食品營養(yǎng)學第三章能量

1、食品營養(yǎng)學第三章能量第1頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四第一節(jié) 能量與能量單位一、能量的作用及意義能量是營養(yǎng)學的基礎。人體的一切活動都與能量代謝分不開，如果體內(nèi)能量代謝停止了，生命也就停止了。唯有通過食物源源不斷提供能量，人體才能做機械功、滲透功和進行各種化學反應，如心臟搏動、血液循環(huán)、肺的呼吸、肌肉收縮、腺體分泌，以及各種生物活性物質的合成。第2頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四二、能量的單位、人體能量的來源及轉化1.能量的單位以往能量以卡（calorie,cal)為單位，是指1克水從15升高到16 所吸收的能量。營養(yǎng)學上慣用千卡（kcal)

2、。1948年國際上確定1卡能量相當于4.184焦耳（Joule),焦耳與卡之間換算關系如下：1 cal = 4.184 J1 kcal = 4.184 kJ1kJ = 0.239 kcal 1MJ = 239 kcal 1MJ = 1000 kJ =106 J第3頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四2.人體能量的來源及轉化根據(jù)能量守恒定律太陽能光合作用（ 無機物：CO2, H2O 及NH3 等）（潛能）潛能自由能去向化學能（生物合成）滲透能（吸收分泌）電 能（大腦活動）熱 能（維持體溫）機械能（肌肉收縮）植物動物人體（有機物：糖類、脂肪、蛋白質）第4頁，共30頁，2022

3、年，5月20日，15點47分，星期四第二節(jié) 能值及其測定一、食物能值與生理能值食物能值指食物徹底燃燒時所測定的能值，亦稱物理燃燒值或總能值。糖類和脂肪徹底燃燒時的最終產(chǎn)物是CO2 和H2O。蛋白質在體外燃燒時的最終產(chǎn)物是CO2 、H2O和氮的氧化物等。第5頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四生理能值指機體可利用的能值。在體內(nèi)，糖類和脂肪氧化的最終產(chǎn)物與體外燃燒時相同，為CO2 和H2O，但考慮機體對它們的消化、吸收時，故二者稍有不同。蛋白質在體內(nèi)的氧化并不完全，尚有部分能量的有機物如尿素、尿酸、肌酐等由尿排出。須考慮排出的能量和消化率。第6頁，共30頁，2022年，5月2

4、0日，15點47分，星期四名稱食物能值尿中損失吸收率生理能值生理系數(shù)Kcal/gkJ/gKcal/g kJ/g%Kcal/gkJ/g蛋白質脂肪糖類乙醇5.659.454.17.123.639.517.229.71.25 5.2-微量9295981004.09.04.07.1173817304947幾種營養(yǎng)素的食物能值和生理能值*純酒精的吸收快，但在體內(nèi)氧化產(chǎn)生的能量只以熱的形式出現(xiàn)，不能用于機體作功，故又稱為空熱。第7頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四二、能值的測定1.食物能值的測定食物能值通常采用氧彈量熱計(bomb calorimeter)進行測定。第8頁，共30頁

5、，2022年，5月20日，15點47分，星期四2.人體能量消耗的測定人體能量的消耗實際上就是指人體對能量的需要。方法有：1）直接測熱法（現(xiàn)已少用）2）間接測熱法間接法就是不直接測量熱量本身，而是以測量機體在代謝過程中O2的被利用(V O2)與CO2的生成(V CO2 )，以及氮在尿中的排出等來精確計算。第9頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四間接測熱法的經(jīng)典方法是多氏裝置法（Douglas),通過裝有呼吸活瓣的口鼻罩，把受試者一定時間內(nèi)呼出的氣體集于多氏袋內(nèi)，可知被利用O2(V O2)與CO2的生成(V CO2 )。閱讀材料第10頁，共30頁，2022年，5月20日，15

6、點47分，星期四間接法的基本原理：三大產(chǎn)能營養(yǎng)素在體內(nèi)氧化分解釋放能量時，必須消耗O2 和生成CO2。 呼吸商（RQ) =V CO2V O2體內(nèi)消耗的能源物質不同，其呼吸商也不同。碳水化合物的呼吸商為1，以葡萄糖(分子量為180）為例：C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 673.2 kcal6molCO2RQ =6molO2=622.4622.4= 1.0每克葡萄糖： O2 消耗量 =622.4 180 =0.75 (L/g)=0.75 (L/g)CO2 產(chǎn)生量 =622.4 180 第11頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四葡萄糖產(chǎn)能量 =673.2

7、 180=3.74 (kcal/g)把每消耗1L O2或產(chǎn)生1L CO2所釋放的能量稱為O2或CO2的能當量。O2能當量= 673.2622.4=5.01(kcal/L)CO2能當量=5.01(kcal/L) 673.2622.4脂肪氧化的呼吸商為0.7，以軟脂酸甘油脂（分子量為806）為例2C51H98O6 + 145O2 102CO2 +98H2O +15249.5kcal用同樣的方法可以計算蛋白質在代榭中的能量釋放。RQ=102mol CO2 145mol O2= 0.710222.4 14522.4=第12頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四第13頁，共30頁，2

8、022年，5月20日，15點47分，星期四在實驗對象實測的O2的消耗與CO2的產(chǎn)生總量，是由糖、脂肪及蛋白質的代謝形成的，那么如何計算它們提供的能量呢？如果已知尿中排出的氮量，就可求出蛋白質被代謝的數(shù)量。然后在O2及CO2的總量中減去蛋白質分解的那一部分O2及CO2，余下的為糖與脂肪在代謝中O2的消耗與CO2的產(chǎn)生量及相應的呼吸商，稱非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotient,NPRQ)。第14頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四第15頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四例：某一被測對象正在進行車床操作，經(jīng)用口罩及

9、氣袋收集10分鐘呼 出氣100L（標準狀態(tài)），同時收尿測定10分鐘內(nèi)尿氮排出0.06g。 測定呼出氣中O2含量17.20%及CO23.20%，空氣中O2 含量20.94%， CO20.03%。O2的總消耗量=100(20.94%17.20%)=3.74 (L)CO2的總產(chǎn)生量=100(3.20%0.03)=3.17 (L)蛋白質代謝量=0.066.25=0.375(g)查表得出每克蛋白質耗O2量1.010，CO2產(chǎn)生量0.844L。蛋白質代謝消耗O2=0.3751.010=0.379(L)蛋白質代謝產(chǎn)生的CO2 =0.3750.844=0.316(L)第16頁，共30頁，2022年，5月20日

10、，15點47分，星期四NPRQ=3.170.3163.740.379=0.85查表得出O2的能當量為4.863(kcal/L)；或CO2的能當量為5.721(kcal/L) 受試者的能量消耗量=4.863kcal/L(3.740.379)L+0.379L4.66kcal/L =18.11(kcal)第17頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四第三節(jié) 人體能量消耗人體能量需要與消耗是一致的，在理想的平衡狀態(tài)下，個體的能量需要量等于其消耗量。成年人的能量消耗主要用于維持：1）基礎代謝，2）體力活動，3）食物特殊動力作用。一、基礎代謝及其影響因素1.基礎代謝第18頁，共30頁，2

11、022年，5月20日，15點47分，星期四基礎代謝(basal metabolism)是維持人體最基本生命活動所必需的能量消耗。即在清晨、空腹、靜臥于舒適的環(huán)境下，無任何體力活動和緊張的思維活動、全身肌肉松弛、消化系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)下，用于維持體溫、心跳、呼吸、各器官組織和細胞基本功能等生命活動的能量消耗。第19頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四基礎代謝的水平用基礎代謝率(basal metabolic rate, BMR)來表示，指單位時間內(nèi)人體基礎代謝所消耗的能量。BMR的表示單位為：kJ/(m2h)、kJ/(kg h) 、MJ/d。2.基礎代謝率的計算1)基礎代謝率

12、與體表面積有關M(m2)=0.00659H(cm)+0.0126W(kg)-0.1603 (趙松山,1984)根據(jù)體表面積,查表基礎代謝率計算如體表面積為 1.75 m2的男性,年齡為30歲第20頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四第21頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四1.75m2 36.8 kcal/m2.h=64.4 kcal/h64.4 24=1546 kcal/d根據(jù)列線圖解求得(見圖)2)基礎代謝率與體體重有關還可以用體重求得(見表)第22頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四第23頁，共30頁，2022年，5月20

13、日，15點47分，星期四第24頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四臨床上粗略估計 男性 BMR=1.0 kcal /kg.h 女性 BMR=0.95 kcal /kg.h3.影響基礎代謝的因素1)年齡： 青少年 2)性別(lean body mass)： 男性3)營養(yǎng)及機能狀況： 營養(yǎng)不良 疾病和感染4)氣候： 低氣溫第25頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四二、體力活動在人體的整個能量消耗中，肌肉活動或體力活動這一部分往往占較大的比例。而在體力活動中，體力勞動是影響個體能量需要的重要因素。勞動強度越大， 持續(xù)時間越長，其所需能量越多。我國對男性的勞

14、動強度分為五級。第26頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四關于某些特定活動的能量消耗如表所示。其能量為估計值，并以 BMR代謝系數(shù)表示。第27頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四三、對食物的代謝反應又稱食物的特殊動力作用(specific dynamic action,SDA)或食物的熱效應(thermic effect of food, TEF)。雖然產(chǎn)生能量的食物都為人體提供能量，但攝入這些食物本身同時也出現(xiàn)能量消耗額外地增加,這種現(xiàn)象稱為食物的特殊動力作用。各種營養(yǎng)素中蛋白質的這種反應最強，相當于其本身產(chǎn)能的30%，糖類僅占56%，脂肪約45%。當攝入一般的混合膳食時 RDA=10%BMR。SDA只能用于機體的產(chǎn)熱與熱的調節(jié)，而不能用于機體做機械功等耗能。第28頁，共30頁，2022年，5月20日，15點47分，星期四人體能量消耗