▲我們可以從食物中獲得熱量，維持人體各種機能運作。（圖／達志／示意圖）
文、圖／摘自《看得見的營養學》
熱量是人維持生命、正常活動的關鍵。就算不動、什麼事都不做，為了保持一定的體溫，身體也會消耗熱量；即使處於睡眠狀態，大腦還是會運作、心臟也還在跳動。這些生理活動所需的熱量，一般來說，我們會從食物裡的營養素中獲得。人體的熱量的來源是三大營養素──醣類、脂肪、蛋白質，它們會產生足以維持人體各種機能運作的熱量。
從營養素完全被燃燒所得的熱量，稱為物理性燃燒值，其轉換公式為：一公克的醣類約4.1大卡、一公克的脂肪，熱量約9.45大卡、一公克的蛋白質，熱量約5.65大卡。不過在生物體內，因營養素無法完全被燃燒的關係，必須考慮到消化吸收率，故會將發生的熱量估算得低一些，稱為生理性燃燒值，一公克的醣類約4大卡、一公克的脂肪約9大卡、一公克的蛋白質約4大卡。此數值稱之為Atwater（Wilbur Olin Atwater 博士）氏係數，在熱量的計算上被廣泛使用。
基礎代謝率與一日的熱量消耗量
為了維持心臟跳動、體溫恆定等，最低限度的熱量需求量，稱為基礎代謝率。男性每日大約需要1500大卡，女性每日大約需要1200大卡的熱量，這些幾乎相當於人體在睡眠時消耗的熱量。一般人體處於靜止不動狀態時的代謝量，大約相當於基礎代謝率的1.25倍。
以在空腹時安靜狀態下，所測定的熱量消耗量為基準，求得每一公斤體重的基礎代謝基準值後，再將之乘以基準體重所得的值，便是基礎代謝率。一般生活一日所需的熱量消耗量，為基礎代謝率的1.5倍到2倍。成人一日所需消耗的熱量，約為2000到3000大卡，這些熱量可從食物的營養素裡得到。而這些營養素產生熱量的一連串反應過程，稱之為能量代謝。
醣類蛋白質脂肪，哪種熱量會練成肌肉？
我們已知醣類、脂肪、蛋白質為人體主要的熱量來源，但這些經過消化吸收，儲存於體內的營養素，是如何轉換成熱量的？答案是「燃燒」。
其實在體內所進行的燃燒，指的是各種營養素在分解、氧化的過程中，會產生化學能（chemical energy），這個分解、氧化的過程，會在所有的細胞內進行。產生的化學能若是轉換成熱能（thermal energy），就會被用來維持體溫；若是用於肌肉收縮時，就會轉換成運動熱能。化學能儲存在體內的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，簡稱ATP）分子當中。三磷酸腺苷會在身體的各個細胞內，作為熱量分子利用。
三磷酸腺苷是由核酸構成分子──腺苷（adenosine）跟三個磷酸基所結合的磷酸化合物。熱量會在磷酸與磷酸的結合部位，以結合能（編註：BindingEnergy，指兩個或多個粒子結合成更大的微粒釋放的能量）的方式被保存。當三磷酸腺苷的一個磷酸基斷裂，變成二磷酸腺苷（ADP）時，會釋放出7.3大卡／莫耳的熱量。在營養素被分解、氧化的過程中，會大量產生這種能量分子三磷酸腺苷。
熱量產生的過程
觀察醣類、脂肪、蛋白質的熱量產生路徑，會發現細胞內的三磷酸腺苷是在糖解作用（糖酵解）及三羧酸循環或稱檸檬酸循環（簡稱TCA）時產生的。
食物中的醣類被分解後所產生的葡萄糖，是人體最重要的熱量來源。人的腦部、心臟等的臟器、肌肉，甚至是紅血球，以至於所有的細胞，都會使用到葡萄糖。在糖解作用的過程中，不使用氧氣的狀況下，一個葡萄糖分子被分解到最後，成為丙酮酸（Pyruvic acid）前，會產生兩個分子的三磷酸腺苷。在無氧的條件下，丙酮酸會轉化成乳酸，儲存於細胞內。
接著，在有氧的狀況下，丙酮酸會轉化為乙醯CoA（Acetyl−CoA；又稱乙醯輔酶A）。乙醯CoA會進入TCA循環，與草醯乙酸（或稱草乙酸，OA）結合變成檸檬酸，在TCA循環一圈，最大可產生三十六個ATP分子。TCA循環會與消耗氧氣的電子傳遞鍊（呼吸鏈）組合啟動。像這樣，一分子的葡萄糖經過糖解作用，合計會產生三十八個分子的ATP。
本文摘自《看得見的營養學》，大是文化出版社
作者／川島由起子
聖馬力安那醫科大學醫院營養部部，營養管理師，營養管理博士。1974年女子營養大學營養學部畢業，同年任職於聖馬利安那醫科大學營養部，其後經歷營養部科長。於1996年起擔任女子營養大學臨床營養學研究室兼任講師，升任大學部專任講師，並於2001年擔任研究所準教授。2003年起就任現職。有多本臨床營養學相關著作。
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