第一篇营养学

第一篇营养学

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。 营养学就是研究膳食、营养与人体健康关系的科学。合理营养是指通过合理的膳食和科学的烹调加工，向机体提供足够的能量和各种营养素，并保持各营养素之间的平衡，以满足人体的正常生理需要、维持人体健康的营养。

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。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。宏量营养素(macronutrient) 微量营养素(micronutrient) 常量元素(macroelement或major element) 微量元素(microelement或trace element)

第一章营养学基础 第一节蛋白质

蛋白质的功能 1.是人体组织的构成成分 2.构成体内各种重要的生理活性物质 3.供给能量必需氨基酸(essential amino acid)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。构成人体蛋白质的氨基酸有20种必需氨基酸：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和组氨酸。条件必需氨基酸(conditionally essential amino acid)：半胱氨酸和酪氨酸非必需氨基酸(nonessential amino acid)。

构成人体蛋白质的氨基酸 *组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。摘自Modern Nutrition in Health and Disease ，第9版，第14页，1999年。

氨基酸模式(amino acid pattern) ：是蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。计算方法是将该种蛋白质中的色氨酸含量定为l，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值，这一系列的比值就是该种蛋白质氨基酸模式。

几种中国食物和人体蛋白质氨基酸模式 根据《食物成分表》（王光亚主编，人民卫生出版社，1991年）计算。大豆、全鸡蛋（红皮）来自上海；鸡蛋白来自河北；牛奶产自甘肃；猪瘦弱、牛肉（里脊）、小麦标准粉来自北京；大米为浙江早籼标二米。

参考蛋白(reference protein)：是指可用来测定其它蛋白质质量的标准蛋白。限制氨基酸(1imiting amino acid)：是指食物蛋白质中一种或几种必需氨基酸相对含量较低，导致其它的必需氨基酸在体内不能被充分利用而浪费，造成其蛋白质营养价值降低，这些含量相对较低的必需氨基酸，称为限制氨基酸。蛋白质互补作用(complementary action)：为了提高植物性蛋白质的营养价值，往往将两种或两种以上的食物混合食用，而达到以多补少的目的，提高膳食蛋白质的营养价值，不同食物间相互补充其必需氨基酸不足的作用，称为蛋白质互补作用。

氨基酸池(amino acid pool)：存在于人体各组织、器官和体液中的游离氨基酸，统称为氨基酸池。必要的氮损失(obligatory nitrogen losses)：机体每天由于皮肤、毛发和粘膜的脱落，妇女月经期的失血及肠道菌体死亡排出等损失约20g以上的蛋白质，这种氮排出是机体不可避免的氮消耗，称为必要的氮损失。

蛋白质代谢及氮平衡

氮平衡(nitrogen balance)：是反应机体摄入氮(食物蛋白质含氮量约为16%)和排出氮的关系。 B＝I-(U+F+S) B：氮平衡；I：摄入氮；U：尿氮；F：粪氮；S：皮肤等氮损失。摄入氮和排出氮相等为零氮平衡(zero nitrogen balance)；摄入氮多于排出氮为正氮平衡(positive nitrogen balance)；摄入氮少于排出氮为负氮平衡(negative nitrogen balance)；

食物蛋白质营养学评价 蛋白质的含量微量凯氏(Kjeldahl)定氮法：测定食物中的氮含量，再乘以由氮换算成蛋白质的换算系数，就可得到食物蛋白质的含量。蛋白质消化率(digestibility) 蛋白质利用率（utilization)

几种食物蛋白质的消化率(%) 摘自 WHO Technical Report Series 724, 第119页，1985年。

真消化率(true digestibility) 食物氮－(粪氮－粪代谢氮) 蛋白质真消化率(%)＝ ×100 食物氮表观消化率(apparent digestibility) 食物氮－粪氮蛋白质表观消化率(%)＝ ×100 食物氮

蛋白质利用率 ★生物价(biological value，BV) ★蛋白质净利用率(net protein utilization，NPU) ★蛋白质功效比值(protein effciency ratio，PER) ★氨基酸评分(amino acid score，AAS) 相对蛋白质值(relative protein value，RPV) 净蛋白质比值(net protein ratio，NPR) 氮平衡指数(nitrogen balance index，NBI)

生物价(biological value，BV)：是反映食物蛋白质消化吸收后被机体利用程度的指标。储留氮生物价＝ ×100 吸收氮吸收氮=食物氮－(粪氮－粪代谢氮) 储留氮=吸收氮－(尿氮－尿内源性氮)

蛋白质净利用率(net protein utilization，NPU)：是反应食物中蛋白质被利用的程度，即机体利用的蛋白质占食物中蛋白质的百分比。储留氮蛋白质净利用率＝消化率×生物价＝ ×100% 食物氮

蛋白质功效比值(protein effciency ratio，PER) ：是用处于生长阶段中的幼年动物(一般用刚断奶的雄性大白鼠)，在实验期内其体重增加和摄入蛋白质的量的比值来反映蛋白质营养价值的指标。动物体重增加(g) 蛋白质功效比值＝摄入食物蛋白质(g) 实验组功效比值被测蛋白质功效比值＝ ×2.5 对照组功效比值

氨基酸评分(amino acid score，AAS)：是用被测食物蛋白质的必需氨基酸评分模式(amino acid scoring pattern)和推荐的理想的模式或参考蛋白的模式进行比较，因此是反映蛋白质构成和利用的关系。被测蛋白质每克氮(或蛋白质)中氨基酸量(mg) 氨基酸评分= 理想模式或参考蛋白质中每克氮(或蛋白质)中氨基酸量(mg) 确定某一食物蛋白质氨基酸评分步骤 ※计算被测蛋白质每种必需氨基酸的评分值 ※在上述计算结果中，找出第一限制氨基酸评分值，即为该蛋白质的氨基酸评分。

几种食物和不同人群需要的氨基酸评分模式 摘自WTO Technical Report Series 724, 第121页, 1985年。

表常见几种食物蛋白质质量 摘自《营养与食品卫生学》，第3版，第11页。

经消化率修正的氨基酸评分(protein digestibility corrected amino acid score,PDCAAS)：可替代蛋白质功效比值PER，对除孕妇和l岁以下婴儿以外的所有人群的食物蛋白质进行评价。经消化率修正的氨基酸评分＝氨基酸评分×真消化率几种食物蛋白质经消化率修正的氨基酸评分摘自 Understanding Nutrition, 第8版，Appendix J，1999年。

蛋白质营养不良及营养状况评价 蛋白质—能量营养不良(protein—energy malnutrition，PEM) Kwashiorker 氏征：指能量摄入基本满足而蛋白质严重不足的儿童营养性疾病。 Marasmus 氏征：指蛋白质和能量摄入均严重不足的儿童营养性疾病。成人蛋白质摄入不足可引起体力下降、浮肿、抗病力减弱等。

蛋白质摄入过多 摄入较多的动物脂肪和胆固醇加重了肾脏的负荷造成含硫氨基酸摄入过多,可加速骨骼中钙质的丢失，易产生骨质疏松(osteoporosis)。

蛋白质供给量及食物来源 成人每天摄入约30g蛋白质就可满足零氮平衡，按0.8g/(kg·d)摄入蛋白质为宜，我国推荐摄入量为1.16g/ (kg·d)。成人摄入占膳食总能量的10%～12%，儿童青少年为12%～14%。反映蛋白质营养水平的指标血清白蛋白(正常值为35～50g/L)，血清运铁蛋白(正常值为2.2～4.0g/L) 注意蛋白质互补大力提倡我国各类人群增加牛奶和大豆及其制品的消费。

第二节脂类

脂类(lipids)主要有 甘油三酯(triglycerides) 磷脂(phospholipids) 固醇类(sterols) 甘油三酯功能体内贮存和提供能量维持体温正常保护作用内分泌作用帮助机体更有效地利用碳水化合物和节约蛋白质作用机体重要的构成成分

甘油三酯在营养学上的功能 增加饱腹感改善食物的感官性状提供脂溶性维生素脂肪酸(fatty acid)按其碳链长短分类长链脂肪酸(14碳以上) 中链脂肪酸(含8～12碳) 短链脂肪酸(6碳以下)

按其饱和程度分类 饱和脂肪酸(saturated fatty acid) 单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,PUFA) 多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid) 按其空间结构不同分类顺式脂肪酸(cis-fatty acid) 反式脂肪酸(trans-fatty acid)

营养学上最具价值的脂肪酸有两类 n-3(或ω-3)系列不饱和脂肪酸,即从甲基端数，第一个不饱和键在第三和第四碳原子之间的各种不饱和脂肪酸； n-6(或ω-6)系列不饱和脂肪酸，从甲基端数，第一个双键在第六和第七碳之间。 CH3－(CH2)n－CH2－COOH 甲基端羧基端

常见的脂肪酸 摘自Modern Nutrition in Health and Disease，第9版, 第68页，1999年。

必需脂肪酸(essential fatty acid，EFA)：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。n-6系列中的亚油酸和n-3系列中的α-亚麻酸是人体必需的两种脂肪酸。体内多不饱和脂肪酸(n-3，n-6类)合成途径摘自Modern Nutrition in Health and Disease,第9版，第82页，1999年。

必需脂肪酸功能 ● 是磷脂的重要组成成分 ●与精子形成有关 ●是合成前列腺素的前体 ●有利于组织修复 ●与胆固醇的代谢有关必需脂肪酸缺乏生长迟缓，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。此外对心血管疾病、炎症、肿瘤等多方面也有影响。多不饱和脂肪酸摄入过多使体内有害的氧化物、过氧化物等增加，产生多种慢性危害。

磷脂：指甘油三酯中一个或两个脂肪酸被含磷酸的其它基团所取代的一类脂类物质。其中最重要的磷脂是卵磷脂(1ecithin)，它是由一个含磷酸胆碱基团取代甘油三酯中一个脂肪酸而形成的。磷脂：指甘油三酯中一个或两个脂肪酸被含磷酸的其它基团所取代的一类脂类物质。其中最重要的磷脂是卵磷脂(1ecithin)，它是由一个含磷酸胆碱基团取代甘油三酯中一个脂肪酸而形成的。磷脂功能：提供能量细胞膜的构成成分，促进细胞内外的物质交流作为乳化剂有利于脂肪的吸收、转运和代谢。磷脂的缺乏：造成细胞膜结构受损，毛细血管的脆性和通透性增加，引起水代谢紊乱，产生皮疹。

脂类的消化、吸收及转运 主要消化场所是小肠，在脂肪酶作用下水解生成游离脂肪酸和甘油单酯。甘油、短链和中链脂肪酸由小肠细胞吸收直接入血，甘油单酯和长链脂肪酸吸收后在小肠细胞中重新合成甘油三酯，并和磷脂、胆固醇和蛋白质形成乳糜微粒(chylomicron,CM)，由淋巴系统进入血循环。血中的乳糜微粒是食物脂肪的主要运输形式，最终被肝脏吸收。肝脏将来自食物中的脂肪和内源性脂肪及蛋白质等合成极低密度脂蛋白(very-low-density lipoprotein，VLDL)，并随血流供应机体对甘油三酯的需要。

随着血中甘油三酯的减少，又不断地集聚血中胆固醇，最终形成了LDL。随着血中甘油三酯的减少，又不断地集聚血中胆固醇，最终形成了LDL。血流中的LDL一方面满足机体对各种脂类的需要，另一方面可被细胞中的LDL受体结合进入细胞，适当调节血中胆固醇的浓度。体内还可合成HDL，可将体内的胆固醇、磷脂运回肝脏进行代谢，起到有益的保护作用。胆固醇可直接被吸收，如果食物中的胆固醇和其它脂类呈结合状态，则先被酶水解成游离的胆固醇，再被吸收。胆固醇是胆汁酸的主要成分，胆汁酸在乳化脂肪后一部分被小肠吸收，由血液到肝脏和胆囊被重新利用；另一部分和食物中未被吸收的胆固醇一道被膳食纤维吸附，由粪便排出体外。

脂类的食物来源及供给量 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。亚油酸普遍存在于植物油中亚麻酸存在于豆油、紫苏籽油中 EPA、DHA主要存在于鱼贝类食物中磷脂较多的食物为蛋黄、肝脏、大豆、麦胚和花生等。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。我国营养学会推荐，成人脂肪摄入量控制在20%～30%的总能量摄入范围之内。一般认为必需脂肪酸的摄入量应不少于总能量的3%。建议n-3与n-6脂肪酸摄入比为1:4～6较适宜。

第三节碳水化合物

碳水化合物(carbohydrate)酸分类： 单糖(monosaccharide) 双糖(disaccharide) 寡糖(oligosaccharide) 多糖(polysaccharide)。单糖葡萄糖(glucose) 果糖(fructose) 半乳糖(galactose)

其它单糖 核糖(ribose) 脱氧核糖(deoxyribose) 阿拉伯糖(arabinose) 木糖(xylose) 糖醇山梨醇(sorbitol) 甘露醇(mannitol) 木糖醇(xylitol) 麦芽糖醇(maltitol) 肌醇(inositol)

双糖:两个分子单糖缩合而成的糖。 蔗糖(sucrose) 乳糖(1actose) 麦芽糖(maltose) 海藻糖(trehalose) 寡糖:是指由3～10个单糖构成的一类小分子多糖。棉子糖(raffinose) 水苏糖(stachyose) 多糖:由10个以上单糖组成的大分子糖。糖原(glycogen) 淀粉(starch)：直链淀粉(amylose) 支链淀粉(amylopectin) 纤维(fiber)

膳食纤维(dietary fiber)根据其水溶性不同， 一般分为：可溶性纤维(soluble fiber) 不溶性纤维(insoluble fiber) 不溶性纤维：纤维素(cellulose) 某些半纤维素(hemicellulose) 木质素(1ignin) 可溶性纤维：果胶(pectin) 树胶(gum) 粘胶(mucilage) 少数半纤维素

膳食纤维的种类、食物来源和主要功能 译自：Perspective in Nutrition，第三版，第82页，1996年。

体内碳水化合物的功能 ● 贮存和提供能量 ●是机体的构成成分 ● 节约蛋白质作用 (sparing protein action) 当摄入足够的碳水化合物时，可以防止体内和膳食中的蛋白质转变为葡萄糖，这就是所谓的节约蛋白质作用。 ●抗生酮作用(antiketogenesis) ●保护肝脏的作用

食物碳水化合物的功能 ●主要的能量营养素 ●改变食物的色、香、味、型 ●提供膳食纤维增强肠道功能、有利粪便排出控制体重和减肥可降低血糖和血胆固醇预防结肠癌的作用

碳水化合物的供给 总能量包括碳水化物的摄入不能过多。防止碳水化合物占总能量摄入的比例较低、脂肪占总能量比例较高。中国营养学会推荐我国居民的碳水化物的膳食供给量占总能量的55%～65%较为适宜，其中精制糖占总能量10%以下。美国FDA提倡每人每天摄入纤维25g，或每天按11.5g/Kcal摄入较为合适。

第四节能量

体内的能量，一方面不断地释放出热量，维持体温的恒定并不断地向环境中散发，另一方面作为能源可维持各种生命活动的正常进行。体内的能量，一方面不断地释放出热量，维持体温的恒定并不断地向环境中散发，另一方面作为能源可维持各种生命活动的正常进行。除碳水化合物、脂肪和蛋白质是三大能量营养素外，酒中的乙醇也能提供较高的能量。能量的单位焦耳(joule,J)，千焦耳(kilojoule，kJ) 卡(calorie，cal) 千卡(kilocalorie，kcalorie，kcal) 1cal＝4.184J 1J＝0.239cal。

生热营养素产生能量 1g碳水化合物产生能量为16.7kJ(4.0kcal) 1g脂肪产生能量为36.7kJ (9.0kcal) 1g蛋白质产生能量为16.7kJ(4.0kcal) 1g乙醇产生能量为29.3kJ (7.0kcal) 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。基础代谢(basal metabolism，BM)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，静卧、放松而又清醒时的能量消耗。

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