食物与健康-(1)能量和营养素20103.11课件

第三章营养与健康

营养与食品卫生学教研室

戴华

daiborn@126.com

第一节营养素一、基本概念二、热能三、蛋白质四、碳水化合物五、脂类六、矿物质七、维生素一、基本概念营养(nutrition)：人体摄取、消化、吸收和利用食物中的营养成分，维持生长发育，组织更新和良好健康状态的生物学过程。营养素（nutrients)：人体为了维持生存和健康，保证生长发育和体力劳动所必需的来自外界、以食物形式摄入的物质。营养素分类：蛋白质、脂类、碳水化合物、维生素、矿物质和水。功能：提供热能、构成机体组织成分、调节生理功能。中国居民每日膳食营养素参考摄入量

每日膳食营养素参考摄入量（dailydietaryreferenceintakes,DRIs）是在每日膳食营养素供给量的基础上发展起来的一组每日平均膳食营养素摄入量的参考值。其中包括四项指标：平均需要量(estimatedaveragerequirement，EAR)推荐摄入量(recommendednutrientintake，RNI）适宜摄入量(adequateintake，AI)可耐受最高摄入量(tolerableupperintakelevel，UL)

二、能量第一节能量单位1焦耳（joule,J）是指用1牛顿的力把1kg物体移动1m所需的能量。1千焦（kilojoule,kJ）等于1000J；1兆焦（megajoule,MJ）等于1000kJ。1千卡（kcal）指1000g纯水的温度由15℃上升到16℃所需要的能量。

1kcal=4.184kJ1kJ=0.239kcal食物的卡价1克产能营养素在氧化分解时所释放出的热量称为该物质的热价或能量卡价。碳水化物4kcal/g（16.81）kJ/g蛋白质4kcal/g（16.74）kJ/g脂肪9kcal/g（37.56）kJ/g乙醇7kcal/g基础代谢基础代谢（basalmetabolism)是指维持人体基本生命活动所必需的最低能量需要。在空腹12-14h、睡醒静卧、室温保持20-25℃，无任何体力活动和思维活动；全身肌肉松弛；消化系统处于静止状态下的能量消耗。是机体用于维持最基本的生命活动，即维持体温、心跳、呼吸、各器官组织和细胞基本功能等的能耗。影响人体基础代谢的因素：（1）体格的影响：体表面积大者，散发热能也多，所以同等体重者，瘦高者基础代谢高于矮胖者（2）不同生理、病理状况的影响：儿童和孕妇的基础代谢相对较高。成年后，随年龄增长，基础代谢水平不断下降。生病发热时，甲状腺等有关激素水平异常时，也能改变基础代谢的热能消耗。（3）性别、内分泌、应激状态的影响。（4）尼古丁和咖啡因可以刺激基础代谢水平升高。基础代谢率单位时间内的基础代谢，称为基础代谢率（basalmetabolicrate,BMR）。一般是指每小时所需的能量。通常女性BMR约比男性低5%。

2．体力活动的能量消耗体力活动所消耗的热能约占人体总热能消耗的15%-30%。是人体热能消耗变化最大，也是人体控制热能消耗、保持能量平衡维持健康最重要的部分。2．体力活动的能量消耗

职业活动体力活动社会活动家务活动休闲活动食物热效应食物的热能效应是指由于进食引起能量消耗增加的现象。主要是摄食后一系列消化、吸收、合成活动以及营养素及营养素代谢产物之间相互转化过程中的能量消耗。摄食不同的食物增加的能量消耗不同，蛋白质相当于其能量的30%，碳水化物5%-6%，脂肪4%-5%。一般成人混合膳食每日由于食物热效应增加的能量消耗约为基础代谢的10%。约150-200kcal的能量。

4、生长发育正在生长发育的机体需额外能量维持机体的生长。婴幼儿、儿童、青少年孕妇的子宫、乳房、胎盘、胎儿的生长发育及体脂储备乳母合成和分泌乳汁也需要额外补充能量能量需要量的推算能量需要量的确定：要因加算法能量需要量=BMR×PAL按体重计算BMR的公式年（岁）男女kcal/dkcal/d0～60.9m-5461.0m-513～22.7m+49522.5m+49910～17.5m+65112.2m+74618～15.3m+67914.7m+49630～11.6m+8798.7m+8206.能量缺乏与过剩能量缺乏：机体动用自身的能量储备甚至消耗自身的组织以满足生命活动能量的需要，长期能量不足可导致消瘦、生长发育迟缓、活力消失，甚至死亡。能量过剩：能量在体内的主要储存方式是脂肪，过多的能量摄入导致脂肪堆积，引起肥胖，并成为心血管疾病、部分癌症、糖尿病等的易发危险因素。肥胖症能量供应早、中、晚餐能量比例30%、40%、30%三、蛋白质蛋白质是由氨基酸组成的高分子化合物，蛋白质的含氮量约为16%，一般以凯氏定氮法测定食物中的含氮量(N)，计算公式：

食物中粗蛋白质含量(g)=N÷16%=N×6.25蛋白质组成氨基酸和肽氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位二肽、三肽、寡肽（4-9AA)、多肽(>10个）

H│R－C－COOH│NH2组成蛋白质的氨基酸有20种，其中有8种不能在人体内合成，或合成速度不能满足人体需要，必须从食物中摄取，称为必需氨基酸(essentialaminoacid,EAA)，对于婴幼儿组氨酸也是必需氨基酸。氨基酸英文氨基酸英文必需氨基酸异亮氨酸亮氨酸赖氨酸蛋氨酸苯丙氨酸苏氨酸色氨酸缬氨酸组氨酸*非必需氨基酸丙氨酸精氨酸

Isoleucine(Ile)Leucine(Leu)Lysine(Lys)Methionine(Met)Phenylalanine(Phe)Threonine(Thr)Tryptophan(Trp)Valine(Val)Histidine(His)

Alanine(Ala)Arginine(Arg)天门冬氨酸天门冬酰胺谷氨酸谷氨酰胺甘氨酸脯氨酸丝氨酸条件必需氨基酸半胱氨酸酪氨酸Asparticacid(Asp)Asparagine(Asn)Glutamicacid(Glu)Glutamine(Gln)Glycine(Gly)Proline(Pro)Serine(Ser)

Cysteine(Cys)Tyrosine(Tyr)*组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。

构成人体蛋白质的氨基酸一、蛋白质的功能 1.构成人体成分：人体内蛋白质占体重的16～19%，约为干重的45%，参与构成人体的任何组织和器官。人体中每天约有3%的蛋白质被更新。 2.调节生理功能：蛋白质构成各类生命活性物质，如酶、激素、抗体、载体、多种介质等。3.供给能量：1克食物蛋白质在体内被代谢分解，可释放出16.7kJ(4kcal)的能量。蛋白质的营养价值评价指标蛋白质含量：

食物中粗蛋白质含量(g)=含氮量x6.25蛋白质消化率：指食物中的蛋白质能被胃肠道消化吸收的程度。公式蛋白质利用率：食物中蛋白质被利用的程度。蛋白质的生物价、蛋白质净利用率、蛋白质功效比值、氨基酸评分公式蛋白质消化率粪代谢氮：实验期内给予无氮膳食，收集其粪便，测定的氮含量。是来自脱落的肠粘膜细胞及肠道细菌所含的氮。成人0.9～１.２ｇ/２４ｈ几种食物蛋白质的消化率(%)食物真消化率食物真消化率食物真消化率鸡蛋牛奶肉、鱼玉米97±395±394±385±6大米面粉(精致)燕麦小米88±496±486±779大豆粉菜豆花生酱混合膳87±7788896蛋白质利用率氮吸收量=食物氮－(粪氮－粪代谢氮)氮储留量=氮吸收量－(尿氮－尿内源氮)

尿内源氮为机体不摄入蛋白质时尿中所含的氮，它主要来自组织蛋白的分解。

成人尿内源氮：２～２.５ｇ/２４h氮储留量=食物氮－(粪氮－粪代谢氮)－(尿氮－尿内源氮)

蛋白质利用率限制氨基酸是指食物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，造成其蛋白质营养价值降低，这些含量相对较低的必需氨基酸，称为限制氨基酸。食物中最主要的限制氨基酸是赖氨酸、蛋氨酸蛋白质的互补作用：几种不同的食物混合食用，以补充其必需氨基酸不足的作用，叫蛋白质的互补作用。谷豆混合食用可补充不足。各种食物蛋白质生物学价值均不一致，常用食物蛋白质生物学价值见表食物蛋白质的营养评价1、完全蛋白质与不完全蛋白质（1）完全蛋白质：或称优质蛋白质，这类蛋白质所含必需氨基酸种类齐全、数量充足，相互间的比例适合人体的需要，如肉、禽、鱼、蛋、乳等。（2）半完全蛋白质：所含各种必需氨基酸种类较齐全，但含量多少不匀，相互之间的比例不合适，如小麦中的麦胶蛋白等。（3）不完全蛋白质：所含必需氨基酸种类不齐全，如豌豆中的豆球蛋白等。鸡蛋、大豆、绿豆的氨基酸组成（g/100g蛋白质）必需氨基酸WHO建议氨基酸构成比鸡蛋大豆绿豆异亮氨酸亮氨酸赖氨酸蛋氨酸＋半胱氨酸苯丙氨酸＋酪氨酸苏氨酸色氨酸纈氨酸4.07.04.01.05.08.64.05.5蛋白质的来源优质蛋白质——必需氨基酸种类全、含量高、比值接近人，故生物利用率高。优质蛋白的主要食物来源是动物性食品、大豆及其制品。畜禽类、鱼类和蛋类蛋白质含量约为10%-20%，大豆类为20%-40%，是植物性食品中含量最高的。粮谷类食品蛋白质含量一般在8~10%，且存在限制氨基酸，不是优质蛋白，但中国居民膳食中粮谷类食品所占比例较大，因此是蛋白质的重要来源。中国居民膳食蛋白质推荐摄入量由于我国以植物性食物为主，所以成人蛋白质推荐摄入量为1.16g/(kg·d)。例：体重为60kg的成年男子，蛋白质推荐量约为70g/d。蛋白质供能占膳食总能量的10-12%，儿童青少年为12-14%。蛋白质不足的后果对儿童青少年可延缓生长发育，体格变得异常矮小。对成年人可致对疾病的抵抗力下降，出现体重减轻、肌肉萎缩、贫血、容易疲劳、神情呆滞、思考能力差，思维不连贯，活动能力不足，创伤后骨折不易愈合，病后康复缓慢，血压降低，便秘、消化不良、食欲不振，头发枯黄、指甲易断，肌肉松弛、失去弹性。怀孕妇女缺乏，可引致胎儿发育受阻，婴幼儿生长迟缓，智力发育不良。严重缺乏出现营养性水肿。蛋白质过多同时摄入过多的动物脂肪和胆固醇。过多的蛋白质脱氨分解，氨由肾脏排出，增加肾脏的负担。含硫氨基酸摄取过多，增加尿钙的排出。酸性代谢产物增加肝肾负担，造成肝肾肿大，机体脱水、脱钙、痛风三、脂类脂类包括脂肪和类脂，前者主要是脂肪和油；后者包括磷脂、固醇等。脂肪是由1分子甘油与3分子脂肪酸组成的甘油三酯。食物中的脂肪和动物体脂大多以甘油三酯形式存在。脂肪酸根据其分子结构可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。人体脂类的分布体脂占体重的14-19%，男性最好不要超过20%，女性最好不要超过30%，超过就是肥胖。体脂约有95%左右以甘油三酯的形式存在，5%为固醇类。主要分布于腹腔、皮下、肝脏等处，称为储脂。脂类生理功能供给机体能量：脂肪是能量密度最高的营养素，1g脂肪可以提供9kcal热能。构成机体组织：脂类是人体组织的重要组成成分，在维持细胞结构、功能中起重要作用，如磷脂。提供必需脂肪酸：必需脂肪酸是体内不能合成，必须由食物供给的多不饱和脂肪酸（亚油酸和α-亚麻酸）。促进脂溶性维生素的吸收：食用油脂不仅是脂溶性维生素的重要来源，也是脂溶性维生素吸收的必要条件。促进食欲及增加饱腹感必需脂肪酸1、必需脂肪酸是指人体不能自行合成，必须由食物中供给，并且能够预防和治疗脂肪酸缺乏症的脂肪酸。人体可以自行合成多种脂肪酸，包括饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。但是亚油酸、α-亚麻酸却不能自行合成，必须有食物供给，是人体的必需脂肪酸（n-6系列中的亚油酸和n-3系列中的α-亚麻酸是人体必需的两种脂肪酸）。必需脂肪酸(essentialfattyacid,EFA)

ω-6系的亚油酸(linoleicacid，C18:2，n-6)花生四烯酸ω-3系的α-亚麻酸(linolenicacid，C18:3，n-3）廿碳五烯酸(EPA)廿二碳六烯酸(DHA)多不饱和脂肪酸ω-3系不饱和脂肪酸中对人体最重要的两种不饱和脂肪酸是DHA和EPA。EPA是二十碳五烯酸的英文缩写，具有清理血管中的垃圾（胆固醇和甘油三酯）的功能，俗称“血管清道夫”。DHA是二十二碳六烯酸的英文缩写，具有软化血管、健脑益智、改善视力的功效，俗称“脑黄金”；

体内多不饱和脂肪酸(n-3，n-6类)合成途径2、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。前列腺素可控制脂肪组织中甘油三酯的水解，前列腺素合成下降，脂肪组织中脂解速度加速。（3）与胆固醇的代谢有关。胆固醇与必需脂肪酸结合后，才能在体内运转，进行正常代谢。（4）维持正常视觉功能：亚麻酸可在体内转变成DHA，DHA在视网膜光受体中含量丰富，是维持视紫红质正常功能的必需物质。（5）与生殖形成有关：缺乏可使生殖力下降，出现不孕症，授乳过程发生障碍。（6）有保护由于X射线、高温引起的一些皮肤伤害作用：可能是由于新生组织生长时需要亚油酸，受伤组织的修复过程也需要亚油酸。必需脂肪酸缺乏生长迟缓，生殖障碍，皮肤损伤(出现皮疹等)以及肾脏、肝脏、神经和视觉方面的多种疾病。此外对心血管疾病、炎症、肿瘤等多方面也有影响。EFA缺乏：颈前、腋下出现皮肤干燥，鳞状脱屑发红及增厚等湿疹样改变该病例经EFA治疗2个月后，症状消退10周龄女婴，用缺乏EFA食品喂养三周后，皮肤出现湿疹样改变。亚油酸治疗32天后，皮肤完全恢复正常腋窝皮肤改变，补充EFA2月后，皮肤恢复正常单不饱和脂肪酸生理功能：降低血胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇，且不降低高密度脂蛋白胆固醇的作用；单不饱和脂肪酸不具有多不饱和脂肪酸潜在的不良作用，如促进机体脂质过氧化、产生自由基和活性氧等物质，抑制机体的免疫功能等。食物脂肪营养价值评价必需脂肪酸含量：含量越多，其营养价值越高。植物油中含量比较高。消化率：脂肪的消化率与其熔点有关。植物油的消化率一般可达到100%；动物脂肪，如牛油、羊油，含饱和脂肪酸多，熔点都在40℃以上，消化率较低，约80%～90%。脂溶性维生素的含量：动物的贮存脂肪几乎不含维生素，但肝脏、奶和蛋类的脂肪富含VitA和D，植物油富含VitE。脂类的食物来源和供给量我国营养学会推荐脂肪供能占总热能的20%-25%，必需脂肪酸占总热能的2%，饱和脂肪酸︰单不饱和脂肪酸︰多不饱和脂肪酸＝1︰1︰1。动物脂肪含大量饱和脂肪酸，植物脂肪含丰富的多不饱和脂肪酸，两种脂肪都含有单不饱和脂肪酸。

四、碳水化物定义：也称糖类，是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物。分类：单糖、双糖、寡糖和多糖。

单糖：果糖、葡萄糖、半乳糖。

双糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖。

寡糖：由3~10个单糖构成的聚合物。

多糖：淀粉、非淀粉多糖(NSP)。

糖醇是单糖的还原产物。存在于某些水果蔬菜中。有山梨醇(sorbitol)甘露醇(mannitol)木糖醇(xylitol)麦芽糖醇(maltitol)。其在人体内代谢不需胰岛素，故可供糖尿病人食用。食品工业作为甜味剂和湿润剂。1、单糖葡萄糖：是构成食物中各种化合物的基本组成成分，是血液内唯一游离的单糖类，是唯一能被直接利用的糖，其血浆浓度为5mmol/L，蜂蜜含25～27％葡萄糖，葡萄、柑橘、苹果含2～8％葡萄糖。果糖：存在于水果、蜂蜜中，除甜味剂以外最甜的天然糖，果糖能被直接吸收，但不能被直接利用，需在肝脏中转成葡萄糖后利用。单糖半乳糖：很少以单糖形式存在于天然食物中，但在乳中和脑髓里都有半乳糖成分，以D-半乳糖苷形式存在，是神经组织的重要成分。也不能被直接利用，需转成葡萄糖后利用。其他单糖：甘露糖、阿拉伯糖等2、双糖蔗糖：1葡萄糖+1果糖α-糖苷键连接构成，主要从甘蔗中制取，故名蔗糖。从甜菜中提取的绵白糖也是蔗糖。其粗制品叫红糖或黄糖，仍保留甘蔗、甜菜榨汁中的其它成分，如维生素、矿物质及糖蜜。由于存在叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等，所以具有红、黄的颜色。其营养价值高于精制的白糖。例如1千克的红糖含钙900毫克，为白糖的3倍；含铁40毫克，为白糖的2倍。双糖乳糖：1葡萄糖+1半乳糖构成，只存在于奶和奶制品中。乳糖不易溶解，味道不是很甜，能在酸或酶的作用下生产葡萄糖和半乳糖。H+C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6（或酶）乳糖葡萄糖半乳糖乳糖可促进肠中有益菌的生长，也可加强钙的吸收麦芽糖：2分子葡萄糖β-糖苷键连接形成，淀粉在酶作用下，降解生成大量麦芽糖。海藻糖：2分子葡萄糖通过半缩醛羟基缩和而成，存在于真菌、细菌中，蘑菇中含量较多。低聚糖又称寡糖，是指由3～9个单糖构成的一类小分子多糖。甜度低，在大肠中易被微生物利用。增强机体免疫力的作用，防止肥胖症和预防龋齿作用。1、大豆低聚糖：是指从大豆中提取的可溶性低聚糖的总称。主要成分为棉子糖和水苏糖，同时也存在一定量的蔗糖和其它成分。2、低聚异麦芽糖：是指由2-5个葡萄糖单位构成，主要成分包括异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖和异麦芽五糖等。3、多糖（1）淀粉：根据葡萄糖聚合方式不同，分为直链淀粉：线性结构，难消化。支链淀粉：树杈状结构，易消化。小麦含20～25％直链淀粉，75～80％支链淀粉；糯米含更多支链淀粉。

淀粉占食用碳水化合物的一半以上，是各种谷物如小麦、大米、玉米、高梁等的主要成分，一般含量均在70%左右。有些豆类如蚕豆、赤豆、绿豆等，也含50%左右。在一些根茎类食品，如甘薯、木薯、山药以及土豆、藕、芋头、、马蹄、百合中，皆含有大量淀粉。大量存在于植物种子、根茎及干果中。多糖（2）糖原：也称动物淀粉，由肝脏和肌肉合成和贮存，分为肝糖原和肌糖原。肝糖原可维持正常的血糖浓度，肌糖原提供肌肉运动需要的能量。以动物肝脏和贝壳软体动物中