第二章运动与能量

1、体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 第二章第二章 运动与热能运动与热能 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 第一节第一节 基本概念与术语基本概念与术语 人类为了维持生命、从事劳动以及体育运动必 须每天从各种食物中取得能量，以满足机体的 需要。 事实上，不仅劳动或运动时需要能量，就是机 体处于安静状态，也要消耗一定的能量。例如 心脏跳动、血液循环、肺的呼吸和腺体分泌等 都需要消耗能量，这些能量的来源就是每天摄 取食物中的糖类、脂肪和蛋白质三种营养素。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 一、能量与能量单位 能有很多的表现形式，如化学能、机械能、

2、 热能、光能、电能、核能等。能量是能的大 小量度。不同形式的能可以相互转变的。 人体进行的各种生理活动，是因为体内的化 学能转变成其他能量形式的结果。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 对人类来说，机体可以从食物中获得能量，食 物中能作为能源物质的只有糖、脂肪、蛋白质 三大类物质，这三类物质又统称为热源物质或 能源物质。 这些物质在体内经酶催化，进行一系列复杂的 化学反应，逐步、分次地释放出其中蕴藏的能 量。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 热量的单位，营养学上用“千卡(kcal)”表示 按照量和单位国家标准热量的单位应采用“焦 耳”(Joule) 表示。营养学上仍习惯采用卡或千

3、卡 千卡(kcal) 4.184千焦耳（ KJ ） 焦耳（KJ）0.239（ kcal） 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 二、食物的卡值 食物中的供能物质主要是糖、脂肪和蛋白 质，通常把1供能物质氧化分解时所释 放的热量，称为该物质的卡价。 糖、脂肪、蛋白质三大营养物在体内氧化的卡 值分别为：4.1 kcal/g（17 KJ/g）、9.3 kcal/g （39 KJ/g）、4.1 kcal/g （17 KJ/g）。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 三、ATP与能量代谢 糖类、脂肪和蛋白质在体内氧化燃烧，最后生 成二氧化碳和水。营养素在体内被氧化成为二 氧化碳和水并放出能量的过程

4、可以称为生物氧 化，在生物氧化过程中，有腺苷三磷酸(ATP)形 成，ATP在细胞内普遍存在。 ATP分子中含有两个高能磷酸键，ATP在ATP酶 的作用下水解并释放能量。 ATP分子水解时可释放能量是机体进行各种生命 活动所需能量的来源。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 四、氧热价 营养物质在体内氧化时，每消耗1升氧气所释放的 热量称为该物质的氧热价。食物在体内氧化要消耗 氧，但由于食物的分子结构不同，所以氧化分解时 的耗氧量也不同。 1糖完全氧化需耗氧气0.83升，根据1糖的卡价 为4.1kcal，就可算出每消耗1升氧来氧化糖类食物 时，其氧热价为5kcal。 1脂肪完全氧化需耗氧气2

5、.06升，根据1脂肪的 卡价为9.3kcal，就可算出每消耗1升氧来氧化糖类 食物时，其氧热价为4.5kcal。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 五、呼吸商 食物在体内被从肺吸入的O2最终氧化成CO2和H2O， 同时释放能量。不同食物所含的能源物质碳、氢、 氧等化学组成不尽相同，故在氧化中所需的O2及生 成的CO2也就不同。食物在体内氧化生成CO2体积与 同时消耗O2的体积之比称为呼吸商（） 糖的呼吸商为1.0 脂肪的呼吸商为0.7 蛋白质的呼吸商为0.8 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 普通膳食所含糖类，脂类及蛋白质往往不同，因 此其呼吸商是有差异的。根据实验，食进普通膳 食

6、的呼吸收约为0.85，多食糖类则呼吸商增高， 多食脂类和蛋白质则呼吸商降低。正常的呼吸商 不能高于1.0 亦不能低于0.7。 由于运动强度不同,各种能源供能比例不同,呼吸 商会出现差异。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 第二节第二节 影响人体热能需要影响人体热能需要 量的因素量的因素 人体热能需要量主要决定于下列三个方面： 1. 维持基础代谢所需的能量； 2. 从事活动包括日常生活学习、体育锻练和劳 纫所消耗的能量； 3. 物特殊动力作用所消耗的能量。 其中最主要的是活动所消耗的热能，所占比重 较大。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 一、维持基础代谢所需要的能量 基础代谢能量

7、是机体处于清醒、神经肌肉完全安 静与空腹状态下，维持生命所必需的最低热能需要 量，亦即机体静卧在的环境中，完全 处于休息状态，既无体力劳动也无脑力劳动，而且 在小时前已停止进食，消化系统也处于静止状 态，基本上是维持体温和器官内脏最基本活动所需 的最低能量。 机体处于安静状态时用于体温维持，心脏跳动、肺 的呼吸和肌肉紧张度的维持，所消耗的能量，称之 为基础代谢能量 。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 影响基础代谢的因素 ： 种族 年龄 性别 身体成分及体型 营养状态 疾病 内分泌 气温 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 影响运动员的基础代谢的因素 1 训练水平 2 每日运动量 3

8、 运动员系统训练后，机体肌肉量增加，使基 础代谢相应提高；另一方面，运动训练使迷走 神经的紧张度增加、心跳、呼吸变慢，肌肉放 松，使基础代谢下降。两者相抵，结果是运动 对基础代谢影响不大。实际测定运动员的基础 代谢，有的比正常人高，也有的比正常人低， 这与受试者的肌肉量及其测定日的身体状况等 因素有关，应具体分析。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 基础代谢率 以每小时每千克体重或每平方米 体表面积所散发的热量表示基础代谢，称为 基础代谢率（简写） 基础代谢率单位 千卡小时千克体重（kcal/hkg-1） 千卡小时单位体表面积（ kcal/h/hm2） 随着年龄的增长基础代谢率逐渐下降；

9、 男性基础代谢率比女性基础代谢率高46 ； 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 我国正常人基础代谢率平均值我国正常人基础代谢率平均值 表表-基础代谢率（）基础代谢率（） 年龄（岁）年龄（岁） 男男 女女 年龄（岁）年龄（岁） 男男 女女 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 二、从事体力活动所消耗的能量 根据劳动强度不同，一般将劳动分成五级 1.极轻体力劳动：身体主要处于坐位的工作，如 办公室工作、开会、读书和装配、修理钟表或收 音机等。 2.轻

10、体力劳动：主要是站立为主的工作，例如商 店售货员、化学实验室工作和教师讲课等。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 3.中等体力劳动：如重型机械操作、拖拉 机驾驶、汽车驾驶和一般农田劳动等。 4.重体力劳动：如非机械化农业劳动、半 机械化搬运工作、炼钢和体育活动等 5.极重体力劳动：如非机械化的装卸工作、 采矿、伐木和开垦土地等 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 从事劳动所消耗的能量在人体能量总需要量中 占主要部分。 劳动所消耗的热能与劳动强度、劳动持续时间 以及工作熟练程度有关，即劳动强度越大、持 续时间越长、工作越不熟练，能量消耗越多 . 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学

11、不同劳动强度需要的热能不同劳动强度需要的热能 表表-不同劳动强度的热能需要不同劳动强度的热能需要 活动类型 每天每kg体重 60kg男子每日 所需热能(kcal) 所需热能(kcal) 极轻体力劳动 3540 21002400 轻度体力劳动 4045 24002700 中度体力劳动 4550 27003000 重体力劳动 5060 3000 3600 极重体力劳动 6070 3600 4000 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 不同项目运动的能量需要不同项目运动的能量需要 表表- 体育专业学生不同运动项目体育专业学生不同运动项目 一天能量消耗（一天能量消耗（kcal/d ） 运动训练项目

12、运动训练项目 男男 生生 女女 生生 体体 操操 田田 径径 排排 球球 篮篮 球球 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 表表-7 不同项目运动员热量消耗量和需要量不同项目运动员热量消耗量和需要量 运动项目运动项目 性别性别 一日平均热一日平均热 热量需要量热量需要量(k) 名称名称 能消耗量能消耗量(k) 一日总热量一日总热量 每每kg体重体重 游 泳 男 女 篮 球 男 女 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 三、食物特殊动力作用的能量消耗 食物的特殊动力作用 是指食物经过消化吸收后, 单体在机体内合成有机大分子过程中消耗的能量。 不同食物特殊动力作用消耗的能量 1. 蛋白质的特别

13、动力作用最高，为30； 2. 糖类者次之，为6； 3. 脂类最低，只有4； 4. 正常混合膳食约为10。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 运动员的食物特殊动力作用稍高于一般人，其 原因是训练能引起机体的兴奋性提高和消化机 能减低，而且运动员的蛋白质摄入量比一般人 多（是因能量消耗增多所致），因此宜采用总 热量消耗的作为运动员的食物特殊动力 效应。 在计划一个人的膳食时，其能量的供给比 其 基础代谢与劳动所需者的总和应高约， 以补偿食物特别动力作用耗去的能量。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 第三节第三节 能量平衡能量平衡 人体每天的热能需要量应以消耗量的多少为基准， 热能供给过

14、多或不足都会影响健康，甚至引起疾 病。 长期热能供给不足，可发生营养不良症，热能过 剩，则在体内转变成脂肪，形成肥胖。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 一、膳食中热能供给标准 年 中国生理科学会曾修订并建议 我国人民每日膳食中热能供给量标准。参照 最近几年来有关科学的进展，可以认为这一 建议仍基本适用。现列表如下（表-）。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 表表2-9 我国人民每日膳食热能供给量我国人民每日膳食热能供给量 劳劳 动动 情情 况况 热热 能（）能（） 成年男子成年男子 （体重（体重65kg） 极轻体力劳动极轻体力劳动 轻体力劳动轻体力劳动 中等体力劳动中等体力劳动

15、重体力劳动重体力劳动 极重体力劳动极重体力劳动 成年女子成年女子 （体重（体重55kg） 极轻体力劳动极轻体力劳动 轻体力劳动轻体力劳动 中等体力劳动中等体力劳动 重体力劳动重体力劳动 孕妇，后个月孕妇，后个月 乳母，年之内乳母，年之内 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 少年男子少年男子 (1316岁，体重岁，体重42kg) (1619岁，体重岁，体重54kg) 少年女子少年女子 (1316岁，体重岁，体重42kg) (1619岁，体重岁，体重50kg) 儿童（不分性别）儿童（不分性别） 岁岁 岁岁 3岁岁 1岁岁 （续表）（续表） 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 关于 气温的变

16、化对能量代谢的影响，过去认 为如以年平均气温10为标准，年平均气温每 增高10，热能供给量减少5，年平均气温 每降低10，则热能供给量增加3。但现在 认为实际上气温变化对人体热能需要量影响不 大，可以不做校正。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 二、不同年龄阶段热能供给量 人在不同年龄阶段，体内热能代谢有所不同。儿 童少年，生长发育迅速，代谢旺盛，能量代谢相 对较高，年龄越小基础代谢和活动所消耗的能量 也越多。 儿童少年代谢过程中同化（合成）作用超过异化 （分解）作用。因此，在确定儿童少年热能需要 时，除根据基础代谢、食物特殊动力作用及各种 活动等三方面的消耗外，还应考虑供应生长发育 所

17、需的能量物质。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 这一部分热量占总热量的比例大致如下： 学前期儿童占1516， 小学阶段占10， 中学阶段占1315。 对积极参加体育活动的儿童少年，热能供给量 应高于同龄儿童少年。进入青春发育期后，在 形态和生理功能上都发生一系列的变化 ，各个 器官发育逐渐成熟，对营养的供给也需提出更 高要求。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 我国对青少年热能的供给量超过从事中等体 力劳动的成年人，若长期热能供给不足，将 会出现疲劳、乏力、身体消瘦、发育迟缓或 停滞、抵抗力下降等一系列营养不良症状。 人体进入中年以后，基础代谢率逐渐降低， 体力活动减小，因而体内

18、热能消耗也随之减 少。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 目前国际上根据年龄增长而校正热能供给量的方法， 是以20-39岁成人，男子体重为65kg，女子体重为 55kg的热能供给量为基础， 超过此年龄的，逐年递减。其减少标准： 4049岁减5， 6059岁减10， 6069岁减20， 70岁以上减30。 此数一般可满足生活需要，防止热量入超。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 运动员的热能消耗较大，必须供给充足的热量 以满足机体的需要。多数项目运动员一日热能 消耗量在35004000kcal范围内，按体重计算 约为50-60kcal/kg，但乒乓球运动员一日总热能 消耗量较少。因此

19、，不同项目运动员热能需要 量差异范围较大。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 三、膳食中热能来源 人体所需热能来源是食物中的糖类、脂肪和蛋白质。 这些营养素在体内的氧化过程与在体外燃烧有类似 之处，但由于其最终产物不同，所以释放的热能并 不完全相等。 另外，食物中所含营养素在消化道内，并非100%被 吸收，根据营养素在体内氧化所释放的热能时，还 应考虑吸收率。 正常人吃普通混合膳食时，糖类物质平均吸收率为 98、脂肪为95%、蛋白质92%； 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 因此，上述三种营养素所供给热能的数量(或称食 物的卡价)可按每克碳水化物4kcal热能、每克脂肪 9kcal

20、热能和每克蛋白质4kcal热能计算。 至于供给热能的营养素在膳食中占的比例，可因它 们的特点、在机体中作用、饮食习惯和各地食品的 种类而不同。 一般情况下，我国人民膳食中大约总热量的 来自碳水化物，来自蛋 白质和来自脂肪。所以糖类物质是 最重要的热能来源，其次是脂肪。蛋白质虽然也提 供一部分热能，但其在体机的主要功用，并非供给 热能。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 四、影响热能代谢的因素 （一） 肌肉活动的影响 ： 肌内活动对热能代谢的影响最显著。机体进行任 何轻微的活动都可提高能量代谢率，特别在剧烈 运动或劳动时，产热量可增大到安静时的1530 倍,甚致近千倍。运动训练和比赛时的热

21、能消耗较 一般劳动时大。 影响运动时能量消耗的因素主要取决于运动量的 大小（即运动强度、密度和运动的持续时间）， 运动条件和运动技术水平等因素。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 （二）精神、心理状态的影响 人在平静地思考问题时，能量代谢并无明显影响， 产热量的增加一般不超过。但当精神紧张 伴有情绪激动时，如恐惧、焦急、愤怒、重大比 赛前的紧张等情况能量代谢明显增强。这一方面 是由于精神紧张时，骨骼肌的紧张性也加强，这 时虽无明显的肌肉活动，但热量产生已经提高； 另一方面是交感神经兴奋，肾上腺素分泌增加， 使机体组织代谢加强，产热量增加。 （三） 此外，环境因素的影响， 食物的特殊动力作

22、用，身体状况等也会对机体的 热能消耗产生影响。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 五、能量平衡 所谓能量平衡即机体消耗和摄入的能量趋于相等。 能量平衡是营养学中一个最基本的问题，也是评价 营养状况的重要指标。 当热能的摄入量与消耗量相当时，人体的体重保持 恒定；热能摄入量大于消耗量时，体重和体脂会增 加；热能摄入量小于消耗量时，则体重会减轻。两 者都有损于身体健康。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 人体的热能消耗包括以下几个主要部分：基础代谢 的消耗、运动的生热效应、食物的生热效应和机体 生长发育所需的能量。 不同年龄、不同性别每天消耗不尽相同，18岁-20 岁青年学生男性每天消

23、耗能10042kJ(2400kcal)到 11715kJ(2800kcal),女性则为，9632kJ(2300kcal) 到10042kJ(2400kcal)之间。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 人体热能来源主要是食物中的碳水化合物、脂 肪和蛋白质，这三种产热营养素在人体的代谢 中，既各有特殊生理功能又相互影响。碳水化 合物与脂肪间可相互转化，二者对于蛋白质的 消耗也有替代作用。 在选择食物时，应考虑到各营养素之间的平衡， 根据我国人民习惯，一般成年人膳食中碳水化 合物、蛋白质和脂肪供能各占总热能的 60%70%、10%15%和20%25%。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学

24、人体热能的需要量因受： 1劳动强度、 2年龄、 3性别、 4生理特点 等因素影响而有所不同，一般成人热能摄入 量和消耗量保持平衡，就能维持各种正常的 生理活动和身体健康。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 （一）能量不平衡的危害（一）能量不平衡的危害 在一定时期内机体的热能收支不平衡，首 先反映在体重的变化，然后可发展到降低 身体机能，影响健康，引起疾病，甚至缩 短寿命。所以，无论热量过多与不足都会 对人体健康产生危害。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 1.热量过多的危害热量过多的危害 摄入热量过多，其多余部分在体内转变为脂肪，使 体脂增多，体重增加，形成肥胖。 肥胖对健康不利，因为身体肥胖，不但有大量脂肪 积聚在皮下，而且还有许多脂肪沉积在一些内脏上。 如果大量脂肪沉积在肝脏里，使之变成脂肪肝，肝 脏的许多重要生理功能就会受到影响。 腹腔、肠系膜、大网膜和胸壁上堆积脂肪，可使膈 肌活动受限，胸腔容积变小，也会妨碍呼吸和气体 交换。如果心包上脂肪增多，也能压迫心脏，影响 血液回流。 体育专业体育专业 运动营养学运动营养学 使人容易产生疲劳，不能承受较重的体力活动， 并常感到头痛、头晕、心悸、腹胀等。肥胖还 往往引起体内脂类代谢紊乱，造成血脂过高， 易发生动脉粥样硬化。 所以，许多疾病都与肥胖有关。研究报导。肥 胖者冠心病比体瘦者多5倍，高血压比正常人多 23