人類營養學基礎/能量消耗
13.1 能量消耗
體力活動 能量消耗中最不穩定的部分是體力活動，因為它取決於涉及骨骼肌活動以及支援這些活動的身體系統的有意生活方式選擇。體力活動佔每日能量消耗的 5% 到 40% 不等，對於那些久坐不動的工作且很少進行體力活動的人來說，這一比例將保持在較低水平，而對於那些體力勞動強度大且利用休閒時間進行鍛鍊的人來說，這一比例將保持在較高水平（Powers，Scott K.；Howley，Edward T.；2015）。估計體力活動期間消耗的能量依賴於兩類因素：身體成分，特別是肌肉質量和體重，以及活動的性質（Whitney，Ellie；Rolfes，Sharon Rady；2016）。骨骼肌必須產生更大的力量，身體必須更努力地工作，或產生更大的功率（每單位時間的瓦特），從而消耗更多的能量來移動體重更大的人（Schoeller，Dale A.，2009）。此外，幾項比較體重和體力活動的流行病學研究得出結論，持續活動的人群中體脂分佈更為均勻（Rising R 等，1994）。這表明運動可以使全身參與能量消耗，並將大量營養素更均勻地分配到產生骨骼肌能量和相關身體系統的過程中。其他身體系統，包括神經系統、心血管系統、內分泌系統和肺系統，都高度參與調節和支援骨骼肌活動。這些系統需要能量透過電脈衝傳遞感覺資訊和運動反應，吸入氧氣和撥出二氧化碳，將氧氣和營養物質輸送到骨骼肌細胞，並引發疲勞以保護其他身體系統免受損傷或內臟衰竭（Schoeller，Dale A.，2009）。此外，能量消耗不僅取決於活動的時間、頻率和強度，而且身體用於能量的宏量營養素型別也取決於這些因素（Whitney，Ellie；Rolfes，Sharon Rady；2016）。當能量消耗以千卡表示時，體重和活動型別用於計算給定運動量每分鐘消耗的卡路里數量。因此，體力活動時間越長、強度越大、頻率越高，能量消耗就越大。
研究亮點：透過運動和減肥進行能量消耗
在減肥方面，Ross 等人的一項研究得出結論，在所有能量消耗成分中，運動僅佔整個能量赤字的一小部分，表明飲食對減肥的貢獻大於運動（2003）。
體力活動參考文獻
Ross，R.，Freeman，J.A. 和 Janssen I.（2000）。單獨運動是減少肥胖及其相關合並症的有效策略。運動科學評論。28. 165-170
Rising，R.，Harper，I.T.，Fontvielle，A.M.，Ferraro R.T.，Spraul，M. 和 Rauvin，E.（1994）體力活動中每日總能量消耗變異性的決定因素。美國臨床營養學雜誌。59. 800-804。
Shoeller，Dale A.（2009）。瘦人和肥胖者的能量消耗[影片]。檢索自：http://hstalks.com/main/view_talk.php?t=1152&r=32。倫敦：亨利·斯圖爾特談話
Whitney，Ellie 和 Rolfes，Sharon Rady。（2016）。理解營養。“8.3 能量輸出：身體排出的卡路里”。肯高學習。第 14 版。240-242。
關於基礎代謝率的能量消耗
人們在進行體力活動以及休息時，一整天都在消耗能量。能量消耗於一個人的基礎代謝、參與體力活動的能力，甚至於消耗食物（Whitney & Rolfs，2013）。在本節中，我們將討論能量消耗如何與一個人的基礎代謝率 (BMR) 相關。基礎代謝率是指身體為維持身體並維持生存所必需的活動消耗能量的速度（Whitney & Rolfs，2013）。一個人的基礎代謝率代表維持基本代謝功能所需的能量，例如呼吸、離子轉運、維持酶的正常更新等（Baggott，2008）。一個人每天消耗的能量大約有三分之二用於基礎代謝。一個人的基礎代謝率也支援諸如心臟跳動和腎臟過濾廢物等功能（Whitney & Rolfs，2013）。基礎代謝率也可以定義為清醒、放鬆的人在經過一夜禁食後，躺在熱中性環境中的床上時的最低能量消耗率（Ravussin & Bogardus，1989）。每個人都有特定的基礎代謝率。基礎代謝率通常在受試者禁食狀態下，安靜地坐在或躺在溫度舒適的房間內測量。它通常以表面積、kJ m-2 hr-1 表示，這使得嬰兒、成人、瘦人和肥胖者之間能夠進行公平的比較（Baggott，2008）。基礎代謝率在性別之間存在差異，並且也隨年齡而變化。基礎代謝率在正在生長的人群中最高，例如兒童和孕婦（Whitney & Rolfs，2013）。一個人的基礎代謝率在嬰兒期達到峰值，並在童年和青少年時期迅速下降。瘦體重是一個人基礎代謝率的主要決定因素。與男性相比，女性往往擁有更多的體脂和更少的瘦肌肉組織；因此，女性往往比同等體重的男性基礎代謝率低。隨著年齡的增長，一個人的基礎代謝率開始緩慢下降。這種下降主要是由於肌肉的流失。肌肉流失並非不可避免，通常是由絕對或相對的活動不足引起的。負重運動可以幫助老年人預防一些肌肉流失（Baggott，2008）。此外，發燒、壓力或甲狀腺功能亢進的人基礎代謝率較高。提高基礎代謝率的一種方法是定期進行耐力和力量訓練活動，以最大限度地提高瘦體重（Whitney & Rolfs，2013）。還發現一個人的無脂質量和脂肪質量也是其基礎代謝率的重要貢獻因素（Johnstone，Murison，Duncan，Rance 和 Speakman，2005）。由於基礎代謝率佔一個人每日能量消耗的 60% 到 80%，因此基礎代謝率的少量不足或過剩會隨著時間的推移累積到大量的卡路里。體重增加往往隨著年齡的增長而發生，而與年齡相關的基礎代謝率下降則可以透過身體成分的變化來解釋（Ravussin & Bogardus，1989）。同樣，從營養學的角度來看，卡路里需求的減少會導致食物攝入量的減少，而卡路里攝入量的減少會導致必需營養素的缺乏（Baggott，2008）。總的來說，重要的是要注意，一個人的基礎代謝率在日常生活中非常重要，保持健康的生活方式對於將一個人的基礎代謝率保持在理想範圍內至關重要。
參考文獻 Baggott，J.（2008）。IV。生命階段。檢索於 2015 年 11 月 14 日，來自 http://library.med.utah.edu/NetBiochem/nutrition/lect2/4_1.html Johnstone，A.，Murison，S.，Duncan，J.，Rance，K. 和 Speakman，J.（2005）。美國臨床營養學雜誌。檢索於 2015 年 12 月 1 日，來自 http://ajcn.nutrition.org/content/82/5/941.full Ravussin，E. 和 Bogardus，C.（1989）。遺傳學、年齡和身體健康與每日能量消耗和燃料利用的關係。檢索於 2015 年 12 月 1 日，來自 http://ajcn.nutrition.org/content/49/5/968.1.full.pdf Whitney，E. 和 Rolfes，S.（2013）。能量平衡和身體成分。在理解營養（第十四版，第 240、241 頁）。康涅狄格州斯坦福德：肯高學習。
適應性產熱
適應性產熱是指身體的基礎代謝率發生變化以補償能量消耗的調整，這些調整基於環境的變化，例如飲食、創傷、壓力和極端天氣。人體對體重減輕的抵抗力強於對體重增加的抵抗力（Hill，Peters 和 Wyatt，2012）。這就是為什麼體重減輕後很難保持的原因。在研究個體的肥胖問題時，經常會研究這一理論。當肥胖者長時間大幅限制其千卡攝入量時，他們的身體往往會適應飲食變化，最終個人會發現減肥變得更加困難。當食物攝入量和體重下降時，代謝率也會下降。大約三到四周後，身體會適應新的千卡攝入量，即使個人仍然保持較低的千卡飲食，也會停止減肥（Muller & Bosy-Westphal，2013）。這一理論也常被稱為“減肥平臺期”。人體會消耗額外的能量來適應新的外部條件，這會極大地改變個體的能量消耗，但僅限於極端情況下。這就是為什麼在估計大多數健康個體的能量需求時不包括適應性產熱產生的能量。
靜息代謝率
靜息代謝率（RMR）是指在放鬆狀態下消耗的能量的衡量指標，類似於基礎代謝率（BMR）。然而，RMR的測量要求沒有BMR嚴格，例如，沒有對前一天食物攝入量和體力活動量的具體要求。因此，對於同一個人，RMR值通常高於BMR值。RMR取決於多種因素，例如年齡、身高、生長、身體成分、飲食攝入量以及其他影響每日能量消耗的外界因素。雖然一些研究表明，運動和力量訓練會顯著提高RMR，但其他研究並沒有得出相同的結論（Speakman & Selman，2003）。結果差異可能與RMR測量的時間以及RMR測量要求的寬鬆性有關。測量RMR或一個人在特定日期內燃燒多少卡路里的方法主要有兩種。一種方法稱為間接量熱法。這種方法使用呼吸氣體來確定氧氣攝取量和二氧化碳輸出量，然後代入Weir方程。另一種方法是使用RMR公式，該公式使用身高、體重和年齡來計算個人的RMR，但其中一些公式已被證明會與實際值相差高達1000千卡（Kelly，2012）。
參考文獻
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/
食物的熱效應
食物的熱效應是指你的身體用來消化和處理你所吃食物中的宏量營養素的能量，包括吸收、運輸、儲存和新陳代謝。這曾經被稱為特定動態作用。你吃的所有食物都會提供卡路里，這些卡路里透過消化燃燒並提高你的新陳代謝。這個過程在你進食大約2小時後發生。這種型別的能量消耗約佔你攝入總卡路里的10%（Whitney，E. & Rolfes，S.，2013）。然而，不同型別的宏量營養素的熱效應會有所不同。
碳水化合物的食物熱效應為5-30%。
蛋白質的食物熱效應為30%。
脂肪的食物熱效應為0-5%（Whitney，E. & Rolfes，S.，2013）。
這個數值也會因你一次吃多少食物以及你吃的食物型別而異。一次吃大量食物與少量多次進食相比，會對食物的熱效應產生影響。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熱效應（Castillo，P.，Tai，M. & Pi-Sunyer，F.，1991）。有些人可能認為可以透過少吃來減肥，但事實並非如此。不吃東西反過來會降低你的新陳代謝，讓你無法實現目標。只要吃對東西，多吃就會燃燒更多的脂肪。這意味著要吃那些食物熱效應更大的食物。
不同身體成分的人的食物熱效應也不同。Swaminathan，R.，King，R.，Holmfield，J.，Siwek，R.，Baker，M. & Wales，J.（1985）發現，肥胖者對脂肪和整餐的食物熱效應低於瘦人。這意味著瘦人比胖人更快地燃燒卡路里。Segal，K.，Gutin，B.，Nyman，A. & Pi-Sunyer，F.（1985）進行的另一項研究表明，瘦人的食物熱效應高於肥胖者。所有比較的參與者體重相同，但身體成分不同。
也已經證明，運動可以增強鍛鍊後食物的熱效應（Segal等人，1985）。食物將被用作能量並修復你的肌肉，而不是儲存為脂肪。這也與上面所述相符，因為鍛鍊的人通常比久坐不動的人更瘦。
參考文獻
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：基礎代謝率
基礎代謝率（BMR）是內溫動物在靜止狀態下單位時間內最低的能量消耗率。（Pike，Brown，1975）。新陳代謝是人體為正常功能而進行的所有內部和外部過程。一些人體持續不斷進行的無休止的過程包括呼吸、血液流動、體溫控制以及肌球蛋白和肌動蛋白絲的結合以進行肌肉收縮。當人體從新陳代謝中產生熱量時，稱為產熱作用。可以測量人體產生的熱量來估計能量消耗。
基礎代謝與一些趨勢有關。首先，隨著年齡的增長，基礎代謝率會下降。“這與肌肉質量的下降有關，而肌肉質量的下降通常也會降低代謝率。”（Saltin，Gollnick，1983）。比較兩個相同年齡的不同人，肌肉質量較多的人基礎代謝率較高。他們有更多的肌肉；因此，這使得身體需要更快地迴圈血液、提高呼吸的氣體交換速率，並且肌肉收縮時施加更大的力量。
在人體總能量消耗中，70%來自人體各個器官系統的基礎代謝過程。20%來自體力活動，最後10%來自產熱作用。產熱作用被定義為食物的消化。攝入氧氣和輔酶對於人體所有過程的正常運作以維持生存是必要的。二氧化碳也需要透過克雷布斯迴圈排出。在器官能量消耗的總體分解中，肝臟佔27%。肝臟參與許多不同的代謝過程，因此其能量消耗百分比最高。其次是腦部，佔19%，因為它是大腦是人體的控制中心，幾乎負責人體的所有活動。骨骼肌佔能量消耗的18%，負責運動過程中肌肉的收縮。腎臟佔能量消耗的10%，負責排洩尿液。心臟負責7%的能量消耗，因為它承擔著將血液泵送到全身的任務。其他器官合計佔19%。（Thorstensson，1976）負責調節新陳代謝的主要器官是下丘腦。其功能包括控制自主神經系統、產生某些敵對情緒，以及調節體溫與食物攝入量。
參考文獻
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.