能量

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能量（energy）不是营养素，但一切生物都需要能量来维持生命活动。

计量单位

  1. 焦耳(joule，J):
    1. 1J相当于1牛顿的力使1kg的物质移动1m所消耗的能量。
    2. 营养学上常使用千焦耳（kJ）。
  2. 卡(cal):
    1. 1cal是使1g纯水由15℃升到16℃所需要的能量。
    2. 营养学上常使用千卡（kcal）。
  3. 单位换算：
    1. 1kcal=4.184kJ
    2. 1MJ=239Kcal

能量来源

机体能量来源包括碳水化合物、脂肪和蛋白质

体外燃烧：

  • 碳水化合物 17.15kJ (4.1 kcal)/g
  • 脂肪 39.54kJ (9.45kcal)/g
  • 蛋白质 23.64kJ (5.65kcal)/g

体内氧化：（1g产热营养素经机体代谢可产生的能量） 

   1g碳水化合物：17.15kJ×98%=16.81kJ (4.0kcal)
   1g脂肪：      39.54kJ×95%=37.56kJ (9.0kcal)
   1g蛋白质：    18.20kJ×92%=16.74kJ (4.0kcal)

生热系数(calorific coefficient or calorific value):是每克碳水化合物、脂肪、蛋白质在体内氧化产生的能量值。

  • 碳水化合物：16.7kJ (4kcal)/g
  • 脂肪：37.7kJ (9kcal)/g
  • 蛋白质：16.7kJ (4kcal)/g

人体能量消耗

  • 基础代谢
  • 体力活动
  • 食物特殊动力作用
  • 特殊生理状态

基础代谢

引自《营养与食品卫生学》，第三版，第21页

基础代谢 (basal metabolism, BM)：是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12h后，静卧、放松而又清醒时的能量消耗。此时能量仅用于维持体温、呼吸、血液循环及其他器官的生理活动需要。

基础代谢率（basal metabolism rate，BMR）：指人体处于基础代谢状态下，每小时每平方米体表面积（或每千克体重）的能量消耗。

基础代谢的计算方法：

  • 采用体表面积计算（赵松山，1984） 
   体表面积（㎡）=0.00659×身高（cm）+0.0126 ×体重（kg）-0.1603

   基础代谢=体表面积（㎡）×基础代谢率kJ/（㎡h）×24h
  • 直接计算法（Harris & Benedict） 
   基础代谢的能量消耗（basic energy expenditure,BEE）
   男  BEE=66.47+13.57 ×体重（kg）+5.00×身高（cm）-6.76 ×年龄（y）

   女  BEE=65.50+9.46 ×体重（kg）+1.85×身高（cm）-4.68 ×年龄（y）
  • 体重计算法:采用WHO(1985年)推荐的公式 (Schofield)
年龄(y) 公式(男) 公式(女)
0～3 (60.9×w)-54 (61.0×w)-51
3～10 (22.7×w)+495 (22.5×w)+499
10～18 (17.5×w)+651 (12.2×w)+746
18～30 (15.3×w)+679 (14.7×w)+796
30～60 (11.6×w)+879 (8.7 ×w)+829
>60 (13.5×w)+487 (10.5×w)+596

* 注：w为体重(kg)。摘自Technical Report Serie 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%。

  • 影响人体基础代谢能量消耗的因素
  1. 年龄：儿童、青春期，30岁以上每10年降2%。
  2. 性别：男性高于女性5%-10%。
  3. 体型和机体构成：同等体重，瘦高者>矮胖者。
  4. 环境条件的影响
    1. 炎热、寒冷、过多摄食、精神紧张升高；
    2. 禁食、少食、饥饿降低。
  5. 生理、病理状况和内分泌：如，孕妇、乳母

体力活动

影响人体能量消耗的主要因素，占人体总能量消耗的15%～30%。

体力活动消耗能量主要取决于：

  1. 肌肉发达状况
  2. 体重
  3. 劳动强度
  4. 熟练程度
各种活动的耗能
活动30分钟所消耗的热能：
活动 游泳 骑自行車 爬楼梯 洗衣服 打扫 快步走 跳绳 跳舞
消耗能量 518千卡 92千卡 141千卡 57千卡 114千卡 114千卡 224千卡 150千卡
活动60分钟所耗的热能：
活动 跑步 开车 打网球 打拳 打台球 骑马 滑雪 郊游 散步 仰卧起坐 打高尔夫球
消耗能量 352千卡 82千卡 352千卡 450千卡 300千卡 276千卡 354千卡 240千卡 132千卡 432千卡 186千卡

食物热效应

食物热效应(thermic effect of food，TEF)：是指人体摄食过程中引起的额外的能量消耗。人体在摄食后,食物中营养素消化、吸收一系列活动以及营养素和营养素代谢产物之间相互转化过程所消耗的能量，又称食物特殊动力作用（specific dynamic action，SDA）。

  • 脂肪 4%～5%
  • 碳水化合物 5%～6%
  • 蛋白质 30%
  • 混合膳食 10%

能量摄入的调节

  1. 生理因素
    1. 神经生理对摄食的调节
    2. 营养素及其代谢产物
    3. 中枢系统中肽类信号因子
    4. 激素和神经递质信号因子
    5. 影响能量消耗蛋白因子
  2. 非生理因素
    1. 环境因素
    2. 社会因素

参考摄入量（DRIs）

直接测定总能量消耗量的金标准方法是双标水法（DLW）。[1]根据《中国居民膳食营养素参考摄入量》EER的计算公式为： 

   EER(kcal/d)=BEE(kcal/kg*d)*BW(kg)*PAL
   EER：能量需要量
   BEE：
   BW：
   PAL：身体活动水平

18岁以上成人EER

18岁以上成人EER[2]
性别 年龄/岁 体重/kg BEE 轻体力活动水平 中体力活动水平 重体力活动水平
/（kcal/d） /kcal/kg） /（MJ/d） /（kcal/d) /（MJ/d） /（kcal/d) /（MJ/d） /（kcal/d)
男 18~ 66 1500 22.7 9.41 2250 10.88 2600 12.55 3000
50~ 65 1400 21.5 8.79 2100 10.25 2450 11.72 2800
65~ 63 1350 21.4 8.58 2050 9.83 2350 —— ——
80~ 60 1300 21.5 7.95 1900 9.2 2200 —— ——
女 18~ 56 1200 21.4 7.53 1800 8.79 2100 10.04 2400
50~ 58 1170 20.1 7.32 1750 8.58 2050 9.83 2350
65~ 55.5 1120 20.1 7.11 1700 8.16 1950 —— ——
80~ 51 1030 20.1 6.28 1500 7.32 1750 —— ——

身体活动水平：PAL

根据DLW测定结果估测的生活方式或职业的PAL[2]
生活方式 从事的职业或人群 PAL
休息，主要是坐位或卧位 不能自理的老年人或残疾人 1.2
静态生活方式/坐位工作，很少或没有重体力的休闲活动 办公室职员或精密仪器机械师 1.4-1.5
静态生活方式/坐位工作，有时需走动或站立，但很少有重体力的休闲活动 实验室助理，司机，学生，装配线工人 1.6-1.7
主要是站着或走着工作 家庭主妇，销售人员，侍应生，机械师，交易员 1.8-1.9
重体力职业工作或重体力休闲活动方式 建筑工人，农民，林业工人，矿工，运动员 2.0-2.4
有明显的体育运动量或重体力休闲活动（每周4-5次，每次30-60min） +0.3（增加量）

三大生热营养素的AMDR：

  • 蛋白质 10%E～12%E
  • 脂 肪 20%E～30%E
  • 碳水化合物 50%E～65%E

我国居民膳食能量摄入状况

  • 2002年全国营养调查结果：
  • 人均摄入能量2251kcal/日（9416kJ）
  • 城市居民为 2134kcal/日（8929kJ）
  • 农村居民为 2295kcal/日（9604kJ）
  • 2002年辽宁省营养调查结果：
  • 人均摄入能量2177kcal/日（9106kJ）
  • 城市居民为 2045kcal/日（8554kJ）
  • 农村居民为 2355kcal/日（9851kJ）

参考文献

  1. ↑ 中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量[M]. 科学出版社, 2014.83
  2. ↑ 2.0 2.1 中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量[M]. 科学出版社, 2014.77-97
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