能量不是一种营养素，但是能量需求贯穿于人体的各种生命活动中。机体新陈代谢、发挥生理功能、肌肉活动、产热、生长发育以及组织合成等都要消耗能量，这就要求人体必须每天从外界环境中摄取食物，通过将食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质这三大产能营养素进行氧化分解获得所需能量。在机体的氧化过程中，产能营养素在一系列酶的作用下，分子结构中的碳氢键出现断裂，释放出化学能，并生成二氧化碳和水。能量的一部分用于机体基础代谢、体力活动以及生长发育等各种生命活动；另一部分则转变为热能，用于维持体温。

根据能量守恒定律，当机体能量摄入与消耗长期失衡时，将会导致一系列健康问题。其中能量摄入量长期低于消耗，就可能导致生长发育缓慢，消瘦；反之，若能量摄入量长期大于消耗，则会使过剩的能量以脂肪形式储存于身体，导致异常的脂肪堆积，从而引起肥胖。因此，机体应根据个体需要摄入合适的能量，维持能量摄入与消耗的动态平衡，以保证生命健康。

目前，我国法定的能量计量单位为焦耳（joule，J），1J指的是1牛顿的力将1千克的物体移动一米所消耗的能量。而为了使用方便，日常一般用千焦耳（kJ）或兆焦耳（MJ）作为衡量单位。此外，营养学中常用卡路里（cal）或千卡（kcal）来计算能量，1kcal的定义为，在1个标准大气压下使1升纯水从15℃上升至16℃所需的能量。两种单位的换算关系如下：1kcal=4.184kJ，1MJ=1000kJ，1kJ=1000J。

人体所需能量主要是来源于动、植物性食物中的三大产能营养素，即碳水化合物、蛋白质和脂类。

碳水化合物也称糖类，是人体最主要的供能物质。中国营养学会提出碳水化合物适宜摄入量应占总能量的55%～65%。机体内碳水化合物经消化吸收后，主要通过糖原的形式储存在肌肉和肝脏中。肝糖原约储存体内1/3的糖原，可根据需要分解为葡萄糖并进入血液循环，为机体尤其是脑组织、神经组织以及红细胞供能。而肌糖原仅供自身使用，可提供机体运动所需能量。机体内糖原储存一般只能满足人体大约12小时的需要，当碳水化合物供能不足时，虽然可以依靠其他产能营养素供给能量，但是会对机体其他生理功能造成影响，因此，每日必须多次从膳食中补充足够的碳水化合物，以满足机体能量需要。

脂肪是食物中产生能量最高的一种营养素，其单位重量完全氧化时产生的能量比等量蛋白质和碳水化合物高约1.3倍。脂肪主要作为体内的能量贮存形式存在，当人体摄入能量不能及时被利用，都会以脂肪的形式储存下来。当机体需要时，脂肪可被动员分解，释放出甘油、脂肪酸，并供给能量。成人每日所需能量中约20%～30%，婴儿所需能量35%～50%由脂肪代谢提供。

蛋白质在机体内的主要作用在于构成和修复人体组织，供给能量并非其主要生理功能。人体每日所需能量中约10%～15%来自蛋白质，蛋白质在体内经脱氨基作用生成α-酮酸，同时释放能量。

人体一般情况下是利用碳水化合物和脂肪进行生物氧化提供能量，但在长期能量摄入不足或消耗过大时，体内糖原和储存脂肪大量消耗后，机体将主要依靠分解组织蛋白获得能量，维持必要生命活动。但是通过分解蛋白质获取能量是不经济且不科学的。一方面，蛋白质如果被当作机体能量的主要来源，则会对机体组织蛋白的合成造成影响；另一方面，蛋白质在分解过程中会产生尿酸和尿素等物质，对组织器官造成额外负担。

每克产能营养素在体内氧化所产生的能量值称之为能量系数（calorific coefficient）或生热系数。

食物中每克碳水化合物、脂肪和蛋白质在体外充分氧化燃烧可分别产生17.2kJ（4.1kcal）、39.5kJ（9.5kcal）和23.6kJ（5.5kcal）的能量。但是，由于食物中的营养素无法被机体完全消化吸收（混合膳食中碳水化合物、脂肪和蛋白质吸收率分别为98%、95%和92%），加之蛋白质在体内不能被完全氧化，最终的代谢产物除了二氧化碳和水外，还会产生尿素、尿酸和肌酐，因此，蛋白质在体内氧化产生的能量较体外氧化燃烧更低。在实际应用中，产能营养素的能量系数需经消化率校正，最终的能量系数如下：

1g碳水化合物产能为16.7kJ（4.0kcal）；

1g脂肪产能为37.6kJ（9.0kcal）；

1g蛋白质产能为16.7kJ（4.0kcal）。

人体每日的能量消耗主要为了满足基础代谢、体力活动、食物热效应的需要，另外，对处于生长发育过程中的婴幼儿、儿童、青少年等人群还需要额外提供生长发育所需的能量。

基础代谢（basal metabolism，BM）指的是维持生命的最低能量需要，即机体处于安静和恒温条件下（18～25℃），禁食12小时后，静卧、放松而又清醒时的能量代谢。人体基础代谢时消耗的能量称为基础能量消耗（basal energy expenditure，BEE）。基础代谢率（basal metabolic rate，BMR）指单位时间内人体基础代谢所消耗的能量，可用单位时间内人体每平方米体表面积（或每千克体重）基础代谢消耗的能量表示，单位为kJ/（m ²·h）或kcal/（m ²·h）、kJ/（kg·h）或kcal/（kg·h）。

根据1984年赵松山提出的适合中国人的体表面积与身高、体重的线性回归方程可计算BEE：

基础代谢率可按性别、年龄查表获得，人体正常基础代谢率见表2-1。

影响基础代谢率的因素很多，概括起来主要有以下几个方面：

基础代谢与体表面积及瘦体组织（肌肉、内脏等）比重成正比。体表面积越大，通过体表散热也越多，消耗的基础代谢能量也就越高。同理，由于瘦体组织耗能占基础代谢70%～80%，因此，在同等体重情况下，瘦体组织比重越高，基础代谢消耗能量也就越高。

基础代谢与年龄基本成反比。在人的一生中，婴幼儿阶段代谢最为活跃，到青春期又出现一次代谢较高的阶段，成年之后代谢逐渐降低。由于孕妇和乳母需要为胎儿的发育和合成乳汁消耗额外能量，基础代谢较一般女性要更高。

由于男性瘦体组织较女性多，因此，在年龄和体表面积相同的前提下，男性基础代谢水平比女性高5%～10%。

体内众多腺体分泌的激素，如肾上腺素、去甲肾上腺素及甲状腺素等都对能量代谢具有较大的影响。当上述激素分泌亢进时，会导致能量代谢升高，继而对基础代谢造成影响。

环境温度对基础代谢有明显影响，温度过高和过低都会导致代谢升高，寒冷气候下基础代谢比温热气候下更高。劳动强度较大、精神紧张者的基础代谢也会出现不同程度的升高。

体力活动（physical activity，PA）的能量消耗也称为运动的生热效应（thermic effect of exercise，TEE），是影响人体能量消耗的主要因素之一。一般而言，体力活动的耗能占机体总消耗能量的15%～30%，并且受到活动强度的大小、时间的长短、动作的熟练程度、体重及肌肉所占比重等因素的影响。

中国营养学会专家委员会在世界卫生组织的基础上，将中国成年人体力活动强度按照身体活动水平（physical activity level，PAL）分为三级：轻体力活动、中体力活动、重体力活动。详见表2-2。

食物热效应（thermic effect of food，TEF）又称食物特殊动力作用（specific dynamic action，SDA），指的是人体在摄食过程中所引起的额外能量消耗。

膳食成分对于食物热效应的影响至关重要。食物中蛋白质的热效应最大，是其本身产能的30%～40%，碳水化合物为5%～6%，脂肪为4%～5%。混合膳食的食物热效应一般约增加基础代谢的10%。此外，摄食量和进食速度都会影响食物热效应，吃得越多越快，食物热效应也越大。由于食物热效应只能增加体热的外散，并不能为机体利用，因此，在摄食时需考虑食物热效应导致的额外能量消耗，保证摄入能量和消耗能量的平衡。

健康成年人的能量代谢不需要满足生长发育的需要，但是婴幼儿、儿童及青少年等处于生长发育阶段的人群还需要额外补充能量，主要用于形成新的组织及新组织的新陈代谢。同时，对于孕妇而言，子宫、乳房增长、胎盘、胎儿发育等需要额外能量摄入；对于乳母而言，乳汁合成与分泌也需要比孕期摄入更多的能量。

人类膳食能量的主要来源为食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质。这三类产能营养素普遍存在于各种食物中，它们虽然都可以向机体提供能量，但是各自又有其特殊的生理作用。粮谷类和薯类食物富含碳水化合物，且能量密度适中，是膳食中的最佳能量来源；油料作物中脂肪含量丰富，属于高能量食物；动物性食物、大豆和植物种子等含有较丰富的脂肪和蛋白质，一般而言，动物性食物的脂肪及蛋白质含量比植物性食物更高，但是大豆和坚果类除外，它们也富含脂肪及蛋白质；蔬菜水果中因为脂肪、蛋白质含量很少，且碳水化合物中的一部分为膳食纤维，因此一般含能量较低。

三大产能营养素之间必须保持比例合理，促进膳食平衡，才能达到合理营养。根据中国人的传统膳食习惯，可保持植物性食物为主，动物性食物为辅的组合，中国营养学会建议膳食中碳水化合物、脂肪及蛋白质的供能比应分别为：碳水化合物55%～65%、脂肪20%～30%、蛋白质10%～15%。