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能量和食物中的营养素

第一章能量与食品中的营养素

第一节能量

能量不是营养素,但一切生物的生命活动都需要能量来维持

人类为了维持生命、从事劳动以及体育运动必须每天从各种食物中取得能量,以满足机体的需要。事实上,不仅劳动或运动时需要能量,就是机体处于安静状态,也要消耗一定的能量。例如心脏跳动、血液循环、等都需要消耗能量。

一、能量单位与能量系数

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; 1kJ=0.24kcal

二、能量代谢和平衡

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。

一般成年人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。

二、能量代谢和平衡

1. 基础代谢 (basal metabolism, 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意义:维持体温、心跳、呼吸、各组织器官和细胞的基本功能。

③测定方法:测定空腹12~14h、清醒静卧、环境温度18~25°C时的能量消耗。

④基础代谢影响因素

ⅰ体格的影响——身高、体重、体型

ⅱ不同生理或病理状况的影响——如:年龄、性别等

ⅲ环境条件的影响——季节、温度等

Ⅳ应激状态——发热、创伤、心理紧张等

⑤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。

例:男性,20岁,体重60kg,试计算BMR:BMR=15.3m+679=15.3×60+679=1597(kcal/d)*该结果应用于我国人群时应减5%:BMR=1597×0.95=1517(kcal/d)

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。

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。

能量和食物中的营养素

3. 食物特殊动力作用(SDA)

也称食物热效应(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。

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%。

三、总能量消耗量的计算

目前应用“要因加算法”计算:总能量消耗量=0.95BMR×PAL

PAL(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1.55~2.10。

例:男性大学生,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 =0.95×1597×1.78 =2700(kcal/d)

四、能量的膳食参考摄入量

不同年龄人群能量推荐摄入量(RNI)

①成年,轻活动,男性 2400 (kcal/d) 女性 2100 (kcal/d)

②儿童少年应考虑供应生长发育所需的能量

③中年以后,随年龄增长,基础代谢率逐渐降低,体力活动减小,因而体内能量消耗也随之减少,能

量摄入递减。

④孕妇+200kcal/d;乳母+500kcal/d。

能量和食物中的营养素

能量和食物中的营养素

第一章能量与食品中的营养素

营养素是指食物中可给人体提供能量、具有构成机体组成成分和组织修复以及生理调节功能的化学成分。

产能营养素——蛋白质、脂类、糖类(碳水化合物)

不产能营养素——矿物质、维生素、水;膳食纤维(碳水化合物)

营养素的消化吸收

口腔: 磨碎、湿润、溶解食物。唾液腺(腮腺、下颌腺、舌下腺)分泌唾液淀粉酶、溶菌酶等。

食管:机械蠕动,运送食物。

胃:分泌盐酸、胃蛋白酶、黏液等,贮存、搅拌、磨碎食物。

胰:分泌消化酶(胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶等)。

肝脏和胆囊:分泌胆汁,促脂肪吸收

十二指肠和小肠:分泌消化酶(淀粉酶、肽酶、脂肪酶、蔗糖酶、麦芽糖酶、乳糖酶等),是蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水消化吸收的主要部位。

大肠:分泌黏液,贮存粪便。

直肠和肛门:排出粪便。

第二节糖类

一、糖的概念和分类

糖是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物的总称,亦可称为糖类,是由碳、氢、氧三种元素构成一大类化合物。也称碳水化合物。

根据分子结构可分为:单糖、双糖、寡糖、多糖

单糖:味甜、易被人体吸收;(葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖)

双糖:经消化酶作用,可分解为单糖;(蔗糖、麦芽糖、乳糖)

寡糖:由3~9个单糖组成。棉籽糖、水苏糖等。

多糖:由10个以上单糖组成,味不甜。淀粉、糖原、膳食纤维

二、糖的来源

※膳食中糖的主要来源是谷类和根茎类食品,例如各种谷类(大米、小米、面粉、玉米等)、干豆类(黄豆、蚕豆等)、硬果类(栗子、花生等)和根茎类(土豆、红薯等)含糖比较丰富,其次还可来自各种纯糖(红糖、白糖、蜜糖、麦芽糖等)。

※蔬菜、水果中除含少量单糖外,还是纤维素和果胶主要来源。常用食品中糖的含量见表1-1。

三、人体内糖的贮量

※糖在人体内的存在形式有3种,即肌糖原、肝糖原和血糖。糖在人体内总贮量为500克左右,其中肌糖原在人体内的贮量为400克左右,肝糖原在人体内的贮量为100克左右,血糖在人体内的贮量为5克左右。

※训练水平较高的运动员肌糖原贮量可高达600~800克左右,肌糖原贮量愈高,运动员运动至疲劳的时间愈长,冲刺能力愈强,运动水平愈高。

四、糖类的生理功能

(一)供给能量

※这是糖类在体内最重要的生理功能。糖是机体最主要的供能物质。

※每克葡萄糖完全氧化可释放能量4千卡,即使在缺氧的条件下也能通过酵解作用为机体供能。它不但是肌肉活动时最有效的燃料,而且是心肌收缩时的应急能源,脑组织和红细胞也要靠血液中葡萄糖供给能量。(二)构成机体成分和参与细胞多种活动

※由糖参与构成的糖蛋白、糖脂和核酸等参与构成细胞核、细胞膜、细胞间质和结缔组织、神经鞘等,某些

能量和食物中的营养素

糖类还是构成一些具有重要生理功能的物质如抗体、酶、血型物质和激素的组成成分。

(三)调节脂肪酸代谢

※三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质分解代谢中彻底氧化释放能量的一个共同途径。若缺乏糖,脂肪分解不能经三羧酸循环而完全氧化,因而形成丙酮、β-羟丁酸和乙酰乙酸(即所谓的酮体)。当酮体在血液中达到一定浓度即发生酮病,引起酸中毒。体内糖代谢正常进行,将会减少酮体的生成。

(四)节省蛋白质

※当蛋白质与糖一起被摄入时,氮在体内的贮留量比单独摄入蛋白质时要多。主要因为糖的氧化增加了ATP的形成,有利于氨基酸的活化以及蛋白质合成。

(五)保肝解毒作用

※当肝糖原储备较充足时,肝脏对某些化学毒物如四氯化碳、酒精、砷等有较强的解毒能力;对各种细菌毒素的抵抗力增强。摄入足够的糖可使肝脏中肝糖原丰富,在一定程度上即可保持肝脏免受有害因素的损害,又能保持肝脏正常的解毒功能。

*五、膳食纤维的概念和分类

膳食纤维:

●植物性食物中含有一些不能为人体消化酶所分解的以多糖类为主的大分子物质,它们不能被机体吸收利用,

但却是维持身体健康所必需的,营养学上统称之为“膳食纤维”。

●这类物质主要包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶、琼脂等。

●根据食物纤维的水溶性,可将其分为水溶性纤维及非水溶性纤维两类。

非水溶性膳食纤维(粗纤维)包括:

●纤维素:由葡萄糖聚合而成,有吸水的能力,且不溶于水及一般溶剂。未加工的麸质、全麦面粉、豆类、

根茎菜类含量都很丰富。

●半纤维素:多种糖基组成的复杂多醣类。海藻类、全谷类、麸质谷类及芥菜等蔬菜中最多。

●木质素:不是多糖物质,而是苯基类丙烷的聚合物,由于木质素存在于细胞壁中难以与纤维素分离,故将

其列入膳食纤维中。木材、竹子、稻草、蔬菜较老的茎含量最多。

水溶性膳食纤维则包括:

●植物胶:植物胶是一种能溶于水形成胶状有黏性的物质,如燕麦、大麦、干豆类、车前子等含植物胶丰富。

●果胶:果胶是胶状的多醣类,保水性极强。含有果胶类的水果如:苹果和柑橘类水果、柿子、梨、香蕉、草莓蔬菜如马铃薯、干豆类、花椰菜、红萝卜、蕃薯等。

●黏质:是一种存在海藻类和种子中,黏性及保水性都极强的多糖类,如海带所含的海藻酸,遇水很容易形成胶,而能把种种物质包围并排出体外,包括胆固醇、胆汁等,因此能降低血液中胆固醇含量,预防动脉硬化。

膳食纤维的食物来源

五谷类:稻米、大麦、玉米、燕麦、小麦、荞麦等

豆类:黃豆、黑豆、红豆、绿豆等及其制品;

根茎类:番薯、马铃薯、芋头;

蔬菜类:芹菜、南瓜、酸菜、莴苣、花椰菜、豆苗、洋山芋

水果类:橘子、葡萄、李子、葡萄干、无花果、櫻桃、柿子、苹果、草莓;

其他:洋菜、果冻、面包。

膳食纤维的生理功能

防止便秘、防治糖尿病、预防心脑血管疾病、防治癌症、减肥作用、

第三节脂类

能量和食物中的营养素

一、脂类的概念和分类

脂类是脂肪和类脂的总称。

脂肪也称(甘油三酯)(t r i g l y c e r i d e s);类脂包括磷脂(p h o s p h o l i p i d s)和固醇类(s t e r o l s)

共同特点:难溶于水,易溶于有机溶剂。

二、脂类的生理功能

1、构成人体的重要组成成分

能量和食物中的营养素

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1~5%,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。

2、提供能量:1克食物脂肪在体内可产生37.7kJ (9kcal) 的能量。

3、提供必需脂肪酸:亚油酸、 -亚麻酸。

4、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。

5、维持体温正常:皮下脂肪组织可隔热保温。

6、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。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)。

7、提供脂溶性维生素 (A、D、E、K)。

8、增加饱腹感:脂肪进入十二指肠时,刺激产生肠抑胃素,使胃肠蠕动受到抑制。

9、改善食物感官性状:改变食物的色、香、味、形,促进食欲。

三、脂肪酸和必需脂肪酸

1. 脂肪酸

①概念:分子是由1~多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。

②分类

ⅰ按碳链长度:长链脂肪酸 (>14C);中链脂肪酸 (6~12C);短链脂肪酸 (<4C)

2. 必需脂肪酸(essential fatty acid, EFA)

①概念——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。

②种类:亚油酸(C18:2,n-6);α-亚麻酸(C18:3,n-3)

③生理功能

ⅰ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。

ⅱ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。

ⅲ与血浆甘油三脂和血浆胆固醇水平有关:防止血脂水平过高在体内沉积导致动脉粥样硬化。

四、ω-3与E P A和D H A

EPA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,可由α-亚麻酸合成。多存在于海产品中(深海鱼油)。

生理功能

①降低血浆甘油三脂(更强)和胆固醇,预防心血管疾病。

②抑制血小板凝聚,防止动脉粥样硬化和血栓形成。

③维持视觉功能,增强视力。④与婴儿大脑发育关系密切。

五、反式脂肪酸

●反式不饱和脂肪在自然界中很少存在,食用后很容易堵塞血管,增加心血管疾病的发病率。据报道,每天

摄入5克(约一汤勺)的反式不饱和脂肪,患冠心病的风险就上升25%,比动物油(如猪油)还要有害。●一般的商场、超市中出售的食品在包装上直接出现“反式脂肪酸”字样的几乎没有,但事实上,标注着人

工黄油(奶油)、人造植物黄油(奶油)、人造脂肪、氢化植物油、起酥油等不同名称的,其实都是一回事,都含有反式脂肪酸。在我国,很少有人知道氢化植物油的危害。

●氢化植物油是人们将常温下液态的普通植物油经过工业处理,而得到的一种常温下呈固态的奶油状油脂。

氢化植物油易于保存和运输,可以长时间的用来炸食品,食品加工采用氢化植物油,可以大大延长食物的保质期。

六、脂肪的膳食参考摄入量(脂肪适宜摄入量(A I))

①成人摄入脂肪能量占总能量20~30%。

②必需脂肪酸能量占总热能3%。

③ S:M:P=1:1:1

④ (n-6):(n-3)=(4~6):1

⑤胆固醇<300mg

⑥动物油:植物油=0.5~1:2

七、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)。

?磷脂(蛋黄、肝脏、大豆、花生)。

?胆固醇(脑、肝、肾、蛋、肉、奶)。

第三节蛋白质(p r o t e i n)

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。

肾结石事件

——卫生部08年9月11日晚报告:甘肃、陕西、江苏等地发生多例婴幼儿泌尿系统结石病例。当时被称为“肾结石事件”。

经调查发现,患儿多有食用三鹿集团生产的三鹿牌婴幼儿配方奶粉的历史。据称,此次事故是由不法奶商向鲜牛奶中掺入“三聚氰胺”而造成。

三聚氰胺分子式:C3H6N6 ,含氮量很高,达66%。在植物蛋白粉和饲料中,每增加1个百分点的三聚氰胺,会使蛋白质测定含量虚涨4个多百分点。而其成本很低,只有真实蛋白原料的1/5”。

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。

三、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);

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(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。

3. 氨基酸模式 (amino acid pattern) 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。

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 (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。

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。

四、氮平衡(n i t r o g e n b a l a n c e)

氮平衡是反映机体摄入氮和排出氮的关系。

关系式:I=U+F+S (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)

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。

五、蛋白质营养失调

●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。

若单纯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。

●蛋白质摄入过多

蛋白质摄入过多,主要增加肾脏负担。蛋白质分解为氨由尿排出时,需要大量水分。

若过多摄入含硫氨基酸(动物蛋白),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:

1.蛋白质含量

用凯氏(K j e l d a h l)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。

2.蛋白质消化率: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。

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:生物价、蛋白质净利用率、蛋白质功效比值、氨基酸评分

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 ±

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

*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/d×12%÷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;但同时动物性食物富含脂肪和胆固醇。

?植物性蛋白质利用率较低。但大豆蛋白质量好,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,身体测量

生化指标

①血清白蛋白:正常值35~50g/L。

②血清运铁蛋白:2.2~4.0g/L。

③血清甲状腺素结合前蛋白:

280~350mg/L。

④视黄醇结合蛋白:26~76mg/L。

⑤血清氨基酸

⑥尿素/肌酐比值

⑦尿中羟脯氨酸排出量

⑧尿中3-甲基组氨酸排出量

第四节维生素(v i t a m i n s)

一、概述

1. 定义:维生素是维持机体正常生理功能及细胞内特异代谢反应所必需的一类微量低分子有机化合物。

2. 共同特点:

⑴存在于天然食物中。

⑵体内不能合成,或合成数量很少,必须由食物供给。

⑶不构成组织,不提供能量。

⑷常以辅酶或辅基形式参与酶的功能。

⑸生理剂量很少(mg,μg),但生理作用十分重要。

3.分类:

⑴脂溶性维生素(fat soluble vitamin): A、D、E、K (4种)。

⑵水溶性维生素(water soluble vitamin):

B1、B2、B6、B12、C、泛酸(B5,)、叶酸(B9)、烟酸(尼克酸,B3)、胆碱、生物素(B7,VH,辅酶R)(10种)。

4.维生素缺乏:

⑴原因:①膳食中供给不足。②需要量相对增高。③吸收利用率降低。

⑵我国现状:

全国营养调查表明:VA和VB2摄入明显不足;VB1摄入尚好;VE、烟酸和VC比较充足。

⑶分类:

①按缺乏原因

原发性缺乏:由膳食中维生素供给不足或生物利用率过低引起。

继发性缺乏(条件性维生素缺乏):由生理或病理原因妨碍维生素的消化、吸收、利用,或因需要量增加、排泄或破坏增多而引起的。

②按缺乏程度

临床缺乏:维生素缺乏出现临床症状。

亚临床缺乏(边缘缺乏):没有维生素缺乏的临床症状,但可出现劳动效率降低和对疾病抵抗力下降。

二、维生素A(v i t a m i n A)

又名视黄醇(retinol),为所有具有视黄醇生物活性的一类物质的总称。

㈠分类和理化性质

1. 理化性质

都可溶于脂肪和大多数有机溶剂,不溶于水,对酸、碱和热比较稳定,但对氧和紫外线敏感。

2. 分类

⑴类维生素A:指维生素A及其合成类似物或代谢产物。

包括动物体内“已形成的维生素A(preformed vitamin A)”,即视黄醇(retinol)、视黄醛(retinal)、视黄酸(retinoic acid)、视黄基酯(retinyleasters)。

视黄醇(VA)分为视黄醇(VA1)和3-脱氢视黄醇(VA2)。VA2的生物活性为VA1的40%。

⑵类胡萝卜素(carotinoids):指胡萝卜素及其类似物。

包括植物体内的“维生素A原(pro-vitamins A)”,即α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、β- 隐黄素、γ-胡萝卜素等,在体内能转变成维生素A的物质。

目前已发现类胡萝卜素600余种,但只有50多种能在体内转化生成视黄醇,其中最重要的是β-胡萝卜素,在小肠粘膜细胞内的加氧酶催化下,β-胡萝卜素可生成视黄醇。

㈡吸收与代谢

1. 吸收VA和胡萝卜素在小肠中与胆盐和脂肪酸乳化后被主动吸收。膳食中视黄醇的吸收率为70%~90%,

类胡萝卜素的吸收率为20%~50%。VA的吸收速率快于胡萝卜素7~30倍。

在人体内,6mgβ-胡萝卜素可产生1mg视黄醇活性;而12mg其他类胡萝卜素可产生1mg视黄醇活性。2. 储存VA与乳糜微粒结合由淋巴系统吸收,进入肝后,经酯化,主要储存在肝星状细胞(80%~95%)

和实质细胞。

㈢生理功能

1. 维持正常视觉:VA在视网膜的视杆细胞中与视蛋白结合生成对光敏感的视紫红质。

2. 维持上皮的正常生长和分化:

⑴ VA影响粘膜细胞中糖蛋白的生物合成,保持膜和上皮的正常结构和功能。

⑵视黄酸受体和视黄酸结合,刺激或抑制基因表达,对细胞分化起调控作用。

3. 促进生长发育:可能为促进蛋白质的合成和骨细胞的分化。

4. 其他:维持正常免疫功能;抗氧化作用;抑癌作用。

㈣缺乏与过量

1. 缺乏 VA缺乏是国际公认的四大营养缺乏病之一。发展中国家患病率为20%~30%。

2. 过量

⑴中毒剂量:急性:成人100倍RDA,儿童20倍。慢性:10倍RDA。

⑵中毒表现:

急性:恶心、呕吐、头痛、眩晕、视觉模糊、肌肉失调、嗜睡、厌食等。

慢性:头痛、脱发、肝大、长骨末端疼痛、肌肉僵硬、皮肤瘙痒等。

动物胚胎吸收、流产、出生缺陷。

㈤营养水平鉴定

1. 血清VA水平:正常值1.5~3.0μmol/L(430~860μg/L)。该指标不可靠,但含量低时可为VA缺乏。

2. 改进的相对剂量反应实验(MRDR):血清脱氢视黄醇/视黄醇>0.06 为缺乏;<0.03 为充足

3. 暗适应功能测定:

4. 血浆视黄醇结合蛋白:正常值

成人 1.9~4.28μmol/L(40~90mg/L)

儿童 1.19~1.6μmol/L(25~35mg/L)

㈥参考摄入量和食物来源

1. 参考摄入量(DRI S)

成人推荐摄入量 RNI,男800,女700,单位(μgRE)

UL:成人3000;孕妇2400;儿童2000[视黄醇当量(retinal equivalent, RE)]

1μg视黄醇=0.0035μmol视黄醇=1μgRE;1μgβ-胡萝卜素=0.167 μgRE;1μg其他VA原=0.084 μgRE;

膳食中总RE(μg)=VA(μg)+ 0.167×β-胡萝卜素(μg)+ 0.084 ×其他VA原(μg)

1IU VA=0.3 μgRE

2. 食物来源

⑴ VA:动物肝脏,奶及制品,禽蛋,鱼卵,鱼肝油。

⑵ VA原:深色蔬菜和水果。

三、维生素D

维生素D主要有以下两种形式: VD2(麦角骨化醇,ergocalciferol);VD3(胆钙化醇,cholecalciferol)哺乳动物对二者利用无区别。维生素D 的生物学效应是通过1,25-(OH)2-D3这个代谢产物的形式发挥作用。

1. 理化性质:热、碱稳定;光、酸破坏。

2. 生理功能:调节钙磷代谢。

3. 缺乏病:佝偻病,骨软化,骨质疏松症

原因:日光照射不足,食物供给不足,肠道吸收障碍。

4. 过多症:软组织钙化,肾结石。

5. 营养水平鉴定:血浆25-OH-D3,正常值25~150nmol/L(10~60ng/ml)。

6. 供给量:RNI,0~11岁,10μg;11~50岁,5μg; 50岁以上,10μg。 UL, 20μg

7. 食物来源:海鱼、肝脏、蛋黄、奶油。

四、维生素C又名抗坏血酸(a s c o r b i c a c i d)。

㈠理化性质

1. 强还原剂,光、热、氧、碱、金属离子、氧化酶都可促进氧化而失去活性。

2. 溶于水,不溶于有机溶剂。

3. 两种存在形式:还原型VC和氧化型VC。

㈡生理功能:V C具有氧化还原特性,是一种电子供体。

1. 抗氧化作用:清除自由基,保护DNA、蛋白质和生物膜。

2. 作为羟化过程底物和酶的辅因子:参与多种生物合成和代谢,包括胶原蛋白、酪氨酸、去甲肾上腺素、

5-羟色胺等。

3. 其他作用:促进铁吸收(使铁保持二价状态);抑制肿瘤发生;对心血管系统的保护作用。

㈢缺乏与过量

1. 缺乏:坏血病(scurvy)

VC摄入不足30天出现轻微临床表现;50天出现临床症状;90天出现解剖学改变;100天可死亡。

⑴早期症状:体重减轻、四肢无力、衰弱、肌肉关节疼痛。成人齿龈松动、肿胀、感染发炎。

⑵出血:全身点状出血,起初,毛囊、齿龈,发展可见皮下组织、肌肉、关节、腱鞘等处出血、血

肿、淤斑;内脏、粘膜出血(鼻衄、血尿、便血、经血过多等);重者,心包、胸腔、腹腔、腹膜、颅内出血。

⑶齿龈炎:齿龈出血(为坏血病的主要特征)、红肿、溃疡、感染,牙齿松动、短期内可脱落。成

人和婴儿均可出现。

⑷伤口愈合缓慢:由于胶原合成障碍所致。

⑸骨质疏松:由于胶原合成障碍导致骨的有机质形成不良,骨钙化不正常导致骨质疏松。

2. 过多: VC相对无毒,但大量摄入可出现不良反应,摄入1g时使尿酸排出量增加;摄入2g时会发生渗透性腹泻;摄入2~8g时出现恶心、腹部痉挛、腹泻、铁吸收过度、红细胞破坏及泌尿道结石等副作用。

㈣营养状况鉴定

1. 负荷试验:口服VC500mg,收集4小时尿测定还原型VC总量,>10mg 正常;<3mg 缺乏

2. 血浆VC含量: 12~15mg/L 正常;<4mg 缺乏;

3. WBC中VC含量:<10mg/108WBC缺乏

㈤供给量与食物来源

1. 供给量:RNI 100mg/d UL 1000mg/d

2. 食物来源:新鲜蔬菜水果(绿色蔬菜,酸性水果)。

五、维生素B1、B2、P P、叶酸

1. VB1、B2、PP参与构成辅酶,参加物质代谢和能量代谢。加工、烹调不当易破坏、流失。

2. 叶酸为一碳单位载体参与生物合成,缺乏易致胎儿神经管畸形。

第五节矿物质(minerals)

?常量元素(macroelements)

钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫(7种)。

?微量元素(microelements or trace elements)

必需:铁、碘、锌、硒、铜、氟、铬、锰、钼、钴(10种)。

可能必需:镍、硅、硼、矾(4种)。

低剂量有功用?:铅、镉、汞、砷、铝、锡、锂(7种)。

?生理功能

①构成人体组织的重要成分。

②维持细胞渗透压、酸碱平衡和神经肌肉的兴奋性。

③构成酶的辅基、激素、维生素、蛋白质和核酸的成分。

?营养学特点

①矿物质不能在体内合成,也不能在代谢过程中消失,但每天有一定量随粪、尿、汗、发、指甲、皮肤和粘膜的脱落排出体外。因此必须通过膳食补充。

②某些无机元素在体内的生理作用剂量带和毒害剂量带距离较小。因此过量摄入有害无益,不宜用量过大。

一、钙(calcium)

是人体内含量最多的一种无机元素,成人体内含钙约为1000~1200g,相当于体重的1.5~2.0%。

大部分集中在骨骼牙齿(99%),极少部分构成混溶钙池(miscible calcium pool)(1%)。

㈠生理功能

1.构成骨骼牙齿。

2.维持神经与肌肉活动。

3.促进酶的活性。

4.参与凝血过程、激素分泌、维持体液酸碱平衡和细胞内胶质的稳定、传递细胞间的信息……。

㈡吸收与代谢

1. 吸收:主动转运:十二指肠;被动扩散:小肠其他部位;吸收率:20~60%,随年龄不同

⑴膳食成分对钙吸收的影响

①抑制钙吸收的因素

植酸和草酸、膳食纤维、脂肪酸、某些碱性药物(苏打、黄连素、四环素等)

②促进钙吸收的因素

Vit D、乳糖、某些氨基酸、磷肽、某些抗生素(青霉素、氯霉素、新霉素等)

⑵机体生理状态对钙吸收的影响

①婴儿、孕妇、乳母的钙吸收率增高

②年龄增长钙吸收率明显降低,婴儿可达60%,成人仅为 20%左右

2. 排泄

⑴粪:900mg/d;⑵尿:250mg/d;⑶汗:20~350mg/d(高温作业1g/d);⑷乳汁:150~300mg/d

⑸其他情况:酸中毒、高蛋白膳食、高镁膳、甲状腺素、肾上腺皮质激素、甲状旁腺素、VitD过多、卧床等可使钙排出增多。

3. 储留

⑴与供给量呈正相关;⑵与需要量呈正相关

⑶高钠摄入降低在骨骼中储留;⑷其他情况(氟骨症、糖尿病不利于钙储留。

4. 钙平衡调节

⑴甲状旁腺素;⑵降钙素;⑶ 1,25 -(OH)2D3;⑷钙调素

⑸其他(胰岛素、皮质醇、生长激素、甲状腺激素、肾上腺激素、雌激素、睾丸酮)。

㈢钙缺乏与过量

1、钙缺乏儿童:生长发育迟缓、骨软化、骨骼变形,佝偻病。成人:骨质疏松症。

2、钙摄入过量⑴肾结石、肾功能损害⑵高钙血症、碱中毒

⑶影响其它矿物质(铁、锌、镁、磷等)的吸收

㈣参考摄入量DRIs

适宜摄入量(AI):成年男女 800mg/d;>50岁 1000mg/d;孕中期 1000mg/d;孕晚期、乳母 1200mg/d 可耐受最高摄入量(UL):2000mg/d

㈤人体钙营养水平鉴定

●生化指标:血清钙 2.25~2.75mmol /L(90~110mg)/L

●钙平衡测量

●骨质测量

㈥食物来源:奶及奶制品小虾皮海带大豆油菜芝麻酱

二、铁(iron):铁是人体必需微量元素中含量最多的一种。

㈠含量、分布和生理功能

人体铁总量3~5g

I: 60~75% 在Hb,运输氧气; 3% 在肌红蛋白Mb,储存氧气。

II:1%在含铁酶类,(细胞色素,细胞色素氧化酶,过氧化物酶,过氧化氢酶)参与组织呼吸过程。

III:30%以铁蛋白和含铁血黄素形式储存在肝、脾、骨髓中。

以上I、II为功能铁(必需铁)III为储存铁(非必需铁)

㈡吸收与代谢

1. 膳食中铁的吸收及影响因素

(1)体内铁需要量和储存量影响铁吸收

储存量多,需要量少,铁吸收率低。

储存量少,需要量多,铁吸收率高。

(生长发育期、孕妇怀孕后期吸收率增加)

(2)铁在食物中存在的状态

①血红素铁:主要存在于动物性食品(如鱼、肉、动物内脏),是与血红蛋白和肌红蛋白中的原卟啉结合的铁,其吸收过程很少受其他膳食因素的干扰,吸收率为15%~25%。

②非血红素铁:

主要以铁盐的形式与蛋白质、氨基酸和其他有机酸络合存在于植物性食品和乳制品中。占膳食铁的绝大部分。发展中国家达90%以上。

必须在胃酸的作用下与有机部分分开,还原为亚铁离子后,才能被吸收。因此,影响吸收的因素很多,吸收率约为3%。

(3)铁吸收的促进因素(enhancer)

主要有:VC、有机酸、肉因子(meat factor)

柠檬酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸等能与铁螯合成小分子可溶性单体,阻止铁的沉淀。

VC 可使Fe3+还原为Fe2+,促进铁吸收。

肉因子指动物肉类、肝脏等,促进非血红素铁的吸收,原因未明。

(4)铁吸收的抑制因素(inhibitor)

①植酸盐、草酸盐、磷酸盐、碳酸盐(粮谷、蔬菜、水果)。

②多酚类物质,如鞣酸(茶叶、咖啡可可、菠菜)

③钙:对血红素铁和非血红素铁均有影响,且差别不大。一餐中先摄入小于40mg钙对铁吸收无影响,但摄入300—600mg时,其抑制作用可达60%。

④胃酸缺乏或过多服用抗酸药物。

2. 铁的利用、储存和排出

⑴利用正常人体每天用约20~25mg铁合成血红蛋白,以补偿因红细胞破坏而降解的血红素。合成血红蛋白的部位在骨髓。

⑵储存

①超过需要量的铁主要以铁蛋白和含铁血黄素的形式储存在肝、脾和骨髓的网状细胞中。当需铁时,铁蛋白和含铁血黄素中的铁可动员出来,合成血红蛋白。

②成人铁储存量:男 500~1500mg 女 300~1000mg

⑶排出:估计成人铁排出量为0.9~1.05mg,

包括:胃肠道外渗红细胞 0.35mg,胃肠道粘膜脱落 0.10mg,胆汁 0.2mg,尿 0.08mg,皮肤 0.2mg

㈢铁缺乏——主要引起缺铁性贫血

●铁缺乏进程和营养水平鉴定

I. 铁减少期(iron depletion, ID):

此期体内储存铁减少,由于血清铁蛋白浓度与储存铁的多少呈显著正相关,因此,血清铁蛋白浓度下降(<12μg/ L)。

II. 红细胞生成缺铁期(iron deficient erythropoiesis, IDE):

血清铁下降;运铁蛋白饱和度下降(<16%);游离原卟啉浓度上升(>1.8μmol/L)

III. 缺铁性贫血期(iron deficient anemia, IDA):

血红蛋白浓度下降(<120g/L);红细胞比积下降(<37%)

㈣参考摄入量和食物来源

1. 参考摄入量DRIS(2000年)

AI:成年男 15mg/d,女 20mg/d UL:50mg/d;孕妇中期25 mg/d ,后期35 mg/d ;乳母25 mg/d

2. 食物来源

①铁的良好来源为动物肝脏、动物全血、禽畜肉类、鱼类。

②其他食物含铁量低、利用率不高。

③鸡蛋含有卵黄高磷蛋白干扰铁的吸收,铁吸收率仅为3%。

④奶类是贫铁食物(人乳含铁0.1mg/ 100g,牛乳含铁0.1~1.7mg/100g)。

三、碘(iodine)

㈠生理功能

1、促进生物氧化,协调氧化磷酸化过程,调节能量转化。

2、促进蛋白质合成,调节蛋白质合成和分解。

3、促进糖和脂肪代谢。

4、调节组织中水、盐代谢。

5、促进维生素的吸收和利用。

6、活化许多重要的酶。

7、促进生长发育。

㈡吸收与代谢

1、吸收和转运

无机碘极易被吸收,进入肠道后1h内大部分吸收,3h内完全吸收。

有机碘在消化道降解,脱碘后,以无机碘的形式被吸收。与氨基酸结合的碘可被直接吸收。

吸收的碘经血浆转运。

2、分布和储存

吸收的碘转运至血浆,分布于全身各组织。人体含碘20~50mg,70%~80%存在于甲状腺组织,其余分布于骨骼肌、肺、卵巢、肾、淋巴结、肝、睾丸和脑组织。

甲状腺也是体内的碘主要储存部位,但只能维持机体2~3个月的需要。

3、代谢和排出

甲状腺素分解脱下的碘:

⑴部分被重新利用。⑵经尿排出80%(90%是无机碘,10%为有机碘)。

⑶经粪排出10%(主要是未被吸收的有机碘)。⑷少部分经肺、皮肤、乳腺(易致授乳期甲状腺肿)。㈢碘缺乏与过量

碘摄入不足将导致碘缺乏病(iodine deficiency disorders, IDD)。

成人:甲状腺肿(goiter);婴幼儿:呆小症(克汀病)(cretinism)

碘摄入过量引起碘性甲状腺肿,碘性甲状腺功能亢进症。

㈣供给量和食物来源

RNI:成人150μg/d,孕妇、乳母200μg/d;可耐受最高摄入量UL:1000 μg/d

主要食物来源:海带、紫菜、海盐等海产品。

四、锌

㈠生理功能

1.锌是很多金属酶的组成成分或酶的激活剂。

2.锌与RNA、DNA和蛋白质的生物合成有密切联系。

3.唾液中的锌蛋白对味觉和食欲有促进作用。

4.锌可促进性器官正常发育和性机能正常。

5.锌有益于皮肤健康。

6.锌还可增强人体免疫机能,参与维生素A还原酶和视黄醇的结合蛋白的合成。

(二) 锌的需要量与食物来源

1. 参考摄入量DRIS(2000年)

RNI:成年男 15.5mg/d,女 11.5mg/d ,

孕妇+5,乳母+10

UL:45mg/d

2. 锌在食物中分布广泛。含锌丰富的食物有海产食品、动物肝脏、花生、鱼、蛋、奶、肉及粗制谷物食

品等。

五、硒

㈠生理功能

1.抗氧化作用。硒是一些抗氧化酶如谷胱甘肽过氧化物酶的构成成分,可消除自由基,阻止其损伤,保护机体。

2.参与甲状腺激素代谢。硒作为I型、II型和III型脱碘酶的组成成分,参与甲状腺激素的代谢。

3.参与免疫反应。通过谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还蛋白还原酶的酶活性调节免疫细胞的功能。

4.对防止克山病和大骨节病有一定作用。

5.抗肿瘤作用。

6.其他作用硒还与视力、神经传导和心血管结构功能有关。

(二) 需要量与食物来源

1. 参考摄入量DRIS(2000年)

RNI:成年人50ug/d,孕妇50 ,乳母65ug/d UL:400ug/d

2. 硒主要来源于海产品、肝、肾、瘦肉、谷类食品以及蔬菜等。