营养素知识: 能量 Energy

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营养成分主要信息 
营养素名称: 能量 Energy
营养素类别: 大量营养素 (Macronutrients)
计量单位: kcal
概要: 能量用来维持身体的各种功能，包括呼吸、循环、神经传递、体力工作、新陈代谢和蛋白质合成。
营养素功效: 能量是由饮食中的碳水化合物、蛋白质、脂肪提供的。它们通常被称为宏量营养素 macronutrients。卡路里计算的通用公式是：

碳水化合物-克数 x 4 + 蛋白质-克数 x 4 + 总脂肪-克数 x 9

专家建议的来自每种营养素的卡路里范围为:
碳水化合物: 45-65%
蛋白质: 10-35%
总脂肪: 20-35%

在人体中，能量是以以下形式呈现的：
• 热能 Heat energy: 例如保持身体处于恒定温度
• 机械能 Mechanical energy: 例如移动肌肉
• 电能 Electrical energy: 例如传输神经信号
• 化学能源 Chemical energy: 例如执行合成代谢反应将较小分子molecules构建为较大化合物compounds

碳水化合物、脂肪、蛋白质在代谢过程中产生化合物乙酰CoA(acetyl CoA)。乙酰CoA用于生成能量化合物ATP（三磷酸腺苷Adenosine TriPhosphate），作为立即使用的能量。如果身体有足够多的ATP，过多的乙酰CoA被转化为身体脂肪，作为能量储存以备后用。

能量需求:
一个人的能量摄入需求和消耗取决于这个人的年龄、身体组成、性别和身体运动量。一个人的主要能量消耗包括：

  1. 基础代谢（Basal Metabolism） (占一个人约65%的能量消耗): 它是当一个人处于完全消化、身体和情绪休息状态时（但处于清醒状态）保持身体机能所需的能量。基本功能包括呼吸、血液循环、控制体温、细胞生长、大脑和神经功能、肌肉收缩等。 一些因素会影响一个人的基础代谢率 (BMR)：

    - 性别（男性高，女性低）
    - 年龄（年龄越大越低）
    - 身高（越高越高，因为皮肤表面积越高越大）
    - 肌肉与脂肪成分（肌肉越多，BMR 越高）
    - 环境温度（热或冷会增加BMR）
    - 情绪压力（提高BMR）
    - 禁食或饥饿（降低BMR）
    - 急性疾病，如发烧会提高BMR
    - 遗传性的

    一些研究表明，较低的BMR与较长的预期寿命相关。对于这种关系的一种可能性解释是较低的BMR可能与较慢的衰老速度有关。这是因为较低的BMR可能导致较少的氧化应激（oxidative stress）和细胞损伤（它们与衰老过程有关）。不过需要更多的研究来充分了解基础代谢率与人类寿命之间的关系以及其潜在机制。

  2. 体力活动: 它是用于移动和收缩肌肉所需的能量，以及用于向心脏和肺部输送营养和氧气的额外能量。时间越长、越频繁、强度越高的活动需要更多的能量。它约占一个人能量消耗的20-50%，实际量取决于活动的强度和持续时间。

  3. 食物热效应（Thermic Effect of Food TEF） (占能量摄入的10%): 它是处理食物所需的能量，例如消化和代谢食物，吸收营养，运输食物和营养，储存摄入的营养。对大量营养素（macronutrients）食物热效应值的相对顺序为：蛋白质、酒精、碳水化合物、脂肪。这意味着高蛋白食物需要更多的身体能量来分解消化它们以及吸收其营养。

  4. 适应性产热（Adaptive Thermogenesis）: 当身体经历一些极端条件时，例如极度寒冷或创伤，它需要做额外的工作并使用额外的能量来构建身体组织或产生应对需求所需的酶和荷尔蒙。


能量计量单位:
能量的计量单位是kcal（kilocalorie千卡路里 或者 大写字母C开头的Calorie卡路里，也称为 large calorie大卡路里）。1 kcal 是将1千克水的温度升高1°C（1摄氏度）所需的能量。美国和加拿大食品营养标签使用“Calories”来指千卡路里。另一个能量计量单位是Kilojoule千焦耳（KJ）。1 kcal = 4.184 KJ。欧洲和中国食品营养标签通常使用千焦耳KJ。

禁食Fasting或饥饿:
当一个人禁食或挨饿时，身体从体内提取储存的糖原（主要在肝脏）和脂肪（在脂肪组织），以提供葡萄糖glucose、甘油脂glycerol、脂肪酸用作能量。当身体糖原消耗完时（约24小时）或者储存脂肪消耗完时，身体会分解身体蛋白质组织 protein tissues，以生成葡萄糖和其它型式的燃料来为身体细胞提供能量。蛋白质组织对生命体至关重要，您不想将它们用作主要能量来源。
禁食期间，最大的问题是有限的大脑、神经系统、和红血细胞正常工作所必需的葡萄糖。脂肪组织中的脂肪酸不能转化为葡萄糖。对于紧急需求，肝脏可以将脂肪转化为酮体为大脑提供燃料（但它可能导致副作用）。


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食物来源

碳水化合物、脂肪、蛋白质是能量的来源。

大多数细胞可以使用葡萄糖或脂肪酸作为燃料。然而，大脑和中枢神经系统以及红血细胞必须有葡萄糖作为燃料。大脑和神经系统每天使用大约500千卡路里kilocalories的葡萄糖。碳水化合物是葡萄糖的主要来源，蛋白质是葡萄糖的第二来源。

过量摄入三种能量食物的后果：

  • 由于脂肪酸的化学结构，过多摄入的膳食脂肪可以非常有效地转化为身体脂肪组织中的脂肪。
  • 过多摄入的膳食碳水化合物需要更多的代谢步骤才能将其转化为体内脂肪。然而，过多的碳水化合物会使身体使用碳水化合物产生的能量，而不是膳食脂肪或身体脂肪。
  • 过多摄入的蛋白质需要更多的代谢步骤才能将它们转化为体内脂肪。但是，过多摄入蛋白质会增加肾脏排泄尿素，也会增加钙的排泄。

总之，我们的饮食必须均衡碳水化合物、脂肪和蛋白质。

富含营养素食物示例: 能量 Energy
查阅更多主要食物来源
食物描述 营养含量1 每日需量%2
Bread, whole-wheat, commercially prepared
面包，全麦，商业焙烧
类别: 烘焙食品
 254 kcal 12.70%
Rice, white, medium-grain, enriched, cooked
大米饭，白色，中颗粒，强化，煮熟
类别: 谷物和面食
 130 kcal 6.50%
Oil, olive, salad or cooking
类别: 脂肪和油脂
 884 kcal 44.20%
Nuts, almonds, dry roasted, with salt added
坚果，杏仁，干烤，加盐
类别: 坚果和种子食品
 620 kcal 31.00%
Beef, round, bottom round, steak, separable lean and fat, trimmed to 1/8" fat, all grades, cooked, braised
牛肉，底部圆形，牛排，可分离瘦肉和脂肪，修剪至 1/8" 脂肪，所有等级，炖熟 braised
类别: 牛肉食品
 247 kcal 12.35%
Fish, tuna, fresh, bluefin, cooked, dry heat
鱼，金枪鱼，新鲜，蓝鳍金枪鱼，干热熟
类别: 鱼类和贝类产品
 184 kcal 9.20%
1 100克食物中的营养素含量
2 以FDA基于2000卡路里的饮食作为日需量参考



更多营养素信息
概要 能量用来维持身体的各种功能，包括呼吸、循环、神经传递、体力工作、新陈代谢和蛋白质合成。
缺乏营养对健康的影响 如果能量摄入量低于能量需求，身体会通过减少自愿体力活动、降低儿童生长速度和调动能量储备来适应。它会导致体重减轻。对于儿童来说，长期营养不良会导致体重增长缓慢、骨骼生长延迟、和影响大脑发育。对于成年人，它会降低工作能力。阅读营养功能章节的禁食段落了解更多。
超过上限对健康的影响 如果能量摄入量高于能量需要，多余的能量无法消除，它们会以身体脂肪的形式沉积。结果是体重增加。从而增加慢性病风险，例如 II 型糖尿病、高血压、冠心病 (CHD)、中风、胆囊疾病、骨关节炎和某些类型的癌症。
参考资料
更多信息 能量计量单位：
- 1 kilocalorie (kcal, 千卡): 将 1 千克 (kg) 水的温度升高 1°C 所需的热能。
- 国际计量单位 1 Joule (焦耳): 使用 1 牛顿力将物体移动 1 米距离的功能量。

1 kilocalorie (kcal, 千卡) = 4.184 kilojoules (KJ, 1000 焦耳)

Mifflin-St Jeor 基础代谢率（BMR）计算公式：
BMR kcal/day = (10 x 体重 公斤) + (6.25 x 身高 厘米) - (5 x 年龄 岁) + s
其中
男性: s = 5
女性: s = -161

示例: 女性，体重58公斤，身高160厘米，年龄50岁，基础代谢率是：
(10 x 58kg) + (6.25 x 160cm) - (5 x 50years) - 161
= 580 + 1000 - 250 - 161 = 1169 kcal / 每天

以下是按相对能量消耗率 (kCal/kg/min) 排序的常见活动列表：

  • 越野滑雪（时速8英里） .229

  • 篮球（全场） .213

  • 足球（剧烈运动）.213

  • 跑步（时速6英里）.163

  • 舞蹈（有氧运动）.136

  • 游泳（45 yard/分钟）.128

  • 骑自行车（时速15英里）.108

  • 打理花园 .099

  • 打高尔夫球 .099

  • 步行（时速3.5英里） .077

  • 家务劳动 .066

  • 举重（轻度至中度）.053

  • 学习 .024



日需量年龄组 每日需量建议
幼儿1至3岁: 1,000 kcal
儿童4至8岁: 1,400 kcal
男性9至13岁: 1,800 kcal
男性14至18岁: 2,600 kcal
男性19至30岁: 2,800 kcal
男性31至50岁: 2,600 kcal
男性51至70岁: 2,400 kcal
男性71岁或以上: 2,200 kcal
女性9至13岁: 1,800 kcal
女性14至18岁: 2,000 kcal
女性19至30岁: 2,200 kcal
女性31至50岁: 2,000 kcal
女性51至70岁: 1,800 kcal
女性71岁或以上: 1,800 kcal
女性孕妇(18岁以上): 2,200 kcal
女性哺乳期(18岁以上): 2,200 kcal
FDA（基于2000卡路里的日常饮食）: 2,000 kcal


膳食参考摄入量 营养成分参考摄入量数据和营养成分知识来自于美国国立医学研究院2006年。膳食参考摄入量：营养需求基本指南。华盛顿特区:国家科学院出版社。National Academies' Institute of Medicine 2006. Dietary Reference Intakes: The Essential Guide to Nutrient Requirements. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/11537
美国食品和药物管理局教育 营养成分知识基于美国食品和药物管理局（USFDA）营养教育资源文章。 https://www.accessdata.fda.gov/scripts/interactivenutritionfactslabel/
美国国立卫生研究院 营养成分知识基于美国国立卫生研究院的膳食补充剂情况说明书(Dietary Supplement Fact Sheets)。 https://ods.od.nih.gov/factsheets/list-all
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