energetyczne, na podstawie którego będziesz mógł kontrolować swój jadłospis.

Całkowity dzienny wydatek energetyczny jest znany jako TDEE (eng. Total Daily Energy Expenditure). Określa on całkowitą liczbę kalorii, które spalasz w ciągu dnia i składają się na niego 4 podstawowe zmienne [5]:

1. Podstawowa przemiana materii (BMR)
2. Termiczny efekt pożywienia (TEF)
3. Termogeneza niezwiązana z ćwiczeniami fizycznymi (NEAT)
4. Efekt termiczny aktywności fizycznej (TEA)

Z matematycznego punktu widzenia, całkowite dzienne zużycie energii odpowiada sumie tych 4 składowych. [5]

TDEE = BMR + TEF + NEAT + TEA

Podstawowa przemiana materii to ilość energii potrzebna do podtrzymania podstawowych funkcji życiowych, takich jak oddychanie i krążenie krwi. Twoje ciało wydatkuje ją również, gdy nic nie robisz i wieczorem odpoczywasz przed telewizorem. Podstawowy metabolizm nie obejmuje jednak żadnej aktywności fizycznej, którą wykonujemy w ciągu dnia, ani też trawienia pokarmu. Tempo metabolizmu podstawowego to kalorie, które organizm spala dla tych potrzeb. [5] [6]

Termiczny efekt pożywienia to kalorie, które organizm spala podczas dostarczonego do naszego organizmu pożywienia. Ciało ludzkie potrzebuje również energii do rozkładu i przetwarzania pożywienia. Makroskładniki odżywcze mają inny efekt termiczny – białka (20-35%), węglowodany (5-15%) i tłuszcze (0-5%). Co oznaczają te wartości procentowe? Na przykład, spróbuj wyobrazić sobie 100 kalorii wymienionych składników odżywczych. Podczas trawienia 100 kalorii białka spalane jest 20-35 kalorii i oczywiście będą to mniejsze wartości w przypadku tłuszczy i węglowodanów. Dodanie do diety składników wysokobiałkowych zwiększa termiczny efekt pożywienia i ilość kalorii, które organizm zużywa podczas trawienia. [7]

Termogeneza niezwiązana z ćwiczeniami fizycznymi to kalorie, które spalasz w ciągu dnia poprzez różne czynności, za wyjątkiem ćwiczeń, snu i spożywania jedzenia. NEAT uwzględnia zatem spacery, wyjście z psem, a nawet robienie zakupów. Składnik ten może być bardzo różny, ponieważ pracownicy fizyczni mają znacznie większą wartość NEAT niż osoby wykonujące pracę siedzącą. Termogeneza niezwiązana z ćwiczeniami fizycznymi może odgrywać ważną rolę w kontrolowaniu wagi. Jednak mechanizm, który reguluje ten rodzaj termogenezy, nie jest jeszcze znany naukowcom. Pamiętaj, że prasowanie, wchodzenie po schodach, czy też normalne codzienne czynności również mają wpływ na Twój metabolizm. [5] [8]

Efekt termiczny aktywności fizycznej jest dokładnym przeciwieństwem termogenezy niezwiązanej z ćwiczeniami fizycznymi. Są to kalorie, które ciało spala podczas ćwiczeń. Dotyczy to wszystkich rodzajów treningu, takich jak trening siłowy, cardio lub CrossFit. [5]

Metody obliczania dziennego wydatku energetycznego

Istnieją różne wzory, które można wykorzystać do obliczenia wydatku energetycznego. Należą do nich formuły Harrisa i Benedicta ora Mifflin-St Jeora służące do obliczenia podstawowej przemiany materii, których wyniki można wykorzystać przy użyciu mnożnika Katch-McArdle.

Wzór Harrisa i Benedicta

Formuła Harrisa i Benedicta jest jedną z najbardziej znanych metod obliczania podstawowego zużycia energii. Powstała w 1919 roku na podstawie badań Jamesa Arthura Harrisa i Francisa Gano Benedicta, którzy przeprowadzili je w celu ustalenia standardów podstawowego wydatku energetycznego i porównania ich ze zużyciem energii osób cierpiących na różne choroby, takie jak cukrzyca. Formuła ta jest jedną z najbardziej powszechnych metod i była używana do 1990 roku, kiedy to pojawiła się nowa formuła Mifflin St Jeor. Wzór Harrisa i Benedicta ma ponad 100 lat, a jego formuła została zmieniona w 1984 r. w celu zwiększenia dokładności metody. Niemniej ważne jest, że tempo podstawowej przemiany materii było badane już na początku ubiegłego wieku. [9] [10]

Wzór Harrisa i Benedicta obejmuje masę ciała, wzrost, wiek i płeć. Dzięki niemu można łatwo obliczyć tempo podstawowej przemiany materii w ciągu dnia i dowiedzieć się, ile kalorii potrzeba na dobę do utrzymania wagi. Następnie możesz użyć wartości BMR do obliczenia swojego całkowitego dziennego wydatku energetycznego. [10] [11]

BMR (dla mężczyzn) = 66.47 + (13.75 x masa ciała w kg) + (5.003 x wzrost w cm) – (6.755 x wiek w latach)

BMR (dla kobiet) = 655.1 + (9.563 x masa ciała w kg) + (1.85 x wzrost w cm) – (4,676 x wiek w latach)

Przykładowo, jeśli jesteś 30-letnią kobietą, masz 165 cm wzrostu i ważysz 55 kg, formuła będzie wyglądała następująco:

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

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

Więc, BMR wyniósł 1346.024 kalorii/dzień. Twoje ciało spala tak wiele kalorii dziennie z powodu podstawowego metabolizmu. Minimalna ilość kalorii, których potrzebujesz dziennie do zdrowego funkcjonowania to 1346 kalorii. Spróbuj obliczyć swoje podstawowe tempo przemiany materii. [5]

Wynik formuły Harrisa i Benedicta daje wartość BMR, którą można pomnożyć przez mnożnik Katch-McArdle w celu obliczenia całkowitego dziennego zużycia energii. W celu ponownego obliczenia dziennego wydatku kalorycznego, przedstawiamy standardowe mnożniki Katch-McArdle oraz zmodyfikowaną wersję autorstwa Michaela Matthewsa. [5] [12]

1.2 = brak aktywności fizycznej (minimalny lub brak ćwiczeń fizycznych)

1.375 = lekka aktywność fizyczna (lekkie ćwiczenie/treningi, 1-3 dni w tygodniu)

1,55 = umiarkowana aktywność fizyczna (umiarkowane ćwiczenie/trening, 3-5 dni w tygodniu)

1.725 = duża aktywność fizyczna (6-7 dni w tygodniu, intensywne ćwiczenia lub treningi)

Niektóre źródła przyjmują także mnożnik o wartości 1,9, ale inną definicję aktywności.

1,9 = intensywna aktywność fizyczna (trudny trening, trudna praca fizyczna, trening dwa razy dziennie) [5]

1,9 = bardzo intensywna aktywność fizyczna (6-7 dni w tygodniu ciężkich ćwiczeń fizycznych lub treningów i pracy fizycznej). [12]

Oblicz swoje dzienne zapotrzebowanie kaloryczne, mnożąc mnożnik przez podstawową szybkość metabolizmu.

TDEE = BMR x mnożnik Katch-McArdle

TDEE = 1346,024 x 1,375 (na przykład, jeśli jesteś kobietą, która trenuje dwa razy w tygodniu)

TDEE = 1850,783 kalorii

Jednak Michael Matthews wspomina również o zmodyfikowanych mnożnikach. Autor nie opiera się na badaniach, ale na praktyce z tysiącami ludzi. Według niego, ilość spalanej energii można przecenić. Jeśli stosuje się standardowe mnożniki, deficyt kalorii może być zbyt mały i może spowodować duży nadmiar w ich poborze. Rezultatem jest mniejsza utrata tłuszczu podczas modelowania sylwetki i nadmierny wzrost objętości tkanki tłuszczowej. Zmodyfikowane mnożniki Matthewsa stanowią lepszy punkt wyjścia. Ich zastosowanie jest takie samo jak w przypadku standardowych mnożników. [12]

1,15 = siedzący tryb życia (minimalny lub brak ćwiczeń)

1,2 do 1,35 = lekka aktywność fizyczna (1-3 godziny ćwiczeń lub treningu tygodniowo)

1,4 do 1,55 = umiarkowana aktywność fizyczna (4-6 godzin ćwiczeń lub treningu tygodniowo)

1,6 do 1,75 = wysoka aktywność fizyczna (7-9 godzin ćwiczeń lub treningu tygodniowo)

1,8 do 1,95 = bardzo duża aktywność fizyczna (10 lub więcej godzin ćwiczeń lub treningu tygodniowo)

Użycie standardowych lub zmodyfikowanych mnożników do obliczenia zużycia energii zależy od Ciebie i Twojej decyzji.

Wzór Mifflin-St Jeor

Formuła znana jako Mifflin-St Jeor, podobnie jak wzór Harrisa i Benedicta, jest używana do obliczania zużycia energii. Została ona po raz pierwszy opublikowana w badaniach tych mężczyzn w 1990 roku. W tym czasie uważano ją za bardziej aktualną wersję formuły Harrisa i Benedicta, a także za lepiej dostosowaną do współczesnego stylu życia. Różnica w wartościach pomiędzy nowymi i starszymi modelami wynosi około 5%, przy czym formuła Mifflin-St Jeor jest bardziej dokładna. Dla porównania, przedstawiamy formułę dla mężczyzn i kobiet, ale także przykład: [10]:

BMR (dla mężczyzn) = (10 x waga w kg) + (6.25 x wzrost w cm) – (5 x wiek w latach) + 5

BMR (dla kobiet) = (10 x waga w kg) + (6.25 x wzrost w cm) – (5 x wiek w latach) – 161

Podobnie jak w przypadku formuły Harrisa i Benedicta, można następnie użyć formuły Mifflin-St Jeor do ponownego obliczenia TDEE przy użyciu mnożników Katch-McArdle.

 

W badaniu z 2005 r. dokonano analizy literatury w celu zweryfikowania dokładności tych wzorów. Stwierdzono, że najczęściej stosowane są następujące formuły w praktyce klinicznej [13]:

• Harris-Benedict
• Mifflin-St Jeor
• Owen
• World Health Organization/Food and Agriculture Organization/United Nations University [WHO/FAO/UNU]

Spośród wymienionych formuł, Mifflin-St Jeor okazał się najdokładniejszy i miał najwęższy zakres błędu. Mifflin-St Jeor przewidywał spoczynkowe tempo metabolizmu w zakresie 10% zmierzonej wartości u większej liczby nie-otyłych i otyłych osób niż w innych formułach. [13]

Jak zapewne zauważyłeś, poza Harris i Benedict oraz Mifflin-St Jeor istnieją inne wzory na obliczenie zużycia energii. Są to na przykład Katch-McArdle, Katch-McArdle (Hybryda), Cunningham lub poprawiona wersja wzoru Harrisa i Benedicta z 1984 roku. W Internecie można znaleźć kalkulatory, które zrobią to za Ciebie i musisz tylko wprowadzić swoje parametry. Jednak wyniki wyżej wymienionych badań z 2005 roku wskazują, że są to tylko wzory predykcyjne. W związku z tym niektóre z nich mogą różnić się od wartości prawdziwej. [14]

Uzyskane wartości mogą być orientacyjne, ale trudno jest stwierdzić, czy są one w 100% odpowiednie dla Ciebie. Wierzymy, że wypróbujesz niektóre z tych formuł i dzięki temu zrealizujesz wymarzone cele fitness, jednocześnie osiągając wymarzoną sylwetkę. Chcesz, aby Twoi znajomi dowiedzieli się więcej na temat tych podstawowych formuł metabolicznych? W takim razie zapraszamy do podzielenia się tym artykułem.

Źródła:

[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