Wydatek energetyczny i zapotrzebowanie na energię

Wydatek energetyczny jest to ilość energii, jaką organizm wydatkuje w ciągu 24 godzin. Wiąże się on z utrzymaniem funkcji życiowych organizmu, masy i składu ciała oraz z aktywnością fizyczną. Wydatek energetyczny obejmuje także energię potrzebną do optymalnego wzrastania i rozwoju dzieci, do prawidłowego przyrostu tkanek w okresie ciąży oraz produkcji mleka w czasie karmienia piersią w celu zapewnienia dobrego stanu zdrowia matki i dziecka.

Całkowity wydatek energetyczny obejmuje:

• spoczynkowy wydatek energetyczny, kiedy organizm znajduje się w stanie spoczynku i nie jest wydatkowana energia na żadną pracę mięśni,
• energię wydatkowaną na aktywność fizyczną,
• efekt termiczny pożywienia związany z absorpcją i transportem składników odżywczych oraz syntezą białek, tłuszczów i węglowodanów w tkankach.

Wydatek energetyczny określa zapotrzebowanie na energię, ponieważ wraz z pożywieniem należy organizmowi dostarczyć ilość energii potrzebną do jego zbilansowania. 

Czynniki wpływające na zapotrzebowanie na energię

Zapotrzebowanie na energię zależy od:

• wieku

Zapotrzebowanie na energię u dzieci i młodzieży wzrasta wraz z wiekiem. W wieku 20-60 lat utrzymuje się na zbliżonym poziomie, później może się obniżać, co wynika przede wszystkim z mniejszej zawartości tkanki mięśniowej oraz zmniejszenia tempa przemian metabolicznych.

• płci

Mężczyźni potrzebują więcej energii niż kobiety, co jest spowodowane głównie różnicami w masie i składzie ciała. Mężczyźni cechują się większą zawartością tkanki mięśniowej i mniejszą zawartością tkanki tłuszczowej w organizmie w porównaniu do kobiet.

• rozmiaru ciała

Na zapotrzebowanie na energię wpływa masa i skład ciała, przy czym w znacznie większym stopniu beztłuszczowa masa ciała niż masa tkanki tłuszczowej. Przy określaniu zapotrzebowania na energię należy uwzględniać należną masę ciała, która zależy od wysokości.

• poziomu aktywności fizycznej

Wpływ aktywności fizycznej na zapotrzebowanie na energię jest bardzo zróżnicowany. U osób prowadzących siedzący tryb życia energia wydatkowana na aktywność fizyczną stanowi około 15 % całkowitego wydatku energetycznego, a u osób bardzo aktywnych fizycznie może dochodzić do 50 % i więcej. Ponadto poziom aktywności fizycznej zwykle obniża się wraz z wiekiem.

• stanu fizjologicznego

Zapotrzebowanie na energię wzrasta w czasie ciąży ze względu na przyrost tkanek matki i dziecka oraz w okresie karmienia piersią, gdyż produkcja pokarmu również wymaga dodatkowych ilości energii.

• innych czynników

Na wydatek energetyczny wpływać mogą także inne czynniki, np. czynniki środowiskowe (temperatura otoczenia), endokrynologiczne (hormony), przyjmowane leki. Jednak w warunkach komfortu cieplnego i u osób zdrowych wpływ ten jest bardzo mały. 

Bilans energetyczny oraz konsekwencje nadmiaru i niedoboru energii w pożywieniu

Równowaga energetyczna zachowana jest wtedy, gdy ilość energii dostarczonej organizmowi z pożywieniem równa jest ilości energii wydatkowanej, a w przypadku dzieci, kobiet w ciąży i karmiących piersią pokrywa również koszt energetyczny wiążący się z optymalnym wzrastaniem i rozwojem organizmu, przyrostem tkanek matki i dziecka i produkcją mleka. Kiedy spożycie energii jest większe od zapotrzebowania, bilans energetyczny jest dodatni. Ujemny bilans energetyczny występuje, kiedy spożycie energii jest mniejsze od dobowego zapotrzebowania energetycznego.

Przy dodatnim bilansie energetycznym nadmiar energii gromadzony jest w postaci triglicerydów w tkance tłuszczowej, prowadząc najpierw do nadwagi, a następnie do otyłości. Stanowi to ryzyko rozwoju chorób skojarzonych z otyłością, takich jak choroby sercowo-naczyniowe, cukrzyca typu 2, niektóre nowotwory złośliwe.

Ujemny bilans energetyczny powoduje wykorzystanie energii z triglicerydów zmagazynowanych w tkance tłuszczowej i białek znajdujących się w mięśniach i narządach wewnętrznych. Może to prowadzić do niedożywienia, do którego objawów zalicza się m.in.: pogorszenie stanu ogólnego, utratę masy ciała, obniżenie masy mięśniowej, osłabienie siły mięśniowej i sprawności psychomotorycznej, upośledzenie odporności. 

Źródła energii w pożywieniu

Energia wykorzystywana do przemian metabolicznych pochodzi z energii zawartej w pożywieniu. Jest ona uwalniana w procesie utleniania makroskładników znajdujących się w żywności. Do głównych źródeł energii należą węglowodany i tłuszcze. Energii dostarczają również białka, zwłaszcza wówczas, gdy niewystarczająca jest dostępność energii z węglowodanów i tłuszczów. Pewnych ilości energii dostarcza też błonnik. Do źródeł energii należą również związki zwane poliolami (np. mannitol, sorbitol, ksylitol), które są stosowane do słodzenia niektórych produktów spożywczych, m.in. cukierków, gum do żucia. Źródłem energii jest także alkohol, który jednak nie jest produktem zalecanym.

Poszczególne składniki dostarczają następujących ilości energii:

• 1 g węglowodanów  – 4 kcal,
• 1 g tłuszczu – 9 kcal,
• 1 g białka – 4 kcal,
• 1 g błonnika – 2 kcal,
• 1 g polioli – 2 kcal,
• 1 g alkoholu – 7 kcal. 

Normy na energię dla populacji Polski

Normy na energię ustalono na poziomie średniego zapotrzebowania (EER). Normy zostały wyrażone w dwóch jednostkach: w megadżulach (MJ) i dodatkowo w kilokaloriach (kcal).

Wartości norm u osób dorosłych odpowiadają całkowitemu wydatkowi energetycznemu uwzględniającemu spoczynkowy wydatek energetyczny oraz wydatek energetyczny związany z różnym poziomem aktywności fizycznej. Do obliczenia spoczynkowego wydatku energetycznego wykorzystano wzory Henry’ego (2005) biorąc pod uwagę takie parametry, jak: płeć, wiek oraz wysokość i masa ciała. Wzory te zastosowane zostały także przez ekspertów Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) oraz innych krajów europejskich. Przy obliczeniach przyjęto wyniki pomiarów wysokości ciała odpowiadające wartościom dziesiątego, pięćdziesiątego (mediana) oraz dziewięćdziesiątego centyla wysokości ciała osób danej płci w danej grupie wiekowej z krajowego badania sposobu żywienia i stanu odżywienia populacji polskiej przeprowadzonego w latach 2019-2020 przez NIZP PZH – PIB. Dla danej wysokości ciała obliczono należną masę ciała odpowiadającą wartości BMI równej 22 kg/m². Obliczone wartości spoczynkowego wydatku energetycznego zostały pomnożone przez wartości PAL określające poziom aktywności fizycznej równe: 1,4; 1,6, 1,8 i 2,0, które odzwierciedlają odpowiednio: małą aktywność (siedzący tryb życia), umiarkowaną aktywność, aktywny i bardzo aktywny tryb życia.

Normy dla dzieci i młodzieży w wieku 1-18 lat uwzględniają spoczynkowy wydatek energetyczny obliczony również na podstawie wzorów Henry’ego (2005). Dla dzieci w wieku od 1 do 3 lat wartości przyjęte dla wysokości i masy ciała odpowiadają wartościom 50 centyla (mediany) wysokości i masy ciała określonym w standardach wzrastania WHO. W przypadku dzieci i młodzieży w wieku 3-18 lat za referencyjne przyjęto wartości dla wysokości i masy ciała odpowiadające 50 centylowi (medianie) na siatkach centylowych opracowanych na podstawie badań z lat 2007-2012 obejmujących reprezentatywną dla Polski próbę dzieci i młodzieży. Dla dzieci w wieku 1-3 lat przyjęto współczynnik PAL 1,4. Dla dzieci w wieku 4-9 lat przyjęto trzy poziomy aktywności fizycznej (PAL): 1,4; 1,6 i 1,8, a dla dzieci i młodzieży w wieku 10-18 lat: 1,6; 1,8 i 2,0.  Wydatek energetyczny związany ze wzrastaniem został uwzględniony jako 1 % wartości PAL.

Normy dla niemowląt w wieku 6–11 miesięcy odpowiadają wartościom całkowitego wydatku energetycznego powiększonego o zapotrzebowanie związane ze wzrastaniem. Do obliczeń zostały wykorzystane wzory wyznaczone przez Butte (2005), które zostały zastosowane również przez ekspertów EFSA.

Eksperci zalecają wyłączne karmienie piersią przez pierwsze 6 miesięcy życia niemowlęcia. Ich zdaniem w przypadku niemowląt w wieku do 6 miesięcy zapotrzebowanie na energię uznaje się za równe jej podaży z mlekiem matki. Dlatego też nie ustalono norm na energię dla niemowląt w tym wieku.

Normy na energię dla kobiet w ciąży określają dodatkowe zapotrzebowanie w każdym trymestrze. Dodatkowe ilości energii odnoszą się do zapotrzebowania przed zajściem w ciążę. Ustalone zostały na podstawie wyników badań kobiet o prawidłowej przedciążowej masie ciała i dlatego zapotrzebowanie kobiet o wyższym lub niższym wskaźniku BMI może być inne.

Normy dla kobiet karmiących piersią odnoszą się do zapotrzebowania na energię w czasie pierwszych 6 miesięcy laktacji. Zostały określone jako dodatkowa ilość energii w stosunku do zapotrzebowania przed zajściem w ciążę.

Szczegółowe informacje dotyczące norm na energię podane są w rozdziale → Energia.