משוואת האנרגיה בגופינו

8 תגובות

לאחרונה צצים ברחבי האינטרנט “רעיונות” שאינם נכונים מיסודם, וזאת בשל הבנה שגויה של חוקי התרמודינמיקה. הרעיונות מיושמים באופן לקוי, באמצעות תיאוריות המתבססות על העלאה או הורדה במשקל, שמועלות על ידי אנשים שלא מבינים במשוואות או במאזני האנרגיה המתרחשים בגוף האדם.

אז מה הוא בעצם מאזן או משוואת האנרגיה?
בצורתו הבסיסית המאזן מהווה את ההפרש בין האנרגיה הנכנסת לזו היוצאת, כאשר ניתן לתאר אותו באופן הבא:

…………………………..אנרגיה נכנסת = אנרגיה יוצאת + האנרגיה שהגוף אוגר
.

החוק התרמודינאמי/פיסיקאלי הבסיסי היה ונשאר חוק שימור האנרגיה, כך למעשה לא ניתן לומר שאנרגיה נוצרת או נהרסת. הגוף אוגר את ההפרש בין האנרגיה הנכנסת ליוצאת.
ההפרש מבוטא כשינוי בכמות וביחסים בין סוגי רקמות הגוף. עודף האנרגיה מומר לשומן, רקמת שריר וכו’. במקרה הזה הבדלים בין אנרגיה שנכנסת לגוף לבין זו שיוצאת מופיעים כשינויים באגירת האנרגיה בגוף.

שינוי במשקל גוף (או לחילופין באחוזי שומן ובמסת הגוף הרזה) ניתן לכימות, בעוד שלעומת זאת, לא ממש ניתן למדוד את האנרגיה שמאוכסנת בגוף. גם במקרה של הפרש שלילי (מאזן קלורי שלילי) האנרגיה הנכנסת תהיה קטנה מזו שמוציאים, לכן השינוי במסת הגוף מביא לאיבוד רקמות (שומן, שריר וכו’).

אנרגיה נכנסת
אנרגיה הנכנסת לגוף (באמצעות מזון) מתורגמת למספר הקלוריות הנצרכות ביממה, ולאחר מכן למרכיבים תזונתיים לרבות חלבון, פחמימות, שומן, סיביים תזונתיים ואלכוהול.https://www.kilogram.co.il/pics/IN/Nutritionequation1.jpg

ההגדרה לאנרגיה נכנסת תהיה נכונה כאשר מערכת העיכול מנצלת את המזון הנצרך ב-100%. בפועל, תהליכי עיכול אינם מנצלים את המזון במלואו. לדוגמה: חלבון מן החי והצומח מעוכל ב90-95% ו80-85% בהתאמה, שומן בכ97% ופחמימה בכ80%. ניתן לקרוא חומר רקע נוסף במאמר: כיצד מנוצל המזון שאנו צורכים

קיים שוני באופן שהגוף מעכל סוגי פחמימה שונים. לדוגמה: לאחרונה פותח עמילן מסוים ש”חסין” בפני עיכול. במילים אחרות, עמילן זה הנו בעל יעילות עיכול נמוכה, ורוב הקלוריות של אותו מוצר תצאנה בהפרשה. כדוגמה נוספת ניתן להעלות מספר סוכרי אלכוהול בעלי אותה יעילות עיכול נמוכה שעשויים לגרום לכאבי בטן ו/או שלשול. מכיוון שיעילות העיכול איננה מלאה, אוכל שמופרש בצואה אינו מתעכל ולכן במשוואת האנרגיה המתייחסת לרכיב הנכנס יהיה עלינו לבצע התאמה בעזרת מקדם (שהשינוי בו יהיה תלויה ברכיב התזונתי).

הנקודה העיקרית שאני רוצה להעביר היא, שהערך הקלורי משתנה בהתאם למקור התזונתי וסוגו. כמות הקלוריות שמעוכלת איננה כמות הקלוריות המצוינת (או לא מצוינת) על המזונות שאנו צורכים. גם אם הרישום הקלורי של המזון מצוין במדויק, כמות הקלורית הנכנסת לגופינו עשויה להיות מועטה יותר.

דיאטות עשירות סיבים תזונתיים נוטות להיות בעלות יעילות עיכול נמוכה. הסיבים המסיסים, שקושרים כמות קטנה של חלבון ושומן בקיבה, אינם מתעכלים ויוצאים דרך הצואה. ישנן עדויות לכך שקיים שוני של כ-מאה קלוריות ליום לכל היותר בין קבוצת האנשים בעלת יעילות עיכול גבוהה לזו הנמוכה (בשל השוני בכמות ובסוג החיידקים במעיים). לכן, מדובר במקום נוסף לעדכון משוואת האנרגיה.

אנרגיה יוצאת
קיימים ארבעה היבטים עיקריים: קצב חילוף חומרים בסיסי (BMR), קצב חילוף חומרים במנוחה (RMR), אהפקט התרמי של המזון (TEF) והאפקט התרמי של הפעילות (TEA). על כך יש להוסיף אלמנטים הקשורים בפעילות גופנית יום יומית ותהליכי תֶּרְמוֹגֶנֶזָה* (שאינם קשורים בפעילות הגופנית (SPA/NEAT)), כאשר האפקט התרמי של הפעילות הגופנית (TEA) מתייחס לקלוריות שנשרפות תוך כדי הפעילות הגופנית, והSPA/NEAT מייחס את הוצאת האנרגיה על פעילות שאינה מוגדרת כאימון.
כדאי לזכור כי הפרמטרים המתוארים אינם סטאטיים ומשתנים עבור כל אדם בהתאם לפעילותו הגופנית, תזונה, סביבה וכו’.
אחרי סקירת הפרמטרים הבסיסיים במשוואת האנרגיה, נעדכן את המשוואה באופן הבא (קיימים מספר תהליכים נוספים שאינם נלקחים בחשבון, וזאת מעצם היותם זניחים ביחס ליתר המרכיבים הקיימים)
.

אנרגיה נכנסת = (BMR/RMR + TEF + TEA + SPA/NEAT) + האנרגיה שהגוף אוגר
.

אין לקפוץ למסקנות שגויות, לרבות החלפת חלבון בפחמימה ולקוות בכך לרדת במשקל בטענה כי שניהם בעלי אותה כמות קלורית. האפקט התרמוגזני של החלבון גבוה מזה של הפחמימה, רכיב הTEF משתנה בהתאם וכך גם ההוצאה הקלורית. צריך להבין את המשוואה וההשפעות ההדדיות בין חלקיה השונים כמקשה אחת.
למרות פשטותה של המשוואה, הועלו טענות כי אם נתונה האנרגיה הנכנסת והיוצאת, אזי אפשר לחשב את השינוי במסת הגוף, כמו בדוגמה הבאה: אדם שמוריד 500 קלוריות יומית עשוי לפי החישוב לאבד כחצי קילו בשבוע או לחילופין להוסיף 500 קלוריות ביום ולעלות חצי קילו.
אבל בפועל הדבר לא קורה במדויק ולכן המשוואה אינה נכונה, נכון?

לא נכון. קיימים שלוש סיבות לכך שהציפיות של מרבית האנשים במונחים של מאזן האנרגיה לצורך הרזייה/השמנה שגויות, והן תלויות בהבנה של חלק מהתהליכים הבאים:
1. מאזן המים בגוף
2. היחס בין השריר לשומן
3. העובדה שמאזן האנרגיה הוא לא סטטי

מאזן המים
המים בעלי אפס קלוריות, כלומר אפס אנרגיה. ניתן להוסיף אותם לכל אגף במשוואת האנרגיה, כך שהיא לא תשתנה (לא מדובר במקרה של שתייה ועיכול מים קרים, היוצרת הוצאה אנרגתית עקיפה של הגוף).
לדוגמה: אישה עשויה להוריד במהלך המחזור משקל (אפילו עד 5 קילו) אשר מקורו יהיה נוזלים. או לחילופין, תתרחש השפעה של צבירת מים בגלל צריכה מוגברת של פחמימות. עובדות אלה אינן משנה את מאזן האנרגיה הקיים.
מחקרים קודמים על דיאטת דלות פחמימה הצביעו על טווח גדול של ירידת נוזלים בין 0.5-7.5 קילו בימים הראשונים לדיאטה.
כמו כן, אם מוסיפים נתרן (לדוגמה בצורת מלח בישול) לתזונה היומית לאחר שאותו אדם היה תקופה ממושכת בדיאטה הדלה בנתרן, התוצאה תהיה עלייה במשקל כתוצאה מספיחת נוזלים. ושוב, הדבר אינו משפיע עדיין על משוואת/מאזן האנרגיה בגופינו.

בהקשרים אחרים דובר על כך שחוסר נוזלים בגוף עשוי להציג מבחינה ויזואלית את כמות השומן אצל מספר אנשים. ירידת נוזלים מהירה, אינה תהליך תרמוגזני של הפקת אנרגיה בגוף ואינה משנה את השיוויון.
מתאמנים שומרים על דיאטה ומייצרים כמות גדולה של קורטיזול (בקורלציה עם קולטן mineralocorticoid) שעשוי לאגור מים בגוף, וזאת למרות הגירעון הקלורי. גם זה אינו סותר את המאזן המתואר.
מהסיבות המפורטות הללו ניתן להסיק כי שינויים במסת הגוף אינם עולים בקנה אחד עם גרעון קלורי. מאזן האנרגיה בגוף אינו מושפע בצורה זו או אחרת ממים.

שריר ושומן
כולנו מכירים את השמועות שגרעון שבועי של 3500 קלוריות מביא לירידה של כחצי קילו במשקל הגוף, וכאשר הדבר לא מתרחש, יש נטייה מוטעית לטעון כי מאזן האנרגיה לא תקף.
האם תהיתם מהיכן מגיעות 3500 הקלוריות הללו?

נתחיל בציטוט – ממאמר השומן העיקש:
רקמת WAT (שומן לבן, השומן העיקרי בגוף האדם), בנויה מכ-80-95% ליפידים, כאשר הכוונה לטריגליצרדים, שהן מולקולות גליצרול הקשורות לשלוש שרשרות שומן. החלק האחר של מולקולת השומן מכיל מים ומנגנון תאי ליצירת אינזימים, חלבונים ותוצרים אחרים הדרושים לביצוע העבודה באמצעות מולקולת השומן. חלק מהחומרים הנוצרים משפיע לטובה וחלקם לרעה על המטבוליזם הכללי.

פאונד אחד של שומן מהווה 454 גרם, כאשר מדובר על 90% ליפידים בממוצע. לכן בפועל מאוחסנים כ-400 גרם טריגליצרידים. אם גרם אחד של שומן מתחמצן הוא מספק 9 קלוריות, ולכן בחישוב פשוט 400 גרם מכילים כ-3600 קלוריות (אנרגיה) המאוחסנות בגופנו. מכאן מגיעה האקסיומה של 3500 הקלוריות של חמצון/שריפת שומן.

לכן, נשאלת שוב השאלה – האם גירעון שבועי של 3500 קלוריות יביא להורדת כחצי קילו שומן ? לא.
אין להבין בשום צורה כי 100% מהגירעון הקלורי יהיה משומן. רק אם הדיאטה מבוצעת כראוי ניתן להגיע למצב של שריפת מקסימאלית של שומן. אנשים בגרעון קלורי מפסידים לעתים קרובות רקמות שריר בנוסף לשומן שמחומצן.

הטבלה שלהלן מפרטת תרחיש ובו גירעון של 3500 קלוריות לשבוע, הגורם לשינוי מסת הגוף. נדגים שלושה מצבים תיאורטיים: מסת גוף המכילה שומן בלבד, מסת גוף הבנויה מ-50/50 שריר ושומן ומסת גוף הבנויה משריר בלבד.
.

הרכב מסת הגוף האנרגיה המופקת לכ-חצי ק”ג (.1 פאונד) ירידה במשקל הגוף (בק”ג)
100% שומן 3500 0.5 ק”ג
50% שומן/50% שריר 2050 0.75 ק”ג
100% שריר 600 2.6 ק”ג

.
הבנתם מה קורה? הנחת גרעון קלורי של 3500 מביאה להורדה של כ-450 גרם בשבוע של שומן, ותקפה להרכב גוף של שומן בלבד. באיבוד 50% שומן ו50% שריר מסת הגוף האובדת היא 770 גרם. איבוד של 100% שריר (מצב תיאורטי בלבד) מביא לאיבוד של 2.6 ק”ג ממסת הגוף.
רבים ממרכזי ההרזיה הדוגלים בירידה מהירה במשקל מייעצים להגביל את האימונים בדיאטה, מכיוון שאלו עוזרים בשמירה על מסת השריר ולכן יורדים פחות משקל בשבוע/חודש או כל תקופת מדידה אחרת.

בפועל, חוקרים סבורים שמתקיים איבוד של כ25% מסת שריר וכ75% שומן לשבוע אצל אינדבידואלים אשר מורידים בין 450-770 גרם בשבוע ונמצאים בגירעון קלורי שבועי של 3500 קלוריות.

בתההליך של הוספת מאסת גוף, כמות האנרגיה הדרושה לצורך אחסון השריר והשומן שונה ביחס לזו של הגירעון הקלורי. ישנם הבדלים בין המסת הגוף הצפויה לבין זו המתרחשת בפועל – החישובים שונים מאלה המוצגים במצב של הגירעון.

הדינאמיות של משוואת האנרגיה
זוכרים את משוואת האנרגיה במימוש המורחב שלה? הנה תזכורת
.

אנרגיה נכנסת = (BMR/RMR + TEF + TEA + SPA/NEAT) + האנרגיה שהגוף אוגר

.
כל איבר באגף השמאלי של המשוואה עשוי להשתנות עם הסביבה. לדוגמה, טעות נפוצה לחשוב שאם התחזוקה היומית עומדת על 2500 קלוריות (מאזן נייטראלי), אז אם נכניס 2000 קלוריות (או לחילופין נשרוף 500 באימון) אנו לא צפויים להוריד כחצי קילו של שומן לשבוע – וזאת מכיוון ש2500 הם אינם כבר התחזוקה היומית שלנו, בשל שינויי המסה בגוף (בלי להביא בחשבון את נושא הנוזלים או את הרכב הרקמות שומן/שריר).

דוגמאות נוספות:https://www.kilogram.co.il/pics/IN/Nutritionequation2.jpg
כאשר מאבדים משקל גוף, BMRRMR יורד בהתאמה. מסת גוף קטנה יותר שורפת פחות קלוריות. קיים רכיב נוסף שמתאים עצמו למצב החדש, והוא השינוי בהורמונים (לפטין, אינסולין, והורמונים נוספים של מבלוטת התריס)
בכ-10% מסך הקלוריות היומיות הנצרכות (ערך ממוצע עבור מרבית הדיאטות). גרעון קלורי של 500 קלוריות (יומיות) מביא לחמצון נמוך יותר של כ-50 קלוריות עבור האפקט התרמי. הצריכה היומית ירדה מ-2500 ל-2450 קלוריות ליום. שוב, מדובר בהמחשה שההנחה כי כמות הקלוריות היא סטטית איננה תקפה.

שריפה קלורית במסגרת אימון (בדר”כ אצל אנשים מבוגרים) גורמת להם לנוע פחות ובכך לשרוף פחות קלוריות במהלך יתר היום. לדוגמה, אדם אשר ביצע פעילות אירובית בה הוא שרף 500 קלוריות, עשוי להעדיף לשבת יותר על הספה ובכך לא לשרוף 300 קלוריות שהוא היה עשוי להוציא אם הוא לא היה מבצע את הפעילות. גירעון קלורי של 500 קלוריות הופך בעצם ל200 בגלל פרמטר SPA/NEAT שהתאים עצמו למצב החדש שנוצר. הצפי להורדה של חצי ק”ג בשבוע יורד בכחצי. (200 קלוריות ליום * 7 ימים = 1400 קלוריות = 200 גרם)

בנוסף, במהלך דיאטה אנשים הופכים לעתים עייפים’ מנומנמים’ איטיים יותר ותזזיתיים פחות. רמת ה-2500 קלוריות ליום יורדת בגלל ירידת הSPA/NEAT. כמות הפעילות היומיות שמשפיעה ישירות על המאזן היומי יורדת ומשפיעה ישירות על השינוי במסת הגוף (גירעון קלורי קטן יותר בפועל).

ההנחות תקפות גם במקרים של העלאת מאסת גוף. אך רכיבי המשוואה עשויים להשתנות במקרים מסוימים בצורה ניכרת. בשונה ממצב הגרעון הקלורי – בניסיון להעלות את מסת הגוף, קשה יותר לחזות מה תהיה התוצאה הממשית (וזה עוד בנוסף למאזן המים וההבדלים בין השריר והשומן במצב מאסה). קצב חילוף החומרים הבסיסי/מנוחה עולה גם הוא במצב של מסת גוף גדולה יותר. האפקט התרמי של המזון TEF עולה מעט כאשר צריכת המזון עולה (תלוי בכמות החלבון בתזונה, כיוון שהאפקט התרמי של החלבון הינו הגדול ביותר).

גם שינויים במספר הקלוריות המחומצנות בפעילות גופנית והיום יומית (SPA/NEAT) משתנה מאוד בין מה שניתן לחשב או לצפות לבין מה שקורה בפועל. במחקר אחר שבוצע, סיפקו למשתתפים תזונה במאזן קלורי חיובי של 1000 קלוריות ליום והתוצאות לא איחרו להגיע. ההפרשים היו גבוהים סטטסיטית בין המשתתפים במחקר. היו אנשים שהפעילות היומית שלהם גדלה בכ-700 קלוריות ליום – ומשתתפת שהפעילות היומית שלה אפילו ירדה בכ- 300 קלוריות. מדובר פה בהשפעה גנטית בעיקר.

לסיכום
משוואת האנרגיה תקפה ונכונה לכולנו בהיותנו בני אדם. אנו כפופים לחוקי התרמודימיקה כמו יתר הדברים ביקום. פיסיקה היא לא רק רעיון אלא חוק!

מרבית הטענות המועלות כנגד משוואת האנרגיה בטענה לאי – תקפות מועלות ע”י אנשים שפשוט אינם יודעים על מה הם מדברים, או שאינם מבינים איך הדברים פועלים. כרגע יש לכם את כל הכלים להבין את התהליכים המתרחשים והתאוריה שעומדת מאחורי המשוואה האנרגתית, בתקווה להעביר זאת הלאה.

קרדיט: Lyle Mcdonald


תגובות פייסבוק
8 תגובות על “משוואת האנרגיה בגופינו”
  1. למי שרזה ויש חילוף חומרים “מהיר” עדיף להכניס יותר קלוריות משומן אם הוא מעוניין לעלות במשקל (במקביל לאימון אנאירובי), כי יהיה ניצול יותר טוב של הקלוריות שנכנסות לגוף ויהיה קל יותר להגיע למאזן קלורי חיובי בגלל שיש ניצול יותר טוב לקלוריות משומן מאשר פחמימה?
    כי רוב המדריכים לעליה במסה מדברים על יחס של 50:20 לטובת הפחמימה…

    1. היחסים לא רלוונטים. המשחק בין הפחמימות לשומנים תלוי ב:
      1. הגנטיקה של המתאמן ולמה הוא מגיב טוב יותר. אם אדם שיש לו נטייה להשמנה צריך להזהר עם הפחמימות כנגד אדם “רגיל” ששם זה לא כזה ישנה כנראה.

      2. אם סך הפחמימה נמוך מידי בתפריט, סבירות שזה יפגע בהעלאה במסת השריר (סך נמוך נניח מ-150 גרם פחמימה/יום למתאמן במשקל 70 ק”ג)

      3. רמת המתאמן ותוכנית האימון

      1. אני אבהיר את השאלה, כי לא כל כך הבנתי את התשובה:
        נניח והBMR שלי עומד על 2000 קלוריות ואני רוצה להעלות במסה ונניח שני מצבים:
        יום א’ אני מכניס את רוב ה2500 קלוריות משומן וחלבון
        יום ב’ אני מכניס את רוב ה2500 קלוריות מפחמימה וחלבון
        לפי מה שאני מבין ממה שכתבת- הגוף משקיע יותר אנרגיה בעיכול פחמימה ביחס לשומן, ולכן בפועל ביום א’ הגוף יצא במאזן יותר חיובי מיום ב’. או שאני טועה?

        השאלה הנוספת היא- איך זה משפיע על אופי האגירה של האקסטרה קלוריות מבחינת הגוף? בהנחה שהשרירים בגוף מקבלים גירוי מרבי באימון (משקולות)

        1. ההפרשים של העיכול זניחים. הקלוריות שאתה מחשב הם כבר פקטור ב-RMR (חישוב של BMR כפול 1.2 אם אינך עובד בעבודה פיזית על בסיס יומי) ולכן נלקח בחשבון עיכול של פחמימה או שומן בתפריט בלי קשר למה שתבחר.

          האקסטרה קלוריות יאגרו כשומן ו/או הגוף ישתמש בהם לאנרגיה בהתאם לגנטיקה שלך. אם יש לך נטייה להשמנה סביר להניח שהייתי נזהר עם הפחמימות ומעלה בהן בהדרגה.

  2. השאלה שלי היא ההשואה בין עליה בשריר לעומת הירידה באחוז שומן.
    נגיד אני עושה תפריט של 500 קלוריות עודף, ומתמיד בו במשך 4 חודשים.
    לאחר מכן אני עושה תפריט של 500 קלוריות מינוס, ומתמיד בו פרק זמן זהה.
    בהנחה שהתאמנתי חזק והקפדתי על תזונה מאוזנת, האם בסוף השמונה חודשים אחוז השומן שלי יהיה גדול יותר או קטן יותר מההתחלה? ומה לגבי אחוז השריר?
    תודה

    1. זה תלוי. אם אתה נניח מתחיל עלייה במסת השריר (פלוס קלורי של 500 קל’) ועולה מ 10% שומן שהתחלת בהם ל 15% שומן ואז עושה חיטוב (מינוס קלורי של 500 קל’) לאזור ה -10%, ז”א שתשאר באותו אחוז השומן שהתחלת בו, אך תשקול יותר = יש עליך יותר מסת שריר = אתה נראה יותר “חטוב ומוצק”.

  3. מאמר מעניין.
    ניתן להפוך מאמר זה ליותר אפקטיבי עם התאור של סה”כ הוצאה
    יומית (כוללת את כל הפעילויות ב”עצימות” האמיתית שלהם במשך
    היממה) מול הכנסת האנרגיה בתזונה שהיא קלה לכימות.
    כמובן שיש חשיבות לצורת התזונה ועיתויה.
    א

כתיבת תגובה