1、第二章 能量与营养素,学习目标,1. 重点掌握各类营养素的基本概念及其生理功能。2. 掌握营养与能量平衡之间的关系、人体的能量需求、各类营养素的供给。3. 了解各类营养素与人体健康之间的关系。,第一节 营养与能量平衡,一切生物都需要能量来维持生命活动。人体对能量的需求手劳动强度、年龄、性别、生理状况、气候和体型等的影响。人体所需要的能量主要来源于食物中的碳水化合物，其次是食物中的脂肪和蛋白质（即三大产能营养素）。,第一节 营养与能量平衡,合理的膳食要求产能营养素之间比例适当，根据我国人民的饮食习惯和生理需要，碳水化合物提供的能量应占总能量的60%70%，脂肪占20%25%，蛋白质占10%15%
2、。食物产生能量的高低取决于他的能量密度（即每克食物所含的能量）：脂肪蛋白质和碳水化合物。,第一节 营养与能量平衡,根据合理的膳食对产能营养素之间的比例要求，以及产能营养素能量密度的不同，人们应按实际需要合理地选择食物，使人体所需的能量和各种营养素之间保持一定的平衡关系。,一、能量的作用与意义,1.能量的作用与来源（1）能量的作用 人类为了保持生命、生长、发育、繁养后代和从事各种活动，每天必须从外界取得一定的物质和能量。事实上，人体不仅在活动（劳动或运动）时需要能量，就是机体处于安静状态时也需要消耗能量来维持人体正常的体温和体内器官的正常生理活动，如心脏跳动、血液循环、肺的呼吸、肌肉收缩、腺体分
3、泌，以及各种生物活动物质的合成等都需要能量，可以说没有能量生命就停止了。,一般情况下，健康人从食物摄取的能量和所消耗的能量经常保持平衡状态，否则就引起体重的减轻或过重，但并非任何人在任何时候摄入的和消耗的能量重视相等，一般在57d内可达到平衡。,（2）能量的来源,食物能量的来源是太阳能，由植物利用太阳光能，通过光合作用把二氧化碳、水和其他无机物转变成有机物如糖类、脂肪和蛋白质，以供其生命活动之需，并将其生命过程的化学能直接或间接保持在三磷酸腺苷（ATP）的高能磷酸键中。,动物和人则将植物的贮能（如淀粉等）变成自己的潜能，以维持其生命活动。这本身又是通过动物和人的代谢活动将其转变成可利用的形式（
4、ATP）来进行。此外，人类尚可利用动物为食。一般说来，这些食物中的产能营养素在体内氧化分解产生二氧化碳和水，同时伴随能量的释放和转移，其中大约一半的能量为维持体温而散发于体外，另一半能量则转移至ATP和磷酸肌酸等高能键的物质中，储存于体内待用，最终大部分仍变为热能而散发掉。,2. 能量单位,多年来，营养学界表示热能的单位习惯于用卡（cal）或千卡（kcal）表示。1kcal相当于1000g水由15摄氏度身高到16摄氏度，即温度升高1摄氏度所需要的能量。现在国际上通用的单位是焦耳（J），1J是指1牛顿（N）的力作用在一个质点上，使它在力的方向上移动1米（m）的距离所做的功。1J的1000倍为1千
5、焦（kJ），1kJ的1000倍为1兆焦（MJ）。在营养学上，热能的需要量较大，故在文献上多使用“kJ”、“MJ”。,统一用J为单位虽然可以消除以cal为单位的混乱，但是营养学上的食物成分表至今仍未普遍采用J来代替cal。WHO建议暂时在食物成分表里平行列出cal和J的数值以作过渡。两种能量单位换算公式如下：1kcal=4.184kJ 1kJ=0.239kcal1000kcal=4184kJ=4.184MJ1000kj=239kcal（1MJ=239kcal）,二、食物能值与生理能值,1. 食物能值食物能值时产能营养素在体外彻底燃烧时所测得的能值，亦即“物理燃烧值”，或称“总能值”。利用氧弹式量
6、热计测得三大产能营养素食物能值分别为：碳水化合物17.2kJg，脂肪39.5kJg，蛋白质23.6kJg。,2. 生理能值,理论上产能营养素在人体内完全氧化产生的能值应等于其食物能值，但是由于在体内消化吸收的影响及其最终产物的不同，所以能值时不完全相同的。三大产能营养素在机体内四季可吸收利用的能值即为生理能值。,实际上，它们在体内可被吸收利用的能值均低于其食物能值，即生理能值食物能值，其原因有以下两点：由于食物在消化吸收过程中不能完全被消化吸收，碳水化合物、脂肪、蛋白质的消化吸收率分别是98%、95%、92%；由于碳水化合物、脂肪在体内与体外氧化的最终产物都是二氧化碳和水，而蛋白质在体内的氧化
7、并不完全，其最终产物不是二氧化碳和水，而是一些含氮化合物，这些含氮化合物含有部分能值平均为5.2kJ（1.25kcal）g。,三、人体的能量需求,人体能量需要量应与其消耗量相一致。人体每日的能量消耗主要受四个方面的影响：基础代谢的能量消耗食物特殊动力作用的能量消耗体力活动的能量消耗生长发育所需要的能量消耗,（一）基础代谢的能量消耗,基础代谢消耗是维持生命最基本活动所必需的能量需要。具体地说，它是指机体处于清醒、空腹（进食后1216h）无消化活动、静卧状态，环境温度在室温（20摄氏度左右）时所需能量的消耗。这些生理最基本活动包括：,这些生理最基本活动包括：,1. 基础代谢率（basic meta
8、bolic rate，BMR）,单位时间内人体每平方米体表面积所消耗的基础代谢能量即为基础代谢率。单位是kJ（m2*h）。近年来，我国采用以下线性回归方程求得体表面积（A2）：男性： A2=0.00607H+0.0127m-0.0698女性： A2=0.00586H+0.0126m-0.0461,举例来说，一身高1.7m（H=170cm），体重65kg（m=65kg）的成年男子按照上述公式即可求得其体表面积为1.8m2（A2=1.8）；正常情况下，查表求得该成年男子的基础代谢率为187.2kJ（45kcal）g；因此，我们可以推算出该成年男子每天基础代谢能量：187.2*24*1.8=8087
9、kJ（m2*h）,2. 影响基础代谢能量消耗的因素,（1）年龄儿童高，青壮年稳定；老年人低（2）性别同年龄组的男性的基础代谢高于女性5%-10%；妊娠率妇女的基础代谢随胎儿生长相应增高。（3）体表面积与体积体表面积大基础代谢较强。瘦体质者BMR高于胖体型者。,（4）环境温度寒冷气温下的人BMR高于温热带气温下的人（5）种族相同身高体重的人种以因纽特人和印第安人的BMR最高，欧美人次之，亚洲人较低。（6）其他人体激素分泌、精神状态、营养状况及疾病等都会影响基础代谢能量消耗。,（二）食物特殊动力作用的能量消耗,食物特殊动力作用，也称为食物的代谢反应，是指人体摄入任何事物后，都可使安静状态下的机体发
10、生能量代谢增高，使机体向外界散失的热量比进食前有所增加，这种由于人体摄入食物而引起机体内能量消耗额外增高的现象称为食物特殊动力作用。,实验证明，摄入不同的营养素，特殊动力作用不同。蛋白质的特殊动力作用最显著，消耗相当于该蛋白质所产生热能的30%，碳水化合物5%6%，脂肪为4%5%，正常人摄入混合食物而产生的特殊动力作用的热能每日月627kJ左右，相当于基础代谢能量消耗的10%。,食物特殊动力作用消耗热能主要是因为营养素摄入后在体内的消化吸收需要能量，如蛋白质、脂肪的合成、氨基酸的转运、葡萄糖和脂肪间的转变等，因此，也有人把食物特殊动力作用的能量消耗称为食物代谢作用的能量消耗。,（三）体力活动的
11、能量消耗,人们在日常的生活和工作中，要从事各种体力活动，都需要消耗一定的能量。除了基础代谢外，体力活动是人体能量消耗的主要因素。体力活动所消耗的能量与活动强度、持续时间、环境条件以及动作的熟练程度等有关。WHO将成人职业劳动强度分为轻、中和重体力活动3个等级。,成人职业劳动强度,（四）生长发育所需要的能量消耗,未成年人和孕妇所消耗的能量还包括生长发育所需的能量。例如，新生儿按千克体重与成年人比较，能量消耗多23倍；36个月的婴儿，每日用于生长发育的能量占摄入能量的15%23%，体内每增加18g新组织约需20kJ能量；孕妇除了供给胎儿生长发育所需的能量外，还有自身生殖系统发育的特殊需要；乳母则应
12、补偿分泌乳汁所需的能量。因此，人体所需能量应等于基础代谢的能量消耗、食物特殊动力作用的能量消耗、体力活动的能量消耗以及生长发育所需的能量消耗之和。,习题,1、人体每天消耗的能量来自三大产能营养素，即 、 、 ，其摄入量分别占总能量的 、 、 。2、人体所需的能量来源于食物中的产热营养素，即碳水化合物、 和 。3、从化学性质和生理功能可将营养素分为 、 、 、 、 、 和 这七大类。,碳水化合物,脂肪,蛋白质,60%-70%,20%-25%,10%-15%,脂肪,蛋白质,蛋白质,脂肪,碳水化合物,维生素,矿物质,膳食纤维,水,习题,4、下列哪些营养素不属于非产热营养素。( ) A维生素 B水 C
13、碳水化合物 D矿物质5、下列那些营养素不属于产热营养素。( ) A蛋白质 B脂肪 C碳水化合物 D维生素 6、碳水化合物和脂肪在体内燃烧时的最终产物为（ ）A尿素 B肌酐 C二氧化碳和水 D含氮有机物,C,D,C,习题,7、239千卡相当于（ ）A1kJ B4.18kJ C1MJ D18MJ 8、一名23岁女子（正常基础代谢率按35.1kcal/(m2.h)计算），身高160cm，体重49kg，按照Stevenson提出的体表面积公式计算后，其基础代谢是：( ) kcal。A.1.45 B.50.91 C.35.1 D.53.01,C,D,第二节 蛋白质与氨基酸,一、蛋白质的类型蛋白质（pro
14、tein）主要由碳（50%55%）、氢（5%7%）、氧（19%24%）、氮（14%19%）4种元素构成，一部分蛋白质还含有硫、磷、铁和铜等元素。氮元素在各种蛋白质中含量是最稳定的，平均含量为16%，所以常以食物中氮的含量来测定蛋白质的含量。蛋白质的基本组成单位是氨基酸，氨基酸之间是以肽键相连接。,蛋白质是复杂大分子，种类繁多。因氨基酸的种类、数目、排列的不同而形成不同结构、特性和功能的蛋白质。人体内的蛋白质可达10万种以上，其分类方法有多种。1. 根据蛋白质的食物来源分类：植物性蛋白质（玉米蛋白质、大豆蛋白质）；动物性蛋白质（乳类的奶蛋白、鱼类的鱼蛋白）；菌体（微生物）蛋白质（酵母蛋白质）,2
15、. 根据蛋白质的结构分类,根据结构可将蛋白质分为单纯蛋白质和结合蛋白质两大类。（1）单纯蛋白质 单纯蛋白质是指基本上只由氨基酸组成的蛋白质，此类蛋白质水解后只产生氨基酸。单纯蛋白质按照理化性质，特别是溶解度、热凝性质、盐析等差别，又可分为白蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、硬蛋白、组蛋白、精蛋白等7类，其中白蛋白与球蛋白在自然界中分布最广。,（2）结合蛋白质,结合蛋白质是由单纯蛋白质与非蛋白质成分结合而成，其非蛋白质部分称为辅基，根据与蛋白质结合的辅基又可分为磷蛋白、金属蛋白、脂蛋白、糖蛋白、色蛋白、核蛋白等。例如，磷蛋白是以磷酸为辅基，金属蛋白是以金属离子为辅基。,3. 根据蛋白质的营养价值分
16、类,在营养学上，根据所含必需氨基酸的种类、数量及比例可将蛋白质分为3大类，即完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质。（1）完全蛋白质 完全蛋白质是一种质量优良的蛋白质，所含的必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例合理，不但能维持人体的生命和健康，还能促进儿童的生长和发育。完全蛋白质主要是动物蛋白，以及少数植物蛋白,完全蛋白质,（2）半完全蛋白质,半完全蛋白质中的必需氨基酸种类齐全，但含量不均匀，相互之间的比例不合理，若在膳食中作为唯一的蛋白质来源，可以维持生命，但不能够促进儿童生长发育。属于半完全蛋白质的有米、土豆和干果中的蛋白质以及小麦、大麦中的麦胶原蛋白质等。,（3）不完全蛋白质,不完全蛋白质
17、所含必需氨基酸种类不全，若在膳食中作为唯一的蛋白质来源，既不能维持生命，也不能促进儿童生长发育。大多数不完全蛋白质是来自植物的蛋白如玉米中的玉米胶蛋白、豌豆中的球蛋白、动物结缔组织和肉片中的胶质蛋白等。,将蛋白质划分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质是比较粗略的，仅具有相对意义。一般来说，动物性食物比植物性食物中所含的完全蛋白质多，所以动物性食物蛋白质的营养价值一般高于植物性食物蛋白质。,二、蛋白质的生理功能,蛋白质是具有许多重要生理作用的物质，是生命存在的形式，也是生命的物质基础，机体所有重要组成部分都需要蛋白质参与，并具有各种生理功能。,此外，蛋白质不进具有重要的生理功能，而且对食品
18、的色、香、味、形、加工特性起着重要作用，它是影响食品感官功能特性的重要因素，包括蛋白质的持水性、乳化特性、胶体特性及气泡特性等。例如，利用蛋白质的持水性可以增加产品的出品率，利用乳化特性可以增加产品的可口性和嫩度，这在火腿、香肠的生产加工中广泛应用；在西式面点制作中利用胶体特性使产品成型，利用起泡特性生产蛋糕，使产品显得体积丰满等。,三、氨基酸,1. 氨基酸分类氨基酸是组成蛋白质的基本单位。天然氨基酸有许多种，构成蛋白质的氨基酸主要是其中的20种。按其化学性质可分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸，按其营养功能可分为必需氨基酸和非必需氨基酸，按其体内代谢途径可分为成酮氨基酸和成糖氨基酸。这里
19、介绍的是营养学上的分类，及必需氨基酸和非必需氨基酸。,必需氨基酸是在人体内不能用其他氮源合成，或者合成速度不能满足机体需要，必须由食物蛋白质供给的氨基酸。人体内必需氨基酸有8种，即亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬（xi）氨酸。对婴儿来说，组氨酸也是必需氨基酸。近年来研究发现，牛磺酸（氨基乙磺酸）也是人体的条件必需氨基酸，它对婴儿的智力发育有非常重要的意义。,在人体内能够合成，或者可由其他氨基酸转变而成，不必由食物蛋白质供给的氨基酸称为非必需氨基酸。非必需氨基酸通常有甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸。此外，半胱氨酸可以节约蛋
20、氨酸，酪氨酸可以节约苯丙氨酸，人们也称其为半必需氨基酸。从营养学观点来看，上述氨基酸均是机体蛋白质的构成材料，而8种必需氨基酸则是食物蛋白质营养价值的关键成分。,2. 必需氨基酸的需要量及模式,人体对各种必需氨基酸有一定的需要量，世界卫生组织（WHO）根据不同的研究材料，提出了人体对各种必需氨基酸的需要量。可以看出，人体对必需氨基酸的需要量随年龄的增长而不断下降，成人同婴儿相比有显著下降，婴儿和儿童对蛋白质和必需氨基酸的需要量比成人高，主要是用以满足其生长、发育的需要。,组成人体各组织蛋白质的氨基酸是按照一定比例组成的，因此，每日算是中蛋白质所提供的各种氨基酸也需要与此比例大体相一致，人体才能
21、有效地合成机体蛋白质。各种必需氨基酸需要量之间相互搭配的比例，称为氨基酸构成比例或相互比值，也有人称为必需氨基酸需要量模式。膳食蛋白质中必需氨基酸的模式越接近人体蛋白质的组成，被人体消化吸收后，就越易被机体利用，能满足合成蛋白质的需要，其营养价值就越高。,如某一种氨基酸过多或过少，都会影响另外一些氨基酸的利用，所以当必需氨基酸供给不足或不平衡时，蛋白质合成均会收到影响。不同阶段的人群以及集中常见食物蛋白质的必需氨基酸需要量模式如表2-4所示。,3. 各种必需氨基酸的生理功能,氨基酸是蛋白质的组成单位，所以她的生理功能基本上与蛋白质相同。首先是合成蛋白质，维持氮平衡，构成体内各种酶、抗体及某些激
22、素的原料，并且能调节生理机能、供给热能、促进生长发育、补充代谢消耗，此外，还可以维持毛细血管的正常渗透压等。九种氨基酸的生理功能,四、人体对蛋白质和氨基酸的需求,1. 人体对蛋白质的需求与氮平衡人体每天必须从食物中摄取一定数量的蛋白质，用以维持正常的生命活动和生长等。在正常情况下，成年人体中的蛋白质含量是相对稳定的，虽然通过体内蛋白质不断地分解与合成，组织细胞在不断地更新，但蛋白质总量却维持动态平衡。,一般认为，人体内全部蛋白质每天有3%左右进行更新。由于直接测定食物中所含蛋白质和体内消耗的蛋白质较为困难，因此，通常以测定人体摄入氮和排出氮的量来衡量蛋白质的平衡状态，即以氮平衡的方法来反映蛋白质合成与分解之间的平衡状态。,谢谢大家！,
