The conception of food energy
能量是營(yíng)養學(xué)的基礎,是食物的第一營(yíng)養屬性。食物提供能量以維持人體的各種生命活動(dòng)-如果沒(méi)有能量,人類(lèi)也就無(wú)法生存。各種不同形式的能都可以轉化為熱能,所以能量通常以熱能的單位為基礎單位,即以卡(calorie)為單位。1卡指1克的水升高1℃所吸收的熱量。由于平均每人每天要消耗2000,000卡能量,這一數值太大,營(yíng)養學(xué)上常以千卡作為食物能量單位,1kcal+1000cal 。而目前在許多科學(xué)研究中,通常以焦耳(joule)為食物能量的單位,1cal=4.184J 。
食物能量是指體內整個(gè)消化過(guò)程中所利用的食物釋放的能量,以維持體內的各種生命活動(dòng)和對外做功。最初由于體內各種供能物質(zhì)的氧化都伴隨著(zhù)熱能的散發(fā),營(yíng)養學(xué)上將能量稱(chēng)為熱能或者熱量。根據能量守恒定律可知,能量既不能創(chuàng )造也不會(huì )消失,只能有一種形式的能轉化為另一種形式的能。太陽(yáng)是所有食物能量最基本來(lái)源,植物性食物通過(guò)吸收太陽(yáng)能合成碳水化合物、脂類(lèi)及利用氮合成蛋白質(zhì);動(dòng)物通過(guò)食用植物間接地利用其太陽(yáng)能。
人類(lèi)主要通過(guò)從動(dòng)物性或植物性食物中攝取的可食碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)在分解代謝過(guò)程中獲取能量,此外膳食纖維、乙醇、有機酸、糖醇類(lèi)也能為機體提供一定的能量。一般利用體外測熱器測定供能化合物充分氧化燃燒產(chǎn)生的總能量。但在人體內并非所有燃燒熱都得到充分利用,主要有以下三個(gè)方面的原因:第一,食物在消化道內并不能完全被消化吸收,因此未被消化的食物通過(guò)糞便帶出該部分的能量。食物的消化率與食物本身的組分密切相關(guān)(蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物的含量)。第二,蛋白質(zhì)在體內不能完全氧化,其終產(chǎn)物除二氧化碳和水以外,還會(huì )產(chǎn)生尿素、尿酸、尿酐等含氮物質(zhì)通過(guò)尿液排除體外。第三,體內獲取的能量在中間代謝過(guò)程(葡萄糖在產(chǎn)生ATP的生化途徑)中沒(méi)有能夠完全轉移到ATP而“浪費”的那部分能量。因此需要確定供能物質(zhì)的能量轉換系數,以便計算食物能量。FAO及一些權威機構通常將這些系統按照理論基礎劃分為兩大體系:代謝能(Metabolizable Energy)為基礎的能量通用轉換系數和凈代謝能(Net Metabolizable Energy)為基礎的能量通用轉化系數;其中凈代謝能是指由食物的代謝能扣除食物必然生熱(指葡萄糖在產(chǎn)生ATP的生化途徑中沒(méi)有能夠完全轉移到ATP而“浪費”的那部分能量)和大腸發(fā)酵熱后所剩余的能量。各種供能物質(zhì)的代謝能轉化系數如表1所示,凈代謝能的通用轉化系數如表2所示:
能量換算系統按照理論基礎劃分為兩大體系:
(1)代謝能為基礎的能量系數系統(ME systems ),包括最經(jīng)典的阿特沃特氏通用食物能量系數(ME At -wa ter ),食物特異能量系數系統(ME specific),歐式通用能量系數系統(ME Europe),改進(jìn)(修正)的能量系數系統(ME modi fied)等;
(2)凈代謝能為基礎的能量系數系統(NME)。我國利用的食物能量換算系統為歐洲式通用能量系數,計算公式如下:
ME=4×Protein +9×Fat+4×Available Carbohy-drate(單位:kcal 100g)
由以上公式可知,食物能量的高低取決于它的構成。膳食中攝入能量的高低取決于食物中供能營(yíng)養素的含量,含脂肪類(lèi)多的食物,其食物能量較高,如肥肉比瘦肉的脂肪含量高,油炸食品中脂肪含量很高,因此,轉化的熱量也相對高;蔬菜和水果中含纖維素和水分較多,而脂肪和蛋白質(zhì)的含量低,故含有的能量很低。食物按照能量的高低可分為高熱量食物、中等熱量食物和低熱量食物等類(lèi)別,根據這一分類(lèi)可用于指導人們選擇食物。
FAO2004年報道:人類(lèi)消耗食物能量主要用于維持基礎代謝、食物代謝、體力活動(dòng)、在生長(cháng)期和妊娠期的生長(cháng)發(fā)育以及乳母產(chǎn)生乳汁。總之,人體能量需要與消耗是一致的,在理想的能量平衡下,個(gè)體能量需要(食物能量的攝入量)等于能量消耗量(包括妊娠、嬰幼兒、兒童、青少年生長(cháng)發(fā)育所需的能量及乳母生成乳汁)。
參考文獻:
1.葛可佑何志謙.中國營(yíng)養學(xué)全書(shū)M,第二卷,人民衛生出版社,2004.10,p15-26.
2.FAO.2003.Food energy-methods of analy-sis and conversion factors R.Report of a Tech-nical Workshop Rome 3-6December 2002.FAO Food and Nutrition Paper No.77.Rome.
3.FAO.2004.Human energy requirements re port of joint FAO/WHO/UNU expert consultationR.Food and Nutrition Technical Report Series.RomeItaly.