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公众营养师公众健康营养学基础 能量及三大营养素 2002年 百位营养学家关于 国人十大营养问题 的调查结果显示 前五位的问题分别是 肥胖 87 营养与心脑血管疾病 82 糖尿病 75 高脂血症 71 热量过剩 70 我国与膳食相关的疾病主要有 心脑血管疾病 包括高血压 中风 冠心病 肥胖病 肿瘤 龋齿 佝偻病 骨质软化病 骨质疏松症 缺铁性贫血 缺碘性甲状腺肿 以及维生素缺乏症等 据统计资料显示 数字链接 30 采取健康的生活方式可防止30 的肿瘤发生 50 采取健康的生活方式可防止50 以上的高血压发生 80 采取健康的生活方式可防止80 的冠心病发生 90 采取健康的生活方式可防止90 的2型糖尿病发生 能量 能量是一切生命活动的动力 就像汽车燃烧汽油产生动力一样 人类是靠营养素产生的热能来维持生命力的 能量不是营养素 它是营养素的产物 我们从食物中获得营养素 又从营养素中获取能量 能量单位国际上通用焦耳 J 营养学上使用最多的是其1000倍的单位 即千焦耳 kJ 我国及有些国家如美国 加拿大仍继续使用卡 cal 和千卡 kcal 其换算关系如下 1cal 4 184J 1J 0 239cal 人体能量来源碳水化合物 脂肪和蛋白质是人体产热营养素 在营养学中的实际应用时 食物中产热营养素产生能量按以下关系换算 即1克碳水化合物产生能量为4 0kcal 16 7kJ 1克脂肪产生能量为9 0kcal 36 7kJ 1克蛋白质产生能量为4 0kcal 16 7kJ 酒中的乙醇能量也较高 1克乙醇提供能量为7 0kcal 29 3kJ 人体的能量消耗人体的能量消耗包括基础代谢 体力活动和食物的热效应三个方面 一 基础代谢是指维持生命的最低能量消耗 即人体在安静和恒温条件下 一般18 25 禁食12小时后 空腹 静卧 放松而又清醒时的能量消耗 此时能量仅用于维持体温和呼吸 血液循环 内分泌及其它器官的生理需要 基础代谢率是指人体处于基础代谢状态下 每小时每平方米体表面积 或每公斤体重 的能量消耗 计算每天基础代谢的能量消耗方法很多 最简单的方法是成人男性按每公斤体重每小时1kcal 4 18kJ 女性按0 95kcal 3 97kJ 和体重相乘直接计算 结果相对粗略 影响人体基础代谢有以下一些因素 1 体格的影响 A 体表面积大者散发能量也多 所以同等体重情况下瘦高者基础代谢高于矮胖者 B 肌肉发达者 基础代谢水平高 这也是男性的基础代谢水平高于女性5 10 的原因 C 遗传因素是关键的影响因素之一 2 不同生理 病理状况的影响 A 儿童和孕妇的基础代谢相对较高 B 成年后随年龄增长基础代谢水平不断下降 30岁以后每10年降低约2 60岁以后下降更多 但如注意加强体育锻炼 这种降低相对缓慢得多 C 生病发热 甲状腺疾病等有关激素水平异常时也能改变基础代谢的能量消耗 3 环境条件的影响 炎热或寒冷 过多摄食 精神紧张时都可以使基础代谢水平升高 在禁食 饥饿或少食时基础代谢水平也相应降低 4 尼古丁和咖啡因可以刺激基础代谢水平升高 二 体力活动体力活动所消耗能量多少与三个因素有关 1 肌肉越发达者 活动时消耗能量越多 2 体重越重者 做相同的运动所消耗的能量也越多 3 活动时间越长 强度越大 消耗能量越多 人类的体力活动种类很多 营养学上根据能量消耗水平 即活动强度的不等而分为五个级别 即极轻的体力活动 轻体力活动 中体力活动 重体力活动和极重体力活动 中国营养学会2000年将我国居民活动强度由五级调整为三级 即轻 中 重体力活动 成人能量的推荐摄入量用BMR 基础代谢率 乘以不同的体力活动水平 PAL 来计算人体的能量消耗量或需要量 三 食物热效应食物热效应 即食物特殊动力作用 人体在摄食过程中 由于要对食物中营养素进行消化 吸收 代谢转化等 需要额外消耗能量 同时引起体温升高和散发能量 这种因摄食而引起能量的额外消耗称食物热效应 不同的产热营养素其食物热效应也不等 脂肪的食物热效应约消耗本身产生能量的4 5 碳水化合物为5 6 而蛋白质则特别高 可达30 能量摄入不足及过量由于饥饿或过分控制饮食 疾病等原因 使能量摄入不足 出现体重及体力下降 工作效率低下 同时使脂肪储存减少 造成身体对环境的适应力和抗病力下降 过多的能量摄入可致肥胖 高血压 心脏病 糖尿病及某些癌症的发生 能量供给蛋白质 脂肪 碳水化合物在合理膳食中有一个合适的比例 根据我国居民的膳食习惯 中国营养学会推荐一般人每日膳食碳水化合物摄入量应占总热量的55 60 脂肪每日摄入量应占总热20 30 蛋白质每日摄入量应占总能量的10 12 特殊情况除外 个人每日能量摄入的计算见教材 2000年中国营养学会制定的 中国居民膳食营养素参考摄入量 中 不仅对各年龄组人群的能量摄入有具体的推荐量 而且也根据不同的活动强度推荐了能量摄入量 以成人为例 见下表 消化系统结构图 人体消化系统 六大营养素 蛋白质脂肪碳水化合物 膳食纤维 维生素矿物质水 六大营养素的功能 1 参与构成和修复 更新组织细胞 如蛋白质 脂肪 2 参与人体代谢 提供人体活动所需的能量 如脂肪和碳水化合物 3 是调节和维持人体正常生理功能的物质基础 如维生素 矿物质和水 生物的一切细胞和组织都由蛋白质组成 人类也是一样 生命的产生 存在与消亡 无一不与蛋白质有关 蛋白质 Protein 是一切生命的物质基础 是生命存在的形式 没有蛋白质就没有生命 蛋白质 蛋白质的构成 一 氨基酸和肽蛋白质主要含有碳 氢 氧和氮四种化学元素 还含少量的硫和磷元素 以及铁 锌 硒 碘等矿物质 它是人体氮的唯一来源 是组成人体的基本成分 约占人体全部质量的16 19 蛋白质由许多不同的氨基酸以肽键联结在一起 一级结构 并形成一定空间结构的大分子 二 三 四级结构 由于其氨基酸的种类 数量 排列次序和空间结构千差万别 就构成了无数种功能各异的蛋白质 也才有了丰富多彩 奥妙无穷的生物世界 蛋白质的结构 蛋白质被分解时的次级结构称肽 含10个以上氨基酸的肽称多肽 含10个以下氨基酸的肽称寡肽 含3个或2个氨基酸的分别称3肽和2肽 二 必需氨基酸构成人体蛋白质的氨基酸有20种 其中有9种氨基酸为必需氨基酸 它们是异亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 缬氨酸 赖氨酸 色氨酸 苯丙氨酸 蛋氨酸和组氨酸 异 亮 苏 缬 赖 色 苯 蛋 组 组氨酸是婴儿的必需氨基酸 必需氨基酸是指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 条件必需氨基酸或半必需氨基酸是指可以减少人体对某些必需氨基酸需要量的氨基酸 如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成 如果在膳食中能直接提供这两种氨基酸 可使人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要分别减少30 和50 所以半胱氨酸和酪氨酸这类氨基酸被称为条件必需氨基酸或半必需氨基酸 非必需氨基酸人体自身可以合成以满足机体需要的氨基酸 其余9种 食物蛋白质的分类 食物蛋白质可分为动物蛋白质和植物蛋白质 动物蛋白质 主要来源鱼虾类 禽 畜肉类 牛奶和鸡蛋 植物蛋白质 主要来源主食 如谷类 豆类 根茎类 硬果 如花生 瓜子核桃 等 根据食物蛋白质中必需氨基酸组成 蛋白质分为完全蛋白质 半完全蛋白质 不完全蛋白质 完全蛋白质 此类蛋白质所含必需氨基酸种类齐全 数量充足 比例合适且与人体需要基本符合 容易吸收利用 营养价值也高 故也称优质蛋白质 主要食物来源为鱼 肉 豆 蛋 奶 半完全蛋白质 此类蛋白质所含必需氨基酸种类尚全 数量不均 比例不当 这类蛋白质多存在于小麦 大麦中 不完全蛋白质 此类蛋白质所含必需氨基酸种类不全 这类蛋白多存在于玉米 肉皮 豌豆等 人体内的蛋白质始终处于不断地分解又不断地合成的动态平衡之中 借此可达到组织蛋白不断地更新和修复的目的 肠道和骨髓内的蛋白质更新速度较快 总体来说 成人体内每天约有3 的蛋白质被更新 蛋白质的消化 吸收和代谢 膳食中的蛋白质胃蛋白质分解小肠分解成氨基酸 2肽 3肽 肠粘膜吸收 70g 天 入血循环肝脏及其它器官利用未被吸收的蛋白质或代谢转变成尿素等其他如皮肤 毛发脱落 妇女月经出血 肠道菌体死亡 20g 天 胃液 胃蛋白酶 糜蛋白酶 胰蛋白酶 粪便 排出体外 排出体外 尿液 氮平衡人体内存在着氮平衡 通过膳食给人体提供的蛋白质应满足机体的这种平衡 长时期的不恰当的正氮平衡和负氮平衡都可对人体造成危害 零氮平衡摄入氮和排出氮相等 健康的成人应维持在零氮平衡并富裕5 正氮平衡摄入氮多于排出氮 如儿童处于生长发育阶段 妇女怀孕时 疾病恢复时以及运动和劳动需要增加肌肉时等均应保证适当的正氮平衡 以满足机体对蛋白质额外的需要 负氮平衡摄入氮少于排出氮 如人在饥饿 疾病及老年时等一般处于这种状况 应注意尽可能减轻或改变负氮平衡 蛋白质的功能1 人体组织的构成成分人体的任何组织和器官都以蛋白质作为重要的组成成分 如肌肉 心 肝 肾等器官含大量蛋白质 骨骼和牙齿中含有大量的胶原蛋白 指 趾甲中含有角蛋白 细胞从细胞膜到细胞内的各种结构中均含有蛋白质 2 构成体内各种重要的生理活性物质如酶 激素 抗体等 3 调节人体内的水分 维持体液平衡 4 供给能量供能不是蛋白质的主要功能 只有当机体饥饿 疲劳和患病时 碳水化合物和脂肪供应不足时 蛋白质才能向人体供能 蛋白质缺乏与不足蛋白质缺乏在成人和儿童中都有发生 但处于生长阶段的儿童更为敏感 主要表现为腹 腿部水肿 虚弱 表情淡漠 生长滞缓 头发稀黄 变脆易脱落 易感染等 严重不足的患儿消瘦无力 常因感染而死亡 对成人来说 蛋白质摄入不足同样可引起体力下降 浮肿 抵抗力减弱易感染 创伤骨折不易愈合 病后恢复健康迟缓 甚至内分泌紊乱等 蛋白质的食物来源 蛋白质广泛存在于动植物性食物之中 动物性蛋白质质量好 利用率高 但同时富含饱和脂肪酸和胆固醇 而植物性蛋白利用率较低 因此 注意蛋白质互补 适当进行搭配是非常重要 蛋白质供给量 理论上成人每天摄入约30g蛋白质就可满足零氮平衡 但从安全性和消化吸收等其它因素考虑 成人按0 8g kg d 摄入蛋白质为宜 我国成人蛋白质推荐摄入量为1 16g kg d 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 运动量较大者可在15 左右 脂类 食物中的脂类95 是甘油三酯 5 是其它脂类 人体内贮存的脂类中甘油三酯高达99 脂类的共同特点是具有脂溶性 不仅易溶解于有机溶剂 而且可溶解其它脂溶性物质 如脂溶性维生素等 脂类的分类 营养学上重要的脂类主要有甘油三酯 磷脂和固醇类 后两者属类脂 磷脂主要有卵磷脂和脑磷脂 对人体最重要的固醇是胆固醇 脂类 脂肪 类脂 甘油三酯占95 磷脂 固醇类 脑磷脂 卵磷脂 胆固醇 甘油三酯 由1个分子甘油与3个分子脂肪酸组成甘油三酯即脂肪 也称中性脂肪 脂肪主要含碳 氢 氧三种化学元素 这三种化学元素分别合成甘油和脂肪酸 人体内的脂肪主要分布于腹腔 皮下和肌肉纤维之间 脂肪的构成与分类 脂肪主要由不同的脂肪酸构成 脂肪酸按其饱和程度可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸又可分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸 动物脂肪中含饱和脂肪酸多 常温下呈固态 称为脂 深海鱼脂肪虽为动物油其含不饱和脂肪酸较多 植物脂肪中含不饱和脂肪酸较多 常温下呈液态 称油 棕榈油和可可籽油虽为植物油其含饱和脂肪酸较多 必需脂肪酸 必需脂肪酸是指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 亚油酸和a 亚麻酸是人体必需的两种脂肪酸 人体可以利用亚油酸和a 亚麻油酸来合成花生四烯酸 二十碳五烯酸 EPA 二十二碳六烯酸 DHA 等这些人体不可缺少的脂肪酸 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 3 与胆固醇的代谢有关必需脂肪酸缺乏可引起生长迟缓 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 脂肪的功能 1 体内贮存和提供能量 2 维持体温正常 3 保护作用脂肪组织在体内对器官有支撑和衬垫作用 可保护内部器官免受外力伤害 4 内分泌作用由脂肪组织所分泌的因子有瘦素 肿瘤坏死因子 雌激素 胰岛素样生长因子及抵抗素等 这些因子参与机体的代谢 免疫 生长发育等生理过程 5 帮助机体更有效地利用碳水化合物和节约蛋白质作用 6 机体重要的构成成分细胞膜中含有大量脂肪酸 是细胞维持正常的结构和功能所绝不可少的重要成分 食物中的甘油三酯还有一些特殊的营养学上的功能 1 增加饱腹感2 改善食物的感官性状3 提供脂溶性维生素 如维生素A D E K等 磷脂 体内的磷脂主要是卵磷脂和脑磷脂 卵磷脂更为重要 磷脂的作用 1 为细胞膜的构成成分 维护细胞膜的正常功能 2 和脂肪酸一样提供能量 3 磷脂作为乳化剂可使体液中的脂肪悬浮在体液中 有利于其吸收 转运和代谢 磷脂的缺乏会造成细胞膜结构受损 影响细胞内外的物质交换 尤其是脂类或脂溶性物质如脂溶性维生素 激素等不能顺利地通过细胞膜 同时出现毛细血管的脆性和通透性增加 皮肤细胞对水的通透性增高引起水代谢紊乱 产生皮疹等 细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成 磷脂双分子层构成基本骨架 其内侧和外侧镶嵌和贯穿着蛋白质分子 1 控制物质进出细胞 物质交换 被动扩散 自由扩散 特点 物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运 不需要额外的能量 不需要载体 举例 O2 CO2 甘油 乙醇 苯等 细胞膜的功能 血液循环模式图 人体循环系统 主动运输特点 被选择吸收的物质从浓度低的一侧 通过细胞膜从低浓度的一侧转运到的高浓度的一侧 必须有载体蛋白质协助 需要额外的能量 举例 轮藻细胞 红细胞吸收K 排出Na 生理意义 保证活细胞按照生命活动的需要 主动地选择吸收所需要的营养物质 排出废物 细胞膜的功能 2 保护细胞内部 3 与细胞识别 糖蛋白 分泌 排泄 免疫功能等有密切的关系 总之细胞膜的生理 功能 特征是 选择透过性膜 这种膜可以让水分子自由通过 细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过 而其他的离子 小分子和大分子则不能通过 固醇类最重要的固醇是胆固醇 人体内胆固醇来源于食物和体内合成 绝大多数是由肝脏合成并贮存于胆囊内 人体内90 的胆固醇存在于细胞之中 胆固醇的功能 是细胞膜的重要成分 是人体内许多重要活性物质的合成材料 如胆汁 性激素 如睾酮 肾上腺素 如皮质醇 和维生素D等 有利于脂类的运输 脂类的食物来源 含磷脂较多的食物为蛋黄 肝脏 大豆 麦胚和花生等 含胆固醇丰富的食物是动物脑 肝 肾等内脏和蛋类 肉类和奶类也含有一定量的胆固醇 人类膳食脂肪主要来源于动物的脂肪组织和肉类 以及植物的种子 如坚果类 脂类的供给量 我国营养学会推荐成人一般脂肪摄入量应控制在总能量的20 30 胆固醇的摄入每天不超过300毫克 脂肪摄入较多 可导致肥胖 心血管疾病 高血压及某些癌症 因此降低脂肪的摄入已成为预防上述疾病发生的重要措施 生活提示如何选择脂类食物 对老年人和动脉硬化的病人日常膳食中应该注意什么 见教材 碳水化合物 碳水化合物 也称糖类 是由碳 氢 氧三种元素组成的一类化合物 由植物的叶绿素借光合作用 利用空气中的碳及氧 以及土壤中的水分合成 营养学上一般将其分为四类 单糖 双糖 寡糖和多糖 碳水化合物的分类 碳水化合物 糖 单糖 葡萄