能量来源及其在饥饿状态下的作用

2023-07-15 理论教育版权反馈

【摘要】：当机体处于饥饿状态时，碳水化合物的储备迅速减少，而脂肪和蛋白质则作为长期能量消耗时的能源。年龄小时，蛋白质及脂肪供能占的比例可适当增加。食物能量计算案例1分别计算一杯300 g牛奶中蛋白质、脂肪、碳水化合物提供的能量及总能量。

1.能量单位

国际通用的能量单位是焦耳（J）和千焦（kJ）。许多时候人们仍习惯使用卡（cal）和千卡（kcal）。它们之间的换算关系为

1 kJ=0.239 kcal，1 kcal=4.184 kJ。

2.产能营养素

人体所需要的能量主要来源于食物中的碳水化合物、脂肪、蛋白质，三者统称为产能营养素。

（1）碳水化合物　我国居民所需能量60%以上是由食物中的碳水化合物提供。食物中的碳水化合物经消化产生的葡萄糖等被人体吸收后，一部分以糖原的形式储存于肝脏和肌肉。肌糖原是骨骼肌随时可动用的储备能源，用来满足骨骼肌的需要；肝糖原也是一种储备能源，主要用于维持血糖水平的相对稳定。脑组织消耗的能量较多，在通常情况下，脑组织消耗的能量均来自碳水化合物的有氧氧化，因而脑组织对缺氧非常敏感。

（2）脂肪　正常情况人体所消耗能量的40%～50%来自体内的脂肪，其中包括从食物中摄取的碳水化合物所转化成的脂肪。在短期饥饿情况下，则主要由体内的脂肪供给能量。所以，脂肪也是重要的能源物质，但它不能在人体缺氧条件下供给能量。

（3）蛋白质　人体在一般情况下主要是利用碳水化合物和脂肪氧化供能。但在某些特殊情况下，人体所需能源物质供能不足，如长期不能进食或能量消耗过多时，体内的糖原和储存脂肪已大量消耗之后，将依靠组织蛋白质分解产生氨基酸来获得能量，以维持必要的生理功能。

进食是周期性的，而能量消耗则是连续不断的，因而储备的能源物质不断被利用，又不断补充。当机体处于饥饿状态时，碳水化合物的储备迅速减少，而脂肪和蛋白质则作为长期能量消耗时的能源。

3.产能营养素的生理有效能量

（1）食物的卡价　每克产能营养素在体内氧化所产生的能量值称为食物的能量卡价，亦称能量系数。食物的卡价是经体外燃烧实验推算而得。

产能营养素在体内的燃烧（生物氧化）过程和在体外燃烧过程不尽相同，体外燃烧是在氧作用下完成的，化学反应激烈，伴随着光和热；体内氧化是在酶的作用下缓慢进行的，比较温和；特别是最终产物不完全相同，所以产生的热量（即能量）也不完全相同。1 g碳水化合物在体外燃烧时平均产生能量17.15 kJ（4.10 kcal）；1 g脂肪平均产能39.54 kJ（9.45 kcal）；1 g蛋白质平均产能23.64 kJ（5.65 kcal）。碳水化合物和脂肪在体内氧化时与体外燃烧时的最终产物都是二氧化碳和水，所产生的能量相同。蛋白质在体内氧化时的最终产物为二氧化碳、水、尿素、肌酐及其他含氮有机物，而在体外燃烧时的最终产物则为二氧化碳、水、氨和氮等，体内氧化不如体外燃烧完全。

（2）生理卡价

食物中的营养素在消化道内并非100%吸收。一般混合膳食中碳水化合物吸收率为98%、脂肪为95%、蛋白质为92%。3种产能营养素在体内氧化实际产生能量，即生理卡价为：

1g碳水化合物　17.15 kJ×98%=16.81 kJ≈4.0 kcal；

1g脂肪　39.54 kJ×95%=37.56 kJ≈9.0 kcal；

1g蛋白质　18.2kJ×92%=16.74kJ≈4.0kcal。

3种产能营养素在体内都有其特殊的生理功能，能相互转化，但不能完全代替，三者在总能量供给中有恰当的比例。一般成人碳水化合物以占总能量的55%～65%，脂肪占20%～30%，蛋白质占10%～15%为宜。年龄小时，蛋白质及脂肪供能占的比例可适当增加。

（3）食物能量计算

案例1　分别计算一杯300 g牛奶中蛋白质、脂肪、碳水化合物提供的能量及总能量。已知100 g牛奶含蛋白质3.0 g，脂肪3.2 g，碳水化合物3.4 g。

解　该杯牛奶中含：蛋白质=3.0 g×3=9.0 g；

脂肪=3.2 g×3=9.6 g；

碳水化合物=3.4g×3=10.2g。

蛋白质、脂肪、碳水化合物的生理卡价分别是4 kcal/g、9 kcal/g、4 kcal/g，则：