第03章-人体能量需要.ppt

第三章人体的能量需要,作者:刘九菊,人体能量需要,Chapter1,目的与要求,1.掌握人体能量需要，能量来源2.理解生理有效能量（生理能值）的含义3.理解基础代谢与基础代谢率的意义及影响因素4.掌握三大供能营养素之间适宜的比例关系,提纲,能量及其单位人体能量平衡人体能量需要量的测定与计算膳食能量推荐摄入量,人体能量来源人类的能量来自食物，食物的能量最终来自太阳。人类主要能量来源碳水化合物脂肪蛋白质乙醇也可提供部分能量。,能量（energy）不是营养素，但它是人类赖以生存和发展以及从事各种活动的基础。没有能量就没有生命活动，也就没有人类。,能量的作用及意义供生长、代谢、维持体温以及从事各种体力劳动机体处于安静状态也要消耗一定的能量心脏跳动、血液循环肺的呼吸、腺体分泌、肌肉收缩,能量单位及换算关系焦耳（joule，J）：1J相当于1牛顿的力使1kg的物质移动1m所消耗的能量。营养学上常使用千焦耳（kJ）。卡（cal）：1cal是使1g纯水由15升到16所需要的能量。营养学上常使用千卡（kcal）。,一、能量及其单位,卡(calorie)、千卡(kilo-calorie),焦耳(jowle)、千焦耳(kilo-jowle),焦耳与卡的换算关系：,1千卡(Kcal)=4.184千焦耳(Kj)1千焦耳(Kj)=0.239千卡(Kcal),近似计算为：,1千卡=4.2千焦耳1千焦耳=0.24千卡,人每天都要摄取一定量的食物以维持生命和从事各种活动。在人摄取的所有营养素中，只有碳水化合物、脂肪、蛋白质在体内分解代谢时可释放出大量能量，营养学上将这三类营养素称为“产能营养素”或“热源质”。,一、产能营养素和生理有效能量,三类产能营养素在人体内氧化分解释放出的能量的数量是各不相同的，这和它们的化学本质密切相关。碳水化合物、脂肪、蛋白质在体外氧化燃烧转化为CO2、H2O、NO2时，释放出的能量分别为：碳水化合物17.15kJ/g脂肪39.54kJ/g蛋白质23.64kJ/g,但由于蛋白质在体内氧化分解时，氮元素并非被彻底氧化成NO2，而是形成尿素、尿酸、肌酐等含氮有物，它们随尿液排出体外。如将每克蛋白质在体内氧化所产生的这些含氮有机物继续在体外燃烧，可释放出5.44kJ的能量，因此，可以推算出每克蛋白质在体内氧化释放出的能量为：23.645.4418.20（kJ）,将以上因素全都考虑进去，食物中的每克产能营养素在体内氧化产生的净能分别为：碳水化合物:17.159816.8kJ/g(4.0kcal/g)脂肪:39.549537.6kJ/g(9.0kcal/g)蛋白质:(23.645.44)9216.74kJ/g(4.0kcal/g),能量的摄入情况代表了膳食中碳水化合物、脂肪和蛋白质三种供能营养素的总的摄取状况，由于碳水化合物、脂肪和蛋白质是三种极为重要的营养素，因此能量的摄入情况在很大程度上反映了机体的整个营养状况，成为反映人体营养状况的重要标准，甚至成为反映一个国家居民生活质量的一种标志。,营养学上，将每克产能营养素在体内氧化分解后为机体供给的净能称为生理有效能量或称能量系数。,产能营养素和生理有效能量食物能值食物彻底燃烧时所测定的能值，亦即“物理燃烧值”或称“总能值”。每克产能营养素在体内氧化产生的净能为：脂肪395495=3756kJ蛋白质182921674kJ糖类1715981681kJ,能量系数每克产能营养素在体内氧化分解后为机体供给的净能称为“生理有效能量”或“能量系数”。碳水化合物16.81kJ(4kcal)/g脂肪37.56kJ(9kcal)/g蛋白质16.74kJ(4kcal)/g,研究人体能量代谢的目的在于研究能量平衡。能量摄入不足，机体会动用自身的能量储备甚至消耗自身组织以满足生命活动的能量需要，导致体力下降，体重减轻，发育迟缓，死亡。能量摄入过剩，多余的能量以脂肪的形式储存，导致肥胖。因此，能量的摄入应与需要平衡。,二、人体能量平衡,决定人体能量消耗的因素人体能量的消耗与能量的需要相一致人体能量的消耗基础代谢体力活动食物特殊动力作用生长发育/乳汁分泌,基础代谢(basalmetabolism)定义：是维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗。基本生命活动包括：维持体温、呼吸、测定方法：测定空腹（饭后1214h，不受食物特殊动力作用的影响）、清醒静卧（不受肌肉活动力和精神紧张的影响）、环境温度1825C时维持生命所必需的最低能量消耗。意义：维持体温、心跳、呼吸、血液循环、腺体分泌、肌肉的一定紧张度等各组织器官和细胞的基本功能。,基础代谢率(basalmetabolicrate，BMR)指单位时间内、单位体表面积，人体基础代谢所消耗的能量。人体一日基础代谢的能量消耗=BMR体表面积(m2)24(h)体表面积：M0.00659身高(cm)+0.0126体重（kg）0.1603，单位为m2,基础代谢率受机体的体格大小、年龄和性别的影响。年龄愈小，基础代谢率愈高；男性基础代谢率比女性高。,影响基础代谢能量消耗的因素体表面积和体型年龄及生理状态性别环境温度种族营养状态疾病内分泌,影响基础代谢的因素人体的基础代谢不仅个体之间存在差异，自身的基础代谢也常有变化。影响人体基础代谢的因素有很多，主要有：1、体格；2、不同生理、病理状况；3、环境条件。,1体格基础代谢率的高低与体表面积基本成正比。体表面积大者，基础代谢消耗的能量多。同等体重者，瘦高者基础代谢高于矮胖者。人体瘦体组织消耗的能量占基础代谢的70-80，这些组织和器官包括肌肉、心、脑、肝、肾等，所以瘦体质量大，肌肉发达者，基础代谢水平高。,2不同生理、病理状况在人的一生中，婴幼儿阶段是基础代谢最活跃的阶段，青春期又出现一个较高代谢的阶段。成年以后，随着年龄的增长，基础代谢水平逐渐降低，其中也有一定的个体差异。孕妇的基础代谢相对较高。实际测定表明，在同一年龄、同一体表面积的情况下，女性基础代谢率低于男性，大约低于男性5l0。激素对细胞的代谢及调节都有较大影响。如甲状腺功能亢进可使基础代谢率明显升高,3环境条件炎热或寒冷，过多摄食，精神紧张，都可使基础代谢水平升高。另外，在禁食或少食时，基础代谢水平也相应降低。,(二)各种体力活动的能量消耗体力活动是影响人体能量消耗的主要因素，在人体的整个能量消耗中，肌肉活动占较大比例。这是人体能量消耗变化最大，也是人体控制能量消耗、保持能量平衡、维持健康最重要的部分。,人在运动或劳动时耗氧量显著增加，因体力活动肌肉消耗能量，而能量则来自营养物质的氧化，导致机体耗氧量增加。机体耗氧量的增加与肌肉活动的强度呈正比关系。耗氧量最多可达安静时的1020倍。通常各种体力活动所消耗的能量占人体总能量消耗的1530。,影响体力活动能量消耗的因素主要有：1肌肉越发达者，活动能量消耗越多。2体重越重者，做相同的运动所消耗的能量也越多。3劳动强度越大、持续时间越长，能量消耗越多。4与工作的熟练程度有关。工作熟练者能量消耗低于工作不熟练者。,食物特殊动力作用（SDA）又称食物热效应,概念：是指人体由于摄食所引起的一种额外能量消耗不同食物增加的能耗量不等碳水化合物：增加其本身所产热能的5%-6%脂肪：4%-5%蛋白质：30%。普通混合膳食：10%，每日约600kJ.,生长发育的能量需要,生长期的婴幼儿、儿童的生长发育：机体生长发育中新组织的形成、新生长组织进行代谢所需的能量。孕妇体内胎儿的生长发育、乳母分泌乳汁等也需额外补充能量。,三、人体能量需要量的测定与计算,人体能量需要量实际就是能量的消耗量能量需要量的测定直接测热法间接测热法呼吸商(C0202值)氧热价(消耗1LO2产生的热量，混合膳食时呼吸商相应的氧热价是202kJ，则产热量=202(kJL)02(L),能量需要量的计算,生活作业观察法能量消耗活动种类能量系数该项活动持续时间体力活动水平(PAL)计算法：“要因加算法”，即：总能量消耗量=0.95BMRPAL实际应用中，PAL常给出。中国成人PAL的范围为1.552.10。中国成人活动水平分级，见下表。,例：男性，20岁大学生，体重60kg，试计算总能量消耗量。按表2-1计算BMR：BMR=1597（kcal/d）从表查得：大学生为中活动水平，男性PAL为1.78。总能量消耗量=0.9515971.78=2700（kcal/d）,四、能量的膳食参考摄入量,1.能量推荐摄入量（RNI）1849岁成人：轻体力活动男子为1004MJd、女子为88MJd；中等体力活动男子为113MJd、女子为962MJd。其余各类人群能量的RNI见P139表93,2.三大生热营养素的供能比例：蛋白质11%14%脂肪20%30%碳水化合物55%65%,资料：我国居民膳食能量摄入状况,1992年全国营养调查结果：人均摄入能量2328kcal/日，占RNI的97.1%。城市居民为2395kcal/日，占RNI的99.8%。农村居民为2294kcal/日，占RNI的95.7%。,思考题,1人体为什么需要能量，其来源如何?2“卡”和“焦耳”二者有何关系?3何谓食物能值与生理能值，二者有何不同?4每克糖类、脂肪和蛋白质各含能多少？5全蛋含有6g蛋白质，6g脂肪和1g糖类，试计算2个煮鸡蛋的能值。6基础代谢和基础代谢率有何不同，如何测定?,7下述哪些人的基础代谢率更高，为什么?婴儿或成人，男子或女子,胖人或瘦人。8对食物的代谢反应,糖类、脂肪和蛋白质三者有无不同，为什么?9何谓高能食品与低热能食品，它们各有何实际意义?10在人类供能问题上为什么在糖类、脂肪和蛋白质三者之间应保持适当的比例?,弹式测热计示意图,弹式测热计(bombcalorimeter)原理示意图,正常成人体内，蛋白质的含量占体重的1619，按总量计，人体干重的45是蛋白质。人体内的蛋白质每天都处于不断合成与分解的动态平衡中，成人体内每天约有3的蛋白质被更新。,第一节蛋白质的组成与分类,蛋白质是生物高分子化合物，认识蛋白质的生物组成是理解蛋白质的生理功能和营养学应用的基础。蛋白质的元素组成：大多数蛋白质含碳(50%55%)、氢(6.7%7.3%)氧(19%24%)、氮(13%19%)硫(0%4%)；有些蛋白质还含有磷、铁、碘、锰及锌等元素。,一、蛋白质的元素组成,元素组成特点：蛋白质的元素组成特点是含有氮，是人体内氮的唯一来源。各种蛋白质含氮量很接近，平均约为16%，即每克氮于6.25克蛋白质。因此，在检测样品中蛋白质含量时，首先测定其含氮量，就可以算出其中蛋白质的大致含量：样品中蛋白质的百分含量每克样品中含氮量(g)6.25100%,1、简单蛋白质结构比较简单，蛋白质结构中只含有氨基酸及其衍生物。主要有白蛋白、球蛋白、硬蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白等。2、结合蛋白质蛋白质结构中结合了其他非蛋白质物质，结构比较复杂，如糖蛋白、核蛋白、脂蛋白、卵磷蛋白、金属蛋白、黏蛋白、色蛋白等。,二、蛋白质的分类,(一)根据化学结构分类,1、完全蛋白质所含必需氨基酸种类齐全、比例合适、数量充足，不但能维持成人的健康，而且能促进儿童生长发育。2、半完全蛋白质所含必需氨基酸种类齐全，但比例不适宜，有的数量不足，能够维持生命，但不利于促进生长发育。3、不完全蛋白质所含必需氨基酸种类不全，既不利于维持生命，也不利于促进生长发育。,(二)根据营养价值分类,食物蛋白质只有被水解成氨基酸或小分子肽才能吸收。唾液中不含水解蛋白质的酶，食物蛋白质的消化从胃开始，但主要在小肠。,第二节蛋白质的消化、吸收与氮平衡,一、蛋白质的消化,胃内消化蛋白质的酶是胃蛋白酶，胃蛋白酶是由胃黏膜主细胞分泌的胃蛋白酶原经酸激活而生成。胃蛋白酶也能激活胃蛋白酶原。胃蛋白酶的最适pH为1.52.5。胃蛋白酶对乳中的酪蛋白有凝乳作用，乳液凝成乳块后在胃中停留时间较长，有利于婴儿充分消化。食物在胃内停留时间较短，且胃蛋白酶的作用较弱，缺乏专一性，蛋白质在胃内消化很不完全。,小肠是蛋白质消化的主要部位。经胃的消化产物及未被消化的蛋白质在小肠内经胰液及小肠黏膜细胞分泌的多种蛋白酶及肽酶的共同作用，进一步水解为氨基酸。蛋白质在小肠内的消化主要依赖于胰腺分泌的各种蛋白酶，胰酶可分为内肽酶和外肽酶两类，内肽酶(包括胰蛋白酶、糜蛋白酶和弹性蛋白酶)可以水解蛋白质分子内部的肽键，外肽酶(包括氨肽酶和羧肽酶)可将肽链末端的肽键逐个水解。胰酶具有比较强的催化蛋白质水解水解作用，并具有专一性。,蛋白质经小肠腔内的消化，被水解为可被吸收的氨基酸和23个氨基酸的小肽。过去认为只有游离氨基酸才能被吸收，现在发现由23个氨基酸构成的小肽也可以被吸收。,二、蛋白质的吸收,氨基酸通过小肠黏膜细胞是由三种主动运输系统来完成的，它们分别转运中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。具有相似结构的氨基酸在使用同一转运系统时，相互间具有竞争机制。如果在膳食中过多地摄入某一种氨基酸，这种竞争作用会造成同类型氨基酸吸收减少。如亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸有共同的转运系统，若过多地向食物中加入亮氨酸，异亮氨酸和缬氨酸吸收就会减少从而造成食物蛋白质的营养价值下降。,吸收的氨基酸通过肠黏膜细胞进入肝门静脉而被运送到肝脏和其他组织或器官被利用。每天约有70g的内源性蛋白质进入消化道，包括脱落的肠黏膜细胞和消化液，其中大部分被消化和重吸收。未被吸收的蛋白质由粪便排出体外。,2在耐力运动中，主要的供能物质是()(A)蛋白质(B)脂肪(C)碳水化合物(D)矿物质(E)维生素,1食物中1g碳水化合物产生的热量是()(A)36.7kJ(B)16.7kJ(C)29.3kJ(D)7.0kcal(E)9.0kcal,3不可能使基础代谢水平升高的因素是()(A)炎热(B)寒冷(C)摄食过多(D)精神紧张(E)饥饿,4不属于轻体力劳动的是()(A)办公室工作(B)售