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1、食品营养学第三章能食品营养学第三章能量量第1页，共28页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 能量与能量单位能量与能量单位一、能量的作用及意义一、能量的作用及意义能量是营养学的基础。人体的一切活动都与能量代谢分不能量是营养学的基础。人体的一切活动都与能量代谢分不开，如果体内能量代谢停止了，生命也就停止了。开，如果体内能量代谢停止了，生命也就停止了。唯有通过食物源源不断提供能量，人体才能做机械功、唯有通过食物源源不断提供能量，人体才能做机械功、渗透功和进行各种化学反应，如心脏搏动、血液循环、渗透功和进行各种化学反应，如心脏搏动、血液循环、肺的呼吸、肌肉收缩、腺体分泌，以及各种生物活性物肺的呼吸
2、、肌肉收缩、腺体分泌，以及各种生物活性物质的合成。质的合成。第2页，共28页，编辑于2022年，星期三二、能量的单位、人体能量的来源及转化二、能量的单位、人体能量的来源及转化1.1.能量的单位能量的单位以往能量以卡（以往能量以卡（calorie,cal)calorie,cal)为单位，是指为单位，是指1 1克水从克水从1515升高升高到到16 16 所吸收的能量。营养学上惯用千卡（所吸收的能量。营养学上惯用千卡（kcal)kcal)。19481948年国年国际上确定际上确定1 1卡能量相当于卡能量相当于4.1844.184焦耳（焦耳（Joule),Joule),焦耳与卡之间焦耳与卡之间换算关系
3、如下：换算关系如下：1 cal=4.184 Jcal=4.184 J1 1 kcal=4.184 kJkcal=4.184 kJ1 1kJ=0.239 kcal kJ=0.239 kcal 1MJ=239 kcal 1MJ=239 kcal 1MJ=1000 kJ=101MJ=1000 kJ=106 6 J J第3页，共28页，编辑于2022年，星期三2.2.人体能量的来源及转化人体能量的来源及转化根据能量守恒定律根据能量守恒定律太阳能太阳能光合作用（光合作用（无机物：无机物：COCO2 2,H,H2 2O O 及及NHNH3 3 等）等）（潜能）（潜能）潜能潜能自由能去向自由能去向化化学学能
4、能（生生物物合合成成）渗渗透透能能（吸吸收收分分泌泌）电电 能能（大大脑脑活活动动）热热 能能（维维持持体体温温）机机械械能能（肌肌肉肉收收缩缩）植物植物动物动物人体人体（有机物：糖类、脂肪、蛋白质）（有机物：糖类、脂肪、蛋白质）第4页，共28页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 能值及其测定能值及其测定一、食物能值与生理能值一、食物能值与生理能值食物能值食物能值指食物彻底燃烧时所测定的能值，亦称物理燃烧值指食物彻底燃烧时所测定的能值，亦称物理燃烧值或总能值。或总能值。糖类和脂肪彻底燃烧时的最终产物是糖类和脂肪彻底燃烧时的最终产物是COCO2 2 和和H H2 2O O。蛋白质在蛋白质在体
5、外燃烧时的最终产物是体外燃烧时的最终产物是COCO2 2 、H H2 2O O和氮的氧化物等。和氮的氧化物等。第5页，共28页，编辑于2022年，星期三生理能值生理能值指机体可利用的能值。指机体可利用的能值。在体内，糖类和脂肪氧化的最终产物与体外燃烧时相同，为在体内，糖类和脂肪氧化的最终产物与体外燃烧时相同，为COCO2 2 和和H H2 2O O，但考虑机体对它们的消化、吸收时，故二者稍有不但考虑机体对它们的消化、吸收时，故二者稍有不同。蛋白质在体内的氧化并不完全，尚有部分能量的有机物如同。蛋白质在体内的氧化并不完全，尚有部分能量的有机物如尿素、尿酸、肌酐等由尿排出。须考虑排出的能量和消化率
6、。尿素、尿酸、肌酐等由尿排出。须考虑排出的能量和消化率。第6页，共28页，编辑于2022年，星期三名称名称食物能值食物能值尿中损失尿中损失吸收率吸收率生理能值生理能值生理系数生理系数Kcal/gKcal/gkJ/gkJ/gKcal/g Kcal/g kJ/gkJ/g%Kcal/gKcal/gkJ/gkJ/g蛋白质蛋白质脂肪脂肪糖类糖类乙醇乙醇5.655.659.459.454.14.17.17.123.623.639.539.517.217.229.729.71.25 1.25 5.25.2-微量微量9292959598981001004.04.09.09.04.04.07.17.117173
7、838171730304 49 94 47 7几种营养素的食物能值和生理能值几种营养素的食物能值和生理能值*纯酒精的吸收快，但在体内氧化产生的能量只以热的形式出现，不能用纯酒精的吸收快，但在体内氧化产生的能量只以热的形式出现，不能用于机体作功，故又称为空热。于机体作功，故又称为空热。第7页，共28页，编辑于2022年，星期三二、能值的测定二、能值的测定1.1.食物能值的测定食物能值的测定食物能值通常采用食物能值通常采用氧弹量热计氧弹量热计(bomb calorimeter)bomb calorimeter)进行测定。进行测定。第8页，共28页，编辑于2022年，星期三2.2.人体能量消耗的测定
8、人体能量消耗的测定人体能量的消耗实际上就是指人体对能量的需要。方法有：人体能量的消耗实际上就是指人体对能量的需要。方法有：1 1）直接测热法（现已少用）直接测热法（现已少用）2 2）间接测热法）间接测热法间接法就是不直接测量热量本身，而是以测量机体在代谢过程间接法就是不直接测量热量本身，而是以测量机体在代谢过程中中O O2 2的被利用的被利用(V OV O2 2)与与COCO2 2的生成的生成(V COV CO2 2)，以及氮在尿中的排以及氮在尿中的排出等来精确计算。出等来精确计算。第9页，共28页，编辑于2022年，星期三间接测热法的经典方法是间接测热法的经典方法是多氏装置法多氏装置法（Do
9、uglas),Douglas),通过装通过装有呼吸活瓣的口鼻罩，把受试者一定时间内呼出的气体集有呼吸活瓣的口鼻罩，把受试者一定时间内呼出的气体集于多氏袋内，可知被利用于多氏袋内，可知被利用O2(V O2)O2(V O2)与与CO2CO2的生成的生成(V CO2)(V CO2)。阅读材料第10页，共28页，编辑于2022年，星期三间接法的基本原理：三大产能营养素在体内氧化分解释放能量时，间接法的基本原理：三大产能营养素在体内氧化分解释放能量时，必须消耗必须消耗O O2 2 和生成和生成COCO2 2。呼吸商（呼吸商（RQ)=RQ)=V COV CO2 2V OV O2 2体内消耗的能源物质不同，
10、其呼吸商也不同。体内消耗的能源物质不同，其呼吸商也不同。碳水化合物的呼吸商为碳水化合物的呼吸商为1 1，以葡萄糖，以葡萄糖(分子量为分子量为180180）为例：）为例：C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2 6CO 6CO2 2+6H+6H2 2O+673.2 kcalO+673.2 kcal6 6molCOmolCO2 2RQ=RQ=6 6molOmolO2 2=622.4622.4622.4622.4=1.0=1.0每克葡萄糖：每克葡萄糖：O O2 2 消耗量消耗量=622.4622.4 180 180 =0.75(=0.75(L/g)L/g)=0.75(=0.75(L/
11、g)L/g)COCO2 2 产生量产生量=622.4622.4 180 180 第11页，共28页，编辑于2022年，星期三葡萄糖产能量葡萄糖产能量=673.2673.2 180 180=3.74(=3.74(kcal/g)kcal/g)把每消耗把每消耗1 1L OL O2 2或产生或产生1 1L COL CO2 2所释放的能量称为所释放的能量称为O O2 2或或COCO2 2的的能当量能当量。O O2 2能当量能当量=673.2 673.2622.4622.4=5.01(=5.01(kcal/L)kcal/L)COCO2 2能当量能当量=5.01(=5.01(kcal/L)kcal/L)67
12、3.2 673.2622.4622.4脂肪氧化的呼吸商为脂肪氧化的呼吸商为0.70.7，以软脂酸甘油脂（分子量为，以软脂酸甘油脂（分子量为806806）为例）为例2C2C5151H H9898O O6 6+145O+145O2 2 102CO 102CO2 2+98H+98H2 2O+15249.5kcalO+15249.5kcal用同样的方法可以计算蛋白质在代榭中的能量释放。用同样的方法可以计算蛋白质在代榭中的能量释放。RQ=RQ=102102mol COmol CO2 2 145mol O 145mol O2 2=0.7=0.710222.410222.4 14522.4 14522.4=
13、第12页，共28页，编辑于2022年，星期三第13页，共28页，编辑于2022年，星期三在实验对象实测的在实验对象实测的O O2 2的消耗与的消耗与COCO2 2的产生总量，是由糖、脂肪及蛋白质的产生总量，是由糖、脂肪及蛋白质的代谢形成的，那么如何计算它们提供的能量呢？的代谢形成的，那么如何计算它们提供的能量呢？如果已知尿中排出的氮量，就可求出蛋白质被代谢的数量。如果已知尿中排出的氮量，就可求出蛋白质被代谢的数量。然后在然后在O O2 2及及COCO2 2的总量中减去蛋白质分解的那一部分的总量中减去蛋白质分解的那一部分O O2 2及及COCO2 2，余下的余下的为糖与脂肪在代谢中为糖与脂肪在代
14、谢中O O2 2的消耗与的消耗与COCO2 2的产生量及相应的呼吸商，称的产生量及相应的呼吸商，称非蛋非蛋白呼吸商白呼吸商（non-protein respiratory quotient,NPRQ)non-protein respiratory quotient,NPRQ)。第14页，共28页，编辑于2022年，星期三第15页，共28页，编辑于2022年，星期三例：某一被测对象正在进行车床操作，经用口罩及气袋收集例：某一被测对象正在进行车床操作，经用口罩及气袋收集1010分钟呼分钟呼 出气出气100100L L（标准状态），同时收尿测定标准状态），同时收尿测定1010分钟内尿氮排出分钟内尿氮
15、排出0.060.06g g。测定呼出气中测定呼出气中O O2 2含量含量17.20%17.20%及及COCO2 23.20%3.20%，空气中空气中O O2 2 含量含量20.94%20.94%，CO CO2 20.03%0.03%。O O2 2的总消耗量的总消耗量=100(20.94%=100(20.94%17.20%)=3.74(17.20%)=3.74(L)L)COCO2 2的总产生量的总产生量=100(3.20%=100(3.20%0.03)=3.17(0.03)=3.17(L)L)蛋白质代谢量蛋白质代谢量=0.066.25=0.375(g)=0.066.25=0.375(g)查表得出
16、每克蛋白质耗查表得出每克蛋白质耗O O2 2量量1.0101.010，COCO2 2产生量产生量0.8440.844L L。蛋白质代谢消耗蛋白质代谢消耗O O2 2=0.3751.010=0.379(L)=0.3751.010=0.379(L)蛋白质代谢产生的蛋白质代谢产生的COCO2 2=0.3750.844=0.316(L)=0.3750.844=0.316(L)第16页，共28页，编辑于2022年，星期三NPRQ=NPRQ=3.173.170.3160.3163.743.740.3790.379=0.85=0.85查表得出查表得出O O2 2的能当量为的能当量为4.863(4.863(k
17、cal/L)kcal/L)；或或COCO2 2的能当量为的能当量为5.721(5.721(kcal/L)kcal/L)受试者的能量消耗量受试者的能量消耗量=4.863=4.863kcal/L(3.74kcal/L(3.740.379)L+0.379L4.66kcal/L0.379)L+0.379L4.66kcal/L =18.11(kcal)=18.11(kcal)第17页，共28页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 人体能量消耗人体能量消耗人体能量需要与消耗是一致的，在理想的平衡状态下，人体能量需要与消耗是一致的，在理想的平衡状态下，个体的能量需要量等于其消耗量。成年人的能量消耗主个体的
18、能量需要量等于其消耗量。成年人的能量消耗主要用于维持：要用于维持：1 1）基础代谢，）基础代谢，2 2）体力活动，）体力活动，3 3）食物特殊）食物特殊动力作用。动力作用。一、基础代谢及其影响因素一、基础代谢及其影响因素1.1.基础代谢基础代谢第18页，共28页，编辑于2022年，星期三基础代谢基础代谢(basal metabolism)basal metabolism)是维持人体最基本生命活动是维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗。所必需的能量消耗。即在清晨、空腹、静卧于舒适的环境下，无任何体力活动即在清晨、空腹、静卧于舒适的环境下，无任何体力活动和紧张的思维活动、全身肌肉松弛、消化系统处
19、于静止状和紧张的思维活动、全身肌肉松弛、消化系统处于静止状态下，用于维持体温、心跳、呼吸、各器官组织和细胞基态下，用于维持体温、心跳、呼吸、各器官组织和细胞基本功能等生命活动的能量消耗。本功能等生命活动的能量消耗。第19页，共28页，编辑于2022年，星期三基础代谢的水平用基础代谢率基础代谢的水平用基础代谢率(basal metabolic rate,BMR)basal metabolic rate,BMR)来表示，来表示，指单位时间内人体基础代谢所消耗的能量。指单位时间内人体基础代谢所消耗的能量。BMRBMR的表示单位为：的表示单位为：kJ/kJ/(m(m2 2h)h)、kJ/(kg kJ/
20、(kg h)h)、MJ/dMJ/d。2.2.基础代谢率的计算基础代谢率的计算1)1)基础代谢率与体表面积有关基础代谢率与体表面积有关M(mM(m2 2)=0.00659H(cm)+)=0.00659H(cm)+0.0126W(kg0.0126W(kg)-0.1603 ()-0.1603 (赵松山赵松山,1984),1984)根据体表面积根据体表面积,查表基础代谢率计算查表基础代谢率计算如体表面积为如体表面积为 1.75 1.75 m m2 2的男性的男性,年龄为年龄为3030岁岁第20页，共28页，编辑于2022年，星期三第21页，共28页，编辑于2022年，星期三1.75m1.75m2 2
21、36.836.8 kcal/mkcal/m2 2.h=64.4 kcal/h.h=64.4 kcal/h64.4 64.4 24=1546 kcal/d24=1546 kcal/d根据列线图解求得根据列线图解求得(见图见图)2)2)基础代谢率与体体重有关基础代谢率与体体重有关还可以用体重求得还可以用体重求得(见表见表)第22页，共28页，编辑于2022年，星期三第23页，共28页，编辑于2022年，星期三第24页，共28页，编辑于2022年，星期三临床上粗略估计临床上粗略估计 男性男性 BMR=1.0 kcal/kg.hBMR=1.0 kcal/kg.h 女性女性 BMR=0.95 kcal/
22、kg.hBMR=0.95 kcal/kg.h3.3.影响基础代谢的因素影响基础代谢的因素1)1)年龄：年龄：青少年青少年 2)2)性别性别(lean body mass)lean body mass)：男性男性3)3)营养及机能状况：营养及机能状况：营养不良营养不良 疾病和感染疾病和感染4)4)气候：气候：低气温低气温第25页，共28页，编辑于2022年，星期三二、体力活动二、体力活动在人体的整个能量消耗中，肌肉活动或体力活动这一部分往往占较大的在人体的整个能量消耗中，肌肉活动或体力活动这一部分往往占较大的比例。而在体力活动中，体力劳动是影响个体能量需要的重要因素。劳比例。而在体力活动中，体力
23、劳动是影响个体能量需要的重要因素。劳动强度越大，动强度越大，持续时间越长，其所需能量越多。我国对男性的劳动强度持续时间越长，其所需能量越多。我国对男性的劳动强度分为五级。分为五级。第26页，共28页，编辑于2022年，星期三关于某些特定活动的能量消耗关于某些特定活动的能量消耗如表所示。其能量为估计值，如表所示。其能量为估计值，并以并以 BMRBMR代谢系数表示。代谢系数表示。第27页，共28页，编辑于2022年，星期三思考题思考题:1.1.一克蛋白质、脂肪和糖类的生理能值是多少？一克蛋白质、脂肪和糖类的生理能值是多少？2.2.什么是基础代谢？影响的因素有哪些？什么是基础代谢？影响的因素有哪些？3.3.什么是食物的特殊动力作用？什么是食物的特殊动力作用？4.4.人体能量平衡的意义是什么？人体能量平衡的意义是什么？第28页，共28页，编辑于2022年，星期三