食品营养学第三章能量.ppt

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1、 食品营养学 FOOD NUTRITION第三章 营养与能量平衡第一节 能量与能量单位一、能量的作用及意义能量是营养学的基础。人体的一切活动都与能量代谢分不开，如果体内能量代谢停止了，生命也就停止了。唯有通过食物源源不断提供能量，人体才能做机械功、渗透功和进行各种化学反应，如心脏搏动、血液循环、肺的呼吸、肌肉收缩、腺体分泌，以及各种生物活性物质的合成。二、能量的单位、人体能量的来源及转化1.能量的单位以往能量以卡（calorie,cal)为单位，是指1克水从15升高到16 所吸收的能量。营养学上惯用千卡（kcal)。1948年国际上确定1卡能量相当于4.184焦耳（Joule),焦耳与卡之间换

2、算关系如下：1 cal=4.184 J1 kcal=4.184 kJ1kJ=0.239 kcal 1MJ=239 kcal 1MJ=1000 kJ=106 J2.人体能量的来源及转化根据能量守恒定律太阳能光合作用（无机物：CO2,H2O 及NH3 等）（潜能）潜能自由能去向化学能（生物合成）渗透能（吸收分泌）电 能（大脑活动）热 能（维持体温）机械能（肌肉收缩）植物动物人体（有机物：糖类、脂肪、蛋白质）第二节 能值及其测定一、食物能值与生理能值食物能值指食物彻底燃烧时所测定的能值，亦称物理燃烧值或总能值。糖类和脂肪彻底燃烧时的最终产物是CO2 和H2O。蛋白质在体外燃烧时的最终产物是CO2、H

3、2O和氮的氧化物等。生理能值指机体可利用的能值。在体内，糖类和脂肪氧化的最终产物与体外燃烧时相同，为CO2 和H2O，但考虑机体对它们的消化、吸收时，故二者稍有不同。蛋白质在体内的氧化并不完全，尚有部分能量的有机物如尿素、尿酸、肌酐等由尿排出。须考虑排出的能量和消化率。名称食物能值 尿中损失 吸收率 生理能值生理系数Kcal/g kJ/gKcal/g kJ/g%Kcal/g kJ/g蛋白质脂肪糖类乙醇5.659.454.17.123.639.517.229.71.25 5.2-微量9295981004.09.04.07.1173817304947几种营养素的食物能值和生理能值*纯酒精的吸收快，

4、但在体内氧化产生的能量只以热的形式出现，不能用于机体作功，故又称为空热。二、能值的测定1.食物能值的测定食物能值通常采用氧弹量热计(bomb calorimeter)进行测定。2.人体能量消耗的测定人体能量的消耗实际上就是指人体对能量的需要。方法有：1）直接测热法（现已少用）2）间接测热法间接法就是不直接测量热量本身，而是以测量机体在代谢过程中O2的被利用(V O2)与CO2的生成(V CO2)，以及氮在尿中的排出等来精确计算。间接测热法的经典方法是多氏装置法（Douglas),通过装有呼吸活瓣的口鼻罩，把受试者一定时间内呼出的气体集于多氏袋内，可知被利用O2(V O2)与CO2的生成(V C

5、O2)。阅读材料间接法的基本原理：三大产能营养素在体内氧化分解释放能量时，必须消耗O2 和生成CO2。呼吸商（RQ)=V CO2V O2体内消耗的能源物质不同，其呼吸商也不同。碳水化合物的呼吸商为1，以葡萄糖(分子量为180）为例：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 产生量=622.4 180 葡萄糖产能量=673.2 180=3.74(kcal/g)把每消耗1L O2或产生1L CO2所释放的能量称为O2或CO2

6、的能当量。O2能当量=673.2622.4=5.01(kcal/L)CO2能当量=5.01(kcal/L)673.2622.4脂肪氧化的呼吸商为0.7，以软脂酸甘油脂（分子量为806）为例2C51H98O6+145O2 102CO2+98H2O+15249.5kcal用同样的方法可以计算蛋白质在代榭中的能量释放。RQ=102mol CO2 145mol O2=0.710222.4 14522.4=在实验对象实测的O2的消耗与CO2的产生总量，是由糖、脂肪及蛋白质的代谢形成的，那么如何计算它们提供的能量呢？如果已知尿中排出的氮量，就可求出蛋白质被代谢的数量。然后在O2及CO2的总量中减去蛋白质分

7、解的那一部分O2及CO2，余下的为糖与脂肪在代谢中O2的消耗与CO2的产生量及相应的呼吸商，称非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotient,NPRQ)。例：某一被测对象正在进行车床操作，经用口罩及气袋收集10分钟呼 出气100L（标准状态），同时收尿测定10分钟内尿氮排出0.06g。测定呼出气中O2含量17.20%及CO23.20%，空气中O2 含量20.94%，CO20.03%。O2的总消耗量=100(20.94%17.20%)=3.74(L)CO2的总产生量=100(3.20%0.03)=3.17(L)蛋白质代谢量=0.066.25=0.375(g)查表得

8、出每克蛋白质耗O2量1.010，CO2产生量0.844L。蛋白质代谢消耗O2=0.3751.010=0.379(L)蛋白质代谢产生的CO2=0.3750.844=0.316(L)NPRQ=3.170.3163.740.379=0.85查表得出O2的能当量为4.863(kcal/L)；或CO2的能当量为5.721(kcal/L)受试者的能量消耗量=4.863kcal/L(3.740.379)L+0.379L4.66kcal/L=18.11(kcal)第三节 人体能量消耗人体能量需要与消耗是一致的，在理想的平衡状态下，个体的能量需要量等于其消耗量。成年人的能量消耗主要用于维持：1）基础代谢，2）体

9、力活动，3）食物特殊动力作用。一、基础代谢及其影响因素1.基础代谢基础代谢(basal metabolism)是维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗。即在清晨、空腹、静卧于舒适的环境下，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，用于维持体温、心跳、呼吸、各器官组织和细胞基本功能等生命活动的能量消耗。基础代谢的水平用基础代谢率(basal metabolic rate,BMR)来表示，指单位时间内人体基础代谢所消耗的能量。BMR的表示单位为：kJ/(m2h)、kJ/(kg h)、MJ/d。2.基础代谢率的计算1)基础代谢率与体表面积有关M(m2)=0.00659H(

10、cm)+0.0126W(kg)-0.1603(赵松山,1984)根据体表面积,查表基础代谢率计算如体表面积为 1.75 m2的男性,年龄为30岁1.75m2 36.8 kcal/m2.h=64.4 kcal/h64.4 24=1546 kcal/d根据列线图解求得(见图)2)基础代谢率与体体重有关还可以用体重求得(见表)临床上粗略估计 男性 BMR=1.0 kcal/kg.h 女性 BMR=0.95 kcal/kg.h3.影响基础代谢的因素1)年龄：青少年 2)性别(lean body mass)：男性3)营养及机能状况：营养不良 疾病和感染4)气候：低气温二、体力活动在人体的整个能量消耗中，

11、肌肉活动或体力活动这一部分往往占较大的比例。而在体力活动中，体力劳动是影响个体能量需要的重要因素。劳动强度越大，持续时间越长，其所需能量越多。我国对男性的劳动强度分为五级。关于某些特定活动的能量消耗如表所示。其能量为估计值，并以 BMR代谢系数表示。三、对食物的代谢反应又称食物的特殊动力作用(specific dynamic action,SDA)或食物的热效应(thermic effect of food,TEF)。虽然产生能量的食物都为人体提供能量，但摄入这些食物本身同时也出现能量消耗额外地增加,这种现象称为食物的特殊动力作用。各种营养素中蛋白质的这种反应最强，相当于其本身产能的30%，糖类仅占56%，脂肪约45%。当摄入一般的混合膳食时 RDA=10%BMR。SDA只能用于机体的产热与热的调节，而不能用于机体做机械功等耗能。人体能量消耗=BMR+k BMR+SDA第三节 人体能量平衡人体能量代谢的最佳状态是达到能量消耗与能量摄入的平衡。这种能量平衡（energy balance)能使机体保持健康。思考题:1.一克蛋白质、脂肪和糖类的生理能值是多少？2.什么是基础代谢？影响的因素有哪些？3.什么是食物的特殊动力作用？4.人体能量平衡的意义是什么？