能量的神奇魔力
維持生命的燃料
食物就像燃料，用來維持生命所需能量的過程。能量的需求用於維持機體溫度的相對穩定、維持機體細胞各種機械活動、維持機體神經電傳導的興奮性、維持機體細胞內外滲透壓平衡、維持機體內水平衡、酸堿平衡等內環境的穩定。
此外，當攝入的能量大於消耗量時，機體可將食物中所含的能量轉化為自身的貯存能量（主要以脂肪、糖原形式貯存），以滿足機體食物虧乏時的需要；貯存過多導致肥胖。
燃料的能量到哪裏去了
能量消耗包括以下幾個部分：靜息代謝率、運功生熱效應、食物生熱效應(食物特殊動力學作用)以及兼性生熱作用(適應性生熱作用)。
1．靜息代謝率
靜息代謝率占每日能量總消耗的比重最大(50%～75%)，能量主要是用於體溫的維持和生命最基本活動的需要。測定時，要求被測對象仰臥或靜坐於安靜舒適的環境中，距離上次就餐或劇烈活動至少數小時。與基礎代謝率相近，後者要求在清晨剛醒未作任何的體力活動之前和空腹12～18小時之後測量。基礎代謝率可能稍低於靜息代謝率、但兩者差別很小。但前者應用更為普遍。影響靜息代謝率的主要因素有：營養狀況、甲狀腺素水平、交感神經興奮性，年齡性別等。
2．運功生熱效應
運動的生熱效應是能量消耗的第二大組成部分。它代表高於靜息代謝率水平的體活動所產生的能量消耗。對一個中等活動強度的人來說，運動的生熱效應大約占總能量需要的15～30%。
在所有引起能量消耗的組成部分中，它的變異最大，因而也最容易使其發生改變。高強度運動時，能量消增加可能達到靜息代謝率的10～15倍。除了做功之外，能夠影響運功生熱效應的因素很少。運動後，代謝率的增加至少可以維持18小時。體力活功的程度與肥胖有關，一些研究提示，在參加體育活動時．肥胖者的活功量小於瘦體形的同學，個體之間活功量的差異很大。
3．食物的生熱效應
食物的生熱效應是指進餐數小時內發生的超過靜息代謝率的能量消耗，又稱為食物特殊動力學作用。當攝入多種營養素（蛋白質、脂肪和碳水化合物）時都會引起生熱效應。這是由於食物消化分解、吸收轉運、儲存等代謝的過程中能量釋放及利用的結果。
一般來說，食物的生熱效應約占每天能量消耗的10%左右。攝入不同的營養素，消化分解釋放的能量不同，吸收轉運、儲存消耗的能量不同，代謝途徑不同因而生熱效應有明顯差異。膳食脂肪儲存於脂肪組織所需的能量僅占該餐所提供能量的3%；如果葡萄糖不被氧化分解，而是直接轉化為糖原儲存，那麼其中7%的能量用於糖原合成。若將其它可轉化的營養素轉化為糖原，能量的損失則更多。
從理論上講，過多攝入碳水化合物能引起體內脂肪合成增加，從而使脂肪組織的脂肪儲存增加。然而這一過程的能量消耗較少，大約占攝入能量的25%。另外，碳水化合物攝入過多時，在24小時內引起的脂肪合成是有限的。基於這—考慮，膳食營養素的構成平衡方麵．至少同其所含的能量問題一樣重要。在三種主要營養素中，膳食蛋白質所產生的食物的生熱效應最大，這是因為蛋白質的分解和合成消耗的能量較多，大約占所能提供能量的24%。
不同個體間的食物的生熱效應差異極大，即使同一個體，在攝入營養素相同闖的條件下，相同的方法與實驗室進行重複測量，其結果也不相同，差異較大。
4．兼性生熱作用
又稱適應性生熱作用或條件生熱作用，是能量消耗的又一個重要方麵。兼性生熱作用一般少於總能量消耗的10%～15%，可能對長期體重的變化有影響。兼性生熱作用是機體對環境溫度變化、情緒波動等應激時引起的機體能量消耗的增加，動物實驗很容易證明這一現象，而在人體則很難闡明這一問題。將齧齒類動物暴露在冷環境中，發生非顫栗性生熱作用。在冷環境中由於動物棕色脂肪組織受刺激而產熱增加。棕色脂肪組織中的線粒體非常豐富，其內有獨特的質子傳導機製，冷刺激可使質子傳導的氧化磷酸化過程解偶聯作用增強，ATP合成減少氧化加快進行，釋放的能量以熱的形式擴散，以補充由於冷刺激原因引起的體溫下降。冷刺激使棕色脂肪組織細胞內遊離脂肪酸濃度上升，為能量的消耗提供能源物質。此外，冷刺激也使去甲腎上腺素分泌增加，可加快棕色脂肪組織的產熱作用。
成人每天所需熱量
在營養學上，蛋白質、糖類、脂肪、維生素、礦物質及水是食物中的六大營養素，而營養素在生理上的功能大概可分為三類：構建組織，維持其完整性；為機體提供能量；調節機體各種生理過程。
機體能量來源主要有以下途徑：
1．食物攝入：主要有碳水化合物（澱粉、雙糖、單糖等）、脂肪、蛋白質等。
2．體內的儲能物質及體內組織成分分解：主要儲能物質有脂肪、糖原；組織成分主要有各種蛋白質、類脂、結合糖等。
在能量的供應上，即由一般稱為“能量營養素”的糖類（碳水化合物）、蛋白質、脂肪來供給，三類能量營養素中又以碳水化合物為最主要的共能物質，需要能量的50～70%左右來源它，其次脂肪，占20～25%，蛋白質最少10～15%。
通過攝取食物，人體獲取三大能量營養素。如果營養素比例合理，一般地說，碳水化合物和脂肪所產生的能量主要用於日常活動所需，蛋白質所產生的能量則用於補充機體以上兩種能量營養素消耗量的不足和額外能量消耗。如此，為了取得人體所需的熱量，以維持正常的活動，每日攝取均衡的食物乃為健康的飲食所必須。
基本上，成年男性每天應攝取2200千卡的食品，女性則是1800千卡，而此食品內容最好遍及各類，做均衡的攝取。由於食物的種類極其繁多，想要根據個別的含熱量來做選擇性的攝取是極為不易的事，所以我們隻要明了大致的標準即可，無須太過執著。
在能量的攝取上，依食物的4大分類，可試做如下的分配(每日)：
牛奶、雞蛋等乳製品共250千卡；
魚肉、雞肉、豬肉或牛肉等瘦肉，共500千卡；
穀類、糖類、植物油等．共1100～1500千卡。
如此，每日所攝取的熱量為1800～2200千卡，符合成人每日所需熱量，再配合蔬菜水果類的攝入，以獲得人體健康所需的礦物質、纖維素、維生素等必需營養素，以維持人體健康活動所需的要求，應該不是困難的事。
提示：高膽固醇食品多吃不好
通常飲食情況下，膽固醇不會增高，因機體通過肝髒膽固醇的合成來進行調節維持動態平衡。但如果長期食用高膽固醇食品，或在肥胖、肝炎、胰腺炎、糖尿病等情況下，這種平衡就破壞了，血中膽固醇過高，而導致疾病。血中膽固醇過多與動脈粥樣硬化關係密切。多餘的膽固醇和脂肪沉積在血管壁上，日積月累，血管壁就可能發生內膜增生、變性，血管硬化、出現斑塊，失去彈性及收縮力，甚至引起管腔狹窄、閉塞，心肌缺血供氧不足，心絞痛、心肌梗塞等嚴重症狀，如發生在大腦，則可引起腦血栓等病。所以我們應適量吃動物內髒、肥肉、蛋黃、魚籽、蝦、蟹、魷魚、膳魚等高膽固醇食品，多吃些鮮菜和水果，以減少膽固醇的吸收，或加快血中膽固醇的排出，預防動脈粥樣硬化的發生。
常用的能量單位（又稱熱量單位）有兩種：一種為過去常用的單位“卡（cal）”或“千卡(kcal)”，後者又稱“大卡”更常用。所謂“千卡”是指把1公升攝氏4度的純水加熱到攝氏5度時，其間所需的能量就是一千卡。有時我們也將能量單位簡化，以80千卡為一單位，稱之為——1分，以此方式來作能量的評估更方便。如此，各類食品所含能量多少就可一目了然。
現在，文獻上常用的能量單位是“焦耳（J）；千焦（KJ）”它們的換算關係是：
1卡＝4.1840焦耳；1千卡＝4.1840千焦；
1焦耳＝0.239卡； 1千焦＝0.239千卡。
營養素
五類必不可少的營養素
人體所需要的營養素有蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和無機鹽。
1．蛋白質：蛋白質是構成人體組織基本的成分，神經、肌肉、內髒、血液、骨骼，甚至指甲和頭發都含有蛋白質。身體的生長發育、衰老組織的更新、損傷後組織的修複都需要蛋白質。所以每天都必須攝入一定量的蛋白質作為構成和修補組織的建築材料。對人體代謝起調節和催化作用的酶是蛋白質，人體的新陳代謝是通過成千上萬的化學反應來實現的，這些反應都需要酶來催化。調保護人體免受外界細菌、病毒等有害微生物侵害的抗體是蛋白質，將人肺中吸入的氧氣帶到各器官、各組織參加新陳代謝，又把細胞代謝產生的二氧化碳帶到肺排出體外的血紅蛋白也是蛋白質。另外蛋白質還與人體酸堿平衡、水的代謝以及大腦記憶、激素調節等多種功能有關。缺乏乏蛋白質會使嬰幼兒生長遲緩．智力發育不良，成年人會出現體重減輕、肌肉萎縮、貧血、容易疲、抵抗力降低、創傷、骨折不易愈合等，所以我們應該攝入足夠的蛋白質。
一般蛋類、肉類、奶類食物中蛋白質含有的氨基酸種類齊全，各氨基酸之間的比例與人體中蛋白質接近，容易為人體吸收利用，所以稱之為優質蛋白質。而植物類食物，如糧食、水果、蔬菜中的蛋白質，由於含氨基酸的種類不全或比例不當，在人體中吸收利用率較低，因此質量較差。但各類植物食物混合食用，可以相互補充在氨基酸組成上的不足，提高其蛋白質的營養價值
2．脂肪：脂肪是人體需要量較大的另一類營養素。包括中性脂肪和類脂質。
（1）中性脂肪。主要功能為：
A．供給能量。對普通人來說，每天消耗的總能量中約有20%左右的熱能是由脂肪提供的。一克脂肪可提供熱能9千卡，而1克蛋白質或糖僅提供4千卡。
B．促進脂溶性維生素的吸收。如維生素A、D、E、K等需溶於脂肪才能被吸收。
C．維持體溫，保護髒器。脂肪是熱的不良導體，在皮膚下麵可阻止體熱散失起保溫作用，有助於禦寒，又可使吸收的外界熱量不致傳導到機體內部，起隔熱作用。脂肪在器官周圍象軟墊有緩衝機械衝擊的作用，可保護和固定器官。
（2）類脂。類脂是組成人體組織的重要成分，細胞膜就是由磷脂、糖脂和膽固醇組成的類脂層，腦髓和神經組織含有磷脂和糖脂；固醇也是合成體內類固醇激素的成分，對人體代謝具有調節作用。
脂肪雖有重要的生理功能，但食物中過多的脂肪可引起高血脂、動脈粥樣硬化、冠心病等。西方國家，由於食入脂肪特別是飽和脂肪酸過高，冠心病已成為造成死亡的最主要原因。我國在城市居民中也存在同樣問題，應引起高度注意。
3．碳水化合物：是提供人體能量的重要來源，尤其在我國，已占到總熱能60%以上，除提供熱能外，碳水化合物還是細胞膜的成分之一，井在維持血糖水平穩定，保證大腦正常活動方麵起關鍵作用。因為大腦的活動主要依靠血中葡萄糖提供能量，血糖降低到一定程度，將嚴重影響大腦的正常功能。
4．維生素：是維持人體正常生命活動所必需的營養素之一。其分為脂溶性維生素和水溶性維生素。脂溶性維生素包括維生素A、D、E、K等，多由動物類食品提供。水溶性維生素包括B族維生素如維生素B1、B2、B6、B12、尼克酸和維生素C，大部分由糧食類食物提供。維生素雖然既不構成人體組織，也不給人體提供能量，但卻為人體物質和熱能代謝所必不可少，由於人體自己不能合成維生素，所以必須不斷從食物中攝取。一旦膳食中維生素不足就會導致人體維生素缺乏，嚴重時出現維生素缺乏性疾病。所以要注意攝入足夠的維生素。
5．無機鹽和微量元素：多數無機鹽在各種食物中分布廣泛，不易造成身體缺乏。但個別無機鹽如鈣、鐵、鋅等在我國人民中缺乏較多，特別在兒童、青少年以及孕婦、乳母等鈣、鐵缺乏更為多見。無機鹽的主要功能為：
（1）構成人體組織，如鈣磷是人體骨骼的重要成分；磷硫是蛋白質的成分之一。
（2）維持體液滲透壓，在體液分布中起調節作用。
（3）參與身體內酸堿平衡的調節，維持身體內環境的相對穩定。
（4）維持神經肌肉正常興奮性，調節某些酶的活性。
（5）構成機體某些特殊功能物質的重要成分。如血紅蛋白和細胞色素係統中的鐵、穀胱甘肽過氧化
物酶中的硒、甲狀腺素中的碘等。
微量元素主要有銅、鈷、鉻、氟、鐵、碘、錳、鉬、鎳、硒、矽、釩和鋅等，是維持機體正常生命
活動不可缺少的元素，缺乏會引起許多疾病，應注意補充。
不要多，也不要少
蛋白質與氨基酸、脂類、碳水化合物、維生素不可缺少亦不可過多，否則皆影響健康與腦功能。各營養素之間要有一定比例，主要是三類能產生熱能的營養素，在不問年齡所占比例不同。每克蛋白質和碳水化合物分解後，在體內可生16．7千焦熱能，每克脂肪可產生37．6千熊熱能。每日所食各類供熱營養素所生熱能占全日食入食物供給總熱能的百分比叫做熱比。出生到半歲脂肪攝入量要多些，脂肪熱比約45%，半歲到1歲可降到40%，1歲到17歲可降到25%—30%，成年以後為20—25%即可。譬如一個成年男子，作極輕體力勞動，每日要消耗10兆焦熱能，脂肪熱比20—25%，就是6克日肪供熱2兆焦—2l.5兆焦，折合53—67克脂肪。成人蛋白質熱比是12%，折合蛋白質每日70克。幼兒蛋白質熱比可到13%，其餘的62—68%熱能由碳水化合物供給，成人每日要用碳水化合物372—408克。人腦重量雖然隻有全身重量的2%，但腦的代謝率比其他器官肩，消耗的熱能也多，所以三種供熱營養素要充分，熱能不足首先影響到腦的功能。
無機鹽之間也要行一定的比例，如鈣與磷攝入量以1：1及磷過高會影響鈣吸收，鋅與鐵的攝入量應各自接近各自約供給量標準，二者之間一種過多會抑製另一種的吸收率。
極限環境下的飲食和營養
許多研究資料表明，特殊環境下機體處於應激狀態，會影響人體的生理過程和營養代謝，為了適應生理功能和代謝的需要，體內各類營養物質的消耗量急劇增加，在不同器官和組織中可動用的微量元素有重分配現象。從而對飲食和營養提出特殊的要求。
1．高溫的影響：實驗證明，高溫環境中人體為保持正常體溫，加強了體溫的調節過程，包括心率加快、出汗增加等生理學反應以增加散熱，這些生理過程的增強，不僅多少引起能量消耗的增加，蛋白質分解代謝增加和氮的丟失增加，引起無機鹽元素的顯著損失，而且由於大量出汗可引起某些微量元素損失過多。由於運動員在長跑競賽或大運動量訓練期經腎髒及胃腸道排出的鐵、銅、鋅、錳和硒增多，可導致這些元素代謝負平衡，有人建議在大運動量訓練期或在高溫環境作業時適當增加微量元素的供給量，以防微量元素缺乏。
2．低溫的影響：進入寒冷環境，不僅熱能消耗增加，機體對於脂肪的利用增加。而且低溫環境會引起腎上腺素分泌增加，使交感神經興奮，從而導致血鈣減少和尿鈣排出增加，在低溫環境中增加食鹽攝入量，血鈉增加，細胞內的鈉增加，促進了“鈉泵”的活化，可使產熱增多。在機體對低溫環境的反應及適應過程中，碘作為甲狀腺素的主要組成成分起著重要的作用，而且鐵、銅、鋅、錳、鉻、鎳、硒等微量元素也參與機體的冷適應代謝過程，詳細機理有待於進一步研究。
3．低氧的影響：高原環境、劇烈的體力活動、呼吸和循環係統的某些疾病或急性失血等不同情況下，都可以使機體組織細胞中的氧分壓降低，導致低氧性用氧異常。在進入高原缺氧環境初期，人體造血機能增強，骨髓生成紅細胞增加，血液中血紅蛋白增加，對鐵的需要量增加，鐵的吸收率也顯著提高，應適當補鐵。有一係列報道，在缺氧的條件下，微量元素在體內的分布有明顯的改變，可動用的微量元素被釋放進入血液，形成恢複組織呼吸及消除代謝紊亂產物所必需的新的酶分子或其他金屬蛋白化合物。所以血液、腦、腎、肝髒和心肌中銅、鋅、鐵等微量元素的含量增加，細胞色素氧化酶、過氧化氫酶等金屬酶的活性升高。但在機體微量元素不斷消耗而供給量不足的情況下，代謝負平衡將最終導致血液及組織中這些元素含量減少。所以，在缺氧的情況下應特別注意防止多種微量元素缺乏的發生，在動物和人體進行的一係列實驗觀察結果證明在低氧環境中補充微量元素可以阻止這些元素缺乏的發生，增加紅細胞數目、血紅蛋白含量、過氧化酶及血漿銅藍蛋白的活性，並改善機體的防禦機能，增進機體的工作能力。將鐵、銅、錳等微量元素與複合維生素及穀氨酸結合使用，則對代謝更有利。
生命之水
正常人體內的水約占體重的60%，成年男性平均為65%，成年女性為50%。
身體內水分的平衡與體內多種因素有關，如電解質濃度，血漿蛋白質濃度，氫離子濃度，溫度，激素的調節等。電解質濃度在維持細胞內外液平衡上非常重要；血漿蛋白質濃度在維持血管內外液平衡上非常重要。
由於飲食需要水分幫助消化吸收，代謝產物需要水溶解排出，體內的所有代謝過程都在體液中進行，因而水對人體非常重要。每天由於小便，大便，出汗，皮膚蒸發，呼吸等都有大量水分丟失，因而必需通過飲水補充。過量與不及都會影響身體健康。
—般說來，正常成人在休息狀態下普通飲食時，每天飲水約1200毫升左右，攝入的食物約含水1000毫升左右，食物在體內代謝產生水約300毫升左右，平均每天共需補充水分2200毫升左右。每天由於小便排泄1500毫升左右，大便排泄150毫升左右，皮膚蒸發500毫升左右，呼吸道排出350毫升左右。不包括出汗共排出2500毫升左右。
缺水，你隻能堅持24小時
水有以下生理功能：
1．參與體內的代謝反應，同時促進體內的代謝過程。體內的所有的各種化學變化都在水中進行。
2．運輸物質，包括營養物，無機鹽，非營養物，中間代謝產物及終產物，它們都通過溶解在體液中吸收，運輸至組織，終產物需溶解後運輸至腎再從尿液中排出體外。
3．調節體溫，水一方麵在溫度升高時吸熱多，降低溫度時放熱多，即比熱大；另一方麵又有良好的流動性，即對流；由於有良好的流動性，通過血液的流動，可將熱從較高的組織帶到較低的組織如皮下，然後擴散釋放，因而對體溫恒定的調節作用非常重要。另外，水的蒸發熱大，蒸發時帶走的熱量多。通過出汗蒸發可降低體溫。
4．潤滑作用，關節需要潤滑作用；眼球需要潤滑作用；口腔、腸道、肌間、皮膚、食物、大便等等都需要水分的潤滑作用。
水進入人體後，經口腔、胃部進入小腸，與其他營養素同時被吸收，經微血管進入血液，然後分配至身體各部分。水分的吸收主要在小腸進行，大多伴隨營養物的吸收而被吸收，在結腸最終完成吸收。
水當然是人類賴以生存的最重要的營養素。人體若喪失水分20%，就會死亡。一個人可以絕食好幾個星期而存活，隻感到虛弱；但是一個人在缺水的情形下，隻能維持數天的時間。在沙漠裏，人類停飲水在24小時即可能導致死亡，普通情況下，則可維持數天。人體一旦缺水（脫水），初期感覺口渴、尿量減少和口唇幹燥，繼之身體衰弱、疲乏、體重減輕、心理混亂；最後皮膚缺乏彈性、眼球內陷、兩頰蒼白、唇幹呈藍色、尿量明顯減少，最終呼吸停止。由以上現象足可說明水分對人體健康的重要性。