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1、第三章 营养与能量平衡,3.1 能量与能量单位 3.2 能量平衡 3.3 产能营养素的能量 3.4 人体能量的消耗 3.5 能量的供给与食物来源 3.6 能量在食品加工中的变化,2,本章学习的目的与要求,了解能量与能量单位 熟练掌握人体能量来源与能值 掌握能量消耗的构成 掌握能量不平衡对人体的影响 掌握能量的合理膳食来源与构成及适宜摄入量,3,3.1 能量与能量单位,3.1.1 能量的来源,太阳能,光合作用,脂肪,碳水化合物,蛋白质,饮食营养,能量的转移、贮存与利用,ATP在生物体内可以参与肌肉收缩转变成机械能，参与物质主动转运转变成渗透能，参与合成代谢转变成化学能，维持生物电转变成电能，维持
2、体温转变成热能等。,5,3.1.2 能量单位,能量是一个系统作功的能力。 单位： 焦或焦耳(joule, J)，千焦(kJ)和兆焦(MJ) 卡(calorie, cal)或千卡(kcal) 卡：1卡相当与1g水从15升高到16 ，即温度升高1 所需的能量 焦耳：1J相当于1N的力将1Kg的物体移动1m所需的能量。 换算的关系：1kcal=4.184kJ,6,3.2 能量平衡,3.2.1能量平衡的定义 体内消耗的能量必须从外界摄入食物才得以补偿，使机体消耗的和摄入的能量趋于相等，营养学上称为能量平衡*。 摄入的能量来自食物的糖、脂肪和蛋白质中的化学能。 消耗的能量用于体温维持、大脑活动、神经传导
3、、营养素的消化和吸收、腺体分泌、体内物质的合成和肌肉的收缩等,7,能量平衡也并不是要求一个人每天消耗的和摄入的能量都必须相等，而是要求成年人在5-7天内其消耗的与摄入的能量的平均值趋于相等。 如果消耗的大于摄入：体重减轻、消瘦 如果消耗的小于摄入：肥胖、超重 二者对成年人都有害健康 对生长发育阶段的青少年摄入稍大于消耗，才能保证正常的生长发育。,8,9,肥胖的危害,据日本专家研究，肥胖给身体带来的危害至少有7个方面。 1.增加心脑和血管的负担，导致动脉硬化，其结果可引起心室肥大，继而出现心绞痛、心力衰竭和高血压，脑溢血等心脑血管疾病。 2.导致便秘，诱发肠癌。 3.形成脂肪肝，导致胆石症。 4
4、.影响呼吸运动，导致气短、乏力甚至缺氧、发绀等肺部疾患。 5.导致胰腺炎，糖尿病的发生。 6.导致性功能障碍，如阳痿、月经过少、闭经和不孕症等。 7.引发腰痛和变型关节炎,10,11,消瘦的危害,影响生长发育、消瘦 体质差，抵抗力弱，易患疾病 贫血、神经衰弱、皮肤干燥 脉搏缓慢、工作能力下降、体温低,12,能量代谢与平衡,评价指标: BMI(体质指数)24(体重kg/身高m2) WHR(腰臀比) 0.8 能量摄入是否平衡, 主要看体重变化 要求:1KG/周;2KG/年 通过控制能量摄入来调节体重，而不是脂肪摄入量,13,3.3 产能营养素的能量,3.3.1 总能值或物理燃烧热(粗卡价) 食物彻
5、底燃烧时所测定的能值,也称食物能值。 蛋白质 5.65kcal/g 23.6kJ/g 脂肪 9.45kcal/g 39.5kJ/g 糖类 4.1kcal/g 17.2kJ/g 乙醇 7.1kcal/g 29.7kJ/g,14,3.3.2 生理能值（或生理卡价）,生理能值即机体可利用的能值 每克碳水化合物、脂肪、蛋白质在体内氧化产生的热能值。 碳水化合物4.0kcal(16.7kJ) 脂肪9.0kcal(37.6kJ) 蛋白质4.0kcal (16.74kJ) 乙醇7.1kcal(29.7kJ) 在体内，碳水化合物和脂肪氧化的最终产物与体外燃烧时相同，因考虑到机体对它们的消化、吸收情况(如纤维素
6、即不能被人类消化)，故二者的生理能值与体外燃烧时可稍有不同。,15,蛋白质在体内的氧化并不完全，氨基酸等中的氮并未氧化成氮的氧化物或硝酸(这些物质对机体有害)，而以尚有部分能量的有机物如尿素、尿酸、肌酐等由尿排出。这些含氮有机物的能量均可在体外燃烧时测得。此外，再考虑到消化率的影响，便可得到机体由蛋白质氧化而来的可利用的能值。不同食品中碳水化合物、脂肪和蛋白质的含量各异，若需了解某种食品所含能值，可利用食物成分表或仔细分析其样品的组成进行计算。,16,3.3.3 产能营养素能值的测定,用氧弹热量计（bomb calorimeter),是一个弹式密闭的高压容器，内有一白金坩蜗，其中放入待测的食物
7、试样，并充以高压氧，使其置于已知温度和体积的水浴中。用电流引燃，食物试样便在氧气中完全燃烧，所产生的热使水和量热计的温度升高，由此计算出该食物试样产生的能(热)量。,17,3.4 人体消耗的能量,人体每日能量的消耗主要包括四个方面*： （1） 基础代谢能 （2） 体力活动能 （3） 食物特殊动力能 （4） 生长发育能（儿童、孕妇等）,18,热能消耗* 需要基础代谢+活动+食物热效应,（对儿童、孕妇、乳母等）,人体能量消耗的构成图解,19,一、基础代谢与基础代谢率,FAO的方法是在机体处于空腹1214h，睡醒静卧，室温保持在2630，无任何体力活动和紧张思维活动，全身肌肉松弛，消化系统安静状态下
8、测定的能量消耗。,主要维持:体温、脉搏、呼吸、血液循环、各器官组织和细胞基本功能等。,基础代谢:是维持生命最基本活动所必须的能量需要。,3.4.1 基础代谢能,20,基础代谢率：,在上述条件下测定的基础代谢速率称为基础代谢率（basal metabolic rate BMR） 基础代谢所消耗的能量通常以每h、每m2体表面积所消耗的能量来表示，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。 （1）用体表面积进行计算 体表面积(m2)=0.0071 X身高+0.0133 X体重-0.1971,21,22,（2）直接用公式计算 现在则多用单位时间内每千克体重所消耗的基础代谢能量表示
9、kJ(kgh)或每天所消耗的能量表示。一般情况下，每kg 体重、每h 基础代谢所消耗的能量为成年男性为1kcal,成年女性为0.95kcal。 通常女性BMR 约比男性低5%这可能是女性肌肉不发达、脂肪组织相对较多之故。 儿童和青少年正处在生长、发育时期，其基础代谢比成人高10-15。一般情况下基础代谢可以有10-15的正常波动。至于基础代谢率，年龄越小相对越高。随着年龄的增加，基础代谢率缓慢降低。,23, 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。,WHO建议的计算基础代谢公式,注：w为体重(kg)。摘自Technical Report Serie
10、724，Geneva，WHO，1985。 我国营养学会推荐，我国儿童、青少年该公式适用，18岁以上人群按公式计算结果减5%。,24,3）影响基础代谢的因素*,种族 年龄与性别 身体成分与体形 营养状态 疾病 内分泌 气温等,25,体型和肌体构成,A=0.00659H+0.0126W-0.1603 A:体表面积（m2） H：身高（cm） W：体重（kg）,年龄 这主要是因生长、发育和体力劳动强度随年龄增加而变化所致。儿童从出生到2岁相对生长速度最高，青少年身高、体重和活动量与日俱增，放所需能量增加。中年以后基础代谢逐渐降低、活动量也逐渐减少，需能下降，至于老年人的基础代谢较成年人低10一15，因
11、其活动更少、所需能量也更少。 年龄不同，身体组成差别很大。基础代谢主要取决于身体各组织的代谢活动，每种组织在身体中的比例，以及它们在整个身体能量代谢中的作用。显然，身体组成的变化将影响到能量的需要。因为身体的某些器官和组织比另一些在代谢上更为活泼。,27,性别,男孩和女孩在青春期以前，其基本的能量消耗按体重计差别很小。成长后男性有更多的肌肉组织。这在以去脂组织表示时，可降低其基础代谢率，因为肌肉基础代谢率较低，但是女性体脂含量较多，其基础代谢率比男性低约5%。女性在月经、怀孕、哺乳时可增加。,28,营养及机能状况和气候,严重饥饿和长期营养不良期间、身体基础代谢率的降低可多达50%。疾病和感染可
12、提高基础代谢率。甲状腺机能亢进，肾上腺素可增加基础代谢。 长期处于寒冷、炎热地区人基础代谢率不同、后者基础代谢率较低。例如印度人的基础代谢率比北欧人平均低约10%,29,3.4.2 体力活动能*,体力活动消耗的热能在人体总热能消耗中占主要部分。约占总能量的15-30%。 变化最大，是控制能量平衡的重要部分。 不同体力活动所消耗的热能不同。,30,体力活动种类很多，营养学上根据能量消耗水平（即活动强度）分为五个级别,31,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。 建议的中国成人活动水平分级,PAL：physi
13、cal activity level, 体力活动水平,以24h的基础代谢率倍数表示,32,体力劳动的特点,体力劳动的特点是以肌肉、骨骼的活动为主，体内物质代谢旺盛，需氧量多，能量消耗大。以男性为例，一个从事中等强度体力劳动的青壮年，每天要消耗2700千卡的能量；重体力劳动者每天约消耗3200千卡以上，比从事脑力劳动者多出300800千卡。,33,34,3.4.3 食物特殊动力作用(specific dynamic action,SDA),食物特殊动力作用又称食物热效应（Thermic Effect of Food，TEF）* :是在食物摄取、消化、吸收、代谢转化等过程中所产生的热能消耗。 产生
14、原因： 1）食物在消化道消化、吸收、代谢过程中的能量消耗。 2）食物中只有转化为高能磷酸键（三磷酸腺苷，ATP）的部分才能被机体利用，其余的作为热能向体外散发，从而使消耗部分能量。,35,食物特殊动力作用的能量,碳水化合物: 56 脂肪: 45 蛋白质: 30,A=10C/9.4 A:一日热能需要量； C:生活观察一日热能消耗量；,当混合膳食时，SDABM10%,36,3.4.4 生长发育能,主要包括儿童、孕妇。 每增加1克新组织约需20kJ(4.78Kcal)的能量。 新生儿按千克体重计算时，比成年人相对消耗多2-3倍的能量； 3-6个月的婴儿，每天有15-23%所摄入的能量被机体用于生长发
15、育的需要。,37,正常成人能量消耗的构成图解,38,3.4.5 人体能量消耗的测定,人体一日热能需要的确定 对指导人们改善自身膳食结构、规律，维持能量平衡，提高健康水平非常重要,测量法,复杂 昂贵 较准确,直接测热法,间接测热法,计算法,简便 易行 结果较粗,膳食调查,计算热能消耗确定热能需要,39,1）直接测定法,直接收集并测量人体所放散的全部热量的方法。,40,直接测热装置示意图,41,2）间接测定法,根据人体耗氧量的多少来推算所消耗的能量。用呼吸量测定器测定 食物在体内分解释放能量时，必须消耗一定量的氧，产生一定量的CO2； CO2的产生量与O2的消耗量之间的比称为呼吸商(Respira
16、tory Quotient, RQ) 。 呼吸商随着体内消耗的能源物质不同而异。 意义：可估计某一段时间体内被氧化的3种物质比例,42,糖的呼吸商约为1，以葡萄糖为例： C6H12O6+6O26CO2+6H2O RQ=6mol O2/6molO2=622.4/622.4=1.0 脂肪呼吸商约为0.7，以软脂酸甘油酯为例： 2C51H98O6+145O2102CO2+98H2O RQ=102molO2/145molO2=10222.4/14522.4=0.7 蛋白质的呼吸商约为0.8： RQ=（152.17/4422.4）/（138.18/3222.4）=77.47L CO2/96.73L O2=0.8,43,产热量20.2(kJL)O2(L),44,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
