包第3章1和2营养概论能量与宏量营养素

第三章营养学基础

第一节营养学概论一、营养学的基本概念1．营养营——谋求；养——养生营养是机体摄取食物，经过消化、吸收、代谢和排泄，利用食物中的营养素和其他对身体有益的成分构建成组织器官、调节各种生理功能，维持正常生长、发育和防病保健的过程。2、营养素

人体所需的营养素有蛋白质、脂类、碳水化合物、矿物质、维生素共五大类。——“必需营养素”必需营养素非必需营养素宏量营养素微量营养素常量元素＞0.01%体重微量元素＜0.01%体重营养素的需要量(nutritionalrequirement)

是指维持人体正常健康与生长所需要的营养素的数量，也称为营养素生理需要量。营养素供给量营养素供给量是特定人群每日必须由膳食提供的各类营养素的摄取标准。4、膳食营养素参考摄入量

膳食营养素参考摄入量(DRI，dietaryreferenceintakes)：是在每日膳食中营养素供给量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项内容指标：(1)

平均需求量(EAR，estimatedaveragerequirements)

指可满足生命某一阶段不同性别及不同生理状况群体中50％个体营养素需求的营养素摄入量。(2)推荐摄入量(RNI，recommendednutrientintakes)指满足生命某一阶段和不同性别、人群97％～98％个体的营养需求的营养摄入量。一般情况下，RNI=1.2EAR。(3)适宜摄入量(AI，adequateintakes)

指对健康人群所进行的观察或实验研究得出的某种营养素的摄入量。AI

一般大于平均需求量EAR

，也可能大于推荐摄入量RNI，但小于UL。AI不一定是一个理想摄入量。在个体需要量的研究资料不足，不能计算EAR

，也不能求得RNI时，可设定AI来代替RNI

。(4)可耐受的高限摄入水平(UL，tolerableupperintakelevels)

指在生命某一阶段和不同性别、人群，几乎对所有个体健康都无任何副作用和危险的每日最高营养素摄入量。目的是为了限制膳食和来自强化食物及膳食补充剂的某一营养素的总摄入量，以防止该营养素引起的不良作用。

二、营养与健康的关系1、营养素的功能其功能主要指提供能量、促进生长与组织的修复、调节生理功能三项。作为能量来源的主要是碳水化合物、脂类、蛋白质三大营养素。2、营养是维持健康的基础⑴维持人体组织的构成⑵维持生理功能⑶维持心理健康⑷预防疾病发生3、营养人群健康的影响⑴保证儿童的正常生长发育和心理发育⑵满足各类特殊人群的营养需要⑶增强特殊环境下人群的抵抗力、耐受生、适应性⑷预防营养素的缺乏与过多及相关的疾病⑸辅助各种疾病的治疗综上所述，营养与健康的关系：⑴讲营养不能脱离食物及膳食。⑵讲营养要考虑各种营养素的吸收利用及代谢过程。⑶营养的目标：维持健康、预防疾病、加速康复。总的来说就是达到祛病强身的目的。三、营养学发展史

1．古代营养学⑴国外古希腊的名医，世称医学之父的西伯克拉底，用海澡来治疗甲状腺肿，用动物内脏来治疗夜盲症。⑵中国食医、疾医、疡医和兽医《黄帝内经》、《神农本草经》、《本草纲目》2．现代营养学的发展⑴国外1943年，美国学者首次提出推荐营养素供给量（RDA）的概念和一系列的数量建议。⑵中国现代营养学的发展1952年我出版第一版《食物万分表》；1956年创刊了《营养学报》；1989年，出版我国居民膳食指南第一版，1997年第二版，2007年第三版。1997年修订了膳食指南，并发布了《中国居民平衡膳食宝塔》，2007年第二版。第二节能量与宏量营养素一、能量能量不是营养素，但一切生物都需要能量来维持生命活动。能量的单位和来源

1.能量单位 ①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）。 ②卡（cal）：1cal是使1g纯水由15°C升到16°C所需要的能量。 营养学上常使用千卡（kcal）。 ③单位换算：1kcal=4.184kJ

1kcal=4.184kJ1kJ=0.239kcal1000kcal=4.184MJ1MJ=239kcal2、能量来源⑴产能营养素碳水化合物脂肪蛋白质⑵食物的卡价——能量系数1g碳水化合物：4.0kcal1g脂肪:9.0kcal1g蛋白质:4.0kcal⑶能量来源分配成人碳水化合物以占总能量的55%——65%，脂肪占20%——30%蛋白质占10%——15%3、能量消耗成年人的能量消耗主要用于维持基础代谢、体力活动和食物热效应；孕妇还包括子宫、乳房、胎盘、胎儿的生长及体脂储备；乳母则需要合成乳汁；儿童、青少年则应包括生长发育的能量需要；创伤等病人康复期间也需要补充能量。

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。

基础代谢(basalmetabolism,BM) ①定义：是维持人体最基本生命活动所必需的能量消耗。 ②测定方法：测定空腹12～14h、睡醒静卧、环境温度18～25°C时的能量消耗。 ③意义：维持体温、心跳、呼吸、各组织器官和细胞的基本功能。

④基础代谢率（basalmetabolicrateBMR）：指单位时间内人体基础代谢所消耗的能量。

例：男性，20岁，体重60kg，试计算基础代谢率BMR。 BMR=15.3m+679 =15.3×60+679 =1597（kcal/d）2）基础代谢的影响因素①体表面积②年龄③性别④激素⑤季节与劳动强度⑵体力活动通常各种体力活动所消耗的能量约占人体总能量消耗的15%——30%。⑶食物热效应一般混合膳食约增加基础代谢的10%。食物热效应对于人体是一种损耗而不是一种效益。⑷生长发育及孕妇、乳母对能量的需求脑的重量只占体重的2%，但脑组织的代谢水平是很高的。4、能量需要量及膳食推荐摄入量⑴能量需要量的确定⑵膳食能量推荐摄入量我国成年男子、轻体力劳动膳食能量推荐摄入量（RNI）为2400kcal/日

2.体力活动消耗的能量

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。 原因为摄食过程中，营养素的消化、吸收、转化、合成所消耗的能量。

一般成人摄入混合膳食，食物热效应TEF相当于基础代谢的10%。三、总能量消耗量的计算

总能量消耗量=BMR×PAL

PAL（体力活动水平） 在实际应用中，PAL常给出。中国成人PAL的范围为1.55～2.10。 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。 ①按表2-1计算BMR： BMR=1597（kcal/d） ②从表2-15查得：大学生为中活动水平，男性PAL为1.78。 ③总能量消耗量=1597×1.78 =2843（kcal/d）四、能量的膳食参考摄入量

1.能量推荐摄入量（RNI） ①成年，轻活动，男性2400(kcal/d)

女性2100(kcal/d) ②50岁起，年龄增长，能量摄入递减。 ③孕妇+200kcal/d；乳母+500kcal/d。

2.三大生热营养素的供能比例：

蛋白质 10%～15% 脂肪 20%～30% 碳水化合物 55%～65%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%。(一)蛋白质（protein）

生命是蛋白体的存在方式。恩格斯一、蛋白质的元素组成

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0～4%、磷、铁、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。三聚氰胺模型三聚氰胺结构与三聚氰胺产品定义三聚氰胺（英文名Melamine）是一种含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料，简称三胺，又叫2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、2,4,6-三氨基脲、蜜胺、三聚氰酰胺、氰脲三酰胺。分子式C3N6H6（含氮量2/3，尿素CN2OH4含氮量47%）分子量126.12主要用途：

三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂（MF）的原料。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。

假蛋白原理由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷，三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加剂，以提升食品检测中的蛋白质含量指标，因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。相关致病案例2007年，美国爆发宠物食品受污染事件。事后调查表明：掺杂了≤6.6%三聚氰胺的小麦蛋白粉是宠物食品导致中毒的原因。2008年9月，中国爆发三鹿婴幼儿奶粉受污染事件，导致食用了受污染奶粉的婴幼儿产生肾结石病症，其原因也是奶粉中含有三聚氰胺。

二、蛋白质的功能

1.构成人体成分：人体内蛋白质占体重的16～19%，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。3.供给能量：1克食物蛋白质在体内被代谢分解，可释放出16.7kJ(4kcal)的能量。蛋白质与人体大脑发育、抗病能力有关

三、氨基酸和必需氨基酸

1.氨基酸（aminoacid)

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)；３个或２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。

2.必需氨基酸

(essentialaminoacid，EAA)

是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。

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、缬氨酸、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-essentialaminoacid)。

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-essentialaminoacid)。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。

3.氨基酸模式(aminoacidpattern)

是指某种蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。

计算方法：以该种蛋白质中的色氨酸含量为1，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值。

当食物蛋白质的氨基酸模式越接近人体蛋白质的氨基酸模式时，必需氨基酸被机体利用的程度也越高，则食物蛋白质的营养价值越高。这样的蛋白质有鸡蛋、奶、肉、鱼等动物性蛋白质和大豆蛋白质，被称为优质蛋白质。 其中氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式最接近的某种蛋白质常被作为参考蛋白(referenceprotein)，通常为鸡蛋蛋白质。

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值降低，则这些含量较低的氨基酸称限制氨基酸(limitingaminoacid，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5.03.94.64.63.23.64.8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食物蛋白质的营养价值食物蛋白质的营养价值通常指食物蛋白质的含量和质量，主要是质量。蛋白质的营养学分类1、完全蛋白质：必需AA种类齐全、数量充足，各种AA的比例也与人体所含比例相似，不但能保证人体生长的正常需要，而且也能促进儿童的生长发育。2、半完全蛋白质是指蛋白质所含必需氨基酸种类齐全，但数量不足或比例不适当。它仅能维持生命，但不能促进生长发育。3、不完全蛋白质是指所含必需氨基酸种类不全，如玉米胶蛋白，肉皮中的胶蛋白，它既不能维持生命，也不能促进生长发育。

4.蛋白质的互补作用(complementaryactionofprotein)：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）。为了使食物蛋白质的互补作用能充分发挥，要注意以下几点。第一，食物的生物学属性愈远愈好，如动物性与植物性食物混合食用；第二，搭配的食物种类愈多愈好；第三，各种食物要同时食用。富含蛋白质食物与需要量动物食物中蛋白质含量一般较高，畜、禽、鱼、肉类10％～20％，禽肉约20％，高于猪肉；鱼肉蛋白质也在20％左右：蛋类12％～14％，奶类(鲜牛奶)3％~3.5％。四、蛋白质的消化、吸收和代谢

1.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(obligatorynitrogenlosses)

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。

3.氮平衡(nitrogenbalance)

是反映机体摄入氮和排出氮的关系。 关系式：

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）

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）正氮平衡生长中的儿童、健身者和孕妇其体内摄入的氮超出排出的氮。

氮平衡健康的大学生和刚退休的人处于氮平衡。

负氮平衡一个宇航员和一个急症病人失去的氮多于摄入的氮。

五、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2003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。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。

2.蛋白质摄入过多：蛋白质分解为氨由尿排出时，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。六、食物蛋白质的营养学评价

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 10～20 鲜奶 1.5～4.0 奶粉 25～27 蛋类 12～14 大豆及豆类 20～40 硬果类 15～25 谷类 6～10 薯类 2～3 蔬菜水果类 ±1

2.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(truedigestibility)

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(apparentdigestibility)。表观消化率(%)=食物氮－粪氮食物氮×100表观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97±3牛奶95±3肉、鱼94±3玉米85±6大米88±4面粉(精制)96±4燕麦86±7小米79大豆粉86±7菜豆78花生酱88中国混合膳96几种常见蛋白质的消化率3.蛋白质利用率 反映蛋白质在体内被利用的程度。常用指标：蛋白质生物价BV蛋白质净利用率NPU(%)蛋白质功效比值PER氨基酸评分AAS经消化率修正的氨基酸评分PDCAAS蛋白质生物价BV蛋白质的生物价是为维持和生长而在体内保留氮和吸收氮的比值几种食物蛋白的生物价值

生物价值大米77土豆67全鸡蛋94小麦67大豆64牛肉76面粉52蚕豆58猪肉74甘薯72花生59虾77玉米60白菜76牛奶85蛋白质净利用率NPU(%)蛋白质生物价值没有考虑在消化过程中未吸收而丢失的氮，建议将生物价值乘以消化率，称之为蛋白质净利用率。蛋白质功效比值PER蛋白质功效比值是摄入单位重量蛋白质的体重增加数。PER=体重增加（g）/摄入蛋白质（g）氨基酸评分AAS以每种氨基酸与参考蛋白氨基酸的比值表示。比值最低的那种氨基酸，即为第一限制氨基酸，此最低比值即受试食物蛋白的氨基酸评分。食物生物价BV蛋白质净利用率NPU(%)蛋白质功效比值PER氨基酸评分AAS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6760—0.48表1-5几种食物蛋白质的氨基酸评分

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、蛋白质的膳食参考摄入量

1.推荐摄入量(RNI)(g/d)

成人(18～60岁)*

男 女

轻体力活动 75 65 中体力活动 80 70 重体力活动 90 80

2.若按能量计算，蛋白质摄入占膳食总能量的10%～15%，儿童青少年为12%～14%。

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。大豆蛋白质