一、概述

　　能量是一個系統(tǒng)作功的能力。因系統(tǒng)作功時多以燃燒產(chǎn)熱形式表達(dá)，故曾被稱為熱能。自然界中的能量既不能創(chuàng)造也不會消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)變成另一種形式。

　　人類的一切生命活動的基本形式為新陳代謝。而人體的新陳代謝實際上又是體內(nèi)、外環(huán)境進(jìn)行的物質(zhì)與能量的交換。在這一過程中均需不斷產(chǎn)生和消耗能量。由于人的新陳代謝和體溫的維持都需要消耗能量，如細(xì)胞的生長繁殖、組織的自我更新、營養(yǎng)物質(zhì)的運輸、代謝廢物的清除等。因此，沒有能量，機(jī)體的任何一個器官都無法進(jìn)行工作。即使是人在睡眠時，維持生命的血液循環(huán)和呼吸等生理活動仍照常進(jìn)行，同樣需要消耗能量。

　　食物中提供的營養(yǎng)素則是機(jī)體能量的源泉。食物中的供能營養(yǎng)素在體內(nèi)經(jīng)酶的作用進(jìn)行生物氧化既可釋放出能量。人體所需能量通常來源于碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)等三大營養(yǎng)素，故此三者被稱為供能營養(yǎng)素。它們是通過自然界的動、植物吸收太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存下來的物質(zhì)。

　　二、能量單位

　　營養(yǎng)學(xué)界曾廣泛以“千卡(kcal)”為單位來表示能量。1千卡相當(dāng)于將1kg水的溫度升高10C(即由150C升高到160C)時所需要的能量。

　　目前，國際通用的能量單位為焦耳(J)。但有些國家，如美國、加拿大和我國仍在繼續(xù)使用卡和千卡。以下為千卡(kcal)與焦耳(J)之間的換算關(guān)系。

　　1kcal=4.184kJ;1kJ=0.239kcal

　　1000 kcal=4.184MJ;1 MJ=239 kcal

　　每克蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物的產(chǎn)熱量分別為4kcal(16.7kJ)、9kcal(36.7kJ)和4kcal(16.7kJ)。此外，酒中的乙醇也能提供較高的能量。每克乙醇產(chǎn)生能量為7 kcal(29.3kJ)。

　　三、人體的能量消耗

　　一般成年人的能量消耗，包括基礎(chǔ)代謝、體力活動消耗和食物熱效應(yīng)等三個途徑。對于兒童、孕婦、乳母等還要滿足其特殊生理需要，如兒童、青少年應(yīng)滿足其生長發(fā)育的需要;孕婦則要保證胎兒正常生長需要，而乳母應(yīng)考慮分泌乳汁的需要等。

　　人體能量代謝很復(fù)雜，不僅受體力活動、營養(yǎng)條件、環(huán)境因素以及生理狀態(tài)、疾病等情況的影響，而且亦受中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制。其中，體力活動是影響能量需要最明顯的因素。

　　㈠基礎(chǔ)代謝

　　1、基礎(chǔ)代謝與基礎(chǔ)代謝率(插基礎(chǔ)代謝率表)

　　基礎(chǔ)代謝(basal metabolism，BM)是指維持人體基本生命活動的最低能量需要，即在無任何體力活動及緊張思維活動、全身肌肉松馳、消化系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)情況下(即睡眠或睡眠初醒時)，用以維持體溫、心跳、呼吸、細(xì)胞內(nèi)外液中電解質(zhì)濃度差及蛋白質(zhì)等大分子合成的能量消耗。而在基礎(chǔ)狀態(tài)下，單位時間內(nèi)代謝所消耗的能量，即為基礎(chǔ)代謝率(basal metabolism rate，BMR)。通常，BMR常以單位時間內(nèi)人的體表面積所散發(fā)的熱量來表示。

　　2、基礎(chǔ)代謝的測定

　　基礎(chǔ)代謝的測定一般是在環(huán)境溫度恒定(18～250C)及人處于清醒、靜臥、空腹(進(jìn)食后12小時)的狀態(tài)下進(jìn)行。通常應(yīng)先根據(jù)身高、體重求出個體的體表面積，再按體表面積與該個體年齡的基礎(chǔ)代謝率計算出基礎(chǔ)代謝消耗的能量。

　　我國趙松山于1984年提出一個適合中國人的體表面積計算公式：體表面積(m2)=0.00659身高(cm)+0.0126體重(kg)-0.1603。由于基礎(chǔ)代謝率的測定比較困難，WHO于1985年提出用靜息代謝率(resting metabolism，RMR)代替BMR。測定時全身處于休息狀態(tài)，禁食僅需4小時。因此RMR值一般都略高于BMR(約為10%)。

　　一般情況下，每kg體重每小時基礎(chǔ)代謝所消耗的能量為1kcal。因而基礎(chǔ)代謝的簡單計算方法為1(kcal)×24(h)×體重(kg)。

　　有西方學(xué)者提出的公式可以直接計算24小時的基礎(chǔ)代謝能耗量，即基礎(chǔ)能量消耗(basic energy expenditure，BEE)。

　　男：BEE=66.5+13.8×體重(kg)+5.0×身長(cm)-6.8×年齡(歲)

　　女：BEE=65.5+9.5×體重(kg)+1.8×身長(cm)-4.7×年齡(歲)

　　3、影響基礎(chǔ)代謝的因素

　?、朋w表面積――BMR的高低與人的體重并不呈正比例相關(guān)，但與其體表面積呈正比例關(guān)系。故目前常用人的體表面積作為標(biāo)準(zhǔn)來測定BMR。

　　⑵年齡――如兒童的BMR最高，青壯年期較穩(wěn)定，40歲以后有所降低。

　?、切詣e――如男子的BMR一般多高于女子(但女子在妊娠期時，其BMR相應(yīng)增加)。

　　⑷種族――同樣身高人的BMR，因其種族不同而有差異。如身高相同及體表面積相同，但以愛斯基摩人和印第安人的BMR最高，歐美人次之，亞洲人較低。

　?、蔂I養(yǎng)狀態(tài)――長期熱能攝入不足、營養(yǎng)不良者BMR偏低。完全禁食10余日后BMR降低25%，這可能是機(jī)體采取的一種適應(yīng)機(jī)制。

　　⑹疾病――白血病、癌癥、發(fā)燒、內(nèi)分泌失調(diào)等病理情況可影響機(jī)體的新陳代謝。體溫每升高1℃，BMR約增加13%。

　?、藘?nèi)分泌――甲狀腺、垂體、腎上腺機(jī)能亢進(jìn)，相關(guān)激素的分泌旺盛時，人的活動時間越長、強(qiáng)度越大，則能量消耗越多。

　?、碳竟?jié)與體力活動?度――BMR在不同季節(jié)與不同活動?度的人群中有一定的差異，正說明季節(jié)氣候變化與活動?度的差異是對BMR產(chǎn)生顯著影響的因素。如活動?度大的人要高于活動?度小的;冬季人的BMR要高于夏季等。

　?、骟w力活動及?度分級

　　由于體力活動?度的差異是對BMR產(chǎn)生顯著影響的因素。人在不同體力活動?度的狀態(tài)下，所需消耗的能量亦有很大差異，且對能量營養(yǎng)素的攝入量亦有不同。

　　2001年中國營養(yǎng)學(xué)會將我國居民活動強(qiáng)度由原來的五級調(diào)整為三級，即輕、中、重體力活動，從而更便于掌握與操作。調(diào)整后，一般成年人能量的推薦攝入量可用BMR乘以不同的體力活動水平系數(shù)(physical activity level，PAL)進(jìn)行計算，即能量推薦攝入量(RNI)=BMR×PAL。

　　表1―1 我國成人活動水平及PAL值

　　表1―2 中國成年人膳食能量推薦攝入量(RNI)

　?、缡澄餆嵝?yīng)

　　食物熱效應(yīng)(thermic effect of food，TEF)也稱為食物特殊動力作用(specific dynamic action，SDA)，是指人體在攝食過程中，由于要對食物中的營養(yǎng)素進(jìn)行消化、吸收、代謝轉(zhuǎn)化等生理活動，故需要額外消耗能量，同時引起體溫升高和能量消耗增加的現(xiàn)象，就是食物的熱效應(yīng)現(xiàn)象。因此，食物熱效應(yīng)對人體而言實際上是能量的損耗。

　　通常食物熱效應(yīng)的高低與食物營養(yǎng)成分、進(jìn)食量和進(jìn)食頻率有關(guān)。如蛋白質(zhì)含量豐富的食物的熱效應(yīng)最高;其次是富含碳水化合物的食物;而脂肪含量高的食物為最低。一般食物脂肪的消化、吸收等活動約需消耗其本身所產(chǎn)生能量的4%～5%，碳水化合物則為為5%～6%，而蛋白質(zhì)食物則要消耗其本身所產(chǎn)生能量中的30%～40%。若食用混合膳食時，食物的熱效應(yīng)作用可相當(dāng)于基礎(chǔ)代謝的10%，或全日總能量消耗的6%，約為每日600kJ(150kcal)左右。并有吃得越多、進(jìn)食越快，其能量消耗越多，食物的熱效應(yīng)逾高。通常，食物的熱效應(yīng)作用可在進(jìn)食后7～8小時達(dá)到高峰。由于，進(jìn)?時的食物尚不能發(fā)揮其供能作用，故對其消化、吸收等活動所需的能量則是取自人體的能量貯備。所以，每?攝入的能量至少應(yīng)與其熱效應(yīng)所消耗的能量保持平衡。

　　四、能量供給

　　目前，世界各國都有其相應(yīng)的能量供給量的推薦值。其中，包括三大供能營養(yǎng)素的合理攝入比。我國營養(yǎng)學(xué)會于2001年制訂的“中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量”中，即對各年齡組人群確定了具體的能量攝入推薦量，同時也根據(jù)不同的活動強(qiáng)度確定了具體的能量推薦攝入量，并根據(jù)嬰幼兒代謝旺盛，生長迅速的生理特點，制訂了以單位體重的計量方法。通常其能量的需要量要高于成年人。不過，任何國家或組織推薦的能量供給量值都不是絕對的，而僅是適用于多數(shù)人的適中值。故在使用時可作為參考基數(shù)，并需結(jié)合人的個體狀態(tài)或?qū)嶋H能量消耗狀況加以適當(dāng)調(diào)整。

　　一般人在20～39歲這段時間中的基礎(chǔ)代謝比較穩(wěn)定，即以這個時期的能量供給量為基準(zhǔn);40歲以上年齡組可以每10年為一段，隨著年齡的增長，其能量供給量依次分別遞減5%、10%、20%、30%。孕婦在妊娠期是需要額外供給能量，以滿足胎兒發(fā)育的需要，并為合成乳汁作好準(zhǔn)備。

　　此外，能量是否能保持平衡與人體健康的關(guān)系極為密切。若能量長期收支不平衡，首先可反映在體重的變化，并可逐漸發(fā)展到影響人體健康。如體重超出理想體重值的15~20%者為過重;超出20%者為肥胖。反之，則為偏瘦、消瘦或極度消瘦。有關(guān)臨床資料顯示，當(dāng)人的體形肥胖，或消瘦都有可能成為某些疾病的始動因素。如糖尿病、高血壓、結(jié)核病、肝炎等。

　　再者，由饑餓或疾病等原因造成的能量攝入不足，可使機(jī)體脂肪貯存減少，以致人的體能下降、身體對環(huán)境的適應(yīng)能力和抗病能力也會因此下降、工作效率低下等。如女性的體重過低，即可致性成熟延遲，或易生產(chǎn)瘦小嬰兒;若老年人的能量攝入不足會增加營養(yǎng)不良的危險;若能量不足時，則人體會動員蛋白質(zhì)氧化供能，從而增加蛋白質(zhì)的消耗量，可產(chǎn)生蛋白質(zhì)缺乏癥。

　　五、常用食物能量含量舉例

　　表1―3常用食物能量含量(100g)

　　復(fù)習(xí)思考題：

　　1.熱能的單位有哪些?如何換算?

　　2.人體的熱能消耗包括哪幾個方面?

　　3.基礎(chǔ)代謝的影響因素有哪些?如何簡單計算基礎(chǔ)代謝熱能?

　　4.成人的活動水平是如何分級的?

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