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能量代谢的研究可以说开始于16世纪，直到19世纪末前后，各国科学家陆续发现代谢率与人体表面积成正比，食物特殊动力作用，证实能量守恒定律也适用于人体，编制出食物热值表以及能量转换系数。人类的自身研究才开始上升到一个全新的阶段。
人体在生命活动过程中，一切生命活动都需要能量，如物质代谢的合成反应、肌肉收缩、腺体分泌等等。而这些能量主要来源于食物。动植物性食物中所含的营养素可分为五大类：碳水化合物、脂类、蛋白质、矿物质和维生素，加上水则为六大类。其中，碳水化合物、脂肪和蛋白质经体内氧化可释放能量。三者统称为“产能营养素”或“热源质”。这三类营养素普遍存在于各种食物中。粮谷类和薯类食物碳水化合物较多，是膳食能力最经济的来源;油料作物富含脂肪;动物性食物一般比植物性食物含有更多的脂肪和蛋白质;但大豆和硬果类例外，它们含丰富的油脂和蛋白质;蔬菜和水果一般含量较少。
通常每克碳水化合物、脂肪、蛋白质在人体内平均可产生代谢能力分别为4kcal、9kcal、4lcal。同时一般情况下一个人在5-7天内的热能摄入量等于消耗量。