食品營養(yǎng)學(xué)第三章能量

1、食品營養(yǎng)學(xué)第三章能量第1頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)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(xué)的基礎(chǔ)。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(jī)械功、滲透功和進(jìn)行各種化學(xué)反應(yīng)，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(zhì)的合成。第2頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)47分，星期四二、能量的單位、人體能量的來源及轉(zhuǎn)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(xué)上慣用千卡（kcal)

2、。1948年國際上確定1卡能量相當(dāng)于4.184焦耳（Joule),焦耳與卡之間換算關(guān)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(diǎn)47分，星期四2.人體能量的來源及轉(zhuǎn)化根據(jù)能量守恒定律太陽能光合作用（ 無機(jī)物：CO2, H2O 及NH3 等）（潛能）潛能自由能去向化學(xué)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(jī)械能（肌肉收縮）植物動物人體（有機(jī)物：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)）第4頁，共30頁，2022

3、年，5月20日，15點(diǎn)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(zhì)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(diǎn)47分，星期四生理能值指機(jī)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(jī)體對它們的消化、吸收時，故二者稍有不同。蛋白質(zhì)在體內(nèi)的氧化并不完全，尚有部分能量的有機(jī)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(diǎn)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(zhì)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(jī)體作功，故又稱為空熱。第7頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)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(jìn)行測定。第8頁，共30頁

5、，2022年，5月20日，15點(diǎn)47分，星期四2.人體能量消耗的測定人體能量的消耗實(shí)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(jī)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(diǎn)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(diǎn)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(zhì)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(diǎn)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(dāng)量。O2能當(dāng)量= 673.2622.4=5.01(kcal/L)CO2能當(dāng)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(zhì)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(diǎn)47分，星期四第13頁，共30頁，2

8、022年，5月20日，15點(diǎn)47分，星期四在實(shí)驗(yàn)對象實(shí)測的O2的消耗與CO2的產(chǎn)生總量，是由糖、脂肪及蛋白質(zhì)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(zhì)被代謝的數(shù)量。然后在O2及CO2的總量中減去蛋白質(zhì)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(yīng)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(diǎn)47分，星期四第15頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)47分，星期四例：某一被測對象正在進(jìn)行車床操作，經(jīng)用口罩及

9、氣袋收集10分鐘呼 出氣100L（標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)代謝量=0.066.25=0.375(g)查表得出每克蛋白質(zhì)耗O2量1.010，CO2產(chǎn)生量0.844L。蛋白質(zhì)代謝消耗O2=0.3751.010=0.379(L)蛋白質(zhì)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(diǎn)47分，星期四NPRQ=3.170.3163.740.379=0.85查表得出O2的能當(dāng)量為4.863(kcal/L)；或CO2的能當(dāng)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(diǎn)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(chǔ)代謝，2）體力活動，3）食物特殊動力作用。一、基礎(chǔ)代謝及其影響因素1.基礎(chǔ)代謝第18頁，共30頁，2

11、022年，5月20日，15點(diǎn)47分，星期四基礎(chǔ)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?fàn)顟B(tài)下，用于維持體溫、心跳、呼吸、各器官組織和細(xì)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(diǎn)47分，星期四基礎(chǔ)代謝的水平用基礎(chǔ)代謝率(basal metabolic rate, BMR)來表示，指單位時間內(nèi)人體基礎(chǔ)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(chǔ)代謝率的計算1)基礎(chǔ)代謝率

12、與體表面積有關(guān)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(chǔ)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(diǎn)47分，星期四第21頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)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(chǔ)代謝率與體體重有關(guān)還可以用體重求得(見表)第22頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)47分，星期四第23頁，共30頁，2022年，5月20

13、日，15點(diǎn)47分，星期四第24頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)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(chǔ)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(jī)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(diǎn)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(qiáng)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(qiáng)度分為五級。第26頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)47分，星期四關(guān)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(diǎn)47分，星期四三、對食物的代謝反應(yīng)又稱食物的特殊動力作用(specific dynamic action,SDA)或食物的熱效應(yīng)(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(zhì)的這種反應(yīng)最強(qiáng)，相當(dāng)于其本身產(chǎn)能的30%，糖類僅占56%，脂肪約45%。當(dāng)攝入一般的混合膳食時 RDA=10%BMR。SDA只能用于機(jī)體的產(chǎn)熱與熱的調(diào)節(jié)，而不能用于機(jī)體做機(jī)械功等耗能。第28頁，共30頁，2022年，5月20日，15點(diǎn)47分，星期四人體能量消耗