本科课件营养学热能

1、第四节 热能一、概述能量代谢与能量需要是营养学最基本的问题，人体一刻也不能离开能量，无论是维持心跳、呼吸、消化等最基本的生命活动，还是劳动、锻炼等都离不开能量。所谓能量是指一个系统作功的能力。能量的大小可以用焦耳和卡来表示焦耳：将1Kg的物体用1牛顿的力移动1米所作的功卡：将1g的水从15上升到16 时所消耗的能量卡与焦耳在营养学的应用上往往造成数值过大，因此多使用千卡与千焦耳。1卡=4.18焦耳千焦耳和千卡二、人体的 能量来源人体所需能量主要来源于食物中三大产能物质：糖类、脂肪、蛋白质。 它们在体内通过生物氧化被分解，同时释放出化学能。每克产热营养素在体内氧化产生的能量称为卡价或能量系数。食

2、物中每克糖类、脂肪和蛋白质在体外弹式热量计内充分氧化燃烧可分别产生4.10、9.45和5.65 kcal的能量。 由于三大物质在体内不能被完全消化吸收，而蛋白质在体内不能完全氧化，因此这三种产能营养素的净能量系数）为：碳水化合物 4kcal、脂肪 9kcal、蛋白质4kcal 。 二、人体能量消耗人体能量消耗从转化形式来看主要有：化学能、机械能、热能、电能等；从表现形式上看主要有：基础代谢、体力活动、食物特殊动力效应，在儿童，还有生长发育。（一）基础代谢基础代谢是指维持机体最基本的生命活动所必需的能量消耗，包括心跳、呼吸、消化、代谢和排泄等。是在清醒、安静、空腹、静卧时，不受肌肉活动、环境温度

3、、精神紧张等因素影响时的代谢。基础代谢的大小可以用基础代谢率表示，所谓基础代谢率，是指每平方米体表面积每小时的产热量，通常以KJ/m2.h来表示。不同个体的基础代谢率不同，主要受以下因素的影响。1、身高与体重：人体基础代谢的能量消耗与身高、体重有关，但单纯的身高或体重与基础代谢率的相关性不大。人体的基础代谢率和体表面积成正比，可以利用身高与体重进行体表面积的推断，推断公式如下：（1）Stevenson公式：S(m2)=0.0061 身高（cm）+0.0128 体重（kg） 0.1529（2）赵松山式：S(m2)=0.00607 身高（cm）+0.0127 体重（kg） 0.0698(3)儿童的

4、Du Bois公式:S(m2)=0.725 身高（cm） 0.425 体重（kg） 71.84何志谦式：S(cm2)=42.3356 身高（cm）175.6882 体重（kg） 272.27162、体型：体型消瘦的人瘦体组织比例较大，而体型偏胖的人的脂肪比例较大，所以体型偏瘦的基础代谢率要大一些。3、年龄：年龄越小，体内代谢越旺盛，基础代谢率也越高。4、性别：男性的瘦体组织比例大，其基础代谢率也高于女性。5、内分泌:甲状腺素、肾上腺素、脑垂体激素。年龄男女111546.741.2161746.243.4181939.736.8203037.735.0304037.935.1405036.834

5、.05035.633.1中国人基础代谢率平均值（二）体力活动体力活动主要指劳动、娱乐和体育运动等，劳动又包括体力劳动和脑力劳动。不同的体力活动所消耗的能量不同，根据能量消耗的多少，可以分成轻、中、重体力活动。同一种活动，不同人的能量消耗也不同，熟练工的能量消耗要少于不熟练工。（三）食物特殊动力效应食物特殊动力效应是指由于进食而引起的能量消耗的额外增加。食物特殊动力效应的机制尚未完全了解，但从碳水化合物的食物特殊动力效应为6%、脂肪4%、蛋白质30%来看，可能与消化吸收及代谢有关。（四）影响能量消化的其它因素 1、情绪和精神状态 2、环境与气象条件三、人体能量消耗的测定（一）直接法直接法是在隔热

6、的情况下，将受试者所散发的能量全部收集量取。（二）间接法间接法不测定能量本身，而是通过代谢物质的测定，计算受试者的能量消耗。1、能量代谢中的参数（1）热价（卡价）（2）呼吸商（RQ）：是指营养素在体内进行生物氧化时所产生的二氧化碳和消耗的氧气的比例。（3）能当量(EE)：是指营养素在体内进行生物氧化时，每消耗1升氧所能产生的能量。体内代谢时的参数值Carbo.FatPro.卡价494产CO20.751.430.78耗O20.752.030.97RQ10.700.8EE5.04.74.52、计算过程例题：某受试者在进行活动时，用气囊收集30分钟呼出的气体为300L(标准大气压)，收集的尿液为80

7、ml。经分析测定：（1）吸入空气的氧含量为0.94%, CO2含量为0.03%。（2）呼出空气的氧含量为17.19%, CO2含量为3.23%。（3）尿中氮含量为0.15g。请计算该受试者的能量消耗。（1）计算氧气消耗量、CO2产量及蛋白质消耗量。O2消耗量=300 （20.94% 17.19%）=11.25LCO2产量=300 （3.20% 0.03%）=9.51L蛋白质消耗=0.15 6.25=0.94g（2）计算蛋白质的耗氧量及CO2产量氧耗量=0.97 0.94=0.91LCO2产量=0.78 0.94=0.73(3)计算脂肪与碳水化合物的氧耗量与CO2产量的总和。氧耗量=11.25

8、0.91 =10.34LCO2产量=9.51 0.73 =8.78L(4)计算碳水化合物或脂肪的氧耗量与CO2产量设脂肪的氧耗量为x，则其CO2产量为0.7x。而碳水化合物的氧耗量为10.34x，CO2产量为8.78 0.78X。由于碳水化合物的呼吸商为1.0，因此可以列出以下方程：解方程：x=5.28.78-0.7X10.34-X=1脂肪的耗氧量为5.2，碳水化合物的耗氧量为10.34-5.2=5.14（5）计算蛋白质、脂肪与碳水化合物的产热量：蛋白质的产热量 =0.94 4 =3.76脂肪产热量 =5.2 4.7 =24.44碳水化合物的产热量 =5.14 5.0=25.7（6）计算人体能

9、量消耗人体能量消耗=3.76+24.44+25.7=53.9Kcal四、能量的需要与供给 每天的能量需要=基础代谢+体力活动+食物特殊动力效应 人体能量的需要量存在明显的个体差异，主要影响因素是基础代谢的大小。基础代谢旺盛的人的能量需要大于基础代谢较低的人。 在大量人群调查的基础上制定的供给量标准适用于大多数人，但对一个具体的个体，特别是需要纠正体重的个体来说，可能是不合适的。我国的能量供给量标准为：年龄男女年龄男女01958190018001110010509200019002120011501021002000313501300112400220041450140012240022005160015001324002200617001600141729002400718001700中国儿童、青少年能量供给标准kcal/d中国成人能量供给量标准（男65 、女58）男女1849轻体力活动24002100中体力活动27002300重体力活动32002700孕46个月+200 79个月+200乳+500本节重点：人体热能消耗及测定几个概念