食品營養(yǎng)能量與營養(yǎng)素

1、第二章 能量與營養(yǎng)素,,學(xué)習(xí)目標(biāo),1. 重點(diǎn)掌握各類營養(yǎng)素的基本概念及其生理功能。2. 掌握營養(yǎng)與能量平衡之間的關(guān)系、人體的能量需求、各類營養(yǎng)素的供給。3. 了解各類營養(yǎng)素與人體健康之間的關(guān)系。,第一節(jié) 營養(yǎng)與能量平衡,一切生物都需要能量來維持生命活動。人體對能量的需求手勞動強(qiáng)度、年齡、性別、生理狀況、氣候和體型等的影響。人體所需要的能量主要來源于食物中的碳水化合物，其次是食物中的脂肪和蛋白質(zhì)（即三大產(chǎn)能營養(yǎng)素）。,第一節(jié) 營養(yǎng)與能

2、量平衡,合理的膳食要求產(chǎn)能營養(yǎng)素之間比例適當(dāng)，根據(jù)我國人民的飲食習(xí)慣和生理需要，碳水化合物提供的能量應(yīng)占總能量的60%～70%，脂肪占20%～25%，蛋白質(zhì)占10%～15%。食物產(chǎn)生能量的高低取決于他的能量密度（即每克食物所含的能量）：脂肪>蛋白質(zhì)和碳水化合物。,第一節(jié) 營養(yǎng)與能量平衡,根據(jù)合理的膳食對產(chǎn)能營養(yǎng)素之間的比例要求，以及產(chǎn)能營養(yǎng)素能量密度的不同，人們應(yīng)按實(shí)際需要合理地選擇食物，使人體所需的能量和各種營養(yǎng)素之間保持一定的

3、平衡關(guān)系。,一、能量的作用與意義,1.能量的作用與來源（1）能量的作用 人類為了保持生命、生長、發(fā)育、繁養(yǎng)后代和從事各種活動，每天必須從外界取得一定的物質(zhì)和能量。事實(shí)上，人體不僅在活動（勞動或運(yùn)動）時需要能量，就是機(jī)體處于安靜狀態(tài)時也需要消耗能量來維持人體正常的體溫和體內(nèi)器官的正常生理活動，如心臟跳動、血液循環(huán)、肺的呼吸、肌肉收縮、腺體分泌，以及各種生物活動物質(zhì)的合成等都需要能量，可以說沒有能量生命就停止了。,,一般情況下，健康人從食

4、物攝取的能量和所消耗的能量經(jīng)常保持平衡狀態(tài)，否則就引起體重的減輕或過重，但并非任何人在任何時候攝入的和消耗的能量重視相等，一般在5～7d內(nèi)可達(dá)到平衡。,（2）能量的來源,食物能量的來源是太陽能，由植物利用太陽光能，通過光合作用把二氧化碳、水和其他無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物如糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，以供其生命活動之需，并將其生命過程的化學(xué)能直接或間接保持在三磷酸腺苷（ATP）的高能磷酸鍵中。,,動物和人則將植物的貯能（如淀粉等）變成自己的潛能，以維持

5、其生命活動。這本身又是通過動物和人的代謝活動將其轉(zhuǎn)變成可利用的形式（ATP）來進(jìn)行。此外，人類尚可利用動物為食。一般說來，這些食物中的產(chǎn)能營養(yǎng)素在體內(nèi)氧化分解產(chǎn)生二氧化碳和水，同時伴隨能量的釋放和轉(zhuǎn)移，其中大約一半的能量為維持體溫而散發(fā)于體外，另一半能量則轉(zhuǎn)移至ATP和磷酸肌酸等高能鍵的物質(zhì)中，儲存于體內(nèi)待用，最終大部分仍變?yōu)闊崮芏l(fā)掉。,2. 能量單位,多年來，營養(yǎng)學(xué)界表示熱能的單位習(xí)慣于用卡（cal）或千卡（kcal）表示。1kc

6、al相當(dāng)于1000g水由15攝氏度身高到16攝氏度，即溫度升高1攝氏度所需要的能量?，F(xiàn)在國際上通用的單位是焦耳（J），1J是指1牛頓（N）的力作用在一個質(zhì)點(diǎn)上，使它在力的方向上移動1米（m）的距離所做的功。1J的1000倍為1千焦（kJ），1kJ的1000倍為1兆焦（MJ）。在營養(yǎng)學(xué)上，熱能的需要量較大，故在文獻(xiàn)上多使用“kJ”、“MJ”。,,統(tǒng)一用J為單位雖然可以消除以cal為單位的混亂，但是營養(yǎng)學(xué)上的食物成分表至今仍未普遍采用J來

7、代替cal。WHO建議暫時在食物成分表里平行列出cal和J的數(shù)值以作過渡。兩種能量單位換算公式如下：1kcal=4.184kJ 1kJ=0.239kcal1000kcal=4184kJ=4.184MJ1000kj=239kcal（1MJ=239kcal）,二、食物能值與生理能值,1. 食物能值食物能值時產(chǎn)能營養(yǎng)素在體外徹底燃燒時所測得的能值，，亦即“物理燃燒值”，或稱“總能值”。利用氧彈式量熱計(jì)測得三大產(chǎn)能營養(yǎng)

8、素食物能值分別為：碳水化合物17.2kJ／g，脂肪39.5kJ／g，蛋白質(zhì)23.6kJ／g。,2. 生理能值,理論上產(chǎn)能營養(yǎng)素在人體內(nèi)完全氧化產(chǎn)生的能值應(yīng)等于其食物能值，但是由于在體內(nèi)消化吸收的影響及其最終產(chǎn)物的不同，所以能值時不完全相同的。三大產(chǎn)能營養(yǎng)素在機(jī)體內(nèi)四季可吸收利用的能值即為生理能值。,,實(shí)際上，它們在體內(nèi)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，其原因有以下兩點(diǎn)：由于食物在消化吸收過程中不能完全被消

9、化吸收，碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)的消化吸收率分別是98%、95%、92%；由于碳水化合物、脂肪在體內(nèi)與體外氧化的最終產(chǎn)物都是二氧化碳和水，而蛋白質(zhì)在體內(nèi)的氧化并不完全，其最終產(chǎn)物不是二氧化碳和水，而是一些含氮化合物，這些含氮化合物含有部分能值平均為5.2kJ（1.25kcal）／g。,,三、人體的能量需求,人體能量需要量應(yīng)與其消耗量相一致。人體每日的能量消耗主要受四個方面的影響：基礎(chǔ)代謝的能量消耗食物特殊動力作用的能量消耗體力活

10、動的能量消耗生長發(fā)育所需要的能量消耗,（一）基礎(chǔ)代謝的能量消耗,基礎(chǔ)代謝消耗是維持生命最基本活動所必需的能量需要。具體地說，它是指機(jī)體處于清醒、空腹（進(jìn)食后12～16h）無消化活動、靜臥狀態(tài)，環(huán)境溫度在室溫（20攝氏度左右）時所需能量的消耗。這些生理最基本活動包括：,這些生理最基本活動包括：,1. 基礎(chǔ)代謝率（basic metabolic rate，BMR）,單位時間內(nèi)人體每平方米體表面積所消耗的基礎(chǔ)代謝能量即為基礎(chǔ)代謝率。單位是

11、kJ／（m2*h）。近年來，我國采用以下線性回歸方程求得體表面積（A2）：男性： A2=0.00607H+0.0127m-0.0698女性： A2=0.00586H+0.0126m-0.0461,,舉例來說，一身高1.7m（H=170cm），體重65kg（m=65kg）的成年男子按照上述公式即可求得其體表面積為1.8m2（A2=1.8）；正常情況下，查表求得該成年男子的基礎(chǔ)代謝率為187.2kJ（45kcal）／g；因此，我們可以

12、推算出該成年男子每天基礎(chǔ)代謝能量：187.2*24*1.8=8087kJ／（m2*h）,2. 影響基礎(chǔ)代謝能量消耗的因素,,（1）年齡兒童高，青壯年穩(wěn)定；老年人低（2）性別同年齡組的男性的基礎(chǔ)代謝高于女性5%-10%；妊娠率婦女的基礎(chǔ)代謝隨胎兒生長相應(yīng)增高。（3）體表面積與體積體表面積大基礎(chǔ)代謝較強(qiáng)。瘦體質(zhì)者BMR高于胖體型者。,,（4）環(huán)境溫度寒冷氣溫下的人BMR高于溫?zé)釒鉁叵碌娜耍?）種族相同身高體重的人種以因紐特

13、人和印第安人的BMR最高，歐美人次之，亞洲人較低。（6）其他人體激素分泌、精神狀態(tài)、營養(yǎng)狀況及疾病等都會影響基礎(chǔ)代謝能量消耗。,（二）食物特殊動力作用的能量消耗,食物特殊動力作用，也稱為食物的代謝反應(yīng)，是指人體攝入任何事物后，都可使安靜狀態(tài)下的機(jī)體發(fā)生能量代謝增高，使機(jī)體向外界散失的熱量比進(jìn)食前有所增加，這種由于人體攝入食物而引起機(jī)體內(nèi)能量消耗額外增高的現(xiàn)象稱為食物特殊動力作用。,,實(shí)驗(yàn)證明，攝入不同的營養(yǎng)素，特殊動力作用不同。蛋白

14、質(zhì)的特殊動力作用最顯著，消耗相當(dāng)于該蛋白質(zhì)所產(chǎn)生熱能的30%，碳水化合物5%～6%，脂肪為4%～5%，正常人攝入混合食物而產(chǎn)生的特殊動力作用的熱能每日月627kJ左右，相當(dāng)于基礎(chǔ)代謝能量消耗的10%。,,食物特殊動力作用消耗熱能主要是因?yàn)闋I養(yǎng)素?cái)z入后在體內(nèi)的消化吸收需要能量，如蛋白質(zhì)、脂肪的合成、氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)、葡萄糖和脂肪間的轉(zhuǎn)變等，因此，也有人把食物特殊動力作用的能量消耗稱為食物代謝作用的能量消耗。,（三）體力活動的能量消耗,人們在日

15、常的生活和工作中，要從事各種體力活動，都需要消耗一定的能量。除了基礎(chǔ)代謝外，體力活動是人體能量消耗的主要因素。體力活動所消耗的能量與活動強(qiáng)度、持續(xù)時間、環(huán)境條件以及動作的熟練程度等有關(guān)。WHO將成人職業(yè)勞動強(qiáng)度分為輕、中和重體力活動3個等級。,成人職業(yè)勞動強(qiáng)度,（四）生長發(fā)育所需要的能量消耗,未成年人和孕婦所消耗的能量還包括生長發(fā)育所需的能量。例如，新生兒按千克體重與成年人比較，能量消耗多2～3倍；3～6個月的嬰兒，每日用于生長發(fā)育的能

16、量占攝入能量的15%～23%，體內(nèi)每增加18g新組織約需20kJ能量；孕婦除了供給胎兒生長發(fā)育所需的能量外，還有自身生殖系統(tǒng)發(fā)育的特殊需要；乳母則應(yīng)補(bǔ)償分泌乳汁所需的能量。因此，人體所需能量應(yīng)等于基礎(chǔ)代謝的能量消耗、食物特殊動力作用的能量消耗、體力活動的能量消耗以及生長發(fā)育所需的能量消耗之和。,習(xí)題,1、人體每天消耗的能量來自三大產(chǎn)能營養(yǎng)素，即 、 、

17、 ，其攝入量分別占總能量的 、 、 。2、人體所需的能量來源于食物中的產(chǎn)熱營養(yǎng)素，即碳水化合物、 和 。3、從化學(xué)性質(zhì)和生理功能可將營養(yǎng)素分為 、 、 、

18、 、 、 和 這七大類。,碳水化合物,脂肪,蛋白質(zhì),60%-70%,20%-25%,10%-15%,脂肪,蛋白質(zhì),蛋白質(zhì),脂肪,碳水化合物,維生素,礦物質(zhì),膳食纖維,水,習(xí)題,4、下列哪些營養(yǎng)素不屬于非產(chǎn)熱營養(yǎng)素。( ) A．維生素 B．水 C．碳水化合物 D．礦

19、物質(zhì)5、下列那些營養(yǎng)素不屬于產(chǎn)熱營養(yǎng)素。( ) A．蛋白質(zhì) B．脂肪 C．碳水化合物 D．維生素 6、碳水化合物和脂肪在體內(nèi)燃燒時的最終產(chǎn)物為（ ）A尿素 B肌酐 C二氧化碳和水 D含氮有機(jī)物,C,D,C,習(xí)題,7、239千卡相當(dāng)于（ ）A．1kJ B．4.18kJ C．1MJ D．18MJ 8、一名23歲女子（正常基礎(chǔ)代謝

20、率按35.1kcal/(m2.h)計(jì)算），身高160cm，體重49kg，按照Stevenson提出的體表面積公式計(jì)算后，其基礎(chǔ)代謝是：( ) kcal。A.1.45 B.50.91 C.35.1 D.53.01,C,D,第二節(jié) 蛋白質(zhì)與氨基酸,一、蛋白質(zhì)的類型蛋白質(zhì)（protein）主要由碳（50%～55%）、氫（5%～7%）、氧（19%～24%）、氮（14%～19%）4種元素構(gòu)成，一部分

21、蛋白質(zhì)還含有硫、磷、鐵和銅等元素。氮元素在各種蛋白質(zhì)中含量是最穩(wěn)定的，平均含量為16%，所以常以食物中氮的含量來測定蛋白質(zhì)的含量。蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，氨基酸之間是以肽鍵相連接。,,,蛋白質(zhì)是復(fù)雜大分子，種類繁多。因氨基酸的種類、數(shù)目、排列的不同而形成不同結(jié)構(gòu)、特性和功能的蛋白質(zhì)。人體內(nèi)的蛋白質(zhì)可達(dá)10萬種以上，其分類方法有多種。1. 根據(jù)蛋白質(zhì)的食物來源分類：植物性蛋白質(zhì)（玉米蛋白質(zhì)、大豆蛋白質(zhì)）；動物性蛋白質(zhì)（乳類的奶蛋

22、白、魚類的魚蛋白）；菌體（微生物）蛋白質(zhì)（酵母蛋白質(zhì)）,2. 根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分類,根據(jù)結(jié)構(gòu)可將蛋白質(zhì)分為單純蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)兩大類。（1）單純蛋白質(zhì) 單純蛋白質(zhì)是指基本上只由氨基酸組成的蛋白質(zhì)，此類蛋白質(zhì)水解后只產(chǎn)生氨基酸。單純蛋白質(zhì)按照理化性質(zhì)，特別是溶解度、熱凝性質(zhì)、鹽析等差別，又可分為白蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、硬蛋白、組蛋白、精蛋白等7類，其中白蛋白與球蛋白在自然界中分布最廣。,（2）結(jié)合蛋白質(zhì),結(jié)合蛋白質(zhì)是由單純蛋

23、白質(zhì)與非蛋白質(zhì)成分結(jié)合而成，其非蛋白質(zhì)部分稱為輔基，根據(jù)與蛋白質(zhì)結(jié)合的輔基又可分為磷蛋白、金屬蛋白、脂蛋白、糖蛋白、色蛋白、核蛋白等。例如，磷蛋白是以磷酸為輔基，金屬蛋白是以金屬離子為輔基。,3. 根據(jù)蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值分類,在營養(yǎng)學(xué)上，根據(jù)所含必需氨基酸的種類、數(shù)量及比例可將蛋白質(zhì)分為3大類，即完全蛋白質(zhì)、半完全蛋白質(zhì)和不完全蛋白質(zhì)。（1）完全蛋白質(zhì) 完全蛋白質(zhì)是一種質(zhì)量優(yōu)良的蛋白質(zhì)，所含的必需氨基酸種類齊全、數(shù)量充足、比例合理，不但

24、能維持人體的生命和健康，還能促進(jìn)兒童的生長和發(fā)育。完全蛋白質(zhì)主要是動物蛋白，以及少數(shù)植物蛋白,完全蛋白質(zhì),（2）半完全蛋白質(zhì),半完全蛋白質(zhì)中的必需氨基酸種類齊全，但含量不均勻，相互之間的比例不合理，若在膳食中作為唯一的蛋白質(zhì)來源，可以維持生命，但不能夠促進(jìn)兒童生長發(fā)育。屬于半完全蛋白質(zhì)的有米、土豆和干果中的蛋白質(zhì)以及小麥、大麥中的麥膠原蛋白質(zhì)等。,（3）不完全蛋白質(zhì),不完全蛋白質(zhì)所含必需氨基酸種類不全，若在膳食中作為唯一的蛋白質(zhì)來源，

25、既不能維持生命，也不能促進(jìn)兒童生長發(fā)育。大多數(shù)不完全蛋白質(zhì)是來自植物的蛋白如玉米中的玉米膠蛋白、豌豆中的球蛋白、動物結(jié)締組織和肉片中的膠質(zhì)蛋白等。,,將蛋白質(zhì)劃分為完全蛋白質(zhì)、半完全蛋白質(zhì)和不完全蛋白質(zhì)是比較粗略的，僅具有相對意義。一般來說，動物性食物比植物性食物中所含的完全蛋白質(zhì)多，所以動物性食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值一般高于植物性食物蛋白質(zhì)。,,二、蛋白質(zhì)的生理功能,蛋白質(zhì)是具有許多重要生理作用的物質(zhì)，是生命存在的形式，也是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

26、，機(jī)體所有重要組成部分都需要蛋白質(zhì)參與，并具有各種生理功能。,,,此外，蛋白質(zhì)不進(jìn)具有重要的生理功能，而且對食品的色、香、味、形、加工特性起著重要作用，它是影響食品感官功能特性的重要因素，包括蛋白質(zhì)的持水性、乳化特性、膠體特性及氣泡特性等。例如，利用蛋白質(zhì)的持水性可以增加產(chǎn)品的出品率，利用乳化特性可以增加產(chǎn)品的可口性和嫩度，這在火腿、香腸的生產(chǎn)加工中廣泛應(yīng)用；在西式面點(diǎn)制作中利用膠體特性使產(chǎn)品成型，利用起泡特性生產(chǎn)蛋糕，使產(chǎn)品顯得體積

27、豐滿等。,三、氨基酸,1. 氨基酸分類氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。天然氨基酸有許多種，構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸主要是其中的20種。按其化學(xué)性質(zhì)可分為中性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸，按其營養(yǎng)功能可分為必需氨基酸和非必需氨基酸，按其體內(nèi)代謝途徑可分為成酮氨基酸和成糖氨基酸。這里介紹的是營養(yǎng)學(xué)上的分類，及必需氨基酸和非必需氨基酸。,,必需氨基酸是在人體內(nèi)不能用其他氮源合成，或者合成速度不能滿足機(jī)體需要，必須由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸。人體內(nèi)必

28、需氨基酸有8種，即亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈（xié）氨酸。對嬰兒來說，組氨酸也是必需氨基酸。近年來研究發(fā)現(xiàn)，?；撬幔ò被一撬幔┮彩侨梭w的條件必需氨基酸，它對嬰兒的智力發(fā)育有非常重要的意義。,,在人體內(nèi)能夠合成，或者可由其他氨基酸轉(zhuǎn)變而成，不必由食物蛋白質(zhì)供給的氨基酸稱為非必需氨基酸。非必需氨基酸通常有甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸。此外，半

29、胱氨酸可以節(jié)約蛋氨酸，酪氨酸可以節(jié)約苯丙氨酸，人們也稱其為半必需氨基酸。從營養(yǎng)學(xué)觀點(diǎn)來看，上述氨基酸均是機(jī)體蛋白質(zhì)的構(gòu)成材料，而8種必需氨基酸則是食物蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的關(guān)鍵成分。,,2. 必需氨基酸的需要量及模式,人體對各種必需氨基酸有一定的需要量，世界衛(wèi)生組織（WHO）根據(jù)不同的研究材料，提出了人體對各種必需氨基酸的需要量?？梢钥闯觯梭w對必需氨基酸的需要量隨年齡的增長而不斷下降，成人同嬰兒相比有顯著下降，嬰兒和兒童對蛋白質(zhì)和必需氨基

30、酸的需要量比成人高，主要是用以滿足其生長、發(fā)育的需要。,,,組成人體各組織蛋白質(zhì)的氨基酸是按照一定比例組成的，因此，每日算是中蛋白質(zhì)所提供的各種氨基酸也需要與此比例大體相一致，人體才能有效地合成機(jī)體蛋白質(zhì)。各種必需氨基酸需要量之間相互搭配的比例，稱為氨基酸構(gòu)成比例或相互比值，也有人稱為必需氨基酸需要量模式。膳食蛋白質(zhì)中必需氨基酸的模式越接近人體蛋白質(zhì)的組成，被人體消化吸收后，就越易被機(jī)體利用，能滿足合成蛋白質(zhì)的需要，其營養(yǎng)價值就越高。,

31、,如某一種氨基酸過多或過少，都會影響另外一些氨基酸的利用，所以當(dāng)必需氨基酸供給不足或不平衡時，蛋白質(zhì)合成均會收到影響。不同階段的人群以及集中常見食物蛋白質(zhì)的必需氨基酸需要量模式如表2-4所示。,,3. 各種必需氨基酸的生理功能,氨基酸是蛋白質(zhì)的組成單位，所以她的生理功能基本上與蛋白質(zhì)相同。首先是合成蛋白質(zhì)，維持氮平衡，構(gòu)成體內(nèi)各種酶、抗體及某些激素的原料，并且能調(diào)節(jié)生理機(jī)能、供給熱能、促進(jìn)生長發(fā)育、補(bǔ)充代謝消耗，此外，還可以維持毛細(xì)血管

32、的正常滲透壓等。九種氨基酸的生理功能,,四、人體對蛋白質(zhì)和氨基酸的需求,1. 人體對蛋白質(zhì)的需求與氮平衡人體每天必須從食物中攝取一定數(shù)量的蛋白質(zhì)，用以維持正常的生命活動和生長等。在正常情況下，成年人體中的蛋白質(zhì)含量是相對穩(wěn)定的，雖然通過體內(nèi)蛋白質(zhì)不斷地分解與合成，組織細(xì)胞在不斷地更新，但蛋白質(zhì)總量卻維持動態(tài)平衡。,,一般認(rèn)為，人體內(nèi)全部蛋白質(zhì)每天有3%左右進(jìn)行更新。由于直接測定食物中所含蛋白質(zhì)和體內(nèi)消耗的蛋白質(zhì)較為困難，因此，通常以