营养学理论基础

第三章食物的成分第一节食物的营养素营养(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。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。包括蛋白质、脂肪、碳水化合物（糖）、矿物质、维生素、水、膳食纤维。宏量营养素(macronutrient):蛋白质、脂肪、碳水化合物微量营养素(micronutrient):矿物质、维生素常量元素(macroelement或majorelement):钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫，7种在人体内含量较多微量元素(microelement或traceelement):碳、氢、氧、氮、钙、磷、镁、钠，8种在人体内含量较少第二节能量体内的能量，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。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，kcal)1cal＝4.184J1J＝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、体力活动和食物热效应三个方面。

基础代谢(basalmetabolism，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，禁食12小时后，静卧、放松而又清醒时的能量消耗。食物热效应(thermiceffectoffood，TEF)，即食物特殊动力作用(specificdynamicaction，SDA)：指人体在摄食过程中，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。不同的产能营养素其食物热效应不等脂肪：消耗本身产生能量的4%～5%

碳水化物:消耗本身产生能量的5%～6%，蛋白质:消耗本身产生能量的30%。

确定基础代谢的能量消耗(basicenergyexpenditure，BEE)，必须首先测定基础代谢率(basalmetabolicrate，BMR)。基础代谢率就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。计算基础代谢的能量消耗●用体表面积进行计算体表面积(m2)＝0.00659×身高(cm)＋0.0126×体重(kg)－0.1603然后再按年龄、性别查表，计算BMR。●直接用公式计算男BEE＝66+13.7×体重(kg)+5.0×身长(cm)－6.8×年龄(y)

女BEE＝65.5+9.5×体重(kg)+1.8×身长(cm)－4.7×年龄(y)

简单的方法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

●

WHO于1985年推荐使用Schofield公式(表)，计算一天的基础代谢能量消耗。

WHO建议的计算基础代谢公式注：w为体重(kg)。摘自TechnicalReportSerie724，Geneva，WHO，1985。我国营养学会推荐，我国儿童、青少年该公式适用，18岁以上人群按公式计算结果减5%。年龄(y)公式(男)公式(女)0～33～1010～1818～3030～60>60(60.9×w)-54(22.7×w)+495(17.5×w)+651(15.3×w)+679(11.6×w)+879(13.5×w)+487(61.0×w)-51(22.5×w)+499(12.2×w)+746(14.7×w)+496(8.7×w)+829(10.5×w)+596体力活动

极轻的体力活动：以坐姿或站立为主的活动，如开会、开车、打字、缝纫、烹调、打牌、听音乐、油漆、绘画及实验室工作等。轻体力活动：指在水平面上走动，扫卫生、看护小孩、打高尔夫球、饭店服务等。

中等体力活动：这类活动包括行走、除草、负重行走、打网球、跳舞、滑雪、骑自行车等。

重体力活动：负重爬山、伐木、手工挖掘、打篮球、登山、踢足球等。极重体力活动：运动员高强度的职业训练或世界级比赛等。各种强度的体力活动及能量消耗译自UnderstandingNutrition第八版，第240页，1999年。活动强度能量消耗极轻BMR×1.3轻BMR×1.6（男）BMR×1.5（女）中重BMR×1.7（男）BMR×1.6（女）重BMR×2.1（男）BMR×1.9（女）极重BMR×2.4（男）BMR×2.2（女）第三节蛋白质蛋白质的生理功能（一）构建机体和修复组织（二）构成体内重要的化合物（三）供给能量每克蛋白质可提供4kcal能量，人体内每日约有3%的蛋白质被更新。一、蛋白质代谢与氮平衡（一）蛋白质代谢1.合成蛋白质和多肽2.一部分氨基酸进行分解代谢，通过脱氨基作用产生氨和-酮酸，3.一部分氨基酸用于合成新的含氮化合物组织蛋白质分解膳食蛋白质氨基酸代谢库（池）氨：1.嘌呤

2.尿素酮酸残基：1.生酮

2.生糖组织蛋白质合成：生长激素，维持抗体等调节血浆蛋白质脱氨基作用

氮平衡(nitrogenbalance)：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(zeronitrogenbalance)；

摄入氮多于排出氮为正氮平衡(positivenitrogenbalance)；

摄入氮少于排出氮为负氮平衡(negativenitrogenbalance)。

（二）氮平衡蛋白质代谢及氮平衡影响氮平衡的因素1.能量2.机体的活动量3.激素三、蛋白质的组成与氨基酸分类组成蛋白质分子的元素主要有碳、氢、氧、氮、硫。(二)氨基酸分类必需氨基酸(essentialaminoacid)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(conditionallyessentialaminoacid)：半胱氨酸和酪氨酸非必需氨基酸(nonessentialaminoacid)。氨基酸英文氨基酸英文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组氨酸*非必需氨基酸丙氨酸精氨酸

Isoleucine(Ile)Leucine(Leu)Lysine(Lys)Methionine(Met)Phenylalanine(Phe)Threonine(Thr)Tryptophan(Trp)Valine(Val)Histidine(His)

Alanine(Ala)Arginine(Arg)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条件必需氨基酸半胱氨酸酪氨酸Asparticacid(Asp)Asparagine(Asn)Glutamicacid(Glu)Glutamine(Gln)Glycine(Gly)Proline(Pro)Serine(Ser)

Cysteine(Cys)Tyrosine(Tyr)*组氨酸为婴儿必需氨基酸，成人需要量可能较少。摘自ModernNutritioninHealthandDisease，第9版，第14页，1999年。

构成人体蛋白质的氨基酸四、食物蛋白质营养学评价蛋白质利用率

★蛋白质消化率(proteindigestibility，PD)★蛋白质生物价(biologicalvalue，BV)★蛋白质净利用率(netproteinutilization,NPU)

★蛋白质功效比值(proteineffciencyratio，PER)

★氨基酸评分(aminoacidscore，AAS)（一）蛋白质消化率消化率（%）=食物氮-（粪氮-粪代谢氮）/食物氮*100该计算结果，是食物蛋白质的真消化率。在实际应用中，往往不考虑粪代谢氮，这种消化率叫做表观消化率。

蛋白质消化率不仅反映了蛋白质在消化道内被分解的程度，同时还反映消化后的氨基酸和肽被吸收的程度。生物价(biologicalvalue，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)（二）蛋白质生物价（三）蛋白质净利用率(netproteinutilization，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（四）蛋白质功效比值(proteineffciencyratio，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)（五）氨基酸评分(aminoacidscore，AAS)：是用被测食物蛋白质的必需氨基酸评分模式(aminoacidscoringpattern)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。五、人体蛋白质营养状况的评价摄入量、实验室检查、人体测量、症状和体征实验室检查可用血清蛋白（ALB）、血红蛋白浓度（HB）、免疫功能指标、尿肌酐/身高指数、尿羟脯氨酸指数、血清运铁蛋白、血清甲状腺素结合前清蛋白氨基酸比值、3-甲基组氨酸蛋白质缺乏蛋白质缺乏常与能量缺乏同时存在，称蛋白质-能量营养不良。根据临床表现可分两型1.消瘦型蛋白质和能量均长期严重缺乏时的疾病。多见于母乳不足、喂养不当、饥饿、疾病以及先天性营养不良。2.水肿型多见于蛋白质严重缺乏而能量供应勉强维持最低需要水平的极度营养不良症。多见于断乳期的婴幼儿。六、蛋白质分类和食物来源（一）蛋白质分类1.完全蛋白质2.不完全蛋白质3.半完全蛋白质（二）蛋白质的来源和供给量来源主要有两大类食物一类为动物性食品，如牛奶、鸡蛋、瘦肉、鱼类—这类食品所含蛋白质为优质蛋白。另一类为植物性蛋白，粮谷类和大豆，其中大豆所含蛋白质为优质蛋白。七、蛋白质的需要及供给量需要量指维持机体生理功能所需要的数量，低于这个数量将会对机体产生不利的影响。供给量是在已知需要量的前提下，根据当地人们的饮食习惯、食物的构成和个体差异等因素，同时考虑到群体的绝大多数所设置的个体安全量，因此供给量高于需要量。第二节脂类

分类：

脂肪类脂固醇类脂类(lipids)主要有

甘油三酯(triglycerides):一分子甘油和三分子脂肪酸组成甘油三脂，主要存储在皮下、肌肉、腹腔和内脏周围包膜中。

磷脂(phospholipids)

固醇类(sterols)

类脂存在细胞原生质和细胞膜内，是大脑神经组织的组成成分（一）脂类的生理功能1.储能供能每克脂肪可提供机体9kcal能量。2.构成机体组织细胞膜就是由磷脂、糖脂和胆固醇组成的类脂层。包裹在脏器周围的脂肪有隔热保温、支持保护、减轻缓冲外力损伤的作用。3.提供必需脂肪酸缺乏必需脂肪酸时，线粒体结构发生改变，细胞对水的通透性增加，引起婴幼儿湿疹、生长停滞、器官发生退行性变。4.促进脂溶性维生素的消化、吸收和转运在黄油、鱼肝油、麦胚油、豆油等中含有维生素A、D、E等。脂类可以刺激胆汁分泌，促进脂溶性维生素的消化吸收。（二）脂肪的分类1.按来源不同可将脂肪分为动物性脂肪、植物性脂肪和人造脂肪。2.按存在的部位可将脂肪分为体内脂肪和食物脂肪。3.以毛细血管的含量多少将体内的脂肪分为褐色脂肪和白色脂肪。（三）脂肪酸(fattyacid)的分类（1）按脂肪酸的饱和度分为饱和脂肪酸：不含双键

不饱和脂肪酸：含双键（2）按脂肪酸的功能和来源

必需脂肪酸

非必需脂肪酸（3）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)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名称代号丁酸(butyricacid)己酸(caproicacid)辛酸(caprylicacid)月桂酸(1auricacid)棕榈酸(palmiticacid)硬脂酸(stearicacid)油酸(oleicacid)亚油酸(1inoleicacid)α-亚麻酸(α-1inolenicacid)γ-亚麻酸(γ-1inolenicacid)花生酸(arachidicacid)花生四烯酸(arachidonicacid)二十碳五烯酸(timnodonicacid，EPA)二十二碳五烯酸(clupanodonicacid)二十二碳六烯酸(DHA)C4：0C6：0C8：0C12：0C16：0C18：0C18：1，n-9cisC18：2，n-6,9,allcisC18：3，n-3，6，9，allcisC18：3，n-6，9，12allcisC20：0C20