项目一 食品中的营养素及其质量评价

任务1 人体的能量需要

学习目标

人体在生命活动过程中需要能量，如物质代谢的合成和分解反应、心脏跳动、肌肉收缩、腺体分泌等，这些能量来源于食物。生物的能量来源于太阳的辐射能，其中，植物借助叶绿素的功能吸收利用太阳辐射能，通过光合作用将二氧化碳和水合成为碳水化合物；植物还可以吸收利用太阳辐射能合成脂类、蛋白质。而动物在食用植物时，实际上是从植物中间接吸收利用太阳辐射能；人类则是通过摄取动、植物性食物获得所需的能量。

一、人体对能量的需要

食物中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等营养素在人体中经过消化转变成可吸收的小分子营养物质，这些可吸收的小分子营养物质在细胞内经过一系列合成代谢后，会产生能量。在正常情况下，人体能量摄入与能量消耗呈动态平衡。如果摄入能量过多或过少，会引起体重过重或减轻而影响人体的健康。

（一）能量单位

食物能量含量只能通过在特定条件下，将能量从一种形式转化成另一种形式来测定。在营养学上，食物能量基于碳水化合物、蛋白质和脂肪三大营养成分在氧化过程中释放的热量来测定，并以热量单位来表示。传统的热量单位为“卡”，而国际营养科学协会及国际生理科学协会确认以焦耳作为统一使用的能量单位。卡与焦耳可以相互换算，换算关系如下：

1cal=4.184J 1kcal=4.184kJ 1Mcal=4.184MJ

1J=0.2396cal 1kJ=0.2396kcal 1MJ=0.2396Mcal

（二）能量来源及比例

1.产能营养素

人体所需要的能量来源于食物中的碳水化合物、蛋白质和脂肪，三者统称为产能营养素。一般情况下，人体所需要的能量60%以上是由食物中的碳水化合物提供；40%～50%来自于脂肪。当人体中能源物质不足，长期不能进食或能量消耗过多，体内的糖原和脂肪已经大量消耗之后，将依靠组织蛋白质供能。

2.能量系数

能量系数是指每克产能营养素在体内氧化所产生的能量值，也称为食物能量卡价，碳水化合物、脂肪、蛋白质在体内氧化分别产能17.15kJ（4.1kcal）、39.54kJ（9.45kcal）和18.2kJ（4.0kcal）。吸收后的碳水化合物和脂肪在体内可完全氧化为H₂O和CO₂，其终产物及产热量与体外相同；但蛋白质在体内不能完全氧化，其终产物除H₂O和CO₂外，还有尿素、尿酸、肌酐等含氮物质，并通过尿液排出体外。若把1g蛋白质在体内产生的这些含氮物在体外测热器中继续氧化，还可以产生5.44kJ的热量，故蛋白质的产能系数应为23.64kJ-5.44kJ=18.2kJ。一般混合型膳食中碳水化合物、脂肪、蛋白质的吸收率分别为98%、95%和92%，所以三种产能营养素在体内可以氧化产生的实际能量，即生理卡价（生理有效能量值，或称能量系数）为：

1g碳水化合物：17.15kJ×98%=16.81kJ（4.0kcal）

1g脂肪：39.54kJ×95%=37.56kJ（9.0kcal）

1g蛋白质：18.2kJ×92%=16.74kJ（4.0kcal）

除此之外，酒中的乙醇也能提供高效的热量，每克乙醇可产热量29.29kJ（7kcal）。

3.能量来源分配

三大产能营养素在体内都有其特殊的生理功能并且彼此相互影响，如碳水化合物与脂肪的相互转化及对蛋白质有节约作用，因此，三者在总能量供给中应有一个恰当的比例。根据我国的饮食特点，成人碳水化合物供给的能量占总能量的50%～65%、脂肪占20%～30%、蛋白质占10%～15%为宜。年龄越小，蛋白质及脂肪供能占的比例越大。成人脂肪摄入量一般不宜超过总能量的30%。

（三）能量消耗构成

人体能量需要与消耗是一致的。机体的能量消耗主要由基础代谢、体力活动、食物的热效应和生长发育四方面消耗构成，其中正常人的能量消耗主要用于维持基础代谢、体力活动、食物的热效应的需要，而孕妇、乳母、婴幼儿、儿童、青少年，刚病愈的机体还包括生长发育的能量消耗。

1.基础代谢

基础代谢（BM）是指维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗，是指人体在清醒、空腹、安静而舒适的环境中，无任何体力活动和紧张的思维活动，全身肌肉松弛，消化系统处于静止状态下的能量消耗，即指人体用于维持体温、心跳、呼吸、各器官组织和细胞基本功能等最基本的生命活动的能量消耗。

（1）基础代谢率（BMR） 基础代谢的水平用基础代谢率表示，是指单位时间内人体基础代谢所消耗的能量，单位为kJ/（m2·h）或kJ/（kg·h）。基础代谢与人体表面积密切相关，体表面积又与身高及体质量有密切关系。

（2）影响基础代谢率的因素

①体表面积：相同体质者，瘦高体形的人体表面积大，基础代谢率高于矮胖者，人体瘦体组织消耗的热能占基础代谢的70%～80%，这些组织包括肌肉、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年龄及生理状态：生长期的婴儿基础代谢率高，随年龄增长BMR下降，一般成年人低于儿童，老年人低于成年人。孕妇因合成新组织，基础代谢率增高。

③性别：女性瘦体质所占比例低于男性，脂肪的比例高于男性，因而同龄女性基础代谢率高于男性的5%～10%。

④环境温度：寒冷和高温气候下的人群基础代谢率高于温带气候下的人群。

⑤应急状态：一切应急状态，如发热、创伤、心理应激等均可使基础代谢率升高。

此外，种族、内分泌、情绪以及过多摄食等都可能影响基础代谢率。

2.体力活动

体力活动（TE E）的能量消耗也称运动的生热效应，是构成人体能量消耗的重要部分。人体能量需要量的不同主要体现在体力活动的差别上。人体从事各种活动消耗的能量，主要取决于体力活动的强度和持续时间。体力活动一般包括职业活动、社会活动、家务活动和休闲活动等，因职业不同造成的能量消耗差别最大。伴随我国经济的发展，职业活动（劳动）强度及条件的改善，已建议将我国人群的劳动强度由5级调整为3级，即轻、中、重，根据不同级的体力活动水平值可推算出其能量消耗。

3.食物的热效应

食物的热效应（TEF）也称食物的特殊动力作用，指人体的摄食过程中引起的能量消耗额外增加现象，即摄食后一系列消耗、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。不同食物或营养素的热效应不同，蛋白质的食物热效应最大，约相当于本身产热能量的30%，碳水化合物为5%～6%，脂肪为4%～5%。成人食用普通混合膳食，每日TEF约627.6kJ（150kcal），相当于基础代谢的10%。

4.生长发育

正在生长发育的机体还要额外消耗能量维持机体的生长发育。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的新陈代谢，3～6个月的婴儿每天有15%～23%的能量储存于机体建立的新组织。婴儿每天增加1g体重约需要20.9kJ（5kcal）能量。孕妇的生长发育能量消耗主要用于子宫、乳房，即胎盘、胎儿的生长发育及体脂储备，乳母的能量消耗除自身的需求以外，也用于乳汁的合成分泌。

二、能量膳食摄入量与食物来源

能量需要量是指维持机体正常生理功能所需要的能量，即能长时间保持良好的健康状况，具有良好的体型、机体构成和活动水平的个体达到能量平衡，并能胜任必要的经济活动所必需的能量摄入。对于孕妇、乳母、儿童等存在生长的人群，还包括满足组织生长和分泌乳汁的能量储备需要。对于体质稳定的成人个体，能有效自我调节食量摄入到自身需要量，其能量需要量应等于消耗量。能量的推荐摄入量与各类营养素的推荐摄入量（RN I）不同，它是以平均需要量（EAR）为基础，不增加安全量。

我国居民传统的膳食结构以植物性食物为主食，碳水化合物供给的能量占总能量需要量的55%～65%，脂肪可占总能量需要量的20%～30%，蛋白质占总能量需要量的10%～15%。随着经济的发展，农业生产结构的改变，人民生活水平的提高，我国人民的膳食结构正在发生着明显的变化，特别是发达地区和大城市，动物性食物的消费量大幅增加，而粮食的消费量明显下降。这种膳食结构的变化减少了一些营养缺乏病的发生，如脂溶性维生素缺乏病，铁、钙等无机盐的缺乏病，但同时也增加了一些慢性疾病的发生，特别是脂肪摄入超过人体能量总需要的30%时，心血管系统疾病和糖尿病等发病率也明显增加。因此，要加强宣传教育，在保持我国传统的膳食结构的基础上适当调整，使之更为合理。