Energy expenditure and food energy intake in different professional groups of N. Novgorod

AbstractIn this paper we have studied the energy expenditure and food energy consumption of different professional groups of the adult population of the city N. Novgorod. Assessment of daily energy expenditure was performed using the coefficients of physical activity (CPA) in the working period, the free time and the total daily average activity. It is shown that the rest time averaged 40–50%, while physical activity time 60–50%, respectively. The ratio of physical activity duration to rest duration was similar in the groups with different CPA. It was revealed that the proportion of energy expenditure associated with physical activity accounted for 70–80% and was higher in the groups of occupations with a higher work intensity. It was found that on the amount of daily physical activity the CPA of the working period has a more significant impact than the CPA of the rest time. To estimate the energy intake we use data on the chemical composition and energy value of the diet. The use of the relationship of dietary energy to the value of basal metabolism allowed to compare the values of energy expenditure between different professional groups. The advantage of the new energy expenditure unit is that it, as well as the CPA, is practically independent of sex, age, height and weight. Analysis of the relationship of energy consumption and energy expenditure did not reveal any dependence on the activity in the working period or the daily physical activity. Based on these data we discuss the feasibility of normalization of the physical activity and the prevention of sedentary lifestyles.

Keywords:energy expenditure, different professional groups, coefficients of physical activity

Вопр. питания. - 2012. - № 6. - С. 74-79.

Исследование энерготрат имеет большое значение в перечне наиболее важных мероприятий, направленных на обеспечение здоровья населения. Энерготраты можно использовать как показатель суммарной физической активности, которая включает профессиональную деятельность и характер поведения человека в быту [10]. Величины энерготрат позволяют составлять прогнозы по состоянию здоровья и разрабатывать рекомендации для профилактических мер, в том числе для оптимизации физической активности [12]. Исследование суточных энерготрат лежит в основе разработки адекватного питания. Энерготраты рабочего периода используются для количественной оценки профессиональной деятельности и, как правило, составляют основу таблиц энергетической стоимости различных видов деятельности [2, 11].

При изучении энергообмена различия в измерениях, обусловленные индивидуальными особенностями человека, часто не позволяют сделать статистически достоверные выводы, особенно при малых выборках. В то же время различия в энерготратах, связанные с полом, возрастом, массой тела и ростом, частично нивелируются при учете коэффициентов физической активности [10], которые определяют с помощью эмпирических формул расчета основного обмена [7, 5, 11]. Однако для сравнения энерготрат с энергоценностью фактического питания разных групп населения, имеющих различные профессии и обладающих разными антропометрическими данными и половозрастными характеристиками, возникает необходимость представлять обе определяемые величины в одних единицах измерения. В связи с этим нами была предпринята попытка вместо калорийности рациона питания использовать новую единицу измерения, которая позволяет провести адекватное сопоставление энерготрат в единицах физической активности (КФА) и энергетическойценности рациона питания в единицах энергопотребления (КЭП).

Целью настоящей работы являлось проведение сравнительных исследований энерготрат и потребления поступающей с пищей энергии у различных профессиональных групп населения Нижнего Новгорода.

Материал и методы

Исследования проводили в группе взрослых людей различных профессий, работающих на предприятиях Нижнего Новгорода (в Радиочастотном центре и литейном цехе ОАО "ГАЗ"), а также в группе студентов городского медицинского вуза. Всего было обследовано 180 человек в возрасте 17-63 лет (70 мужчин и 110 женщин).

Для изучения фактического питания и энерготрат использовали индивидуальные опросные анкеты, разработанные в ФГБУ "НИИ питания" РАМН. Анкеты заполнял интервьюер при участии респондента. При опросе отмечалось, сколько времени тратится на учебу или на выполнение работы, которая по степени интенсивности подразделялась на очень тяжелую, тяжелую, средней тяжести, легкую. Регистрировали также время, затраченное на отдых, транспорт, сон. Суммарные энерготраты рассчитывали с учетом времени, затраченного на каждый вид деятельности и отдыха. Результаты хронометража суточной физической активности сопоставляли с данными фактического питания в тот же день.

Энерготраты измеряли методом непрямой калориметрии, используя для этого метаболограф "MetaMax 3B" (Австрия), программное обеспечение которого позволяло не только измерить величину энерготрат, но и рассчитать долю белков, жиров и углеводов, потребляемых обследуемыми с рационом. С помощью "MetaMax" измеряли энерготраты в состоянии покоя (в положении лежа, сидя и стоя), при выполнении нагрузочных тестов, а также при определении энергоценности отдельных трудовых операций.

Расчет основного обмена и коэффициентов физической активности. Для расчета основного обмена (ОО) и обмена покоя (ОП) использовали эмпирические уравнения [5, 7], в которых учитывали зависимость от пола, возраста, роста и массы тела. При расчете КФА величину энерготрат (ЭТ) соотносили с величиной ОО по формуле: КФА =

ЭТ(ккал/мин)/ОО(ккал/мин) [1].

Суточные энерготраты оценивали по коэффициентам физической активности в разные периоды суток (в рабочий период, во внерабочее время), при этом учитывали суммарную усредненную активность за сутки. Статистическую обработку результатов исследований и корреляционных зависимостей осуществляли с помощью общепринятых методов с использованием компьютерных программ Excel и SPSS.

Большинство обследуемых Радиочастнотного центра составлял инженерно-технический персонал: инженеры связи, радиоинженеры, радиооператоры, программисты, экономисты, сотрудники юридической службы, инспекторы охраны труда, сотрудники административно-хозяйственной части (АХЧ). Их профессиональная физическая активность отличается сравнительно низкой интенсивностью. Спектр профессий обследуемых работников ОАО "ГАЗ" был широким, с высокой, средней и низкой интенсивностью труда. В основном в исследовании участвовали рабочие, занимающиеся тяжелым физическим ручным трудом: формовщики ручной и машинной формовки, уборщики литейного цеха, занятые уборкой горелой земли в тоннелях, вагранщики, выбивальщики, заливщики, плавильщики металла и сплавов, земледелы, литейщики, обрубщики, наждачники, опиловщики, модельщики, сортировщики. Меньшую часть обследуемых работников ОАО "ГАЗ" составляли лица с трудом средней и низкой интенсивности - мастера участков, операторы и машинисты производственного оборудования; рабочие службы эксплуатации: слесари, слесари-ремонтники, механики, электромонтеры, сварщики, а также инженеры, программисты, операторы ЭВМ, работники химико-аналитической лаборатории, отдела технического контроля, АХЧ, охраны, медслужбы. Отдельную группу, как указывалось выше, составляли студены медицинского вуза с малоподвижным образом жизни и низкой физической активностью как во время учебного процесса, так и во внеурочное время.

Для обеспечения статистически достоверной выборки группы обследуемых были сформированы так, чтобы каждая состояла из представителей близких по интенсивностью физической нагрузки профессий и включала не менее 10-15 человек.

В результате было сформировано 11 объединенных профессиональных групп.

Результаты и обсуждение

В табл. 1 все обследуемые распределены по интенсивности физической активности в рабочий период. Как и ожидалось, таблицу возглавили рабочие литейного цеха ОАО "ГАЗ". Величина суточных энерготрат позволяет отнести эти профессии к 3-й и 4-й группам физической активности [1] (средней и высокой интенсивности); замыкали таблицу студенты и инженеры, вынужденные проводить рабочий период преимущественно в положении сидя.

Таблица 1. Оценка профессиональной и суточной физической активности обследуемых (М±m)

Сопоставление полученных данных показывает, что профессиональная активность в рабочий период в большей мере влияет на величину суммарных суточных энерготрат, чем физическая активность в свободное от работы время. Исключение составляют студенты, у которых активность на занятиях и в свободное от учебы время существенно не различалась, что говорит о сходстве трудозатрат на занятиях и во время самостоятельной подготовки к ним.

Скорее всего, низкая активность нерабочего периода объясняется тем, что исследования проводили в осенне-зимний период, когда погода оказывает существенное влияние на поведение и трудовую деятельность в нерабочее время. При этом обращает на себя внимание, что энерготраты нерабочего периода у представителей указанных профессий разных предприятий различаются в меньшей степени.

Хронометраж трудовой деятельности определяли, чтобы выяснить соотношение времени, связанного с физической активностью и продолжительностью отдыха. Время, связанное с выполнением физической нагрузки, не тождественно длительности рабочего периода. Рабочий период содержит время, затраченное на выполнение трудовых операций, и время отдыха. В свободное от работы время также есть периоды, связанные с физической нагрузкой, и есть время сна и отдыха. Среди причин, которые влияют на соотношение времени физической активности и времени отдыха, можно выделить следующие:

1. Биологические факторы как отличительный видовой признак обследуемых работников разных специальностей [3, 8].

2. Социальные факторы: режим труда, привычный образ жизни или, наоборот, особые жизненные ситуации [9]. При этом следует учитывать, что в Нормах потребностей все взрослое и трудоспособное население России разделено на группы в зависимости от интенсивности труда (4 группы - у женщин и 5 групп - у мужчин [1]).

3. Характер труда, интенсивность физической нагрузки [3]: чем выше физическое напряжение, чем быстрее накапливается усталость, тем больше времени необходимо для восстановления сил, тем более продолжительным должен быть отдых.

Анализ полученных результатов показывает (табл. 2), что продолжительность отдыха не всегда связана с величинами трудозатрат. Уборщики горелой земли и плавильщики ОАО "ГАЗ" относятся к одной группе по интенсивности профессионального труда, но существенно различаются по соотношению продолжительности трудовой деятельности и отдыха. Продолжительность отдыха у плавильщиков на 11% больше, чем у уборщиков горелой земли. Однако если сравнение проводить не по времени, а по суточным затратам энергии, то различия между отдельными профессиональными группами будут несколько меньше. Например, энерготраты уборщиков горелой земли и плавильщиков будут отличаться уже на 7% как во время отдыха, так и во время трудовой деятельности. Возможно, на соотношение между продолжительностью труда и отдыха влияют характер производственного процесса, который определяет наиболее подходящий момент для отдыха, а также график или режим труда, установленный административно, как это, в частности, устанавливают у рабочих конвейера.

Сопоставление энерготрат и энергопотребления с пищей позволяет оценить достаточность фактического питания, что весьма важно учитывать при разработке адекватного питания [4]. При этом чтобы сравнивать энерготраты и энергопотребление с пищей эти величины должны быть представлены в одних и тех же единицах измерения. Учитывая, что энерготраты целесообразно рассчитывать в единицах КФА, для оценки фактического питания важно использовать КЭП, который рассчитывают как отношение энергетической ценности суточного рациона питания (ккал/сут) к величине основного обмена (ккал/сут). Как и КФА, КЭП имеет безразмерную величину. Но самое главное, энергоценность суточного рациона питания, выраженная в единицах КЭП, обладает универсальным характером и, в отличие от измеряемых в абсолютных единицах (ккал/сут) величин, не зависит от массы, роста, возраста и пола, т.е. от параметров, которые определяют индивидуальные различия человека.

Таблица 2. Энерготраты покоя и физической активности обследуемых

В табл. 3 группы обследуемых расставлены по порядку снижения среднесуточной величины физической активности (КФА/сут). При этом величины энергопотребления, выраженные в абсолютных значениях (ккал/сут), не соответствуют установленному чередованию профессиональных групп. Причина этого несоответствия кроется главным образом в зависимости от измеряемой калорийности суточного рациона, индивидуальных половых, возрастных и антропометрических особенностей. Полученные данные показывают, что пересчет калорийности суточного рациона из абсолютных величин (ккал/сут) в относительные значения КЭП позволяет сопоставлять величины энергопотребления между различными профессиональными группами, даже если они отличаются соотношением мужчин и женщин, возрастом обследуемых, массой тела, ростом. Обращает на себя внимание, что порядок чередования групп по величине суточной физической активности (КФА/сут) сохраняется почти таким же, как и для величин энергопотребления, рассчитанных в единицах КЭП.

Следует заметить, что отношение энерготрат (ЭТ) и энергопотребления (ЭП) не зависит от того, в каких единицах (абсолютных или относительных) они были рассчитаны. Однако когда возникает необходимость сравнивать ЭТ или ЭП для разных групп населения, различающихся по антропометрическим или половозрастным характеристикам, преимущество представления ЭТ в единицах КФА, так же как и калорийности суточного рациона питания в единицах КЭП, становится очевидным.

Таблица 3. Энергопотребление и энерготраты обследуемых

В заключение следует отметить, что энерготраты и энергопотребление составляют две стороны одного процесса, объединенного понятием "энергетический обмен". Случайные колебания как затрат энергии в процессе трудовой деятельности, так и восполнение энергозатрат за счет поступления энергии с пищей, естественно, происходят в повседневной жизни. Однако они не приводят к существенным нарушениям баланса энергии и изменению массы тела [3, 6], если режим труда и характер питания в целом соответствуют друг другу или фактическое питание соответствует нормам потребности в пищевых веществах и энергии для данной группы работающего населения [11]. Но если говорить об образе жизни, о физической активности и здоровье, уже нельзя ограничиться только определением, к какой группе интенсивности труда относятся обследуемые и какой калорийности должен быть рацион их питания для восполнения суточных энерготрат. Потенциально существует оптимальный диапазон физической активности, которого также необходимо придерживаться [8]. Сидячая, физически малоактивная физическая работа и пассивный отдых в свободное от работы время, скорее всего, повлекут за собой комплекс болезней малоподвижного образа жизни даже для абсолютно здорового человека. А изнуряющий труд (или изнуряющий спорт) может приводить к повышенной изнашиваемости организма, функциональным нарушениям, преждевременному старению и сокращению продолжительности жизни. Все это говорит о том, что даже при условии соблюдения адекватности и сбалансированности питания наряду с нормами потребления пищевых веществ и энергии с пищей, соответствующими интенсивности труда, желательно иметь нормы физической активности и нормы энерготрат. Указанные нормы, по-видимому, должны быть определены как самостоятельные, независимо от принадлежности к группе интенсивности труда. Однако с учетом фактического образа жизни и труда они могут дополнительно включать объективно обоснованные рекомендации и профилактические меры, обеспечивающие необходимый и достаточный уровень физической активности [12].

Литература

1. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации: Метод. рекомендации МР 2.3.1.2432-08. - М.: ФЦГиЭ Роспотребнадзора, 2009. - 36 с.

2. Потребности в энергии и белке. Доклад Объединенного консультативного совещания экспертов ФАО/ВОЗ/УООН. - Женева: ВОЗ, 1987. - 208 с.

3. Cooper J.A., Nguyen D.D., Ruby B.C. et al. // Med. Sci. Sports Exerc. - 2011. - Vol. 43, N 12. - P. 2359-2367.

4. Ferro-Luzzi A . // Public Health Nutr. - 2005. - Vol. 8, N 7A. - P. 9 4 0 - 9 5 2 .

5. Harris J.A, Benedict F.G. A biometric study of basal metabolism in man. - Washington: Carnegie Institution of Washington, 1991. - 266 p.

6. Kurpad A.V., Muthayya S., Vaz M. // Public Health Nutr. - 2005. - Vol. 8, N 7A. - P. 1053-1076.

7. Mifflin M.D., St Jeor S.T., Hill L.A. et al. // Am. J. Clin. Nutr. - 1990. - Vol. 51, N 2. - P. 241-247.

8. Prinzinger R . // EMBO Rep. - 2005. - Vol. 6. - P. S14-19.

9. Roberts S.B., Dallal G.E. // Public Health Nutr. - 2005. - Vol. 8, N 7A. - P. 1028-1036.

10. Shetty P. // Public Health Nutr. - 2005. - Vol. 8, N 7A. - P. 9 9 4 -10 0 9 .

11. Vaz M., Karaolis N., Draper A. et al. // Public Health Nutr. - 2005. - Vol. 8, N 7A. - P. 1153-1183.

12. West C.S., Meyers L.D., Institute of Medicine (U.S.). Food and Nutrition Board. Dietary Reference Intakes Research Synthesis: Workshop Summary. - Washington, DC: The National Academies Press, 2006. - 297 p.