一、食物能量值

    對(duì)人體的能量平衡進(jìn)行研究，實(shí)際上是對(duì)攝入機(jī)體的食物提供的能量與機(jī)體的能量需要量之間的差值趨向于零的程度的討論。當(dāng)機(jī)體的能量平衡時(shí)，即能量差值接近于零時(shí)，說明我們的代謝過程是正常的，反之，就意味著我們攝入的食品營(yíng)養(yǎng)不足或者營(yíng)養(yǎng)過度。

    用數(shù)字對(duì)能量平衡程度進(jìn)行表示，需要計(jì)算食物能量和值與人體能量需要量和值。這樣，就將解決問題的主要工作轉(zhuǎn)移到了對(duì)二個(gè)能量值的計(jì)算方面。

    關(guān)于食物能量值的計(jì)算，需要知道食物攝食量以及營(yíng)養(yǎng)素成分含量值，然后，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)素的粗卡價(jià)值，或生理卡價(jià)值就可以得出食物的能量值。全部食物能量值的和，即為人體在一定時(shí)間里所獲得的全部能量。

    目前，絕大多數(shù)常用食品的單位能量值都已經(jīng)有了標(biāo)準(zhǔn)的食物成分表可供查閱，只要我們得到了攝入的食物量，就可以很容易地計(jì)算出攝入食物的能量。

二、人體能量值的測(cè)定和計(jì)算

    標(biāo)準(zhǔn)的人體能量需要量，是在人體的基礎(chǔ)上制定的。但是，對(duì)于人體所需要的能量，它的測(cè)定和計(jì)算，并沒有直接可行的辦法，需要通過間接的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

    直到現(xiàn)在為止，大多數(shù)間接的測(cè)量方法，仍然是針對(duì)人體的氣體交換進(jìn)行的。測(cè)定出在一定時(shí)間內(nèi)吸入氧量和排出二氧化碳量，利用基本營(yíng)養(yǎng)素的能當(dāng)量值，就可以計(jì)算出機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)的能量產(chǎn)量。加—上限制條件以后，就可以將此能量值看作為人體的能量需要量值。

    1、能當(dāng)量

    營(yíng)養(yǎng)素的能當(dāng)量，是指每吸入lL氧氣時(shí)，營(yíng)養(yǎng)素所產(chǎn)生的能量值。對(duì)于三大營(yíng)養(yǎng)素，只需要寫出氧化反應(yīng)過程，就可以計(jì)算得出能當(dāng)量值。

    由表2—10可以知道，三大營(yíng)養(yǎng)素的能當(dāng)量值的平均值為20kJ·L^-1。根據(jù)這個(gè)平均值，測(cè)出一定時(shí)間內(nèi)的機(jī)體耗氧量，就可以得出一個(gè)人在一定時(shí)間內(nèi)的總能量產(chǎn)量。

表2—10三大營(yíng)養(yǎng)素的能當(dāng)量值

例如，我們測(cè)出一健康男子的平均耗氧量為15.0L·h^—1，則此男子的平均能量產(chǎn)量為 l 5.0× 20＝300.0(kJ·h^—1)，換算為ld的時(shí)間，則此男子的總能量值就為300.0×24=7 200.0kJ·d^-1。   

    2、等能定律

    等能定律是依據(jù)三大營(yíng)養(yǎng)素的能當(dāng)量值非常接近，而單純從能量角度考慮，得出的一種三大營(yíng)養(yǎng)素在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)能方面可以互相替代的認(rèn)識(shí)。機(jī)體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)素的能量產(chǎn)量簡(jiǎn)單地以能當(dāng)量平均值20kJ·L^—1來進(jìn)行計(jì)算，本身也包含有這方面的理解。將等能定律以營(yíng)養(yǎng)素質(zhì)量單位加以表示，可以有如下的公式關(guān)系：即在機(jī)體內(nèi)，能量產(chǎn)量lg碳水化合物＝0.45g脂肪＝1g蛋白質(zhì)。這個(gè)關(guān)系，對(duì)于我們制定營(yíng)養(yǎng)素需要量標(biāo)準(zhǔn)和膳食計(jì)劃，具有很重要的指導(dǎo)作用和意義。由于等能定律最早由Rubner提出，所以又稱其為Rubner定律。

    運(yùn)用等能定律，可以解釋為什么在一定時(shí)間內(nèi)，只食用單一成分(指三大營(yíng)養(yǎng)素)的食物仍然可以維持機(jī)體的能量需要量。但是，不能因?yàn)槿绱司拖萑胍环N誤解之中，這就是人們可以長(zhǎng)時(shí)間地維持這種局面。首先，是吃進(jìn)機(jī)體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)素量的問題。以單一能量素來進(jìn)行計(jì)算，可以得到為滿足人體24h所需的15000kJ的能量，必需食用約900g蛋白質(zhì)或4.5kg含水量80％的瘦肉類，或者是390g脂肪或485g含水量20％的植物油。這么多的單一營(yíng)養(yǎng)素，是很難吃進(jìn)肚里，并且很順利地進(jìn)行代謝的。其次，在三大營(yíng)養(yǎng)素里，脂肪和蛋白質(zhì)都是人體所必需的成分來源(必需脂肪酸、必需氨基酸)，如果長(zhǎng)期缺乏，將會(huì)使機(jī)體出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的癥狀。   

    3、蛋白質(zhì)的尿素氮能當(dāng)量值

    在人體代謝過程中，蛋白質(zhì)的終極產(chǎn)物之一有尿素，它主要以尿液的形式一同被排泄出體外。一般來講，成熟機(jī)體處于營(yíng)養(yǎng)正常狀況時(shí)，從體內(nèi)被排泄出的總氮量(主要為尿素)與從食物中(主要是蛋白質(zhì))攝入的量基本上相等。

    從測(cè)試角度上來講，尿液中的尿素氮分析要比氣體交換量的測(cè)定容易的多。因此，以尿液中的尿素氮來表示蛋白質(zhì)的能當(dāng)量，就可以很簡(jiǎn)單地將蛋白質(zhì)的產(chǎn)能量值計(jì)算出來。在已知營(yíng)養(yǎng)素的總產(chǎn)能量值的前提下，通過分析蛋白質(zhì)產(chǎn)能所占的比例，對(duì)于我們的膳食構(gòu)成和計(jì)劃將會(huì)是有益的指示。

    以尿素氮表示的蛋白質(zhì)能當(dāng)量值為110kJ·g^-l。

    4、基礎(chǔ)代謝

    基礎(chǔ)代謝能的確定，是在機(jī)體處于基礎(chǔ)代謝狀態(tài)下進(jìn)行的。標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)代謝狀態(tài)，是指處于空腹、清醒、神經(jīng)與肌肉完全安靜松弛時(shí)刻的機(jī)體情形。機(jī)體靜臥在18～25℃的舒適環(huán)境中完全處于既無體力勞動(dòng)也無腦力活動(dòng)的休息狀態(tài)，而且消化系統(tǒng)也處于靜止?fàn)顟B(tài)(12h前停止進(jìn)食)，機(jī)體基本上處于是在維持體溫和最基本的生命活動(dòng)時(shí)，所需要的最低熱能值，就是所謂的基礎(chǔ)代謝能。換句話說，機(jī)體處于安靜狀態(tài)時(shí)，維持體溫、心跳、呼吸和肌肉一定的張力所需要的熱能，即是基礎(chǔ)代謝狀態(tài)時(shí)所需要的能量值。

    基礎(chǔ)代謝能量是機(jī)體處于一種特殊狀態(tài)下所需要的能量，但是，基礎(chǔ)代謝所需要的這種熱能卻并不是人體的最低能量需要量。因?yàn)槿梭w在睡眠或較長(zhǎng)時(shí)間未進(jìn)食或絕食的情況下，所消耗的能量將會(huì)明顯地低于基礎(chǔ)代謝能。這是由于生命體所具有的對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性所決定的。   

    基礎(chǔ)代謝能與人體的大小(身高、體重)、性別、年齡和氣候等因素有關(guān)。大多數(shù)情況下，男性的基礎(chǔ)代謝能比女性要高，兒童和青少年的基礎(chǔ)代謝能比成人高。具體的數(shù)據(jù)為，成年男子每lm²體表面積每1h基礎(chǔ)代謝平均為167.4kJ(40kcal)或每lkg體重每1h平均消耗熱能4.184kJ(1kcal)。以60kg體重為例，男子在24h的基礎(chǔ)代謝能為4.184× 60× 24＝ 6.OMJ(1 440kcal)；女性比男性約低5％，為5.7MJ(1 370kcal)；老年人較成人低10％～ 15％，為4.9～5.4MJ(1 160～1 296kcal)。

    氣候?qū)�機(jī)體的基礎(chǔ)代謝能影響，主要表現(xiàn)在寒冷氣候下，正常人的基礎(chǔ)代謝能要普遍地高于溫?zé)釟夂驎r(shí)的基礎(chǔ)代謝能。正常人的基礎(chǔ)代謝能比較恒定，波動(dòng)范圍只有10％～15％。表2-11給出了我國(guó)正常人基礎(chǔ)代謝率的平均值。

    由表2-11可以知道，在獲得了某一個(gè)人的體表面積值以后，就可以計(jì)算出這個(gè)人的基礎(chǔ)代謝能。

  表2-11 我國(guó)正常人基礎(chǔ)代謝率平均值

單位：kcal·m^—2·h^—1

        注：lkcal=4.184kJ

關(guān)于體表面積的計(jì)算，有兩種方法。其一是Sentivenson公式法，即：

A(體表面積，m²)=0.0061×身高(cm)+0.012 8×體重(kg)一0.152 9

目前，這一公式的運(yùn)用，在我國(guó)已很少見。

第二種計(jì)算體表面積的方法，是由我國(guó)軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院軍隊(duì)衛(wèi)生研究所提出的，其處理誤差明顯地小于Sentivenson公式法。其計(jì)算處理公式為：

A(男子，m²)=0.006 07×身高(cm)+0.012 7X體重(kg)一0.069 8

A(女子，m²)=0，005 86×身高(cm)+0.012 6X體重(kg)一0.046 1

A，(混合，m²)=0.006 59×身高(cm)+0.012 6X體重(kg)一0.160 3

三、能量需要量

對(duì)人體能量需要量的計(jì)算，其對(duì)象是個(gè)體。這種營(yíng)養(yǎng)學(xué)意義上的個(gè)體，與社會(huì)人群往往存在著一定的差別。因此，必須選定共同的基礎(chǔ)，針對(duì)社會(huì)人群，最終建立一套標(biāo)準(zhǔn)能量需要量值以進(jìn)行參考比較。這種做法，與通過反復(fù)的測(cè)試和計(jì)算來獲得機(jī)體能量需要量值相比，將會(huì)在很大程度上減少整個(gè)能量平衡的分析環(huán)節(jié)。

一般認(rèn)為，對(duì)于健康成熟的機(jī)體來講，除了維持基礎(chǔ)代謝所需的能量外，人們對(duì)能量的需要量，主要與工作或勞動(dòng)性質(zhì)有關(guān)。

人體在基礎(chǔ)代謝狀態(tài)以外的任何體力或腦力活動(dòng)，都將導(dǎo)致機(jī)體對(duì)能量需要量的增加。各種勞動(dòng)所消耗的能量與勞動(dòng)程度、勞動(dòng)時(shí)間及工作熟練程度等有關(guān)。我國(guó)將勞動(dòng)程度分為五個(gè)級(jí)別，隨著級(jí)別的增高，能量需要量也將上升。每個(gè)級(jí)別之間的能量需要量差值約為836.8～2510.4kJ(200～600kcal)。

1、極輕體力勞動(dòng)

以坐著為主的工作，如辦公室工作、組裝和修理電器與鐘表等工作。其能量需要量值為：成年男子10041.6kJ(2400kcal)，女子9204.8kJ(2200kcal)。

2、輕體力勞動(dòng)

以站著或少量走動(dòng)為主的工作，如售貨員售貨、教師講課、普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作等。其能量需要量值為：成年男子10878.4kJ(2 600kcal)，女子10041.6kJ(2400kcal)。

3、中等體力勞動(dòng)

包括學(xué)生的日�；顒�(dòng)、電工安裝、機(jī)床操作、機(jī)動(dòng)車駕駛等，也包括一般農(nóng)田勞動(dòng)和重型機(jī)械操作。其能量需要量值為：成年男子12 552kJ(3000kcal)，女子1l 715.2kJ(2 800kcal)。

4、重體力勞動(dòng)

包括半機(jī)械化搬運(yùn)工作、非機(jī)械化農(nóng)業(yè)勞動(dòng)、體育運(yùn)動(dòng)、舞蹈、煉鋼等。其能量需要量值為：成年男子14225.6kJ(3 400kcal)，女子13 388.8kJ(3 200kcal)。

5、極重體力勞動(dòng)

包括非機(jī)械化的裝卸、伐木、采礦、砸石和開墾土地等。成年男子的能量需要量值為16736kJ(4 000kcal)。女子一般不從事這類勞動(dòng)。

    目前，隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的進(jìn)步，許多體力項(xiàng)目的勞動(dòng)程度已逐漸下降，特別是在重體力勞動(dòng)和極重體力勞動(dòng)方面。因此，在考察具體的項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際上的體力付出進(jìn)行恰當(dāng)?shù)呐袛唷?O:P>

四、能量需要量和值

除了工作或勞動(dòng)以外，人體還有一些其他的行為也需要能量。對(duì)于這些能量需求，在計(jì)算個(gè)體的能量需要量時(shí)，必須加以考慮。

    l、食物特殊動(dòng)力作用

    食物特殊動(dòng)力作用，也稱作為食物特殊生熱作用，是指人們?cè)跀z食后，由于攝食行為的進(jìn)行，將使機(jī)體能量代謝額外增高，使得機(jī)體向外界或環(huán)境散失的熱能比進(jìn)食前增加的現(xiàn)象。   

    大多數(shù)的營(yíng)養(yǎng)素或食物都能夠表現(xiàn)出特殊動(dòng)力作用，只是程度不同而已。蛋白質(zhì)的食物特殊動(dòng)力作用要比碳水化合物和脂肪都強(qiáng)，它約相當(dāng)于蛋白質(zhì)本身所產(chǎn)生熱能值的20％～ 30％，而碳水化合物和脂肪則分別只有5％～6％和4％～5％。

    一些特殊的食品成分，如辣椒、胡椒等，也具有很強(qiáng)的食物特殊動(dòng)力作用。

    食物特殊動(dòng)力作用，只能夠增加機(jī)體的額外熱能消耗，在攝食混合膳食時(shí)，這種消耗值約為0.6～0.8MJ(150～200kcal)，是人體基礎(chǔ)代謝能的10％。因此，在計(jì)算能量需要量時(shí)，對(duì)于攝食混合膳食的人，可以按勞動(dòng)程度對(duì)應(yīng)的能量需要量再加上6％的熱能，而對(duì)于攝食高蛋白質(zhì)食物的人，可以補(bǔ)加上10％的熱能。

    2、非勞動(dòng)性質(zhì)的體力活動(dòng)能量需要量值

    非勞動(dòng)性質(zhì)的體力活動(dòng)，主要是指人們的業(yè)余體力鍛煉和娛樂活動(dòng)。即使是最輕微的這種活動(dòng)，也需要考慮機(jī)體相對(duì)應(yīng)的能量需要量值。

    一般，散步需要大約427kJ·h^—1的能量，跑步需要2 730kJ·h^—1的能量，看書(躺臥式)需要約337kJ·h^—1的能量，看報(bào)紙需要約332kJ·h^—1的能量，看電影或電視約需要322 kJ·h”的能量，跳舞則約需要l610kJ·h^—1的能量。

    3、能量需要量和值

    對(duì)于一般人的能量需要量值，將是以上所有項(xiàng)目的能量需要量和值。即：能量需要量＝基礎(chǔ)代謝能量＋勞動(dòng)能量需要量+食物特殊動(dòng)力作用+非勞動(dòng)性質(zhì)能量需要量。

    在特殊對(duì)象時(shí)，還要考慮一些額外的特殊的能量需要量值。如孕婦和乳母時(shí)期的婦女，還需要考慮胎兒和嬰幼兒的能量需要量值。這時(shí)的能量需要量值，將高于一般正常人。