人体维持各种生命活动和从事体力活动，都必须从食物中获得一定的能量和营养成分。人体每日所需的能量均来源于食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质，被称为“三大产能营养素”，因机体需要量大，又被称为宏量营养素。若人体每日摄入量不足，将消耗本身的组织以维持能量的需要，长期处于饥饿状态则消瘦、乏力以致死亡；能量摄入过剩则会转化成体脂储存，导致肥胖，对健康也会产生不良影响。因此，每日摄入的能量应符合个人的实际需要。宏量营养素在体内进行生物氧化释放的能量，除用于维持体温和向外界环境散发外，一部分会储存于三磷酸腺苷（ATP）的高能磷酸键中，ATP在机体需要时释放出能量供机体各种活动需要。

一、能量概述

国际上能量以焦耳（J）为单位表示。1J相当于用1N的力使物体在力的方向上移动1m所消耗的能量。营养学上由于能量数值较大，故常以千焦（kJ）或兆焦（MJ）作为单位。以往常使用千卡（kca1）作为能量单位，即1L的纯水由15℃升到16℃所需要的能量。两种单位的换算关系如下：

1kca1=4.184kJ；1kJ=0.239kca1

每克产能营养素在体内氧化产生的能量称为能量系数。食物中每克碳水化合物、脂肪和蛋白质在体外氧化燃烧可分别产生17.15kJ、39.5kJ和23.64kJ的能量，但食物在消化道内不能完全消化吸收，三者的消化率习惯上分别按98%、95%和92%计算。碳水化合物和脂肪在体内可以完全氧化成H2O和CO2，所产生的能量与体外燃烧相同。蛋白质在体内不能完全氧化，其终产物除CO2和H2O外，还有尿素、尿酸、肌酐等含氮物质，需通过尿液排出体外。每克蛋白质产生的这些含氮物质如在体外完全氧化，可产生5.44kJ能量。三种供能营养素能量系数的计算如下：

碳水化合物：17.15kJ/g×98%=16.81kJ（4kca1）/g

脂肪：39.54kJ/g×95%=37.56kJ（9kca1）/g

蛋白质：（23.64-5.44）kJ/g×92%=16.74kJ（4kca1）/g

除了碳水化合物、脂肪和蛋白质可产生能量外，乙醇也可产生能量。1g乙醇在体内产生的能量为29.3kJ（7.0kca1）。乙醇在体内氧化产生的能量只以热的形式出现，并向外界散发，不能用于机体作功，故又称为空热。当食物混合有不同的产能营养素时，则分别按其不同物质的构成求出它的总能量。

二、人体的能量消耗

通常，成年人的能量消耗主要用于维持基础代谢、体力活动和食物热效应三方面的需要。对于孕妇和乳母还包括胎儿生长、母体组织储备和授乳所需的能量，对儿童包括生长发育所需的能量。

1.基础代谢

基础代谢是指维持生命的最低能量消耗。即人体在安静和恒温条件下（一般18～25℃），禁食12h后，静卧、放松而又清醒时的能量消耗。此时的热能仅用于维持体温、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。在多数情况下，基础代谢能量消耗占一日能量消耗的60%～70%。

为了确定基础代谢的能量消耗，首先必须测定基础代谢率（basa1metabo1ic rate, BMR）。基础代谢率是指人体处于基础代谢状态下，每小时每平方米体表面积（或每千克体重）的热能消耗，可用kJ/（m2·h）或kJ/（kg·h）来表示。可以通过以下的方法进行计算。

（1）基础代谢的计算：

①用体表面积计算：可以根据身高、体重按公式计算出体表面积，然后按性别、年龄在表6-2查到基础代谢率，计算基础代谢。

基础代谢=体表面积（m2）×基础代谢率kJ/（m2·h）×24h

我国赵松山1984年测量了56名18～45岁成人的体表面积，并求得体表面积与身高体重的线性回归方程：

体表面积（m2）=0.00659×身高（cm）+0.0126×体重（kg）-0.1603

②根据年龄、身高和体重直接用Harris-Benedict公式计算基础代谢率。

男性：66+13.7×体重（kg）+5.0身高（cm）-6.8×年龄（y）(www.daowen.com)

女性：65.5+9.5×体重（kg）+1.8×身高（cm）-4.7×年龄（y）

由于基础代谢率的测定需要空腹12～15小时，WHO于1985年提出用静息代谢率（restingmetabo1icrate, RMR）代替基础代谢率。静息代谢是一种与基础代谢很接近的代谢状态，是在测定中仅省略摄入食物这个条件，测定过程要求全身处于休息状态，与测定基础代谢相同，但不是空腹而是在进食后的3～4小时后测量，此时机体仍在进行着若干正常的消化活动，这种状态比较接近于人们正常生活中处于休息的状态，在这种条件下测出的代谢率称为静息代谢率。RMR的值略高于BMR。

（2）影响基础代谢的因素：

①体格的影响：体表面积越大者，向外环境散热越快，所以同等体重者，瘦高的人基础代谢高于矮胖的人。

②年龄：婴幼儿生长发育很快，基础代谢率高。随着年龄的增长，基础代谢率会逐渐下降。一般成人的基础代谢率低于儿童，老年人又低于成年人。

③性别：女性瘦体质所占比例低于男性，故其基础代谢率比男性低。妇女在孕期因合成新组织，基础代谢率会增加。

④内分泌：许多激素对细胞代谢起调节作用，如甲状腺素分泌增多可使基础代谢升高。

⑤环境条件：炎热或寒冷，过多摄食，精神紧张时都可以使基础代谢水平升高。在禁食、饥饿或少食时，基础代谢水平也相应降低。

⑤尼古丁和咖啡因可使基础代谢水平升高。

2.体力活动

体力活动消耗的能量是构成人体总能量消耗的重要部分。每日从事各种体力活动消耗的能量是人体能量消耗中变化最大，也是人体控制体重、保持能量平衡、维持健康最重要的部分。主要取决于体力活动的强度和持续时间，活动时间越长、强度越大，消耗能量越多。

中国营养学会2001年建议将我国居民活动强度分为三级：即轻、中、重体力活动，如表6-3所示。

3.食物的热效应

食物的热效应也叫食物特殊动力作用。人体在摄食过程中，由于要对食物进行消化、吸收、代谢转化等，需要额外消耗能量，同时引起体温升高和散发热量，这种因摄食而引起的热能的额外消耗称为食物的热效应。摄入不同的食物成分额外的耗能量有差异，其中蛋白质的最高，相当于其本身产能的30%，碳水化合物为5%～6%，脂肪为4%～5%。混合食物其食物热效应占总热能的10%。

4.其他

儿童生长发育需要能量，包括机体生长发育中形成新的组织所需的能量及新生成的组织进行新陈代谢所需的能量。婴儿每增加1g体重约需20.9kJ（5kca1）。孕妇的子宫、胎盘、胎儿的发育及体脂储备均需要能量，乳母合成乳汁需要能量。创伤病人创伤组织的修复也需要额外的能量。

三、能量推荐摄入量和食物来源

人群膳食能量推荐摄入量相当于该人群能量需要量的平均值。人体能量的需要量因受年龄、性别、生理状态和劳动强度等因素的影响而有所不同。一般健康成年人能量摄入量与消耗量保持平衡，就能保持身体健康，满足各种正常的活动，摄入量过多或过少都对身体健康不利。中国营养学会在2001年修订的中国居民膳食营养素参考摄入量中，不仅对各年龄组人群的能量摄入有具体的推荐量，而且也根据不同的活动强度推荐能量摄入量，其中从事轻体力劳动、18～50岁成年轻体力劳动男性能量的推荐摄入量为每日10.04MJ（2400kca1），女性为8.8MJ（2100kca1）。

人体能量的食物来源为食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质。这三种产能营养素普遍存在于各种食物中。粮谷类和薯类食品含碳水化合物较多，是能量最经济的食物来源。油料作物含丰富的脂肪。一般动物性食物比植物性食物含有较多的脂肪和蛋白质，但大豆例外，大豆和坚果类含有丰富的油脂和蛋白质。蔬菜和水果一般含能量较少。三种产能营养素在体内都有其特殊的生理功能，又相互影响，如碳水化合物与脂肪相互转化且对蛋白质有节约作用。因此三者在总的供给中应有一个恰当的比例。根据我国居民的饮食习惯，碳水化合物占总能量的55%～65%，脂肪占20%～30%，蛋白质占10%～15%为宜。