第七节水人对水的需要量仅次于氧气,所以水是人体最重要的组成成分,也是占人体最多的一种化合物水在人体内的含量随年龄、性别而异,对于新生儿水占体重的75-80%,成年男子约为55-65%,女子约为45-56%,这种男女之间的差异,与体内脂肪含量的多少有关水与生命活动息息相关,人体内若损失水分10%时,许多正常的生理作用就会严重的影响若体内损失水分20%时,就会引起狂燥、昏迷而导致死亡一、水的生理功能(一)水是构成机体的重要成分成年人体重的2/3是由水组成的血液、淋巴、脑脊液含水量高达90%以上;肌肉、神经、内脏、细胞、结缔组织等含水约60-80%,脂肪组织和骨骼含水量在30%左右二)促进物质代谢过程水参与各种物质代谢水是各种营养素的良好溶剂,能使许多物质溶解,有助于体内的化学反应水的流动性大,有利于体内物质的运输在营养物质的消化、吸收、生物氧化、循环、排泄等生理过程中起着重要作用三)调节体温水的比热数值和蒸发数值比较大,当高温时,可经皮肤蒸发水分散热,这种性质有利于维持体温的正常四)机体的滑润剂水是机体关节、肌肉和内脏器官的润滑剂,对人体组织和器官起保护作用二、水的代谢和平衡人体在正常情况下,经皮肤、呼吸道、尿和粪便等形式有一定数量的水排泄到体外,因此应当补充相应数量的水。
每人每天排出的水和摄入的水必须保持基本相等,这称为“水平衡”人体需要的水,约有一半来自饮料(饮水、汤),另一半则来自饭菜所含的水和食物在体内氧化时所产生的水,一般正常人水的出入量是平衡的三、人体对水的需要量和来源一)水的需要量水的需要量随气候、年龄、工作性质的不同而异高温作业、夏季重体力劳动者,吃高蛋白质或油腻重的食物也需要多饮水正常成年人每日供给水分的毫升数与其摄入热量的千卡数约相等如每日摄入热能2400千卡,则需摄入水分约为2400ml,即可满足需要二)水的来源1. 食物中含有的水各种食物中均含有水,不同的食物含水量也不相同,成人每日从食物中摄取大约1000毫升水2. 饮水饮水量因气温、劳动、生活习惯不同而异,成人每日饮水、汤、乳、或其它饮料大约1200毫升3. 代谢水即来自体内碳水化合物、脂肪、蛋白质代谢时氧化产生的水来自代谢过程的水约200〜400毫升第八节能量自然界存在着各种形式的能,如热能,光能,化学能,机械能,核能等这些“能”可能彼此相互转化,并可作“功”植物能把吸收到的太阳光和热能转变为化学能,以满足自身生长发育,开花结果的需要食草类动物又利用植物中的化学能转化成自身需要的各种能。
人类则是通过食用动、植物食物摄入化学能,并根据自身需要转变成热能,化学能和机械能等,用以维持生命,从事各种脑力和体力活动人体所需要的热能不仅消耗在各种劳动、体育锻炼、文化娱乐等行为方面上,而且即使在人体完全安静入睡的状态下,为保证心脏跳动,血液循环,胃肠蠕动,维持体温,甚至做梦等也都要消耗一定的热能人体所需要的热能来自碳水化合物,脂肪,蛋白质三种生热营养素从一段较长的时间来看,健康的成人从食物中摄取的热能与消耗的热能经常保持相对的平衡状态一般情况下,一个人在5—7天内的热能需要与热能摄入之间存在着量的平衡关系,称为能量平衡一旦这种平衡关系被破坏,就会影响到人体的新陈代谢当摄入的能量超过人体需要时,一般就在体内贮存起来;当的摄入能量不足时,机体就会动用自身储备的能量人体贮存热能的主要形式是脂肪,因此,热能的储备与利用,可以在体重的增加或减少上表现出来一、热能的(表示)单位和生热系数一)热能的单位热能的单位习惯上用卡或千卡(KilocalorieKcal)来表示,在营养学上通常用千卡表示,用以衡量机体所需要的能量和食物所产生的热,它比物理学上所用的热能单位卡大1000倍1千卡是lOOOg水由15°C上升到16°C所需要的能量或热量,全称是千卡克,简称千卡。
目前,国际上把所有形式的能(包括热能)均以焦耳为单位1焦耳是用1牛顿力把1千克重量的物体移动1米所需要的能量1000焦耳(Joule)=1千焦耳(Kilojoule,KJ)1000千焦耳(Kilojoule,KJ)=1大焦耳(兆焦耳),现在营养工作中也有以千焦耳或大焦耳表示热能单位的两种热能单位的换算方法如下:1千卡=4.184千焦耳(KJ)1000千卡=4184千焦耳=4.184大焦耳(MJ)1千焦耳=0.239千卡1000千焦耳=239千卡1大(兆)焦耳=239千卡(二)营养素的生热系数实验证明,1克蛋白质、脂肪和碳水化合物在弹式测热器内完全燃烧,它们产生的热能分别是:蛋白质5.65kcal/g脂肪9.45kcal/g碳水化合物4.1kcal/g脂肪、碳水化合物在体内生理氧化的最终产物与体外完全燃烧的产物一致,都是CO2和H20因此,1克碳水化合物和脂肪在体内生理氧化的热能与体外物理燃烧的热能相同而蛋白质在体内不能完全氧化分解,其最终产物除CO2和H2O外还有尿素、肌酐及其它含氮物质它们不再进行分解,而是随尿、汗等排出体外每克蛋白质在体内氧化分解所产生的这部分含氮有机物,若在测热器内完全燃烧则可产生1.3kcal热量,故计算蛋白质在体内产生的热能,应扣除这部分热能。
此外,食物中的三种生热营养素,在人体内不可能全部被消化吸收在普通混合膳食中,正常人对蛋白质、脂肪、碳水化合物的消化吸收率分别是92%、95%、98%,因此,应扣去消化过程中的损失这样,每克生热营养素在体内实际产生的热能(即生热系数)为:蛋白质(5.65-1.3)*92%=4kcal/g(16.7KJ/g)脂肪9.45*95%=9kcal/g(37.7KJ/g)碳水化合物4.10*98%=4kcal/g((16.7KJ/g)(三)三磷酸腺苷(ATP)与能量代谢产热营养素在体内最后都被氧化成为二氧化碳和水,并释放出热量,这个过程被称为生物氧化在生物氧化过程中释放出的能量以ATP的形式储存起来,当机体需要时,ATP分解放出能量所以,ATP与能量代谢密切相关二、影响人体热能需要量的因素人体需要能量的多少,主要决定于以下三个方面:维持基础代谢需要的能量、从事劳动和各种体力活动所消耗的能量、食物特殊动力作用所消耗的能量,生长期还包括生长发育所需要的能量其中最主要的是体力劳动所消耗的能量,其所占的比例较大一)维持基础代谢需要的能量基础代谢所需要的能量是维持生命基(础)本活动所必需的能量它是指机体在18~25°C室温环境中,处于空腹、安静、清醒、松驰、静卧的休息状态下,为维持体温,保证内脏器官和循环系统等最基本的生命活动所需要的最低能量。
空腹是指在进行基础代谢测定之前,12-15小时停止进食)在同一生理条件下,人体的基础代谢比较接近,但仍然要受到许多因素的影响例如,体型、年龄、性别、某些特殊生理状况等其中,尤以体型的影响较大人体的体型又与体表面积、身高、体重密切相关在正常条件下,相同的身高和体重,其体表面积基本一致我国成年人的体表面积,一般用下列公式推算:M(m2)=0.00659H(cm)+0.0126W(Kg)-0.1603式中M、H、W分别表示体表面积(m2),身高(cm)及体重(Kg)单位时间内人体每平方米体表面积所消耗的基础代谢热能称为基础代谢率(BMR)其单位是Kcal/m2/h一般来说,BMR与身体体表面积有关,同时还受年龄、性别、气候、疾病、营养状况,内分泌腺活动等因素的影响例如,女子的BMR比男子约低2-12%,老年人比成年人约低10-15%,儿童比成年人约高10-12%;妊娠期的BMR随胎儿的生长而相应增加等因此,在实际工作中,人体每天的基础代谢常以体表面积乘以人体基础代谢率,再乘以24小时计算二)从事劳动和各种体力活动所消耗的能量从事劳动和各种体力活动都要消耗热能,而且是热能消耗变化最大的部分它直接受劳动的性质、强度、工作时间、动作熟练程度等诸因素的影响。
劳动强度愈大,劳动时间愈长,劳动熟练程度愈差,需要的热能就愈高按照劳动强度不同,把劳动分为五级:1. 极轻体力劳动身体主要处于座位工作状态,如办公室工作,开会,读书和装配或修理钟表、收音机2. 轻体力劳动主要是站立为主的工作,例如,商店售货员,化学实验工作和教师讲课等3. 中等体力劳动如重型机械操作,拖拉机驾驶,汽车驾驶和机械化农田劳动,学生的日常活动,电工安装,金工切削等4. 重体力劳动如非机械化农业劳动,炼钢,舞蹈和体育运动等5. 极重体力劳动如非机械化的装卸工作,采矿,伐木和开垦土地等不同劳动强度(或量级)所消耗热能不一样同进还应当注意,不同性别、年龄、生理特点等,所需要的热能也不一样三)食物特殊动力作用食物特殊动力作用(Specificdynamicaction,SDA),是指人体摄入食物后,使安静状态下的机体发生能量代谢的增高,导致机体向外界散失的热量比进食前有所增加,这种由于摄取食物而引起机体能量代谢的额外增高称为食物特殊动力作用也有人称为食物特殊生热作用,它只是增加机体的能量消耗,并非增加能量的来源不同生热营养素表现的SDA也不一样,摄取蛋白质时额外耗去热能最多,相当于该蛋白质所产生热能的30%,摄入碳水化合物约耗去产生热能的5-6%,摄入脂肪时消耗热能最少,仅相当于其产生热能的4-5%。
成人摄入混合膳食时,由于SDA的作用,额外增加的热能消耗约相当于其基础代谢所需热能的10%,每日大约150Kcal左右关于食物特殊作用的基本原理,现在认为是由机体对食物的代谢反应所引起,因为营养素所含能量并非完全被机体利用,只有在转变为ATP或其它高能磷酸键以后才能被利用、做功,如葡萄糖和脂肪所含能量的38-40%可转变为ATP,蛋白质则仅有32-34%不能转变为ATP的部分则将以热的形式向外散发,这将有助于维持体温因此,进食后,可使机体在安静状态下向外发散的热比进食前增加对于一个健康成年人来说,每日热能的消耗与需要是一致的消耗包括基础代谢,体力活动,食物特殊动力作用三部分热能消耗的总和对于正在生长发育的儿童,还需要增加生长发育所需要的热能三、热能的测定与计算方法(一)直接测热法测定对象进入一个特殊设备的小室内,小室四周被水层所包围,机体所散失的热量即被水吸收,并使水温升高,测出在一定时间内水温上升的度数,即表示这段时间内机体所散发的热量,也可反映机体热能代谢情况,并表示机体热能的需要量但此法所用的设备笨重复杂二)间接测热法由于食物在人体内氧化时,需消耗吸入空气中的氧气,生成二氧化碳,释放出能量,因此,从测定人体消耗掉的氧气量和二氧化碳的生成量可以计算出人体所释放的热能,此法称为间接测热法。
测定时用气袋收集一定时间内受试者的全部呼出气,分析呼出气中的含氧量和二氧化碳的量,将呼出气与吸入的空气对比,即可算出此段时间内机体所消耗的氧气和二氧化碳的生成量同一时间内二氧化碳的生成量与氧耗量之比,称为呼吸商(RQ),呼吸商不同,每消耗一升氧所产生的热量也不同三)食物热能的简单计算先计算摄入食物的总量,并根据食物成分表,计算其中所含的热量,即可求出机体摄入食物的总热量具体方法是先查出所吃食物产热营养素的含量各是多少,再分别乘以各营养物质的生热系数,将三者热量加起来之总和,即为该食物的热量例1:100克米饭的热量是多少解查食物成分表可知100克米饭中含蛋白质1.9克,脂肪0.5克,碳水化合物28.8克,其热量是:1.9*4+0.5*9+28.8*4=127Kcal(531.4千焦耳)例2:牛奶一杯(200克)发热量是多少?解查食物成分表可知:100克牛奶含蛋白质3。