Calcolo consumo carboidrati, grassi e proteine durante attività

Come eseguire il calcolo del consumo calorico

Per eseguire il calcolo del consumo calorico di un soggetto durante una attività  fisica, introdurre:

  • Età 
  • Peso
  • VO2MAXvalore del (massimo consumo di ossigeno rileavto o stimato),
  • Percentuale di lavoro (può essere un valore decimale tra 10 e 100 (separare i decimali con la virgola) senza il valore %)
  • Tempo di esercizio o attività  in minuti.

Si precisa che la frequenza cardiaca massima del soggetto viene calcolata applicando la formula di Cooper: 220 - età . Inoltre il VO2MAX verrà  correlato con la frequenza cardiaca tenendo conto delle tabelle pubblicate su WIKIPEDIA in Correlazione tra VO2max e Frequenza cardiaca

Età  :
Peso :
VO2MAX (mL*kg-1*min-1) (stimato oppure ottenuto da una prova da sforzo):
Qui e qui puoi calcolare il tuo VO2MAX
Tempo dell'attività  sostenuta in minuti

Teoria e calcolo del consumo calorico

Il Quoziente Respiratorio (QR)

La ricerca condotta nella prima parte del XX secolo ha delineato un metodo per quantificare la miscela di metaboliti consumata a riposo e durante attività  fisica basato sulla misura degli scambi gassosi polmonari.

A causa delle differenze chimiche strutturali tra carboidrati (CHO), lipidi e proteine ਠnecessaria una diversa quantità  di ossigeno per ossidare completamente sino ad acqua e anidride carbonica la stessa quantità  di ognuno dei tre substrati a causa delle differenze chimiche strutturali tra carboidrati, lipidi e proteine.

Pertanto, ਠdiverso il rapporto tra la quantità  di anidride carbonica prodotta e la quantità  di ossigeno usato per l'ossidazione in relazione al substrato ossidato. Questo rapporto viene definito quoziente respiratorio (QR).

QR = C02 prodotta / 02 consumato

La misura del QR ਠutile in quanto consente di stabilire, in condizioni di riposo e nel corso di esercizio aerobico, quale substrato ਠpreferenzialmente ossidato.

Il VO2MAX (massimo consumo di osigeno) rilevato tramite test a rampa su cicloergometro

t Carico VE VO2 VCO2 VE/VCO2 Peso Atleta VO2/Kg VE/VO2 VE/VCO2 HR %hr %V02MAX QR = VCO2/VO2
min Watt l/min ml/min ml/min     ml/min/Kg --- --- BPM      
0 0 11,6 494,5 386,3 30,028475 76 6,5 21,7 27,7 91 52,3% 15,4% 0,781
1 0 14,5 533,1 404 35,891089 76 7 24,8 32,8 79 45,4% 16,6% 0,758
2 0 13,6 478,5 381,1 35,686172 76 6,3 25,9 32,5 82 47,1% 14,9% 0,796
3 0 17,7 776,9 595,4 29,727914 76 10,2 21,3 27,8 102 58,6% 24,2% 0,766
4 50 18,5 1006,8 688 26,889535 76 13,2 17,3 25,3 104 59,8% 31,4% 0,683
5 50 19,4 1038,5 755,2 25,688559 76 13,6 17,7 24,3 99 56,9% 32,4% 0,727
6 50 18,5 967,1 733,6 25,218103 77 12,6 18,2 23,9 97 55,7% 30,2% 0,759
7 60 21,8 1111,1 849,1 25,674243 77 14,5 18,6 24,3 103 59,2% 34,6% 0,764
8 70 23 1259,1 967,1 23,782442 76 16,5 17,4 22,7 108 62,1% 39,3% 0,768
9 80 24,3 1379,1 1070,9 22,691194 77 18 16,8 21,7 109 62,6% 43,0% 0,777
10 90 25 1431,4 1151 21,720243 77 18,7 16,7 20,8 115 66,1% 44,6% 0,804
11 100 27,7 1569,6 1295,5 21,381706 77 20,5 16,9 20,5 117 67,2% 48,9% 0,825
12 110 31,5 1723,5 1499,3 21,009805 77 22,5 17,6 20,2 122 70,1% 53,7% 0,870
13 130 32,9 1833,5 1620,3 20,304882 76 24 17,3 19,6 126 72,4% 57,2% 0,884
14 140 37,9 1978,4 1809,8 20,941541 76 25,9 18,5 20,2 131 75,3% 61,7% 0,915
15 150 51,5 2249,9 2169,8 23,734906 77 29,4 22,1 22,9 134 77,0% 70,1% 0,964
16 160 51,8 2475,3 2343,2 22,106521 76 32,4 20,2 21,4 139 79,9% 77,2% 0,947
17 170 50,8 2258,9 2161,4 23,503285 77 29,5 21,7 22,7 143 82,2% 70,4% 0,957
18 180 63 2614,9 2600 24,230769 76 34,2 23,3 23,4 151 86,8% 81,5% 0,994
19 190 63,8 2676,1 2668 23,913043 76 35 23,1 23,2 155 89,1% 83,4% 0,997
20 200 63,6 2630,5 2631 24,173318 76 34,4 23,4 23,4 155 89,1% 82,0% 1,000
21 210 64,5 2660,2 2661,5 24,234454 76 34,8 23,5 23,5 161 92,5% 82,9% 1,000
22 220 76 3021 3080 24,675325 76 39,5 24,5 24 164 94,3% 94,2% 1,020
23 230 89,7 3207,6 3363,7 26,667063 77 41,9 27,2 25,9 172 98,9% 100,0% 1,049
24 240 104,6 3135,6 3433,3 30,466315 76 41 32,4 29,6 174 100,0% 97,8% 1,095
25 30 58,9 1527 2029,4 29,023357 76 20 37,2 28 147 84,5% 47,6% 1,329
26 30 47,2 1033,7 1415 33,35689 77 13,5 43,7 31,9 121 69,5% 32,2% 1,369
  • VE Ventilazione espiratoria
  • VO2 Consumo di ossigeno ovvero ossigeno consumato
  • VE/VO2 L'equivalente respiratorio dell'ossigeno
  • VE/VCO2 L'equivalente respiratorio della CO2

Composizione del GAS(Aria): aria inspirata aria espirata aria alveolare:

  • Azoto (N): 79,03%; 79,20%: 80,50%;
  • Ossigeno(O): 20,93% 16,30% 14,00%
  • Anitride carbonica(CO2): 0,04% 4,50% 5,50%

Se si analizzano attentamente i dati sopra, si noterà  che la quantità  di ossigeno assorbito ਠleggermente superiore alla quantità  di anidride carbonica che viene liberata attraverso i polmoni. Questo ਠdovuto al fatto che l'ossigeno viene utilizzato non solo per bruciare il carbonio, ossidandolo ad anidride carbonica, ma anche ad ossidare l'idrogeno delle sostanze nutritive pervenute alle cellule, trasformandolo in acqua

La via metabolica utilizzata dal muscolo per la produzione dell’ATP necessaria alla contrazione muscolare, per attività  di durata superiore ai 30 secondi ਠper la gran parte ricavata dalla combustione completa di glucosio ed acidi grassi per via aerobica.
Tale via metabolica comporta un consumo di ossigeno (O2) proporzionale all’intensità Â  dello sforzo che puಠessere misurato attraverso l’analisi dei gas ventilati secondo la formula:

VO2= (VI * FIO2) – (VE * FEO2)

La misurazione tradizionale del VO2 si basava sulla raccolta dell’aria espirata per un  tempo noto e sulla misurazione della composizione (FO2 e FCO2) e del volume (L/min) (metodo delle Sacche di Douglas).

Attualmente si impiegano sistemi per la misura del volume (spirometri) e della composizione del gas espirato (analizzatori rapidi di O2 e CO2 o spettrometri di massa) ad ogni atto respiratorio.

Da tutte queste procedure ਠpossibile misurare quindi FEO2, FECO2 e VE.

Le frazioni inspiratorie dei gas vengono in genere assunte come costanti e note (FIO2=21%; FICO2=0.05%), mentre la VI viene calcolata sapendo che per un composto inerte come l’azoto (N2), il prodotto della ventilazione per la frazione inspirata equivale al prodotto della ventilazione per la frazione espirata:

VI * FIN2 = VE * FEN2 da cui deriva che VI= (VE * FEN2)/FIN2

Le frazioni dell’azoto si calcolano per differenza, noto che: FN2 + FO2 + FCO2 =100
Ai fini del calcolo qui sopra, i volumi devono essere corretti per la temperatura, pressione atmosferica, mentre le frazioni dei gas vanno corretti tenendo conto del contributo del vapor acqueo alla composizione dell’aria ventilata.
Un calcolo analogo viene fatto anche per la produzione della CO2 (VCO2) secondo la formula: VCO2= (VE * FECO2) - (VI * FICO2)
Mentre per i calcoli degli scambi gassosi la ventilazione viene espressa in unità  standard  di temperatura e pressione atmosferica (STPD: 0°, 760 mmHg, gas secco), al contrario, quando si considera la ventilazione come tale, essa va espressa a condizioni corporee (BTPS: 37°C, pressione ambientale, gas saturo di vapore acqueo).

Come calcolare Kcal/L in funzione di QR?

Es:

QR=0,85 ( le Kcal per L di O2 sono 4,862)(vedi tabella QR):

  • percentuale di carboidrati (CHO)=0,507
  • percentuale di FAT=0,493

Precisiamo che:

QR=0,85 significa che su 1 litro di O2, 0,507 litri sono serviti per bruciare CHO(caroidrati) e 0,493 litri per bruciare FAT(Grassi);

Procediamo

(5,047 Kcal/L x 0,507) + (4,686 Kcal/L x 0,493)=2,5857+2,23822 = 4,82392 Kcal/L

Abbiamo ottenuto:

2,5857 e 2,23822 e sapendo che

1g di CHO =3,81 kcal e 1 g di FAT=9,14 kcal

In definitiva con QR =0,85 si sono consumati (indicativamente)

CHO = 2,55/3,81=0,67g per L di O2 FAT = 2,27/9,14=0,25g/L di O2

Concludendo

Conoscendo il consumo di ossigeno totale (in Litri) consumato durante un'attività  fisica e stimando (in base all'intesità ) il valore di QR, possiamo ricavare il consumo in gr relativo a carboidrati (CHO) e grassi(FAT).

Tabella QR

QR KCAL per L di O CHO-perc FAT-perc CHO-gr FAT-gr
0,707 4,686 0 100 0 0,496
0,71 4,69 1,1 98,9 0,012 0,491
0,72 4,702 4,8 95,2 0,051 0,476
0,73 4,714 8,4 91,6 0,09 0,46
0,74 4,727 12 88 0,13 0,444
0,75 4,739 15,6 84,4 0,17 0,428
0,76 4,75 19,2 80,8 0,211 0,412
0,77 4,764 22,8 77,2 0,25 0,396
0,78 4,776 26,3 73,7 0,29 0,38
0,79 4,788 29,9 70,1 0,33 0,363
0,8 4,801 33,4 66,6 0,371 0,347
0,81 4,813 36,9 63,1 0,413 0,33
0,82 4,825 40,3 59,7 0,454 0,313
0,83 4,838 43,8 56,2 0,496 0,297
0,84 4,85 47,2 52,8 0,537 0,28
0,85 4,862 50,7 49,3 0,579 0,263
0,86 4,875 54,1 45,9 0,621 0,247
0,87 4,887 57,5 42,5 0,663 0,23
0,88 4,899 60,8 39,2 0,705 0,213
0,89 4,911 64,2 35,8 0,749 0,195
0,9 4,924 67,5 32,5 0,791 0,178
0,91 4,936 70,8 29,2 0,834 0,16
0,92 4,948 74,1 25,9 0,877 0,143
0,93 4,961 77,4 22,6 0,921 0,125
0,94 4,973 80,7 19,3 0,964 0,108
0,95 4,985 84 16 1,008 0,09
0,96 4,998 87,2 12,8 1,052 0,072
0,97 5,01 90,4 9,6 1,097 0,054
0,98 5,022 93,6 6,4 1,142 0,036
0,99 5,035 96,8 3,2 1,186 0,018
1 5,047 100 0 1,231 0