能量

第四节能量

能量

一、体内能量的来源、转移、贮存和利用：

1、产能营养素的能量系数—热量及单位：

能量食物在体内经酶的作用进行生化氧化所释放出的热能，营养学上用“kcal”或“KJ”来表示。1kcal=4.2kJ//1kJ=0.24kcal。

能量系数：以每克产能营养素在体内充分氧化时所释放的热量来表示。3 种产能营养素的生理有效能即能量系数为：

糖类：4.1*98%=4 kcal/g +CO2+水

脂肪：9.45*95%=9 kcal/g +CO2+H2O

蛋白质：(5.65-1.3)*92%=4 kcal/g +尿素等

氧的热价：在代谢物质的氧化过程中，每耗1LO2 所产生的热量称为氧的热价。

1g 糖完全氧化耗氧0.81L，氧化糖类时氧热价为5.0 kcal/L/O2。

1g 脂肪完全氧化耗氧1.98L，脂肪氧化时氧的热价为4.7 kcal/L/O2。

1g 蛋白质不能完全氧化，热价计算较复杂，约为4.6 kcal/L/O2。

一般混合食物氧的热价为4.825 kcal/L/O2。

2、ATP 与

ATP 是一种重要的储能、供能物质，体内能量的利用过程主要通过ATP 的合成与分解来实现。所以ATP 常被称为能量的“通货”。

ATP 生成后，当其浓度很高时，它可将高能磷酸键转移给肌酸，以暂时贮存能量，而当细胞内ATP 有少量消耗时，磷酸肌酸又生成新的ATP。

ATP ADP+H3PO4

+8 kcal/mol

C + ATP + 9.5 kcal/mol

3、体内能量的转移、贮存和利用：

二、决定人体能量消耗的因素：

1、维持基础代谢所需要的能量：

基础代谢：指当机体处于清醒、静卧（不受肌肉活动和神经紧张的影响）和空腹状态下（饭后12-14h，不受食物特殊动力作用）以及一定环境温度（20℃±）下维持生命所必需的最低热能需要量。

1）基础代谢率：

基础代谢所消耗的能量通常以每h、每M2 体表面积所散发的能量来表示，称BMR。即单位时间内人体每平方米体表面积所消耗的基础代谢能量。一般情况下，每kg 体重、每h 基础代谢所消耗的能量为1kcal，因而基础代谢的简单计算方法为：1kcal*24h*体重（kg）。通常女性BMR 约比男性低5%。

2）影响基础代谢能量消耗的因素：

包括体表面积和体型、年龄及生理状态、性别因素、种族、营养状态、疾病及内分泌。

2、体力活动的能量消耗：

也称运动的生热效应。体力活动一般包括职业活动、社会活动、家务活动和休闲活动等，因职业不同造成的能量差别最大。

3、食物特殊动力作用的能量消耗：

进食后，机体向外散失的热量比进食前有所增加，即人体热能消耗增加，这种由于摄取食物而引起机体能量代谢额外增加的现象就是食物特殊动力作用。食用普通混合膳食时，食物特殊动力作用相当于每日基础代谢的10%或全日总能耗的6%，约150-200 kcal 的能量。

4、生长发育：正在生长发育的机体需额外能量维持机体的生长。

5、人体的能量需要：

3 个月婴儿120 kcal/kg；3-5 月115；6-8 月110；9-11 月105；1-3 岁100；

>3岁后每增加3 岁，每kg 体重所需热能减去10kcal，而成年人所需Q 仅为42kcal/kg。成年期，BMR 下降相应调整热能供给，20-39 岁基础代谢比较稳定，一般以这个时期热能供给量为标准，

>40 岁，一般以10 年为一段，依次分别递减5%、10%、20%和30%。也有个体差异。

表3-1 建议的中国成人活动水平分级

三、能量需要量的测定及推算：

食物中所含的能量，有一部分以热能形式向外界散发，不能被机体利用，仅有助于体温维持；另一部分约有45%±储存于ATP 中，供机体在各种生命过程中能量消耗之用，这些能量经组织细胞利用后，绝大部分最后也将转变为热能而散失。所以，测定机体向外散放的热能可代表机体能量代谢或能量消耗，实际就是其能量的需要量。

一般可采用以下几种方法：气体代谢法、双标记法、心率监测法、活动时间记录法和要因计

算法。

四、能量代谢失衡：

长期能量摄入不足：会动用机体储存的糖原及脂肪，发生Pro-Q 营养不良，临床主要表现消瘦、贫血、神经衰弱、皮肤干燥、脉搏缓慢、工作能力下降、体温低、抵抗力低，儿童出现生长停顿等。

长期能量摄入过多：会造成人体超重或肥胖，血糖升高，脂肪沉积，肝脂增加肝功能下降，过度肥胖还造成肺功能下降，易造成组织缺氧。肥胖并发症主要有脂肪肝、糖尿病、高血压、胆结石、心脑血管疾病及某些癌症。

五、能量的参考摄入量（DRIs）及食物来源：

1、能量的推荐摄入量：

能量需要量是指维持机体正常生理功能所需要的能量，即长时间保持良好的健康状况、具有良好的体型、机体构成和活动水平的个体达到能量平衡，并能胜任必要的经济和社会活动所需要的能量摄入。

2、能量的食物来源：

糖、脂肪、蛋白质普遍存在于各种食物中，但动物性食物一般比植物性食物有较多的脂肪和蛋白，植物性食物中粮食以糖类和蛋白为主，油料作物有丰富的脂肪，其中大豆有大量油脂个蛋白质，至于水果、蔬菜类一般含能较少，但硬果例外，如核桃、花生等含大量油脂，有很高的热能。

体内的能量，一方面不断地释放出热量，维持体温的恒定并不断地向环境中散发，另一方面作为能源可维持各种生命活动的正常进行。

除碳水化合物、脂肪和蛋白质是三大能量营养素外，酒中的乙醇也能提供较高的能量。

能量的单位

焦耳(joule,J)，

千焦耳(kilojoule，kJ)

卡(calorie，cal)

千卡(kilocalorie，kcalorie，kcal)

1cal＝4.184J

1J＝0.239cal。

生热营养素产生能量

1g碳水化合物产生能量为16.7kJ(4.0kcal)

1g脂肪产生能量为36.7kJ (9.0kcal)

1g蛋白质产生能量为16.7kJ(4.0kcal)

1g乙醇产生能量为29.3kJ (7.0kcal)

人体的能量消耗包括基础代谢、体力活动和食物的热效应三个方面。

基础代谢(basal metabolism，BM)是指维持生命的最低能量消耗，即人体在安静和恒温条件下(一般18～25℃)，禁食12小时后，静卧、放松而又清醒时的能量消耗。

确定基础代谢的能量消耗(basic energy expenditure，BEE)，必须首先测定基础代谢率(basal metabolic rate，BMR)。

基础代谢率就是指人体处于基础代谢状态下，每小时每平方米体表面积(或每公斤体重)的能量消耗。

计算基础代谢的能量消耗

●用体表面积进行计算

体表面积(m2)＝0.00659×身高(cm)＋0.0126×体重(kg)－0.1603

然后再按年龄、性别查表，计算BMR。

●直接用公式计算

男BEE＝66+13.7×体重(kg)+5.0×身长(cm)－6.8×年龄(y)

女BEE＝65.5+9.5×体重(kg)+1.8×身长(cm)－4.7×年龄(y) 简单的方法

成人男性按每公斤体重每小时1kcal(4.18kJ)

女性按0.95kcal(3.97kJ)，和体重相乘直接计算

● WHO于1985年推荐使用Schofield公式(表)，计算一天的基础代谢能量消耗。

影响人体基础代谢有以下一些因素

●体格的影响

同等体重，瘦高者>矮胖者，男性高于女性5%-10%。

●不同生理、病理状况的影响

儿童、孕妇高，30岁以上每10年降2%。

●环境条件的影响

炎热、寒冷、过多摄食、精神紧张升高；禁食、少食、饥饿降低。

●尼古丁和咖啡因可以刺激基础代谢水平升高

体力活动

极轻的体力活动：以坐姿或站立为主的活动，如开会、开车、打字、缝纫、烹调、打牌、听音乐、油漆、绘画及实验室工作等。

轻体力活动：指在水平面上走动，扫卫生、看护小孩、打高尔夫球、饭店服务等。

中等体力活动：这类活动包括行走、除草、负重行走、打网球、跳舞、滑雪、骑自行车等。

重体力活动：负重爬山、伐木、手工挖掘、打篮球、登山、踢足球等。

极重体力活动：运动员高强度的职业训练或世界级比赛等。

食物热效应(thermic effect of food，TEF)，即食物特殊动力作用(specific dynamic action，SDA)：指人体在摄食过程中，由于要对食物中营养素进行消化、吸收、代谢转化等，需要额外消耗能量，同时引起体温升高和散发能量。

不同的产能营养素其食物热效应不等

脂肪：消耗本身产生能量的4%～5%

碳水化物: 消耗本身产生能量的5%～6%，

蛋白质: 消耗本身产生能量的30%。

人体一日能量需要的确定

●计算法

计算能量消耗确定能量需要:包括基础代谢、体力活动和食物热效应三方面。

膳食调查

●测量法

直接测热法

间接测热法

各种强度的体力活动及能量消耗

测量法

直接测热法(direct calorimetry)的原理是人体释放热量的多少可反映机体能量代谢情况，进而可求出机体的能量需要。

间接测热法(indirect calorimetry)的原理是产热营养素在体内氧化产生CO2和H2O，并释放能量满足机体需要，因此只需测出氧气消耗量或产生水量的多少，就可以计算能量的消耗，进而确定能量的需要量