运动科学二十讲 (五)：摄入·消耗·能量平衡

上一讲我们已经介绍了磷酸原、糖酵解和有氧三大供能系统如何协同工作，以及不同运动形式的主要供能方式。这一讲我们将从热力学第一定律（能量守恒）出发，系统拆解能量摄入与能量消耗的组成，结合常见饮食方法，给出健康、科学和可持续的实践指南。

能量守恒和热力学第一定律

先从减脂与增肌的底层科学原理说起 - 能量守恒：能量不会被创造或消灭，只会在不同形式之间转化。对应到热力学中，就是热力学第一定律：ΔU = Q(热量) - W(功)。把这条定律映射到人体，我们可以把身体看作一个能量系统：能量储存的变化 = 能量摄入 − 能量消耗。也就是说，当摄入大于消耗，储能增加，更容易增重/增脂；当摄入小于消耗，储能减少，更容易减重/减脂。这就是减脂增肌背后最本质的科学原理。

体成分和减脂

对普通成年人来说，身体的常见构成可以拆解为：水（约 60%-70%）；脂肪（男性常见 10%–20%，女性常见 20%–30%）；蛋白质（约 15%–20%）；矿物质（4% - 7%）等。在科研领域，衡量体成分的金标准是 DEXA (双能 X 射线吸收法)。如果你希望更准确地了解自己的体成分，可以在三甲医院或高端健身房进行测量，使用 InBody 770 等较高端设备。注：Inbody 770 的结果和 DEXA 的相关性超过 95%。部分中低端型号受算法与测量条件影响更大，结果的稳定性和可信度相对较低。

另外，为什么我们要谈“减脂”，而不是“减重”？减重，顾名思义，就是体重的减少。这是最浅层的目标，也是绝大多数新手最容易掉进的误区。只要制造热量缺口，让摄入 < 消耗，体重确实就会下降。问题在于：体重下降不等于脂肪下降。一些“快速减肥法”，比如断碳水、节食等，之所以前几天能迅速掉 2–3 kg，主要减掉的是水分。虽然体重出现断崖式下降，但脂肪可能几乎没怎么动。如果只是单纯少吃、却缺乏训练，身体也会分解部分肌肉来供能；同时还可能出现代谢适应，让基础代谢率下降，减重越来越难，反弹也更容易发生。相比之下，减脂的目标是让脂肪下降，也就是体脂率降低或脂肪量减少。更重要的是，体脂的下降对健康的帮助更直接：它有助于收缩压和舒张压下降，改善血脂表现（如甘油三酯 TG 下降、高密度脂蛋白 HDL-C 上升、低密度脂蛋白 LDL-C 下降），并提升胰岛素敏感性与血糖控制。

所以为了健康，我们的目标要从“体重下降”升级到“脂肪减少”。

能量摄入的解析

从营养学角度，日常的能量摄入可以分为三部分：

1. 三大宏量营养素：蛋白质，碳水化合物和脂肪，除了三大宏量营养素，酒精也能提供能量

2. 必需的微量营养素：维生素 + 矿物质

3. 约占体重的 60% 的水，对维持正常的生理功能至关重要。它不仅帮助调节体温，还参与物质运输与代谢反应，水不提供能量

在介绍三大宏量营养素之前，先了解两个概念：食物热效应和能量密度。食物热效应 TEF (Thermic Effect of Food) 指你吃下食物后，身体为了消化、吸收、运输、代谢这些营养所额外消耗的能量。能量密度是指每克食物含有多少能量，能量密度 = kcal/g，低能量密度对于减脂更友好。卡路里是能量单位，1 千卡(Kilocalorie) = 1 大卡（Calorie，C要大写） = 1000 卡路里(calorie，c 要小写) = 4.184 千焦（Kilojoule，KJ）。

碳水化合物

碳水化合物包括单糖（如葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖等）、双糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖等）和多糖（淀粉、糊精和糖原等）多种物质，主要来源是谷物、薯类、水果、糖、部分乳制品等。碳水化合物是运动时的重要能量来源，维持血糖和中枢神经系统能量供应，在结构上可粗分为：糖、淀粉、膳食纤维。当碳水摄入后，一部分进入血液（血糖），大部分以糖原的形式储存在肌肉和肝脏中。碳水化合物的能量密度是 4 kcal/g。

之前提到的马拉松的撞墙，马拉松跑到 30-35km 左右的"撞墙"，本质上就是糖原耗尽。此时身体被迫切换到燃烧脂肪模式，而脂肪供能效率低。

大部分糖尿病患者应该对碳水化合物的摄入格外注意，优先选择低 GI（升糖指数）碳水，也建议好好读一读 《控糖革命》这本书。

蛋白质

蛋白质是人体最重要的组成部分，主要用于肌肉修复、酶的合成、免疫功能和激素调节等。蛋白质的主要来源是肉类、鱼类、蛋、奶制品、豆类、坚果等。蛋白质的能量密度也是 4 kcal/g。增肌的朋友们得多多关注蛋白质的摄入，肌肉生长在生理学上被称为“正氮平衡”（Positive Nitrogen Balance）。如果你的蛋白质摄入不足，身体就会处于“负氮平衡”，为了维持生命活动，身体会分解肌肉来获取氮，而三大宏量营养素中只有蛋白质含有氮原子。

脂肪

脂肪是三大宏量营养素中能量密度最高的，负责维持体温、保护内脏、合成激素以及脂溶性维生素的吸收。脂肪的主要来源是食用油、坚果、肉类脂肪、奶制品等。脂肪分为饱和脂肪，主要来自动物，需适量摄入；不饱和脂肪(好脂肪)，主要来自于橄榄油、牛油果、深海鱼等，有益心血管；反式脂肪，来自于工业加工产物，应尽量避免。

营养成分表

想更了解食物的卡路里，可以从营养成分表入手，或者借助 Keep、Lose It! 等 App 进行记录与估算。需要说明的是，由于中餐菜品复杂、烹饪方式多变（用油量、调味、食材比例差异都很大），这类 App 对中餐的热量估算整体误差往往更大，更适合作为趋势参考而非精确数值。下面我们以一瓶牛奶的营养成分表为例，手算一下这瓶 200 毫升牛奶的能量。

总能量是 309 kj * 200ml/100ml = 618 kj (148 kcal)

蛋白质 3.6 * 200ml/100ml * 4 = 28.8 kcal

脂肪 4.4 * 200ml/100ml * 9 = 79.2 kcal

碳水化合物 5.0 * 200ml/100ml * 4 = 40 kcal

假设一位 160 cm，50 公斤，30 岁的女性，今天吃了：碳水 200g，蛋白 120g，脂肪 100g，酒精 100g，我们也来算一下她今天的总摄入。

碳水：200 × 4 = 800 kcal

蛋白质：120 × 4 = 480 kcal

脂肪：80 × 9= 720 kcal

酒精：100 x 7 = 700 kcal (酒精的能量密度是 7 kcal/g)

合计：800 + 480 + 720 + 700 = 2700 kcal

记住这个数字，后续跟她每天的总能量消耗对比下，看看她这个吃法是增重还是减重。

能量消耗的解析（Total Daily Energy Expenditure TDEE）

TDEE = BMR + TEF + NEAT + EAT

基础代谢率 (Basal Metabolic Rate, BMR)

BMR 代表了在温和环境下的静息状态中，维持生命基本生理功能所需的能量。对于久坐人群，BMR 约占 TDEE 的 60-70%。BMR 主要由去脂体重（Fat-Free Mass, FFM）决定；高代谢器官（肝脏、大脑、心脏、肾脏）和骨骼肌在静息状态下的能量需求显著高于脂肪组织。计算模型： 目前认为 Mifflin-St Jeor 公式对普通人群最为准确。

男性 BMR = (10 × 体重 (公斤)) + (6.25 × 身高 (公分)) - (5 × 年龄 (岁)) + 5

女性 BMR = (10 × 体重 (公斤)) + (6.25 × 身高 (公分)) - (5 × 年龄 (岁)) - 161

上面那位 160 cm，50 公斤，30 岁女性的 BMR = 10 * 50 + 6.25 * 160 - 5 * 30 - 161 = 1189 kcal

#### 食物热效应 (Thermic Effect of Food, TEF)

食物热效应指机体在消化、吸收、运输与储存营养素过程中产生的能量消耗。不同宏量营养素的 TEF 差异明显：蛋白质约 20%–30%，碳水约 5%–10%，脂肪约 0%–3%。与未加工或少加工食物相比，加工度越高的食物往往 TEF 越低。这意味着即使摄入的卡路里相同，深加工食品可能带来更高的净能量留存，从而更容易形成能量盈余。

根据这位女性朋友今天的摄入计算 TEF：取中位数来估算

碳水：800 kcal * 25% = 200 kcal

蛋白质：480 kcal * 7.5% = 36 kcal

脂肪：720 kcal * 2% = 14.4 kcal

酒精：700 kcal * 15% = 105 kcal（酒精的 TEF 约为 10% - 20%）

总 TEF = 200 + 36 + 14.4 + 105 = 355.4 kcal。

#### 非运动性活动产热 (Non-Exercise Activity Thermogenesis, NEAT)

NEAT 包括所有非睡眠、非进食、非计划性运动的能量消耗，如步行上班、做家务等。因此，把步数和日常活动提上去依然是很有效的策略 - 饭后多走、把步数积累起来，确实能为你提供可观且可持续的能量消耗增量。

假定上面这位女性朋友今天步行上下班且做了不少家务，哈哈，NEAT = 500 kcal。

#### 运动活动产热 (Exercise Activity Thermogenesis, EAT)

EAT 指的是来自“有计划、结构化的运动/训练”所产生的能量消耗，是 TDEE（每日总能量消耗）里可主动调控的部分。假定上面那名女性今天下班后还跑步十公里，消耗 500 kcal，EAT = 500 kcal。

我们来算下这位女性朋友的 TDEE = BMR + TEF + NEAT + EAT = 1189 + 355.4 + 500 + 500 = 2544.4。还记得摄入的 2700 kcal 吗？这位勤奋的女性朋友，今天能量还盈余了 2700 kcal- 2544.4 kcal = 155.6 kcal。如果明天她不跑步了，保持同样的摄入，那这个能量盈余就会变成 655.6 kcal。

常见饮食法

地中海饮食

地中海饮食 (Mediterranean Diet) 源自地中海沿岸国家的饮食习惯。强调吃“原本的食物”。多吃：蔬菜、水果、全谷物、豆类、坚果、橄榄油（主要脂肪来源）。适量：鱼类、禽肉、乳制品、红酒。少吃：红肉、糖、加工肉类。地中海饮食营养均衡，碳水化合物 50% - 60%，脂肪 30% - 35% 且几乎都是单不饱和脂肪酸，蛋白质 10% -15%。地中海饮食连续多年被评为全球最佳饮食法，对心血管极好，还能降低慢性病风险。唯一的缺点是跟重油重盐的中式烹饪冲突。

高蛋白饮食

高蛋白饮食 (High Protein Diet) 是指提高蛋白质在饮食中的比例（通常占总能量的 25%-35% 或更多），相应减少碳水或脂肪。常用于增肌或减脂人群。高蛋白饮食有不少优点：饱腹感强，能有效减少零食欲望；在减脂期防止肌肉流失，维持基础代谢；食物热效应高，消化蛋白质本身消耗的热量比消化脂肪和碳水要高。需要注意的是容易便秘，有基础肾病的人群需遵医嘱。

16+8 断食

特点：16+8 断食法是间歇性断食的一种，即每天将进食时间限制在 8 小时窗口内，剩下 16 小时禁食（水和不含热量的饮料可饮）。16+8 的潜在益处包括：减少一天中的进食次数有助于降低热量摄入，间歇性断食还可以带来一些代谢改善，例如提高胰岛素敏感性、触发自噬修复机制等。需要注意的是刚开始几天早晨会非常饿，可能导致头晕、注意力不集中，以及部分女性可能因热量不足导致生理期紊乱。

生酮饮食

生酮饮食（keto）是低碳的极端形式，通常把每日碳水限制在 50 克以内（占比不到总能量的 5-10%），大量增加脂肪摄入，强迫身体进入“酮症”状态，用脂肪燃烧产生的酮体代替葡萄糖作为燃料。生酮饮食的优点是前期排水肿效果明显，体重下降快，信心建立快。但也有一些缺点是，由于酮体的产生，你会口臭，没有蔬菜水果的维生素，容易便秘。生酮饮食有点极端，短期效果很好，但难以坚持，还可能会引起胆固醇的升高。

减脂实践指南

1. 计算并设定每日所需能量。 首先，你需要估算自己的每日总消耗（TDEE）。可通过公式计算基础代谢（BMR），再乘以活动系数得到大致的 TDEE，或者借助在线计算器和智能设备。了解这一数值后，建议每天比维持所需能量少摄入约 15%~20%，或者减少 300~500 千卡。这样每周可形成约 2000~3500 千卡的累积缺口，理论上对应减重 0.25~0.5 公斤。对于超重较多者，可略扩大缺口至每天 500~1000 千卡，每周减重可达 0.5~1 公斤。

2. 确定三大营养素的分配，优先选择蛋白质和蔬菜水果，碳水化合物优先选择粗粮（糙米、燕麦、红薯、玉米、藜麦）。多喝水 1800 ml+，水能促进代谢，且不提供能量。

3. 提升 EAT，每周 3-5 次有氧，2 次力量训练，参与之前的制定训练计划那一讲。提升 NEAT，走路上下班、走楼梯、做家务、站立办公等。

- 改掉坏毛病，建立好习惯。一次只改一个坏习惯就够了。比如爱吃甜点的人，可以先给自己定个目标，逐步减少甜点摄入；当甜点这关稳住了，如果还常吃油炸食品，再把“戒油炸”作为下一个阶段的任务。建议每天起床后空腹称体重；同时随手记录饮食，更容易识别那些“隐形能量来源”，从而及时做出调整。

结语

这一讲，我们从能量守恒出发，拆解了减脂和增肌背后的科学原理。回到第一讲那张图，无论是身体活动和运动，还是营养(饮食)，最终目标都只有一个：让我们活得更健康、更长久。在平均寿命有望突破 90 岁的时代，也希望大家都能「再为祖国健康工作/生活五十年」。

下一讲，我们会把焦点拉回到身体活动和运动，聊聊如何进行身体评估和运动评估。If you can't measure it, you can't improve it.