绪论能量碳水化合物

临床营养学,营养与食品卫生学李俊良,第一章 营养学基础,早在3000多年前的西周时期（公元前1016前771年），官方就把医生分为四大类：食医、疾医、疡医和兽医。 食医排在“四医”之首，是专门从事饮食营养的医生。 2000多年前的战国至西汉时代编写的中医经典著作皇帝内经：素问中，就提出“五谷为养，五果为助，五畜为益，五菜为充”的原则，这是最早提出的膳食平衡的理念。,孙中山先生在考察了西方饮食文化后，对我国饮食结构给予了高度而中肯的评价“我国近代文明进化，事事皆落人后，惟饮食一道进步，至今尚为文明各国所不及。中国所发明之食物，固大盛于欧美；而中国烹调法之精良，又非欧美所可并驾”。,1.营养（Nutrition）,The sum of the processes involved in food nutrients and in assimilating and using them to maintain body tissue and provide energy; a foundation for life and health.,指机体摄取食物，经过体内消化吸收和代谢，利用对身体有益的物质以构建机体组织器官、满足生理功能和身体活动需要的生物学过程称为营养。,2. 膳食营养素参考摄入量,营养素,膳食参考摄入量产生,膳食营养素参考摄入量（ DRIs）：是在RDA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：平均需要量（EAR）推荐摄入量（RNI）适宜摄入量（AI）可耐受最高摄入量（UL）,RDA(每日膳食营养素供给量),RDA是以正常营养生理需要量作为参考，综合考虑了人群间个体差异、食物生产、社会发展等多方面的因素而制定的膳食中必须含有的各种营养素和热量的需要。 RDA是为保证正常人群健康而提出的膳食质量指标。它是以预防营养缺乏病为主要目标，已经不能很好地适应今日的需要。,1.平均需要量（EAR）,EAR是某一特定性别、年龄及生理状况群体中对某营养素需要量的平均值摄入量达到EAR水平时可以满足群体中50%个体对该营养素的需要，而不能满足群体中另外50%个体对该营养素的需要EAR是制订RNI的基础,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个体（97%98%）需要量的摄入水平长期摄入RNI水平，可以满足机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是以EAR为基础制订的。如果已知EAR的标准差，则RNI=EAR2SD。如果不能计算SD时，一般用变异系数进行计算,2.推荐摄入量（RNI）,3.适宜摄入量（AI）,由于研究资料不足，没有办法计算出EAR，可用AI代替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AI与RNI相似之处是二者都是满足目标人群中几乎所有个体的需要。AI与RNI的区别在于AI的准确性远不如RNI，可能高于RNI当健康个体摄入量达到AI时，出现营养缺乏的危险很小;如果摄入超过AI，则有可能产生毒副作用,4.可耐受最高摄入量（UL）,UL是平均每日摄入营养素的最高限量当摄入量超过UL而进一步增加时，损害健康的危险性随之增大。“可耐受”是指这一剂量在生物学上一般是可以耐受的，但并不表示可能是有益的鉴于营养素强化食品和膳食补充剂的日渐发展，有必要制定UL来指导安全消费。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,营养素摄入不足或过多的危险性,当日常摄入量为0时，摄入不足的概率为1.0当摄入量达到EAR水平时，发生营养素缺乏的概率为0.5，即有50%的机会缺乏该营养素摄入量达到RNI水平时，摄入不足的概率变得很小，也就是绝大多数的个体都没有发生缺乏症的危险摄入量达到UL水平后，若再继续增加就可能开始出现毒副作用RNI和UL之间是一个“安全摄入范围”,RNI,安全摄入范围,低摄入,高摄入,中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIs)包括（ ）、（ ）、 （ ）和（ ）四项不同营养水平。其中（ ）和（ ）可作为营养素每日摄入的目标值。,第一节 能量,能量是人体新陈代谢和维持生命活动的基础。在生命活动中，人体不断地从外界环境摄取食物，以获取需要的能量和营养物质。,（一）能量单位,焦耳 （joule，J） 卡 （calorie，cal）千焦耳（kilojoule，kJ） 千卡（kilocalorie，kcal）兆焦耳（megejoule，MJ）,1 MJ 1000kJ 106 J1 kcal 4.184 kJ1kJ 0.239 kcal 1MJ 239 kcal,国际上通常以 焦耳（J）和 卡（cal）为热量的计量单位,焦耳（J）：1J相当于1N的力把1kg的重物移动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升到 16所需要的能量。 营养学上常使用千卡（kcal）。换算公式: 1 J 0.239 cal 1 cal 4.184 J,17.16（4.10）,39.54（9.45）,23.64（5.65）,29.29（7.0）,98,95,92,100,16.81（4.0）,37.56（9.0）,16.74（4.0）,29.29（7.0）,二.人体的能量消耗,基础代谢体力活动食物热效应生长发育,（一）基础代谢（basal metabolism, BM）,指维持人体基本生命活动的最低能量消耗。即排除肌肉活动、环境温度、食物和精神紧张等因素影响条件下的新陈代谢。它应符合：1.进食后1214h。2.清醒、静卧0.5h以上，全身肌肉松弛。3.避免精神紧张。4.室温在2025。,基础代谢率（basal metabolism rate, BMR）,单位时间内人体单位体表面积消耗的基础代谢能量单位是 kcal/（m2 . h）基础代谢率的影响因素有：体型、性别、年龄和生理状态等,年纪越轻，基础代谢率越高体型越瘦高，基础代谢率越高组织里的肌肉越多，基础代谢率越高体温越高，基础代谢率越高压力越大，基础代谢率越高环境温度越冷或者越热，基础代谢率越高男性比女性基础代谢率高孕妇基础代谢率较高越是空腹，基础代谢率越低营养失调越严重或者长期节食，基础代谢率越低,（二）体力活动,体力活动,职业活动社会活动家务活动和休闲活动,通常情况下，由各种体力活动所消耗的能量约占人体总能量的15%30%，不同的体力活动，其能量消耗不同。,体力活动的强度,轻体力活动中等体力活动重体力活动,中国成人活动水平分级,（三）食物的特殊动力作用,定义：人体由于摄入食物而引起的能量代谢额外增加的现象叫做食物的特殊动力作用。简单讲就是：指人体在摄入食物的过程中，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。,各种营养素的特殊动力作用的强弱不同 蛋白质最强，消耗本身产生能量的30% 碳水化合物次之，消耗本身产生能量的5%6% 脂肪最弱，只消耗本身产生能量的4%5% 一般成人摄入混合膳食的特殊动力作用所消耗的能量相当于每日总能量消耗量的10%。,摄食越多，能量消耗越多；进食快者比进食慢着食物热效应高，进食快时中枢神经系统更活跃，激素和酶的分泌速度快、数量多，吸收和贮存的速率更高，能量消耗也相对更多。,(四) 生长发育,婴幼儿和儿童阶段生长发育需要的能量主要包括机体生长发育中形成新的组织所需的能量。每增加1g新组织，约需20KJ能量。能量摄入必须和生长速度相适应。能量不足，生长便会减慢甚至停止。,三.能量的食物来源及供给,食物中的蛋白质、脂肪和碳水化合物是人体能量的食物来源。谷类和薯类食物含碳水化合物较多，是最经济的膳食能量来源；蔬菜和水果中产能营养素含量一般较少。 它们之间必须保持比例合理，才能达到科学、合理、均衡的营养。一般的能量比例为蛋白质10%15%、脂肪20%30%、碳水化合物55%65%。,能量的推荐摄入量（kcal）,能量的推荐摄入量（kcal）,第二节 碳水化合物,由碳、氢、氧三种元素组成的，含多羟基醛或多羟基酮的化合物，及其聚合物和衍生物的总称因为低分子的碳水化合物有甜味，因此也称糖类植物可以利用阳光进行光合作用合成碳水化合物，而动物必须从食物中获取,一.概述,（一）碳水化合物的分类,不能够水解成为更简单的糖类，有三到六个碳原子按照碳原子的数目多少依次称为：丙、丁、戊、己糖其中丙糖和丁糖以中间代谢物的形式存在自然界存在最多的是戊糖和己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）,1.单糖,（1）葡萄糖,是构成食物中各种糖类的基本单位，不需经过消化过程就能直接被人体小肠细胞吸收，是为人体提供能量的主要原料，血液中的葡萄糖即血糖保持恒定具有极其重要的生理意义。大脑、肺组织、红细胞直接依赖葡萄糖供能。,（2）果糖,果糖主要存在于蜂蜜和水果中，食物中的果糖吸收进入体内后，经肝脏转变成葡萄糖被人体利用，也有一部分转变为糖原、乳酸和脂肪。果糖是最甜的一种天然糖，作为甜味剂广泛应用于食品工业。,（3）半乳糖,半乳糖很少以单糖方式存在于食品中，一般作为乳糖的重要组成部分存在。半乳糖在人体内先转变为葡萄乳糖后才能被利用。,指单糖分子中的半缩醛的羟基和另一个单糖分子的羟基共失一分子水而生成的化合物双糖不能被机体吸收，必须先水解为单糖食物中的双糖有：蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖,2.双糖,蔗糖：主要来源甘蔗和甜菜中，是人类使用最久的甜味剂，最具商业意义乳糖-主要存在于乳品中，是婴儿碳水化合物的主要来源，有利于维持肠道中合适的菌群数量，并能促进钙的吸收，对婴儿成长有重要意义麦芽糖：由两个分子葡萄糖结合构成；麦芽糖是淀粉的基本单位，广泛用于制糖、制酒工业,也称为低聚糖，由3-9个单糖经糖苷键缩聚而成的低分子糖类聚合物由于低聚糖中的化学键不能被人体消化酶所分解，故通常不易消化，大量摄入易造成胀气，肠道不适目前大多利用微生物或生物技术生产低聚糖，常见的低聚糖有: 蜜三糖（棉子糖）和水苏糖。,3.低聚糖（寡糖),蜜三塘（棉子糖）：由葡萄糖、果糖、半乳糖三种单糖构成，多见于蜂蜜中，也是大豆低聚糖的主要成分之一水苏糖：是存在于豆类中的四糖，摄入大量豆类所引起的腹部胀气主要是由于棉子糖和水苏糖的存在，因为它们未被小肠中的消化酶水解，并在结肠中被肠道细菌发酵而产气。,大豆低聚糖（胀气因子）：,大量摄入易造成胀气，引起肠道不适。但近年来发现大豆低聚糖可被肠道益生菌所利用，具有维持肠道微生态平衡、提高免疫力、降血脂、降血压等作用。因此常作为功能性食品添加剂而用在饮料产品中。但是食用过量会导致轻微的腹泻。,4.多糖,按能否被人体利用,不可利用多糖,淀粉糊精糖原,抗性淀粉膳食纤维,可利用多糖,由10个以上的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，以直链或支链缩合而成。,（1）淀粉,直链淀粉支链淀粉,植物细胞储存多糖的主要形式由葡萄糖单位链接而成，基本结构单位是麦芽糖，在体内最终水解为葡萄糖,直链淀粉：是由几十到几百个葡萄糖分子残基以-1,4糖苷键相连成一条直链，并卷曲成螺旋状二级结构。直链淀粉在冷水中不易溶解、分散，但可以溶解在热水中，与碘产生蓝色反应。一般天然食品中直链淀粉含量为总淀粉量的19%-35%。,支链淀粉：是由几千个葡萄糖分子残基组成，其中每2530个葡萄糖残基以-1,4糖苷键形成许多分支树冠样的复杂结构。支链淀粉难溶于水，与碘产生棕色反应。食物中支链淀粉含量较高，一般占65%-81%。,动物体内多糖储存的主要形式在肝脏和肌肉中合成和贮存肝脏中的糖原在维持血糖的过程中发挥重要的作用,（2）糖原,（二）碳水化合物的消化、吸收及代谢,小肠消化 + 结肠发酵，主要在小肠完成单糖直接在小肠消化吸收双糖经酶（小肠粘膜上皮细胞丰富的-糊精酶、糖淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶等）水解后再吸收部分寡糖和多糖经酶水解成葡萄糖后吸收小肠不能消化部分：到结肠经细菌发酵再吸收（产生氢气、甲烷、二氧化碳、短链脂肪酸等，还可促进肠道有益菌生长繁殖）,(三)血糖的调节,血糖是指血液中的葡萄糖，主要来源于食物中消化吸收的葡萄糖，以及来自肝糖原酵解和糖异生作用空腹血糖为3.96.1mmol/L，餐后会升高，饥饿会下降胰岛素是调节血糖的主要激素，当胰岛素分泌不足时，会发生糖尿病除了胰岛素外，胰高血糖素、肾上腺素、甲状腺激素等等在血糖调节过程中都发挥重要作用,二.营养学意义,1g的碳水化合物在机体内氧化可产生16.7kJ（4kcal）的能量，是人体最主要和最经济的供能物质。肝脏内约贮存体内1/3的糖原，一旦机体需要，肝糖原就会分解成葡萄糖进入血液循环，提供脑、神经细胞和红细胞对能量的需要。 中枢神经系统只能利用葡萄糖提供能量，婴儿时期缺少碳水化合物会影响脑细胞的生长发育。,1.提供和贮存能量：,2.构成机体重要生命物质,细胞膜糖脂结缔组织糖蛋白粘蛋白蛋白多糖核糖和脱氧核糖分别参与RNA、DNA的构成,3.节约蛋白质作用,不能够满足机体需要,氧化供能,合成机体所需蛋白质,分解供能,4.抗生酮作用,脂肪,乙酰辅酶A,分解,-氧化,三羧酸循 环,草酰乙酸,碳水化合物,乙酰乙酸-羟丁酸 丙酮,酮 体,过 多,机体酮症酸中毒,三羧酸循 环,（五）解毒作用,葡萄糖醛酸是一种重要的解毒剂，它能与许多有害物质如细菌毒素、酒精、砷等结合并排除体外。不能消化的碳水化合物在肠道细菌的作用下发酵产生的短链脂肪酸也有一定的解毒作用。,（六）增强肠道功能,非淀粉多糖如果胶、纤维素等不易消化的碳水化合物，能刺激肠道蠕动，增加粪便体积，选择性的刺激肠道中有益菌群的生长，对于维持正常肠道功能，减少毒物与肠道细胞的接触时间，保护人体免受有害菌的侵袭有重要的作用。,（七）与癌症的关系,膳食纤维的摄入与结肠癌的发病呈现负相关含有植物雌激素对乳腺癌、子宫癌有一定的保护作用高淀粉饮食会增加胃癌的发生风险,三.碳水化合物的食物来源与膳食参考摄入量,碳水化合物主要来源于植物性食物，粮谷类和薯类食物,谷类,薯类,根茎类蔬菜,豆类,坚果,食糖,蔬菜、水果,淀 粉,果糖,乳 糖,参考摄入量制定常用其提供能量占总能量百分比表示：许多国家推荐不少于55