营养学的基本概念

一、营养（nutrition）：指人体摄取、消化、吸收和利用食物中营养物质以满足机体生理需要的生物学过程。

二、营养学：是研究营养规律及其改善措施的科学。

三、营养素：指食物中可给人体提供能量、机体构成成分和组织修复以及生理调节功能的化学成分。

    （1）宏量营养素：蛋白质、脂肪、碳水化合物。

    （2）微量营养素：维生素、矿物质。

（3）能量营养素：碳水化合物、脂肪、蛋白质。

第一节 蛋白质

一、蛋白质的功能

    1、人体组织的构成成分——结构蛋白。

        如：骨骼、牙齿——胶原蛋白；指甲——角蛋白

    2、构成体内各种重要的生理活性物质——功能蛋白。

        如：酶——具有催化功能的蛋白质

3、供给能量。

        如：1g食物蛋白质在体内产生约16.7kJ的能量

二、氨基酸和必需氨基酸

（一）氨基酸、肽、蛋白质关系

    构成人体蛋白质的氨基酸有20种，它们是：Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、His、Ala、Arg、Asp、Asn、Glu、Gln、Gly、Pro、Ser、Cys、Thr

（二）必需氨基酸

    概念：人体不能合成或合成速度不能满足机体需要，必须从食物中直接获得的氨基酸。

    Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Thr、Trp、Val、His

条件必须氨基酸：Cys、Tyr（可由Met、Phe转化）

（三）氨基酸模式和限制氨基酸

    1、氨基酸模式：蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。

    ①以蛋白质中Trp的含量定为1，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值，这一系列比值就是该种蛋白质的氨基酸模式。

    ②食物蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式越接近，营养价值也相对越高。

    ③实验中常以鸡蛋蛋白质作为参考蛋白。

    2、限制氨基酸：蛋白质中一种或几种必需氨基酸相对含量较低，导致其它的必需氨基酸在体内不能被充分利用而浪费，这些含量相对较低的必需氨基酸称限制氨基酸。

    3、蛋白质互补作用：为了提高植物性蛋白质的营养价值，往往将两种或两种以上的食物混合食用，以相互补充必需氨基酸的不足。这种作用称蛋白质互补作用。

如：肉类和大豆蛋白可弥补米面蛋白质中Lys的不足。

三、蛋白质的消化、吸收和代谢

   1、消化过程：蛋白质被消化道内的酶（胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、肽酶等）分解为氨基酸。

    2、吸收过程：氨基酸通过小肠粘膜细胞吸收进入肝门静脉而被运送到肝脏和其它组织或器官被利用。

    ①氨基酸的吸收是靠三种主动运输系统进行，它们分别转运中性、酸性和碱性氨基酸。

②结构相似的氨基酸在共同使用同一种转运系统时，相互间有竞争机制，从而保证肠道能按食物中氨基酸的含量比例进行吸收。

3、蛋白质代谢

    ①氮的来源：摄入食物蛋白

    ②氮的损失

    a、粪便

    b、尿

    c、其他（毛发、皮屑脱落等）

    ③氮平衡

    B=I－（U+F+S）

    a、零氮平衡：健康成人应维持零氮平衡并富裕5%

    b、正氮平衡：儿童生长发育、妇女怀孕、疾病恢复、运动和劳动需要增加肌肉

    c、负氮平衡：饥饿、疾病、年老

    ④内源性蛋白质的动态平衡

四、食物蛋白质的营养学评价

    在营养学上，主要从蛋白质的含量、被消化吸收程度、被人体利用程度三方面来全面评价食品蛋白质的营养价值。

    （一）蛋白质的含量

    采用凯氏定氮法测定，即蛋白质含量=氮含量×6.25

    （二）蛋白质消化率

    ①蛋白质真消化率（%）=［食物氮－（粪氮－粪代谢氮）］×100／食物氮

    ②蛋白质表观消化率（%） =（食物氮－粪氮）×100／食物氮

    （三）蛋白质利用率

常见几种指标：生物价、蛋白质净利用率、蛋白质功效比值、氨基酸评分等。

①生物价：反映食物蛋白质消化吸收后被机体利用程度的指标。

    生物价=储留氮×100／吸收氮

    应用：对肝、肾病人的膳食很有意义。

    ②蛋白质净利用率：反映食物中蛋白质被利用程度。

    蛋白质净利用率=消化率×生物价

    ③蛋白质功效比值（PER）：反映蛋白质营养价值。

    PER=动物体重增加（g） ／摄入食物蛋白质（g）

    应用：作为婴幼儿食品中蛋白质的评价指标。

④氨基酸评分：反映蛋白质构成和利用的关系。

五、蛋白质营养不良及营养状况评价

    1、蛋白质摄入不足

    （1）对儿童而言，容易患蛋白质—能量营养不良（PEM）疾病。

    PEM有两种：

    ①能量摄入基本满足而蛋白质摄入严重不足，表现为水肿、虚弱、生长滞缓、易生病等；

    ②能量和蛋白质摄入均严重不足。

    （2）对成人而言，可引起体力下降、浮肿、抗病力减弱等。

    2、蛋白质摄入过多（动物蛋白）

    （1）相应摄入过多动物脂肪和胆固醇；

    （2）氮的排泄量增加，加重肾脏负担；

（3）加速骨骼中钙质丢失。

六、蛋白质供给量及食物来源

    1、膳食中要注意蛋白质摄入量（长时间处于正氮平衡或负氮平衡都对健康不利）。

    2、摄入标准：成人按0.8g/（kg·d）为宜。

    3、我国以植物性食物为主（较难利用），成人蛋白质推荐摄入量为 1.16 g/（kg·d）。

    4、蛋白质不是主要供能物质，蛋白质摄入量占膳食总能量的10%—12%。

    5、反映蛋白质营养水平的指标：

    ①血清白蛋白（正常值为35—50g/L）

    ②血清运铁蛋白（正常值为2.2—4.0g/L）

    6、膳食中要注意蛋白质互补（植物蛋白与动物蛋白）

7、优质蛋白：大豆、牛奶 

第二节 脂类

一、脂类的分类及功能

  （一）甘油三酯

    1、甘油三酯：一个甘油分子和三个脂肪酸化合而成。

    （1）主要生理功能

     ①体内贮存和提供能量（1g脂肪产生约39.7kJ能量）

     两个特点：a、脂肪细胞可以不断贮存脂肪（导致肥胖）

               b、脂肪不能给脑、神经细胞及血细胞供应能量

     ②维持体温正常（皮下脂肪起隔热保温作用）

     ③保护作用（保护内部器官免受外力伤害）

④内分泌作用（有些脂肪参与机体代谢、免疫等生理过程）

⑤帮助机体更有效的利用碳水化合物和节约蛋白质（保护蛋白质不被用来做能源物质）

     ⑥机体重要的构成成分（细胞膜中含有大量脂肪酸）

    （2）特殊营养学上功能

     ①增加饱腹感

     ②改善食物的感官性状

     ③提供脂溶性维生素

     2、脂肪酸

     （1）脂肪酸的结构

       CH3—（CH2）n—CH2—COOH

      甲基端                   羧基端

     （2）脂肪酸的分类

　  ①长链、中链、短链

②饱和、单不饱和、多不饱和

（3）脂肪酸的饱和程度越高、碳链越长，其熔点也越高。

    （4）营养学上最具价值的两类脂肪酸：

    ①n-3系列不饱和脂肪酸

    ②n-6系列不饱和脂肪酸

    3、必需脂肪酸

    （1）概念：人体不可缺少而自身又不能合成，必须通过食物供给的脂肪酸。

    （2）两种重要必需脂肪酸：亚油酸、亚麻酸

    （3）必需脂肪酸的功能

    ①是磷脂的重要组成成分

    ②是合成前列腺素的前体

    ③与胆固醇的代谢有关

（4）缺乏或摄入过多必需脂肪酸均不利于健康

    ①缺乏：引起生长迟缓、生殖障碍、皮肤损伤以及肾脏、肝脏、神经和视觉方面的多种疾病。

    ②过多：使体内有害氧化物、过氧化物增加。

    （二）磷脂

    （1）磷脂是指甘油三酯中的一个或两个脂肪酸被含磷酸的其它基团所取代的一类脂类物质。

    （2）磷脂具有亲水性和亲脂性双重特性。

    （3）缺乏磷脂容易产生皮疹等疾病。

    （三）固醇类

    （1）固醇类是一类含有同样多个环状结构的脂类化合物。

    （2）最重要的固醇：胆固醇

（3）胆固醇广泛存在于动物性食品中，一般不缺乏。

（4）胆固醇过多容易引起高血脂、动脉粥样硬化、心脏病等疾病。

二、脂类的消化、吸收和转运

    （一）消化过程：胆汁首先将脂肪乳化，脂肪酶将甘油三酯水解，生成游离脂肪酸和甘油单酯。

    （二）吸收过程：

    1、甘油、长链和中链脂肪酸被小肠细胞直接吸收进入血液。

    2、长链脂肪酸和甘油单酯先在小肠细胞重新合成甘油三酯，并和磷脂、胆固醇和蛋白质形成乳糜微粒，由淋巴系统进入血循环，最终被肝脏吸收。

（三）转运过程：合成LDL（可进入细胞）或HDL（可运回肝脏代谢）。

（四）磷脂的消化吸收和甘油三酯相似。

    （五）胆固醇可直接被吸收，一部分被利用，一部分被膳食纤维，随粪便排出体外。

三、脂类的食物来源及供给量

    （一）脂类的食物来源

    1、动物脂肪：饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸多，多不饱和脂肪酸少。

    2、植物油：主要含不饱和脂肪酸。如亚油酸普遍存在于植物油中，亚麻酸在豆油中较多。

    3、磷脂：蛋黄、肝脏、大豆、麦胚和花生含量多。

4、胆固醇：动物脑、肝、肾等内脏含量多。

（二）脂肪的摄入量

1、我国对各类人群脂肪摄入量有详细推荐。

    2、平时注意摄入一定量植物油，一般不会缺乏必需脂肪酸。

    3、不应完全排除饱和脂肪酸的摄入。

    4、具有脂肪性状又不能被人体吸收的脂肪替代产品：

    ①由蔗糖和脂肪酸合成蔗糖聚酯

②从燕麦中提取的燕麦素

第三节 碳水化合物

一、碳水化合物的分类、食物来源

（一）单糖

    1、葡萄糖：是构成食物中各种糖类的最基本单位，人只能代谢D型葡萄糖。

    2、果糖：

    ①是目前发现的最甜的单糖，果糖在体内经肝脏转化为葡萄糖后被人利用。

    ②食物来源：水果、蜂蜜等

3、半乳糖：是乳糖重要成分，在人体中先转变成葡萄糖后才被利用。

4、其它单糖：

    ①戊糖：包括核糖、脱氧核糖、阿拉伯糖、木糖等，其中后两种主要存在于水果和根、茎类蔬菜中。

    ②糖醇：木糖醇、山梨醇、甘露醇、麦芽糖醇等，存在于水果、蔬菜中。

    （二）双糖

    1、蔗糖

    ①由一分子葡萄糖和一分子果糖组成。

    ②食物来源：甘蔗、甜菜、蜂蜜等

    2、麦芽糖

    ①由两分子葡萄糖组成。

②食物来源：麦芽

3、乳糖

    ①由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成。

    ②食物来源：奶、奶制品等

    4、海藻糖

    ①由两分子葡萄糖组成（组成方式与麦芽糖不一样）。

    ②食物来源：食用蘑菇等

    （三）寡糖

    1、由3~10个单糖构成。

    2、重要的两种寡糖：棉子糖（三糖）、水苏糖（四糖），它们主要存在于大豆中，不被肠道消化酶分解，但能被大肠中肠道细菌分解，导致胀气。

3、一些寡糖能被肠道中有益菌（双歧杆菌等）利用，具有保健作用。

（四）多糖：由10个以上单糖组成

    1、糖原

    ①肝糖原：维持维持正常血糖浓度。

    ②肌糖原：提供肌体运动所需能量。

    2、淀粉

    ①分为直链淀粉和支链淀粉，其水解产物是葡萄糖。

    ②食物来源：薯类、豆类、谷类等。

    3、纤维

    ①是指存在于植物体中不能被人体消化吸收的多糖。

    ②分为不溶性纤维和可溶性纤维。

二、碳水化合物的功能

（一） 体内碳水化合物的功能

人体内碳水化合物有三种存在形式：葡萄糖、糖原、含糖复合物，它们具有以下功能

    1、贮存和提供能量

    2、是机体的构成成分

    3、节约蛋白质作用

    4、抗生酮作用

    （二）食物碳水化合物的功能

    1、主要的能量营养素

    2、改变食物的色、香、味、型

    3、提供膳食纤维（水果、蔬菜、粗粮等）

    ①增强肠道功能，有利粪便排出

    ②控制体重和减肥

    ③可降低血糖和血胆固醇

④具有防止结肠癌作用

三、碳水化合物的消化吸收

    （一）消化过程：淀粉经口腔（唾液淀粉酶）、胃（胃酸）、小肠（胰淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等），最终分解为单糖。

    （二）吸收过程：通过主动运输进入小肠细胞，被吸收进血液，运送到肝脏，在进行相应的代谢或运送到其它器官直接被利用。

    （三）一些膳食纤维，主要为可溶性纤维能被肠道细菌作用，分解为水、气体和短链脂肪酸，这些短链脂肪酸能被吸收产生能量。

    （四）乳糖不耐受性——选用经发酵的乳制品（酸奶）

四、碳水化合物的供给

    （一）总能量包括碳水化合物摄入不能过多，防止肥胖和血脂升高。

（二）防止碳水化合物占总能量摄入的比例较低，而脂肪比例高。

    （三）在碳水化合物中防止精制糖的摄入逐渐增加，防止龋齿。

（四）我国营养学会推荐碳水化合物的膳食供给量占总能量的55%~65%较为适宜。

第四节 能量

一、概述

    （一）体内能量的使用

    1、释放热量，维持体温恒定并不断向环境中散发。

    2、作为能源维持各种生命活动正常进行。

    （二）几种产能营养素及所含能量

    1、碳水化合物（16.7kJ/g）

    2、脂肪（36.7kJ/g）

    3、蛋白质（16.7kJ/g）

4、乙醇（29.3kJ/g）

二、人体的能量消耗

人体的能量消耗包括基础代谢、体力活动和食物的热效应三个方面。为了达到能量平衡，人体每天摄入的能量应恰好能满足这三个方面的需要。

（一）基础代谢

    1、基础代谢是指维持生命的最低能量消耗。

    2、基础代谢值的计算

    ①用体表面积进行计算：BEE（基础代谢能量消耗）=体表面积×BMR（基础代谢率）

    ②直接用公式计算：

    男BEE=66+13.7 ×体重（kg）+5.0 ×身高（cm）－6.8 ×年龄（y）

女BEE =66.5+9.5 ×体重（kg）+1.8 ×身高（cm）－4.7 ×年龄（y）

③WTO建议的计算方法：使用Schofield 公式    

    3、影响人体基础代谢的因素：

    ①体格的影响

    ②不同生理、病理状况的影响

    ③环境条件的影响

    ④尼古丁和咖啡因可以刺激基础代谢水平升高

    （二）体力活动

    1、体力活动所消耗能量多少与三个因素有关：

    ①肌肉越发达者，活动时消耗能量越多；

    ②体重越重者，做相同的运动所消耗的能量也越多；

    ③活动时间越长、强度越大、能量消耗越多。

2、我国营养学会将居民活动强度分为三级，即轻、中、重体力活动，成人能量推荐摄入量用BMR乘以不同体力活动水平系数进行计算。

（三）食物热效应

    1、人体在摄食过程中，因摄食而引起能量的额外消耗称食物热效应。

    2、不同产能营养素其食物热效应不等

    ①脂肪的食物热效应约消耗本身产能的4%~5%；

    ②碳水化合物为5%~6%；

    ③蛋白质为32%~34%。

    3、食物热效应与食物营养成分、进食量、进食频率有关。

    ①富含蛋白质的食物热效应高；

    ②进食量大，食物热效应高；

③进食频率高，食物热效应高。

三、人体一日能量需要的确定

    （一）计算法

    1、计算能量消耗确定能量需要

    2、膳食调查

    （二）测量法

    1、直接测热法

    2、间接测热法

四、能量供给

    （一）能量摄入不足或能量摄入过多均不利于人体健康。

（二）我国营养学会于2001年制订了中国居民膳食营养素参考摄入量。 

第五节  矿物质

一、概述

人体内约20余种组成元素中，除碳、氢、氧、氮外，其余元素均称为矿物质。

常量元素：钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫

微量元素：分为必需微量元素、可能必需微量元素、具有潜在毒性但低剂量可能具有功能微量元素。

（一）矿物质的特点

  1、矿物质在体内不能合成，必须从食物和饮水中摄取。

  2、矿物质在体内分布极不均匀。

  3、矿物质相互之间存在协同或拮抗作用。

  4、某些微量元素在体内虽需要量很少，但其生理剂量与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用。

（二）矿物质的生理功能

  1、构成人体组织的重要成分。

  2、调节细胞膜的通透性。

  3、维持神经和肌肉的兴奋性。

  4、组成激素、维生素、蛋白质和多种酶类成分。

（三）矿物质缺乏

  1、我国人群比较容易缺乏的矿物质主要是钙、锌、铁、碘、硒等。

  2、长期某些矿物质摄入不足，会引起亚临床缺乏症状甚至缺乏病。

  3、矿物质缺乏的主要因素：

  ①地球环境因素（元素分布不平衡）

  ②食物中含有天然矿物质拮抗物

③食物加工过程中造成矿物质的损失

  ④摄入量不足或不良饮食习惯

  ⑤生理上有特殊营养需求的人群

二、钙（人体含量最多的无机元素）

三、磷（人体含量较多的元素之一）

四、铁（人体重要的必需微量元素之一）

五、碘

六、锌

七、硒

八、铜

九、锰

十、氟

十一、钴

十二、钼

十三、铬

十四、镍

第六节  维生素

一、概述

维生素是维持机体生命活动过程所必需的一类微量的低分子有机化合物。

（一）命名

1、按发现历史顺序，以英文字母顺序命名，如维生素A

2、按其生理功能命名，如抗坏血酸

3、按其化学结构命名，如硫胺素

（二）分类

1、脂溶性维生素

2、水溶性维生素

（三）维生素缺乏

1、维生素缺乏的原因

①各种原因使食物供应严重不足；

②吸收利用率低；

③维生素需要量相对增高；

④长期用营养素补充剂者对维生素需要量增加。

2、维生素缺乏的分类

①按缺乏原因可分为原发性缺乏和继发性缺乏两种。

原发性缺乏：由于膳食中维生素供给不足或其生物利用率过低引起。

继发性缺乏：由于生理或病理原因妨碍了维生素的消化、吸收、利用，或因需要量增加、排泄或破坏增多而引起的条件性维生素缺乏。

②按缺乏程度可分为临床和亚临床维生素缺乏两种。

临床维生素缺乏：维生素缺乏出现临床症状。

亚临床维生素缺乏：不出现临床症状，但一般有劳动效率降低和对疾病抵抗力的降低等现象。要高度重视此了缺乏。

（四）维生素及各营养素的相互关系

1、与能量代谢有关的维生素，其需要量一般随能量需要量增高而增加。

2、维生素之间的关系。

3、要注意保持各种维生素之间、维生素与其它营养素之间保持平衡的重要性。