人类营养学基础/能量消耗
13.1 能量消耗
体力活动 能量消耗中最不稳定的部分是体力活动，因为它取决于涉及骨骼肌活动以及支持这些活动的身体系统的有意生活方式选择。体力活动占每日能量消耗的 5% 到 40% 不等，对于那些久坐不动的工作且很少进行体力活动的人来说，这一比例将保持在较低水平，而对于那些体力劳动强度大且利用休闲时间进行锻炼的人来说，这一比例将保持在较高水平（Powers，Scott K.；Howley，Edward T.；2015）。估计体力活动期间消耗的能量依赖于两类因素：身体成分，特别是肌肉质量和体重，以及活动的性质（Whitney，Ellie；Rolfes，Sharon Rady；2016）。骨骼肌必须产生更大的力量，身体必须更努力地工作，或产生更大的功率（每单位时间的瓦特），从而消耗更多的能量来移动体重更大的人（Schoeller，Dale A.，2009）。此外，几项比较体重和体力活动的流行病学研究得出结论，持续活动的人群中体脂分布更为均匀（Rising R 等，1994）。这表明运动可以使全身参与能量消耗，并将大量营养素更均匀地分配到产生骨骼肌能量和相关身体系统的过程中。其他身体系统，包括神经系统、心血管系统、内分泌系统和肺系统，都高度参与调节和支持骨骼肌活动。这些系统需要能量通过电脉冲传递感觉信息和运动反应，吸入氧气和呼出二氧化碳，将氧气和营养物质输送到骨骼肌细胞，并引发疲劳以保护其他身体系统免受损伤或内脏衰竭（Schoeller，Dale A.，2009）。此外，能量消耗不仅取决于活动的时间、频率和强度，而且身体用于能量的宏量营养素类型也取决于这些因素（Whitney，Ellie；Rolfes，Sharon Rady；2016）。当能量消耗以千卡表示时，体重和活动类型用于计算给定运动量每分钟消耗的卡路里数量。因此，体力活动时间越长、强度越大、频率越高，能量消耗就越大。
研究亮点：通过运动和减肥进行能量消耗
在减肥方面，Ross 等人的一项研究得出结论，在所有能量消耗成分中，运动仅占整个能量赤字的一小部分，表明饮食对减肥的贡献大于运动（2003）。
体力活动参考文献
Ross，R.，Freeman，J.A. 和 Janssen I.（2000）。单独运动是减少肥胖及其相关合并症的有效策略。运动科学评论。28. 165-170
Rising，R.，Harper，I.T.，Fontvielle，A.M.，Ferraro R.T.，Spraul，M. 和 Rauvin，E.（1994）体力活动中每日总能量消耗变异性的决定因素。美国临床营养学杂志。59. 800-804。
Shoeller，Dale A.（2009）。瘦人和肥胖者的能量消耗[视频]。检索自：http://hstalks.com/main/view_talk.php?t=1152&r=32。伦敦：亨利·斯图尔特谈话
Whitney，Ellie 和 Rolfes，Sharon Rady。（2016）。理解营养。“8.3 能量输出：身体排出的卡路里”。肯高学习。第 14 版。240-242。
关于基础代谢率的能量消耗
人们在进行体力活动以及休息时，一整天都在消耗能量。能量消耗于一个人的基础代谢、参与体力活动的能力，甚至于消耗食物（Whitney & Rolfs，2013）。在本节中，我们将讨论能量消耗如何与一个人的基础代谢率 (BMR) 相关。基础代谢率是指身体为维持身体并维持生存所必需的活动消耗能量的速度（Whitney & Rolfs，2013）。一个人的基础代谢率代表维持基本代谢功能所需的能量，例如呼吸、离子转运、维持酶的正常更新等（Baggott，2008）。一个人每天消耗的能量大约有三分之二用于基础代谢。一个人的基础代谢率也支持诸如心脏跳动和肾脏过滤废物等功能（Whitney & Rolfs，2013）。基础代谢率也可以定义为清醒、放松的人在经过一夜禁食后，躺在热中性环境中的床上时的最低能量消耗率（Ravussin & Bogardus，1989）。每个人都有特定的基础代谢率。基础代谢率通常在受试者禁食状态下，安静地坐在或躺在温度舒适的房间内测量。它通常以表面积、kJ m-2 hr-1 表示，这使得婴儿、成人、瘦人和肥胖者之间能够进行公平的比较（Baggott，2008）。基础代谢率在性别之间存在差异，并且也随年龄而变化。基础代谢率在正在生长的人群中最高，例如儿童和孕妇（Whitney & Rolfs，2013）。一个人的基础代谢率在婴儿期达到峰值，并在童年和青少年时期迅速下降。瘦体重是一个人基础代谢率的主要决定因素。与男性相比，女性往往拥有更多的体脂和更少的瘦肌肉组织；因此，女性往往比同等体重的男性基础代谢率低。随着年龄的增长，一个人的基础代谢率开始缓慢下降。这种下降主要是由于肌肉的流失。肌肉流失并非不可避免，通常是由绝对或相对的活动不足引起的。负重运动可以帮助老年人预防一些肌肉流失（Baggott，2008）。此外，发烧、压力或甲状腺功能亢进的人基础代谢率较高。提高基础代谢率的一种方法是定期进行耐力和力量训练活动，以最大限度地提高瘦体重（Whitney & Rolfs，2013）。还发现一个人的无脂质量和脂肪质量也是其基础代谢率的重要贡献因素（Johnstone，Murison，Duncan，Rance 和 Speakman，2005）。由于基础代谢率占一个人每日能量消耗的 60% 到 80%，因此基础代谢率的少量不足或过剩会随着时间的推移累积到大量的卡路里。体重增加往往随着年龄的增长而发生，而与年龄相关的基础代谢率下降则可以通过身体成分的变化来解释（Ravussin & Bogardus，1989）。同样，从营养学的角度来看，卡路里需求的减少会导致食物摄入量的减少，而卡路里摄入量的减少会导致必需营养素的缺乏（Baggott，2008）。总的来说，重要的是要注意，一个人的基础代谢率在日常生活中非常重要，保持健康的生活方式对于将一个人的基础代谢率保持在理想范围内至关重要。
参考文献 Baggott，J.（2008）。IV。生命阶段。检索于 2015 年 11 月 14 日，来自 http://library.med.utah.edu/NetBiochem/nutrition/lect2/4_1.html Johnstone，A.，Murison，S.，Duncan，J.，Rance，K. 和 Speakman，J.（2005）。美国临床营养学杂志。检索于 2015 年 12 月 1 日，来自 http://ajcn.nutrition.org/content/82/5/941.full Ravussin，E. 和 Bogardus，C.（1989）。遗传学、年龄和身体健康与每日能量消耗和燃料利用的关系。检索于 2015 年 12 月 1 日，来自 http://ajcn.nutrition.org/content/49/5/968.1.full.pdf Whitney，E. 和 Rolfes，S.（2013）。能量平衡和身体成分。在理解营养（第十四版，第 240、241 页）。康涅狄格州斯坦福德：肯高学习。
适应性产热
适应性产热是指身体的基础代谢率发生变化以补偿能量消耗的调整，这些调整基于环境的变化，例如饮食、创伤、压力和极端天气。人体对体重减轻的抵抗力强于对体重增加的抵抗力（Hill，Peters 和 Wyatt，2012）。这就是为什么体重减轻后很难保持的原因。在研究个体的肥胖问题时，经常会研究这一理论。当肥胖者长时间大幅限制其千卡摄入量时，他们的身体往往会适应饮食变化，最终个人会发现减肥变得更加困难。当食物摄入量和体重下降时，代谢率也会下降。大约三到四周后，身体会适应新的千卡摄入量，即使个人仍然保持较低的千卡饮食，也会停止减肥（Muller & Bosy-Westphal，2013）。这一理论也常被称为“减肥平台期”。人体会消耗额外的能量来适应新的外部条件，这会极大地改变个体的能量消耗，但仅限于极端情况下。这就是为什么在估计大多数健康个体的能量需求时不包括适应性产热产生的能量。
静息代谢率
静息代谢率（RMR）是指在放松状态下消耗的能量的衡量指标，类似于基础代谢率（BMR）。然而，RMR的测量要求没有BMR严格，例如，没有对前一天食物摄入量和体力活动量的具体要求。因此，对于同一个人，RMR值通常高于BMR值。RMR取决于多种因素，例如年龄、身高、生长、身体成分、饮食摄入量以及其他影响每日能量消耗的外界因素。虽然一些研究表明，运动和力量训练会显著提高RMR，但其他研究并没有得出相同的结论（Speakman & Selman，2003）。结果差异可能与RMR测量的时间以及RMR测量要求的宽松性有关。测量RMR或一个人在特定日期内燃烧多少卡路里的方法主要有两种。一种方法称为间接量热法。这种方法使用呼吸气体来确定氧气摄取量和二氧化碳输出量，然后代入Weir方程。另一种方法是使用RMR公式，该公式使用身高、体重和年龄来计算个人的RMR，但其中一些公式已被证明会与实际值相差高达1000千卡（Kelly，2012）。
参考文献
Speakman, J., & Selman, C. (2007). Physical activity and resting metabolic rate. Proceedings of the Nutrition Society, 62, 621-634. doi:10.1079/PNS2003282
Hill, J. O., Wyatt, H. R., & Peters, J. C. (2012). Energy Balance and Obesity. Circulation, 126(1), 126–132. http://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.111.087213
Müller, M.J. and Bosy-Westphal, A. (2013), Adaptive thermogenesis with weight loss in humans. Obesity, 21: 218–228. doi: 10.1002/oby.20027
Kelly, Mark (2012). Resting Metabolic Rate: Best ways to Measure It – And Raise It, Too. Retrieved from https://www.acefitness.org/certifiednewsarticle/2882/resting-metabolic-rate-best-ways-to-measure-it-and/
食物的热效应
食物的热效应是指你的身体用来消化和处理你所吃食物中的宏量营养素的能量，包括吸收、运输、储存和新陈代谢。这曾经被称为特定动态作用。你吃的所有食物都会提供卡路里，这些卡路里通过消化燃烧并提高你的新陈代谢。这个过程在你进食大约2小时后发生。这种类型的能量消耗约占你摄入总卡路里的10%（Whitney，E. & Rolfes，S.，2013）。然而，不同类型的宏量营养素的热效应会有所不同。
碳水化合物的食物热效应为5-30%。
蛋白质的食物热效应为30%。
脂肪的食物热效应为0-5%（Whitney，E. & Rolfes，S.，2013）。
这个数值也会因你一次吃多少食物以及你吃的食物类型而异。一次吃大量食物与少量多次进食相比，会对食物的热效应产生影响。卡路里含量高的食物比卡路里含量低的食物具有更高的食物热效应（Castillo，P.，Tai，M. & Pi-Sunyer，F.，1991）。有些人可能认为可以通过少吃来减肥，但事实并非如此。不吃东西反过来会降低你的新陈代谢，让你无法实现目标。只要吃对东西，多吃就会燃烧更多的脂肪。这意味着要吃那些食物热效应更大的食物。
不同身体成分的人的食物热效应也不同。Swaminathan，R.，King，R.，Holmfield，J.，Siwek，R.，Baker，M. & Wales，J.（1985）发现，肥胖者对脂肪和整餐的食物热效应低于瘦人。这意味着瘦人比胖人更快地燃烧卡路里。Segal，K.，Gutin，B.，Nyman，A. & Pi-Sunyer，F.（1985）进行的另一项研究表明，瘦人的食物热效应高于肥胖者。所有比较的参与者体重相同，但身体成分不同。
也已经证明，运动可以增强锻炼后食物的热效应（Segal等人，1985）。食物将被用作能量并修复你的肌肉，而不是储存为脂肪。这也与上面所述相符，因为锻炼的人通常比久坐不动的人更瘦。
参考文献
Castillo, P., Tai, M., & Pi-Sunyer, F. (1991). The American Journal of Clinical Nutrition. Retrieved November 24, 2015, from http://ajcn.nutrition.org/content/54/5/783.short
Segal, K., Gutin, B., Nyman, A., & Pi-Sunyer, F. (1985). Thermic effect of food at rest, during exercise, and after exercise in lean and obese men of similar body weight. Retrieved November 26, 2015, from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC424000/
Swaminathan, R., King, R., Holmfield, J., Siwek, R., Baker, M., & Wales, J. (1985). Thermic effect of feeding carbohydrate, fat, protein and mixed meal in lean and obese subjects. Retrieved November 26, 2015, from http://ajcn.nutrition.org/content/42/2/177.full.pdf
Whitney, E., & Rolfes, S. (2013). MindTap - Cengage Learning. Retrieved November 23, 2015, from http://ng.cengage.com/static/nb/ui/index.html?nbId=196342&nbNodeId=58604887&deploymentId=4842767387588213997397576#!&parentId=58605136
能量消耗：基础代谢率
基础代谢率（BMR）是内温动物在静止状态下单位时间内最低的能量消耗率。（Pike，Brown，1975）。新陈代谢是人体为正常功能而进行的所有内部和外部过程。一些人体持续不断进行的无休止的过程包括呼吸、血液流动、体温控制以及肌球蛋白和肌动蛋白丝的结合以进行肌肉收缩。当人体从新陈代谢中产生热量时，称为产热作用。可以测量人体产生的热量来估计能量消耗。
基础代谢与一些趋势有关。首先，随着年龄的增长，基础代谢率会下降。“这与肌肉质量的下降有关，而肌肉质量的下降通常也会降低代谢率。”（Saltin，Gollnick，1983）。比较两个相同年龄的不同人，肌肉质量较多的人基础代谢率较高。他们有更多的肌肉；因此，这使得身体需要更快地循环血液、提高呼吸的气体交换速率，并且肌肉收缩时施加更大的力量。
在人体总能量消耗中，70%来自人体各个器官系统的基础代谢过程。20%来自体力活动，最后10%来自产热作用。产热作用被定义为食物的消化。摄入氧气和辅酶对于人体所有过程的正常运作以维持生存是必要的。二氧化碳也需要通过克雷布斯循环排出。在器官能量消耗的总体分解中，肝脏占27%。肝脏参与许多不同的代谢过程，因此其能量消耗百分比最高。其次是脑部，占19%，因为它是大脑是人体的控制中心，几乎负责人体的所有活动。骨骼肌占能量消耗的18%，负责运动过程中肌肉的收缩。肾脏占能量消耗的10%，负责排泄尿液。心脏负责7%的能量消耗，因为它承担着将血液泵送到全身的任务。其他器官合计占19%。（Thorstensson，1976）负责调节新陈代谢的主要器官是下丘脑。其功能包括控制自主神经系统、产生某些敌对情绪，以及调节体温与食物摄入量。
参考文献
Pike, Ruth L; Brown, Myrtle Laurestine (1975). Nutrition: An Integrated Approach (2nd ed.). New York: Wiley.
Saltin, Bengt; Gollnick, Philip D. (1983). "Skeletal muscle adaptability: Significance for metabolism and performance".Stephen R. Handbook of Physiology. Baltimore: Williams & Wilkins.
Thorstensson (1976). "Muscle strength, fibre types and enzyme activities in man". Acta physiologica Scandinavica.