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营养学基础知识 食物 营养与人体健康关系 营养学 食品卫生学 有利因素 有害因素 食物 健康 中国古代营养学说典例 五谷为养 五果为助 五畜为益 五菜为充 黄帝内经素问 公元500年 营养学 Nutrition 概述 问题 物质基础 食物 营养素 概念 营养素营养营养学营养生理需要量膳食营养素供给量膳食营养素参考摄入量 1 营养素 nutrient 是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 主要包括 蛋白质 脂肪 碳水化合物 矿物质 维生素 水 其他生物活性物质 营养素的分类 能量宏量营养素 蛋白质 脂肪 碳水化合物 微量营养素 矿物质 维生素 其他膳食成分 水 其他生物活性物质 2 营养 nutrition 是指人体摄取 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 3 营养学 nutrition 是研究人体营养规律及改善措施的科学 研究内容 营养学基础各类食品的营养价值不同人群的营养营养与有关疾病社区营养 4 营养生理需要量 nutritionalrequirement 指能保持人体健康 达到应有的发育水平和能充分发挥效率地完成各项体力和脑力活动的 人体所需要的能量和各种营养素的必需量 低于这个量将对健康产生不利影响 现代营养学对营养素需要量的认识 营养素需要量是机体为维持 适宜营养状况 即处于并能继续维持其良好的健康状态 在一定时期内必须平均每天吸收该营养素的最低量 个体对某种营养素的需要量受年龄 性别 生理特点 劳动状况等多种因素的影响 因此 即使在一个特征很一致的人群内 由于个体生理的差异 需要量也各不相同 不同水平的营养素需要量 鉴于对 良好的健康状态 可以有不同的标准 因而机体维持健康对营养素的需要量也可以有不同水平 为此 FAO WHO联合专家委员会提出了不同水平的需要量 基本需要量 储备需要量 基本需要量 为预防临床可察知的功能损害所需的营养素量 达到这种需要时机体能够正常生长和繁育 但他们的组织内很少或没有此种营养素储备 故短期的膳食供给不足就可能造成缺乏 储备需要量 维持组织中储存一定水平该营养素的需要量 这种储存可以在必要时用来满足机体的基本需要以免造成可察知的功能损害 5 膳食营养素供给量 recommendeddietaryallowance RDA 是在生理需要量的基础上考虑了人群的安全率而制定的 安全率包括人群中的个体差异 在应激等状况下需要量的波动 食物的消化率 烹调损失 各种食物因素和营养素之间的相互影响等 并兼顾社会条件和经济条件等实际问题 而提出的膳食中实际应该含有的能量和各种营养素的量 膳食营养素供给量略高于营养生理需要量 6 膳食营养素参考摄入量 dietaryreferenceintakes DRIs 营养素摄入不足或过多的危险性膳食营养素参考摄入量 营养素的消化吸收 口腔 磨碎 湿润 溶解食物 唾液腺 腮腺 下颌腺 舌下腺 分泌唾液淀粉酶 溶菌酶等 食管 机械蠕动 运送食物 胃 分泌盐酸 胃蛋白酶 黏液等 贮存 搅拌 粉碎食物 胰 分泌消化酶 胰淀粉酶 胰脂肪酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶等 肝脏和胆囊 分泌胆汁 促脂肪吸收 十二指肠和小肠 分泌消化酶 淀粉酶 酞酶 脂肪酶 蔗糖酶 麦芽糖酶 乳糖酶等 是蛋白质 脂肪 碳水化合物 矿物质 维生素和水消化吸收的主要部位 大肠 分泌黏液 贮存粪便 直肠和肛门 排出粪便 食物残渣通过消化道的时间约为24小时 第一章营养学基础 能量与宏量营养素 蛋白质脂类碳水化合物能量 第一节蛋白质 protein 生命是蛋白体的存在方式 恩格斯 第一章营养学基础 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 二 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 三 氨基酸和必需氨基酸 1 氨基酸 aminoacid 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 见图 氨基酸分子式通式 氨基酸结构示意图 2 必需氨基酸 essentialaminoacid 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 essentialaminoacid 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 essentialaminoacid 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 3 氨基酸模式 aminoacidpattern 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 referenceprotein 通常为鸡蛋蛋白质 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 limitingaminoacid LAA 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1 1 表1 1几种食物和人体蛋白质氨基酸模式 4 蛋白质的互补作用 complementaryactionofprotein 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 表1 1 4 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 2 必要氮损失 obligatorynitrogenlosses 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 3 氮平衡 nitrogenbalance 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 五 蛋白质营养失调 1 蛋白质缺乏 若膳食蛋白质长期供给不足可发生 临床表现 消化不良 腹泻 血浆白蛋白下降 水肿 肌肉萎缩 体重减轻 贫血 女性月经障碍 乳汁分泌减少 生殖功能障碍 若蛋白质摄入严重不足 导致 蛋白质恶性营养不良症 Kwashiorkor 主要表现为水肿 若蛋白质和热能同时严重缺乏时 导致 干瘦型营养不良 Marasmus 主要表现为消瘦 Kwashiorkor Kwashiorkor Marasmus Marasmus Marasmus 阜阳奶粉事件 2004年5月 安徽省阜阳市对当地2003年3月1日以后出生 以奶粉喂养为主的婴儿进行的营养状况普查和免费体检显示 因食用劣质奶粉造成营养不良的婴儿229人 其中轻 中度营养不良的189人 经国务院调查组核实 阜阳市因食用劣质奶粉造成营养不良而死亡的婴儿共计12人 2 蛋白质摄入过多 蛋白质分解为氨由尿排出时 需要大量水分 从而增加肾脏负担 若过多含硫氨基酸 动物蛋白 摄入 可加速骨钙丢失 易致骨质疏松 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 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 表1 2不同食物的蛋白质含量名称含量 畜 禽 鱼10 20鲜奶1 5 4 0奶粉25 27蛋类12 14大豆及豆类20 40硬果类15 25谷类6 10薯类2 3蔬菜水果类 1 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 该计算结果也称真消化率 truedigestibility 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 apparentdigestibility 表观消化率的结果比真消化率低 表1 3几种食物蛋白质消化率 七 蛋白质的膳食参考摄入量 1 推荐摄入量 RNI g d 成人 18 60岁 男女轻体力活动7565中体力活动8070重体力活动9080 按1 16g蛋白质 kg d 计算 2 若按能量计算 蛋白质摄入占膳食总能量的10 12 儿童青少年为12 14 例 轻体力活动成年男性 能量摄入为2400kcal d 则蛋白质摄入量应为 2400kcal d 12 4kcal g 72g d 八 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 第二节脂类 lipids 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 一 脂类的分类和功能 1 分类脂肪 甘油三酯 triglycerides 脂类类脂磷脂 phospholipids 固醇类 sterols 2 功能 提供能量 1克食物脂肪在体内可产生37 7kJ 9kcal 的能量 构成人体成分 中性脂肪占体重的10 20 构成体脂肪组织 其含量可因体力活动和营养状况而变化 被称为动脂 类脂占总脂量的1 5 构成细胞膜的基本成分 其含量稳定 不受机体活动和营养状况的影响 被称为定脂 维持体温正常 皮下脂肪组织可隔热保温 保护脏器作用 脂肪组织对脏器有支撑和衬垫作用 保护内部器官免受外力伤害 内分泌作用 脂肪组织分泌瘦素 肿瘤坏死因子 白细胞介素等 参与机体的代谢 免疫 生长发育等生理过程 提供必需脂肪酸 亚油酸 亚麻酸 提供脂溶性维生素 A D E K 胆固醇是体内许多重要活性物质的合成材料 胆汁 性激素 肾上腺素 维生素D等 增加饱腹感 脂肪进入十二指肠时 刺激产生肠胃抑素 使胃肠蠕动受到抑制 改善食物感官性状 改变食物的色 香 味 形 促进食欲 二 脂类的消化 吸收 1 脂肪小肠 胆汁乳化脂肪 脂肪酶 胰腺 将甘油三酯水解生成游离脂肪酸和甘油单脂 小肠粘膜细胞 甘油 短链和中链脂肪酸直接入血 甘油单脂和长链脂肪酸被重新合成甘油三酯 和磷脂 胆固醇 蛋白质形成乳糜微粒 由淋巴系统进入血循环 2 磷脂同甘油三酯 3 胆固醇可直接被吸收进入淋巴系统 三 脂肪酸和必需脂肪酸 1 脂肪酸 概念 是分子由1 30个碳原子的链烃和羧基 COOH 组成的脂族羧酸 是组成脂肪的基本单位 分类 按碳链长度 长链脂肪酸 14C 中链脂肪酸 6 12C 短链脂肪酸 5C 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 2 必需脂肪酸 essentialfattyacid EFA 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 生理功能 维持细胞膜的结构和功能 因EFA是磷脂的重要成分 而磷脂是细胞膜的主要结构成分 是合成前列腺素的前体 因亚油酸可合成花生四烯酸 再由花生四烯酸合成前列腺素 与胆固醇代谢有关 与胆固醇脂化 有利于胆固醇分解代谢 防止在体内沉积导致动脉粥样硬化 四 EPA与DHA 1 概念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 2 生理功能 降低血浆甘油三脂和胆固醇 预防心血管疾病 抑制血小板凝聚 防止动脉粥样硬化和血栓形成 维持视觉功能 增强视力 与婴儿大脑发育关系密切 五 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 六 脂肪的膳食来源 饱和脂肪酸 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 资料 我国居民膳食脂肪摄入状况 1992年全国营养调查结果 人均摄入脂肪58 3g 日 占膳食总热能的22 城市居民为77 7g 占总热能28 4 农村居民为48 3g 占总热能18 6 动物性脂肪占40 植物性占60 第三节碳水化合物 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 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3 10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 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 二 碳水化合物的生理功能 1 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 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 6 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 三 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 四 碳水化合物的参考摄入量 1 碳水化合物适宜摄入量 AI 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 相当于每天摄入约300 400g碳水化合物 至少为275g 2 膳食纤维的推荐摄入量 推算结果 总膳食纤维25 35g 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