Tema 2 [Modo de compatibilidad]

Dietética y Nutrición
Energía y Nutrición
Contenidos
Tema 2
Energía y Nutrición
Energía Biológica
1-.
2-.
3-.
4-.
5-.
6-.
Energía Biológica.Flujos biológicos de energía y materia.Contenidos de energía de los alimentos.Determinación de los cambios de energía.Balances de energía.Cálculo de las necesidades de energía.-
Energía y Metabolismo
El metabolismo de los seres vivos se puede definir
de forma simplificada como la suma de todas las
reacciones químicas que tienen lugar en dichos
seres vivos.
El metabolismo depende de dos factores: la energía
y las biomoléculas.
El estudio del metabolismo ha de comenzar por estudiar su fuerza impulsora: la energía biológica.
En este contexto, la energía se define como la
capacidad de producir trabajo.
Flujos biológicos de energía y
materia
Flujos biológicos de energía y
materia
La energía y la materia fluyen a través del mundo
biológico, pero lo hacen de forma diferente:
La energía parte del sol y fluye a través del
mundo biológico, pasando por los diferentes
organismos, y disipándose después, con lo que
no se puede volver a utilizar.
En cambio, la materia experimenta un flujo cíclico
dentro del mundo biológico.
Ambos flujos están interconectados entre sí.
Sol
Fases en el flujo
de energía
Energía
radiante
Sol
Entropia
Células
Autotróficas
Energía
radiante
H2O
CO2
Energía
térmica
El flujo de energía consta de tres fases:
Células
Autotróficas
Energía
química
Células
Heterotróficas
Nutrientes
O2
Flujo de energía y ciclos del carbono y del oxígeno a
través de la biosfera.
Entropia
H2O
CO2
Energía
química
Energía
térmica
Células
Heterotróficas
Nutrientes
O2
Fotosíntesis, fijación de energía lumínica por las
células autótrofas (utilizan materia inorgánica).
Respiración, captación de energía química por
las células heterótrofas (utilizan materia orgánica).
Trabajo biológico, el gasto energético de las
células para poder realizar sus funciones.
El flujo de energía es unidireccional e irreversible,
ya que una vez la energía se dispersa nunca
puede volver a producir trabajo biológico.
Contenido energético de los alimentos
Contenido energético de los
alimentos
La función energética de los nutrientes permite
uniformizar las aportaciones que hacen al
organismo los nutrientes de un alimento
concreto.
De esta forma se puede
estudiar el efecto de los
alimentos de una manera
global, como mezclas de
nutrientes ingeridas en
conjunto.
Contenido energético de los
alimentos
El contenido de energía de los alimentos se
determina mediante el calor liberado después de
su combustión en un calorímetro adiabático.
En el cuerpo ocurre el mismo proceso global de
oxidación. El calor liberado en el calorímetro es
equivalente a la cantidad de energía disponible a
partir del metabolismo de los alimentos.
Calorímetro adiabático o bomba calorimétrica. Utilizado
para la determinación del calor liberado en la combustión
de sustancias orgánicas.
ENERGíA DE LOS
1
ALIMENTOS
Oxidaciones biológicas y
químicas
La oxidación biológica tiene lugar lentamente, en
múltiples reacciones consecutivas, a bajas
temperaturas y en un entorno líquido.
La oxidación química tiene lugar rápidamente en
muy pocos pasos, a altas temperaturas y en un
entorno gaseoso.
Desde el punto de vista termodinámico no hay
diferencias, y solo importa la energía liberada.
De todas formas, los productos finales de ambos
procesos son diferentes, sobre todo para las proteínas, y esto tiene consecuencias energéticas.
Tablas de composición de alimentos
Contienen la composición en nutrientes (primarios
y secundarios), así como el contenido energético
total y de cada uno de los principales
macronutrientes.
(Calor de combustión)
Energía no digerible,
perdida en las heces o
utilizada por las bacterias
Utilización de la energía de la
ingesta.
(1) determinado por calorimetría directa.
(2) la que se presenta en las
tablas de composición de
alimentos.
(3) la mayoría de esta energía
es utilizada con proteínas y
glúcidos.
(4) energía en enlaces fosfato, utilizable en procesos
anabólicos.
1% - 9%
ENERGíA
DIGERIBLE
(Absorbida)
Síntesis de urea.
Pérdidas en orina, sudor,
descamación, etc.
2% - 15%
ENERGíA
2
METABOLIZABLE
(Valor energético de los
alimentos)
ENERGíA
TÉRMICA
(Liberada en el catabolismo o en ciclos fútiles)
40% - 50%
6% - 10%
25% - 40%
EFECTO DINÁMICO
3
ESPECÍFICO
ENERGIA
4
UTILIZADA
(Asimilación de los
nutrientes)
(Enlaces fosfato de ATP)
Tablas de composición de alimentos
Los alimentos listados no son únicamente los
básicos, sino que también contienen alimentos
cocinados y algunas combinaciones frecuentes
de alimentos (desde bollería a platos de cocina
india).
Son muy útiles a la hora de estructurar dietas, ya
que permiten conocer la composición de la
ingesta a partir de los alimentos consumidos.
Ejemplo de tabla de
composición de
alimentos
Determinación de los cambios de
energía
Ejemplo de tabla de composición de alimentos
Bases de la determinación del
recambio de energía
La energía liberada en la oxidación de los alimentos
se transforma cuantitativamente en calor.
Si la temperatura corporal no varia, la determinación del calor emitido por un sujeto constituye
una forma teóricamente correcta de medir el
recambio de energía de dicho sujeto.
Métodos para medir la producción
de calor
Métodos para medir la producción
de calor
Calorimetria directa
Calorimetría directa
Calorimetria indirecta
Encuestas nutricionales
Determinación de gases
Es simple en teoría, pero muy compleja en la
práctica, debido a la gran cantidad de variables
que intervienen en el proceso:
Las diferentes formas de transmisión de calor
La evaporación del agua corporal
El aire que respira el sujeto y sus fluctuaciones
etc., etc.
Sistemas de calorimetría directa de cuerpo completo para
animales de laboratorio, diseñados y construidos por la empresa
Thermonetics Corporation.
Sistema de calorimetría directa de cuerpo completo diseñado y
construido por la empresa Thermonetics Corporation en 1980
para la Escuela de Medicina de la Universidad de Emory (Atlanta,
Georgia).
Métodos para medir la producción
de calor
Calorimetría indirecta
Presenta dos posibilidades:
Encuestas nutricionales
Determinación de gases:
Espirometría de circuito cerrado
Espirometría de circuito abierto
Agua doblemente marcada
Habitación calorimétrica diseñada y construida por la empresa
Thermonetics Corporation en 1980 para el Centro de
Investigación USDA en Beltsville, Maryland.
Balances de energía
GASTO
ENERGETICO
METABOLISMO
BASAL
Dos diferentes sistemas de calorimetría indirecta de circuito
abierto, basados ambos en la
medición del oxigeno consumido y del anhídrido carbónico
producido.
ACTIVIDAD FISICA
TERMOGÉNESIS
ADAPTATIVA
ENERGIA
INGERIDA
Contabilidad energética
El balance energético es el recuento detallado de
todas las entradas y gastos de energía del
organismo.
Permite conocer si un determinado individuo
gestiona de manera adecuada la energía que
utiliza.
Solo existe una entrada en el balance energético (la
ingesta), mientras que hay muchas salidas, pero
las más importantes son tres: metabolismo basal,
actividad física, y efecto termogénico de los
alimentos.
Factores determinantes de las necesidades y
utilización de la energía en humanos.
Factores determinantes
Edad/Sexo
Masa corporal magra
Temperatura del medio
Status hormonal
Estrés
Actividad física
Ejercicio físico
Grado de esfuerzo
Temperatura del medio
Edad/sexo/peso
Efecto dinámico específico
Incremento de calor debido
a la digestión, absorción,
distribución, modificación y
almacenamiento
de
los
nutrientes de los alimentos
ORGANISMO
AYUNO
METABOLISMO
BASAL
ACTIVIDAD
FISICA
TERMOGENESIS
(VARIOS TIPOS)
UTILIZACION DE LA ENERGIA
Esquema del flujo de energía en los animales.
Definición del metabolismo basal
Variables
Metabolismo basal
Mantenimiento de los tejidos
corporales, de la temperatura; y de otras funciones
básicas
OBESIDAD
DEPOSITOS
DE GRASA
Tipo de dieta
Se define como la producción de energía de un
sujeto en estado de reposo físico y mental, que
se encuentra en un ambiente de temperatura
confortable, y que se ha medido entre 15 y 16
horas después de la ingestión de alimento.
Determinantes del metabolismo
basal
Calculo de la masa celular
Se expresa en términos de consumo de oxígeno por
minuto o en términos de kilocalorías (o kilojulios)
por hora o por 24 horas.
Puede obtenerse una aproximación tomando como
valor de MB 1 kcal/kgxhora.
El metabolismo basal representa la suma de las
actividades metabólicas de todas las células del
organismo en el momento de la medida, es decir,
la masa celular (o masa celular activa), que es el
principal determinante del metabolismo basal.
MC = PCPC- (Gr + Ae + Mo)
En esta ecuación:
MC = Masa celular
PC = Peso corporal
Gr = Peso de grasas
Ae = Agua extracelular
Mo = Minerales óseos
Todos los valores están expresados en kg
Energética de la actividad física
La actividad física se acompaña del aumento en el
consumo de oxígeno, que aumenta linealmente
con la intensidad del trabajo físico realizado,
hasta alcanzar el consumo máximo de oxígeno.
A partir de este momento
puede aumentarse más
la intensidad del ejercicio, pero no el consumo de oxígeno.
Clasificación del trabajo físico.
Tipo de
ejercicio
(intensidad)
Ventilación
pulmonar
Consumo de
oxigeno
Metabolismo
Frecuencia
del pulso
l/ min
l/ min
kcal/ min
pul./ min
Muy ligero
< 10
< 0,5
< 2,5
< 80
Ligero
10 - 20
0,5 - 1,0
2,5 - 5,0
80 - 100
Moderado
20 - 35
1,0 - 1,5
5,0 - 7,5
100 - 120
Pesado
35 - 50
1,5 - 2,0
7,5 - 10,0
120 - 140
Muy pesado
50 - 65
2,0 - 2,5
10,0 - 12,5
140 - 160
Excesivo
65 - 85
2,5 - 3,0
12,5 - 15,0
160 - 180
Agotador
> 85
> 3,0
> 15,0
> 180
Tipo de trabajo
Ejemplos
Trabajo ligero
2,50-5,00 kcal/min
10,5-20,9 kJ/min
170-350 W
Gasto energético durante
distintas actividades (gasto
total, que incluye el metabolismo basal, el coste de la
actividad física y el efecto
termogénico
de
los
alimentos)
Industrias ligeras
Carpintería
Ejercicio militar
Trabajo doméstico
Albañilería
Conducir un camión
Jugar al golf o a bolos
Trabajo moderado
5,00-7,50 kcal/min
20,9-31,3 kJ/min
350-500 W
Trabajo con pico y pala
Trabajo agrícola manual
Bailar
Jugar al tenis
Montar en bicicleta
(15 km/hora)
Trabajo pesado
7,50-10,0 kcal/min
31,3-41,8 kJ/min
500-650 W
Minero de carbón
Jugar al fútbol
Trabajo muy pesado
10,0-12,5 kcal/min
41,8-52,3 kJ/min
Más de 650 W
Leñador
Fundición de acero
Natación (crawl)
Correr a campo través
Subir montañas
Cálculo de las necesidades de
energía
Efecto termogénico de los
alimentos
La elevación del consumo de oxígeno después de la
ingestión de comida se manifiesta al cabo de
unos minutos, alcanza su máximo a las tres
horas y después desciende lentamente durante
varias horas.
Una pequeña parte de este
efecto se atribuye al coste
energético de la digestión
y, en su mayor parte, a la
utilización metabólica de
los alimentos.
Determinación de los cambios de
energía
Las necesidades de energía pueden calcularse a
partir del MB del sujeto y del coste energético de
las actividades que realiza a lo largo de 24 horas,
multiplicando el tiempo empleado en cada
actividad por su coste energético.
Calculo simplificado del gasto calórico del hombre y la mujer de
referencia. (Hombre de referencia: 70 kg, 172 cm, 23 años. Mujer de
referencia: 58 kg, 162 cm, 23 años)
Actividad
Física
Tiempo
Hombre
Mujer
horas
kcal/ min
Total
kcal/ min
Total
Durmiendo
8
1,1
528
1,0
480
Sentado
7
1,5
630
1,1
462
En pie
5
2,5
750
1,5
450
Andando
2
3,0
360
2,5
300
Otras activid.
2
4,5
540
3,0
360
Total kcal/día
24
2808
Requerimientos dietarios mínimos
Son el valor estadístico medio de lo que se debería
ingerir en promedio cada día para mantener el
organismo funcionando sin problemas y sin
déficit de cada uno de los nutrientes.
2052
Aplicabilidad de los
requerimientos dietarios mínimos
Estos valores se han obtenido a partir de datos
estadísticos, y son adecuados para poblaciones,
pero no para individuos, incluso tras aplicar
correcciones.
Se han de considerar datos orientativos, ya que
dependen de la situación fisiológica, del grupo de
población, e incluso del área geográfica.
Dieta Equilibrada
Es la dieta que aporta exactamente los nutrientes
plásticos y oligodinámicos necesarios, así como
los nutrientes energéticos en la composición y
cantidad adecuada. También es muy importante
la variedad.
Necesidades de energía
Para satisfacer las necesidades nutritivas del
organismo humano, la dieta consumida debe
contener una cierta cantidad de energía, derivada
de los principios inmediatos en las siguientes
proporciones:
Hidratos de carbono
Grasas
Proteínas
Comparación entre las diferentes pirámides alimentarías.
Recomendaciones energéticas
dietarías para el adulto
Hombre
(23-50 años)
30003000-2700 kcal/ día
Mujer
(23-50 años)
23002300-2000 kcal/ día
55-60%
30-35%
10-12%