呼吸商 機體依靠呼吸功能從外界攝取氧，以供各種營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的需要，同時也將代謝終生物CO2呼出體外，一定時間內(nèi)機體的CO2產(chǎn)量與耗氧量的比值稱為呼吸商（respiratory quotient, RQ)。各種營養(yǎng)物質(zhì)在細胞內(nèi)氧化供能屬于細胞呼吸過程，因而雙將各種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時的CO2產(chǎn)量與耗氧量的比值稱為某物質(zhì)的呼吸商。嚴格說來，應(yīng)該以CO2和O2的克分子（mol)比值來表示呼吸商。但是，因為在同一溫度和氣壓條件下，容積相等的不同氣體，其分子數(shù)都是相等的，所以通常都用容積數(shù)（ml或L)來計算CO2與O2的比值，即：
糖、脂肪和蛋白質(zhì)氧化時，它們的CO2產(chǎn)量與耗氧量各不相同，三者的呼吸商也不一樣。
因為各種營養(yǎng)物質(zhì)無論在體內(nèi)或體外氧化，它們的耗氧量與CO2產(chǎn)量都取決于各該物質(zhì)的化學組成，所以，在理論上任何一種營養(yǎng)物質(zhì)的呼吸商都可以根據(jù)它的氧化成終產(chǎn)物（CO2和H20)化學反應(yīng)式計算出來的。
糖的一般分子式為（CH20)n，氧化時消耗的02和產(chǎn)生的C02分子數(shù)相等，呼吸商應(yīng)該等于1。如上述葡萄糖氧化的反應(yīng)式所示，C02產(chǎn)量與耗氧量均為6mol故：
脂肪氧化時需要消耗更多的氧。在脂肪本身的分子結(jié)構(gòu)中，氧的含量遠較碳和氫少。因此，另外提供的氧不僅要用氧化脂肪分子中的碳，還要用來氧化其中的氫。所以脂肪的呼吸商將小于1�，F(xiàn)以甘油三酸酯（triolein)為例：
RQ＝57molC02/80mol02＝0.71
蛋白質(zhì)的呼吸商較難測算，因為蛋白質(zhì)在體內(nèi)不能完全氧化，而且它氧化分解途徑的細節(jié)，有些還不夠清楚，所以只能通過蛋白質(zhì)分子中的碳和氫被氧化時勢需氧量和C02產(chǎn)量，間接算出蛋白質(zhì)的呼吸商，其計算值為0.80。
在人的日常生活中，營養(yǎng)物質(zhì)不是單純的，而是糖、脂肪和蛋白質(zhì)混合而成的（混合膳食)。所以，呼吸商常變動于0.71-1.00之間。人體在特定時間內(nèi)的呼吸產(chǎn)要看哪種營養(yǎng)物質(zhì)是當時的主要能量來源而定。若能源主要是糖類，則呼吸商接近于1.00；若主要是脂肪，則呼吸商接近于0.71。在長期病理性饑餓情況下，能源主要來自機體本身的蛋白質(zhì)和脂肪，則呼吸商接近于0.80。一般情況下，攝取混合食物時，呼吸商常在0.85左右。
現(xiàn)將糖、脂肪和蛋白質(zhì)三者的熱價、氧熱窬及呼吸商等數(shù)據(jù)列于表7-1，以供理解和測算能量代謝率之用。
表7-1 三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時的幾種數(shù)據(jù)
| 營養(yǎng)物質(zhì) | 產(chǎn)熱量（kJ/g) | 耗氧量(L/g) | CO2產(chǎn)量(L/g) | 氧熱價(kJ/J) | 呼吸商(RQ) | ||
| 物理熱價 （用彈式熱量計測得) |
生物熱價 （體內(nèi)生物氧化值) |
營養(yǎng)學 熱價* | |||||
| 糖 | 17 | 17 | 16.7 | 0.83 | 0.83 | 21 | 1.00 |
| 蛋白質(zhì) | 23.5 | 18 | 16.7 | 0.95 | 0.76 | 18.8 | 0.80 |
| 脂肪 | 39.8 | 39.8 | 37.7 | 2.03 | 1.43 | 19.7 | 0.71 |
*營養(yǎng)學通常采用概數(shù)來計算食物的熱價
影響呼吸商的其它因素：
機體的組織、細胞 不僅能同時氧化分解各種營養(yǎng)物質(zhì)，而且也使一種營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N營養(yǎng)物質(zhì)。糖的轉(zhuǎn)化為脂肪時，呼吸商可能變大，甚至超過1.00。這是由于當一部分糖轉(zhuǎn)化為脂肪時，原來糖分子中的氧即有剩余，這些氧可能參加機體代謝過程中氧化反應(yīng)，相應(yīng)地減少了從外界攝取的氧量，因而呼吸商變大。反過來，如果脂肪轉(zhuǎn)化為糖，呼吸商也可能低于0.71。這是由于脂肪分子中含氧比例小，當轉(zhuǎn)化為糖時，需要更多的氧進入分子結(jié)構(gòu)，因而機體攝取并消耗外界氧的量增多，結(jié)果呼吸商變小。另外，還有其它一些代謝反應(yīng)也能影響呼吸商。例如，肌肉劇烈運動時，由于氧供不應(yīng)求，糖酵解增多，將有大量乳酸進入血液。乳酸和碳酸鹽作用的結(jié)果，會有大量由肺肺排出，此時呼吸商將變大。又如，肺過度通氣、酸中毒等情況下，機體中與生物氧化無關(guān)的CO2大量排出，也可現(xiàn)呼吸大于1.00的情況。相反，肺通氣不足、堿中毒等情況下，呼吸商將降低。
前已述，應(yīng)該測出在一定時間內(nèi)機體中糖、脂肪和蛋白質(zhì)三者氧化分解的比例。為此。首先必須查清氧化了多少蛋白質(zhì)，并且將氧化這些蛋白質(zhì)所消耗的氧量和所產(chǎn)生的CO2從機體在該時間內(nèi)的總耗氧量和總CO2產(chǎn)量中減去，算出糖和脂肪氧化（非蛋白質(zhì)代謝)的CO2產(chǎn)量和耗氧量的比值，即非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotient,NPRQ)，然后才有可能進一步查清糖和脂肪各氧化了多少克。
尿氮測定 尿中的氮物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物。因此可以通過尿氮來估算體內(nèi)被氧化的蛋白質(zhì)的數(shù)量。蛋白質(zhì)的平均重量組成是：C50%，O223%，N16%，S1%。蛋白質(zhì)中16%的N是完全隨尿排出的。所以，1g 尿氮相當于氧分解6.25g蛋白質(zhì)，測得的尿氮重量（g)乘以6.25，便相當于體內(nèi)氧分解的蛋白質(zhì)量。
非蛋白呼吸商 它是估算非蛋白代謝中糖和脂肪氧化的相對數(shù)量的依據(jù)。研究工作者早已按從0.707到1.00范圍內(nèi)的非蛋白呼吸產(chǎn)，算出糖和脂肪兩者氧化的各自百分比以及氧熱價（表7-2)。
表7-2 非蛋白呼吸商和氧熱價
| 非蛋白呼吸商 |
氧化的% |
氧熱價(kJ/L) | |
| 糖 | 脂肪 | ||
| 0.707 | 0.00 | 100.0 | 19.62 |
| 0.71 | 1.10 | 98.9 | 19.64 |
| 0.72 | 4.75 | 95.2 | 19.69 |
| 0.73 | 8.40 | 91.6 | 19.74 |
| 0.74 | 12.0 | 88.0 | 19.79 |
| 0.75 | 15.6 | 84.4 | 19.84 |
| 0.76 | 19.2 | 80.8 | 19.89 |
| 0.77 | 22.8 | 77.2 | 19.95 |
| 0.78 | 26.3 | 73.7 | 19.99 |
| 0.79 | 29.0 | 70.1 | 20.05 |
| 0.80 | 33.4 | 66.6 | 20.10 |
| 0.81 | 36.9 | 63.1 | 20.15 |
| 0.82 | 40.3 | 59.7 | 20.20 |
| 0.83 | 43.8 | 56.2 | 20.26 |
| 0.84 | 47,2 | 52.8 | 20.31 |
| 0.85 | 50.7 | 49.3 | 20.36 |
| 0.86 | 54.1 | 45.9 | 20.41 |
| 0.87 | 57.5 | 42.5 | 20.46 |
| 0.88 | 60.8 | 39.2 | 20.51 |
| 0.89 | 64.2 | 35.8 | 20.56 |
| 0.90 | 67.5 | 32.5 | 20.61 |
| 0.91 | 70.8 | 29.2 | 20.67 |
| 0.92 | 74.1 | 25.9 | 20.71 |
| 0.93 | 77.4 | 22.6 | 20.77 |
| 0.94 | 80.7 | 19.3 | 20.82 |
| 0.95 | 84.0 | 16.0 | 20.87 |
| 0.96 | 87.2 | 12.8 | 20.93 |
| 0.97 | 90.4 | 9.58 | 20.98 |
| 0.98 | 93.6 | 6.37 | 21.03 |
| 0.99 | 96.8 | 3.18 | 21.08 |
| 1.00 | 100.0 | 0.0 | 21.13 |
Lusk修訂
間接測熱法計算原則 實驗測得的機體24小時內(nèi)的耗氧量和CO2產(chǎn)量以及尿氮量，根據(jù)表7-1和7-2中相應(yīng)的一些數(shù)據(jù)計算。首先，由尿氮量算出被氧分解的蛋白質(zhì)量。由被氧化的蛋白質(zhì)量從表7-1中算出其產(chǎn)熱量、耗氧量和CO2產(chǎn)量；其次從總耗氧量和總CO2產(chǎn)量中減去蛋白質(zhì)耗氧量和CO2產(chǎn)量，計算出非蛋白呼吸商。根據(jù)非蛋白呼吸商查表7-2的相應(yīng)的非蛋白呼吸商的氧熱價，計算出非蛋白代謝的產(chǎn)熱量；最后，24小時產(chǎn)熱量為蛋白質(zhì)代謝的產(chǎn)熱量與非蛋白代謝的產(chǎn)熱量之和。此外，從非蛋白呼吸還可推算出參加代謝的糖和脂肪的比例。
間接測熱法的計算方法舉例
首先測定受試者一定時間內(nèi)的耗氧量和CO2產(chǎn)量，假定受試者24小時的耗氧量為400L，CO2產(chǎn)量為340L（已換算成標準狀態(tài)的氣體容積)。另經(jīng)測定尿氮排出量為12g。根據(jù)這些數(shù)據(jù)和查表7-1、7-2，計算24小時產(chǎn)熱量，其步驟如下：（1)蛋白質(zhì)氧化量=12×6.25=7g
產(chǎn)熱量=18×75=1350kJ
耗氧量=0.95×75=71.25L
CO2產(chǎn)量=0.76×75=57L
�。�2)非蛋白呼吸商
非蛋白代謝耗氧量=400-71.25=328.75L
非蛋白代謝CO2產(chǎn)量=340-57=283L
非蛋白呼吸商=283/328.75=0.86
(3)根據(jù)非蛋白呼吸商的氧熱價計算非蛋白代謝的熱量
查表7-2,非蛋白呼吸商為0.86時,氧熱價為20.41。所以，非蛋白代謝產(chǎn)熱量=328.75×20.41=6709.8kj 。
（4)計算24小時產(chǎn)熱量
24小時產(chǎn)熱量=1350+6709.8=8059.8kJ
�。ǖ鞍踪|(zhì)代（非蛋白代謝產(chǎn)熱量)謝產(chǎn)熱量)
計算的最后數(shù)值8059.8kJ就是該受試者24小時內(nèi)的能量代謝率
耗氧量與CO2產(chǎn)量的測定方法及臨床應(yīng)用 測定耗氧量和CO2產(chǎn)量的方法有兩種：閉合式測定法和開放式測定法。
�。�1)閉合式測定法：在動物實驗中，將受試動物置于一個密閉的能吸熱的裝置中。通過氣泵，不斷將定量的氧氣送入裝置。動物不斷地攝取氧，可根據(jù)裝置中氧量的減少計算出該動物在單位時間內(nèi)的耗氧量。動物呼出的CO2則由裝在氣體回路中的CO2吸收劑吸收。然后根據(jù)實驗前后CO2吸收劑的重量差，算出單位時間內(nèi)的CO2產(chǎn)量。由耗氧量和CO2產(chǎn)量算出呼吸商。
臨床上為了簡便，通常只使用肺量計（圖7-2)來測量耗氧量。該裝置的氣體中容器中裝置氧氣，受試者通過呼吸口瓣將氧氣吸入呼吸器官。此時氣體容器的上蓋隨吸氣而下降，并由連于上蓋的描筆記錄在記錄紙上。根據(jù)記錄紙上的方格還可讀出潮氣量值。受試者的呼出氣則通過吸收容器（呼出氣中的CO2和水可除除掉)進入氣體容器中，于是氣體容器的上蓋又復(fù)升高，描筆也了隨之升高。由于受試者攝取了一定量的氧氣，呼出氣中CO2又被除掉，氣體容器中的氧氣量因而逐漸減少。描筆則記錄出曲線逐漸下降的過程。在一定時間內(nèi)（通常為6min)，描筆的總下降高度，就是該時間內(nèi)的耗氧量。
圖7-2 肺量計結(jié)構(gòu)模式圖
�。�2)開放式測定法（氣體分析法)：它是在機體呼吸空氣的條件下測定耗氧量和CO2產(chǎn)量的方法，所以稱為開放法。其原理是，采集受試者一定時間內(nèi)的呼出氣，測定呼出氣量并分析呼出氣中氧和CO2的容積百分比。由于吸入氣就是空氣，所以其中氧和CO2的容積百分比不必另測。根據(jù)吸入氣和呼出氣中氧和CO2的容積百分比的差數(shù)，可算出該時間內(nèi)的耗氧量和CO2排出量。
氣體分析方法很多，最簡便而又廣泛應(yīng)用的方法，是將受試者在一定時間內(nèi)呼出氣采集于氣袋中，通過氣量計測定呼氣量，然后用氣體分析器分析呼出氣的組成成分，進而計算耗氧量和CO2產(chǎn)量，并算出呼吸商。
