พลังงานต่อวันที่เราต้องใช้ (Daily energy requirement)

ธรรมชาติสร้างให้สิ่งมีชีวิตทุกชนิดสามารถผลิตพลังงานเองได้จากอาหารที่รับประทานเข้าไป พลังงานที่ร่างกายใช้และที่ได้รับจากอาหารในแต่ละวันควรจะสมดุลกัน มิเช่นนั้นจะเกิดภาวะทุพโภชนาการหรือโรคภัยไข้เจ็บจากโภชนาการเกิน ดังที่เห็นกันทั่วไปในปัจจุบัน

พลังงานในร่างกายมีหน่วยเป็นกิโลแคลอรี่ (kcal หรือ Cal) เทียบเท่ากับพลังงานที่ต้องใช้เพื่อทำให้น้ำ 1 กิโลกรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 °C บางประเทศวัดเป็นกิโลจูล (kJ) โดย 1 kcal = 4.184 kJ พลังงานต่อหนึ่งหน่วยบริโภคในฉลากที่มักเขียนเป็นแคลอรี่เฉย ๆ ก็ให้เข้าใจว่าหมายถึง Cal หรือ kcal (ส่วนตัวย่อ cal ในภาษาอังกฤษ หมายถึง พลังงานที่ต้องใช้เพื่อทำให้น้ำ 1 กรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 °C = 1/1000 kcal)

ร่างกายเราผลิตพลังงานในรูปโมเลกุลของ ATP (Adenosine triphosphate) เพื่อให้ง่ายต่อการเก็บและส่งผ่านพลังงานระหว่างเซลล์ การเผาผลาญกลูโคส 1 โมเลกุลจะให้ ATP 36 โมเลกุล การสลาย ATP 1 โมเลกุลให้พลังงาน 7.3-10.9 kcal
      ATP + H 2O → ADP + Pi ΔG° = −30.5 kJ/mol (−7.3 kcal/mol)
      ATP + H 2O → AMP + PPi ΔG° = −45.6 kJ/mol (−10.9 kcal/mol)

ต้นศตวรรษที่ 20 มีนักวิทยาศาสตร์ 2 ท่านวัดปริมาณพลังงานที่สัตว์เลือดอุ่นใช้ในขณะพักจากเครื่องวัดแคลอรี่ (calorimetry) เครื่องนี้จะวัดปริมาณออกซิเจนที่ใช้ไปกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาใน 1 ชั่วโมง แล้วทั้งคู่ได้คิดสูตรคำนวณพลังงานพื้นฐานเพื่อการดำรงชีพในหนึ่งวัน (Basal Metabolic Rate, BMR) ขึ้นเรียกว่า สมการแฮร์ริส-เบเนดิก (Harris-Benedict equation) สมการนี้ได้รับการยอมรับมาหลายทศวรรษ จนกระทั่งปลายศตวรรษถึงได้มีการปรับสูตรใหม่ 2 ครั้งเพื่อความแม่นยำยิ่งขึ้น แต่คนส่วนใหญ่ก็ยังจำสูตรดั้งเดิมที่ใช้กันมานานมากกว่า

ดังนั้น พลังงานที่ร่างกายต้องการในแต่ละวันจึงเท่ากับ พลังงานพื้นฐาน + พลังงานที่ใช้ทำกิจวิตรประจำวัน + พลังงานที่ต้องการเพิ่มในบางช่วงของชีวิต (เช่น ช่วงที่กำลังเจริญเติบโต ช่วงตั้งครรภ์และให้นมบุตร ช่วงที่ป่วยหนักอยู่ในไอซียู เป็นต้น)

สมการแฮร์ริส-เบเนดิก (1918)

      เพศชาย: BMR = 66.5 + (13.75 x น้ำหนักตัวเป็น กก.) + (5.003 x ส่วนสูงเป็น ซม.) – (6.755 x อายุเป็นปี)

      เพศหญิง: BMR = 665.1 + (9.563 x น้ำหนักตัวเป็น กก.) + (1.85 x ส่วนสูงเป็น ซม.) – (4.676 x อายุเป็นปี)

สมการแฮร์ริส-เบเนดิก (1984 ปรับโดย Roza และ Shizgal)

      เพศชาย: BMR = 88.362 + (13.397 x น้ำหนักตัวเป็น กก.) + (4.799 x ส่วนสูงเป็น ซม.) – (5.677 x อายุเป็นปี)

      เพศหญิง: BMR = 447.593 + (9.247 x น้ำหนักตัวเป็น กก.) + (3.098 x ส่วนสูงเป็น ซม.) – (4.33 x อายุเป็นปี)

สมการมิฟฟลิน (1990 ปรับโดย Mifflin & St. Jeor แล้วตั้งชื่อใหม่เป็น Resting energy expenditure, REE)

      เพศชาย: REE = (10 x น้ำหนักตัวเป็น กก.) + (6.25 x ส่วนสูงเป็น ซม.) - (5 x อายุ) + 5

      เพศหญิง: REE = (10 x น้ำหนักตัวเป็น กก.) + (6.25 x ส่วนสูงเป็น ซม.) - (5 x อายุ) - 161

สมการแฮร์ริส-เบเนดิกดั้งเดิมเหมาะกับคนรูปร่างใหญ่และอยู่ในวัยทำงาน ถ้ามาใช้กับคนรูปร่างเล็กหรือคนสูงวัยจะได้พลังงานของเพศหญิงมากกว่าเพศชาย แต่หลังปรับมา 2 ครั้ง สมการมิฟฟลินดูจะให้ค่าที่น่าเชื่อถือมากที่สุดกับทุกเพศ วัย และรูปร่าง ระยะหลังนักโภชนาการรวมทั้งสมาคมโรคเบาหวานอเมริกัน (the American Dietetic Association) แนะนำให้ใช้สูตรคำนวณ REE แทน แต่แพทย์ส่วนใหญ่ยังยึดถือสมการแฮร์ริส-เบเนดิกดั้งเดิมกันอยู่

สำหรับพลังงานที่ใช้ทำกิจวิตรประจำวันจะเป็นตัวแปรที่คูณ BMR หรือ REE ตามความหนัก-เบาของงานในแต่ละคน ดังนี้

• นั่งทำงานอยู่กับที่ ไม่ได้ออกกำลังกายเลย = BMR x 1.2
• ออกกำลังกายหรือเล่นกีฬาเล็กน้อย ประมาณ 1-3 วัน/สัปดาห์ = BMR x 1.375
• ออกกำลังกายหรือเล่นกีฬาปานกลาง ประมาณ 3-5 วัน/สัปดาห์ = BMR x 1.55
• ออกกำลังกายหรือเล่นกีฬาอย่างหนัก ประมาณ 6-7 วัน/สัปดาห์ = BMR x 1.725
• ออกกำลังกายหรือเล่นกีฬาอย่างหนักทุกวันเช้าถึงเย็น = BMR x 1.9

ในหญิงตั้งครรภ์ให้บวกเพิ่มอีก 150-200 kcal/วัน ในช่วง 1-3 เดือนแรก และบวกเพิ่มอีก 300 kcal/วัน ตั้งแต่เดือนที่ 4 ไปจนถึงคลอด ส่วนหญิงให้นมบุตรที่ทำงานเบา (มีพี่เลี้ยงช่วย) ควรได้รับพลังงานเพิ่มขึ้นประมาณ 500 kcal/วัน หากหญิงให้นมบุตรกลับมาทำงานประจำเหมือนเดิม ควรได้รับเพิ่มอีก 500 kcal รวมเป็น 1,000 kcal/วัน

สำหรับเด็กอายุ 0-18 ปี แนะนำให้ใช้สูตรของ Schofield และ WHO แทน

สมการสโคฟิลด์ (Schofield)

      เด็กชาย:
< 3 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [0.167 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + [1517.4 × ส่วนสูงเป็นเมตร] − 617.6
3-10 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [19.59 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + [130.3 × ส่วนสูงเป็นเมตร] + 414.9
10-18 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [16.25 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + [137.2 × ส่วนสูงเป็นเมตร] + 515.5

      เพศหญิง:
< 3 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [16.252 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + [1023.2 × ส่วนสูงเป็นเมตร] − 413.5
3-10 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [16.969 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + [161.8 × ส่วนสูงเป็นเมตร] + 371.2
10-18 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [8.365 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + [465 × ส่วนสูงเป็นเมตร] + 200.0

สมการของ WHO

      เด็กชาย:
< 3 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [60.9 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] − 54
3-10 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [22.7 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + 495
10-18 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [17.5 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + 651

      เพศหญิง:
< 3 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [61.0 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] − 51
3-10 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [22.5 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + 499
10-18 ปี: พลังงานที่ต้องการต่อวัน = [12.2 × น้ำหนักตัวเป็น กก.] + 746

สมการสโคฟิลด์ให้ความสำคัญกับทั้งเพศ น้ำหนักและส่วนสูง จึงให้ค่าพลังงานที่น่าเชื่อถือกว่าของ WHO สมการของ WHO จะให้ค่าพลังงานในเด็กเล็กค่อนข้างต่ำ และยังให้ค่าพลังงานทั้งสองเพศเกือบเท่ากันในเด็กที่อายุต่ำกว่า 10 ปี (ซึ่งอาจถูกหลักความจริงก็ได้)

ท่านสามารถคำนวณหาพลังงานที่ควรบริโภคต่อวันได้เอง ที่นี่ จากนั้นค่อยแบ่งปริมาณพลังงานในแต่ละมื้อตามรูปแบบการใช้ชีวิตของท่าน

บรรณานุกรม

1. Harris JA, Benedict FG. 1918. "A Biometric Study of Human Basal Metabolism." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา PNAS 1918 Dec;4(12):370–373. (6 มกราคม 2563).
2. "Harris–Benedict equation." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Wikipedia. (6 มกราคม 2563).
3. "Basal metabolic rate." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Wikipedia. (6 มกราคม 2563).
4. "Adenosine triphosphate." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Wikipedia. (6 มกราคม 2563).
5. "Human energy requirements Report of a Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation." 2001. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา fao.org. (5 มกราคม 2563).
6. "What is energy? " [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา British Nutrition Foundation . (5 มกราคม 2563).
7. Blinman T, Cook FGR. 2011. "Allometric Prediction of Energy Expenditure in Infants and Children." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Infant Child Adolesc Nutr. 2011 Aug; 3(4): 216–224. (6 มกราคม 2563).