第二章運動與能量

1、體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 第二章第二章 運動與熱能運動與熱能 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 第一節(jié)第一節(jié) 基本概念與術(shù)語基本概念與術(shù)語 人類為了維持生命、從事勞動以及體育運動必 須每天從各種食物中取得能量，以滿足機體的 需要。 事實上，不僅勞動或運動時需要能量，就是機 體處于安靜狀態(tài)，也要消耗一定的能量。例如 心臟跳動、血液循環(huán)、肺的呼吸和腺體分泌等 都需要消耗能量，這些能量的來源就是每天攝 取食物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)三種營養(yǎng)素。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 一、能量與能量單位 能有很多的表現(xiàn)形式，如化學能、機械能、

2、 熱能、光能、電能、核能等。能量是能的大 小量度。不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)變的。 人體進行的各種生理活動，是因為體內(nèi)的化 學能轉(zhuǎn)變成其他能量形式的結(jié)果。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 對人類來說，機體可以從食物中獲得能量，食 物中能作為能源物質(zhì)的只有糖、脂肪、蛋白質(zhì) 三大類物質(zhì)，這三類物質(zhì)又統(tǒng)稱為熱源物質(zhì)或 能源物質(zhì)。 這些物質(zhì)在體內(nèi)經(jīng)酶催化，進行一系列復雜的 化學反應，逐步、分次地釋放出其中蘊藏的能 量。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 熱量的單位，營養(yǎng)學上用“千卡(kcal)”表示 按照量和單位國家標準熱量的單位應采用“焦 耳”(Joule) 表示。營養(yǎng)學上仍習慣采用卡或千

3、卡 千卡(kcal) 4.184千焦耳（ KJ ） 焦耳（KJ）0.239（ kcal） 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 二、食物的卡值 食物中的供能物質(zhì)主要是糖、脂肪和蛋白 質(zhì)，通常把1供能物質(zhì)氧化分解時所釋 放的熱量，稱為該物質(zhì)的卡價。 糖、脂肪、蛋白質(zhì)三大營養(yǎng)物在體內(nèi)氧化的卡 值分別為：4.1 kcal/g（17 KJ/g）、9.3 kcal/g （39 KJ/g）、4.1 kcal/g （17 KJ/g）。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 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。營養(yǎng)素在體內(nèi)被氧化成為二 氧化碳和水并放出能量的過程

4、可以稱為生物氧 化，在生物氧化過程中，有腺苷三磷酸(ATP)形 成，ATP在細胞內(nèi)普遍存在。 ATP分子中含有兩個高能磷酸鍵，ATP在ATP酶 的作用下水解并釋放能量。 ATP分子水解時可釋放能量是機體進行各種生命 活動所需能量的來源。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 四、氧熱價 營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化時，每消耗1升氧氣所釋放的 熱量稱為該物質(zhì)的氧熱價。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 的耗氧量也不同。 1糖完全氧化需耗氧氣0.83升，根據(jù)1糖的卡價 為4.1kcal，就可算出每消耗1升氧來氧化糖類食物 時，其氧熱價為5kcal。 1脂肪完全氧化需耗氧氣2

5、.06升，根據(jù)1脂肪的 卡價為9.3kcal，就可算出每消耗1升氧來氧化糖類 食物時，其氧熱價為4.5kcal。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 五、呼吸商 食物在體內(nèi)被從肺吸入的O2最終氧化成CO2和H2O， 同時釋放能量。不同食物所含的能源物質(zhì)碳、氫、 氧等化學組成不盡相同，故在氧化中所需的O2及生 成的CO2也就不同。食物在體內(nèi)氧化生成CO2體積與 同時消耗O2的體積之比稱為呼吸商（） 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 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 普通膳食所含糖類，脂類及蛋白質(zhì)往往不同，因 此其呼吸商是有差異的。根據(jù)實驗，食進普通膳 食

6、的呼吸收約為0.85，多食糖類則呼吸商增高， 多食脂類和蛋白質(zhì)則呼吸商降低。正常的呼吸商 不能高于1.0 亦不能低于0.7。 由于運動強度不同,各種能源供能比例不同,呼吸 商會出現(xiàn)差異。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 第二節(jié)第二節(jié) 影響人體熱能需要影響人體熱能需要 量的因素量的因素 人體熱能需要量主要決定于下列三個方面： 1. 維持基礎代謝所需的能量； 2. 從事活動包括日常生活學習、體育鍛練和勞 紉所消耗的能量； 3. 物特殊動力作用所消耗的能量。 其中最主要的是活動所消耗的熱能，所占比重 較大。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 一、維持基礎代謝所需要的能量 基礎代謝能量

7、是機體處于清醒、神經(jīng)肌肉完全安 靜與空腹狀態(tài)下，維持生命所必需的最低熱能需要 量，亦即機體靜臥在的環(huán)境中，完全 處于休息狀態(tài)，既無體力勞動也無腦力勞動，而且 在小時前已停止進食，消化系統(tǒng)也處于靜止狀 態(tài)，基本上是維持體溫和器官內(nèi)臟最基本活動所需 的最低能量。 機體處于安靜狀態(tài)時用于體溫維持，心臟跳動、肺 的呼吸和肌肉緊張度的維持，所消耗的能量，稱之 為基礎代謝能量 。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 影響基礎代謝的因素 ： 種族 年齡 性別 身體成分及體型 營養(yǎng)狀態(tài) 疾病 內(nèi)分泌 氣溫 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 影響運動員的基礎代謝的因素 1 訓練水平 2 每日運動量 3

8、 運動員系統(tǒng)訓練后，機體肌肉量增加，使基 礎代謝相應提高；另一方面，運動訓練使迷走 神經(jīng)的緊張度增加、心跳、呼吸變慢，肌肉放 松，使基礎代謝下降。兩者相抵，結(jié)果是運動 對基礎代謝影響不大。實際測定運動員的基礎 代謝，有的比正常人高，也有的比正常人低， 這與受試者的肌肉量及其測定日的身體狀況等 因素有關(guān)，應具體分析。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 基礎代謝率 以每小時每千克體重或每平方米 體表面積所散發(fā)的熱量表示基礎代謝，稱為 基礎代謝率（簡寫） 基礎代謝率單位 千卡小時千克體重（kcal/hkg-1） 千卡小時單位體表面積（ kcal/h/hm2） 隨著年齡的增長基礎代謝率逐漸下降；

9、 男性基礎代謝率比女性基礎代謝率高46 ； 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 我國正常人基礎代謝率平均值我國正常人基礎代謝率平均值 表表-基礎代謝率（）基礎代謝率（） 年齡（歲）年齡（歲） 男男 女女 年齡（歲）年齡（歲） 男男 女女 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 二、從事體力活動所消耗的能量 根據(jù)勞動強度不同，一般將勞動分成五級 1.極輕體力勞動：身體主要處于坐位的工作，如 辦公室工作、開會、讀書和裝配、修理鐘表或收 音機等。 2.輕

10、體力勞動：主要是站立為主的工作，例如商 店售貨員、化學實驗室工作和教師講課等。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 3.中等體力勞動：如重型機械操作、拖拉 機駕駛、汽車駕駛和一般農(nóng)田勞動等。 4.重體力勞動：如非機械化農(nóng)業(yè)勞動、半 機械化搬運工作、煉鋼和體育活動等 5.極重體力勞動：如非機械化的裝卸工作、 采礦、伐木和開墾土地等 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 從事勞動所消耗的能量在人體能量總需要量中 占主要部分。 勞動所消耗的熱能與勞動強度、勞動持續(xù)時間 以及工作熟練程度有關(guān)，即勞動強度越大、持 續(xù)時間越長、工作越不熟練，能量消耗越多 . 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學

11、不同勞動強度需要的熱能不同勞動強度需要的熱能 表表-不同勞動強度的熱能需要不同勞動強度的熱能需要 活動類型 每天每kg體重 60kg男子每日 所需熱能(kcal) 所需熱能(kcal) 極輕體力勞動 3540 21002400 輕度體力勞動 4045 24002700 中度體力勞動 4550 27003000 重體力勞動 5060 3000 3600 極重體力勞動 6070 3600 4000 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 不同項目運動的能量需要不同項目運動的能量需要 表表- 體育專業(yè)學生不同運動項目體育專業(yè)學生不同運動項目 一天能量消耗（一天能量消耗（kcal/d ） 運動訓練項目

12、運動訓練項目 男男 生生 女女 生生 體體 操操 田田 徑徑 排排 球球 籃籃 球球 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 表表-7 不同項目運動員熱量消耗量和需要量不同項目運動員熱量消耗量和需要量 運動項目運動項目 性別性別 一日平均熱一日平均熱 熱量需要量熱量需要量(k) 名稱名稱 能消耗量能消耗量(k) 一日總熱量一日總熱量 每每kg體重體重 游 泳 男 女 籃 球 男 女 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 三、食物特殊動力作用的能量消耗 食物的特殊動力作用 是指食物經(jīng)過消化吸收后, 單體在機體內(nèi)合成有機大分子過程中消耗的能量。 不同食物特殊動力作用消耗的能量 1. 蛋白質(zhì)的特別

13、動力作用最高，為30； 2. 糖類者次之，為6； 3. 脂類最低，只有4； 4. 正常混合膳食約為10。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 運動員的食物特殊動力作用稍高于一般人，其 原因是訓練能引起機體的興奮性提高和消化機 能減低，而且運動員的蛋白質(zhì)攝入量比一般人 多（是因能量消耗增多所致），因此宜采用總 熱量消耗的作為運動員的食物特殊動力 效應。 在計劃一個人的膳食時，其能量的供給比 其 基礎代謝與勞動所需者的總和應高約， 以補償食物特別動力作用耗去的能量。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 第三節(jié)第三節(jié) 能量平衡能量平衡 人體每天的熱能需要量應以消耗量的多少為基準， 熱能供給過

14、多或不足都會影響健康，甚至引起疾 病。 長期熱能供給不足，可發(fā)生營養(yǎng)不良癥，熱能過 剩，則在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成脂肪，形成肥胖。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 一、膳食中熱能供給標準 年 中國生理科學會曾修訂并建議 我國人民每日膳食中熱能供給量標準。參照 最近幾年來有關(guān)科學的進展，可以認為這一 建議仍基本適用。現(xiàn)列表如下（表-）。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 表表2-9 我國人民每日膳食熱能供給量我國人民每日膳食熱能供給量 勞勞 動動 情情 況況 熱熱 能（）能（） 成年男子成年男子 （體重（體重65kg） 極輕體力勞動極輕體力勞動 輕體力勞動輕體力勞動 中等體力勞動中等體力勞動

15、重體力勞動重體力勞動 極重體力勞動極重體力勞動 成年女子成年女子 （體重（體重55kg） 極輕體力勞動極輕體力勞動 輕體力勞動輕體力勞動 中等體力勞動中等體力勞動 重體力勞動重體力勞動 孕婦，后個月孕婦，后個月 乳母，年之內(nèi)乳母，年之內(nèi) 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 少年男子少年男子 (1316歲，體重歲，體重42kg) (1619歲，體重歲，體重54kg) 少年女子少年女子 (1316歲，體重歲，體重42kg) (1619歲，體重歲，體重50kg) 兒童（不分性別）兒童（不分性別） 歲歲 歲歲 3歲歲 1歲歲 （續(xù)表）（續(xù)表） 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 關(guān)于 氣溫的變

16、化對能量代謝的影響，過去認 為如以年平均氣溫10為標準，年平均氣溫每 增高10，熱能供給量減少5，年平均氣溫 每降低10，則熱能供給量增加3。但現(xiàn)在 認為實際上氣溫變化對人體熱能需要量影響不 大，可以不做校正。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 二、不同年齡階段熱能供給量 人在不同年齡階段，體內(nèi)熱能代謝有所不同。兒 童少年，生長發(fā)育迅速，代謝旺盛，能量代謝相 對較高，年齡越小基礎代謝和活動所消耗的能量 也越多。 兒童少年代謝過程中同化（合成）作用超過異化 （分解）作用。因此，在確定兒童少年熱能需要 時，除根據(jù)基礎代謝、食物特殊動力作用及各種 活動等三方面的消耗外，還應考慮供應生長發(fā)育 所

17、需的能量物質(zhì)。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 這一部分熱量占總熱量的比例大致如下： 學前期兒童占1516， 小學階段占10， 中學階段占1315。 對積極參加體育活動的兒童少年，熱能供給量 應高于同齡兒童少年。進入青春發(fā)育期后，在 形態(tài)和生理功能上都發(fā)生一系列的變化 ，各個 器官發(fā)育逐漸成熟，對營養(yǎng)的供給也需提出更 高要求。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 我國對青少年熱能的供給量超過從事中等體 力勞動的成年人，若長期熱能供給不足，將 會出現(xiàn)疲勞、乏力、身體消瘦、發(fā)育遲緩或 停滯、抵抗力下降等一系列營養(yǎng)不良癥狀。 人體進入中年以后，基礎代謝率逐漸降低， 體力活動減小，因而體內(nèi)

18、熱能消耗也隨之減 少。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 目前國際上根據(jù)年齡增長而校正熱能供給量的方法， 是以20-39歲成人，男子體重為65kg，女子體重為 55kg的熱能供給量為基礎， 超過此年齡的，逐年遞減。其減少標準： 4049歲減5， 6059歲減10， 6069歲減20， 70歲以上減30。 此數(shù)一般可滿足生活需要，防止熱量入超。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 運動員的熱能消耗較大，必須供給充足的熱量 以滿足機體的需要。多數(shù)項目運動員一日熱能 消耗量在35004000kcal范圍內(nèi)，按體重計算 約為50-60kcal/kg，但乒乓球運動員一日總熱能 消耗量較少。因此

19、，不同項目運動員熱能需要 量差異范圍較大。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 三、膳食中熱能來源 人體所需熱能來源是食物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。 這些營養(yǎng)素在體內(nèi)的氧化過程與在體外燃燒有類似 之處，但由于其最終產(chǎn)物不同，所以釋放的熱能并 不完全相等。 另外，食物中所含營養(yǎng)素在消化道內(nèi)，并非100%被 吸收，根據(jù)營養(yǎng)素在體內(nèi)氧化所釋放的熱能時，還 應考慮吸收率。 正常人吃普通混合膳食時，糖類物質(zhì)平均吸收率為 98、脂肪為95%、蛋白質(zhì)92%； 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 因此，上述三種營養(yǎng)素所供給熱能的數(shù)量(或稱食 物的卡價)可按每克碳水化物4kcal熱能、每克脂肪 9kcal

20、熱能和每克蛋白質(zhì)4kcal熱能計算。 至于供給熱能的營養(yǎng)素在膳食中占的比例，可因它 們的特點、在機體中作用、飲食習慣和各地食品的 種類而不同。 一般情況下，我國人民膳食中大約總熱量的 來自碳水化物，來自蛋 白質(zhì)和來自脂肪。所以糖類物質(zhì)是 最重要的熱能來源，其次是脂肪。蛋白質(zhì)雖然也提 供一部分熱能，但其在體機的主要功用，并非供給 熱能。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 四、影響熱能代謝的因素 （一） 肌肉活動的影響 ： 肌內(nèi)活動對熱能代謝的影響最顯著。機體進行任 何輕微的活動都可提高能量代謝率，特別在劇烈 運動或勞動時，產(chǎn)熱量可增大到安靜時的1530 倍,甚致近千倍。運動訓練和比賽時的熱

21、能消耗較 一般勞動時大。 影響運動時能量消耗的因素主要取決于運動量的 大小（即運動強度、密度和運動的持續(xù)時間）， 運動條件和運動技術(shù)水平等因素。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 （二）精神、心理狀態(tài)的影響 人在平靜地思考問題時，能量代謝并無明顯影響， 產(chǎn)熱量的增加一般不超過。但當精神緊張 伴有情緒激動時，如恐懼、焦急、憤怒、重大比 賽前的緊張等情況能量代謝明顯增強。這一方面 是由于精神緊張時，骨骼肌的緊張性也加強，這 時雖無明顯的肌肉活動，但熱量產(chǎn)生已經(jīng)提高； 另一方面是交感神經(jīng)興奮，腎上腺素分泌增加， 使機體組織代謝加強，產(chǎn)熱量增加。 （三） 此外，環(huán)境因素的影響， 食物的特殊動力作

22、用，身體狀況等也會對機體的 熱能消耗產(chǎn)生影響。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 五、能量平衡 所謂能量平衡即機體消耗和攝入的能量趨于相等。 能量平衡是營養(yǎng)學中一個最基本的問題，也是評價 營養(yǎng)狀況的重要指標。 當熱能的攝入量與消耗量相當時，人體的體重保持 恒定；熱能攝入量大于消耗量時，體重和體脂會增 加；熱能攝入量小于消耗量時，則體重會減輕。兩 者都有損于身體健康。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 人體的熱能消耗包括以下幾個主要部分：基礎代謝 的消耗、運動的生熱效應、食物的生熱效應和機體 生長發(fā)育所需的能量。 不同年齡、不同性別每天消耗不盡相同，18歲-20 歲青年學生男性每天消

23、耗能10042kJ(2400kcal)到 11715kJ(2800kcal),女性則為，9632kJ(2300kcal) 到10042kJ(2400kcal)之間。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 人體熱能來源主要是食物中的碳水化合物、脂 肪和蛋白質(zhì)，這三種產(chǎn)熱營養(yǎng)素在人體的代謝 中，既各有特殊生理功能又相互影響。碳水化 合物與脂肪間可相互轉(zhuǎn)化，二者對于蛋白質(zhì)的 消耗也有替代作用。 在選擇食物時，應考慮到各營養(yǎng)素之間的平衡， 根據(jù)我國人民習慣，一般成年人膳食中碳水化 合物、蛋白質(zhì)和脂肪供能各占總熱能的 60%70%、10%15%和20%25%。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學

24、人體熱能的需要量因受： 1勞動強度、 2年齡、 3性別、 4生理特點 等因素影響而有所不同，一般成人熱能攝入 量和消耗量保持平衡，就能維持各種正常的 生理活動和身體健康。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 （一）能量不平衡的危害（一）能量不平衡的危害 在一定時期內(nèi)機體的熱能收支不平衡，首 先反映在體重的變化，然后可發(fā)展到降低 身體機能，影響健康，引起疾病，甚至縮 短壽命。所以，無論熱量過多與不足都會 對人體健康產(chǎn)生危害。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 1.熱量過多的危害熱量過多的危害 攝入熱量過多，其多余部分在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?，?體脂增多，體重增加，形成肥胖。 肥胖對健康不利，因為身體肥胖，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受到影響。 腹腔、腸系膜、大網(wǎng)膜和胸壁上堆積脂肪，可使膈 肌活動受限，胸腔容積變小，也會妨礙呼吸和氣體 交換。如果心包上脂肪增多，也能壓迫心臟，影響 血液回流。 體育專業(yè)體育專業(yè) 運動營養(yǎng)學運動營養(yǎng)學 使人容易產(chǎn)生疲勞，不能承受較重的體力活動， 并常感到頭痛、頭暈、心悸、腹脹等。肥胖還 往往引起體內(nèi)脂類代謝紊亂，造成血脂過高， 易發(fā)生動脈粥樣硬化。 所以，許多疾病都與肥胖有關(guān)。研究報導。肥 胖者冠心病比體瘦者多5倍，高血壓比正常人多 23