能量是营养学研究的重要内容，人体的一切活动都与能量代谢分不开。新陈代谢是一切生命活动的基本特征，机体在物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用构成了整个能量代谢过程，人体在生命活动过程中，都需要能量，如物质代谢的合成和分解反应、心脏跳动、肌肉收缩、腺体分泌等均离不开能量的供给。
一、能量单位
能（energy）在自然界以太阳能、化学能、电能、机械能等多种形式存在，它们之间可以互相转换，为了计算上的方便，国际上制定了统一的计量单位，即焦耳（Joule J）或卡（Calorie）。
1千卡（kcal）指1000g纯水的温度由15℃上升到16℃所需要的能量；1焦耳（Joule J）是指用1牛顿（N）力把1kg物体移动1m所需要的能量。
1000J=1千焦耳（kilo joule kJ）
1000kJ=1兆焦（mega joule MJ）
1kcal=4.184kJ
1kJ=0.239kcal
1000kcal=4.184MJ
1MJ=239kcal
二、能量来源
人体是通过摄取动、植物性食物来获得所需要的能量。这些食物中所含的碳水化合物、脂类和蛋白质等营养素在体内代谢过程中可释放能量，因此，碳水化合物、脂肪和蛋白质统称为产能营养素或能源物质。
1.产能营养素产能营养素有碳水化合物、脂类和蛋白质。
（1）碳水化合物：碳水化合物是机体的重要能量来源，一般来说，机体所需能量的50%以上是由食物中的碳水化合物提供的。
（2）脂类：机体内的脂类分为组织脂质和贮存脂质两部分。
①组织脂质：主要包括胆固醇、磷脂等，是组织细胞的组成部分，在人体饥饿时也不减少，但不能成为能源，不可能供给能量。
②贮存脂质：主要是脂肪，也称甘油三酯或中性脂肪。机体全部的贮存脂质中，脂肪约占98%，其中一部分是来自食物的外源性脂肪；另一部分则来自体内碳水化合物和氨基酸转化合成的内源性脂肪。脂肪含能量最高，是体内各种能源物质的主要贮存形式。
在正常情况下，人体所消耗的能源物质有40%～50%来自于体内的脂肪，即使在饥饿情况下，体内的脂肪也能供给能量，以满足机体的需要。所以说，脂肪也是重要的能源物质，但它必须在机体有氧条件下才能供给能量。
③蛋白质：蛋白质是由氨基酸构成的，氨基酸在体内经过脱氨基或氨基酸转换作用，分解为非氮成分和氨基，其中的非氮成分（α-酮酸）可以氧化供能。
人体在正常情况下主要是利用碳水化合物和脂肪氧化供能。只有在特殊情况下，机体所需能源物质不足，如长期不能进食或消耗量过大时，体内的糖源和贮存脂肪被大量消耗之后，才可能依靠组织蛋白质分解成氨基酸而获取能量，以维持生命活动。
进食是周期性的，而能量消耗则是连续不断的。因而体内贮备的能源物质不断被利用，又不断的得到补充。当机体处于饥饿状态时，碳水化合物的贮存可迅速减少，此时脂肪和蛋白质则成为长期能量消耗时的能源贮备，在一定限度内，持续不断地为机体提供能量。
2.能量来源分配三类产能营养素在体内都有特殊的生理功能，并且相互影响。三者在总能量供给中应有一个合适的比例。根据我国居民的饮食特点，碳水化合物供给的能量应占成人总能量的55%～65%，脂肪占20%，蛋白质占10%～15%为宜。年龄越小，蛋白质及脂肪供能占的比例相应增加，成人脂肪供能量不宜超过总能量的30%。
3.食物的热价人体所需的能量来源于动物性和植物性食物中的碳水化合物、脂类和蛋白质三种产能营养素。每克产能营养素在体内氧化所产生的能量值称为“食物的热价”或“食物的能量卡价”，亦可称为“能量系数”。产能营养素在体内氧化是在酶的作用下缓慢进行的，由于氧化过程中的最终产物不同，所产生的热量（即能量）也不完全相同，另外食物中的营养素在消化道内并非100%吸收，一般混合膳食中碳水化合物的吸收率为98%，脂肪95%，蛋白质92%。所以，三种产能营养素在体内氧化实际产生能量与体外燃烧是不同的。
营养素名称产生能量（kJ/g）碳水化合物16.81KJ（4.0kcal）脂肪37.56KJ（9.0kcal）蛋白质16.24KJ（4.0kcal）
三、能量消耗
能量消耗以维持生命活动为目的，主要用于维持基础代谢、体力活动和食物生热效应，不同人群的能量消耗是不完全相同的，如儿童、青少年还应包括生长发育的能量需要，孕妇要包括子宫、乳房、胎盘、胎儿的生长及体脂储备所需要的能量；创伤病人康复期间也需要能量的补充。
1.基础代谢与基础代谢率基础代谢（basal metabolism，BM）是指人体维持生命的所有器官所需要的最低能量需要。而单位时间内的基础代谢，称为基础代谢率（basal metabolic rate，BMR），一般以每小时所需要的能量为指标。中国人正常基础代谢率平均值。
2.体力活动体力活动是人体能量消耗的主要因素，生理情况相近的人，基础代谢消耗的能量是接近的，而体力活动情况却相差很大，通常各种体力活动所消耗的能量约占人体总能量消耗的15%～30%。影响体力活动能量消耗的因素：
①肌肉越发达，能量消耗越多；
②体重越重者，能量消耗越高；
③劳动强度越大，能量消耗越多；
④工作和体力活动时间越长，能量消耗越大。
3.食物热效应食物热效应（thermic effect of food，TEF）是指由于进食而引起能量消耗增加的现象，又称食物特殊动力作用。如进食碳水化合物可使能量消耗增加5%～6%；进食脂肪增加4%～5%；进食蛋白质增加30%～40%，一般混合食物约增加基础代谢的10%。
食物热效应只能增加体热的外散，而不能增加可利用的能，换句话说，食物热效应对人体是一种损耗而不是一种收益。当只能够维持基础代谢的食物摄入后，消耗的能量多于摄入的能量，外散的热多于食物摄入的热，此项额外的能量消耗是由体内营养贮备所供给。因此，为了保护体内的营养贮备，膳食中必须考虑食物热效应额外消耗的能量，使摄入的能量与消耗的能量保持平衡。
4.生长发育及影响能量消耗的其他因素处在生长发育过程中的儿童和怀孕的妇女，其一天的能量消耗除基础代谢、体力活动等所需消耗的能量外，还应增加生长发育和子宫内胎儿发育所需的能量。
除此之外，机体能量消耗还受情绪和精神状态等因素的影响，如精神紧张地工作，可使大脑的活动加剧，能量代谢需增加3%～4%，但是，与体力劳动相比，脑力劳动的能量消耗仍然是相对的少。
四、能量需要量和摄入量
人体能量代谢的最佳状态是达到能量消耗与能量摄入的平衡。这种能量平衡能使机体保持健康。能量代谢失衡，即能量缺少或过剩都对身体健康不利。如能量摄入长期过剩，则会转化为脂肪在体内贮存，使人肥胖，增加了心脑血管疾病、糖尿病等疾病的危险性。