食品营养学概论华农版.ppt
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1、10/5/2023,1,第一章营养学概论,第一章 营养学基础,蛋白质碳水化合物脂类,维生素水和矿物质热能,10/5/2023,2,第一节蛋白质(protein)和氨基酸,第一节 Pro,10/5/2023,3,一、功能,*瘦体组织:lean tissue,1组织构成成分,瘦体组织*,2构成各种重要生理物质,酶 抗体 激素 遗传物质等,3供能,约16.7 kJ(4.0 kcal)/g,一、体内蛋白质功能,10/5/2023,4,二、必需氨基酸(一)必需氨基酸*(essential amino acid,EAA)与非必需氨基酸 在构成人体Pr的20种AA中,有9种人体不能合成或合成速度不能满足需要
2、,必须由食物供给,即EAA。,二、AA/EAA(一)AA/肽,10/5/2023,5,必需氨基酸(essential amino acid)是指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。构成人体蛋白质的氨基酸有20种 必需氨基酸:异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和组氨酸。条件必需氨基酸(conditionally essential amino acid):半胱氨酸和酪氨酸 非必需氨基酸(nonessential amino acid)。,10/5/2023,6,半胱氨酸和酪氨酸在体内可分别由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而来 如食物能直接提
3、供这两种氨基酸,则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可分别减少30%和50%半胱氨酸和酪氨酸又称条件或半必需氨基酸*(conditionally or semi essential amino acid)在计算食物EAA含量和组成时,常将蛋氨酸和半胱氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸合并计算,10/5/2023,7,*组氨酸为婴儿必需氨基酸,成人需要量可能较少。摘自Modern Nutrition in Health and Disease,第9版,第14页,1999年。,构成人体蛋白质的氨基酸,10/5/2023,8,(二)氨基酸模式*(amino acid pattern,AAP)及限制氨基酸*(limit
4、ing amino acid,LAA)是某种Pro中各种EAA的构成比例,计算方法是将该Pro中的色氨酸含量设为1,再分别计算其它EAA与色氨酸的相应比值而得到的一系列比值*,就是该种蛋白质氨基酸模式。*见下表,(三)AA模式/LAA,10/5/2023,9,几种中国食物和人体蛋白质氨基酸模式,根据食物成分表(王光亚主编,人民卫生出版社,1991年)计算。大豆、全鸡蛋(红皮)来自上海;鸡蛋白来自河北;牛奶产自甘肃;猪瘦弱、牛肉(里脊)、小麦标准粉来自北京;大米为浙江早籼标二米。,10/5/2023,10,食物Pro与人体Pro在EAA种类、相对含量上的差异可用AAP反映当某食物Pro的AAP和
5、人体越接近,则其EAA被人体充分利用的可能性即利用率也可能越高,其Pro的营养价值也相对越高;反之食物Pro中某一/几种EAA比值较低,会导致其他EAA在体内不能被充分利用,导致该Pro的营养价值降低。这一/几种EAA就称为该Pro的LAA,LAA中比值最低的称为第一LAA,余者以此类推。但一般只列1-3种LAA,多了并无太大意义,10/5/2023,11,动物性Pro(蛋、奶、肉、鱼等)、大豆Pro的AAP与人体的较接近 优质Pro 其中鸡蛋Pro的AAP与人体的最接近 常作为参考蛋白(Reference Protein)实验 植物性Pro往往相对缺少以下几种EAA,赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和
6、色氨酸(如主食大米和面粉Pro中赖氨酸相对含量最少),所以 植物性Pro的营养价值较低,10/5/2023,12,蛋白质互补作用*(complementary action of protein)用于:主要用于提高植物性Pro的营养价值机制:利用各种植物性Pro中EAA的含量和比值均不同的特点,10/5/2023,13,氨基酸池(amino acid pool):存在于人体各组织、器官和体液中的游离氨基酸,统称为氨基酸池。必要的氮损失(obligatory nitrogen losses):机体每天由于皮肤、毛发和粘膜的脱落,妇女月经期的失血及肠道菌体死亡排出等损失约20g以上的蛋白质,这种氮
7、排出是机体不可避免的氮消耗,称为必要的氮损失。,10/5/2023,14,三、消化吸收代谢,三、蛋白质的消化、吸收和代谢,10/5/2023,15,蛋白质,每天约3%的Pro被更新,图 正常人体内的蛋白质代谢概况,10/5/2023,16,1 氮平衡(Nitrogen Balance)反映机体摄入氮(食物Pro含氮量约16%)和排出氮的关系,即氮平衡摄入氮(尿氮+粪氮+皮肤等氮损失)氮平衡一般有三种情况,10/5/2023,17,图 一个体重70kg的正常成人蛋白质代谢及氮平衡,返回消化,返回N平衡,10/5/2023,18,四、营养学评价,四、食物蛋白质营养学评价*(一)含量(content
8、)Pro数量质量,但如没有一定数量,再好的Pro其营养价值也有限含量*是营养价值的基础*一般以微量凯氏(Kjeldahl)定氮法测定食物粗蛋白含量=食物含氮量6.25食物的粗蛋白含量大豆30-40%为最高 畜禽鱼蛋类10-20%粮谷类8-10%鲜奶类1.5-3.8%,10/5/2023,19,(二)消化吸收率(digestibility)反映Pro在消化道内被分解、吸收程度分为真消化吸收率(true/net digestibility)和表观消化吸收率(apparent digestibility)真消化吸收率 表观消化吸收率在实际应用中往往用表观消化吸收率,以简化实验,并使所得消化吸收率具有
9、一定的安全性,10/5/2023,20,10/5/2023,21,返回,生大豆60%,熟豆浆85%/豆腐90-96%,10/5/2023,22,影响蛋白质消化率的因素 由于动物性食物中的Pro消化吸收影响因素较植物性的要少,由于植物蛋白被纤维素包裹,不易被消化酶作用,但加工烹调后,纤维素可被去除、破坏、软化,提高其消化率。动物性Pro消化吸收率一般高于植物性Pro,10/5/2023,23,(三)利用率(utilization)(蛋白的营养学评价)生物价(biological value,BV)蛋白质净利用率(net protein utilization,NPU)蛋白质功效比值(protei
10、n effciency ratio,PER)氨基酸评分(amino acid score,AAS)相对蛋白质值(relative protein value,RPV)净蛋白质比值(net protein ratio,NPR)氮平衡指数(nitrogen balance index,NBI),10/5/2023,24,1蛋白质生物学价值(biological value,BV)Pro经消化吸收后,进入机体可以储留利用的部分BV值越高,表明其利用率也越高,10/5/2023,25,2净蛋白质利用率(net protein utilization,NPU)较BV更为全面该实验以10%的被测Pro作为
11、膳食Pro来源,10/5/2023,26,3蛋白质功效比值(protein efficiency ratio,PER)用处于生长阶段的幼年动物(一般用刚断奶雄性大白鼠),实验期内,其体重增加和摄入Pro量的比值 因所测Pro主要被用于生长之需,PER常用作婴幼儿食品中Pro营养价值评价,10/5/2023,27,同一种食物,在不同的实验条件下,所测得的PER往往有明显差异为使实验结果具有一致性和可比性实验时,用标化酪蛋白为参考蛋白设对照组,无论酪蛋白质组PER为多少,均应换算为2.5然后按下式计算被测Pro的PER,1,10/5/2023,28,4氨基酸评分(amino acid score,
12、AAS/化学分,chemical score,CS)AAS因其简便易行而被广泛采用不同年龄的人群,其氨基酸评分模式不同;不同的食物其氨基酸评分模式也不相同,10/5/2023,29,返回,10/5/2023,30,确定某一食物中ProAAS分两步1计算被测Pro每种必需氨基酸的评分值2在上述计算结果中,找出最低的EAA(即第一LAA)评分值,即为该Pro的氨基酸评分,10/5/2023,31,其他既包含消化吸收率也包含利用率的指标1 氮平衡(nitrogen balance)氮平衡摄入氮(尿氮粪氮皮肤等氮损失)氮平衡既可衡量机体Pro代谢及营养状况也可用于食物Pro营养价值评价的指标例如A食物
13、的Pro纠正负氮平衡用时比B食物用时短 则A食物的Pro质量优于B食物,10/5/2023,32,5经消化率修正的氨基酸评分(protein digestibility corrected amino acid score,PDCAAS)PDCAAS=氨基酸评分真消化吸收率这种方法可替代PER对除孕妇和1岁以下婴儿以外的所有人群进行食物Pro评价 几种食物Pro的PDCAAS见下表,10/5/2023,33,10/5/2023,34,10/5/2023,35,五、蛋白质和氨基酸在食品加工时的变化(一)热处理 变性、分解、氧化、氨基酸之间的键交换、新键的形成等,保藏、提高消化率、破坏有毒物质、酶
14、制剂、抗生素等;过度影响其营养价值。(二)碱处理 异构、形成新氨基酸、有时降低营养价值(三)冷冻加工 降解、不可逆变性(四)脱水干燥 温度过高、时间长蛋白变性、硬度增加,10/5/2023,36,六、食物来源及供给量,良好来源,六、来源/RNI,主要来源,粮谷类食品(米、面),优质Pro,10/5/2023,37,推荐摄入量(recommended nutrient intake,RNI)理论上,成人摄入 30g/d Pro就可达零氮平衡 但从安全性考虑,成人摄入Pro按每天0.8g/kg体重较好 我国以植物性食物为主,RNI在1.0-1.2g/kgbw Pro摄入占膳食总热能百分比 成人10
15、-12%,儿童青少年10-14%为宜,10/5/2023,38,第二节碳水化合物(Carbohydrate,CHO),10/5/2023,39,二、CHO功能(一)体内CHO,一、碳水化合物生理功能(一)体内CHO功能1供能2构成机体组织的重要成分粘蛋白 结缔组织糖脂 神经组织糖蛋白 细胞膜表面 信息传递核糖 DNA、RNA中大量含有,10/5/2023,40,3节约蛋白质作用(sparing protein action)CHO充足 可预防Pro通过糖异生作用浪费4抗生酮作用(antiketogenesis)体内Fat的彻底分解需葡萄糖协同充足CHO(至少50-100g)可防止酮血症,10/
16、5/2023,41,(二)食物CHO,主要热能营养素,改变食物色 香 味 型,提供膳食纤维,(二)食物CHO生理功能,10/5/2023,42,一、分类、来源,二、食品中重要的碳水化合物 CHO也称为糖类,由碳、氢、氧三种元素构成营养学上一般将其分为四类,10/5/2023,43,(一)单糖,(一)单糖(monosaccharide)以己糖为主食物中主要有葡萄糖、果糖、半乳糖,还有少量其它糖类天然水果、蔬菜中,还有少量的糖醇类物质,10/5/2023,44,(二)双糖,蔗糖(sucrose),1葡萄糖1果 糖,麦芽糖(maltose),2葡萄糖,乳糖(lactose),1葡萄糖1半乳糖,海藻糖
17、(trehalose),2葡萄糖,(二)双糖(disaccharide)常见的双糖有蔗糖、麦芽糖、乳糖和海藻糖等,10/5/2023,45,(三)寡糖,(三)寡糖(oligosaccharide)由3-10个单糖构成的小分子多糖,较重要的是存在于豆类中的棉子糖、水苏糖,10/5/2023,46,(四)多糖,植物多糖,淀粉(starch),纤维素(fiber),动物多糖,糖原(glycogen),(四)多糖(polysaccharide)由10个以上单糖构成的大分子糖重要的有糖原、淀粉、纤维素,均由葡萄糖分子构成,10/5/2023,47,膳食纤维,3膳食纤维*(dietary fiber)食物
18、中不能被人体消化酶分解的多糖的总称严格而言不是营养素,但因其特殊生理作用,营养学上仍将它作为重要的营养素,10/5/2023,48,膳食纤维(dietary fiber)根据其水溶性不同,一般分为:可溶性纤维(soluble fiber)不溶性纤维(insoluble fiber)可溶性纤维:果胶(pectin)树胶(gum)粘胶(mucilage)少数半纤维素,10/5/2023,49,可溶性纤维溶于水并吸水膨胀,能被肠道微生物丛酵解常存在于植物细胞液和细胞间质中,10/5/2023,50,不可溶性纤维1)纤维素,2)半纤维素不是纤维素的衍生物,3)木质素化学上不属于多糖,是多聚苯丙烷(芳香
19、族)化合物,是使植物木质化的物质可刺激肠道蠕动,10/5/2023,51,膳食纤维的种类、食物来源和主要功能,译自:Perspective in Nutrition,第三版,第82页,1996年。,10/5/2023,52,膳食纤维的生理功能主要是通过影响大肠功能而起到预防大肠癌、降低血糖、胆固醇水平,预防心脑血管疾病的作用膳食纤维在量较大时可妨碍消化酶与营养素接触(抗营养过程)使消化吸收过程减慢血糖由以上机理可见,膳食纤维的各种作用是一个综合过程,但可溶性纤维的作用较主要,10/5/2023,53,T-糖/糖醇相对甜度,10/5/2023,54,三、消化吸收,三、食品加工对碳水化合物的影响(
20、一)水解 淀粉和蔗糖等水解,工业制转化糖和果葡糖浆(二)降解和差向异构 加热发生降解和差向异构 营养价值降低(三)淀粉的糊化糊化的淀粉易消化,但注意防止老化。(四)褐变反应1、焦糖化作用 不含氨基时150200度时产生焦糖等褐色物质,使食品上色,工业制焦糖色素。2、羰氨反应加热还原糖与氨基发生褐变反应,使食品上色,生成褐色聚合物,无营养价值,有良好的色泽和风味。,10/5/2023,55,膳食纤维的种类、食物来源和主要功能,译自:Perspective in Nutrition,第三版,第82页,1996年。,10/5/2023,56,四、碳水化合物的供给 总能量包括碳水化物的摄入不能过多。防
21、止碳水化合物占总能量摄入的比例较低、脂肪占总能量比例较高。中国营养学会推荐我国居民的碳水化物的膳食供给量占总能量的55%65%较为适宜,其中精制糖占总能量10%以下。美国FDA提倡每人每天摄入纤维25g,或每天按11.5g/Kcal摄入较为合适。,10/5/2023,57,五、碳水化合物的食物来源 主要植物性食物,如谷类、薯类和根茎类食物中,含有丰富的淀粉,单糖、双糖存在果蔬外,大多数以加工食品如食糖和糖果等形式直接食用。乳中的乳糖是婴儿最重要的碳水化合物。膳食纤维含量丰富的有蔬菜、水果、粗粮、杂粮、豆类。,10/5/2023,58,第三节脂类(Lipids),第二节 脂类,10/5/2023
22、,59,一、分类/功能,一、脂类分类、功能,中性脂肪(fat)(食物95%/人体99%),类脂(lipoid)(食物5%/人体1%),脂类(lipids),图 脂类(lipids)的分类,10/5/2023,60,(一)Fat(TG),(一)脂肪指甘油三酯(triglycerides,TG)或中性脂肪1脂肪的功能食物Fat和人体Fat各具有一些特殊功能,分别称为食物Fat的营养学功能和体内Fat的生理功能,10/5/2023,61,碳链长短,饱和FA单不饱和FA多不饱和FA,短链FA中链FA长链FA,饱和程度,空间结构,顺式FA反式FA,图 脂肪酸(fatty acid)的分类,2脂肪酸(fa
23、tty acid,FA),10/5/2023,62,FA的碳链长短、饱和程度和空间结构与Fat的特性与功能有关食物中FA以18碳为主饱和程度越高、碳链越长 Fat熔点越高动物Fat含SFA多 常温下呈固态 脂植物Fat含不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid,UFA)多 常温下呈液态 油棕榈油、可可籽油虽然含较多SFA,但碳链较短,其熔点低于大多数的动物Fat,10/5/2023,63,n-3(-3)系列UFA,n-6(-6)系列UFA,降血脂降胆固醇,预防心血管疾病,营养学上最具价值的FA有两类,10/5/2023,64,3必需脂肪酸*(essential fatty a
24、cid,EFA)人体必需但自身又不能合成,必须由食物供给的PUFA,包括 n-3系列-亚麻酸*n-6系列 亚油酸*事实上,n-3、n-6系列中许多UFA例如花生四烯酸、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等都是人体不可缺少的FA但人体可以亚油酸和-亚麻酸合成这些FA,10/5/2023,65,不过,机体在用亚油酸合成n-6系列和-亚麻酸合成n-3系列其它UFA的过程中使用的是同一种酶由于竞争性抑制作用 体内合成速度较慢因此,若能从食物中直接获得所有这些FA是最有效的途径,10/5/2023,66,EFA生理功能*1)与生物膜的结构、功能有关是磷脂的重要组分,磷脂是细胞膜的主要成分2
25、)合成体内重要活性物质亚油酸是合成前列腺素*(prostaglandins,PG)的前体*PG存在于许多器官 有多种生理功能如使血管扩张和收缩、神经刺激的传导、作用于肾脏影响水的排泄,奶中的PG可防止婴儿消化道损伤等,10/5/2023,67,3)参与脂质代谢与利用体内约70%的胆固醇与脂肪酸酯化成酯低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)中,亚油酸与胆固醇 亚油酸胆固醇酯 被转运和代谢如HDL就可将胆固醇运往肝脏而被分解代谢具有这种降血脂作用的FA还有n-3和n-6系列的其它PUFA如EPA、DHA等,10/5/2023,68,EFA缺乏引起生长迟缓、生殖障碍、皮肤损伤(出现皮疹等)以
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