原标题：人体能量的来源

人体在生命活动过程中，都需要能量，如物质代谢的合成和分解反应、心脏跳动、 肌肉收缩、腺体分泌等。而这些能量来源于食物。已知，生物的能量来源于太阳的辐射 能。其中，植物借助叶绿素的功能吸收利用太阳辐射能，通过光合作用将二氧化碳和水 合成碳水化合物；植物还可以吸收利用太阳辐射能合成脂类、蛋白质。而动物在食用植 物时，实际上是从植物中间接吸收利用太阳辐射能，人类则是通过摄取动、植物性食物 获得所需的能量。动、植物性食物中所含的营养素可分为五大类：碳水化合物、脂类、 蛋白质、矿物质和维生素，如果加上水，则为六大类。其中，碳水化合物、脂类和蛋白 质经体内代谢可释放能量。三者统称为“产能营养素”或能源物质。

一、产能营养素

(一)碳水化合物 碳水化合物是机体的重要能量来源。我国人民所摄取食物中的营养素，以碳水化合物所占 的比重最大。一般说来，机体所需能量的 50％以上是由食物中的碳水化合物提供的。食物 中的碳水化合物经消化产生的葡萄糖被吸收后，有一部分以糖原的形式贮存在肝脏和肌肉 中。肌糖原是骨骼肌中随时可动用的贮备能源，用来满足骨骼肌在工作的情况下的需要。肝 糖原也是一种贮备能源，贮存量不大，主要用于维持血糖水平的相对稳定。

脑组织消耗的能量相对较多，在通常情况下，脑组织消耗的能量均来自碳水化合物的有 氧的条件下氧化，因而脑组织对缺氧非常敏感。另外，脑组织细胞贮存的糖原又极少，代谢 消耗的碳水化合物主要来自血糖，所以脑功能对血糖水平有很大的依赖性。

(二)脂类 机体内的脂类分为组织脂质和贮存脂质两部分。组织脂质主要包括胆固醇、磷脂等，是组织、细胞的组成成分，在人体饥饿时也不减少，但不能成为能源。贮存脂质主要是脂肪， 也称甘油三酯或中性脂肪。在全部贮存脂质中，脂肪约占 98％。其中一部分是来自食物的 外源性脂肪；另一部分是来自体内碳水化合物和氨基酸转化成的内源性脂肪。脂肪含能量最 高是体内各种能源物质的主要贮存形式。

在正常情况下，人体所消耗的能源物质中有 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。脂肪酸可直接供给很多组织利用，也可在肝脏转化成丙酮酸再供给其他组织利用。不但 骨骼肌、心肌等可利用脂肪酸和酮体，在饥饿时，脑组织也可利用酮体。所以，脂肪也是重 要的能源物质，但它不能在机体缺氧条件下供给能量。

(三)蛋白质 蛋白质是由氨基酸构成的，在机体蛋白质代谢中，也主要是利用氨基酸进行合成和分解代谢。体内氨基酸有两个来源，一是来自食物蛋白质消化所产生的氨基酸，由小肠吸收入血； 二是在机体新陈代谢过程中，组织、细胞蛋白质分解所产生的氨基酸。这两部分氨基酸主要 用于合成细胞成分以实现自我更新，也用于合成酶、激素等生物活性物质。氨基酸也可以作 为能源物质，但这是用较高的代价而取得的。

氨基酸在体内经过脱氨基作用或氨基转换作用，分解为非氮成分和氨基。其中非氮成分(α-酮酸)可以氧化供能，氨基则经过处理后主要由肾脏排出体外。人体在一般情况下主要 利用碳水化合物和脂肪氧化供能。但在某些特殊情况下，机体所需能源物质供能不足，如长 期不能进食或消耗量过大时，体内的糖原和贮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，因而贮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，碳水化合物的贮备迅速减少，而脂肪和蛋白质则作为长期 能量消耗时的能源。

二、食物的卡价 人体所需要的能量来源于动物性和植物性食物中的碳水化合物、脂类和蛋白质三种产能营养素。每克产能营养素在体内氧化所产生的能量值称为“食物的热价”或“食物的能量卡价”，亦称“能量系数”。

(一)食物在体外的燃烧热 物质燃烧时所释放出的热，称为燃烧热。食物可在动物体内氧化，也可在动物体外燃烧。体外燃烧和体内氧化的化学本质是一致的，每克产能营养素在体外燃烧时所产生的能量值称 为“物理卡价”。食物的燃烧热通常采用“弹式热量计”测定。“弹式热量计”的基本构造是两中空形金 属球(或带盖小钢罐)，即钢弹。钢弹内安放能放电的电极及其引出的导线。操作时先将定量 的食物或产能营养素样品置于钢弹内电极附近，然后紧闭钢弹，从气口充人纯氧至一定压力； 置钢弹于定量的特制水箱内，水箱中置一精密温度计。导线通电后可使钢弹内食物或产能营 养素样品在纯氧的环境中充分燃烧；燃烧所产生的热量经过钢弹传导给水箱中的水，于是水 温上升，再根据样品的重量、水箱中的水量和水温上升的度数推算出所产生的燃烧热。

(二)食物在体内的燃烧热 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。据用“弹式热 量计”测定，lg 碳水化合物在体外燃烧时平均产生能量 17.15kJ(4.1kcal)；1g 脂肪平均产能39.54kJ(9.45kcal)；lg 蛋白质平均产能 23.64kJ(5.65 kcal)。但在体内氧化时，碳水 化合物和脂肪与外燃烧时的最终产物均为二氧化碳和水，所产生的能量也相同。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。若将 lg 蛋白质在体 内氧化的最终产物收集起来，继续在体外燃烧，还可产生能量 5.44kJ(1.3 kcal)。如果用“弹式热量 计”体外燃 烧试验推算 体内氧化产 生的能量值 应为： lg 碳水化合物17.15kJ(4.1kcal) ， lg 脂 肪 ： 39.54kJ(9.45 kcal) ， lg 蛋 白 质 则 为23.64-5.44=18.2kJ(4.35kcal)。

另外，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的吸收 率为 98％、脂肪 95％、蛋白质 92％。所以，三种产能营养素在体内氧化实际产生能量则为：

1g 碳水化合物：17.15kJ×98％=16.81kJ(4.Okcal)

1g 脂肪：39.54kJ×95％=37.56kJ(9.Okcal)

1g 蛋白质：18.2kJ×92％=16.74kJ(4.0kcal)

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