食物能量与人体能量消耗教材

1.能量消耗的测定 直接测热法：直接测热法是让受试者在一个相对完全隔热的环境中，运用
高精度的仪器检测他们蒸发、辐射、对流和传导产生的热量。 在 1890 年，美国 Wesleyan 大学的两位科学家首次运用直接测热法的理论原 理制造出人体量热计[84]。它的原理是测量在单位时间内受试机体介质的温度变， 再依照该介质的比热容，计算出机体在这段时间内所散发出来的热量
年龄 ( 岁) 1 3 5 7 9 11 13 KJ/m2 221.8 214.6 206.3 197.7 189.9 179.9 177.0 男 Kcal/m2 53.0 51.3 49.3 47.3 45.2 43.0 42.3 KJ/m2 221.8 214.2 202.5 200.0 179.1 175.7 168.6 女 Kcal/m2 53.0 51.2 48.4 45.4 42.8 42.0 40.3 年龄 ( 岁) 30 35 40 45 50 55 60 KJ/m2 154.0 152.7 151.9 151.5 149.8 148.1 146.0 男 Kcal/m2 36.8 36.5 36.3 36.2 35.8 35.4 34.9 KJ/m2 146.9 146.4 146.0 144.3 139.7 139.3 136.8 女 Kcal/m2 35.1 35.0 34.9 34.5 33.9 33.3 32.7
2
表3 不同物质的能值kJ/g（kcal/g）
营养素
食物能值
消化吸收率
生理能值
（1g）
碳水化合物 脂肪 蛋白质
（体外燃烧）
17.16（4.10） 39.54（9.45） 23.64（5.65）
（%）
98 95 92
（体内氧化）
16.81（4.0） 37.56（9.0） 16.74（4.0）
食物能值：是食物彻底燃烧时所测定的能值，即“物理燃烧值”，或称“总能值” 生理能值：即机体可利用的能值 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% 通用系数系统：4千卡 × 20.2+ 9千卡 × 2.3+ 4千卡× 1 .2=106.3千卡
一日基础代谢的能量消耗 ＝人体每小时基础代谢率×体表 面积×24h
＝38.6×1.875 ×24 ＝1737Kcal * 该结果应用于我国人群时应减5%：
1737×0.95=1650.15（kcal/d）
• ② 按体重计算BMR（kcal/d）
表5 WHO于1985年推荐使用Schofield(表)，计算一天的基础代谢能量消耗（kcal/d）
2.能量消耗量的计算

机体进行体力活动时，由糖、蛋白质、脂肪三种营养物质提供能量。 Weir JB假设糖有氧氧化耗氧量为x，蛋白质耗氧量为y，脂肪耗氧量 为z，且总耗氧量为1L。根据三种营养物质的呼吸商（RQ）和氧热。 Weir JB 经演算得：EE（Kcal）＝3.941+1.106R-0.365y，再利用蛋 白与尿氮的关系，产生 1g 的尿氮的过程耗氧量为 5.941 L，则 y＝ 5.941×UN（g），因而一段时间的 EE（Kcal）＝3.941×VO2（L）+1.106×VCO2（L）-2.17×UN（g ） 根据三种营养物质的呼吸商（RQ）、氧热价的假设不同，EE 方程有 所不同 EE（Kcal）=3.83×VO2（L）+1.18×VCO2（L）。
代谢所消耗的能量。单位：（kJ/m2· h，kJ/kg· h）

（5）计算基础代谢的能量消耗： ① 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×24h
表4 人体每小时基础代谢率
年龄(y)
公式(男)
公式(女)
0～ 3
3～10 10～18
(60.9×m)-54
(22.7×m)+495 (17.5×m)+651
(61.0×m)-51
(22.5×m)+499 (12.2×m)+746
18～30
30～60 >60
(15.3×m)+679
(11.6×m)+879 (13.5×m) +487
2.不同供能物质能量系数
• (1)阿特沃特通用系数系统1896 该套系数是通过测定蛋白质、脂肪和碳水化合物的燃烧热(即总能),再通过校正这些养素经 消化、吸收和尿液所损失的能量后得到的。该系统不考虑供能成分的食物来源,而是对每一种 产能底物采用一套固定的系数。 • (2)更广泛的通用系数系统1970 更广泛的通用系数体统(a more extensive generalfactor system)是对阿特沃特通用系数系 统的不断修订、改进和补充。 • (3)阿特沃特特异系数系统 Merrill和Watt则认为不同食物来源和特性的三大供能营养素各自的燃烧热能和消化吸收率都 并非固定值。 (4)净代谢能系统 食物的代谢能(ME)经过进一步的修正)))即扣除发酵产热损失和食物的必然生热作用损失(如 生成ATP代谢途径中的热能损失)之后,可以推算出食物的净代谢能(NME),。
举例：一名大学生的早餐和午餐热能
二、人体的能量消耗
人体能量消耗的构成？
（对儿童、孕妇、乳母等）
生长 发育
食物特殊 动力作用
体力活动 基础代谢
占人体总能量消耗的 20%-30% 调控 总能量消耗 最主要的方法也是调 控 体力活动能量消耗 约占总能量消耗的 60%~70%
人体能量消耗的构成图解
1、基础代谢 (basal metabolism, BM)


膳食能量推荐摄入量
年龄 （岁） RNI
PAL 男 兆（MJ） 女 千卡（kcal） 男 女
轻
中 18~ 重 孕妇 乳母 轻 50~ 60~ 70~ 80 中
10.03
11.29 13.38
8.8
9.62 11.30 +0.84 +2.09
2400
2700 3200
2100
2300 2700 +200 +500
Thank
147.7
147.3
35.3
35.2
80
138.1
33.0
129.3
30.9
例：男性，20岁，身高1.75m，体重70kg，试计算其基础代 谢的能量消耗 。
体表面积(m2)＝0.00659×175＋0.0126×70－0.1603
＝1.875
人体每小时基础代谢率查表得161.5KJ（38.6Kcal）
以20岁50kg女生为例，一天活动耗能685kcal，其总热量需求为？
设总能耗为Z
基础代谢（14.7×50+496）×0.95=1170kcal 活动耗能：685kcal 食物热效应：10%×Z 需要摄入Z= 1170+ 685+ 10%×Z 计算得出Z=2061kcal

四.人体能量消耗量的测定和计算
15
17 19
174.9
170.7 164.0
41.8
40.8 39.2
158.8
151.9 1485
37.9
36.3 35.5
65
70 75
143.9
141.4 138.9
34.4
33.8 33.2.
134.7
132.6 131.0
32.2
31.7 31.3
20
25
161.5
156.9
38.6
37.5
间接测热法：间接测热法的原理是通过计算呼入和呼出气氛成分的
改变，来计算能量的消耗。受试者需要佩戴气体收集设备，通过分析仪器 对气体进行成分分析，然后通过软件计算得出能量消耗。 目前较常见的是 Cosmed K4b2（Cosmed，Rome，Italy）和 MetaMax 3B（German），它们都属于超便携式热量测量设备，利用遥感 技术，可以准确的监测机体在安静和运动状态下每次呼吸的气体交换情况， 通过计算机体消耗的氧气含量和释放的二氧化碳量，求出呼吸商 （Respiratory Quotient，简称 RQ），根据相应的氧热价，计算出单位时 间的能量消耗
9.62 10.87
8.00 8.36
2300 2600
1900 2000
重
轻 中 轻 中
13.00
7.94 9.20 7.94 8.80 7.74
9.20
7.53 8.36 7.10 8.00 7.10
3100
1900 2200 1900 2100 1900
2200
1800 2000 1700 1900 1700
（ 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18～25℃)，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12～16h、睡醒静卧、环境温度18～25°C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。 （ 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
19
4、生长发育


婴幼儿、儿童、青少年需额外增加生长发育所需能量。
孕妇需增加子宫、胎盘、胎儿、乳房和体脂储备所需能量。 乳母需增加合成分泌乳汁所需能量。
孕妇+200kcal/d；乳母+500kcal/d
人体一日能量需要量的确定
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。
6
举例：步行能量消耗的研究
1.随着步行速度增加，步行能耗逐步增加。速度与能耗之间呈现指数函数关系。 Y（单位是 kcal /kg /min）=0.0000073627(V2×weight)+0.0216 2.步频是反映步行负荷特征的一个重要变量。步频与能耗之间有密切的关系。 3.步速越快，糖的氧化率越高，脂肪氧化率有缓慢下降的趋势，步行中的能量更多地 来源于糖。中等速度和长时间步行有利于动员脂肪。 4.做相同强度运动时肥胖者总能量消耗明显高于正常体重者，这可能与肥胖者有较大的体 表面积有关。 5.环境气温和气压也对能量消耗有影响。