Dietética y Nutrición

Transcripción

1 Dietética y Nutrición Energía y Nutrición Contenidos Tema 2 Energía y Nutrición 1-. 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 Biológica 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.

2 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 Entropia Sol Entropia Energía radiante Fases en el flujo de energía Células Autotróficas H 2O CO 2 Energía química Energía térmica Células Heterotróficas Energía radiante Células Autotróficas H 2 O CO 2 Energía química Nutrientes O 2 Células Heterotróficas Energía térmica Flujo de energía y ciclos del carbono y del oxígeno a través de la biosfera. El flujo de energía consta de tres fases: Nutrientes O 2 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.

3 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.

4 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. 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. Energía no digerible, perdida en las heces o utilizada por las bacterias Síntesis de urea. Pérdidas en orina, sudor, descamación, etc. ENERGíA TÉRMICA (Liberada en el catabolismo o en ciclos fútiles) EFECTO DINÁMICO ESPECÍFICO 3 (Asimilación de los nutrientes) 1% - 9% 2% - 15% 40% - 50% ENERGíA DE LOS ALIMENTOS 1 (Calor de combustión) ENERGíA DIGERIBLE (Absorbida) ENERGíA METABOLIZABLE 2 (Valor energético de los alimentos) 6% - 10% 25% - 40% ENERGIA UTILIZADA 4 (Enlaces fosfato de ATP) Tablas de composición de alimentos 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. 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.

5 Ejemplo de tabla de composición de alimentos Ejemplo de tabla de composición de alimentos Determinación de los cambios de energía 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 determina- ción del calor emitido por un sujeto constituye una forma teóricamente correcta de medir el recambio de energía de dicho sujeto.

6 Métodos para medir la producción de calor Métodos para medir la producción de calor Calorimetria directa Calorimetria indirecta Encuestas nutricionales Determinación de gases Calorimetría directa 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).

7 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 Dos diferentes sistemas de calorimetría indirecta de circuito abierto, basados ambos en la medición del oxigeno consumido y del anhídrido carbónico producido. METABOLISMO ACTIVIDAD FISICA TERMOGÉNESIS BASAL ADAPTATIVA

8 Contabilidad energética ENERGIA INGERIDA 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. OBESIDAD DEPOSITOS ORGANISMO DE GRASA AYUNO METABOLISMO ACTIVIDAD TERMOGENESIS BASAL FISICA (VARIOS TIPOS) UTILIZACION DE LA ENERGIA Esquema del flujo de energía en los animales. Factores determinantes de las necesidades y utilización de la energía en humanos. Definición del metabolismo basal Factores determinantes Metabolismo basal Mantenimiento de los tejidos corporales, de la temperatura; y de otras funciones básicas Actividad física Ejercicio físico Efecto dinámico específico Incremento de calor debido a la digestión, absorción, distribución, modificación y almacenamiento de los nutrientes de los alimentos Variables Edad/Sexo Masa corporal magra Temperatura del medio Status hormonal Estrés Grado de esfuerzo Temperatura del medio Edad/sexo/peso 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.

9 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 = PC- (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. Tipo de ejercicio (intensidad) Clasificación del trabajo físico. 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 ,5-1,0 2,5-5, Moderado ,0-1,5 5,0-7, Pesado ,5-2,0 7,5-10, Muy pesado ,0-2,5 10,0-12, Excesivo ,5-3,0 12,5-15, Agotador > 85 > 3,0 > 15,0 > 180

10 Gasto energético durante distintas actividades (gasto total, que incluye el metabo- lismo basal, el coste de la actividad física y el efecto termogénico de los alimentos) Tipo de trabajo Trabajo ligero 2,50-5,00 kcal/min 10,5-20,9 kj/min W Trabajo moderado 5,00-7,50 kcal/min 20,9-31,3 kj/min W Trabajo pesado 7,50-10,0 kcal/min 31,3-41,8 kj/min W Trabajo muy pesado 10,0-12,5 kcal/min 41,8-52,3 kj/min Más de 650 W Ejemplos Industrias ligeras Carpintería Ejercicio militar Trabajo doméstico Albañilería Conducir un camión Jugar al golf o a bolos Trabajo con pico y pala Trabajo agrícola manual Bailar Jugar al tenis Montar en bicicleta (15 km/hora) Minero de carbón Jugar al fútbol Leñador Fundición de acero Natación (crawl) Correr a campo través Subir montañas 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. Cálculo de las necesidades de energía 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.

11 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) Requerimientos dietarios mínimos Actividad Física Tiempo Hombre Mujer horas kcal/ min Total kcal/ min Total Durmiendo 8 1, ,0 480 Sentado 7 1, ,1 462 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. En pie 5 2, ,5 450 Andando 2 3, ,5 300 Otras activid. 2 4, ,0 360 Total kcal/día Aplicabilidad de los requerimientos dietarios mínimos Dieta Equilibrada 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. 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.

12 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: Comparación entre las diferentes pirámides alimentarías. Hidratos de carbono 55-60% Grasas 30-35% Proteínas 10-12% Recomendaciones energéticas dietarías para el adulto Hombre (23-50 años) kcal/ día Mujer (23-50 años) kcal/ día