内容二　能　　量

一切生物都需要能量来维持生命活动。能量既不能创造也不能消灭，只可以从一种形式转变成另一种形式。能量来自太阳，植物将太阳能转变为化学能并储存下来，动物从植物或其他动物获取能量，人类以植物和动物作为食物，从而获取维持生命和健康所必需的能量。

一、能量单位

国际上能量通用单位为焦耳（Joule，J），1000焦耳称为千焦耳（kJ），1000千焦耳称为兆焦耳（MJ）。营养学界目前习惯用卡（calorie，cal）或千卡（kcal）为能量单位。换算关系如下：

1kcal＝4．184kJ（1cal＝4．184J）；

1kJ＝0．239kcal；

1MJ＝239kcal。

二、人体的能量需求

人体在正常情况下机体消耗的能量多，其需要的能量就随之增加，能量的需求与消耗应处于平衡状态。人体的能量需求主要取决于基础代谢和生长发育消耗的能量、体力活动消耗的能量和食物热效应消耗的能量三个方面。

1．基础代谢和生长发育消耗的能量

基础代谢指维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗，占人体所需总能量的60%～70%。测定基础代谢必须是在空腹12～14h，室温保持在26～30℃，清醒、静卧，全身肌肉放松的情况下进行。基础代谢是维持生命的最低能量消耗，此时能量仅用于维持体温、呼吸、心跳及其他器官最基本的生理需要。基础代谢的水平用基础代谢率（basal metabolic rate，BMR）表示。BMR的单位为kJ/（m²·h）、kJ/（kg·h）或MJ/d。可按体重计算人体的基础代谢率，中国营养学会已将不同年龄、性别人群的BMR的计算公式（表1－1）列入中国居民膳食营养素参考摄入量中。

表1－1　不同年龄、性别人群的基础代谢率（BMR）的计算公式

续表

注：①此表摘自中国营养学会编著的《中国居民膳食营养素参考摄入量》，25页，北京，中国轻工业出版社，2000年；

　　②W表示体重，单位为kg；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　③“0～”表示大于或等于0岁小于下一个年龄段即3岁，其余类推。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

人体的基础代谢水平，不仅个体之间存在差异，自身也常有变化，影响人体基础代谢的因素有如下几种。①年龄和生理状态：生长发育期的儿童、青少年、孕妇、乳母基础代谢率相对较高；随着年龄增长，基础代谢率会逐渐降低，30岁以后每10年降低2%。②性别：男性高于女性，一般男性基础代谢率比女性高5%～10%；因为男性肌肉发达，体重大。③体格：体重相同的人，瘦高者基础代谢率高于矮胖者。④病理状态：在发热、创伤、外科手术、烧伤、甲状腺功能亢进等应激状态时，基础代谢率增高。此外，情绪改变，过冷、过热的气候，睡眠等也可影响基础代谢率。烟中的尼古丁及咖啡中的咖啡因均可引起基础代谢水平升高。

2．体力活动消耗的能量

体力活动消耗的能量占人体所需总能量的15%～30%，是能量消耗变动最大的一部分。体力活动消耗的能量受性别、年龄、职业、生活方式、体力活动的强度和持续时间的影响较大。肌肉发达者消耗能量多，体重重者做相同的活动较体重轻者消耗的能量多。其中，最大的影响因素是所从事的职业。中国营养学会将体力活动强度分为轻、中、重三级，中国成人体力活动水平分级见表1－2。

表1－2　中国成人体力活动水平分级

注：此表摘自中国营养学会编著的《中国居民膳食营养素参考摄入量》，北京，中国轻工业出版社，2000年。

3．食物热效应消耗的能量

食物热效应（thermic effect of food，TEF）是指人体在摄食过程中引起额外的能量消耗。摄食后，人体对食物中的营养素进行消化、吸收、代谢、转运及储存等，都需要额外消耗能量。这种因摄食而引起的热能的额外消耗，称为食物热效应，也称食物特殊动力作用（specific dynamic action，SDA）。食物热效应与食物成分有关，蛋白质、脂肪和糖类的食物热效应各不相同，蛋白质最高，约消耗本身产生能量的30%，糖类为5%～6%，脂肪为4%～5%，混合性膳食为其总热能的10%左右。

三、人体能量需要的确定方法

确定人体每日所需能量，对制订合理的膳食计划，维持能量平衡，防止肥胖和消瘦，预防心脑血管病和糖尿病，保证人体健康是非常必要的。人体每天需要的能量可通过以下方法来确定。

（一）计算法

（1）能量消耗法　计算某人的一日能量需要量，需详细地记录其一天的各项活动，或根据工作性质确定其活动强度，计算出一天的能量消耗，也就是一日能量的需要量。也可根据表1－3查出各种强度体力活动的能量消耗。

表1－3　各种强度体力活动的能量消耗

注：RMR为静息代谢率，WHO于1985年提出用RMR代替BMR。

静息代谢率（resting metabolic rate，RMR）是测定维持人体正常功能和体内稳态，再加上交感神经系统活动所消耗的能量。由于基础代谢率的测定比较困难，WHO于1985年提出用RMR代替BMR。测定RMR时，全身处于休息状态，且不是空腹而是在进食3～4h后测量，此时机体仍在进行着若干正常的消化活动。测量RMR比测定BMR容易，其值略高于BMR，但两者的差别很小，RMR与BMR相差约10%，目前RMR应用更为普遍。

（2）膳食调查法　体重相对稳定，正常饮食情况下，通过每日膳食回顾调查，可间接估算出其能量需要。此法一般需要至少3天，每天详细记录摄入食物的种类和数量，然后计算出平均每人每天的总能量供给情况。此法简单易行，应用广泛。如调查某人群的能量需要，应有一定的样本含量。

（二）测量法

（1）直接测热法（direct calorimetry）　直接测热法的原理是直接测定人体释放热量的多少。测得的结果可反映机体能量代谢情况，进而可求出机体的能量需要。经典的方法是：被测对象在特制的小室内，在一定时间内进行特定的活动，测定循环进入和流出的空气温差，或是将小室周围用水包围起来测定水的温差，根据气温差或水温差即可求得人体整个代谢过程中所散发的热量。因为此方法造价昂贵，影响因素多，所以目前很少采用。

（2）间接测热法（indirect calorimetry）　间接测热法的原理是：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。每消耗1L氧可产热20．3kJ（4．9kcal）。

四、能量参考摄入量与能量来源

（一）参考摄入量

不同年龄、不同性别、不同职业和不同生理状态的人对能量的需求有所不同，中国营养学会分别制定了各个年龄段、不同性别、不同生理状态和不同体力活动水平人群的膳食能量参考摄入量，具体见表1－4。

表1－4　中国居民膳食能量推荐摄入量

续表

注：①本表摘自中国营养学会编著的《中国居民膳食营养素参考摄入量》，北京，中国轻工业出版社，2000年；

　　②“0～”表示大于或等于0岁小于下一个年龄段即0．5岁，其余类推；　　　　　　　　　　　　　　　　

　　③RNI为推荐摄入量。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（二）能量来源

人体所需的能量主要来自食物中的三大类物质，即蛋白质、脂肪和糖类，这三类物质称为三大产能营养素，或称为三大热源质。另外，酒中的乙醇也能提供较高的能量。因此，在计算总能量摄入时，应考虑是否饮酒以及所产生的能量。

蛋白质、脂肪、糖类在体内氧化所产生的能量并不相同，即产能系数不同。产能系数分别为：1g蛋白质可产生能量约16．7kJ（4kcal），1g脂肪可产生能量约37．6kJ（9kcal），1g糖类也可产生能量约16．7kJ（4kcal）。此外，1g纯酒精在体内氧化可产生能量约29．3kJ（7kcal）。

每日摄入的总能量在满足人体能量需求的前提下还必须考虑其来源的合理性，即三大产能营养素的比例关系。正常情况下，成年人由蛋白质提供的能量应占总能量的10%～12%（生长发育时期的儿童、青少年以及老年人为12%～14%），由脂肪提供的能量应占总能量的20%～30%，由糖类提供的能量应占总能量的55%～65%。

五、能量与健康

一般情况下，人体能量摄入有以下三种状态：①摄入的能量与所消耗的能量相等，即能量平衡状态；②摄入能量低于消耗能量，即能量不足；③摄入能量大于消耗能量，即能量过剩。机体处于能量平衡状态是维护健康的基本条件，能量不足和能量过剩均有害于健康。

（1）能量不足的危害　如果人体摄入的能量不足，机体则动用自身的能量储备，甚至消耗自身的组织以满足生命活动所需的能量。如长期能量摄入不足，会引起营养缺乏性疾病，最常见的是蛋白质－热能营养不良，该病在世界范围内仍广泛流行，多见于婴幼儿。常出现生长发育迟缓、消瘦、水肿、活力消失，严重的可导致死亡。

（2）能量过剩的危害　人体如果长期摄入能量大于消耗能量，即会导致肥胖。因为多余的能量在体内主要以脂肪形式储存。肥胖对健康的损害很大，目前全球大约有12亿人患有肥胖症，我国大约有2亿。肥胖与很多疾病有关，据研究，肥胖者糖尿病患病率是正常体重者的3～5倍。肥胖还是高血压、动脉硬化、冠心病、乳腺癌、结肠或直肠癌、某些退行性疾病的危险因素。肥胖一旦发生，不容易治疗，故预防是关键。