现代营养学的概况及其进展

现代营养学的概况及其进展,东南大学公共卫生学院翟成凯 教授,第一章 基本概念,1营养人体摄入、消化、吸收、利用食物或营养物质的过程，也是人类通过摄取食物满足机体生理需要的生物学过程。包括两个动态过程： （1）机体摄取、消化、吸收、利用食物或营养素的过程 （2）机体利用营养物质去维持生长发育、组织更新和良好的健康状态,2营养素膳食中含有的能够维持人体正常生理功能、生长发育和劳动工作需要的营养物质。按照化学物质的分类方法，共分为五类：蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素。还有氧气和水，一般不缺乏不再列入。现在有人把膳食纤维列为第六营养素。3.营养学研究人体营养规律及其改善措施的科学。规律：一般生活条件与特殊生理条件，或特殊环境下的规律；措施：根据及效果评价,4.学科内容（分支学科）,营养学基础机体需要的营养素 临床营养学病理状况下营养规律及其改善 措施 食品营养学食物营养成分、加工、运输、 贮存的影响妇幼营养学针对妇女儿童的营养学社区营养学（公共营养学）老年营养学针对老年人的营养学营养流行病学与营养相关疾病的发生发展 规律5.学科特点科学性、应用性、社会性，与国计 民生密切相关。,第二章 营养学基础,第一节 蛋白质 （一）蛋白质与氨基酸 1、蛋白质的生理功能： （1）构成人体组织 （2）构成生物活动物质 （3）供给能量2、蛋白质的化学组成： C、H、O、N、S、P 16% 蛋白质换算系数=6.75,3、优质蛋白质： 动物性蛋白质和大豆蛋白质。 蛋、奶、肉、鱼、大豆4、氨基酸模式和限制氨基酸（1）氨基酸模式某种蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例,几种中国食物和人体蛋白质氨基酸模式 氨基酸 人体 全鸡蛋 鸡蛋白 牛奶 猪瘦肉 牛肉 大豆 面粉 大米 异亮氨酸 4.0 2.5 3.3 3.0 3.4 3.2 3.0 2.3 2.5亮氨酸 7.0 4.0 5.6 6.4 6.3 5.6 5.1 4.4 5.1赖氨酸 5.5 3.1 4.3 5.4 5.7 5.8 4.4 1.5 2.3蛋氨酸+半胱氨酸 3.5 2.3 3.9 2.4 2.5 2.8 1.7 2.7 2.4苯丙氨酸+酪氨酸 6.0 3.6 6.3 6.1 6.0 4.9 6.4 5.1 5.8苏氨酸 4.0 2.1 2.7 2.7 3.5 3.0 2.7 1.8 2.3缬氨酸 5.0 2.5 4.0 3.5 3.9 3.2 3.5 2.7 3.4色氨酸 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0,（2）参考蛋白质全鸡蛋白质 （3）限制氨基酸含量相对较低的必需氨基酸5、蛋白质的消化、吸收、代谢 （1）必要的氮损失机体每天由于皮肤、毛发和粘膜的脱落，妇女月经期的失血及肠道菌体死亡排出等损失约20g以上的蛋白质，这种氮排出是机体不可避免的氮消耗，称为必要的氮损失。当膳食中的碳水化合物合脂肪不能满足机体能量需要或蛋白质摄入过多时，蛋白质才分别被用来作为能源或转化为碳水化合物和脂肪。因此，理论上只要从膳食中获得相当于必要的氮损失量的蛋白质，即可满足人体对蛋白质的需要。,（2）氮平衡摄入氮与排出氮的动态数量关系： B=I-(U+F+S) B0 IU+F+S 零氮平衡 B0 IU+F+S 正氮平衡 B0 IU+F+S 负氮平衡（二）食物蛋白质的营养价值 从3个方面评价1、蛋白质的含量2、蛋白质的消化率（真消化率、表观消化率）3、蛋白质的利用率（生物价、净利用率、功效比值）,第二节 脂类,一、分类：脂肪和类脂总称，或称脂质脂肪甘油三酯类脂磷脂、固醇类、糖脂、脂蛋白等二、必需脂肪酸1、定义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、n-3和n-6系列脂肪酸的合成,亚油酸 (18:2 n-6) -亚麻酸(18:3 n-3) -亚麻酸(18:3 n-6) 十八碳四烯酸(18:4 n-3)双同型-亚麻酸(20:3 n-6) 二十碳四烯酸(20:4 n-3) 花生四烯酸(20:4 n-6) 二十碳五烯酸(20:5 n-3)（EPA）二十二碳四烯酸(22:4 n-6) 二十二碳五烯酸(22:5 n-3)二十二碳五烯酸(22:5 n-6) 二十二碳六烯酸(22:6 n-3)（DHA）,三、反式脂肪酸 人造奶油用植物油经氢化饱和后制得。其中一些未被饱和的脂肪酸，其结构由顺式变为反式，它可使血LDL升高，HDL降低，增加心血管疾病的危险。四、脂肪的替代产品 1 蔗糖+脂肪酸蔗糖聚酯（Olestra）:美国FDA1996年批准使用于休闲食品 2 燕麦素：对热稳定，用于冷冻食品（冰激凌等）保留大量纤维素，具有降低胆固醇作用。,第三节 碳水化合物,一、碳水化合物的分类二、膳食纤维：1、种类纤维素、半纤维素、木质素、果胶、 树胶、粘胶2、生理功能：（1）降低血浆胆固醇（2）改善血糖生成指数（3）改善大肠功能，促进粪便排出（4）控制体重和减肥,第四节 矿物质（无机盐或灰分）,一、定义：除C、H、O、N以外的所有构成人体的元素统称。二、分类： 1、常量元素（宏量元素）：Ca、P、Na、K、Ce、Mg、S（7种） 2、微量元素（痕量元素）：Cu、Co、Cr、Fe、F、I、Mn、Mo、Se、Zn（10种） 3、可能必需微量元素：Si、Mi、B、V（4种） 4、具有潜在毒性，但低剂量可能具有功能的元素：Pb、Cd、Hg、As、Al、Sn、Li（7种）,三、主要的特点：1、体内不能合成，每天都有排出，必需由膳食 供给。2、在体内分布极不均匀。3、各种矿物质之间具有协同或拮抗作用。4、摄入量是关键，决定其生物效应，具有明显的剂量反应曲线。5、某些微量元素的生理作用剂量带与毒害剂量带距离较小。摄入过多易产生毒性。,第五节 维生素,两 大 类 维 生 素 的 特 点 比 较 脂溶性Vit 水溶性 Vit . 种类： Vit.A、D、E、K B族维生素、维生素C 成分： C、H、O C、H、O和N、Co、S 溶解性：溶于脂肪及有机溶剂 溶于水 吸收 经淋巴系统吸收从胆汁 排泄： 缓慢排出，吸收与肠道 经血液吸收过量时很快 内脂类密切相关 从尿排出，代谢产物 容易从尿排出 贮存： 主要在肝脏 无非功能性贮存，饱和则从 尿排出，枯竭时尿中减少 ，可用负荷试验 缺乏症状：摄入过少， 摄入过少， 可缓慢出现 可较快出现 毒性： 过量摄入（6-10RDA) 一般无毒性 ， 可致中毒 极大量时可出现毒性,第三章 植物化学物 食物的非营养素成分,第一节 概述 一、概念1、对传统观念的挑战: 一直认为机体的营养过程是营养素被吸收、利用的过程。对于食物非营养素成分研究较少。而且把食物中的某些天然非营养素成分作为“抗营养因素”或毒物。但是现在的研究却证明，这些非营养成分具有抵御疾病，促进健康的作用。 如：卷心中的蛋白酶抑制剂和芥子油、大豆中 的蛋白酶抑制剂以及异黄酮和皂甙。因为可能影响人体某些营养素的消化吸收，被作为“抗营养 因素”。现在发现具有抑制肿瘤和抗氧化作用。,2、植物化学物：植物体内含有多种低分子量的次级代谢产物，它们是植物在生物进化过程中维持其于周围环境相互作用的生物活性物质。现在发现它们对人体健康有促进作用，绝大多数是非营养素成分。现统称这些生物活性物质为植物化学物。估计610万种。,二、植物化学物的特点：1、有害作用：抗营养、有毒作用2、有益作用：保护健康作用抗癌，抗氧化，调节免疫，降胆固醇，抗微生物三、正常摄食条件下，一般食品中绝大多数天然成分对机体都是无害的，植物化学物的有益作用有待开发研究。,第二节 植物化学物的分类及其有益作用,根据化学结构及其功能特点，大致可分为 10大类： 一类胡萝卜素： 1、广泛存在于蔬菜和水果中 2、自然界中存在700多种天然类胡萝卜素，对人体具有营养学价值的大约在4050种。 3、对人体有益作用：抗癌、抗氧化、抗血糖、降低胆固醇,二、植物固醇类：1、主要存在于植物种子及其油料中2、谷固醇、豆固醇、菜油固醇3、有益作用：抗癌、降低胆固醇三、皂甙类：1、豆科植物中含量丰富2、具有苦味的化合物，可与蛋白质及胆固醇形成复合物3、有益作用：抗癌、抗微生物、调节免疫功能、降低胆固醇,四、芥子油甙类：1、存在于十字花科植物2、其降解产物具有芥末、辣根、花椰菜的味道，其 实际活性物质是异硫氰酸盐、硫氰酸盐、吲哚3、有益作用：抗癌、抗微生物、降低胆固醇五、多酚类：1、主要存在于整粒的谷物和蔬菜、水果中。2、是所有酚类衍生物的总称，包括酚酸和类黄酮。最常见的类黄酮是槲皮素。3、有益作用：抗癌、抗微生物、抗氧化、抗血栓、调节免疫、抑制炎症、影响血压、调节血糖,六、蛋白酶抑制剂类：1、存在于所有植物，豆类、谷类种子含量更高。2、竞争性抑制蛋白酶，进而抑制癌症的侵袭 能力。3、有益作用：抑制肿瘤、抗氧化七、单萜类：1、存在与调料类植物。2、薄荷醇、香芹酮、柠檬油精等。3、有益作用：抗癌、抗微生物。,八、植物雌激素：1、广泛存在于植物中，异黄酮与木聚素结构属多酚类，但也属于植物雌激素类。2、可与哺乳动物体内雌激素受体结合，发挥内源性雌激素作用。3、有益作用：抗癌、抗微生物。九、硫化物类：1、存在于大蒜和其它球根状植物中。2、主要活性物质是氧化形成的二丙稀基二硫化物（蒜素）3、有益作用：抗癌、抗微生物、抗氧化、抗血栓、调节免疫、抑制炎症、影响血压、降低胆固醇、促进消化,十、植酸：1、广泛存在于植物中2、可影响矿物质和微量元素的吸收和利用3、有益作用：抗癌、抗氧化、调节免疫、调节血糖,第四章 食物中的有毒物质,第一节 概述 一、“有毒物质”与“毒性作用”1、一种有毒物质可产生毒性作用，但是只有浓度达到足够水平才能产生毒性作用。因此，有毒物质（毒物）与毒性作用两个概念不是同义的。2、毒理学的原则：每种物质都是有毒的，没有无毒的物质，只有剂量决定一种物质是不是毒物。现在我们认识到所有化学物质都是潜在有毒的，而剂量本身决定是否发生毒性作用。,3、毒物（或毒素）的定义：人或动物摄入一定量时能表现出明显危险的物质。只是对最烈性（mg/kg体重即产生有害作用）的物质，才使用“毒物”一词。4、实际上所有食品都含有微量致癌物质，而且多为天然来源的。如发酵饮料中尿烷，香辛料中黄樟。甜罗勒桂皮中黄樟素。,二、食品毒物的类型：1、固有毒物 （天然的和内源性）：（1）食品固有的天然致癌物（2）正常膳食中能产生危害的毒物（3）正常生长条件下，食品微生物通过生物合成而产生的代谢物。（4）应激条件下，食品微生物通过生物合成而产生的代谢物。2、污染物（1）直接污染。（2）食品微生物从环境中吸收的毒物。（3）食品微生物吸收环境中的物质而产生的有毒代谢物。（4）食品加工制备过程中形成的毒物。,第二节 植物中固有毒物,一、已知的植物中固有毒物示例植物中固有毒物 毒素 化学构成 主要食物来源蛋白抑制酶 蛋白质 豆类、豌豆、土豆、谷类 血细胞凝聚素 蛋白质 豆类、小扁豆、豌豆皂角苷 糖苷 大豆、荷兰豆、花生、菠菜、芦笋硫代葡萄糖苷酸 葡糖硫苷 甘蓝、萝卜、油菜籽、芥菜氰 生氰葡糖苷 豌豆、豆类及其植物、亚麻子、 亚麻皮、果仁、木薯棉子酚色素 棉子酚 棉子变应原 蛋白质？ 几乎所有食物（尤其是谷豆类和坚果）,植物中固有毒物毒素 化学构成 主要食物来源苏铁苷 甲基氧化偶氮基甲醇 苏铁属坚果豆中毒 蚕豆嘧啶葡糖苷 蚕豆植物抗毒素 呋喃 甘薯 苯丙呋喃（补骨脂灵） 芹菜 乙炔呋喃（蚕豆酮） 蚕豆 类异黄酮 豌豆、嫩青刀豆吡咯双烷类植物碱 二氰吡咯 菊科、紫草科黄樟素 稀丙基取代的苯 黄樟、黑胡椒 蝇草素 双环八肽 毒蛾膏藫苍术苷 甾类糖苷 蓟属,二、已经证实存在于正常人膳食中而能产生危害的植物毒物：1、蜂蜜毒物：乙酰梫木醇、雄杦豆醇、钩吻碱、土亭、南非野葛素2、牧草与肉类/乳毒物：毒芹菜（水芹）、毒芹碱（毒芹）、甲基毒芹碱、羟毒芹碱3、选择处理不当产生毒物：甲叉环丙基丙氨酸（未成熟荔枝）、亚麻苦苷、百脉根苷（利马豆和木薯根）4、植物遗传物质：茄碱（土豆）、蚕豆嘧啶葡糖 苷（蚕豆）5、其它：葫芦素E（西葫芦、黄瓜）、碃酸盐（菠菜及其它绿叶菜）,第三节 比较毒理学,一、由国际食品生物技术委员会和FDA推荐的比较毒理学是新方法的重点。1、定义：比较毒理学是把新型食品中固有毒素（即天然和内源性毒素）的浓度与对应的传统食品中固有毒素的浓度进行比较。2、特点：与传统方法不同的基本观念的改变，传统方法根据安全系数来保证无毒，而新方法允许新型食品中存在固有毒物，只不过其水平不得超过对应传统食品所含的水平。,二、Ames的HERP比值：HERP(%)=人接触量/对嗫齿动物的毒力（TD50） 100 常见致癌物的接触量 人接触量/日 HERP（） 聚氯联苯 每天膳食摄入量 0.0002 二溴乙烯 每天膳食摄入量 0.0004 1个苹果（230g）中丁酰胺 0.002 1升自来水（氯仿） 0.001 熟咸猪肉100g（亚硝胺） 0.003 硅谷水质差井水（三氯乙烯） 0.004 花生酱（一个三明治面包中） 0.03 （黄曲霉毒素） 1杯葡萄酒（乙醇） 4.7 食物中合成农药残留和污染能力的危险性远比天然存在的致癌物要低。,第五章 公共营养（社区营养）,第一节 RDA的革新和DRI产生 美国沿用40多年的推荐的膳食营养素允许量（RDA Recommended Dietary Allowance）功成身推，取而代之的膳食营养素参考摄入量（DRI Dietary Reference Intake ）已经步入美国乃至更多人的生活中，成为他们科学地选择食物的指导。,一、RDA的历史与意义,营养学的研究内容包括如何选择食物，食物中的营养素在体内消化、吸收、利用，以及维持正常的生长、发育和健康。在营养科学中，最重要的公共营养成果有两项：一是膳食指南，即根据人们膳食中存在的问题，向居民推出的饮食的劝告和指导。主要内容是根据平衡膳食的原则，针对膳食营养中的缺乏和不足，指导人们如何选择食物。另一个是推荐的每日膳食中营养供给量标准，这是选择食物的科学基础。,营养素供给量标准在营养素生理需要量的基础上，加上安全量而获得。因此营养素需要量是制定营养素供给量的基础，它是维持人体正常、健康与生长的最低数量营养素，受年龄、性别、体重和体力活动的热量消耗等因素的影响，也受生理应激状态（如怀孕、哺乳）的影响。,美国自1941年首次发表了营养素供给量标准，称为推荐的膳食允许量Recommended Dietary Allowance。但是这一名词不确切，根本没有提出营养素，而且实际上它应是供给量，而不是允许量，因为它没有提出上限，但是由于它应用的时间长，每5年修订1次,一直到1989年，共发表了10版。同时应用的国家最多（11个国家采用）。我国的营养素供给量标准，也采用美国RDA第9版中有关的微量元素和矿物质的数据。1955年开始制订RDA，而营养素供给量标准通常都简称RDA。,对于RDA，国内外营养学家、食品专家、农业专家，乃至政府职能部门都非常重视。因为可以根据RDA，来计划每年的农业、畜牧业、水产业与食品工业的生产，并作长远规划；也可以根据营养调查结果与RDA的比较来修改生产计划。,二、RDA的改革及意义,美国的RDA到1989年已修订发表了10版，不少营养学家都认为有改革的必要。1993年6月，一直负责制订RDA的美国科学院医学研究所食物与营养委员会（FNB）组织了一次学术会议，专门讨论“RDA是否需要改革”，受到与会者热烈的响应和赞同。,1994年美国科学院医学研究所食物与营养委员会综合了各方面的意见，认为广大生命科学者和营养学专家都建议必须对RDA进行改革。由于膳食中营养素相关的慢性病，如冠心病、脑血管疾病以及肿瘤的发病率越来越高，必须在RDA中有所表明；要求在RDA中必须有营养素的上限，以防止某些营养素过量的危险。另外，在RDA中没有的、食物中的新成分，一般认为不是传统营养素，但也与健康有关，因而也应列入RDA。其次，以往的RDA是在所有营养素都讨论过，形成一致意见之后再全部发表，这就使RDA的修订周期较长，影响其出版、发表和应用。,根据上述意见，FNB做了大量工作，终于在1995年8月用膳食营养素参考摄入量（DRI Dietary Reference Intake）代替了RDA。这是国际上对营养政策的重大改革，也是首次对RDA的改革，这种改革不仅包括美国，也有加拿大和墨西哥。当然，也包括中国。美国首批（1977年）发表的DRI的营养素是铝、磷、镁、氟和VD，第二批发表的（1998年）是叶酸、VB12、B族维生素和胆酸。第三批是热量、蛋白质、脂肪和碳水化合物；第四批是抗氧化营养素：胡萝卜素、VE、Se；第五批是微量元素；第六批是矿物质；第七批是其它食物成分，即传统认为不是营养素，但对健康有利的物质。,中国营养学会于1998年成立了制定中国居民膳食营养素参考摄入量专家委员会（DRIs委员会），经过两年多的努力工作，于2000年10月发布出版了中国居民膳食营养素参考摄入量 Chinese DRIs，这是一部营养学的专著，它对各种营养素的理化性质、生理功能、营养评价及主要食物来源等方向都进行了系统论述，尤其是对各种营养素的参考值，都提供了丰富的科学依据。,三、膳食营养素参考摄人量（DRIs dietary reference intakes）,DRIs是在RDA基础上发展起来的一组每日平均膳食营养素摄人量的参考值， 其中包括4项内容：平均需要量（EAR）、推荐摄入量（RNI）、适宜摄入量（AI） 和可耐受最高摄人量（UL）。,（）估计的平均需要量（EAR estimated averrage requirement） EAR是根据个体需要量的研究资料制订的，是根据某些指标判断可以满足某一特定性别、年龄及生理状况群体中50个体需要量的摄入水平。这一摄入水平不能满足群体中另外50个体对营养素的需要。EAR是制订RNI的基础。,（二）推荐摄入量（RNI recommended nutrient intakes） RNI相当于传统使用的RDA，是可以满足某一特定性别、年龄及生理状况群体中绝大多数（9798)个体需要量的摄入水平。长期摄入RNI水平，可以满足身体对该营养素的需要，保持健康和维持组织中有适当的储备。RNI的主要用途是作为个体每日摄人该营养素的目标值。RNI是以EAR为基础制订的。如果已知EAR的标准差，则RNI定为EAR加两个标准差，即RNIEAR2SD（SD：标准差）。如果关于需要量变异的资料不够充分，不能计算SD时，一般设EAR的变异系数为10，这样RNI=1.2EAR。,（三）适宜摄入（AI adequte intakes） 在个体需要量的研究资料不足而不能计算EAR，因而不能求得RNI时，可设定AI来代替RNI。AI是通过观察或实验获得的健康人群某种营养素的摄入量。例如纯母乳喂养的足月产健康婴儿，从出生到46个月，他们的营养素全部来自母乳。母乳中供给的营养素量就是他们的AI值。AI的主要用途是作为个体营养素摄入量的目标。制定AI时不仅考虑到预防营养素缺乏的需要，而且也纳入了减少某些疾病风险的概念。根据营养“适宜”的某些指标制定的AI值一般都超过EAR，也有可能超过RNI。,（四）可耐受最大摄入量（UL tolerable upeer intake levels）,UL是平均每日摄入营养素的最高限量。这个量对一般人群中的几乎所有个体似不致引起不利于健康的作用。当摄入量超过UL而进一步增加时，损害健康的危险性随之增大cUL并不是一个建议的摄入水平。“可耐受”指这一剂量在生物学上大体是可以耐受的，但并不表示可能是有益的，健康个体摄入量超过RNI或AI是没有明确的益处的。,鉴于营养素强化食品和膳食补充剂的日渐发展，需要制定UL来指导安全消费。如果某营养素的毒副作用与摄入总量有关，则该营养素的UL值依据食物、饮水及补充剂提供的总量而定。如毒副作用仅与强化食物和补充剂有关，则UL依据这些来源而不是总摄入量采制定。对许多营养素来说还没有足够的资料来制定其UL,所以未定UL并不意味着过多摄入没有潜在的危害.,第二节 我国居民膳食指南 及平衡膳食宝塔,膳食指南四字经 食物多样，谷类为主； 多吃蔬果，薯类相辅； 奶类豆品，每天应有； 适量常吃，鱼禽蛋肉； 食动平衡，体重适度； 清淡少盐，少吃肥肉； 如若饮酒，应当限量； 饮食卫生，防病益寿。,1、中国居民膳食指南： 平衡膳食合理营养促进健康 合理营养是健康的物质基础，而平衡膳食是合理营养的唯一途径。根据膳食指南的原则并参照平衡膳食宝塔的搭配来安排日常饮食是通往健康的光明之路。（1）食物多样谷类为主 多种食物应包括以下五大类：第一类为谷类及薯类：谷类包括米面杂粮，薯类包括马铃薯甘薯木薯等，主要提供碳水化物蛋白质膳食纤维及B族维生素。,第二类为动物性食物：包括肉禽鱼奶蛋等，主要提供蛋白质脂肪矿物质维生素A和B族维生素。第三类为豆类及其制品：包括大豆及其他干豆类，主要提供蛋白质脂肪膳食纤维矿物质和B族维生素。第四类为蔬菜水果类：包括鲜豆根茎叶菜茄果等，主要提供膳食纤维矿物质维生素C和胡萝卜素。第五类为纯热能食物：包括动植物油淀粉食