撰文 ∣ 西岩 编辑 ∣ 沛川 近一百年来，随着科学技术的长足进步，农业生产达到前所未有的水平，在很多地方食物数量空前丰富；随着全球交流日益流畅，个人所面临的食物种类也空前丰富。正如动画片《美食猎人》片头词所说： “这是一个美食的时代，也是探寻未知的美味的一个时代。” 
来源：动画片《美食猎人》 根据世界资源研究所（World Resources Institute）的资料，在2009年度，全世界的粮食生产足够供给地球上每个人每天平均2831千卡（注意下图备注）的食物，其中还不包括用于做动物饲料和生产燃料的部分。 
注意：千卡英文为kilocalorie（kcal），通常也称为大卡或者卡（Calorie），注意C是大写的。1千卡=4.184千焦（kJ）。 每天2831千卡的热量已经大大超过营养学家推荐的2300千卡的食物热量，略少于3000千卡的实际估算。这还没有考虑随着科技革命造成的人类社会产业结构的变化，很多工作已经不需要大量的体力劳动，许多人的实际热量需求也在降低。不管怎么说，如果我们按照食物供应放开吃，多半会面临摄取食物过量的问题。 
根据2019年资料，全球人口摄入的蛋白质高于身体实际所需，富裕地区尤甚。图中黄色线条框出的区域为中国。 我们到底需要多少热量？ 生物学上有一个名词叫基础代谢率（Basal Metabolic Rate，简写为BMR），专门描述具有恒定体温的动物在非剧烈活动的情况下，维持生命所需消耗的最少能量。 一般认为，基础代谢率所代表的食物热量摄取量占人体全部热量消耗的70%，剩下的部分是体力活动（20%）和体温维持（10%）。 
基础代谢能量的主要部分为以肝脏和大脑为首的各大脏器所消耗。 
如果我们每天饮食摄取的热量超过身体消耗的量，多出来的部分就会转化成某种物质储存在体内。这种物质可以是肌肉，健美人士最爱；可以是糖原，运动员储备体能的基础；当然，也可以是脂肪，也是现代人深恶痛绝的东西。如何知道我们的身体需要多少热量，从而可以主动控制食物摄取量，从而做到“我的体重我做主”，是大众的需求，也是科学界非常关注的问题。 经过数代科学家的努力，现在公认的最精确估算成人基础代谢率的公式是由Mifflin和St Jeor于1990年发表的Mifflin St Jeor公式： 男性基础代谢率(千卡/天) =10×体重(公斤)＋6.25×身高(厘米) -5×年龄(岁)＋5 女性基础代谢率(千卡/天) =10×体重(公斤)＋6.25×身高(厘米) -5×年龄(岁) -161 因为这个公式来自于西方人群的研究，日本的科学家也于2011年提出了一个针对亚洲人的估算公式，即 Ganpule公式。如下图所示： 男性基础代谢率(千卡/天) =11.5×体重(公斤)＋5.6×身高(厘米)-3.3×年龄(岁) -101.2 女性基础代谢率(千卡/天) =11.5×体重(公斤)＋5.6×身高(厘米)-3.3×年龄(岁) -231.9 不管使用哪个公式，只要你知道自己的身高，体重和年龄，就可以算出自己的基础代谢率。 比如这两位：美丽的志玲姐姐和英雄的姚明。 
根据二人的公开数据，他们在相应年龄的基础代谢率见下图。不出意外，纤细的志玲姐姐每天需要的热量摄入不到大姚的一半。 
原始数据参照3年前的网络数据，可能不符合真实情况，仅作示意用。 以上两个计算基础代谢率的公式表明，维持身体正常运行的基本能量需求主要取决于身体的重量，然后依次是身高和年龄。与此同时，亚洲人的体重系数（Ganpule公式）是11.5，而西方人群的体重系数（Mifflin St Jeor公式）是10。这个差别似乎表明，平均体重较轻的亚裔的基础代谢率受体重影响的权重要高于平均体重较重的西方人群。 再来算算你有多胖 体脂率（body fat percentage，简写BFP）是一个用来描述身体脂肪占全身比重的指数，一般用百分比来表达，女性比男性高。例如：一个体重为60公斤的人如果拥有30%的体脂率，那么他身体的脂肪重量就是18公斤。 精确测量体脂率的方法不仅繁琐，而且昂贵，只有专业运动员才会用的。幸运的是，体脂率也可以通过身高、体重和年龄估算出来。 计算体脂率有很多经验公式，其中一个计算体脂率的公式（以下称为标准公式）如下： 男性体脂率(%) =1.2×体重(公斤)÷身高(米)2-0.23×年龄(岁) -16.2 女性体脂率(%) =1.2×体重(公斤)÷身高(米)2－0.23×年龄(岁) -5.4 仍然借用志玲姐姐和大姚的例子，他俩的体脂率通过标准公式计算的结果如下： 
由于姚明的体型属于非主流范围，因此标准公式计算结果与他实际的体脂率相比严重高估。根据公开资料，姚明的体脂率在７％左右。 一般来说，女性体脂率平均比男性高10.8%，如果志玲姐姐真的拥有与职业男性运动员相近的体脂率，那就太瘦了，这并不健康。 根据非官方的健身认证组织美国运动理事会（American Council on Excercise）公布的标准，男女两性在各种健康状态的体脂率范围如下： 
由上表可以看出，志玲姐姐的体脂率属于非常健康的水平。大姚因为是巨人的关系，这个表可能不太适用。 其实，还有一个方法可以根据基础代谢率来估算体脂率。科学家另外总结出一条使用体脂率来计算静息代谢率（Resting Daily Energy Expenditure）的公式。具体如下： Katch-McArdle算式： 静息代谢率 = 370 2160×(1-体脂率)×体重(公斤) 因为静息代谢率大致相当于基础代谢率。所以我们可以通过基础代谢率来反推出体脂率，即： 体脂率=1－(基础代谢率－370)/体重(公斤)/2160 现在比较一下两种方法计算得到的志玲和姚明的体脂率： 
可以看到，使用Ganpule公式计算出来的基础代谢率更吻合标准体脂率计算公式的结果趋势。这说明，使用Ganpule公式计算基础代谢率是更适合中国人的方法。 体重是影响身体所需能量的最大因素 因为我们的身体都是由大小相同的细胞构成，如果我们可以假设，在林志玲和姚明体内的绝大多数相同种类的细胞的数目、大小及其相对数量分布是相同或者非常近似的，那么较重的个体拥有较多的细胞，因此维持生命所需的能量自然也就较多。 这个观察在多项研究中得到支持：早在1880年，Max Rubner就发现了体重与基础代谢率的关系；2003年发表在《美国科学院院刊》（PNAS）上的另一项研究则修正了具体参数。在这项研究中，研究者在调查了其它研究测量得到的619种哺乳动物的基础代谢率（注：此研究使用每小时耗氧量，与上文中使用的热量单位不同）之后，发现以物种为单位的基础代谢率与动物体重的2/3次方成线性关系。 如果以人的体重（平均62公斤）为基准，把人类的基础代谢率定为1的话，其它动物的相对基础代谢率，即每公斤体重的基础代谢率，则为： 
相当于动物相对人类体重比率的立方根的倒数。从这个公式可以推出很有趣的事情，如下图所示：
天天跑马拉松的老鼠 从上图可以看到，生物实验和医药开发中常见的实验用小鼠（mouse），其相对基础代谢率竟然高达人类的14倍。这是什么概念呢？ 根据一项1976年的实地测验研究，马拉松选手在跑步过程中最大耗氧量为每分钟4.54升。而人类在静息状态下的平均耗氧量是每分钟0.28升。二者相除，可以得到马拉松选手在全速奔跑时的代谢水平是静息时的16倍。 这说明，相比于人类，小鼠的基础代谢率之高，几乎相当于人类一直在跑马拉松！这对于老鼠身体是一个巨大的能量负担。
大家知道，小鼠是抗癌药物研发的主要动物工具，这个结论对于癌症研究有什么影响么？ 很有可能。发表在《癌症研究》（Cancer Research）上的一项研究总结了10项研究中癌症病人的基础代谢率的测量结果。如下图所示，在所有情况下，无一例外，都出现了病人的基础代谢率比正常人的水平升高的情况。
如我们之前发布的内容所述，癌细胞是一类失控的快速生长细胞，其对营养物质和能量的利用效率极低，所以对食物热量摄取的需求极高，从而导致病人全局性的基础代谢率升高。不幸的是，病人在接受治疗过程中常常因为消化道上皮组织受到损伤而引起消化吸收功能严重减弱。两个作用相加，就会导致病人体重渐进下降，出现严重的营养不良和恶液质（Cachexia）。 小鼠旺盛的基础代谢率会不会使得小鼠的代谢能力提升空间不足，从而在异源移植人体肿瘤细胞的实验模式之下，影响并限制其接受来自于人体的癌细胞的能力，进一步导致在这样的实验条件之下，很多抗癌药物抑癌效果被高估呢？这是一个值得所有科学家思考的问题。 最后，我们再回到志玲姐姐和大姚这里，回到本期的主要话题： 我们到底应该吃多少才健康？ 根据前面的计算，取两个公式平均值后，志玲的平均基础代谢率为每天1229千卡，大姚为每天2670千卡。 二者分别除以70%，就是总热量估算值，分别为： 志玲，1756千卡；大姚，3814千卡。 以下是几种常见食物的热量表，分别换算成志玲和大姚的每日饭量后，数量大概是这样的（以下数据为估算值）：
如果为了保持当前体重，志玲姐姐需要每天吃相当于近5包方便面所含热量的食物，而大姚则需要10包方便面。当然，最重要的信息是，只要总热量控制得当，没有什么食物他们是绝对不能吃的。当然，饮食结构也是非常重要的健康饮食指标，缺乏多样性的食谱也是不健康的。 现在网上有很多数据库可以查找日常食物所含的热量；通过本期内容，你也已经知道了如何计算自己的每日食物摄取量，而更为重要的是，你又会如何搭配，吃出精彩，吃出健康呢？ 总 结 食物种类的丰富和数量的富足，使得很多现代人的菜单可以空前膨胀；而工作舒适度改善和强度弱化，使得现代人的热量需求同时空前萎缩。一胀一缩之间，不乏有人耽于欲望的刺激，而失去对身体需求的自我控制，导致过量饮食，引发健康危机。过量饮食，也许是现代人类健康的最大隐患。 |
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