第二章:運(yùn)動(dòng)與能量
【本章提要】本章主要介紹了食物的卡值、ATP與能量代謝、氧熱價(jià)、呼吸商等基本知識(shí),論述了影響人體能量需要量的因素,包括維持基礎(chǔ)代謝所需的能量,從事活動(dòng)包括日常生活學(xué)習(xí)、體育鍛煉與勞動(dòng)所消耗的能量以及食物特殊動(dòng)力作用所消耗的能量;根據(jù)不同勞動(dòng)強(qiáng)度的能量補(bǔ)充量以及能量平衡。
第一節(jié) 基本概念與術(shù)語(yǔ)
人類為了維持生命、從事勞動(dòng)以及體育運(yùn)動(dòng)必須每天從各種食物中取得能量,以滿足機(jī)體的需要。事實(shí)上,不僅勞動(dòng)或運(yùn)動(dòng)時(shí)需要能量,就是機(jī)體處于安靜狀態(tài),也要消耗一定的能量。
一、能量與能量單位
能量是能的大小量度。不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)變的,人體進(jìn)行的各種生理活動(dòng),是因?yàn)轶w內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成其他能量形式的結(jié)果。
二、食物的卡值
通常把1克供能物質(zhì)氧化分解時(shí)所釋放的能量,稱為該物質(zhì)的卡價(jià)。
三、ATP與能量代謝
糖類、脂肪和蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化燃燒,最后生成二氧化碳和水。
ATP+H2O ADP+H3PO4+能量
四、氧熱價(jià)
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化時(shí),每消耗1升氧氣所釋放的能量稱為該物質(zhì)的氧熱價(jià)。食物在體內(nèi)氧化要消耗氧,但由于食物的分子結(jié)構(gòu)不同,所以氧化分解時(shí)的耗氧量也不同。
五、呼吸商
食物在體內(nèi)氧化生成CO2體積與同時(shí)消耗O2的體積之比稱為呼吸商(RQ)。糖的呼吸商為1.0,脂肪的呼吸商為0.7,蛋白質(zhì)的呼吸商為0.8。
第二節(jié) 影響人體能量需要量的因素
人體能量需要量主要決定于下列三個(gè)方面:維持基礎(chǔ)代謝所需的能量;從事活動(dòng)包括日常生活學(xué)習(xí)、體育鍛煉和勞動(dòng)所消耗的能量;食物特殊動(dòng)力作用所消耗的能量。其中最主要的是活動(dòng)所消耗的能量,所占比重較大。
一、維持基礎(chǔ)代謝所需要的能量
機(jī)體處于安靜狀態(tài)時(shí)用于體溫維持,心臟跳動(dòng)、肺的呼吸和肌肉緊張度的維持,所消耗的能量,稱之為基礎(chǔ)代謝能量。
WHO于1985年推薦使用Schofield公式(表2-2),計(jì)算一天的基礎(chǔ)代謝能量消耗(計(jì)算單位為千焦,除以4.18為千卡)。
二、從事體力活動(dòng)所消耗的能量
根據(jù)勞動(dòng)強(qiáng)度不同,一般將勞動(dòng)分成五級(jí):
(1)極輕體力勞動(dòng)
(2)輕體力勞動(dòng)
(3)中等體力勞動(dòng)
(4)重體力勞動(dòng)
(5)極重體力勞動(dòng)
不同勞動(dòng)強(qiáng)度需要的能量見表2-3。
中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)2001年將我國(guó)居民活動(dòng)強(qiáng)度由五級(jí)調(diào)整為三級(jí):即輕、中、重體力活動(dòng),成人能量的推薦攝入量用基礎(chǔ)代謝率(BMR)乘以不同的體力活動(dòng)水平(PAL)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算(表2-4)。
三、食物特殊動(dòng)力作用的能量消耗
食物的特殊動(dòng)力作用是指食物經(jīng)過(guò)消化吸收后,單體在機(jī)體內(nèi)合成有機(jī)大分子過(guò)程中消耗的能量。
第三節(jié) 能量需要量的計(jì)算方法
人體能量消耗的測(cè)試方法主要有直接測(cè)熱法和間接測(cè)熱法。在營(yíng)養(yǎng)調(diào)查工作中,可采用較為簡(jiǎn)便的“活動(dòng)觀察法”或“體重平衡法”;另外,還可采用公式簡(jiǎn)易推算法來(lái)計(jì)算能量消耗。
一、公式簡(jiǎn)易推算法
其具體公式為:
能量消耗量=(相對(duì)代謝率+12)×(基礎(chǔ)代謝率×體表面積÷60×運(yùn)動(dòng)時(shí)間)
=(RMR+12)×BMR×BSA÷60×T(分鐘)
式中RMR,BMR,BSA可通過(guò)查表或計(jì)算求得。
二、活動(dòng)觀察計(jì)算法
對(duì)調(diào)查對(duì)象進(jìn)行24小時(shí)的跟蹤觀察,詳細(xì)計(jì)算各項(xiàng)活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間,參照各種動(dòng)作能量消耗率,查算出一日的能量消耗,在此基礎(chǔ)上再加上15%的食物特殊動(dòng)力作用所消耗的能量,就是一天的能量需要量。
三、體重平衡法
我國(guó)成人標(biāo)準(zhǔn)體重可參考下列公式計(jì)算:
身高>165厘米標(biāo)準(zhǔn)體重(千克)=身高(厘米)-100
身高<165厘米標(biāo)準(zhǔn)體重(千克)=身高(厘米)-105(男)
標(biāo)準(zhǔn)體重(千克)=身高(米)-110(女)
第四節(jié) 能量平衡
人體每天的能量需要量應(yīng)以消耗量的多少為基準(zhǔn),能量供給過(guò)多或不足都會(huì)影響健康,甚至引起疾病。長(zhǎng)期能量供給不足,可發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良癥,能量過(guò)剩,則在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成脂肪,形成肥胖。
一、膳食中能量供給標(biāo)準(zhǔn)
1965年中國(guó)生理科學(xué)會(huì)曾修訂并建議我國(guó)人民每日膳食中能量供給量標(biāo)準(zhǔn)。參照最近幾年來(lái)有關(guān)科學(xué)的進(jìn)展,可以認(rèn)為這一建議仍基本適用(見表2-7)。
二、不同年齡階段能量供給量
學(xué)前期兒童占15%~16%;
小學(xué)階段占10%;
中學(xué)階段占13%~15%。
人體進(jìn)入中年以后,基礎(chǔ)代謝率逐漸降低,體力活動(dòng)減小,因而體內(nèi)能量消耗也隨之減少。其減少標(biāo)準(zhǔn)為:
40~49歲減5%,
50~59歲減10%,
50~59歲減20%,
70歲以上減30%。
三、運(yùn)動(dòng)員能量供給量
運(yùn)動(dòng)員的體力活動(dòng)包括運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練以及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練以外的各種活動(dòng)。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)的能量代謝主要取決于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、密度和持續(xù)時(shí)間三要素,同時(shí)也受運(yùn)動(dòng)員的體重、年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、訓(xùn)練水平、精神狀態(tài)及訓(xùn)練時(shí)主觀用力程度等因素影響。不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)的能量代謝具有顯著的不同特點(diǎn),因而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)時(shí)能量需要量各不同。
我國(guó)不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員膳食能量的日供給量見表2-8。
不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的能量消耗見表2-9。
四、膳食中能量來(lái)源
人體所需能量來(lái)源是食物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。這些營(yíng)養(yǎng)素在體內(nèi)的氧化過(guò)程與在體外燃燒有類似之處,但由于其最終產(chǎn)物不同,所以釋放的能量并不完全相等。上述三種營(yíng)養(yǎng)素所供給能量的數(shù)量(或稱食物的卡價(jià))可按每克碳水化物4千卡能量、每克脂肪9千卡能量和每克蛋白質(zhì)4 千卡能量計(jì)算。
五、影響能量代謝的因素
(一)肌肉活動(dòng)的影響
(二)精神、心理狀態(tài)的影響
六、能量平衡
所謂能量平衡是指機(jī)體消耗和攝入的能量趨于相等。能量平衡是營(yíng)養(yǎng)學(xué)中一個(gè)最基本的問(wèn)題,也是評(píng)價(jià)營(yíng)養(yǎng)狀況的重要指標(biāo)。
人體能量的需要量因受勞動(dòng)強(qiáng)度、年齡、性別、生理特點(diǎn)等因素影響而有所不同,一般成人能量攝入量和消耗量保持平衡,就能維持各種正常的生理活動(dòng)和身體健康。
(一)能量不平衡的危害
1. 能量過(guò)多的危害
攝入能量過(guò)多,其多余部分在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹荆贵w脂增多,體重增加,形成肥胖。肥胖對(duì)健康不利,因?yàn)樯眢w肥胖,不但有大量脂肪積聚在皮下,而且還有許多脂肪沉積在一些內(nèi)臟上。如果大量脂肪沉積在肝臟里,使之變成脂肪肝,肝臟的許多重要生理功能就會(huì)受到影響。
2.能量不足的危害
當(dāng)能量攝入不足時(shí),體內(nèi)貯存的脂肪和糖原將被動(dòng)用,甚至體內(nèi)的重要物質(zhì)——蛋白質(zhì)也被動(dòng)用分擔(dān)供能,使體重減輕,瘦體重也減輕,導(dǎo)致肌力減弱,工作效率下降。長(zhǎng)期能量攝入不足,影響蛋白質(zhì)的吸收利用,會(huì)加重體內(nèi)蛋白質(zhì)的缺乏,引起蛋白質(zhì)——能量營(yíng)養(yǎng)不良癥。其臨床表現(xiàn)為基礎(chǔ)代謝降低,消瘦、貧血、精神萎靡、皮膚干燥、肌肉軟弱、脈搏降低、抵抗力下降、健康水平下降并易患感染疾病等。
(二)能量不平衡的判斷方法
可通過(guò)直接測(cè)熱法和間接測(cè)熱法,或采用較為簡(jiǎn)便的“活動(dòng)觀察法”或“體重平衡法”,另外,還可采用公式簡(jiǎn)易推算法來(lái)計(jì)算能量消耗,依此判斷能量是否平衡。
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