营养学基础第二节能量和宏量营养素作用

1、 营 养 学 基 础 （二） 第二节能量和宏量营养素作用能量蛋白质脂类碳水化合物第一节 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。一、人体需要的能量及营养素 能 量人体为什么需要能量?正如汽车行驶需要燃料作动力一样，人类一切生命活动都需要能量作为动力。可以说，没有能量就没有生命。人体能量来源是什么?碳水化合物、脂肪和蛋白质。二、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15C升到16C所需要的能量。 营养学上常使用千卡（kcal

2、）。 单位换算：12. 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。乙醇也可以产生能量。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。kJ (4kcal)/gkJ (9kcal)/gkJ (4kcal)/g热能(energy)热能维持体温恒定维持各种生理 体力活动正常进行1、单位焦耳 (joule，J)，千焦耳 (kilo-joules，kJ)卡 (calorie，cal)千卡 (kilo-calories，kcalories，kcal)1cal=J 1J=cal不断向环境中散发1g CHO16.7kJ (4.0 kcal) 1g 乙醇 29.3kJ

3、 (7.0 kcal)（9.0 kcal)2、来源三、能量消耗（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。研究人体能量代谢的目的在于研究能量平衡。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，多余的能量以脂肪的形式储存，导致肥胖。因此，能量的摄入应与需要平衡。1. 基础代谢 (basal metabolism, BM) 定义：

4、是维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗。 测定方法：测定空腹1214h、睡醒静卧、环境温度1825C时的能量消耗。 意义：维持体温、心跳、呼吸、各组织器官和细胞的基本功能。 基础代谢率（basal metabolic rate BMR）：指单位时间内人体基础代谢所消耗的能量。计算方法：采用体表面积计算（赵松山，1984）。直接用公式计（Harris & Benedict)。采用WHO（1985年）推荐的公式 (Schofield)，按体重计算BMR（见表2-1）。例：男性，20岁，体重60kg，试计算BMR。BMR=15.3m+679=15.360+679=1597（kcal/d）*该结果应

5、用于我国人群时应减5%：=1517（kcal/d） 基础代谢影响因素体格的影响不同生理或病理状况的影响环境条件的影响恒温 (18-25)安静 静卧禁食12hr热能消耗(BM)体温 呼吸血液循环其它器官生理需要放松 清醒仅维持最基本生命活动基础代谢 2. 体力活动消耗的能量除基础代谢外，是构成人体总能量消耗的主要部分。通常情况下，占人体总能量消耗的15%30%。这部分能量消耗，主要取决于体力活动的强度和持续时间。人体能量需要量的不同主要是由于体力活动的差别。中国成人活动水平分级，见表2-15。 3. 食物特殊动力作用（SDA）现称食物热效应（TEF），是指人体摄食过程中引起的额外的能量消耗。原因

6、为摄食过程中，营养素的消化、吸收、转化、合成所消耗的能量。不同食物的TEF有所差异：脂肪为本身能量的4%5%，碳水化合物为5%6%，蛋白质为30%。一般成人摄入混合膳食，TEF相当于基础代谢的10%。总能量消耗量的计算目前应用“要因加算法”计算：BMRPALPAL（体力活动水平）=24h总能量消耗/24h基础代谢率在实际应用中，PAL常给出。中国成人PAL的范围为1.552.10。中国成人活动水平分级，见表2-15。例：男性，20岁，体重60kg，试计算总能量消耗量。 按表2-1计算BMR：BMR=1597（kcal/d） 从表2-15查得：大学生为中活动水平，男性PAL为1.78。 =270

7、0（kcal/d）WHO建议的基础代谢率计算方法年龄（y）公式（男）公式（女）03（60.9W）54（61.0W）51310（22.7W）495（22.5W）4991018（17.5W）651（12.2W）7461830（15.3W）679（14.7W）4963060（11.6W）879（8.70W）82960（13.5W）487（10.5W）596我国营养学会：我国儿童和青少年按上表计算，18岁以上人群按以上结果减去5%四、能量需要量及膳食参考摄入量1. 能量推荐摄入量（RNI） 成年，轻活动，男性 2400 (kcal/d) 女性 2100 (kcal/d) 50岁起，年龄增长，能量摄入递

8、减。 孕妇+200kcal/d；乳母+500kcal/d。活动水平 职业工作时间分配 工作内容举例 男/女轻75%时间坐或站立25%时间站着活动 办公室工作：修理电器钟表、售货员、酒店服务、化学实验操作、讲课等 1.55 1.56 中25%时间坐或站立75%时间特殊职业活动 学生日常活动、机动车驾驶、电工安装、车床操作、金工切割等 1.78 1.64 重40%时间坐或站立60%时间特殊职业活动 非机械化农业劳动、炼钢、舞蹈、体育运动、装卸、采矿等 2.10 1.82 3、能量的消耗 成年人的能量消耗主要用于维持基础代谢、体力活动和食物的生热效应。儿童、青少年的能量消耗还包括生长发育的能量需要。

9、热能消耗 需要基础代谢+活动+食物热效应基础代谢：即机体处于清醒、空腹、安静状态下，用于维持体温、心跳、呼吸、各器官组织和细胞基本功能等最基本的生命活动所消耗的能量。 三大生热营养素的供能比例：蛋白质10%12%脂肪20%30%碳水化合物55%65%五、能量的食物来源资料：我国居民膳食能量摄入状况1992年全国营养调查结果：人均摄入能量2328kcal/日，占RDA的97.1%。城市居民为2395kcal/日，占RDA的 99.8%。农村居民为2294kcal/日，占RDA 的95.7%。多糖10个单糖以上双糖可消化多糖寡糖3-10个单糖单糖葡萄糖、果糖、半乳糖非消化多糖可消化寡糖非消化寡糖两

10、分子单糖蔗糖、乳糖、麦芽糖 碳水化合物1. 碳水化合物的组成和分类 CHO也称为糖类，由碳、氢、氧三种元素构成，可分为单糖、双糖、寡糖、多糖 碳水化合物 2. 碳水化合物的生理功能(1)供给能量：每克葡萄糖在体内氧化可产生167kJ(4 kcal)能量。(2)构成机体组织的重要物质：主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在。(3)节约蛋白质的作用：当碳水化合物供给充足时，人体首先利用它作为能量来源无需动用蛋白质来供给能量。(4)抗生酮作用：当碳水化合物供应不足时，脂肪酸分解所产生的酮体不能彻底氧化，而在体内聚积发生酸中毒。主要热能营养素改变食物色 香 味 型提供膳食纤维食物CHO生理功能强肠道功

11、能，有利粪便排出控制体重和减肥降低血糖和胆固醇预防结肠癌 碳水化合物 3.碳水化合物供给CHO供能占总热能60-65%（RNI）较合理但也有营养学家认为：应占55-60%，且精制糖占总热能 10%（否则可龋齿发生率）美国FDA提倡每人摄入膳食纤维25g/d，或我国淀粉主要来源：粮谷类、薯类、根茎类、豆类等。膳食纤维主要来源：蔬菜、水果第二节 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、蛋白质的元素组成及氮折算 成蛋白质的折算系数蛋白质是主要由碳、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04%、磷、铁

12、、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、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（见图）。2. 必需氨基酸 (essential amino acid，EAA) 是人体不能合成或合成速度不能

13、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。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

14、值降低，则这些含量较低的氨基酸称限制氨基酸 (limiting amino acid，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。氨基酸人体全鸡蛋牛奶牛肉大豆面粉大米异亮氨酸4.43.23.44.44.33.84.0亮氨酸7.05.16.86.85.76.46.3赖氨酸5.54.15.67.24.91.82.3蛋氨酸半胱氨酸3.53.42.43.21.22.82.3苯丙氨酸酪氨酸6.05.57.36.23.27.23.8苏氨酸4.52.83.13.62.82.52.9颉氨酸5.03.9

15、4.64.63.23.64.8色氨酸1.01.01.01.01.01.01.0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 (complementary action of protein)：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）。三、蛋白质的分类1、完全蛋白质（P69)2、半完全蛋白质3、不完全蛋白质四、蛋白质的消化、吸收和代谢1

16、. 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 (obligatory nitrogen losses) 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 (nitrogen balance)是反映机体摄入氮和排出氮的关系。关系式：I=U+F+S （

17、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） 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20

18、03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。

19、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。 (央视国际 2004年05月16日) 2. 蛋白质摄入过多：蛋白质分解为氨由尿排

20、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。 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。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。kJ (4kcal) 的能量。六、食物蛋白质的营养学评价（P72）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

21、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1020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 12. 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)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

22、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（%） 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963. 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） 蛋白质净利用率 (net protein utilization, NPU)蛋白质净利用率（%）=消化率生物价 蛋白质功效比值

23、 (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 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真消化率食 物BVNPU(%)PERAAS

24、表1-4 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表1-5 几种食物蛋白质的PDCAAS 食物蛋白PDCAAS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斑豆0.63燕麦粉0.57花生粉0.52小扁豆0.52全麦0.40 食物蛋白PDCAAS七、蛋白质的互补作用 及膳食参考摄入量 互补三原则：1、食物的生物学种属越远越好2、搭配的种类越多越好3、使用的时

25、间越近越好（同时食用或4小时内）1. 推荐摄入量(RNI) (g/d)成人 (1860岁)* 男女轻体力活动7565中体力活动8070重体力活动9080*按1.16 g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/d12%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

26、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！九、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3550g/L。 血清运铁蛋白g/L。 血清甲状腺素结合前蛋白：280350mg/L。 视黄醇结合蛋白：2676mg/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. 氮平衡测定蛋白质缺乏时为负氮平衡。3. 人体测量 体重 身高 皮褶厚度 上臂围资料：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RDA的90.3%。优质蛋白(动物蛋白+豆

27、类蛋白)占24%，城市居民为37.3%，农村居民为17.2%。第三节 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、脂类的组成、分类和功能 1. 分类 、 脂肪 (甘油三酯) (triglycerides) 、 脂肪酸 磷脂 (phospholipids) 、 类脂 糖脂 固醇类 (sterols)2. 功能 提供能量kJ (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15%，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。

28、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

29、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、脂类的生理功能及脂肪酸和必需脂肪酸 1. 脂肪 （参照P81）供给能量促进脂溶性维生素的吸收维持体温，保护脏器增加饱腹感2、类 脂3、脂肪酸1. 脂肪酸 概念：是分子由130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 (612C)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

30、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(essential fatty acid, 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、膳食脂肪参考摄入量 及脂类食物来源 EPA与DHA概念EP

31、A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）。 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。、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2030%。 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、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）。