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1、第三章 能量代谢与平衡,知识目标：,了解能量单位及三大营养素的生热系数掌握人体能量消耗的构成掌握能量的失衡对人体的影响，熟悉能量来源及适宜摄入量能准确估算人体的基础代谢率,2,3,体操运动员剧烈运动时，需要消耗大量的能量。,4,5,读书时需要消耗能量,6,睡眠时也会消耗能量,7,细胞生长繁殖、组织的更新、营养物质的运输、代谢废物的排泄、心脏的跳动、肌肉的收缩、神经的传导，都要有能量供给。没有能量就没有生命活动,8,太阳能,光合作用,脂肪,碳水化合物,蛋白质,饮食营养,能量的最初来源,9,这些能量来源于哪？,10,来源于人体每天摄取的食物，主要是碳水化合物（60%70%）、脂肪（20%30%）和
2、蛋白质（10%20%）。另外，酒中的乙醇也能提供较高的热能。,一、能量的来源及能量系数,膳食能量摄入量达到RNI的90%以上视为正常，低于80%为摄入不足。在膳食能量摄入比例中，碳水化合物供能占总能量的55%65%、脂肪占20%30%、蛋白质占11%15%为宜。三餐能量分配一般认为一日中每餐所含热量占全日总热量符合以下比例为合理：早餐30%、午餐40%、晚餐30%。,三大生热营养素的供能比例,三种产能营养物质的供能比例,10-15%,55-65%,20-30%,能量供应比例,13,1、能量单位 焦耳（joule，J）：1J相当于1牛顿的力使1kg的物质移动1m所消耗的能量。营养学上常使用千焦耳
3、（kJ）。卡（cal）：1cal是使1g纯水由15C升到16C所需要的能量。营养学上常使用千卡（kcal）。单位换算：1kcal=4.184kJ；1kJ=0.239 kcal,食物能值和生理能值,（1）食物能值：食物能值是食物彻底燃烧时所测定的能值，亦称“物理燃烧值”，或称“总能值”。食物能值通常是用弹式测热器进行测定。,用此法测定的每克碳水化合物、脂肪、蛋白质的能值分别为：碳水化合物 17.15kJ（4.1kcal）脂肪 39.54kJ（9.45kcal）蛋白质 23.64kJ（5.65kcal）,（2）生理能值：生理能值即机体可利用的能值。,三大产能营养素的生理能值分别确定为：碳水化合物
4、17.15kJ0.98（消化率98%）=16.8kJ/g 4.1kcal0.98=4kcal/g 脂肪 39.54kJ0.95（消化率95%）=37.6kJ/g 9.45kcal0.95=9kcal/g 蛋白质（23.64-5.44）kJ0.92（消化率92%）=16.7kJ/g（5.65-1.3）kcal0.92=4kcal/g,三大产能营养素体内、体外氧化产能比较,不同物质的能值kJ/g（kcal/g）,17,三大产能营养素的能量系数,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(16.8kJ)脂肪9.0kcal(37.6kJ)蛋白质4.0kcal(16.7
5、4kJ)乙醇7.1kcal(29.7kJ)蛋白质、脂肪、碳水化合物为三大产热营养素。,18,怎样计算食物的能量？首先要知道食物中三大营养素的比例其次要知道食物的重量 以100 g的瘦牛肉为例：蛋白质20.2%，脂肪2.3%，碳水化合物1.2%,16.74kJ 20.2+37.6kJ 2.3+16.8kJ 1.2=444kJ,19,人体的能量消耗,人体能量消耗的构成？基础代谢 体力活动的能量消耗 食物热效应 生长发育,20,（1）定义：是维持人体最基本生命活动所必需的最低能量消耗。即人体在安静和恒温条件下(一般1825)，禁食12小时后，静卧、放松而又清醒时的能量消耗。（2）测定方法：测定空腹1
6、216h、睡醒静卧、环境温度1825C时的能量消耗。（3）意义：维持体温、心跳、呼吸、各组织器官和细胞的基本功能。,1、基础代谢(basal metabolism,BM),人在静止时是否就不消耗能量？,21,（4）基础代谢率（BMR）：指单位时间内人体单位表面积（m2）或单位体重（kg）基础代谢所消耗的能量。单位：（kJ/m2h，kJ/kgh）,22,用体表面积进行计算（已知身高、体重、年龄、性别）体表面积(m2)0.00659身高(cm)0.0126体重(kg)0.1603 BM=BMR体表面积24hBMR 查书（见表3-1）,（5）计算基础代谢的能量消耗,人体基础代谢率,24,例：男性，2
7、0岁，身高1.75m，体重70kg，试计算BM。体表面积(m2)0.006591750.0126700.1603 1.875BMR查书得161.5KJ（38.6Kcal）一日基础代谢的能量消耗BM BMR体表面积24h 161.5 1.875 24 7267.5KJ（1737Kcal）*该结果应用于我国人群时应减5%：BM=17370.95=1650.15（kcal/d）,25,注：m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%。,按体重计算BMR（kc
8、al/d）,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（kcal/d）,26,例：男性，20岁，体重60kg，试计算BMR。BMR=15.3m+679=15.360+679=1597（kcal/d）*该结果应用于我国人群时应减5%：BMR=15970.95=1517（kcal/d）,27,直接用公式计算：kcal 男BM66+13.7体重(kg)+5.0身长(cm)6.8年龄(y)女BM65.5+9.5体重(kg)+1.8身长(cm)4.7年龄(y)简单的方法 成人男性按每公斤体重每小时1kcal(4.18kJ)，女性按0.95kcal(3.97kJ)，
9、和体重相乘直接计算。,WHO于1985年提出用静息代谢率(resting metabolic rate，RMR)代替BMR，计算一天的基础代谢能量消耗。,人体24小时静息代谢参考值(kcal),摘自Nutrition Science and Applications，第二版，第190页，1997年。,29,在同一性别、体重和年龄组的正常人中基础代谢率很接近，其中约90%以上的人其代谢率与平均值相差不超过15%。主要受到（1）体表面积、（2）年龄、（3）性别、（4）激素水平、（5）季节与劳动强度等因素的影响,（6）影响基础代谢的因素,30,年龄性别,31,年龄：儿童、孕妇高，30岁以上每10年降
10、2%。性别：男性高于女性5%10%。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。成年男子每1 m2体表面积每1 h基础代谢平均为167.4 kJ(40kcal)或每1 kg体重每1 h平均消耗热能4.184 kJ(1kcal)。女性比男性约低5，为5.7 MJ(1 370kcal)；老年人较成人低10 15，为4.95.4 MJ(11601296 kcal)。,32,体格：同等体重，瘦高者矮胖者。环境条件的影响 炎热、寒冷、过多摄食、精神紧张升高；禁食、少食、饥饿降低。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%。长期处于寒冷、炎热地区
11、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%,基础代谢影响因素,33,季节与劳动强度：寒季暑季，劳动强度高则高。不同生理、病理状况；激素；应激状态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。尼古丁和咖啡因可以刺激基础代谢水平升高,34,除基础代谢外，是构成人体总能量消耗的主要部分。通常情况下，占人体总能量消耗的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 目前应用BMR乘以体力活动水平（physical activitylevel,PAL）来计算人体的能量消耗量或需要量。,2、体力活动消耗的能量,3
12、5,影响体力活动能量消耗的因素：1、肌肉越发达，活动能量消耗越多2、体重越重者，能量消耗越多3、劳动强度越大，持续时间越长，能量消耗越多4、与工作熟练程度有关 这部分能量消耗，主要取决于体力活动的强度和持续时间。,36,37,38,又称食物热效应(Thermic Effect of Food，TEF)，是指人体摄食过程中引起的额外的能量消耗。原因：摄食过程中，营养素的消化、吸收、转化、合成所消耗的能量。,3、食物特殊动力作用（SDA）,不同能量物质的食物热效应,39,婴幼儿、儿童、青少年、孕妇需额外增加生长发育所需能量。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
13、算时，比成年人相对消耗多23倍的能量；36个月的婴儿，每天有1523%所摄入的能量被机体用于生长发育的需要。乳母需增加合成分泌乳汁所需能量。,4、生长发育,40,人体能量消耗的构成,（对儿童、孕妇、乳母等）,人体能量消耗的构成图解,（一）食物能值的测定 常用氧弹量热计，或称弹式热量计进行测定。,弹式测热计(bomb calorimeter)原理示意图,四、人体能量消耗量的测定,1、测量法 直接测热法：人体释放热量的多少可反映机体能量代谢情况，进而可求出机体的能量需要。间接测热法：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
14、量的消耗，进而确定能量的需要量。,（二）人体能量消耗量的测定和计算,2、计算法（1）计算能量消耗确定能量需要：包括基础代谢、体力活动和食物热效应三方面。以20岁50kg女生为例，一天活动耗能685kcal，其总热量需求为？基础代谢：(0.0615m)+2.08=5.155MJ=1232kcal 活动耗能：685kcal 食物热效应：123210%=123kcal 需要摄入量=1232+685+123=2040kcal,人体一日能量需要量的确定,（2）体力活动水平计算法,目前应用“要因加算法”计算：总能量消耗量=0.95BMRPALPAL（体力活动水平）=24h总能量消耗/24h基础代谢率在实际
15、应用中，PAL常给出。中国成人PAL的范围为1.552.10。中国成人活动水平分级，见表3-3。,例：男性，20岁，体重60kg，试计算总能量消耗量。按表3-2计算BMR：BMR=1597（kcal/d）从表3-3查得：大学生为中活动水平，男性PAL为1.78。总能量消耗量=0.9515971.78=2700（kcal/d）,3、膳食调查 正常成人摄食量与能量的消耗基本持平，通过膳食调查，可间接估计人群的能量需要。,三、能量代谢和能量平衡,48,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*。一般情况下，健康人从食物中摄取的能量和消耗的能量
16、保持平衡状态。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57天内其消耗的与摄入的能量的平均值趋于相等。,三、能量代谢和能量平衡,能量不平衡的危害 1热量不足的危害长期热能摄入不足，会影响蛋白质的吸收利用，造成体内蛋白质缺乏，出现蛋白质热能营养不良。表现为消瘦、贫血、神经衰弱、皮肤干燥、脉搏缓慢、免疫力、健康水平下降等。2能量过剩的危害若摄入的食物超过需要量，即热能过剩，多余的热能就会在体内转化为脂肪贮存起来，尤其容易积聚在皮下组织。长期热能过剩，会使体脂增多，造成肥胖。肥胖不但有大量脂肪积聚在皮下，而且还有许多脂肪沉积在内脏上，影响内脏正常的生理功能。肥胖还易
17、并发糖尿病、胆结石、胰腺炎、痛风症和某些癌症等。造成热能不平衡的原因主要有：饮食和运动。,50,51,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6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、发绀等肺部疾患。5.导致胰腺炎，糖尿病的发生。6.引发腰痛和变型关节炎,52,53,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,人体怎样调节能量摄入？体内
18、能量耗竭 启动饥饿信号 进食 满足 终止,对食物的认知、口感等,能量的供给 世界各地营养调查结果表明，每人每日膳食总能摄入量中碳水化合物占40%80%不等，大于80%和小于40%是对健康不利的两个极端，大多控制在50%65%之间，最好不应低于55%。脂肪在各国膳食中的供能比例为15%40%不等，尤其是西方国家食用动物脂肪量过多，随着对脂肪与心血管疾病和癌症发病关系的深入认识，现在大多控制在30%以下，而以15%25%为宜。蛋白质则以15%20%较好。,四、能量的供给与食物来源,四、能量的参考摄入量及食物来源,1、能量推荐摄入量（RNI）成年，轻活动，男性 2400(kcal/d)女性 2100
19、(kcal/d)50岁起，年龄增长，能量摄入递减。孕妇+200kcal/d；乳母+500kcal/d。,中国居民膳食营养素参考摄入量（Chinese DRIs）：主要包括4项内容指标平均需要量（EAR）推荐摄入量（RNI）适宜摄入量（AI）可耐受最高摄入量（UL）,能量和蛋白质的RNIs及脂肪供能比,能量和蛋白质的RNIs及脂肪供能比,粮谷类和薯类含碳水化合物多，是我国膳食热能主要来源；油料作物含脂肪，动物性食品含较多的动物脂肪和蛋白质，是膳食热能的重要组成部分；大豆和硬果类含丰富的油脂和蛋白质是膳食热能辅助来源之一；蔬菜和水果含热能较少。,3、能量的食物来源,在考虑能量供给及食物来源时，应该
20、遵循以下几点：（1）遵循能量平衡，供给量等于需要量（2）三大生热营养素的比例应该合理（3）对不同人群应有针对性（4）能量的食物来源应该合理,3、能量的食物来源,五、能量代谢状况的评价,能量代谢状况的评价可分为量与质两个方面,（一）量的方面主要是评价能量的摄入量与消耗量或需要量是否平衡，以平衡为佳。,体重为能量平衡的常用观察指标。标准体重=身高-105。,通常成年人（1865岁）可用体质指数（BMI）来判断体重是正常、肥胖还是消瘦。BMI=实际体重（kg）/身高（m）2根据世卫组织提出的亚洲人体重分级的建议：亚太地区的成人的BMI正常值为18.523，大于23属于超重，2325属于肥胖，大于30以上属于极度肥胖。BMI小于18.5属消瘦。判断儿童肥胖与否应用正常生长曲线图表。,（二）质的方面,主要评价3种供能营养素的分配百分率是否合理。我国营养学会建议蛋白质占10-15%，脂肪供能占总能量的20%30%，糖类占5565%。,本章小结,生理有效能量、基础代谢的概念。怎样计算食物的能量？怎样评价膳食能量？影响人体能量消耗的因素？,作业 一,列出你比较正常的一天的膳食，计算各种产能营养素提供的能量，并对你当天的膳食能量进行评价（计算能量的消耗并与摄入量水平进行比较）。,
