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营养学基础 1 1 第一节 营养学概论 一、营养学的基本概念 营养：指机体从外界摄取食物，经过体内 的消化、吸收和/或代谢后，或参与构成 机体组织，或满足生理功能和体力活动 需要的生物学过程。 营养学：研究机体营养规律以及改善措施 的科学。 2 2 营养素：机体为了维持生存、生长发育 、体力活动和健康以食物的形式摄入 的物质。 营养素分类：蛋白质、脂类、碳水化合 物、维生素、矿物质。 宏量营养素与微量营养素 常量元素与微量元素 3 3 食物、营养与人体健康关系 （营养学）（营养学）（食品卫生学）（食品卫生学） 有利因素有利因素有害因素有害因素 食物食物 健康健康 4 4 营养学的基本知识 人体食物 能量与营养素食物营养价值 平 衡 膳 食 营养与 疾病 特殊人 群营养 5 5 营养素的需要量与供给量 营养素需要量 维持正常生理功能所要 的营养素的量。 最低需要量：能维持生 理平衡或不致发生缺 乏症的量。 适宜需要量：能维持健 康，促进生长，保证 最高劳动能力，使机 体协调发展，并能最 大限度利用营养素的 量。 营养素供给量 营养素供给量（ recommended dietary allowance RDA)是在 生理需要量的基础上 考虑了人群的安全率 、饮食习惯、食物生 产、社会条件及经济 条件等因素而制定的 适宜数值。 6 6 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（daily dietary reference intakes, 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，包括四项指标：平均需要量 (estimated average requirement, EAR )、推荐摄入量 (recommended nutrient intake, RNI) 、适宜摄入量 (adequate intake, AI) 和可耐受最高摄 入量 (tolerable upper intake level, UL) 。 返回 7 7 摄入水平与随机个体摄入不足或过多的概率 8 8 二、营养与健康的关系 n营养是维持健康的基础 维持人体组织的构成 维持生理功能 维持心理健康 预防疾病发生 9 9 二、营养与健康的关系 n营养对人群健康的影响 保证儿童的正常生长发育和心理发育 满足各类人群的营养需要 增强特殊环境下人群的抵抗力、耐受性 和适应性 预防营养素缺乏与过多及相关疾病 辅助各种疾病的治疗 1010 三、营养学发展的历史与展望 （一）古代营养学发展的历史 早在3000多年前，即公元前1100年公 元前771年的西周时期，官方的医政制度将 医生分为四大类：食医、疾医、疡医和兽 医，其中食医排在诸医之首，是专事饮食 营养的医生，也可以说是世界上最早的营 养师。 皇帝内经素问：“五谷为养，五果为 助，五畜为益，五菜为充，气味合而服之 ，以补精益气”，对平衡膳食作了精辟论述 ，可以认为是世界上最早的“膳食指南”。 1111 （二）国外现代营养学的发展 现代营养学始于 18世纪中叶，“营 养学之父”法 国化学家 Lavoisier(拉瓦锡) （1743-1794）于 1783年发现了“氧” ，“呼吸”“氧化 燃烧”；1785年法 国“化学革命” 现代营养学的标志 。 1212 现代营养学分为三个时期： 1.营养学的萌芽与形成期（17851945年） 特点： （1）认识到食物与人体基本化学组成，逐渐形 成了营养学的基本概念、理论； （2）建立了食物成分的化学分析方法和动物实 验方法； （3）明确了一些营养缺乏病的病因； （4）分离和鉴定了食物中绝大多数营养素； （5）1934年美国营养学会成立。 1313 2.营养学的全面发展与成熟期（ 19451985年） 特点： （1）继续发现新的营养素并进行系统 研究； （2）不仅关注营养缺乏问题，而且关 注营养过剩问题； （3）公共营养（public nutrition）的兴 起。 1414 3.营养学发展的突破与孕育期（1985年） 特点： （1）营养学研究领域更加广泛：“植物化学物 ” （2）营养学研究内容更加深入：“分子营养学 ”、“营养基因组学” 美国食物疗法协会杂志预言：“营养基因 组学是在人类基因组学基础上崛起的下一 个技术和商业前沿”。 （3）营养学研究内容更加宏观：“新营养（ 科）学” 1515 （三）我国现代营养学的发展 开始于20世纪初，主要做一些“食物成分分析”及“人 群的膳食调查”； 早期营养学工作者：吴宪、候祥川、郑集、苏祖斐等 ； 1927年，中国生理杂志创刊，1928年发表了 中国食物的营养价值，1937年发表了中国民 众最低营养需要； 1939年，中国医学会提出了中国历史上第一个营养 素供给量建议； 1941年，首次全国营养学会议召开，1945年，中国 营养学会成立并创办中国营养学杂志，1956 年复刊后改名为营养学报； 1616 n59年、82年、92年、2002年分别进行了第 一、二、三、四次全国性营养调查； n62年提出了建国后第一个营养素供给量 建议；88年进行了修订，89年提出了 中国居民膳食指南，97年修订了膳食指 南，98年发布了中国居民平衡膳食宝塔 ； n2000年提出了中国居民膳食营养素参考 摄入量； n2008年发布了中国居民膳食指南2007 及中国居民平衡膳食宝塔。 1717 （四）营养学未来发展趋势 1.进一步加强基础研究 2.植物化学物的研究 世纪末期，“植物化学物”植物 性食物中存在的生物活性物质，成为 新的研究热点。如茶叶中的茶多酚、 大蒜中的含硫化合物、蔬菜中的类胡 萝卜素及异硫氰酸盐、大豆中的异黄 酮、蔬菜水果中的酚酸类以及人参皂 苷、枸杞多糖、灵芝多糖等。 1818 3.分子营养学研究 4.营养相关疾病的研究 5.新营养学的研究 6.现代营养学与祖国传统医学的融合研 究 1919 第二节 蛋白质 （protein） 生命是蛋白体的存在方式。 恩格斯 第三章 营养学基础 2020 本节主要内容 一、蛋白质的元素组成 二、氨基酸和必需氨基酸 三、蛋白质的分类 四、蛋白质的消化、吸收和代谢 五、蛋白质的功能 六、食物蛋白质的营养学评价 七、蛋白质的互补作用 八、蛋白质的膳食参考摄入量 九、蛋白质的食物来源 十、人体蛋白质营养状况评价 2121 一、蛋白质的元素组成 蛋白质是主要由碳、氢、氧、氮组成的 高分子化合物。 其中含碳50%56%、氢6%8% 、氧19%24%、氮13%19%、硫0 4%、磷、铁、铜、锰、锌、钴、钼等 。 多数蛋白质的含氮量约16%，因此，可 通过测定食物样品的氮含量，再乘以6.25 （蛋白质换算系数）得出样品中的蛋白质 含量。Page 67 2222 二、氨基酸和必需氨基酸 1. 氨基酸（amino acid) 是组成蛋 白质的基本单位。 多个不同氨基酸组成肽（peptide)， 含10个以上氨基酸称多肽 (polypeptide)；10个以下氨基酸称寡 肽 (oligopeptide)；个或个氨基 酸分别称为三肽 (tripeptide) 或二肽 (dipeptide)。 构成人体蛋白质的氨基酸有20种。 2323 氨基酸分子式通式 氨基酸结构示意图 2424 2. 必需氨基酸 (essential amino acid， EAA) 是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。 共9种：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨 酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、颉氨酸、组氨 酸（婴儿）。 半胱氨酸和酪氨酸在体内分别由蛋氨酸和苯 丙氨酸转变而来，因此，被称为半必需氨基酸 (semi-essential amino acid)。 其它9种氨基酸在人体可以自身合成满足需 要，故称为非必需氨基酸 (non-essential amino acid)。包括丙氨酸、精氨酸、 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。 2525 3. 氨基酸模式 是指某种蛋白质中各种必需 氨基酸的构成比例。 计算方法：以该种蛋白质中的色氨酸含量 为1，分别计算出其它必需氨基酸的相应比 值 。 当食物蛋白质的氨基酸模式越接近人体蛋 白质的氨基酸模式时，必需氨基酸被机体利 用的程度也越高，则食物蛋白质的营养价值 越高。这样的蛋白质有鸡蛋、奶、肉、鱼等 动物性蛋白质和大豆蛋白质，被称为优质蛋 白质。 其中氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式 最接近的某种蛋白质常被作为参考蛋白，通 常为鸡蛋蛋白质。 2626 食物蛋白质中一种或几种必需氨基酸 含量相对较低，导致其它必需氨基酸在 体内不能被充分利用，造成食物蛋白质 营养价值降低，则这些含量较低的氨基 酸称限制氨基酸。其中含量最低的称第 一限制氨基酸。 植物性蛋白质中的限制性氨基酸多为 赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸。 不同食物蛋白质和人体蛋白质氨基酸 模式见表3-7。Page 69 2727 桶板模型 赖 2828 三、蛋白质的分类 n完全蛋白：必需氨基酸种类齐全、数 量充足、比例恰当。 n半完全蛋白：必需氨基酸种类齐全、 但有的数量不足、比例不恰当。 n 不完全蛋白：必需氨基酸种类不全。 2929 四、蛋白质的消化、吸收和代谢 1. 消化吸收 胃：胃酸使蛋白质变性，激活胃蛋 白酶分解蛋白质。 小肠：蛋白质被胰蛋白酶、糜蛋白 酶分解为氨基酸、二肽、三肽，被小 肠粘膜细胞吸收。 小肠粘膜细胞：二肽、三肽被酞酶 分解为氨基酸，入肝门静脉至肝脏。 3030 2. 蛋白质的分解与必要氮损失 机体每天由于皮肤、毛发、粘膜脱 落，经期失血，及肠道菌体死亡排出， 损失的氮量，成人平均为53mg/kg体 重，相当于每人每天丢失20g蛋白质。 此种氮损失是不可避免的。 因此，相当于必要氮损失的蛋白质 量是人体最低生理需要量。 3131 3. 氮平衡 是反映机体摄入氮和排出氮的关系。 关系式： I=U+F+S （I：摄入氮，U：尿氮，F：粪氮，S：皮 肤等氮损失） 零氮平衡：摄入氮=排出氮（正常人） 正氮平衡：摄入氮排出氮（儿童， 青少年，孕妇，疾病恢复期等） 负氮平衡：摄入氮排出氮（饥饿， 疾病，老年） 3232 氮平衡（氮平衡（Nitrogen balanceNitrogen balance） (1)必要的氮损失（obligatory nitrogen losses） (2) 氮平衡： BI（UFS） Positive nitrogen balance N in N outN in = N out Nitrogen equillibrium Negative nitrogen balance N in N out33 33 五、蛋白质的功能 1. 构成人体成分：人体内蛋白质占体重 的1619%，约为干重的45%，参与构 成人体的任何组织和器官。 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。 3434 2构成各种 重要生理物质 1组织 构成成分 瘦体组织* 酶 抗体 激素等 3供能 约16.7 kJ (4.0 kcal)/g 一、体内蛋白质功能 lean tissue 3535 六、食物蛋白质的营养学评价 食物蛋白质营养价值的优劣可从三 方面评价： 蛋白质含量 蛋白质消化率 蛋白质利用率 3636 1. 蛋白质含量 用凯氏 (Kjeldahl) 定氮法，测定食 物中的氮含量，乘以蛋白质换算系数 (6.25), 得出食物蛋白质的含量。 不同食物的蛋白质含量见表1-2。 3737 不同食物的蛋白质含量 名称含量(%) 畜、禽、鱼1020 鲜奶1.54.0 奶粉2527 蛋类1214 大豆及豆类2040 硬果类1525 谷类 610 薯类 23 蔬菜水果类 1 3838 2. 蛋白质消化率 (digestibility) 反映蛋白质在消化道内被分解的程度和 消化后的氨基酸和肽被吸收的程度。 计算公式： 食物氮 食物氮(粪氮粪代谢氮) 蛋白质消化率(%)= 100 该计算结果也称真消化率 (true digestibility) 3939 实际工作中往往不考虑粪代谢氮，计算得 出的结果称表观消化率 (apparent digestibility)。 表观消化率(%) = 食物氮粪氮 食物氮 100 表观消化率的结果比真消化率低 4040 几种食物蛋白质消化率（%） 食物真消化 率 食物真消化 率 鸡蛋973 牛奶953 肉、鱼943 玉米856 大米884 面粉(精 制) 964 燕麦867 小米79 大豆粉867 菜豆78 花生酱88 中国混合膳 96 4141 3. 蛋白质利用率 反映蛋白质在体内被利用的程度。 常用指标： 生物价 蛋白质净利用率 蛋白质功效比值 氨基酸评分 4242 生物价 = 氮储留量 氮吸收量 100 生物价(biological value, BV) 氮吸收量=食物氮（粪氮粪代谢氮） 氮储留量=吸收氮（尿氮尿内源氮） 4343 蛋白质净利用率 (net protein utilization, NPU) 蛋白质净利用率（%）=消化率生物价 4444 蛋白质功效比值 (protein efficiency ratio, PER) 蛋白质功效比值 = 动物体重增加（g） 摄入食物蛋白质（g） 实验结果以酪蛋白为对照组，按以下公式校正： 被测蛋白质功效比值 = 实验组功效比值 对照组功效比值 2.5 4545 氨基酸评分 (amino acid score, AAS) 氨基酸评分= 被测蛋白质每克氮(或蛋白质)中氨基酸量(mg) 理想模式或参考蛋白质每克氮(或蛋白质)中氨基酸量(mg) 经消化率修正的氨基酸评分 (protein digestibility corrected amino acid score, PDCAAS) PDCAAS=AAS真消化率 1计算被测Pro每种EAA的评分值； 2找出最低的EAA（即第一 LAA）评分值， 即为该Pro的氨基酸评分。 4646 食 物 BVNPU( %) PERAAS 常见几种食物蛋白质质量 全鸡蛋94843.921.06 全牛奶87823.090.98 鱼83814.551.00 牛肉74732.301.00 大豆73662.320.63 精制面粉52510.600.34 大米63632.160.59 土豆67600.48 4747 几种食物蛋白质的PDCAAS 食物蛋 白 PDCAA S 酪蛋白1.00 鸡蛋1.00 大豆分离蛋白 0.99 牛肉0.92 豌豆粉0.69 菜豆0.68 燕麦粉0.57 花生粉0.52 小扁豆0.52 全麦0.40 食物蛋白PDCAAS 4848 七、蛋白质的互补作用 几种营养价值较低的蛋白质混合摄入时 ，其中的限制氨基酸得到了互相补充， 从而使混合蛋白质中的必需氨基酸比例 更接近人体蛋白质的氨基酸模式，提高 了膳食蛋白质的营养价值。 如大豆和米或面混合食用时，大豆蛋 白富含的赖氨酸与米面蛋白质中的蛋氨 酸互相补充，可明显提高米面蛋白质的 营养价值。 4949 互补作用原则 n 食物的生物学种属越远越好； n搭配的种类越多越好； n食用时间越近越好，最好同时食用。 5050 八、蛋白质的膳食参考摄入量 推荐摄入量(RNI) (g/d) 成人 (1860岁)* 男 女 轻体力活动 75 65 中体力活动 80 70 重体力活动 90 80 *按1.16 g蛋白质/（kg.d）计算。 5151 九、蛋白质的食物来源 蛋白质广泛存在于动物性食物（畜、禽、 鱼、蛋、奶）和植物性食物（豆类、谷类 ）中。 动物性蛋白质质量好，在人体内利用率高 ，但同时富含脂肪酸和胆固醇。 植物性蛋白质利用率较低。我国膳食谷类 蛋白为主。 大豆蛋白质量好，利用率高。 应注意膳食中蛋白质互补！ 5252 十、人体蛋白质营养状况评价 人体蛋白质营养状况的优劣可从三 方面评价： 膳食蛋白质摄入量 身体测量 生化指标（78页表3-12） 5353 Marasmus 5454 Marasmus 5555 5656 5757 5858 脂类（lipids） 一、脂肪的组成和分类 脂类是脂肪和类脂的总称。 共同特点：难溶于水，易溶于有机 溶剂。 脂肪 (甘油三酯) 脂类磷脂 固醇类 类脂 5959 甘油三酯分子结构 二、甘油三酯的功能 6060 甘油三酯的功能 n体内甘油三酯功能 贮存和提供能量； 维持正常体温； 保护内脏器官； 内分泌功能； 有效利用碳水化合 物和节约蛋白质； 机体重要的构成成 分。 n食物中甘油三酯的功 能 增加饱腹感； 改善食物色、香、味、 型； 提供脂溶性维生素。 6161 （一）分类 按碳链长度：长链脂肪酸 (1424C) 中链脂肪酸 (812C) 短链脂肪酸 (6C以下) 按饱和程度： 饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸 按双键位置： n-3系列不饱和脂肪酸 n-6系列不饱和脂肪酸 （n为第一个双键距甲基端的位置） 按空间结构：顺式和反式脂肪酸 三、脂肪酸的分类及其功能 6262 Lipids 6363 （二）必需脂肪酸 概念 必需脂肪酸是指人体不可缺少而 自身不能合成，必须由食物供给的脂 肪酸。 种类 亚油酸（C18：2，n-6） -亚麻酸 （C18：3，n-3） 6464 （三）EPA与DHA EPA为20碳5烯酸（C20：5，n-3 ），DHA为22碳6烯酸（C22：6，n -3），均为人体需要的多不饱和脂肪 酸，但人体利用亚油酸和-亚麻酸可 以合成。多存在于海产品中（深海鱼 油）。 6565 （四）中、短链脂肪酸 中链脂肪酸特点： 水溶性好，不需胆汁乳化； 吸收后不需形成乳糜微粒，可由门静脉 直接进入肝脏； 在细胞内可快速氧化产生能量； 在体内极少再合成甘油三酯及胆固醇； 缺点：氧化产生酮体较多。 短链脂肪酸：乙酸、丙酸、丁酸等 6666 四、类脂及其功能 （一）磷脂：甘油三酯中一个或两个脂肪 酸被磷酸或含磷酸的其他基团所取代的 一类脂类物质。脑、神经和肝脏含量较 高。 6767 卵磷脂 脑磷脂 胆碱成分 胆胺成分 6868 磷脂的主要功能： 提供能量； 构成细胞膜的重要结构成分； 作为乳化剂乳化脂肪，有利于其吸收、 转运和代谢； 防治胆固醇在血管内沉积、降低血液粘 度、预防心血管疾病； 卵磷脂中的胆碱可用于神经递质乙酰胆 碱的合成。 6969 （二）固醇类：是一类含有同样多个环 状结构的脂类化合物。 胆固醇 植物固醇 胆固醇 7070 五、膳食脂肪的营养学评价 n脂肪的消化率：熔点越高，消化率越 低； n必需脂肪酸含量：一般植物油中必需 脂肪酸含量高于动物脂肪； n脂溶性维生素含量：植物油富含维生 素E，动物内脏富含维生素A、D； n某些特定功能的脂肪酸含量：EPA、 DHA。 7171 六、脂肪的膳食参考摄入量 脂肪适宜摄入量（AI） 成人摄入脂肪能量占总能量20 30%。 必需脂肪酸能量占总热能3%。 S:M:P=1:1:1 (n-6):(n-3)=(46):1 胆固醇300mg 7272 七、脂肪的膳食来源 饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸（动物的脂 肪组织和肉类）。 不饱和脂肪酸（植物种子）。 亚油酸（植物油）。 亚麻酸（豆油、紫苏籽油）。 EPA、DHA（海产品、深海鱼油）。 磷脂（蛋黄、肝脏、大豆、花生）。 胆固醇（脑、肝、肾、蛋、肉、奶）。 7373 第四节 碳水化合物（ carbohydrate） 碳水化合物是由碳、氢、氧三种元 素组成的一大类化合物，也称糖类。 7474 一、碳水化合物的分类 1. 单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖等。 2. 双糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖等。 3. 寡糖：由310个单糖组成的多糖 。 棉籽糖、水苏糖等。 4. 多糖：由10个以上单糖组成的多糖 。糖原、淀粉、膳食纤维。 7575 常见单糖和双糖的分子结构 7676 *膳食纤维：是存在于食物中的各类 纤维，不能被人体消化吸收。 不溶性纤维：纤维素、半纤维素、 木质素。 可溶性纤维：果胶、树胶、粘胶。 7777 二、碳水化合物的消化吸收 1. 小肠消化吸收 淀粉：经胰淀粉酶分解为双糖。 双糖：经小肠粘膜细胞麦芽糖酶、 蔗糖酶、乳糖酶分解为单糖。 单糖：直接吸收入血。 2. 结肠发酵吸收 部分膳食纤维被结肠细菌分解，产生水 分、气体、短链脂肪酸。短链脂肪酸可吸 收。 7878 三、碳水化合物的生理功能 （一）体内碳水化合物的功能 1. 贮存和提供能量：1g碳水化合 物在体内氧化可提供16.7kJ (4.0kcal) 的能量。 2. 是机体的构成成分：糖脂、糖蛋 白核糖。 3. 节约蛋白质作用：充足的碳水化 合物摄入，可节省体内蛋白质的消耗 ，增加氮储留。 7979 4. 抗生酮作用：碳水化合物可提供充 足的草酰乙酸，同脂肪分解产生的乙酰 基结合，进入三羧酸循环被彻底氧化。 从而，避免了由于脂肪酸氧化不全而产 生过量的酮体（乙酰乙酸、-羟丁酸、 丙酮）所导致的酮血症。 5. 解毒作用：肝脏中的葡萄糖醛酸能 结合某些外来化学物，将其排出体外。 8080 （二）食物中碳水化合物的功能 1. 主要的能量营养素； 2. 改善食物的色、香、味、型； 3. 提供膳食纤维：绝大部分膳食纤维不能被 人体消化吸收，却有重要的生理功能。 增强肠道功能、有利粪便排出。 降低血糖和血胆固醇。 控制体重和减肥。 预防结肠癌（争论）。 8181 四、碳水化合物的参考摄入量 碳水化合物应提供55%65%的 膳食总能量（2岁以下婴幼儿除外） 。 其中精制糖应占总能量的10%以 下。 8282 五、碳水化合物的食物来源 1. 碳水化合物： 谷类 65%(麦子)80%(大米) 薯类 15%(马铃薯) 35%(木薯) 豆类20%(黄豆) 60%(红豆) 根茎类蔬菜 坚果类 水果类 食糖 8383 2. 膳食纤维* 谷类4.5 淀粉类22.2 干豆类20.2 鲜豆类4.3 瓜果类2.7 叶菜类2.7 *单位：g/100g可食部 8484 第四节 能量（energy） 能量不是营养素，但一切生物都需 要能量来维持生命活动。 8585 一、能量的单位和来源 1. 能量单位 焦耳（joule，J）：1J相当于1牛 顿的