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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，维持体温转变成热能等。
2、,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、营养素的消化和吸收、腺体分泌
3、、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.影响呼吸运动，导致气短、乏力甚至缺氧、发绀等
4、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)食物彻底燃烧时所测定的能值,也称食物能值。蛋白质 5.65kcal/g 23
5、.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
6、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
7、，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
8、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1kc
9、al,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 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
10、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
11、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
12、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：physical 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
13、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
14、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/9.4A: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
15、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(Respiratory 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
16、糖为例：C6H12O6+6O26CO2+6H2ORQ=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+98H2ORQ=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，氧化糖类
17、时氧热价为5.0 kcal/L/O2。1g脂肪完全氧化耗氧1.98L，脂肪氧化时氧的热价为4.7 kcal/L/O2。1g蛋白质不能完全氧化，热价计算较复杂，约为4.6 kcal/L/O2。一般混合食物氧的热价为4.825 kcal/L/O2。,45,NPRQ 糖 Fat 热价 NPRQ 糖 Fat 热价 NPRQ 糖 Fat 热价,46,计算方法举例,受试者24小时的耗氧量为400L，CO2产量为340L。另经测定尿氮排出量为12g，计算24小时产热量。（1）蛋白质氧化量=126.25=75g ,产热量=1875=1350kJ 耗氧量=0.9575=71.25L ,CO2产量=0.7675=
18、57L （2）非蛋白呼吸商 非蛋白代谢耗氧量=400-71.25=328.75L 非蛋白代谢CO2产量=340-57=283L 非蛋白呼吸商=283/328.75=0.86 (3)根据非蛋白呼吸商的氧热价计算非蛋白代谢的热量 查表7-2,非蛋白呼吸商为0.86时,氧热价为20.41。所以，非蛋白代谢产热量=328.7520.41=6709.8kJ 。（4）计算24小时产热量 24小时产热量=1350+6709.8=8059.8kJ,47,2）间接测定法,活动时间记录法能量消耗 活动种类能量系数 该项活动持续时间食物摄入量能量计算法调查食物摄入量，根据食物与能量的关系计算能量平衡观察法体力活动水
19、平计算法能量需要量或消耗量=BMRPAL,48,3.5 能量的供给与食物来源,3.5.1 DRIs及能量摄入,49,中国居民膳食能量推荐摄入量（RNIs）,50,我们该进食多少？这要看我们每天能用多少能量,每日所用能量(KJ) 男性 女性儿童 8岁 8800 8800 青少年 15岁 9600 12600 成人 作文职 11500 9450成人 作粗重工作 20000 12600怀孕女性 10000,51,52,53,能量摄入比例,脂肪 2030,蛋白质 1114,二,糖3000千卡*70%/4千卡= 525克；脂肪3000千卡*15%/9千卡=50克；蛋白质3000千卡*15%/4千卡=11
20、2.5克,碳水化合物 5565,我国建议供能三大营养素的合理分配百分比为碳水化合物占5565,脂肪占2530,最好控制在30以下，而以15一25为好。蛋白质则以15一20较好。注意:考试时按此比例答题!,54,蛋白质食物来源的热量组成的比例,饮食中蛋白含量相应提高，占总能量的15%20%，蛋白质供应不少于1g/kg ，优质蛋白质应占50%以上，以减少机体组织的分解。,55,四类食物中的热量组成结构的比例建议,56,脂肪食物来源的热量组成比例,限制脂肪的摄入，主要减少动物脂肪和含饱和脂肪酸高的油脂但要保证必需脂肪酸的供给，饮食脂肪通常应占总能量的20%左右。胆固醇的摄入量也应减少,57,3.5.
21、2 能量的食物来源,动物性食物：较多的脂肪和蛋白质植物性食物：粮食：以糖类和蛋白质为主油料作物：含有丰富的脂肪,58,3.6 能量在食品加工中的变化,领会：食品加工的能量变化掌握：能量密度的概念,59,3.6.1食品的 能量密度,能量密度的定义是指每克食物所含的能量(kJ/g)。计算膳食能量密度时通常不包括非热能饮料和饮用水。由于水对食物重量的影响远大于任何一种宏量营养素，所以能量密集食物可能不一定是那些富含糖和脂肪的食物，而可能是那些干燥的食物。,60,能量密度的特性,食品的水分含量高则能量密度低、脂肪含量高则能量密度高。有关能量密度的另一特性是食品的稠度。它与食品的适口程度和是否满足能量需
22、要有关。例如玉米粥易呈黏稠状，若加水变稀则能量密度自然降低。如添加少量植物油，可明显降低其黏度，同时也可增加其能量密度。但是，在添加脂肪和糖以增加食品的能量密度和可口性时，必须注意保证蛋白质和其它营养素的浓度，使之不至于降低到不适宜的水平,61,3.6.2、能量在食品加工中的变化,能量既不能创造也不能消灭，它只能由一种形式转变成另一种形式。但是，食物所含能量则有可消化、利用与不可消化、利用之分。植物的纤维素、木质素不能被人体消化、利用。动物的毛发、骨骼等虽也含有一定能量，但却不可食用。 食品加工中，应尽量剔除不可食用的部分，以增加可食性比例和提高其可利用的食物能量，因为食物所含能量有可消化、利
23、用与不可消化、利用之分。,62,食品加工通常应尽量剔除不可食用的部分，以增加可食性比例和提高其可利用的食物能量。谷类的碾磨加工、由于去除不能食用的颗粒外壳，使其可利用的能量提高。此外，为了满足某些人群对高能量的需要，在食品加工时还可增加食品配方中油脂的比例以制成高能量食品等。,63,“低热能食品”与“高能食品”之不同,工业食品中含能的多少是其营养学方面的一项重要指标。为了满足人们的不同需要，在许许多多的食品中尚有所谓“低热能食品”与“高能食品”之不同。但是，不管是哪种食品，都应有一定的营养密度。而且从总的情况来看，在人体所需热能和各种营养素之间应保持一定的平衡关系。,64,前者主要由含能量低的
24、食物原料(包括人类不能消化、吸收的膳食纤维等)所制成，用以满足肥胖症、糖尿病等患者的需要。后者则是由含能量高的食物，特别是含脂肪量高而含水量少的原料制成，如奶油、干酪、巧克力制品及其它含有高比例的脂肪和糖所制成的食品。它们的能量密度高，可以满足热能消耗大、持续时间长、特别是对处于高寒地区工作和从事考察、探险、运动时的需要。,65,饭吃八分饱,正常饮食 低热量饮食平均寿命 50d 90d最高寿命 100d 139d,正常饮食 低热量饮食平均寿命 23m 33m最高寿命 33m 47m,正常饮食 低热量饮食平均寿命 33m 45m最高寿命 54m 69m,66,对于打算通过摄食热量限制来延长寿命和
25、保健的人,请注意以下几点:,(1)成年之后,越早实施摄食热量限制计划,一般说来效果越好。(2)应逐渐减少热量的摄入,任何突然的、快速的摄食热量限制都会产生相反的效果。例如,对于一个身高为1.7米的男性极轻体力劳动者来说,在实施摄食热量限制计划初,可以将摄食热量控制在9.94兆焦左右;然后在5-6年内逐渐减少到8.29兆焦左右。(3)食用一些营养价值丰富的食品,在摄入足够的营养的同时摄入较少的热量,为此个人就必须精挑细选食物,或许还必须服用维生素和其他一些养分的片剂或胶囊。在所有的食品中,蔬菜和鲜果具有最多的抗衰老物质和最低的热量。,67,(4)摄食热量限制计划木适用于以下人群:正在生长发育的少
26、年儿童,营养不足的老年人,患有严重疾病的人,正在康复中的病人等。(5)应该在医生指导下实施摄食热量限制计划。过度的摄食热量限制有可能导致女性不孕症。长期处于排卵停止状态并伴有雌激素生成减少的女性,若实施摄食热量限制计划,则老年时患骨质疏松症和肌肉块减损的危险上升。摄食热量限制还有可能损害人的抗损伤、抗感染和抗严寒酷暑的能力。,68,不吃早餐 后患无穷,1.造成身体低血糖，精神不振。2.严重影响记忆力。“大脑的能量来源于葡萄糖，葡萄糖聚集于肝脏中只能储存8小时；早晨不进食，昨晚的葡萄糖已消耗尽，则大脑出现能量不足，记忆力衰退。”。3.易患胃炎、溃疡等病。不吃早餐，中餐必增，胃酸分泌不匀，胃酸过高
27、，损伤胃粘膜，导致胃肠功能失调或受损。4.诱发心脏病。血液粘度增高，使流往心脏的血液量不足。5.易导致身体发胖。时间间隔过长，刺激大脑中枢神经，在进食最易吸收，也最易形成皮下脂肪。6.易患胆结石。胆汁酸分泌少，胆固醇溶解慢，易析出胆固醇，沉积于胆囊内，易引起胆结石。,69,本章小结,能量与能量单位能量平衡的概念与意义（重点）产能营养素的能值（必须牢记）人体消耗的能量（包括哪几个方面？影响因素？）能量的供给与食物来源（记住合适的能量供给量与营养素来源比例）,70,作业题：,1、何为能量平衡？为什么要经常注意能量平衡？2、三大类产能营养素含能量分别是多少？3、人体能量的消耗包括哪几个方面？4、何谓基础代谢？影响基础代谢的最主要因素是什么？5、根据能量平衡，你每天应该摄入多少克糖、脂肪和蛋白质？,
