Вікові особливості обміну речовин та енергії. Режим раціонального харчування дітей

Як відомо, обмін речовин та енергії є основою життєдіяльності всіх живих істот. В більшості органів і тканин організму людини постійно відмирають і народжуються нові клітини, синтезуються і руйнуються окремі клітинні елементи та хімічні сполуки.

Під обміном речовин всередині організму слід розуміти зміни, яких зазнають всі компоненти їжі з моменту їх надходження у травний тракт до виведення назовні зайвих продуктів розпаду власних клітин організму, що відмирають. Всі процеси обміну речовин керуються ферментами, а вся сукупність ферментативних реакцій обміну, що відбуваються в організмі, називається метаболізмом. В окремих клітинах може налічуватись більше 1000 ферментів і вони здатні діяти в певній послідовності: продукт реакції, каталіз якої активізує перший фермент, стає субстратом для наступної реакції, якою керує наступний фермент і так далі.

При обміні речовин відбуваються два протилежні процеси: анаболізм і катаболізм, або асиміляція і дисиміляція.

Анаболізм (від грецького anabole — підйом), або асиміляція — це реакції біологічного синтезу складних органічних сполук з простих компонентів (амінокислот, жирних кислот, моноцукрів та інших), що потрапляють в клітини організму.

Енергія для анаболізму та для всіх видів внутрішньої та зовнішньої роботи організму утворюється реакціями катаболізму (від грецького katabole — руйнування), або дисиміляції, при котрих відбувається розщеплення молекул органічних речовин з виділенням квантів енергії. Кінцевими продуктами катаболізму є вода, вуглекислий газ, сечовина, сечова і молочна кислоти та інші продукти, що зайві організму і які підлягають видаленню. Енергія в основному утворюється за рахунок реакцій фосфорилювання аденінових сполук і перетворення аденозінтрифосфорної кислоти (АТФ) у аденозіндіфосфорну кислоту (АДФ) з наступним ресинтезом АТФ. При вказаних перетвореннях саме і виділяються кванти енергії.

В залежності від співвідношення процесів анаболізму і катаболізму можливі три варіанти стану організму:

• динамічна рівновага, коли процеси анаболізму і катаболізму врівноважені, кількість клітин і тканин не змінюється, що властиво дорослому, здоровому організму у збалансованому стані;

• ріст, коли процеси анаболізму перебільшують, відбувається накопичення тканин, тобто ріст розмірів організму, що властиво дитячому організму або організму, який набирає вагу;

• часткова втрата структур тіла, коли перебільшують процеси катаболізму. При такому стані йде втрата тканин, зменшення маси тіла, виснаження організму. Таке властиво хворому або старіючому організму, а також організму, в якому цілеспрямовано зменшують масу тіла.

Для нормальної життєдіяльності організму необхідно своєчасне і повне забезпечення його клітин пластичними матеріалами та енергією, адекватно тим фактичним витратам, які потребує відповідна функціональна активність.

Саморегуляція пластичного та енергетичного обмінів здійснюється за рахунок зміни активності ферментів, а зовнішня регуляція цього процесу забезпечується на клітинному, гуморальному та нервовому рівнях. При клітинній регуляції фермент змінює швидкість біохімічних реакцій, з’єднуючись з субстратом, що приймає участь у цих реакціях. Після змін субстрату, фермент виходить із комплексу реакцій непошкодженим і починає новий цикл. Швидкість таких реакцій в окремих клітинах коливається від 6 до 40 тис. за хвилину. При гуморальній регуляції гормони діють на ферменти, пригнічуючи або підсилюючи їх активність. При нервовій регуляції або змінюється інтенсивність роботи ендокринних залоз, або безпосередньо змінюється активність самих ферментів у клітинах.

Обмін речовин і енергії складається з обміну білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, неорганічних сполук та води.

Обмін білків. Як відомо, білковий обмін координує, регулює та інтегрує більшість хімічних перетворень в організмі. Саме з станом білків пов’язане виникнення та розповсюдження збудження, скорочення м’язів, транспорт кисню, властивості крові, імунний захист, передача спадкової інформації та ін. Крім цього, білки є джерелом енергії: 1 г білків при розщепленні в організмі дає 4,1 кілокалорії (ккал) або 17,2 кілоджоулів (кДж) енергії. Слід пам’ятати, що 1 ккал = 4,2 кДж.

Синтез білків організму відбувається з 20-ти амінокислот, 1/3 частина яких утворюються із білків їжі, а 2/3 мають ендогенне походження, тобто утворюються із власних білків організму при розпаді клітин, що відмирають. Всі амінокислоти умовно поділяються на дві групи: незамінні до складу яких відносять 10 амінокислот, а саме: лізін, лейцин, ізолейцин, валін, триптофан, треонін, гістідін, аргінін, метіонін і фенілаланін.

Решта 10 амінокислот є такими, що можуть замінюватись іншими або синтезуватись в організмі. При відсутності в їжі незамінних амінокислот можуть спостерігатись різноманітні порушення синтезу білків організму, що особливо шкідливо для росту і розвитку дитячого організму. Так, наприклад, при недостачі у їжі амінокислоти лізіну затримується ріст дитини, виснажуються її м’язи; нестача валіну приводить до розладу рівноваги дітей і так далі.

їжа, білки якої містять увесь необхідний для синтезу білків організму набір із 20-ти амінокислот, вважається повноцінною (наприклад, білки яєць, м’яса, молока, риби то що), а решта — неповноцінною (білок кукурудзи, пшениці, картоплі та інших продуктів, переважно рослинного походження).

Перетворення білків їжі в організмі відбувається у два етапи: перший етап полягає у гідролізі білків до амінокислот; другий — у синтезі з амінокислот власних білків організму.

Продукти перетравлення білків (амінокислоти) в організмі про запас не накопичуються. У зв’язку з цим, якщо з їжею потрапляє білків менше, ніж потребує організм, то потреби пластичного обміну будуть задовольнятися за рахунок ендогенних білків, що може призвести до білкового голодування і виснаження організму.

При надмірному вживанні білкової їжі, надлишок амінокислот буде дезамінуватись, а хімічні радикали цих перетворень стануть створювати глікоген і далі розпадатися до моноцукрів з виділенням енергії (це має місце, коли організм витрачає багато енергії, наприклад, при фізичних навантаженнях у спортсменів). Розпад надлишкових амінокислот звично йде шляхом відщеплення аміногрупи від амінокислоти з утворенням отруйного аміаку, вуглекислого газу і води. Аміак потрапляє у кров, доставляється до печінки і тут перетворюється на сечовину та у складі сечі виводиться нирками із організму. Із надлишкових амінокислот може також синтезуватись жир і, як наслідок, відбуватись ожиріння всього організму.

В зв’язку з тим, що кінцевим продуктом всіх білкових перетворень є азот, то стан білкового обміну в організмі зручно характеризувати співвідношенням кількості азоту, що виводиться з організму (наприклад, з сечею) і тією кількістю азоту, яка потрапляє в організм з білками їжі за добу.

Руйнування білків в організмі і виведення азоту з сечею не припиняється навіть при відсутності білків у їжі. При безбілковій дієті за добу руйнується приблизно 331 мг власних білків на 1 кг маси тіла. Для людини з масою тіла 70 кг це становить 23,2 г і називається «коефіцієнтом зношування». Таким чином, кількість білків в складі їжі, необхідних для покриття коефіцієнту зношування за добу в середньому становить 23-25 г і називається білковим мінімумом. Якщо тривалий час людина вживає лише мінімальну кількість потрібних білків, настає негативний азотистий баланс. Для нормального функціонування організму дорослих людей необхідний білковий оптимум, який досягається при вживанні 100-110 г білка за добу (при значних фізичних навантаженнях — до 130-140 г).

Діти, які ростуть, потребують додаткової кількості білків у їжі (4-5 г на 1 кг маси тіла на добу). Молодші школярі у 6-7 років в середньому потребують до 70 г чистого білка на добу, старше 7 років — 75 - 80 г.

Важливо, аби діти отримували тільки оптимальну кількість повноцінних білків. При надлишках білкової їжі у дітей зникає апетит, порушується кислотно — лужний баланс, збільшується виведення азоту з сечею і калом.

Центр регуляції білкового обміну розташований в гіпоталамусі проміжного мозку.

Обмін жирів. Жири, що потрапляють в організм з їжею, в процесі перетравлення в тонкій кишці розщеплюються на гліцерин та жирні кислоти, які переважно всмоктуються з кишок в лімфу і частково у кров. В організмі з цих речовин синтезується власний жир, який перш за все є багатим джерелом енергії (1 г жиру при катаболізмі виділяє 9,3 ккал енергії). Жир є обов’язковою складовою таких клітинних структур, як цитоплазма, ядро і мембрана, є основною складовою статевих гормонів. Крім енергетичної та пластичної функцій, жир, покриваючі внутрішні органи, захищає їх від механічних пошкоджень. Підшкірна жирова основа захищає організм від тепловтрат. З жирами в організм надходять жиророзчинні вітаміни (А, Д, Е, К).

Не використані в організмі жири їжі накопичується у вигляді жирових відкладень під шкірою, в області сальника кишок та у складі пухкої сполучної тканини навколо окремих органів. Жир частково може синтезуватись також із надлишків білків та вуглеводів їжі. При необхідності, жирові відкладення можуть бути постачальниками енергії (до 80 % всієї потрібної), у тому числі теплової. Загальна кількість запасів жиру в організмі дорослої людини в середньому коливається в межах 10-20 % маси тіла, а при патологічному ожирінні може доходити до 50 %. У немовлят та мешканців північних районів (наприклад, у ескімосів) вдовж великих судин грудної клітки та між лопатками знаходиться так званий «бурий жир», який при розщепленні виділяє підвищену кількість тепла. Це забезпечує додаткове зігрівання організму та запобігає його переохолодженню. Жири організму в більшості випадків представляють собою тригліцириди олеїнової, пальмітинової та стеаринової кислот. Важливо зазначити, що в клітинах жирової тканини (адіпоцитатах) жир перебуває у динамічному стані: постійно синтезується (процес ліпогенезу)

і розщеплюється (процес ліпофізу). Запасений в тканинах жир розпадається під дією ліпаз крові до гліцерину та жирних кислот, які далі окислюються до вуглекислоти і води з виділенням квантів енергії. Існує також шлях перетворення жиру (гліцерину) у вуглеводи (глікоген) в клітинах печінки.

Жири їжі, як і білки, поділяються на повноцінні і неповноцінні. Повноцінні жири містять чотири ненасичені жирні кислоти (олеїнову, лі- нолеву, ліноленову, арахідонову), які не синтезуються в організмі і надходять тільки з їжею (в основному з олією рослинного походження, з курячим та гусячим жиром). Якщо кількість ненасичених жирних кислот падає нижче 1 % від загальної кількості жиру в раціоні харчування за добу, то може знижуватись еластичність судин, підвищуватись вміст холестерину в крові та ін.

У дітей з перших днів життя жири перетравлюються та всмоктуються достатньо інтенсивно і вже у молодших школярів засвоюються на 95-97 %.

На 1 кг маси тіла за добу рекомендується вживати приблизно 1,25 г жиру (в середньому 80-100 г за добу): 17 % по масі і до 30 % по енер- говитратам. При фізичних навантаженнях потреба у жирах зростає у 1,5-2 рази. Для кращого всмоктування жиру в їжі дітей повинно бути достатньо вуглеводів, які сприяють більш повному окисленню жирів і запобігають накопиченню у крові кислих продуктів обміну жирів. Найбільш повно засвоюються рослинні жири та жири тваринного походження (до 90-97 %).

Обмін вуглеводів. Вуглеводи є найбільш доступним джерелом енергії в організмі. В процесі перетравлення їжі вуглеводи розщеплюються до глюкози, яка з кров’ю постачається до клітин і засвоюється ними, приймаючі участь у будові клітинних мембран та в енергетичному обміні. Із надлишків глюкози в печінці синтезується глікоген, який накопичується в тканинах печінки та у м’язах як депо вуглеводів організму. Зайві вуглеводи можуть також накопичуватись у вигляді жирових відкладень організму. При недостачі вуглеводів у їжі вони шляхом катаболізму можуть утворюватись із жирових відкладень, або із білків і жирів їжі.

При не достатку глюкози у крові (гліпоглікемії) можливі головокружіння, вегетативні порушення, втрата свідомості. Особливо чутливі до цього діти. Розпад вуглеводів з виділенням енергії, може відбуватись як без наявності кисню (анаеробно) так і в його присутності (аеробно). Кінцевим продуктом обміну вуглеводів є вуглекислий газ та вода. Особливістю обміну вуглеводів є їх здатність швидко розпадатись та окислюватись, що дає можливість миттєво мобілізовувати енергетичні ресурси організму при фізичних та психоемоційних стресах. Відомо, що при значному стомлені, наприклад, в період спортивних змагань, достатньо з’їсти декілька шматочків цукру або цукерок, щоб поліпшити стан організму.

Вуглеводи відіграють також велику роль у синтезі нових клітин, входять до складу клітинних мембран та органел, цитоплазми та інших структур.

На 1 кг маси тіла дітям молодшого шкільного віку потрібно вживати до 12-15 г вуглеводів за добу (1 г вуглеводів при розпаді дає 4.1 ккал енергії). Загальна потреба за добу у вуглеводах в середньому для дітей 4-7 років становить до 290 г; у 9-13 років до 370 г; у 14-17 років до 470 г; для дорослих до 500 г.

Водно-сольовий обмін. В організмі людини чистої води нема, але є три види організменноїводи:

• вільна вода, тобто це вода поза- та внутрішньоклітинних рідин, як розчинник органічних та неорганічних речовин;

• зв ’язана вода, або така, що входить до складу колоїдів;

• конституційна вода, або така, що знаходиться у складі молекул білків, жирів та вуглеводів, а також у складі кісткової, м’язової та інших тканин.

Вода займає у дорослих людей до 65 % маси тіла, а у дітей — до 80 %. За добу дорослій людині в середньому потрібно до 2,5 л води, яка потрапляє в організм у процесі пиття та з їжею. З організму вода виводиться з сечею (до 1,5 л за добу), з потом (до 0,8 л за добу), з повітрям, що видихається (до 0,4 л за добу, а при глибокому диханні до 0,7 л) та через систему травлення (до 0,15 л за добу). Якщо води виводиться з організму на 1,5-2 % більше, ніж потрапляє в організм, то виникає відчуття спраги. Центр регуляції водного обміну розташований у гіпоталамусі.

Потреба у воді на 1 кг маси тіла з віком зменшується, а загальна потреба зростає. Так, у 2 роки на 1 кг маси тіла дитини потрібно 95 мл води, у 12-13 років — 45 мл, для дорослих — 35 мл. За добу для дітей 5-6 років потреба у воді становить 1200 мл; у 7-10 років — 1350 мл; у 11-14 років — до 1500 мл; у 15-17 років — до 2000 мл. Втрата організмом 10-20 % води небезпечна для життя, а 25 % — смертельна. Баланс води за добу у дітей різного віку та у дорослих приведений в табл. 3.

У дітей, відносно дорослих, обмін води за добу значно вищий. Так, наприклад, у новонароджених він становить половину (1/2) об’єму міжклітинної рідини (700 мл із 1400 мл) тоді як у дорослих 1/7 частину 200 мл з 1400 мл. Крім того у дітей резерв рідини в організмі дуже малий, вода більш рухома (за причин недостатнього розвитку сполучної тканини), що обумовлює значно меншу протидію дитячого організму втратам рідини і потребує пильної уваги до організації питного режиму у дітей.

Обмін мінеральних речовин. Організм людини потребує також постійного поповнення мінеральних солей і перш за все речовин, що містять натрій, калій, хлор, магній, залізо, кальцій, фосфор та ін. У дорослої людини мінеральні речовини становлять до 5 % маси тіла і приймають важливу участь у багатьох процесах життєдіяльності: проведенні збуджень, утворенні кислоти шлунку, у переносі газів кров’ю, для підтримки лужності крові, для процесів окостеніння кісток, для роботи багатьох залоз.

Таблиця 3

Загальний баланс води (в мл на 1 кг маси тіла) у дітей та у дорослих (Ю. Е. Вельтишев, 1983)

Діти особливо потребують солей кальцію та фосфору у зв’язку з ростом кісток. Так, наприклад, у молодших школярів потреба у кальцію за добу становить до 2,4 г; у фосфорі — до 2,0 г. Оптимальне співвідношення між концентрацією солей кальцію та фосфору для дітей дошкільного віку становить 1:1; у віці 8-10 років — 1:1,5; у старших школярів 1:2. Лише за таких умов розвиток скелету проходить нормально. Найкраще джерело кальцію та фосфору для дітей — це молоко.

Потреба у залізі для дітей також підвищена у зв’язку з інтенсивними процесами кровотворення і досягає 1,2 мг (для дорослих 0,9 мг) на 1 кг маси тіла, або загалом до 20 мг за добу. Натрію діти повинні отримувати до 40 мг за добу (дорослі — до 60 мг), калію — до 30 мг, хлору — до 15 мг, кальцію — до 10 мг. Крім вказаного в організмі людини є всі інші відомі у природі мінеральні елементи, причому кожен з них виконує відповідну фізіологічну роль не взаємо замінюючи один одного. Наприклад, натрій забезпечує сталість осмотичного тиску, приймає участь у виникненні і проведенні імпульсів збуджень, регулює кислотно-лужну рівновагу. Калій приймає участь у виникненні потенціалів збуджень у нервовій та м’язовій системах, бере участь в багатьох обмінних процесах, стимулює утворення медіаторів нейронних синапсів. Кальцій входить до складу багатьох молекул різних тканин організму (кісток, зубів, м’язів), приймає участь у процесах згортання крові. Магній входить до складу багатьох ферментів, регулює обмінні процеси. Фосфор входить до складу кісткової тканини, є складовою енергоносіїв (АТФ), входить до складу мембран багатьох клітин, в тому числі нейронів мозку, приймає участь у синтезі ДНК. Хлор входить до складу соляної кислоти шлунку, забезпечує створення біопотенціалів клітин. Залізо (ферум) є складовою еритроцитів крові. Кобальт, мідь (купрум) приймають участь у процесах кровотворення та клітинного дихання. Йод входить до складу гормонів щитоподібної залози, регулює обмін речовин в організмі. Срібло (ар- гентум) регулює окисно-відновлювальні процеси, виступає як антисептик. Ванадій сприяє обмінним процесам у м’язах і паренхіматозних органах. Цирконій стимулює ріст і розвиток тканин організму. Бром приймає участь в утворенні гормонів гіпофізу.

Мінеральній обмін регулюється від центрів гіпоталамуса з залучанням для цього кортикотропних гормонів гіпофіза, мінералокортикоідних гормонів надниркових залоз, а також відповідних гормонів щитоподібної та пара щитоподібної залоз.

Значення вітамінів. Вітаміни — це органічні сполуки, які край необхідні для нормального функціонування організму, так як входять до складу багатьох ферментів і гормонів, стимулюють захисні сили організму, його ріст, диференціацію та формоутворення. Більшість вітамінів не утворюються в організмі і потрапляють з їжею, особливо разом з овочами, фруктами, з молоком, печінкою та ін. Найважливішими вітамінами вважаються:

• вітамін В1 (тіамін), який нормалізує обмін речовин та роботу серця. При його відсутності розвивається хвороба «Бері — Бері», коли людина втрачає апетит, швидко втомлюється, позбавляється чутливості та сили м’язів ніг, у неї пошкоджується слух і зір, відмирають клітини довгастого мозку і без лікування людина гине. Цього вітаміну багато у горіхах, зернових крупах, у печінці і у дріжджах, рибі, бобових рослинах;

• вітамін В2 (рибофлавін) міститься у хлібі, молоці, яйцях, печінці, м’ясі і томатах. При авітамінозі у дітей затримується розвиток нервової системи, виникає враження шкіри і очей, можуть розвиватись недокрів’я, затримка росту, зниження маси тіла, шкіряні екземи, порушення кровообігу, напади втрати свідомості. Гіпервітаміноз приводить до запалення сітківки ока, шкіри, язика, до виникнення трофічних виразок. Потреба в цьому вітаміні за добу становить 2-4 мг;

• вітамін В6 (піродоксин) міститься у м’ясі, рибі, бобових рослинах, печінці, дріжджах, нирках. Приймає участь в обміні білків, жирів та вуглеводів, у процесах кровотворення. При авітамінозі розвиваються дерматити, неврити, м’язова слабкість, судоми. Потреба в цьому вітаміні за добу становить 2-4 мг;

• вітамін В12 (ціанкобалламін) у людей синтезується у кишках, а також міститься у м’ясі риби, печінці та нирках. Цей вітамін потрібен для регуляції обміну речовин (особливо в нервовій тканині), для покращення процесів кровотворення, сприяє зниженню хо- лістерину крові та приймає участь у прискоренні росту і розвитку організму. Потреба в цьому вітаміні становить до 0,005 мг за добу;

• Вітамін РР (нікотинамід) міститься у зелених овочах, моркві, картоплі, молоці, дріжджах, печінці, м’ясі. При недостачі цього вітаміну у людей розвивається захворювання на «пелагру»: шкіра стає шершавою, покривається червоними плямами, може знижуватись пам’ять, виникати психози і галюцинації;

• вітамін С (аскорбінова кислота). Міститься у багатьох продуктах рослинного походження, печінці. Цей вітамін сприяє укріпленню імунітету, поліпшує стан кровоносних судин, приймає участь у тканинному диханні, в синтезі кісткової тканини та білків, поліпшує стан судин. Авітаміноз приводить до розвитку захворювання на «цингу» при якому виникає пригніченість, загальна слабкість, кровотеча ясен, випадіння зубів, зменшується стійкість до інфекцій і токсинів. Потреба в цьому вітаміні за добу становить 75-100 мг;

• вітамін А (ретинол) утворюється в організмі із речовини каротіна, який міститься у моркві, томатах, багатьох фруктах, печінці, риб’ячому жирі, коров’ячому маслі, яйцях. Вітамін приймає участь в підтримці імунної активності, впливає на стан шкіри та слизових оболонок, поліпшує зір. При авітамінозі затримується ріст дітей, падає гострота зору, пошкоджується шкіра, виникають кон’юнктивіти очей. Гіпервітаміноз порушує обмін речовин, процеси травлення, визиває недокрів’я. Потреба за добу становить 1-2 міліграм еквівалентів (мге);

• вітамін Д (ергокальциферол) міститься в жовтках яєць, молоці, риб’ячому жирі. При авітамінозі розвивається хвороба на рахіт, при якій порушується формування кісток, припиняється їх ріст та окостеніння. Діти, хворі на рахіт, значно відстають у розвитку по всім напрямкам;

• вітамін Е (токоферол) міститься в олії, зелених листках овочів, яйцях. Регулює внутріклітинні процеси, захищає мітохондрії від пероксидантів, а еритроцити крові — від гемолізу. При авітамінозі розвивається дистрофія м’язів, порушення процесів статевого дозрівання;

• вітамін К представляє собою жовтувате масло. Цей вітамін міститься в зелених частинах рослин, в лисках капусти, у моркві, в помідорах та в печінці. Вітамін приймає участь в процесах синтезу протромбіна та в кровотворенні.

Добова потреба дітей шкільного віку у основних вітамінах приведена в табл. 4.

Таблиця 4

Потреби людей різного віку у вітамінах за добу

(додаток до наказу Міністерства охорони здоров'я України № 272 від

18.11.1999 р.)

Обмін енергії. Обмін енергії між організмом і навколишнім середовищем здійснюється за законами термодинаміки. Організм всередині себе постійно створює негентропію (тобто підтримує структурність елементів, які розпадаючись здатні виділяти енергію). Для цього перш за все використовується енергія, що накопичена у продуктах навколишнього середовища (у вигляді макроскопічних сполук, що надходять з їжею). Навколо себе організм створює ентропію, виділяючи енергію у вигляді тепла. Ентропія — це втрата структурності з виділенням енергії.

Співвідношення між енергією, що надходить в організм і кількістю енергії, що виділяється ним, називається енергетичним балансом. Якщо цей баланс буде позитивним — то енергоносії затримуються в організмі і навпаки.

Виділяють два рівня обміну енергії: основний обмін (00), або той рівень обмінних процесів в організмі, який необхідний для його функціонування в умовах фізіологічного спокою. Цей обмін об’єднує витрати енергії на біосинтез, на підтримку концентраційних градієнтів різних іонів на оболонках клітин та на діяльність внутрішніх органів (мозку, серця, дихальних м’язів, печінки, нирок та ін.). Рівень основного обміну залежить від віку, статі, маси тіла та росту людини і, виходячи з цих параметрів, визначається за відомими у фізіології таблицями Гарріса- Бенедікта (див. додаток 1 і 2). Згідно цих таблиць загальний рівень основного обміну (00) розраховують в залежності від статі людини як суму енергетичних витрат виходячи з маси тіла (визначається за табл. А) та віку і росту людини (визначається за табл. Б Гарріса-Бенедікта). Наприклад, дівчина у віці 17 років, маса тіла якої становить 46 кг, а зріст 156 см має 00 = 1095 +201 = 1296 ккал. При відсутності таблиць Гарріса-Бенедікта величину основного обміну (ОО) можна розраховувати за допомогою рівнянь, наведених у табл. 5.

У дітей рівень основного обміну на одиницю маси тіла значно більший, ніж у дорослих людей, що пояснюється більш інтенсивними процесами біосинтезу в дитячому віці. Відомо, наприклад, щоб «вмонтувати» одну амінокислоту в ланцюг білкової молекули потрібна енергія двох молекул АТФ (аденозітрифосфорної кислоти).

У дітей до 5 років за одну годину на 1 кг маси тіла витрачається приблизно 14 — 15 кДж (3,45 ккал) енергії, у 10 років приблизно 9 — 10 кДж (2,26 ккал), у 15 років — 5,3 — 6,0 кДж (1,33 ккал) і у дорослих людей — 4,2 кДж (1 ккал) на 1 кг маси тіла за годину. У дівчат (жінок) основний обмін приблизно на 5 % нижчий, ніж у хлопців (чоловіків). Середні вікові зміни рівня основного обміну наведені у табл. 6.

Таблиця 5

Рівняння для розрахунку величин основного обміну (ОО) людей різного віку (В. І. Бобрицька, 2004)

Примітка: М — маса тіла, кг; L — довжина тіла, м

Таблиця 6

Середні вікові зміни рівня основного обміну у людей (С. И. Гальперин, 1974)

Динаміка основного обміну з віком щільно пов’язана з енергетичними витратами на ріст організму. Чим менше вік дитини, тим відносні витрати енергії на ріст більші (рис. 30). Наприклад, витрати енергії на ріст у віці 3 місяці становлять 36 %, у віці 6 місяців — 26 %, 10-12 місяців — 21 % загальної енергетичної цінності їжі.

Додатково до основного обміну організм витрачає енергію на будь-які функції, та на зовнішню роботу. Затрати енергії при повній життєдіяльності називаються загальним обміном.

За даними А. П. Матвеева (2003) вживання білкової їжі підвищує рівень обміну на 30 %; жирної і вуглеводної їжі — на 15 %, а звичайної змішаної їжі на 30-35 %. Виконання неважкої роботи у побуті підвищує рівень обміну на 30-60 %. Фізична помірна робота та звичайні спортивні тренування можуть підвищувати рівень обміну у 20-25 разів, тобто більше ніж на 2000 %. Розумова праця, яка не супроводжується м’язовими зусиллями і емоційною напругою підвищує енергетичні витрати всього на 2-3 %. Якщо до розумової праці додається емоційна напруга, то енергетичні витрати можуть зростати на 40-90 %. [5]

Рис. 30

Зміна інтенсивності основного обміну та відносного щорічного приросту маси, кг тіла у дітей 5-11 років (А. Г Хрипкова та ін, 1990)1

Режим раціонального харчування дітей. Нормальна життєдіяльність організму можлива лише тоді, коли всі витрати пластичних матеріалів та енергії, наприклад, за добу, будуть компенсовані речовинами, що потрапляють з їжею за цей же період. Якщо ці умови не виконуються і їжа не достатньо компенсує витрати — організм починає жити за рахунок власних запасів, а також за рахунок речовин власних клітин та органів. Як відомо, джерелом пластичних матеріалів та енергії є основні поживні речовини їжі: білки, жири, вуглеводи, мінеральні солі, вітаміни та вода.

Серед багатьох систем харчування найбільш привабливою вважається система збалансованого харчування, згідно з якою кількість їжі, що споживається, повинна відповідати енергетичним витратам людини, то б то повинен досягатись якісний та енергетичний баланс.

Відомо, що енергетична цінність 1 г білків становить 4,1 ккал, вуглеводів — 4,1 ккал і жирів — 9,3 ккал (1 ккал = 4,187 кДж). Знаючі енергетичну цінність 100 г харчового продукту по складу білків, жирів та вуглеводів (для цього користуються спеціальними таблицями, див. додаток 3), а також фактичні витрати енергії людиною за добу розраховують (складають) раціон харчування із будь — якого набору продуктів.

Але раціон, складений лише за енергетичними критеріями, не буде відповідати вимогам повноцінного і збалансованого харчування. Для організму важливо, щоб їжа містила усі необхідні поживні речовини в певному співвідношенні. Останнє у великій мірі залежить від віку людини та від виду її зовнішньої діяльності (важкості праці, наявності шкідливих чинників в оточуючому середовищі та ін.). А. Г. Хрипкова із співавт. (1990) рекомендує дошкільнятам (до 6 років) та школярам молодшого шкільного віку (6-10 років) дотримуватись співвідношення білків, жирів та вуглеводів у складі їжі на рівні 1:2:3 (то б то на кожен грам білків потрібно споживати 2 грами жирів і 3 грами вуглеводів). Для учнів середнього (11-13 років) і старшого шкільного (14-17 років) віку, так як і для дорослих людей, співвідношення основних компонентів їжі рекомендується на рівні 1:1:4. Саме за цих умов білки максимально затримуються в організмі і найкраще засвоюються інші компоненти їжі. Останнім часом деякі дослідники (І. М. Маруненко, 2004, та ін.) рекомендують дотримуватись співвідношення білків, жирів і вуглеводів у збалансованій їжі за добу в харчуванні як дорослих, так і дітей будь-якого віку на рівні 1:1:4. Експерти Всесвітньої Організації Охорони Здоров’я (ВООЗ) вважають, що оптимальним є вживання їжі, калорійність якої на 12-15 % складають білки, 30-35 % — жири і 50-55 % — вуглеводи, тобто має місце співвідношення 1:2:3 (цитується за В. Г. Грибан, 2005).

Згідно додатку до наказу № 272 Міністерства охорони здоров’я України від 18.11.1999 р., встановлені норми фізіологічних потреб дітей шкільного віку в основних харчових речовинах та енергії, які наведені в табл. 7, 8.

Без задоволення норми фізіологічних потреб організму в білках, жирах, вуглеводах, мінеральних речовинах та вітамінах, порушується нормальний ріст, фізичний та розумовий розвиток дітей. Вміст основних компонентів їжі в складі найбільш поширених харчових продуктів представлений у додатку 3, що дає можливість складати відповідні раціональні раціони харчування.

Таблиця 7

Норми потреби дітей шкільного віку в білках, жирах, вуглеводах

та енергії за добу

(додаток до наказу Міністерства охорони здоров'я України № 272 від

18.11.1999 р.)

1 Кількість жирів рослинного походження приведена за нормами М3 СССР від 22.03.82 р. № 735-68 (С.В.Попов, 1997)

Таблиця 8

Норми потреби дітей шкільного віку у мінеральних речовинах (за А. О. Дробинськой, 2003; І. М. Маруненко, 2004)

Враховуючі особливу роль білків для дитячого організму, слід пам’ятати, що вони повинні бути повноцінними. Повноцінними білками вважаються білки тваринного походження, які містять незамінні амінокислоти. В той же час рослинні білки також дуже корисні для організму людини і вони обов’язково повинні бути в збалансованому раціоні. Це стосується і жирів їжі. Для дітей молодшого шкільного віку (від 6 до 10 років) як для хлопчиків так і для дівчат (див. табл. 7), рекомендується наступний склад їжі за добу (в грамах): білків 72-78 г (в тому числі тваринного походження 36-39 г); жирів 65-70 г (в тому числі рослинного походження від 10 до 16 г) і вуглеводів 332-365 г.

Для дітей 11-13 років рекомендується вводити диференціацію складу їжі в залежності від статі дитини. Для хлопців 11-13 років необхідно споживати за добу: білків до 91 г (в тому числі до 46 г тваринного походження), жирів до 82 г (в тому числі до 19 г рослинного походження) і до 425 г вуглеводів. Дівчатам цього ж віку, у зв’язку з їх меншою фізичною активністю, рекомендується вживати: білків до 83 г (в тому числі до 42 г тваринного походження); жирів до 75 г (в тому числі до 17 г рослинного походження) і вуглеводів до 340 г.

Наведені норми споживання білків, жирів і вуглеводів стосуються чистого компоненту, який звично міститься в значно більшій за масою кількості природних харчових продуктів. Вміст білків, жирів та вуглеводів в складі 100 г найбільш поширених харчових продуктів також наведений в додатку 3 та вказується на упаковці більшості сучасних продуктів.

Надлишки жирів і вуглеводів у складі їжі можуть приводити (особливо при низькій фізичній активності) до їх накопичення в організмі у вигляді жирів організму. Це може також сприяти порушенням процесів нормального росту і розвитку дітей. Виникаюче при цьому ожиріння може приводити до зменшення витривалості організму, до глибоких порушень обміну речовин, до падіння функціональних можливостей серцево-судинної системи, працездатності та імунної реактивності.

Діти, які ведуть фізично активний спосіб життя, займаються спортом, або напружено працюють розумово потребують більшої кількості вуглеводів у складі їжі. Джерелом вуглеводів є в основному їжа рослинного походження: хліб, крупи, картопля, овочі та фрукти, солодощі, мед.

Для нормального росту, розвитку і активної життєдіяльності дітей дуже велике значення має забезпечення їх організму фізіологічно необхідною кількістю мікроелементів і мінеральних речовин (табл. 8), які в основному поступають в організм з їжею. Фізіологічними нормами потреб організму школярів молодшого та середнього шкільного віку (6-13 років) в мікроелементах слід вважати (в міліграмах за добу): кальцію (СаГ) до 1200 мг; фосфору (Р+) до 1200 мг; магнію (Mq+) до 280 мг; заліза (Fei+) до 15 мг. Крім того організм дітей потребує за добу 6-8 г кам’яної солі (NaCI). Кам ’яна сіль використовується в організмі для створення соляної кислоти (складової шлункового соку), а також абсолютно необхідна як джерело іонів Na+ і CI~ для здійснення процесів збудження та нормальної роботи серця, м’язів, нервової діяльності. При нестачі в складі їжі солі у дітей можуть виникати запаморочення, втрата свідомості, порушуються процеси сечоутворення.

Кальцій і фосфор використовуються в організмі для росту кісткових тканин, а також ці мікроелементи входять до складу багатьох білків і клітин нервової тканини та клітин інших органів. Кальцій має вирішальне значення для забезпечення згортання крові.

Постачальниками цих мікроелементів є молоко, яйця, мозок, м’ясо, горіхи, крупи, овес та ін.

Солі магнію необхідні організму для регуляції багатьох обмінних процесів. Цього мікроелементу багато у хлібі, квасолі, сиру, мигдалю та горіхах.

Калій та його солі є найважливішим мікроелементам, який приймає участь (разом з іонами Na+) у формуванні потенціалів спокою та дії, які є основним в роботі нервових, м’язових і секреторних клітин. Мікроелемент калій в організмі людини виконує також функцію передачі імпульсів збудження вдовж нервів, приймає участь у роботі м’язів, та в регуляції обміну води. Цей мікроелемент в достатній кількості надходить в організм у складі овочів: картоплі, капусти, буряку, моркви тощо.

Залізо — необхідний компонент еритроцитів крові, так як входить до складу гемоглобіну, без якого не можливі процеси транспорту газів і зовнішнього дихання в цілому. При недостачі в їжі заліза, у дітей може розвинутись недокрів’я. На залізо багаті такі продукти, як яйця, картопля, м’ясо, капуста, горох, салат, яблука.

Мікроелемент сірка використовується в організмі людей для нейтралізації багатьох токсичних продуктів, які утворюються при обміні речовин. Сірка міститься у квасолі, гороху, бобах, м’ясі.

Дуже важливо забезпечувати дитячий організм, що росте, достатньою кількістю вітамінів. Слід пам’ятати, що надлишок вживання вітамінів приводить до гіпервітамінозу, а недостатня його кількість — до авітамінозу. Обидва ці явища негативно впливають на життєдіяльність та розвиток дітей і таким чином їх не слід допускати. Фізіологічні норми потреб організму школярів молодшого і середнього шкільного віку (7-13 років) в основних вітамінах (див. табл. 4) в міліграмах на добу, наступні: вітаміну Вг до 1,0; вітаміну В2 до 1,2; вітаміну РР до 15-18; вітаміну В6 до 1,7; вітаміну С 60-70; вітаміну А (міліграм-еквівалентів — мге) 700-1000; вітамін Д (мге) до 2,5. При інтенсивних розумових або фізичних (заняття спортом) навантаженнях потреба організму дітей майже у всіх вітамінах зростає на 10-15 %. У дітей старшого шкільного віку та у дорослих людей потреба в вітамінах зростає на 40-50 % відносно потреб дітей 10-13 років.

Для організації раціонального харчування дітей первинне значення має визначення калорійності їжі. Калорійність харчування повинна враховувати довжину тіла (зріст), масу тіла, вік, стать, характер діяльності, період року, клімат, температуру навколишнього середовища та ін. Основою для обґрунтування калорійності харчування дітей (людей) різного віку є загальні витрати (обмін) енергії (ЗО), який враховує витрати основного обміну (00) та витрати на зовнішню діяльність (Зд): ЗО = 00 + Зд. За даними А. А. Маркосяна (1974) загальний обмін енергії для людей різного віку в середньому становить (у кілокалоріях за 24 години доби на 1 кг маси тіла):

• вік 1-3 місяці .............................................. 110-120. ккал

• 6-12 місяці ...................................................................................... 98-100. ккал

• 2-6 років......................................................................................................... 70-75 ккал

• 7-10 років (молодші школярі)................................................................. 60-70 ккал

• 11-15 років (учні середнього шкільного віку,

що спеціально не займаються спортом)................................................. 45-55 ккал

• >16 років (учні старшого шкільного віку та дорослі, що виконують легку фізичну або мало напружену

роботу)............................................................................................................ 35-55 ккал

Орієнтовно енергетичні потреби дітей (до 16 років) за добу (ккал/кг маси) можна розрахувати за формулами:

• для дітей до 1 року: 125 - 2,5 ■ П ккал/кг;

• для дітей після 1 року: 100 - 4,0 ■ П1 ккал/кг,

де П — вік дитини (місяців); nt — вік дитини (років).

Наприклад, для дитини у віці 7 років потреба енергії за добу в кілокалоріях на 1 кг маси тіла приблизно становить: 100 - 4.0 ■ 7 = 72 ккал/кг.

Середній рівень калорійності харчування школярів різного віку (в ккал/ на добу) за даними В. І. Бобрицької (2004) становить (табл.7):

• 6 років ....................................... хлопці і дівчата — 2200 ккал/ на добу;

• 7-10 років ................................. хлопці і дівчата — 2400 ккал/ на добу;

• 11-13 років ................................................ хлопці — 2800 ккал/ на добу;

дівчата — 2550 ккал/ на добу;

• 14-17 років .............................................. хлопці — 3200 ккал/ на добу;

дівчата — 2700 ккал/ на добу;

• 18 років і більше .................................... чоловіки — 3500 ккал/ на добу;

(при розумовій діяльності) жінки — 2900 ккал/ на добу.

Для осіб, зайнятих на тяжких фізичних роботах, або для спортсменів, необхідна калорійність їжі може сягати 5000 — 7000 ккал.

В дитячих оздоровчих закладах, санаторіях та спеціальних закладах для хворих на туберкульоз калорійність їжі для всіх дітей повинна бути підвищеною до 3500 ккал/добу.

Висока калорійність їжі (до 4000-5000 ккал/добу) необхідна також школярам, що займаються спортом, особливо в період відповідальних тренувань та змагань. Підраховано, що за 1,5-3,0 години інтенсивних тренувань у юних легкоатлетів, плавців і гімнастів використовується до 35 % енерговитрат від загального їх об’єму за добу.

Важливе значення для правильної організації харчування дітей має режим харчування. За фізіологічними нормами, що існують, діти молодшого шкільного віку потребують приймання їжі через кожні 3,5-4 години, а за добу не менше ніж 4-5 разів. Доцільно, щоб їжа кожного разу була рівномірно калорійна (приблизно по 500-600 ккал). Перед сном діти повинні їсти не пізніше ніж за 1,5-2,0 години, щоб забезпечити нормальний відпочинок організму. Вечірня їжа переважно повинна бути мало об’ємною і складатись із овочів та молочних продуктів. Діти середнього та старшого шкільного віку повинні їсти за добу не менше 3-х разів: сніданок до 30 % потрібної калорійності їжі за добу, обід до 40 % калорійності і вечеря до 30 % калорійності.

4.9.