《基础营养学》本科笔记

《基础营养学》本科笔记第一章营养学导论1.1营养与健康的关系营养是人体获取和利用食物中的必需物质来维持生命活动的过程。良好的营养状态对于促进生长发育、增强免疫力、提高工作效率以及预防疾病等方面至关重要。营养不良包括营养过剩和营养不足两种情况，均会对人体健康产生不利影响。1.2营养学的历史与发展营养学作为一门学科，在20世纪初才开始逐渐形成体系。随着科学研究方法的进步，人们对食物成分、人体需求以及两者之间相互作用的理解不断深入。现代营养学不仅关注宏观营养素如碳水化合物、脂肪和蛋白质的研究，也越来越多地探索微量营养素如维生素、矿物质对人体健康的影响。1.3营养素概述营养素是指食物中能够被人体吸收并用于构建组织、供给能量或调节生理机能的化学成分。根据其化学性质和生物学功能，营养素主要分为两大类：宏量营养素（包括碳水化合物、脂肪、蛋白质）和微量营养素（包括维生素和矿物质）。此外，水也是维持生命不可或缺的重要物质之一。表1-1:主要营养素及其功能营养素类别例子主要功能宏量营养素-碳水化合物:米饭、面食

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-脂肪:植物油、坚果

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-蛋白质:鱼肉、豆制品提供能量；构成身体组织；支持免疫系统微量营养素-维生素A:胡萝卜、甜薯

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-维生素C:柑橘类水果

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-钙:牛奶、豆腐维持正常生长发育；抗氧化；骨骼健康水-自然水源

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-含水量高的食物如西瓜生命活动的基础介质；调节体温；运输营养物质1.4营养不良及其类型营养不良通常指因摄入不足或过量而导致的一种或多种营养素缺乏的状态。它可以表现为多种形式：营养不足：长期摄入低于身体所需导致的一种或多种营养素缺乏，比如蛋白质能量营养不良。营养过剩：过量摄入某些营养素引起的问题，如肥胖症、高胆固醇血症等。1.5营养研究的方法论为了更好地了解食物与健康之间的关系，科学家们采用多种研究方法，包括流行病学调查、实验研究、随机对照试验等。这些方法各有优缺点，在实际应用中往往需要结合使用以获得更加准确可靠的数据支持。第二章能量与代谢2.1能量单位及转换能量是用来描述物体做功能力大小的一个物理量。在营养学领域，我们常用千卡（kcal）或者焦耳（J）作为能量单位。1千卡等于大约4.184焦耳。当提到食物提供的能量时，通常会用千卡表示。例如，成人每日建议能量摄入量约为2000-2600千卡。2.2食物的能量来源人体所需能量主要来源于三大营养素：碳水化合物、脂肪和蛋白质。每克碳水化合物和蛋白质分别可提供约4千卡能量，而每克脂肪则能提供约9千卡能量。因此，在相同重量下，脂肪比其他两种营养素提供了更多能量。2.3人体能量需求计算个人的能量需求受多种因素影响，包括年龄、性别、身高、体重、活动水平等。估算一个人每日所需能量摄入量最常用的方法之一是基于其基础代谢率（BasalMetabolicRate,BMR），即在安静状态下维持基本生理功能所需的最低能量。BMR可通过特定公式计算得出，并结合日常活动强度调整后得到总能量消耗量（TotalEnergyExpenditure,TEE）。2.4基础代谢率（BMR）与总能量消耗（TEE）基础代谢率反映了人体在休息状态下消耗能量的速度。它受到遗传因素、肌肉量等因素的影响。总能量消耗则是指一个人一天内所有活动所消耗的总能量，包括静息代谢、体力劳动及食物热效应等部分。准确估计TEE有助于制定合理的饮食计划。2.5体重管理与能量平衡维持理想体重的关键在于保持能量平衡——即摄入的能量等于消耗的能量。如果摄入超过消耗，则会导致体重增加；反之，则可能导致体重减轻。通过合理规划饮食结构、加强体育锻炼等方式可以帮助实现这一目标。第三章碳水化合物3.1碳水化合物分类碳水化合物根据分子结构复杂程度大致可以分为两类：简单碳水化合物和复杂碳水化合物。前者主要包括单糖（如葡萄糖、果糖）和双糖（如蔗糖、乳糖），后者则由多个单糖单元通过糖苷键连接而成，如淀粉、纤维素等。3.2简单碳水化合物与复杂碳水化合物简单碳水化合物易于消化吸收，能迅速提高血糖水平，适合运动前后快速补充能量。复杂碳水化合物消化速度较慢，有利于平稳血糖波动，更适合日常饮食中作为主要能量来源。3.3纤维的作用与种类膳食纤维虽然不能被人体直接消化吸收，但它对于维护肠道健康非常重要。根据溶解性不同，纤维可分为可溶性纤维（如果胶、β-葡聚糖）和不可溶性纤维（如纤维素）。前者有助于降低胆固醇水平，后者则促进肠胃蠕动，防止便秘。3.4碳水化合物消化吸收过程食物进入口腔后首先经历唾液淀粉酶的作用开始分解，随后进入胃部混合胃液进一步加工。最终到达小肠，在这里胰腺分泌的胰淀粉酶继续将多糖降解为更小的分子直至单糖形式，再经由肠壁细胞吸收进入血液循环系统。3.5碳水化合物对血糖的影响碳水化合物是影响餐后血糖反应的主要因素之一。高血糖指数（GlycemicIndex,GI）食物会导致血糖快速上升然后下降，而低GI食物则能使血糖变化更加平缓。长期选择低GI食品有助于控制体重、减少患糖尿病风险。第四章脂类4.1脂肪酸结构与分类脂类是生物体内重要的有机化合物，主要包括甘油三酯、磷脂、固醇等。其中，脂肪酸是构成脂类的基本单元。脂肪酸可以根据碳链长度分为短链（<6个碳原子）、中链（6-17个碳原子）和长链（≥1¾个碳原子）；根据饱和度又可区分为饱和脂肪酸（SFA）和不饱和脂肪酸（UFA），后者再细分为单不饱和脂肪酸（MUFA）和多不饱和脂肪酸（PUFA）。表4-1:常见脂肪酸分类及其食物来源脂肪酸类型例子主要食物来源饱和脂肪酸(SFA)棕榈酸,硬脂酸动物脂肪,如牛肉、猪肉;椰子油单不饱和脂肪酸(MUFA)油酸橄榄油,花生油,坚果多不饱和脂肪酸(PUFA)亚油酸,α-亚麻酸植物油,如大豆油,葵花籽油;深海鱼类4.2必需脂肪酸及其功能必需脂肪酸是指人体自身无法合成，必须通过饮食摄取的脂肪酸。主要包括ω-6系列的亚油酸和ω-3系列的α-亚麻酸。它们参与细胞膜构建、炎症反应调节以及神经传导等多种生理过程。足够的必需脂肪酸摄入对于维护心血管健康尤为重要。4.3胆固醇的生理作用胆固醇是一种脂质分子，在细胞膜稳定性和流动性方面发挥着关键作用。此外，它还是合成胆汁酸、维生素D以及性激素等物质的前体。虽然胆固醇过多可能引发动脉粥样硬化等问题，但适量的胆固醇对于维持正常的生理功能仍然不可或缺。4.4脂溶性维生素脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K，它们的特点是在水中溶解度较低，需要依靠脂肪进行吸收和储存。这些维生素各自承担着不同的生理功能，如视觉保护、骨骼健康维护、抗氧化防御及血液凝固调控等。维生素A：参与视觉色素的合成，支持免疫系统。维生素D：促进钙磷吸收，增强骨骼密度。维生素E：强效抗氧化剂，保护细胞免受自由基损伤。维生素K：参与血液凝固过程，对骨代谢也有一定影响。4.5高脂血症与心血管疾病高脂血症指的是血液中脂质水平异常升高，特别是低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）过高或高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）过低的情况。这种状态增加了动脉粥样硬化的风险，进而可能导致冠心病、脑卒中等严重的心血管事件发生。通过改善饮食习惯（如减少饱和脂肪和反式脂肪摄入）、增加体力活动及必要时采取药物治疗可以有效控制血脂水平。第五章蛋白质5.1氨基酸组成与蛋白质结构蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的大分子。共有20种常见氨基酸，其中8种（婴儿为9种）是人体必需从食物中获得的必需氨基酸。蛋白质具有四级结构：一级结构指氨基酸序列；二级结构涉及α螺旋和β折叠等局部构象；三级结构描述了整个分子的空间排列；四级结构则是由多个多肽链组成的复合体的整体构架。5.2完全蛋白与不完全蛋白完全蛋白：含有所有必需氨基酸且比例适宜，如动物源性的肉类、蛋类、奶制品。不完全蛋白：缺乏一种或几种必需氨基酸，通常出现在植物性食物中，如谷物、豆类。通过合理搭配不同食物可以弥补单一来源的不足，达到互补效果。5.3蛋白质的质量评价标准评价蛋白质营养价值时常用蛋白质消化率校正后的氨基酸评分（PDCAAS）或消化修正氨基酸评分（DIAAS）。这些指标综合考虑了蛋白质的消化吸收效率及其氨基酸组成与人体需求的匹配程度。5.4蛋白质的功能蛋白质在体内扮演着多种角色：结构支持：构成肌肉、皮肤、头发等组织。催化作用：许多酶都是蛋白质，参与几乎所有的生物化学反应。运输功能：血红蛋白负责氧气运输。免疫防御：抗体也是蛋白质，对抗外来病原体入侵。信号传递：激素如胰岛素调节血糖水平。5.5蛋白质缺乏症蛋白质能量营养不良（PEM）是全球范围内广泛存在的营养问题之一。长期严重缺乏蛋白质可导致水肿、免疫功能下降甚至死亡。儿童尤其容易受到影响，表现为生长迟缓、体重低下等症状。第六章维生素6.1水溶性维生素（B族维生素、维生素C）水溶性维生素包括B族维生素和维生素C，这类维生素易溶于水，多余的量通常会随尿液排出体外，因此需要定期补充。它们在新陈代谢过程中起着至关重要的作用。B族维生素：包括硫胺素（B1）、核黄素（B2）、烟酸（B3）、泛酸（B5）、吡哆醇（B6）、叶酸（B9）和钴胺素（B12）。这些维生素参与能量产生、DNA合成及神经系统功能维护等多个方面。维生素C：是一种强大的抗氧化剂，能够促进伤口愈合，提高免疫力，并有助于铁的吸收。6.2脂溶性维生素（A,D,E,K）脂溶性维生素与脂肪一同被小肠吸收，并储存在肝脏和其他脂肪组织中。由于其储存特性，过量摄入可能导致中毒现象。维生素A：对视力、免疫功能和生殖健康都有重要作用。维生素D：促进钙磷吸收，维持骨骼健康。维生素E：作为抗氧化剂，保护细胞膜免受氧化应激损害。维生素K：参与血液凝固过程，同时也对骨骼健康有益。6.3维生素的生理功能维生素A：视网膜中视紫红质的组成部分，夜间视力依赖于此；同时支持免疫系统正常运作。维生素D：除了骨骼健康外，还与免疫调节、肌肉功能等相关联。维生素E：除了抗氧化之外，还参与细胞信号传导过程。维生素K：不仅限于凝血因子合成，还在骨代谢中有积极作用。6.4维生素过量与不足的症状维生素A过量：可引起头痛、恶心、肝损伤等。维生素D过量：导致高钙血症，出现食欲减退、多尿等症状。维生素E过量：干扰其他脂溶性维生素吸收。维生素K过量：相对罕见，但大剂量可能影响抗凝治疗效果。维生素A缺乏：夜盲症是最常见的早期症状。维生素D缺乏：佝偻病（儿童）或骨软化症（成人）。维生素E缺乏：少见于人类，但在某些特殊情况下可能发生神经退行性疾病。维生素K缺乏：新生儿出血性疾病，成年人则表现为凝血障碍。6.5日常饮食中维生素的摄入指南多样化饮食：确保从各类食物中获得充足的维生素。注意烹饪方式：高温长时间加热可能会破坏某些维生素，尤其是水溶性的。适当补充：在医生指导下，对于有特定需求的人群（如孕妇、老年人），可考虑额外补充相应维生素。第七章矿物质7.1主要矿物质元素（钙、铁、锌等）矿物质是人体必需的无机元素，它们在体内虽只占很小比例，但对于维持生理功能至关重要。钙、铁、锌、镁、钾、钠等都是人体必需的主要矿物质。这些矿物质参与骨骼形成、神经传导、肌肉收缩等多种生理过程。表7-1:主要矿物质及其生理功能矿物质生理功能良好食物来源钙构建骨骼和牙齿；参与神经传导和肌肉收缩奶制品、绿叶蔬菜、坚果铁制造血红蛋白；参与氧气运输红肉、鸡肉、鱼类、豆类、绿叶蔬菜锌促进生长发育；免疫功能；伤口愈合海鲜、肉类、豆类、坚果镁骨骼健康；能量代谢；神经肌肉功能全谷物、坚果、种子、绿叶蔬菜钾维持心脏功能；调节血压；肌肉功能香蕉、土豆、番茄、绿叶蔬菜钠维持体液平衡；神经肌肉功能盐、加工食品、腌制食品7.2微量元素的作用除了上述主要矿物质外，还有一些微量元素同样对人体健康有着不可或缺的作用。例如硒有助于抗氧化，碘是甲状腺激素的重要组成部分，铬参与葡萄糖代谢等。尽管这些元素的需求量极小，但它们在人体中的作用却是巨大的。7.3矿物质在体内的调节机制人体有一套复杂的机制来调节矿物质的平衡。例如，甲状旁腺激素（PTH）和降钙素共同调节血钙浓度；肾脏通过重吸收和排泄来控制钠、钾等离子的平衡。此外，一些蛋白质如转铁蛋白在铁的转运中也起到关键作用。7.4缺乏或过量摄入的影响缺乏：钙缺乏可能导致骨质疏松症，铁缺乏会引起贫血，锌缺乏会影响免疫功能和伤口愈合。过量：长期过量摄入钠可导致高血压，钙过量可能增加肾结石的风险，铁过量则可能损害肝脏和其他器官。7.5富含矿物质的食物来源合理安排饮食是预防矿物质缺乏的有效手段。富含钙的食物包括奶制品、绿叶蔬菜；铁的良好来源有红肉、鸡肉、鱼类和豆类；锌可以从海鲜、肉类、豆类和坚果中获取；镁和钾则广泛存在于全谷物、坚果、种子和绿叶蔬菜中。第八章水与电解质平衡8.1水的重要性与功能水是生命之源，约占成年人体重的60%左右。它不仅是细胞内外液体的主要成分，还参与体温调节、营养物质运输、废物排泄等多种生理过程。水的平衡对于维持机体正常运作至关重要。8.2每日水分推荐摄入量成年人每天的水分需求量因人而异，但一般建议男性每日饮水量约为3.7升（约13杯），女性约为2.7升（约9杯）。这个数值包括了从饮料和食物中获得的所有水分。8.3电解质失衡的原因及后果电解质如钠、钾、氯、钙、镁等离子在体内维持着一定的浓度，对于神经传导、肌肉收缩等功能至关重要。电解质失衡可能是由于过度出汗、呕吐、腹泻、利尿剂使用等原因造成。轻者可能出现疲劳、肌肉无力等症状，严重时可导致心律失常甚至危及生命。8.4运动与补水策略运动时，随着汗液流失，体内水分和电解质也会随之减少。因此，合理的补水策略对于保持运动表现和预防脱水非常重要。建议运动前、中、后都要适量补充水分，并根据运动强度和个人情况适当补充电解质饮料。第九章特殊人群营养9.1孕妇与哺乳期妇女营养孕期和哺乳期是女性生命中的特殊阶段，对营养的需求显著增加。蛋白质、钙、铁、叶酸等营养素的充足摄入对于胎儿发育及母体健康至关重要。孕妇应避免食用未经充分煮熟的食物，以防感染李斯特菌等病原体。9.Ⅰ.1孕期营养需求蛋白质：每日额外增加约25克。钙：每日至少1000毫克。铁：每日27毫克。叶酸：孕前至孕早期每日400微克。9.Ⅰ.2哺乳期营养需求哺乳期女性同样需要额外的营养支持，以保证乳汁质量和自身恢复。蛋白质、钙、维生素D等营养素尤为重要。此外，充足的水分摄入也是必要的。9.2婴幼儿及儿童营养婴幼儿及儿童正处于快速成长发育阶段，对营养的需求特别高。蛋白质、钙、铁、维生素A和D等是这一时期的关键营养素。母乳喂养被认为是最佳选择，直到婴儿满六个月后再逐步引入辅食。9.Ⅱ.1婴儿营养需求出生至6个月：纯母乳喂养或配方奶粉喂养。6个月至1岁：继续母乳或配方奶粉喂养，并逐步添加辅食，如米糊、蔬菜泥等。9.Ⅱ.2幼儿营养需求1至3岁：多样化的饮食，包括谷物、蔬菜、水果、肉类、鱼类等。3至6岁：继续保持均衡饮食，注重食物多样性，培养良好的饮食习惯。9.3老年人营养需求随着年龄增长，老年人的新陈代谢率下降，但对某些营养素的需求并未减少。蛋白质、钙、维生素D、维生素B12等是特别需要注意的营养素。老年人应选择易于消化吸收的食物，并保证足够的水分摄入。9.Ⅲ.1老年人营养需求特点蛋白质：维持肌肉量，预防肌少症。钙：预防骨质疏松。维生素D：促进钙吸收，维护骨骼健康。维生素B12：支持神经系统健康。9.Ⅲ.2老年人饮食建议高蛋白：瘦肉、鱼、豆制品。富含钙：奶制品、绿叶蔬菜。维生素D：阳光暴露、富含维生素D的食物。维生素B12：肉类、鱼类、蛋类。9.4运动员营养策略运动员由于高强度的训练和比赛，对能量和营养素的需求远高于普通人。碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质都需要精心调配，以支持最佳的身体状态和运动表现。9.Ⅳ.1能量需求耐力运动员：高碳水化合物饮食，提供持久能量。力量运动员：高蛋白质饮食，促进肌肉修复和增长。9.Ⅳ.2微量营养素铁：预防贫血，提高氧运输能力。钙：维护骨骼健康，预防应力骨折。维生素D：支持免疫系统，促进钙吸收。抗氧化剂：维生素C、维生素E，减少氧化应激。第十章营养与慢性病10.1肥胖症及其预防肥胖症是指体内脂肪积累过多，导致健康受损的一种状态。它是许多慢性疾病的危险因素，如心血管疾病、2型糖尿病和某些癌症。肥胖症可以通过体质指数（BMI）来评估，BMI大于30通常被定义为肥胖。预防肥胖的关键在于平衡饮食和规律运动。减少高热量食物摄入，增加蔬菜、水果和全谷物的比例，并保持每周至少150分钟的中等强度有氧运动。10.22型糖尿病与饮食控制2型糖尿病是一种代谢性疾病，特点是胰岛素抵抗或胰岛素分泌不足，导致血糖水平升高。饮食控制是管理2型糖尿病的重要手段。低血糖指数（GI）饮食可以帮助平稳血糖，减少血糖波动。建议多吃富含膳食纤维的食物，如全谷物、豆类和蔬菜，并限制精制糖和高脂肪食物的摄入。10.3心脏病与高血压的饮食干预心脏病和高血压是全球范围内的主要死因之一。饮食干预可以显著降低这些疾病的风险。地中海饮食被认为是一种有益心脏健康的饮食模式，强调橄榄油、鱼类、坚果、蔬菜和水果的摄入。减少饱和脂肪和反式脂肪的摄入，增加不饱和脂肪的摄入，有助于降低心脏病风险。低盐饮食也是控制高血压的重要措施，建议每日食盐摄入量不超过5克。10.4癌症与抗氧化剂癌症是一种复杂的多因素疾病，饮食在其中起着重要作用。抗氧化剂如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素和硒等可以帮助中和体内的自由基，减少氧化应激，从而降低癌症风险。富含抗氧化剂的食物包括深色蔬菜（如菠菜、西兰花）、水果（如蓝莓、草莓）、坚果和种子。此外，纤维丰富的食物也有助于降低某些类型的癌症风险。表10-1:营养与慢性病的关系慢性病饮食干预推荐食物限制食物肥胖症平衡饮食,规律运动蔬菜,水果,全谷物高热量,高脂肪食物2型糖尿病低GI饮食,控制碳水化合物全谷物,豆类,蔬菜精制糖,高脂肪食物心脏病地中海饮食,低饱和脂肪橄榄油,鱼类,坚果饱和脂肪,反式脂肪高血压低盐饮食,低饱和脂肪新鲜蔬菜,水果高盐,高脂肪食物癌症富含抗氧化剂,高纤维深色蔬菜,水果,坚果加工肉类,精制糖第十一章公共卫生与社区营养11.1营养政策与规划营养政策是政府为改善国民营养状况而制定的一系列措施。这些政策包括食品安全标准、营养标签、学校午餐计划等。营养规划则涉及从国家到地方各个层面的具体行动计划，旨在通过教育、宣传和服务来提高公众的营养意识和健康水平。11.2食品安全与质量保证食品安全是指确保食品在生产、加工、储存和销售过程中不会对人体健康造成危害。质量保证则关注食品的营养价值和感官特性。各国政府通常设有专门机构负责食品安全监管，如美国的FDA、欧盟的EFSA等。消费者可以通过查看食品标签和认证标志来选择安全和高质量的食品。11.3营养教育项目的设计与实施营养教育是提高公众营养知识和技能的重要手段。有效的营养教育项目需要明确的目标群体、科学的内容设计和多样的传播渠道。例如，学校营养教育可以通过课堂教学、互动活动和家长培训等形式开展。社区营养教育则可以通过讲座、工作坊和宣传册等形式进行。11.4社区营养改善案例分析社区营养改善的成功案例可以为其他地区提供借鉴。例如，美国的SNAP-Ed（补充营养援助计划教育）项目通过提供营养教育和支持服务，帮助低收入家庭改善饮食质量。在中国，农村义务教育学生营养改善计划通过提供免费营养午餐，提高了农村学生的营养状况。这些案例展示了政府、非政府组织和社会各界合作在改善社区营养方面的巨大潜力。第十二章功能性食品与膳食补充剂12.1功能性食品定义与分类功能性食品是指那些除了提供基本营养外，还具有特定健康效益的食品。它们可以是天然存在的，也可以是经过加工改良的。根据其功能，功能性食品可以分为增强免疫力、抗氧化、调节血脂、改善肠道健康等几大类。例如，富含益生元和益生菌的酸奶可以帮助改善肠道微生物平衡。12.2常见功能性成分及其功效益生元：如菊粉、低聚果糖，促进有益菌生长。益生菌：如乳酸菌、双歧杆菌，改善肠道健康。抗氧化剂：如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素，中和自由基。ω-3脂肪酸：如EPA和DHA，降低心