يكى از اصول علم تغذيه شناخت تركيب بدن انسان و مواد غذايى است تا براساس آن نياز منديهاى تغذيه اى ارزيابى و تعيين گردد.
انسان براى تغذيه خود به طور تجربى از غذاهاى متنوع در حالات مختلف سلامتى و بيمارى استفاده كرده است و خوشبختانه امروزه با شناخت بسيارى از اصول علم تغذيه مى دانيم چرا انسان براى رشد، ادامه حيات و سلامتى خود به غذا احتياج دارد وهريک ازاين مواد غذايى چه نقشى را در بدن انسان به عهده دارند.
براى تعيين تركيب شيميايى بدن حيوانات تجربيات زيادى انجام شده است ولى نتايج آن ضرورتاً در انسان قابل پياده شدن نمى باشد. تجزيه شيميايى كامل بدن انسان كار بسيار مشكلى است كه در مواردى چند انجام شده است ولى آن قدر كافى نيست كه بتوان دامنه تغييرات آن را در تمام شرايط براى جنس و سنين مختلف به طور دقيق تعيين كرد.
اين مواد در ساختمان اعضاء و احشاء بدن به كار رفته و قسمت عمده آنها به شكل ذخيره دربدن وجود دارند. مثلاً از ٩ كيلو چربى اشاره شده در جدول شماره ١ فقط يكك كيلوگرم آن در ساختمان نسوج اصلى و حياتى بدن به كار رفته است و وجود آن اجتناب ناپذير مى باشد، و بقيه را بدن مى تواند در مواقع لزوم جهت تأمين انرژى مورد استفاده قرار دهد. يعنى قسمت اعظم چربيرها در بافتهاى چربى ذخيره شده است و ٩٩٪ آنها به صورت ترى گليسيريد يا عنصر متغير است. قسمت جزئى از چربي ها كه حائز اهميت بيولوژيكى فراوان است و در ساختمان سلولى شركت مى كند به نام عنصر ثابت نامگذارى شده است. در برخى از بيماريها مانند چاقى درصد چربي هاى بدن به حدود بيش از ٦٠% وزن بدن مى رسد. مقدار درصد چربى در زنان تقريباً دو برابر مقدار آن در مردان است.
مقدار پروتئين در اعضاء مختلف بدن نيز متفاوت است. حدود ٧٠% پروتئين بدن در پوست، استخوانها و عضلات است. ٢٥% آن را كولاژن پوست واستخوانها در بردارد و ٥% باقيمانده نيز در خون جريان دارد. عده اى از دانشمندان معتقدند كه ذخاير پروتنين بدن تا ٢ كيلوكرم مى رسد ولى دانشمندان ديگر نسبت به اين عقيده ترديد دارند.
اكثر ذخاير قندى بدن راگليكوژن تشكيل مى دهد كه در ماهيچه هاى ارادى و كبد وجود دارد. ذخيره كبد به مراتب بيش از ماهيچه هاست و گلوكز، قند ناپايدار دستگاه گردش خون است.
در دوران قحطى يا هنگامى كه بدن به مدت طولانى گرسنه بماند، مرتباً مواد چربى و پروتئين خود را به كربوهيدرات تبديل مى كند تا آنچه از ذخيره كربوهيدرات به مصرف رسيده، جبران كند.
در موقع فعاليتهاى بدنى يا گرماى شديد كاهش تا ١٠% آب بدن انسان، اختلال زيادى به همراه ندارد. از دست دادن بيش از اين مقدار همراه با تشنكى شديد واختلالاتى نظير اسهال و استفراغ، اتفاق مى افتد. معمولا بااز دست رفتن ٢٠% آب بدن ادامه حيات مشكل ومرگ در اثر تشنگى فرامى رسد.
در مواردى نظير گرسنگى مطلق (Starvation) ودر برخى از بيماري هاى سوء تغذيه مقدار كل آب بدن برحسب درصد وزن بدن افزايش مى يابد.
گروهي از املاح بدن شامل كلسيم، فسفر، پتاسيم، گوگرد، سديم، كلرومنيزيم، و گروه ديگر شامل آهن، روى، سلنيوم، منگنز، مس، يد، موليبدم و كبالت است. ضرورت وجود اين دو گروه براى بدن به اثبات رسيده است.
عناصرى كه ضرورى بودن آنها در تغذيه انسان كاملاً روشن نيست، ولى در بعضى از موارد مفيد شناخته شده اند شامل واناديوم، باريوم، فلوئور، برم واسترانتيوم است.
عناصر ديگرى نظير طلا، نقره، آلومينيوم، قلع، بيسموت و گاليوم در بدن انسان موجود است ولى عمل متابوليكى آنها نامعلوم مى باشد. حدود نيمى از املاح بدن را كلسيم و ١/٤ آن را سفر تشكيل مى دهد. از 4 كيلوگرم مواد معدنى بدن ٣/٥ كيلوگرم آن در ساختمان نسج استخوان به كار رفته است. 4٥٪ نسج استخوان را املاح معدنى مخصوصاً فسفات كلسيم و ٣٠٪ آن را مواد آلى و ٢٥٪ بقيه را آب تشكيل مى دهد.1/2 كيلو از مواد معدنى به شكل الكتروليتها در مايعات داخلى و خارجى سلولى به طور يكنواخت توزيع شده است. غلظت مواد معدنى و يا الكتروليتها در مايعات برحسب ميلى اكيوالان (MEq) بيان مى شود كه عبارت است از غلظت و يا ميزان ميلى كرم درصد ((يون)) الكتر وليتهاى يک ظرفيتى تقسيم بر وزن اتمى آنها.
در مورد اتم هاى چند ظرفيتى نتيجه به دست آمده بايد در مقدار ظرفيت ضرب گردد. اين غلظت هميشه ثابت نبوده و براى انجام فعل وانفعالات حياتى دستخوش عدم تعادل در داخل و خارج سلول مى باشد، و قسمت عمده انرژى حاصل از متابوليسم مواد غذايى براى ايجاد اين تعادل به مصرف مى رسد.
شرح مختصرى از سنجش تركيب شيميايى بدن
از نظر متابوليكى بدن از دو بخش توده نسبتاً فعال در متابوليسم انرژى و توده نسبتاً غير فعال تشكيل يافته است. توده غير فعال شامل چربى بدن، مايعات خارج سلولى، املاح اسكلت استخوانى و اپيدرم شاخى قابل اغماض مو و ناخن است. همان طور كه ذكر گرديد چربى بدن متغير ترين جزء تركيب بدن است، گرچه در مواردى نظير وجود خيز، حجم آب خارج سلولى نيز افزايش مى يابد. حال اكر از وزن كل بدن توده نسبتاً غير فعال (چربى، آب خارج سلولى واملاح اسكلت استخوانى) كسر گردد، آنچه باقى مى ماند به نام توده فعال ناميده خواهد شد. توده فعال كه حدود ٣٠ تا ٦٥% كل وزن بدن است اساساً مصرف انررى بدن رابه عهده دارد.
وزن تودة فعال در افراد لاغر عضلانى ودر شرايط دزهيدراتاسيون، (كم آبى بدن) بيشترين مقدار و در زنان چاق غير فعال كمترين مقدار رانشان مى دهد. بنابراين تركيبات شيميايى بدن در چهار گروه زير تقسيم بندى مى شوند:
- توده فعال (Cell Residue)
- چربى (Fat)
- آب خارج سلولى (Extracellular water fuid)
- املاح استخوانى (Bone minerals)
ميزان توزيع مواد متشكله فوق در بدن با روش هاى علمى مورد مطالعه قرار گرفته است، كه به طور خلاصه ذيلاً شرح داده مى شود. روشهاى به كار گرفته شده در اين مطالعات غير مستقيم و بسيارى ازآنها وقت گير و پيچيده است.
روشهاى اندازه گيرى توده چرب و غيرچرب بدن
١ - تجزيه شيميايى
همان طوركه ذكر شد تركيب بدن توسط گروهى از پروهشگران با استفاده از روش تجزية شيميايى روى جسد تعيين و مطالعه شده است. چون اغلب اين مطالعات روى جسد افراد سالم انجام نشده، از. اين رو نمى توان نتايج به دست آمده را تركيب واقعى بدن انسان طبيعى دانست. به هرحال آنچه از اين مطالعات به دست آمده نشان مى دهد كه توده غير چرب بدن (Fat free body mass) داراى تركيب تقريباً ثابتى است. در حالى كه ميزان چربى بسيار متغير است (دامنه تغييرات آن بين ٢/٣ تا ٢٧/٩% وزن در شش جسد مورد مطالعه بوده است.
٢ - وزن مخصوص بدن
اندازه گيرى وزن مخصوص بدن به عنوان شاخص چاقى توسط (A. R. Behnke. (1942 پشنهاد گرديد. درآن موقع عده اى از بازيكنان فوتبال رابه دليل داشتن وزن اضافه به سربازى قبول نمى كردند وBehnke با استفاده از اين روش ثابت كردكه وزن اضافى اين افراد عضله است ونه چربى.
وزن مخصوص چربى بدن واندازه گيرى آن ساده است ولى مخلوط نسوج كه توده غير چرب بدن را تشكيل مى دهد، بسته به توزيع نسبى املاح استخوانى (با وزن مخصوصى حدود ٣/٠٠)،پروتئين (وزن مخصوص ١/٣٢) وآب (وزن مخصوص ٠/٩٩٣) متغير مى باشد. اگر فرض كنيم كه تمام مواد توده غير چرب بدن پروتئين، آب واملاح استخوانى باشد، امكان محاسبه وزن مخصوص توده غير چرب بدن ب عملى است.
مشكل اصلى، اندازه گيرى حجم بدن فرد است. اين عمل را معمولاً با اندازه گيرى وزن شخص در هوا و سپس درآب انجام مى دهند. كاهش وزن ظاهرى فرد برابر وزن آب جابجا شده است. اين آب نه تنها به وسيله وزن نسوج شخص جابجا مى شود، بلكه هواى موجود در شش ها و روده ها نيز درآن دخالت دارد. بنابراين براى اين حجم از هواى درون شش ها وروده ها بايد اصلاحى صورت گيرد تاحجم واقعى به دست آيد. J. V. Durnine توانست با انحراف معيارى معادل ٠/٠٠٨ x ٣-١٠ براساس يک سرى اندازه گيرى روى افراد به نتيجه برسد.
البته اين كار مشكلى است، زيرا فرد بايد ابتدا كاملاً زيرآب برود و وزن او ثبت شود. بعد به روى آب آمده ودر داخل يک دستگاه بسته كه به وسيله آن مابقى هواى داخل شش را اندازه مى گيرند، تنفس كند.
براى ساده كردن كاراز روش ديگرى به نام تكنيک رقت سنجى گاز (Gas Dilution) که روش اندازه گيرى هواى فضاى اطراف فرد در يک اتاق بسته است، استفاده شده است. البته اين روش خطاى بيشترى از روش قبلى دارد. در اين روش حجم معينى گاز متفاوت از هواى داخل اتاق (هليوم) به داخل اتاق تزريق و سپس فضاى خالى با تجزيه گاز تعيين مى گردد.
البته در افراد مختلف متفاوت است. مقدار آن تحت تأثير آب بدن و ميزان چاقى فرق مى كند. هر اندازه فرد چاق تر باشد، وزن املاح استخوان (كه داراى دانسيته بالا مى باشد) ثابت مى ماند. ولى آب، بافت بيوندى وسلول ها وهمين طور چربى بدن افزايش مى يابد. اين تبديل و تغيير به منظور تطبيق با افزايش اندازه كلى بدن در رابطه با چاق شدن فرد صورت مى گيرد.
زيرا عضلات بيشترى در اطراف وزن اضافه شده مورد نياز است و عروق خونى مسافت طولانيترى رابايد بپيمايند و سطح پوست نيز مى بايستى افزايش يابد. تجربه نشان مى دهد كه دانسيته قسمت بدون چربى متغير است واين تغيير ناشى از تأثير وضع تغذيه است.
با وجود اين مشكلات است كه نياز به تهيه بدن مرجع (Reference body) ضرورت پيدا مكند. دركشورهاى غربى اين استاندارد رابا انتخاب مردان جوان ٢٥ ساله ی سالم تعيين كرده اند. اين افراد از نظر وزن و قد طورى انتخاب مى شوند كه نه خيلى چاق و نه خيلى لاغر باشند. براساس نتيجه آزمايشات انجام شده دانسيته بدن اين افراد به طور متوسط ١/٠٦٢٩ كَرم در ميلى ليتر در ٣٧ درجه سانتیگراد است. يعنى ١٢% وزن بدن آنها چربى است و بدن افرادى كه وزن مخصوص آنها كمتراز اين مقدار است نسبتاً چاق و آنهايى كه بيشتر از اين مقدار است لاغر به حساب مى آيند. مقدار اين اختلاف را به طور كلى بر مبناى استاندارد تعيين شده مى توان محاسبه كرد. هر نوع اختلاف در تغيير وزن از استاندارد را Obesity Tissue مى نامند، كه ممكن است در جهت افزايش ياكاهش وزن باشد. چنانكه ذكر شد، اين تغيير وزن چربى خالص نيست و مربوط به نسج بخصوصى هم نمى باشد.
مطالعات اخير نشان مى دهدكه بدن مرجع حدود ١٦% كل بدن چربى دارد.
براى تعيين چربى بدن از روشهاى ديگرى نيز استفاده مى گردد. يكى از اين روشها استفاده از اجسام راديواكتيو مانند كريبتون و يا سيلكو پروپان است كه فقط در چربيها مى توانند مستقر شوند. اين روش هنوز در مرحلة آزمايشى قرار دارد.
تعيين چربى بدن با اندازه گيرى ضخامت چربى زيرجلد روش ديگر اندازه گيرى چربى زير جلد با استفاده ازكوليسهاى مخصوص به نام Caliper است. استفاده از اين دستكاه به دقت زياد و ضوابط معين احتياج داردكه در اينجا به شرح اين روش مى يردازيم:
قشرى از چربى در زير پوست بدن وجود داردكه مى توان به وسيله دستكَاهى به نام كاليبر كه مخصوص اندازه گيرى ضخامت خوبى زير جلد درست شده، ضخامت آن را تعيين كرد.
اين اندازه گيرى در چندين نقطه روى بدن كه شاخص ضخامت چربى است، انجام مى گير د و با چربى كل بدن كه با روش سنجش وزن مخصوص تعيين شده همبستگى خوبى نشان مى دهد.
تمام اندازه ها روى طرف راست بدن در حالى كه شخص مورد آزمايش روى يك چهار يايه نشسته، گرفته مى شود.
نواخى زير در بدن براى اندازه گيرى انتخاب شده است:
الف - ماهيچه دوسر (Biceps): در حالى كه شخص مورد آزمايش روى چهارپايه نشسته و دستهايش را به حالت آزاد روى رانهايش قرار داده است وسط شكم ماهيچه دوسر اندازه گيرى مى شود.
ب - ماهيچه سه سر (Triceps): در حالتى اندازه گيرى مى شود كه دست شخص به حالت عمودى وآزاد قرار گرفته و وسط ماهيچه سه شاخه كه دقيقاً بين سرآرنج و یا نوک استخوان سرشانه است اندازه گیری میگردد.
ج - زير استخوان كتف (Subscapular) : درست بايينتر از زاويه تحتانى (Scapular) يا كتف يك زاويه ٢٥ درجه به طرف خط عمود.
د- (Super Tiac) : درست بالاى برجستگى استخوان Iliac در وسط خط (محور) پهلو.
در اندازه گيرى اين چهار قسمت شخص آزمايش كننده، قبل از به كار بردن دستگاه كاليپر بايستى چربى زير جلدى رابين دو انگشت شست و نشان خود محكم گرفته و آهسته به طرف خود بكشد. به طورى كه اين قسمت از بافتهاى زيرين جدا شود.
دهانه دستگاه كاليپر در درجات مختلف كه باز مى شود، فشارهاى ثابت و معينى را نشان مى دهد و عرض دهانه به مقدارى كه باز مى شود، به وسيله متراژى كه در دستگاه كاليپر قرار دارد، اندازه گيرى مى شود. اين روش كاملاً ايده آل نيست زيرا اولاً خطاى فرد آزمايش كننده زياد است، ثانياً توزيع چربى زير جلد در نژادهاى مختلف يكسان نيست و ثالثاً اندازه گيرى چربى زيرجلد با كاليپر روى افراد چاق غير ممكن است.
سنجش آب خارج سلولى: اجسامى مانند انولين، ساكارزتيو سولفات سديم و برمور سديم راديواكتيو هنگام ورود به بدن فضايى را معادل با فضاى آب خارج سلولى اشغال مى كنند. با استفاده از خاصيت چنين اجسامى آب خارج سلولى رامى توان محاسبه نمود.
براساس اين محاسبات، آب خارج سلولى بين ١٨ تا 24 درصد وزن كل بدن فرد سالم تخمين زده مى شود.
سنجش آب سلولى و جرم سلولها: وزن آب داخل سلولها رابه روشهاى غير مستقيم و با تفاضل وزن آب خارج سلولى از وزن كل آب بدن مى توان تخمين زد. براى مثال اگر وزن يک فرد طبيعى ٦٥ كيلوگرم فرض شود ودر نظر بگيريم كه ٧٠ درصد از جرم كل سلولهاى بدن او را آب تشكيل مى دهد و حجم كل آب بدن او 40 ليتر و آب خارج سلولى او ١٥ ليتر فرض شود، آب داخل سلولى 40 - ١٥ = ٢٥ ليتر ووزن بدن منهاى چربى يا جرم كل سلولهاى اين فرد ٢٥ * ١٢٠ - ٣٥/٧ ليترگرم خواهد بود و اين رقم معادل ٥٥٪ وزن بدن چنين فردى است.
٤ - اندازه گيرى پتاسيم بدن
گاما اسپكترومتر وسيله گران قيمتى است، زيرا فرد مورد آزمايش و دستگاه ردياب هردو مى بايستى از اشعة محيط خارج (اشعه فضايى و منابع محلى تشعشعات يونيزه) توسط يک سپر فولادى يا سربى ايزوله گردند. هر يک از دستگاهها را بايستى به تنهايى تنظيم نمود.
زيرا ميزان شمارش به عواملى نظير سابقه شمارش ميزان جذب اشعه، نسوج فرد و كارآيى دستگاه در رديابى اشعه ساطع شده از فرد دارد.
