人体需要得营养素和能量.ppt
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1、第三章 人体需要的能量和营养素,能量碳水化合物脂类蛋白质维生素矿物质水,1 能量,1.1 概述与几个概念 能量密度:每克食物中所含的能量食物能值:食物彻底燃烧时所测得的能值,即物理燃烧值或总能值。生理能值:即机体可以利用的能值。人们为了维持生命、生长、发育、繁殖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,这通常由食物提供。,1900年以前,关于食品的能量问题几乎控制着整个营养学,其后由于蛋白质的质量以及维生素、矿物质等问题显得突出,能量问题趋于忽视,大约到1939年前后,人们才再一次认识到能量供应的重要。今天,肥胖症、心血管疾病等问题让人们不得不再次重视起能量的供应情况。,1.2影
2、响人体能量需要的因素:1.2.1 基础代谢:维持生命活动所需要的能量。具体来说是指机体处于静卧、空腹、清醒但不思维,室温条件下所需能量的消耗。包括维持肌肉紧张状态、血液循环、呼吸活动,以及与生长有关的腺体分泌和细胞代谢活动等。基础代谢是人体最低限度的能量需求。基础代谢率:BMR,Basal Metabolic Rate 单位时间内人体所消耗的基础代谢能量 基础代谢能量消耗有体表面积和体重估算两种方法。,1.2.1.1 体表面积估算法:首先测定身高H(cm)、体重W(kg),根据回归方程法计算体表面积M2(m2)M2 再根据年龄BMR计算,基础代谢能=年龄BMR*M2*24hr 1.2.1.2
3、体重(B.W)估算法:成年男子基础代谢能=1.0kcal/kg.hr*B.W*24hr 成年女子基础代谢能=0.9kcal/kg.hr*B.W*24hr 青少年、儿童增加10-12%;老年人减少10-15%;孕妇、乳母在女性的基础上增加20%,1.2.1.3 基础代谢的影响因素:体表面积与体型(身高、体重);年龄:年龄不同,各组织所占的比例不同;性别:与去脂组织有关,男性多;营养及机能状况:疾病感染时,基础代谢增加;气候等。基础代谢在每日能量总消耗中占60-70%,1.2.2 体力活动:大约占总能量需要的15-30%,但是变异大。体力活动,特别是体力劳动是相同性别、年龄、体重和身体组成中影响个
4、体能量需要的最重要因素。这与劳动强度、从事劳动时间、对劳动熟练程度有关。即劳动强度越大、从事劳动时间越长、对劳动越不熟练所消耗的能量越多。我国现阶段一般把成人体力活动分为三级:轻体力活动、中等体力活动、重体力活动。其具体能量消耗见相关表格。,1.2.3 食物特殊动力作用 是指人体由于摄食所引起的一种额外能量消耗。相当于基础代谢能耗的10%左右。原因可能是:1.2.3.1 食物在消化道进行消化、吸收、代谢过程中增加了能量消耗;1.2.3.2 各种食物所含能量,只有转变成ATP的部分才能被机体利用,其余的则作为热能向体外散发;1.2.3.3 机体内合成代谢需要一定能耗。,1.2.4 其他 也有人认
5、为,包括以下几个部分:1.2.4.1 静息代谢率RMR(rest metabolic rate);1.2.4.2 运动生热效应TEE(the thermic effect of exercise);1.2.4.3 食物的生热效应TEF(the thermic effect of food);1.2.4.4 兼性(适应性)生热效应FT(facultative thermogenesis),低于每天总能量消耗的10-15%,但可对长期的体重变化具重要影响(减肥),1.3 膳食能量推荐摄入量 能量推荐摄入量采用一般人群的平均需要量 2000.10 我国建议:18-49岁成年男性根据轻等、中等、重等劳
6、动分级强度的不同,其RNI分别为2400、2700、3200kcal,女性则分别为2100、2300、2700kcal。在膳食能量摄入比例方面,碳水化合物供能占总能量的55-65%;脂肪占20-30%;蛋白质占11-14%,1.4 几种营养素的食物能值和生理能值:单位kcal/g,2 糖类,2.1 功能:2.1.1 供能和节约蛋白质 糖类节约蛋白质的作用:由于供给糖类(脂肪),提供了能量。减少了蛋白质单纯作为供给热能的分解代谢,因而有利于改善氮平衡状态,增加体内氮的储留量。也即糖类对蛋白质的保护作用。2.1.2 构成机体组织 2.1.3 维持心脏和神经系统的正常功能 2.1.4 保肝解毒 2.
7、1.5 加工中的重要原辅料和特殊碳水化合物特殊功能,2.2 膳食纤维的生理作用:膳食纤维:指木质素与不能被人体消化酶所消化的多糖的总称。2.2.1 改善大肠功能,有利于排便 2.2.2 降低血浆胆固醇 2.2.3 改善血糖生成反应 2.2.4 改变消化系统中菌群,有利于预防结肠癌的发生,2.3 碳水化合物的食物来源和适宜摄入量2.3.1 食物来源:主要存在于植物食品中:根茎类食物以及谷类及其制品淀粉;水果蔬菜-果糖、蔗糖、膳食纤维;食糖-蔗糖;此外硬果类以及蜂蜜中富含碳水化合物。唯一重要的动物性碳水化合物来源是乳类食品的乳糖。,2.3.2 适宜摄入量 中国营养学会认为,现阶段我国居民碳水化合物
8、所占全日总能量的55-65%为宜。碳水化合物供应不足,热能供应不足,造成蛋白质低效消耗,于成年人工作效率下降,于儿童,则生长发育迟缓;摄入过多则与身体肥胖、糖尿病有关。,3 脂类,3.1 功能 3.1.1 供给能量;1g脂肪在体内氧化产生9kcal能量 3.1.2 构成机体组织;3.1.3 提供必需脂肪酸;3.1.4 促进脂溶性维生素的吸收;3.1.5 保护机体;3.1.6 增加饱腹感和改善食品感官性状。,3.2 必需脂肪酸(EFA)的功能:3.2.1 是细胞和线粒体膜的重要组成成分;3.2.2 与脂质代谢有密切关系,对胆固醇的代谢也很重要;3.2.3 作为前列腺素在体内合成的原料,缺乏会影响
9、脂肪的降解,发生脂肪肝;3.2.4 和生殖细胞的形成及妊娠、授乳、婴儿生长有关;3.2.5 对由于X射线引起的皮肤伤害有保护作用等。,3.3 脂肪的食物来源和适宜摄入量3.3.1 食物来源:动物脂肪如猪、牛、羊肉、动物内脏和动物油等;油料作物和植物油如大豆、花生、芝麻及其油脂等。3.3.2 适宜摄入量:3.3.2.1 世界各国对脂类的摄入量没有统一的标准。3.3.2.2 中国营养学会依照WHO/FAO建议提出1:1:1。3.3.2.3 依占总能量的比例:儿童和少年25-30%;成年人20-25%为宜,一般不超过30%,胆固醇每日摄入量小于300mg.,4 蛋白质,4.1 概况:蛋白质是生命的物
10、质基础;是复杂的含氮有机物,占活细胞干重的50%或更多;分子量五千到几百万,通常由C、H、O、N、S组成;蛋白质完全水解产生-氨基酸;根据组成,可以分为简单蛋白和结合蛋白;成人体重的18%为蛋白质,它们在体内的分布为:肌肉50%、骨骼与软骨20%、皮肤10%、其他组织和体液20%,4.2 功能:4.2.1 构成生命活动的重要物质-生物活性蛋白质4.2.1.1 调节、催化代谢反应;4.2.1.2 参与物质转运;4.2.1.3 维持各器官的一定形态,构成人体支架;4.2.1.4 与肌肉收缩有关;4.2.1.5 维持正常胶体渗透压;4.2.1.6 增强免疫力(补充食品免疫概念和方法);4.2.1.7
11、 与遗传相关等等。,4.2.2 构成和修补机体组织-结构蛋白 每天成人体内的蛋白质约有3%左右需要更新 4.2.3 提供能量 每克蛋白质在人体内完全氧化可以产生4kcal能量 4.2.4 赋予食品重要的功能特性 持水性;起泡性;乳化作用等等,4.3 蛋白质在营养学中的分类:依营养价值高低分为:4.3.1 完全蛋白质:含有人体生长所必需的各种氨基酸,且其比例接近人体需要,如酪蛋白、乳白蛋白、卵白蛋白、大豆蛋白等。4.3.2 不完全蛋白:这类蛋白质缺少一种或几种人体必需的氨基酸,当仅用这种蛋白质为唯一蛋白质来源时,它不能促进生长,甚至不能维持生命,如白明胶、动物结缔组织、玉米胶蛋白等。4.3.3
12、半完全蛋白:介于两者之间,含有人体生长所必需的各种氨基酸,但组成比例不平衡,如麦胶蛋白。,4.4 必需氨基酸和限制氨基酸4.4.1 必需氨基酸(EAA):人体需要,但自身不能合成或者合成速度不能满足机体需要,必需由食物蛋白质供给的氨基酸。八种必需氨基酸:Lys、Val、Met、Leu、Ile、Thr、Try、Phy;对于婴幼儿His 也是必需的。4.4.2 限制氨基酸(LAA):指食物蛋白质中,相对于人体需要量模式含量不足的必需氨基酸。依照缺乏的多少,可以分为第一、第二、第三限制氨基酸等,普通食物主要LAA:Lys,Try,Met,4.5 必需氨基酸需要量模式:又称氨基酸计分模式,指必需氨基酸
13、之间相互搭配的比例关系。也即指每克蛋白质中含有各种必需氨基酸的毫克数。为方便起见,将其中含量最少的色氨酸作为1而计算出其他必需氨基酸的相应比值。4.6 蛋白质互补作用:由于食物蛋白质中限制氨基酸的种类和数量各不相同,如将几种食物进行混合,能起到取长补短,使其必需氨基酸的构成更接近人体需要量模式,从而提高蛋白质在体内的利用率,该作用称。,4.7 氮平衡通常以氮平衡来测试人体蛋白质需要量和评价人体蛋白质的营养状况,所谓氮平衡就是比较摄入氮和排出氮数量之间的关系。常以两种方式表示:I=U+F+S 或者 氮平衡指数=损失氮/摄入氮4.7.1 正氮平衡:摄入氮大于损失氮,婴幼儿、青少年、孕妇、乳母、初愈
14、病人应处于该状态。4.7.2 负氮平衡:摄入氮小于损失氮,饥饿、消耗性疾病等处于该状态。4.7.3 动态平衡:摄入氮等于损失氮,正常成年人。,4.8 食物蛋白质营养价值的评价4.81 蛋白质的含量:蛋白质的含量不能直接反映蛋白质营养价值的高低,但却是评价的基础。如果食用蛋白质含量小于3%的木薯为主食,即使能量摄入量能够超过人体需要,也不能满足人体对蛋白质的需求。相反,只要食用足以满足人体热量需要的谷类膳食就基本能够满足成人对蛋白质的需求。常见食物中,豆类、瘦肉含蛋白质20%左右,但大豆含蛋白质35-40%,粮谷类7-10%。,4.8.2 蛋白质的质量食品蛋白质的质量、价值或平衡取决于它所含有的
15、氨基酸的种类和数量。一种平衡的或高质量的蛋白质所含的必需氨基酸的比例与人体的需要是相当的。衡量一种蛋白质质量的高低,可以用简易的评分法来表示,AAS(氨基酸分)等于每克待评蛋白质中某种EAA含量(mg)与每克参考蛋白质中该种EAA含量(mg)之比。通过氨基酸分,我们可以直观地了解食物蛋白质质量的高低,一般分数越高者,蛋白质质量越好。但是婴幼儿与儿童和成人不同。,4.8.3 氨基酸的有效性-机体对蛋白质的消化利用程度4.8.3.1 机体对蛋白质的消化率:是指食物蛋白质能被消化酶分解的程度。常用机体吸收氮与摄入氮的比值来表示。一般来说,消化率越高,被机体吸收利用的可能性越大,其营养价值越高。有AD
16、和TD之分,AD=(摄入氮-粪氮)/摄入氮*100%TD=摄入氮-(粪氮-粪代谢氮)/摄入氮*100%其中AD具有更大安全性,且测定简单,更常用,式中粪代谢氮是受试者在无氮膳食时粪便中的含氮量。,蛋白质消化率的影响因素:人体因素:包括全身状态、消化功能、精神情绪、疾病与否、饮食习惯等方面;食物因素:包括蛋白质本身的性质和数量,且与膳食成分有关,如膳食纤维、多酚化合物等;加工方法:加工精度、烹调方式等。,4.8.3.2 蛋白质的利用率:指食物蛋白质(氨基酸)消化吸收后被机体利用的程度。确定食物蛋白质利用率的方法和指标很多,介绍常见的三种:4.8.3.2.1 蛋白质的生物价(BV):指蛋白质被消化
17、吸收后在人体中可贮留并且加以利用的程度。生物价=贮留氮/吸收氮*100%其中吸收氮=摄入氮-(粪氮-粪代谢氮)贮留氮=吸收氮-(尿氮-尿内源氮),式中尿内源氮指无氮膳食条件下测得从尿中排出的氮。一般BV值越高,说明食物蛋白被利用的程度越高,因而蛋白质的营养价值也越高。BV的决定因素:蛋白质中各种必需氨基酸的含量及其模式。BV的主要影响因素:实验条件。尤其是蛋白质占热能比。所占比例小,则BV值高。所以常统一规定蛋白质水平:常设饲料中蛋白质占10%。,4.8.3.2.2 蛋白质的净利用率(NPU):因为蛋白质在消化过程中可能受各种因素作用而影响其消化,故可采用蛋白质净利用率作为评价指标,用以表示蛋
18、白质实际被利用(贮留)的程度。NPU=贮留氮/摄入氮*100%=生物价*消化率 4.8.3.2.3 蛋白质功效比值(PER):是用幼小动物体重的增加与所摄入的蛋白质之比来表示蛋白质用于生长的效率。测定生长发育中的幼小动 物,每摄入1g食物蛋白质体重增加的克数,PER=动物体重增加(g)/摄入的食物蛋白质(g)实验方法:以出生后21-28天刚断奶的雄性大白鼠(个体重50-60克),用含10%受试蛋白质的合成饲料喂养28天,计算蛋白质的功效比值。该方法简便实用,美国AOAC推荐为评价食物蛋白质营养价值的必测指标,许多国家包括我国都在广泛使用。,4.9 蛋白质需要量4.9.1 需要量的确定方法是依氮
19、平衡理论,根据损失氮的测定来估算的。4.9.2 具体方法为:给受试者提供充分能量但不含蛋白质的食物(无氮膳食)一段时间(短期法1-3周,长期法1-3月),再测定其通过尿、粪、以及其他途径损失的氮的 量,即可依据氮的损失量换算出蛋白质的量(依据蛋白质含氮量基本上是16%,换算时,依照所测的氮含量再乘以6.25,即可得到蛋白质的量。),4.9.3 正常成年人在无氮膳食条件下的氮的损失量为:尿内源氮:37 mg/粪代谢氮:12mg/体表损失氮:6mg/其他损失氮:2mg/总计损失氮为 57mg/,这也就是理论上人体每天需要从膳食中补充的蛋白质的量。,4.9.4 解释:尿内源氮:无氮膳食条件下测出的尿
20、液中氮的排出量,为蛋白质的代谢产物。粪代谢氮:无氮膳食条件下从粪便中测得的氮的排出量,包括食物中未被消化吸收的蛋白质、脱落的肠粘膜细胞、死亡的肠道微生物等。体表损失氮:经过毛发、表皮等损失的氮。其他损失氮:分泌物等。,4.10 蛋白质的推荐摄入量和食物来源4.10.1 蛋白质的推荐摄入量蛋白质的推荐摄入量随年龄、性别、生理状况等而异,其原则是在需要量的基础上,增加一定的数量。影响蛋白质推荐摄入量的因素主要有:食物蛋白质与人体蛋白质的差异;机体对食物蛋白质的消化、利用率;加工烹调过程中蛋白质的损失;不同生理条件下对蛋白质的特殊需求;个体之间的差异;其他不确定性因素;以及适当增加蛋白质的摄入量,对
21、机体并无不利影响等。,世界各国没有一个统一的蛋白质摄入量标准,1985年,FAO/WHO提出,成年人(优质)蛋白质的需要量为0.75。是在需要量的基础上考虑个体差异并入了一个安全因子1.3,并且考虑为了补偿通过分解代谢 而损失的1克蛋白质需要摄入1.3克易于吸收和能被充分利用的优质蛋白质(如鸡蛋或牛奶蛋白)。所以认为每天每公斤体重对优质蛋白质的最低要求为:0.057*1.3*1.3*6.25=0.60克蛋白质。FAO/WHO在确定蛋白质的摄入量时,增加了2个标准差(2SD),这样可以满足97.5%的人群需要,即0.75。,我国根据实际情况,于2000年修订RNI:成年男性依劳动强度轻、中、重分
22、别为75、80、90克;成年女性依劳动强度轻、中、重分别为65、70、80克,其中孕妇再根据所处时期相应增加5、15、20克。按所占热能比,11-14%。其中成人11-12%;儿童和青少年13-14%;老年人15%可防止负氮平衡。,4.10.2 蛋白质的食物来源动物性食品:猪、牛、羊肉,以及家禽、鱼类、贝类等蛋白质含量10-20%,鲜奶2.7-3.8%,蛋类11-14%等动物性蛋白质为优质蛋白质;植物性食品:豆类35%、粮谷类7-10%以及花生、核桃、杏仁、莲子等坚果类15-30%,(干)黑木耳10.6%,(干)蘑菇38%等等。尤其是主食粮谷类,是我国人民的主要蛋白质来源。,10.4.3 加工
23、对蛋白质营养价值的影响 热加工:贮藏;氧化;添加剂;异构化;酸、碱处理;烹调;杀菌等均能够不同程 度影响蛋白质的营养价值,5 维生素,5.1 概述5.1.1 历史5.1.2 维生素的共同特点:5.1.2.1 维生素或其前体存在于天然食物中,但没有一种天然食物含有人体所需的全部维生素;5.1.2.2 在体内不提供能量;5.1.2.3 一般不是机体的组成部分;5.1.2.4 人体对其需要量极少,但又不能缺少,供给不足,会影响相应生理功能,甚至产生维生素缺乏病。,5.1.2.5 其作用是参与机体的调节以维持机体的正常功能;5.1.2.6 它们一般不能在体内合成或者合成量小,必须由食物供给;5.1.3
24、 维生素的命名和分类5.1.3.1 命名:按发现顺序;按功能5.1.3.2 分类:脂溶性维生素:VA、VD、VE、VK;水溶性维生素:VB1、VB2、VB3、VB5、VB6、VB7、VB11、VB12、VC。,5.2 水溶性维生素5.2.1 VB1 thiamine5.2.1.1 概述又名硫胺素、抗脚气维生素、抗神经炎素、噻嘧胺是嘧啶衍生物同噻唑衍生物经过一个亚甲基连接而成,能够与磷酸结合成TPP,还能够与脱辅基酶蛋白结合。以三种不同形式存在。结构见下页干燥与酸性中稳定,亚硫酸盐在中、碱性时破坏VB1,高温造成大量破坏,亚硝酸盐钝化VB1,,5.2.1.2 生理功能:5.2.1.2.1 与体内
25、能量代谢密切相关,以TPP形式参与糖代谢;5.2.1.2.2 与机体的氮代谢、水分、及盐的代谢有关;5.2.1.2.3 与心脏功能有关;5.2.1.2.4 在神经生理上也有作用。涉及对神经组织中阴离子通道的作用,其机理有待于进一步研究。,5.2.1.3 缺乏症脚气病-是因为VB1严重缺乏时引起的多发性神经炎,患者周围神经末梢以及臂神经丛均有发炎和退化现象,疲倦、食欲不佳、消瘦、或者水肿、以及心脏功能紊乱等。按其形态和症状可以分为三类:干性脚气病;湿性脚气病;急性混合型脚气病。,5.2.1.4 营养水平鉴定5.2.1.4.1 尿负荷试验 为评价水溶性维生素贮备量亏损程度常用方法,即让受试者空腹口
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