Вопрос, во что выльется нехватка в рационе каждой килокалории, очень важен для худеющих. Можно задать и обратный вопрос: если задан определенный темп похудения, какому дефициту калорий он соответствует. Из калорийной теории питания, или теории калорий, как иногда говорят, а по сути, энергетических соотношений в организме, вытекает, что между величиной дефицита калорий и потерей веса должна быть прямая пропорциональность, поскольку недостающую для жизнедеятельности энергию организму поставляют «сгорающие» ткани организма (под «сгоранием» понимается расщепление тканей организма, их переваривание, всасывание и усвоение).
А таковых в организме, как и в пище, три вида: белки, жиры и углеводы. Самый первый само собой подразумевающийся подход здесь таков: сгорают жиры, следовательно каждый грамм потери веса дает организму 9 ккал энергии, следовательно при желании похудеть за неделю на 700 г (100 г в день) дисбаланс должен составлять 9*100=900 (ккал).
Но не все так просто. Даже в идеальном случае (потеря только жира) вместе с жиром уходит связанная с ним вода и соединительные ткани. В среднем можно считать, что жировая ткань содержит 80% жира, 18 % воды и 2% соединительных тканей. При калорийности жира 9 ккал/г и соединительной ткани 1,6 ккал/г энергетическая ценность жировой ткани составит 7,23 ккал/г.
Разумеется, это значение ориентировочное, поскольку состав жировой ткани меняется в зависимости от места ее нахождения, пола и степени ожирения человека и пр. Некогда через англоязычную литературу было вброшено (и с тех пор неоднократно цитируемое) значение энергетической ценности депонированного жира 3500 ккал на американский фунт веса (453,6 г), что при прямом пересчете дает ЭП=3500/453,6=7,72 (ккал/г). В русскоязычную литературу это значение перешло либо с округлением до 7,5 ккал/г, либо, с делением в уме и предполагая американский фунт примерно равным 500 г, ЭП=3500/500=7 (ккал/г).
Это последнее значение оказывается очень удачным с практической точки зрения (поскольку в неделе 7 дней), и тогда потеря веса за неделю в граммах оказывается численно равной дисбалансу в килокалориях. Поясним примером: для похудения с темпом 400 г в неделю (оптимальный темп похудения, принят на системе похудения «Минус фунт», где дефицит калорий составляет 400 ккал. И, соответственно, при желании худеть в неделю на 800 г дисбаланс должен составить 800 ккал. Официальная диетология в последние годы обычно рекомендует худеть с дефицитом 500-1000 ккал. На самодеятельных, распространяемых через Интернет «диетах», дефицит зачастую превышает эти значения.
Но ведь похудение только за счет жировой ткани – идеализированный случай. В общем случае снижаются также углеводные запасы организма (гликоген), теряется белок (мышцы), и, наконец, вес может измениться за счет не обладающей энергетической ценностью воды (выделяемой через почки и/или с потом, выдыхаемым воздухом).
В организме человека есть энергетические запасы двух видов – стратегические в виде подкожного и висцерального (внутреннего) жира и тактические в виде гликогена в печени и мышцах. Стратегические запасы более обширные, но до них труднее добраться, а тактические всегда под рукой, но их мало. Запасы гликогена в печени составляют 5% от ее массы, в мышцах 1% от массы мышцы.
Исходя из массы печени 1,5 кг и мышечной массы 25 кг, в печени содержится не более 100 г гликогена, а в мышцах 250 г. В среднем можно считать, что в организме человека гликогена 300-350 г. Гликоген еще называют «животным крахмалом», он весьма схож с картофельным или кукурузным крахмалом по химической формуле и структуре молекулы. И калорийность гликогена, как и всякого углевода, равна 4 ккал/г.
Но невозможно представить себе в организме запас сухого крахмального порошка. Гликоген образует с водой гель, нечто вроде киселя, и каждый грамм гликогена связывает 2-3 г воды, тем самым удельная энергетическая ценность депонированного (т.е. хранящегося в депо) гликогенового геля в 3-4 раза меньше энергетической ценности чистого гликогена, и составляет около 1 ккал/г. 300-350 г гликогена обладают калорийностью 1200-1400 ккал.
Гликоген расходуется на поддержание жизнедеятельности организма, когда пища уже вся или большей частью усвоена, либо в условиях физической нагрузки, когда пищеварение угнетается. Предположим, что во время физической работы затрачено 300 ккал энергии (это пробежка в 4 км для человека весом 75 кг). Если считать, что вся эта работа обеспечена гликогеном мышц, то в мышцах сожгутся 75 г гликогена, с которым связаны ~200-250 г воды. Эта вода нарушит водный баланс организма и должна либо вывестись почками, либо выделиться путем потоотделения, что предохранит организм от перегрева.
Проведем ориентировочные расчеты. Если в человеке общие запасы гликогена в мышцах и печени составляют 350 г, что эквивалентно 350*4=1400 (ккал), а уровень основного обмена составляет 1/ккал/кг/час, то при весе 70 кг на поддержание жизнедеятельности необходимо 70 ккал в час, и запасы гликогена были бы исчерпаны через 1400/70=20 (часов).
Таким образом, так называемое 36-часовое голодание полностью истощает запасы гликогена. При интенсивной физической работе они истощаются еще быстрее. Через 1-2 часа после приема углеводов начинается процесс синтеза гликогена и пополнение его запасов. На восстановление запасов гликогена необходимо 2-4 суток. При этом происходит суперкомпенсация – некоторое время гликогена в мышцах и печени даже больше, чем в норме.
Эти пользуются спортсмены перед ответственными соревнованиями, делая углеводную разгрузку/загрузку. Среди марафонцев принято считать, что запасы гликогена истощаются полностью к 35-му километру дистанции (субъективно ощущается как «удар об стену»), и последние 7 километров самые тяжелые, т.к. приходится переходить на жиросжигание. Именно поэтому между дистанциями 30 км и 42,195 км разница не столько количественная (как между, предположим, 20 км и 30 км)), сколько качественная. А вот одолевшие марафон спортсмены (да и любители!) спокойно и без паники относятся к предложению поучаствовать в супермарафонах 50 и 100 км. Дело-то уже привычное – бежать с пустым гликогеновым депо, расходуя практически безграничные жировые запасы.
Итак, оказывается энергетическая ценность 1 г потери веса не всегда 7 ккал, она может составлять и 1 ккал (калорийность гликогено-водного геля). Этим частично объясняется бóльшая потеря веса в первые дни голодания или низкокалорийной диеты (еще необходимо учесть потерю веса за счет уменьшения количества поваренной соли и содержимого желудочно-кишечного тракта до установления нового равновесия).
После уменьшения в организме количества гликогена начинается процесс жиросжигания. По исчерпанию запасов жира энергию организму начинают поставлять белки. А запасов белка в организме нет, и начинают расходоваться белки тканей – мышц, печени, почек, сердца. В первую очередь, конечно, мышц, а затем, поскольку обслуживание меньшего количества мышц требует меньших ресурсов, и белки печени, почек и в последнюю очередь сердца. В последнюю очередь затрагиваются мозг и нервные ткани.
Энергетическая ценность мышц порядка 1,2 ккал/кг. И тогда все упирается в порядок следования потери жира и мышц при похудении. При слишком большом дефиците калорий и отсутствии физических нагрузок в первую очередь сжигаются мышцы (за ненадобностью, а также как наименее ценный в энергетическом отношении материал). Можно провести аналогию: вы отправились в поход и везете с собой топливо: кокс и дрова. Что будете жечь в первую очередь?
При более-менее же разумном похудении (умеренный дефицит и умеренные физические нагрузки) избежать потери мышц не удастся (в конце концов мышцы же обслуживают по мере похудения меньшую массу тела, и их требуется меньше), но пропорция потери жира и мышц приближается к 3:1, т.е. на каждые 3 г жировой ткани теряется 1 г мышц, что еще более снижает энергетический эквивалент килограмма массы тела.
Существует оценка этого значения порядка 6800 ккал/кг. При строгих диетах соотношение потерь жира и мышц может составлять 1:1, что еще более снижает значение энергетического эквивалента килограмма веса тела (до 4000 ккал/кг). Соотношение между теряемой массой жира и мышц зависит также от количества жира в теле. При большом количестве жира он расходуется в первую очередь, но по мере уменьшения запасов жира начинают сжигаться мышцы.