热 能 ( 能量 ) 瑞金医院临床营养科 交通大学医学院营养系 曹伟新. 学习目标 了解 熟悉 掌握 不同人群的能量需要量和供给量 产热营养素在膳食总能量中的合理分配比例 能量不平衡的危害 肥胖防治原则 能量单位及换算 三大产热营养素及产热系数的概念 基础代谢及食物特殊动力作用的概念 能量的来源 人体能量消耗的几个方面.

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1 热 能 ( 能量 ) 瑞金医院临床营养科 交通大学医学院营养系 曹伟新

2 学习目标 了解 熟悉 掌握 不同人群的能量需要量和供给量 产热营养素在膳食总能量中的合理分配比例 能量不平衡的危害 肥胖防治原则 能量单位及换算 三大产热营养素及产热系数的概念 基础代谢及食物特殊动力作用的概念 能量的来源 人体能量消耗的几个方面 基础代谢及体力活动消耗能量的影响因素

3 生命活动的基本特征 —— 新陈代谢 能量 合成代谢 （吸能） （放能） 分解代谢 食物 构成或更新 机体组织 代谢产物、 化学能

4 能量代谢 （ Energy metabolism ）  生物体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、 转移和利用，称为能量代谢。  3 种产能营养素： 碳水化合物 脂肪 蛋白质

5 能量单位  卡（ calorie, cal ） 1 卡 = 1 g 纯水由 15 ℃ 上升到 16 ℃所需能量  千卡（ kilocalorie, kcal ）  焦耳（ Joule, J ） 1 焦耳 = 用 1 牛顿力把 1 kg 物体移动 1 m 所需能量  千焦（ kilo Joule, kJ ） 1 kcal = 4.184 kJ 1 kJ = 0.239 kcal

6 热能测定  食物的热价（ thermal equivalent of food ） or 食物的能量卡价（ caloric value of food ） : 1g 食物在体内氧化（或在体外燃烧）产生的能量值 食物在体外燃烧时释放的热量 食物在体内经过生物氧化所产生的热量 物理热价 生物热价

7 物理热价和生物热价 体外氧化 体内氧化 氧作用下完成； 化学反应激烈，伴随光和热 酶作用下完成，可能燃烧不完全； 化学反应缓慢、温和 最终产物不完全相同，产生的热量也不完全相同

8 热能测定方法  直接测热法： 常用仪器：弹式热量计  间接测热法： 测量物质体外燃烧时所释放的热能 1. 测耗氧法 2. 稳定性同位素法（ 2 H 2 18 O ）

9 三种产能营养素的平均燃烧热 kJ/g （ kcal/g ） 食物的燃烧热 （体外） 营养素 燃烧热 碳水化合物 脂肪 蛋白质 17.15 ( 4.1 ) 39.54 ( 9.45 ) 23.64 ( 5.65 )

10 食物的燃烧热 （体内）  食物中营养素在消化道内非 100 % 吸收 三种营养素体内氧化实际产能（ /g ）： 17.15 kJ ×98% = 16.81 kJ （ 4. 0 kcal ）碳水化合物 39.54 kJ ×95% = 37.56 kJ （ 9. 0 kcal ） 脂肪 18.2 kJ ×92% = 16.74 kJ （ 4. 0 kcal ） 蛋白质 能量系数（产热系数）

11 能量转化和贮存  能量守恒定律： 能量不能创造和消失，但可转变形式 代谢物 CO 2 + H 2 O ATP ADP Pi C - C p 贮存 肌肉收缩 神经传导 合成代谢 吸收与分泌 其他

12 能量转化和贮存  碳水化合物大部分 脂肪，小部分 糖原  机体贮存的脂肪主要来自食物中的脂肪和 碳水化合物，少量来自蛋白质的转化  长期饥饿状态时：脂肪贮备量消耗最多

13 能量转化和贮存  幼年 成年：主要是蛋白质合成  成年期：体重和自身组织相对稳定  成年以后：随年龄增加，脂肪贮存量 正常人能量贮备特点：

14 人体的能量消耗  基础代谢  体力活动  食物特殊动力作用  生长发育

15 基础代谢 人体在基础状态下的能量代谢 单位时间内的基础代谢 基础代谢率 基础代谢 Basal metabolism Basal metabolic rate, BMR kJ / ( m 2 · h) 或 kcal / ( m 2 · h) 定义：

16 基础代谢 影响因素： 体表面积 基础代谢率与体表面积成正比 年龄 两个高峰 —— 婴幼儿和青春期 性别 女性低于男性 内分泌 eg. 甲状腺素、肾上腺素、去甲肾上腺素 其他因素 温度、劳动强度等等

17 体力活动  能量消耗与劳动强度、时间、熟练程度有关  肌肉活动强度 机体耗氧量  耗氧量最多可达安静时的 10 ~ 20 倍  各种体力活动消耗能量占人体总能量消耗的 15% ~ 30%  体力活动水平 （ physical activity level, PAL ）

18 食物特殊动力作用 （ SDA ）  又称食物的热效应 （ thermic effect of food, TEF ）  在进食后不久出现， 2 小时后达最高点， 3 ~ 4 小时恢复正常  此额外能量来源于体内营养贮备 对人体是一种损耗而非利益

19 生长发育  新生儿：能量消耗比成人多 2 ~ 3 倍  3 ~ 6 个月婴儿：每日需摄入热能的 15% ~ 23% 用于生长发育 每增加 1g 体内新组织约需 4.78 kcal 能量  孕妇：除供胎儿尚有自身特殊需要  乳母：补偿乳汁分泌，每日约 200 kcal

20 影响能量消耗的其他因素  情绪和精神状态 睡眠、平静思考、紧张、应激  环境的气象条件与机体的热调节 温度、湿度、机体发热

21 人体能量消耗的测定 直接测热法  直接测定人体在某一时间内向外散失的热量 主要用于肥胖和 内分泌系统功能 障碍等研究

22 人体能量消耗的测定 间接测热法  气体代谢法  双标记水法  标记碳酸氢盐法  生活观察法  心率监测法  能量平衡观察法  能量摄入的调查

23 RQ = VCO 2 / VO 2 碳水化合物： 1.0 蛋白质： 0.8 脂肪： 0.7 人体能量消耗的测定 气体代谢法

24 能量的需要与供给 能量平衡  长期 饥饿 基础代谢 体力活动 体重 能量消耗 能量代谢 负平衡 儿童生长发育停滞 成人消瘦、工作能力  能量摄入过剩 脂肪堆积 机体负担 肥胖、疾病 摄入消耗

25 能量需要量 Energy requirement 维持机体正常生理功能所需要的能量 FAO / WHO / UNU 定义 :  长期保持良好健康状态  具有良好体型  机体构成和活动水平的个体达到能量平衡  能胜任必要的经济和社会活动

26 能量需要量 RDA DRIs RNI 膳食营养素推荐摄入量 膳食营养素参考摄入量 膳食能量推荐摄入量 Recommended Nutrient Intake Dietary Reference Intakes 平均需要量 （ EAR ） 推荐摄入量 （ RNI ） 适宜摄入量 （ AI ） 可耐受最高摄入量 （ UL ） Recommended Dietary Allowance

27 能量代谢状况的评价 量的方面 质的方面  评价摄入与消耗是否平衡  观察指标：体重、体质指数等  评价三种供能营养素分配比是否合理

28 能量代谢状况的评价  身高 (cm) - 105  [ 身高 (cm) - 105 ]  0.9 （亚洲国家） 体重 / ( 身高 ) 2 （ kg/m 2 ） 标准体重 体质指数 （ body mass index, BMI ）

29 能量代谢状况的评价 WHO ： BMI 分级标准 分级 BMI 相关疾病的危险性 体重过低 <18.5 低 ( 但其他疾病危险增加 ) 正常范围 18.5 ~ 24.9 平均水平 肥胖前期 ( 超重 ) 25 ~ 29.9 增加 Ⅰ度肥胖 30 ~ 34.9 中度增加 Ⅱ 度肥胖 35 ~ 39.9 严重增加 Ⅲ 度肥胖 ≥40 极为严重

30 能量代谢状况的评价 WHO ：亚太地区 BMI 分级标准 分级 BMI 相关疾病的危险性 体重过低 <18.5 低 ( 但其他疾病危险增加 ) 正常范围 18.5 ~ 22.9 平均水平 肥胖前期 ( 超重 ) 23 ~ 24.9 轻度增加 Ⅰ度肥胖 25 ~ 29.9 中度增加 Ⅱ 度肥胖 ≥30 严重增加

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