营养学基础能量与宏量营养素.ppt

第三章营养学基础 第一节营养学概论 一 营养素1 营养 营养素与营养素的需要量 1 营养 2 营养素 3 营养素的需要量 nutritionalrequirement 是指维持人体正常健康与生长所需要的营养素的数量 也称为营养素生理需要量 2 营养素供给量营养素供给量是特定人群每日必须由膳食提供的各类营养素的摄取标准 3 膳食营养素参考摄入量 膳食营养素参考摄入量 DRI dietaryreferenceintakes 是在每日膳食中营养素供给量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4项内容指标 1 平均需求量 EAR estimatedaveragerequirements 指可满足生命某一阶段不同性别及不同生理状况群体中50 个体营养素需求的营养素摄入量 2 推荐摄入量 RNI recommendednutrientintakes 指满足生命某一阶段和不同性别 人群97 98 个体的营养需求的营养摄入量 一般情况下 RNI 1 2EAR 3 适宜摄入量 AI adequateintakes 指对健康人群所进行的观察或实验研究得出的某种营养素的摄入量 AI一般大于平均需求量EAR 也可能大于推荐摄入量RNI 但小于UL AI不一定是一个理想摄入量 在个体需要量的研究资料不足 不能计算EAR 也不能求得RNI时 可设定AI来代替RNI 4 可耐受最高摄入量 UL tolerableupperintakelevels 指在生命某一阶段和不同性别 人群 几乎对所有个体健康都无任何副作用和危险的每日最高营养素摄入量 目的是为了限制膳食和来自强化食物及膳食补充剂的某一营养素的总摄入量 以防止该营养素引起的不良作用 第二节能量与宏量营养素 蛋白质脂类碳水化合物能量 一 蛋白质 protein 生命是蛋白体的存在方式 恩格斯 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 三聚氰胺模型 三聚氰胺结构与三聚氰胺产品 定义 三聚氰胺 英文名Melamine 是一种含氮杂环有机化合物 重要的氮杂环有机化工原料 简称三胺 又叫2 4 6 三氨基 1 3 5 三嗪 1 3 5 三嗪 2 4 6 三胺 2 4 6 三氨基脲 蜜胺 三聚氰酰胺 氰脲三酰胺 分子式C3N6H6 含氮量2 3 尿素CN2OH4含氮量47 分子量126 12 主要用途三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品 最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂 MF 的原料 三聚氰胺还可以作阻燃剂 减水剂 甲醛清洁剂等 假蛋白原理 由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷 三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加剂 以提升食品检测中的蛋白质含量指标 因此三聚氰胺也被人称为 蛋白精 相关致病案例 2007年 美国爆发宠物食品受污染事件 事后调查表明 掺杂了 6 6 三聚氰胺的小麦蛋白粉是宠物食品导致中毒的原因 2008年9月 中国爆发三鹿婴幼儿奶粉受污染事件 导致食用了受污染奶粉的婴幼儿产生肾结石病症 其原因也是奶粉中含有三聚氰胺 二 蛋白质的功能 1 构成身体组织 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 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 缬氨酸 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 被称为条件必需或半必需氨基酸 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 表1 1几种食物和人体蛋白质氨基酸模式 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 四 蛋白质的营养学分类 1 完全蛋白质 必需AA种类齐全 数量充足 各种AA的比例也与人体所含比例相似 不但能保证人体生长的正常需要 而且也能促进儿童的生长发育 2 半完全蛋白质是指蛋白质所含必需氨基酸种类齐全 但数量不足或比例不适当 它仅能维持生命 但不能促进生长发育 如小麦中的麦胶蛋白等 3 不完全蛋白质是指所含必需氨基酸种类不全 既不能维持生命 也不能促进生长发育 如玉米胶蛋白 肉皮中的胶质量蛋白 五 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 为了使食物蛋白质的互补作用能充分发挥 要注意以下几点 第一 食物的生物学属性愈远愈好 如动物性与植物性食物混合食用 第二 搭配的食物种类愈多愈好 第三 食用时间越近越好 同时食用最好 六 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 3 氮平衡 nitrogenbalance 是反映机体摄入氮和排出氮的关系 关系式 B I U F S 氮平衡 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 正氮平衡生长中的儿童 健身者和孕妇其体内摄入的氮超出排出的氮 氮平衡健康的大学生和刚退休的人处于氮平衡 负氮平衡一个宇航员和一个急症病人失去的氮多于摄入的氮 七 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 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 国务院调查组通过卫生学调查证实 不法分子用淀粉 蔗糖等价格低廉的食品原料全部或部分替代乳粉 再用奶香精等添加剂进行调香调味 制造出劣质奶粉 婴儿生长发育所必需的蛋白质 脂肪以及维生素和矿物质含量远低于国家相关标准 经初步调查 阜阳市查获的55种不合格奶粉共涉及10个省 自治区 直辖市 的40家企业 既有无厂名 厂址的黑窝点 也有的是盗用其他厂名 还有证照齐全的企业 这些劣质奶粉主要通过郑州万客来市场 合肥长江批发市场 蚌埠市太平街新市场 阜阳元丰市场等批发市场和生产厂家批量购进并批发到各县 市 区的奶粉经销商 超市 百货商店 日杂店和行政村的小卖部 销售范围主要是阜阳市各区县的乡镇和农村市场 在国务院调查组的统一组织下 阜阳市对制售劣质奶粉违法犯罪行为依法进行了严厉打击 截至目前 共抽检各类奶粉586组 扣留 封存 暂停销售奶粉10多万袋 立案查处涉嫌销售不合格奶粉案件39起 打掉生产及分装窝点4个 刑事拘留47人 留置审查59人 宣布正式逮捕31人 依法传讯203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 八 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1 3几种食物蛋白质消化率 几种常见蛋白质的消化率 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 蛋白质生物价BV蛋白质净利用率NPU 蛋白质功效比值PER氨基酸评分AAS经消化率修正的氨基酸评分PDCAAS 蛋白质生物价BV 蛋白质的生物价是为维持和生长而在体内储留氮和吸收氮的比值 几种食物蛋白的生物价值 蛋白质净利用率NPU 蛋白质生物价没有考虑在消化过程中未吸收而丢失的氮 建议将生物价乘以消化率 称之为蛋白质净利用率 蛋白质功效比值PER 蛋白质功效比值是摄入单位重量蛋白质的体重增加数 PER 体重增加 g 摄入蛋白质 g 氨基酸评分AAS 以每种氨基酸与参考蛋白氨基酸的比值表示 比值最低的那种氨基酸 即为第一限制氨基酸 此最低比值乘以100即受试食物蛋白的氨基酸评分 表1 4常见几种食物蛋白质质量 表1 5几种食物蛋白质的氨基酸评分AAS 九 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 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 富含蛋白质食物与需要量 动物食物中蛋白质含量一般较高 畜 禽 鱼 肉类10 20 禽肉约20 高于猪肉 鱼肉蛋白质也在20 左右 蛋类12 14 奶类 鲜牛奶 3 3 5 十 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 大豆蛋白质量好 利用率高 应注意膳食中蛋白质互补 十一 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 生化指标氮平衡测定人体测量 1 生化指标 血清白蛋白 正常值35 50g L 血清运铁蛋白 2 2 4 0g L 血清甲状腺素结合前蛋白 280 350mg L 视黄醇结合蛋白 26 76mg L 血清氨基酸 尿素 肌酐比值 尿中羟脯氨酸排出量 尿中3 甲基组氨酸排出量 2 膳食蛋白质摄入量3 身体测量 体重 身高 上臂围等 资料 我国居民膳食蛋白质摄入状况 1992年全国营养调查结果 人均摄入蛋白质68g 日 达推荐摄入量RNI的90 3 优质蛋白 动物蛋白 豆类蛋白 占24 城市居民为37 3 农村居民为17 2 二 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 构成脂肪组织 类脂构成细胞膜的基本成分 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 白细胞介素等 参与机体代谢 免疫 生长发育等生理过程 提供必需脂肪酸 亚油酸 亚麻酸 促进脂溶性维生素吸收 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 2 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 8 12C 短链脂肪酸 2 6C 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 1 构成线粒体和细胞膜的重要组成成分 因必需脂肪酸是磷脂的重要成分 而磷脂是细胞膜的主要结构成分 2 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 3 参与胆固醇代谢 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 4 参与动物精子形成 维护视力 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 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 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 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 三 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 9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 纤维素 淀粉 膳食纤维 果胶等 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 木质素等 可溶性纤维 果胶 树胶 部分半纤维素 二 碳水化合物的生理功能 1 储存和提供能量碳水化合物是人类获取能量最经济和最主要的来源 它在体内消化吸收较其他两种产能营养素迅速而且完全 即使在缺氧条件下 仍能进行部分酵解 供给机体能量 碳水化合物在体内消化后 主要是以葡萄糖的形式被吸收 1g碳水化合物在体内氧化可提供16 7kJ 4 0kcal 的能量 2 构成组织及重要生命物质碳水化合物在体内虽然较少 仅占人体干重的2 左右 但它参与体内重要的代谢活动 例如糖脂是细胞膜与神经组织的组成部分 核糖和脱氧核糖是遗传物质RNA和DNA的主要成分之一 节约蛋白质碳水化合物是机体最直接和经济的能量来源 当它摄入充足时 机体首先利用它提供能量 减少了蛋白质作为能量的消耗 使更多的蛋白质用于组织的建造和再生 4 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 5 增强肠道功能 绝大部分膳食纤维不能被人体消化吸收 却有重要生理功能 6 抗生酮作用 脂肪的分解代谢需要葡萄糖的协同作用 当碳水化合物不足时 脂肪酸不能彻底氧化产生过多的酮体 即酮血症和酮尿症 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 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 四 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 一 能量的单位和来源 1 能量单位 焦耳 joule J 1J相当于1牛顿的力使1kg的物质移动1m所消耗的能量 营养学上常使用千焦耳 kJ 卡 cal 1cal是使1g纯水由15 C升到16 C所需要的能量 营养学上常使用千卡 kcal 单位换算 1kcal 4 184kJ 2 能量来源人体需要的能量主要来自于食物中的碳水化合物 脂肪和蛋白质 3 能量系数是每克碳水化合物 脂肪 蛋白质在体内氧化产生的能量值 碳水化合物16 7kJ 4kcal g脂肪37 7kJ 9kcal g蛋白质16 7kJ 4kcal g 二 能量代谢和平衡 人体摄入的能量主要用于满足维持基础代谢 体力活动和食物特殊动力作用消耗的能量需要 婴幼儿 儿童 青少年需额外增加生长发育所需能量 孕妇需增加子宫 胎盘 胎儿 乳房和体脂储备所需能量 乳母需增加合成分泌乳汁所需能量 能量摄入不足 机体会动用自身的能量储备甚至消耗自身组织以满足生命活动的能量需要 导致体力下降 体重减轻 发育迟缓 死亡 能量摄入过剩 多余的能