食品营养学理论能量的来源和测定方法

1、食品营养学理论能量的来源和测定方法本章内容 3.1 能量的来源及能值 3.2 人体能量消耗的构成 3.3 能量消耗的测定方法 3.4 能量的代谢失衡 3.5 能量的供给及食物来源本章学习的目的与要求 了解能量单位和能值 掌握人体能量消耗的构成 了解能量消耗量的测定方法 掌握能量不平衡对人体的影响 掌握能量的合理膳食来源及适宜摄入量3.1. 能量的来源及能值3.1.1 能量的单位 焦耳(joule, J)、千焦耳(KJ)、兆焦耳(MJ, 106J) 卡(calories)、千卡（kcal）1kcal4.184kJ ；。3.1. 能量的来源及能值3.1.2 能量的来源碳水化合物脂肪蛋白质酒中的乙醇

2、产能营养素3.1. 能量的来源及能值3.1.3 能值（1）食物能值 食物燃烧时所测定的能值，也称“物理燃烧值”或“总能值” 碳水化合物 17.15kJ (4.1kal)/g 脂肪 39.54kJ (9.45kcal)/g 蛋白质 23.64kJ (5.65kcal)/g能量测定的仪器： 弹式测热器一些营养素的物理燃烧能值名称物理能值名称物理能值kcalkJkcalkJ胆固醇9.9041.42血清蛋白5.9224.77植物脂肪9.5239.83酪 蛋 白5.7824.18动物脂肪9.2238.58纤维蛋白5.5823.35淀粉4.2017.57胶原蛋白5.3522.38纤维素4.1817.49尿

3、酸2.7411.40糊精4.1217.24尿素2.5310.59葡萄糖3.7515.693.1. 能量的来源及能值 能值（2）生理能值: 机体可利用的能值名称食物能值尿中损失消化率生理能值蛋白质23.6kJ/g5.2kJ/g92%16.7kJ/g脂 肪39.5kJ/g95%37.6kJ/g碳水化合物17.2kJ/g98%16.8kJ/g乙醇29.7kJ/g微量100%30kJ/g能量系数: 每克碳水化合物、脂肪和蛋白质在体内氧化产生的热能值称为（或热能系数）3.1 能量的来源及能值3.1.3 能 值3.2 人体能量消耗的构成 基础代谢 体力活动的能耗 食物的热效应(特殊动力的作用) 生长发育3

4、.2.1 基础代谢 （Basal metabolism，BM）（1） 定义： 维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗，是指机体在清醒、空腹（饭后1214h）、安静而舒适的环境中，室温保持在2530，无任何体力活动和紧张思维活动，全身肌肉松弛、消化系统处于静止状态下测定的能量消耗。1.2.1 基础代谢 （Basal metabolism，BM）（2） 基础代谢率（Basal metabolic rate, BMR）定义：是指单位时间内人体基础代谢消耗的能量单位：kJ/(m2h)、 kJ/(kgh)、MJ/d计算方法： A 体表面积计算法 B 体重计算法 C 直接计算法A 体表面积计算法体表面积(

5、m2) = 0.00695 身高(cm) + 0.0126 体重基础代谢 体表面积(m2) 基础代谢率kJ/(m2.h)24h人体基础代谢率kJ/(m2.h)年龄(岁)男女KJ/m2Kcal/m2KJ/m2Kcal/m21357911131517192025221.8214.6206.3197.7189.9179.9177.0174.9170.7164.0161.5156.953.051.349.347.345.243.042.341.840.839.238.637.5221.8214.2202.5200.0179.1175.7168.6158.8151.91485147.7147.353.0

6、51.248.445.442.842.040.337.936.335.535.335.2年龄(岁)男女KJ/m2Kcal/m2KJ/m2Kcal/m23035404550556065707580154.0152.7151.9151.5149.8148.1146.0143.9141.4138.9138.136.836.536.336.235.835.434.934.433.833.2.33.0146.9146.4146.0144.3139.7139.3136.8134.7132.6131.0129.335.135.034.934.533.933.332.732.231.731.330.9 B 体

7、重计算法年龄(y)BMR (kcal/d, male)BMR (kcal/d, female)0331010181830306060(60.9w)-54(22.7w)+495(17.5w)+651(15.3w)+679(11.6w)+879(13.5w)+487(61.0w)-51(22.5w)+499(12.2w)+746(14.7w)+496(8.7w)+829(10.5w)+596WHO建议的计算基础代谢公式 注：w为体重(kg)。 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%。 1.2.1 基础代谢（Basal metabolism，BM） B 体重

8、计算法年龄(y)BMR(MJ/d, male)BMR(MJ/d, female)03310101818303060600.255w 0.2260.0949w + 2.070.0732w + 2.720.0640w + 2.840.0485w + 3.670.0565w + 2.040.255w 0.2140.0941w + 2.090.0510w + 3.120.0615w + 2.080.0364w + 3.470.0439w + 2.49C 直接计算法BMR for males = 66.47 + 13.57W + 5 H 6.7 Y where:W = weight in kilogra

9、ms (pounds 2.2)H = height in centimeters (inches x 2.54)Y = age in years 1.2.1 基础代谢 （Basal metabolism，BM）女性的BMR 约比男性的低5%儿童和青少年的BMR比成人的高10-15BMR随着年龄的增加而缓慢降低（3）影响基础代谢率的因素 体型与机体构型： 年龄 ： old adults adults children 性别： female male（5%10%) 环境温度 应急状态 营养状态1.2.1 基础代谢（BM）3.2.2 体力活动的能量消耗（1）分级： 也称为运动的生热效应（TEE）我国

10、人群的劳动轻度分为三级，轻、中、重，根据不同级的体力活动水平 PAL（physical activity level）值可推算出能量的消耗量 。 P35TEEBMRPAL建议中国成人活动水平分级活动水平职业工作时间分配工作内容举例PAL男女轻75%时间坐或站立办公室工作、修理电器钟表、售货员、酒店服务员、化学实验操作、讲课等1.551.5625%时间站着活动中25%时间坐或站立学生日常活动、机动车驾驶、电工安装、车床操作、金工切割等1.781.6475%时间特殊职业活动重40%时间坐或站立非机械化农业劳动、炼钢、舞蹈、体育运动、装卸、采矿等2.101.8260%时间特殊职业活动项目PAL(男/

11、女)项目PAL(男/女)睡眠1.0/1.0农业：饲养动物3.6/躺着，静坐1.2/1.2 挖水渠5.5/站立1.4/1.5 砍甘蔗6.5/散步（慢走）2.8/3.0锯木：电锯4.2/洗衣服2.2/3.0 手据7.5/烹饪1.8/1.8用斧伐木7.5/办公室工作1.3-1.6/1.7娱乐：坐着活动2.2/2.1实验室工作2.0/ 轻（台球、 板球、 航行等）2.2-4.4/2.1-4.2轻工业：化学工业3.5/2.9 电工3.1/2.0 机械工业3.1/2.7 中（跳舞、 游泳等）4.4-6.6/4.2-6.3农业: 摘水果/3.4 打谷脱粒/5.0 重（足球、 田径等）6.6/6.3 开拖拉机

12、2.1/1.2.2 体力活动的能量消耗（2）体力劳动的特点 体力劳动的特点是以肌肉、骨骼的活动为主，体内物质代谢旺盛，需氧量多，能量消耗大。1.2.2 体力活动的能量消耗（3）影响体力活动耗能的因素： 肌肉越发达者，活动时消耗能量越多 体重越重，做相同的运动所消耗的能量也越多 劳动强度越大、持续活动时间越长、工作越不熟练，消耗能量就越多1.2.3 食物的热效应（Thermic effect of food，TEF）（1）定义： 是指人体摄食过程中引起的能量消耗额外增加的现象，即摄食后一系列消化、吸收、合成活动及营养素和营养素代谢产物之间相互转化过程中的能量消耗，也称为 特殊动力作用（Speci

13、fic dynamic action，SDA）1.2.3 食物的热效应（2）影响SDA的因素A 食物的营养组成脂肪：消耗本身产生能量的4%5%碳水化物: 消耗本身产生能量的5%6%，蛋白质: 消耗本身产生能量的30%混合膳食相当于每日基础代谢的10%高糖膳食 8%高蛋白膳食 15% 不同产能营养素的食物热效应不同的原因 各种产能营养素在人体内转变为其它物质的 耗能不同脂肪和碳水化合物 38%40%蛋白质为 32%40% 食物脂肪变为体脂肪 耗能少食物碳水化合物变为体糖原或脂肪 耗能稍高食物蛋白转变为体蛋白或脂肪 耗能最多 消化吸收后，各种产能营养素ATP的最高转 化率不同1.2.3 食物的热效

14、应B 进食越多，能量消耗越多C 进食快者比进食慢者食物热效应大（2）影响SDA的因素A 食物的营养组成1.2.4 生长发育 婴幼儿、儿童、青少年生长发育所需的能量主要用于形成新的组织及新组织的新陈代谢 孕妇的生长发育能量消耗主要用于子宫、乳房、胎盘、胎儿的生长发育及体脂储备乳母的能量除自身的需要外，也用于乳汁合成与分泌3.3 能量消耗的测定方法3.3.1 食物能值的测定（2）化学分析法： 分别测定某一食物样品中的蛋白质、脂肪和糖类的含量。通过计算间接的推算该食物的能量 （1）弹式热量计 精确度高、设备昂贵1.3 能量消耗的测定方法 机体能量代谢的测定方法 直接测热法 气体代谢法 双标法记法 心

15、率监测法 生活观察法 要因计算法 能量平衡法 膳食调查法间接测定法1.3.2 机体能量代谢的测定方法 （1）直接测热法 原理简单，数据准确，测定装置昂贵1.3.2 机体能量代谢的测定方法 （2） 气体代谢法 通过测定一定时间内，人体中氧化分解产能营养素所消耗的氧和生成的二氧化碳的量，来计算出呼吸商（respiratory quotient，RQ），然后根据食物氧热价来推算受试者在该段时间内产热量。A . 呼吸商（respiratory quotient，RQ）： 是指CO2的产生量与O2的消耗量之间的比糖氧化时的呼吸商约为1脂肪氧化时呼吸商约为 蛋白氧化时呼吸商约（2） 气体代谢法C6H12

16、O6 6O2 6CO2 6H2ORQ= 6CO2/6O2=1.0B 食物氧热价 (Thermal equivalent of oxygen) 是指食物中各种营养物质在细胞内氧化时，消耗1L 氧气所产生的能量。C 产热量耗氧量氧热价（2） 气体代谢法非蛋白呼吸商与氧热价非蛋白呼吸商氧热价(kJ/L)非蛋白呼吸商氧热价(kJ/L)非蛋白呼吸商氧热价(kJ/L)非蛋白呼吸商氧热价(kJ/L)0.7119.640.7920.050.8720.460.9420.820.7219.690.8020.100.8820.510.9520.870.7319.740.8120.150.8920.560.9620.

17、930.7419.790.8220.200.9020.610.9720.980.7519.840.8320.260.9120.670.9821.030.7619.890.8420.310.9220.710.9921.080.7719.950.8520.360.9320.771.0021.130.7819.990.8620.41（2） 气体代谢法 Douglas 袋法呼吸气体分析法Example 已知某测定对象在1分钟内的氧消耗量为，而根据氧的消耗与CO2的产生求出的RQ为， 此测定对象在1分钟的工作中消耗的热能?对应的氧热价为产热量 此法已经被广泛的应用于测定基础代谢以及其它能量代谢耗能1.3

18、.2 机体能量代谢的测定方法（3）双标记水法主要原理是通过稳定性放射性核素氘（2H）标记身体中的H20，用（180）标记身体中H20和C02，用质谱仪测定2H和180的代谢率，将180代谢率减去2H代谢率，则得到C02的生成率。最后用公式计算出平均的每天的总的能量消耗。 优点：适用于任何人群或个体、无毒无损伤缺点：费用高、需要专业技术人员1.3.2 机体能量代谢的测定方法（4）心率监测法：用心率监测器和Douglas袋法同时测量各种活动的心率和能量消耗量，推算出心率能量消耗的多元回归方程，通过连续一段时间（37 d）监测实际生活中的心率，可参照回归方程推算受试者每天能量消耗的平均值。此法可消除

19、一些因素对受试验者的干扰，但心率易受环境和心理的影响，目前仅限于实验室应用。1.3.2 机体能量代谢的测定方法 （5）生活观察法详细观察和登记受试者一天（24h）中各种活动的内容和时间，然后将各项活动的热能消耗率乘以从事该活动所占用的时间；将24h内各项活动的热能消耗量相加，得出某人一天的能量消耗。在此基础上再加上10%的食物特殊动力作用所消耗的热量，就是一天的热量需要量。日常能量消耗率动作名称 kJ/(m2.min)动作名称 kJ/(m2.min)睡眠2.736上下楼18.518午睡3.192上下坡26.966坐位休息3.628走路11.234站位休息3.690跑步28.602集体站队5.2

20、68洗衣服26.967乘坐汽车4.820洗手5.777整理床铺8.841拖地板11.698脱穿衣物7.012室内上课3.770看报3.481扫院子11.820Example 青年男子, 22，身高 175cm，体重 65kg， 体表面积 2，name：xxx sex：male career：undergraduate height：175cm weight：65kg surface area：2活动时间/min耗能率/KJ m-2 min-1耗能/ KJ m-2脱穿衣物96.8661.76上厕所94.1036.90整理床铺、擦地板108.7487.45跑步823.26186.10洗衣服164.

21、3168.95刮胡子96.5358.74activitiesTime/minEnergy expenditure rate/KJ m-2 min-1Energy expenditure/ KJ m-2说英语384.98189.20走路967.03674.80上课2684.021076.46站立 754.14310.66做笔记704.48313.38学习1203.51421.75activitiesTime/minEnergy expenditure rate/KJ m-2 min-1Energy expenditure/ KJ m-2站立讲话434.64199.70坐着讲话494.39215.

22、27吃饭453.51158.16打篮球3513.85484.72唱歌（站着）209.50189.95铺被子57.7038.49睡觉5152.381128.21耗能总和： 6000.65 KJ m-2 1.82 m2SDA：10921.18 10%年轻人的能量需求 观察法观察的天数越多，代表性越强，偏差越小观察法简单易行，但要求受试者密切配合1.3.2 机体能量代谢的测定方法（6）要因分析法是将某一年龄和不同的人群组的能量消耗结合他们的BMR来估算其能量的消耗量优点：可以避免活动时间记录法工作来量大且 繁杂甚至难以进行缺陷缺点：适合于人群不适合个体 能量消耗量或需要量BMR PAL中体力劳动男子

23、的能量需要量活动类型时间/h能量/kcal能量/kJ卧床1.0BMR85202170职业活动 1.7BMR712305150随意活动社交及家务 3.0BMR23901630维持心血管和肌肉状况，中度活动不计休闲时间有能量需要4.0BMR76402680总计：1.78BMR24278011630注：25岁，体重58kg，身高1.6m, BMR 为273kJ(65kcal)/h1.3.2 机体能量代谢的测定方法 （7）能量平衡法 能量消耗能量摄入量 体重增加：能量消耗量能量摄入量平均体重增加量29MJ/调查天数（d） 体重减少：能量消耗量能量摄入量平均体重减少量29MJ/调查天数（d）1.3.2

24、机体能量代谢的测定方法（8）膳食调查法健康者在食物供应充足、体重不发生明显变化时，其能量摄入基本可反映出能量的需要量。详细记录一定数量的调查对象，在一段时间内（一般为5-7天）中摄入食物的种类，借助食物成分表或食物成分分析软件等工具计算出调查对象每日摄入食物的总能量，结调查对象的营养状况间接的估算出人群的能量需求3.4 能量代谢失衡 3.4.1 体质量评价法 3.4.2 能量不足 3.4.3 能量过剩3.4 能量代谢失衡3.4.1 体质量评价法 体质量指数（Body mass index，BMI） BMI体质量（kg）/ 身高(m)2体质指数 23 23 2530 30 正常 超重 肥胖 极度肥胖 The National Average Median Body Mass Index