人体的组织细胞不能直接利用食物中的能量来进行各种生理活动。食物中能源物质的碳氢键蕴藏着化学能，在体内氧化过程中碳氢键断裂，消耗有机物和氧气，产生二氧化碳和水，然后释放能量。每克供能营养素（蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维和酒精）在体内氧化分解时提供的能量，叫做“能量折算系数”。各种供能营养素的能量折算系数如图表所示。

每种食物所含的能量则根据食物内所含各种供能营养素的含量，乘以相应的能量折算系数，再求和而得。例如，100克的牛奶中含蛋白质3.0克，脂肪3.2克，碳水化合物3.4克，则其所含能量为：3.0×4+3.2×9+3.4×4=54.4千卡（卡与焦耳换算详见①）。一般食物成分表中所列的能量值，都是根据此加以推算，其代表的也就是人体可利用的能量。

我们需要注意的是，每克碳水化合物或蛋白质在体内氧化可产生4千卡的能量，而每克脂肪则能产生9千卡的能量。也就是说，同等重量的脂肪是碳水化合物和蛋白质在体内氧化释放能量的2倍还要多。因此，摄入脂肪比摄入碳水化合物和蛋白质更容易造成能量过剩。

另外，每克酒精（乙醇）含有7千卡的能量，也就是说高度的白酒基本上是纯能量食物，不含其他的营养素。一小瓶白酒（58%酒精含量，200毫升）中的一次就可以为人体提供大约700千卡的能量，几乎可以满足一个静坐不动的女性半天的能量需求。虽然酒精在体内不能直接转换为脂肪，但其产生的能量可以代替食物中三大营养素所产生的能量在体内代谢。当摄入能量大于消耗能量时，机体优先氧化消耗酒精，机体就会将被酒精所替换的其他食物来源氧化所产生的能量转变为脂肪在体内储存。无节制的饮酒不仅为人体增加了多余的能量，还带来健康方面的负担，因此需限制摄入。

营养物质在体内的能量转化发生在线粒体中，因此线粒体是人体各种细胞制造能量的器官，也是人体的“能量工厂”。我们每时每刻都在呼吸，目的是不氧气吸入体内用于制造身体可以利用的能量。氧气被线粒体利用制造能量的过程如同发电厂燃烧煤来发电一样。细胞生命活动所必需的能量，大约95%来自线粒体。

虽然机体所需要的能量来源于食物，但机体的组织细胞并不能直接利用食物的能量来进行各种生理活动。能量的直接提供者是ATP（三磷酸腺苷），是体内最主要的高能磷酸键化合物，广泛存在于人体一切细胞内。各种细胞活动都需要ATP供能，例如，神经传导兴奋时离子转运、腺体分泌时分泌物透过细胞、消化管道的消化吸收、肾小管的重吸收活动、肌肉收缩活动等。ATP分子中蕴藏着大量的能量，既是体内重要的储能物质，又是知己的供能物质，它所释放的能量可供机体完成各种生理活动的需要。1摩尔ATP断裂一个高能磷酸键（Pi）,成为ADP（二磷酸腺苷），就能够产生7至12千卡的能量。人体在生命活动过程中所消耗的ATP则有营养物质在体内氧化分解释放的能量不断地将ADP重新变成ATP而得到补充。