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公共营养师根底知识第三章营养学根底第一节营养学概论一、营养学的根本概念1. 营养从字义上讲“营的含义是谋求，“养的含义是养生，营养就是 谋求养生。养生是我国传统医学中使用的术语，即指保养、调养、颐 养生命。用现代科学的语言具体地描述“营养可以说：营养是机体 摄取食物，经过消化、吸收、代谢和排泄，利用食物中的营养素和其 他对身体有益的成分构建组织器官、调节各种生理功能，维持正常生 长、发育和防病保健的过程。2. 营养素营养素是机体为了维持生存、生长发育、体力活动和健康以食物 的形式摄入的一些重要的物质。人体所需的营养素有蛋白质、脂类、 碳水化合物、矿物质、维生素共五大类。这些营养素中一局部不能在 体内合成，必须从食物中获得，称为“必需营养素；另一局部营养 素可以在体内由其他食物成分转换生成，不一定需要由食物中直接获 得，称为“非必需营养素。蛋白质、脂类、碳水化合物因为需要量多，在膳食中所占的比重 大，称为宏量营养素；矿物质和维生素因需要量较少，在膳食中所占 比重也小，称为微量营养素。矿物质中又分常量元素和微量元素，常营养素缺乏的表现不一定有明显的病症，而常常只是从血、尿测 定中才能发现。营养素过多除高剂量时可引起中毒病症等，还常导致 其他营养素的吸收利用与代谢变化，不经仔细检查很容易遗漏。一些 慢性疾病的预防已从人群干预试验得到验证，对于这类疾病中某些有 先期表现而尚未诊断为疾病的人群，营养素早期干预或纠正不合理膳 食往往更容易见到成效。辅助各种疾病的治疗营养状况影响人体免疫功能，对于患者抗感染，减少并发症，加 速康复有重要作用。创伤的患者在愈合过程中，营养状况影响组织的 再生与修复，肿瘤患者放疗、化疗时，保持其营养状况，使患者能坚 持疗程，到达治疗目的。假设能配合并加速白细胞和血小板的恢复， 那么对患者康复更有利。综合以上，营养与健康的关系可以归纳为三点：第一，营养必须 通过食物中所含的营养素及其他活性物质发挥作用，讲营养不能脱离 食物及膳食。第二，营养素必须通过正常的生理过程发挥作用，讲营 养要考虑各种营养素的吸收利用及代谢过程。第三，营养的目标是： 维持健康、预防疾病、加速康复。总的来说就是到达祛病强身的目的。 三、营养学开展史古代营养学1. 现代营养学的开展第二节能量及宏量营养素人体在生命活动过程中不断从外界环境中摄取食物，从中获得人 体必需的营养物质，其中包括碳水化合物、脂类和蛋白质，一般称之 为三大营养素。三大营养素经消化转变成可吸收的小分子营养物质被 吸收入血液，这些被吸收的小分子营养物质在细胞内经过合成代谢构 成机体组成成分或更新衰老的组织；同时经过分解代谢形成代谢产物, 并释放出所蕴藏的化学能。这些化学能经过转化变成为生命活动中各 种能量的来源，所以分解代谢是放能反响，而合成代谢那么需要供给 能量，因此是吸能反响。机体在物质代谢过程中所伴随的能量释放、 转移和利用构成了整个能量代谢过程，是生命活动的根本特征之一。一、能量1 .能量单位“能在自然界的存在形式有太阳能、化学能、机械能、电能。 按照能量守恒定律，能量既不能创造也不能消失，但可以从i种形式 转变为另一种形式。为了计量上的方便，对各种不同存在形式的“能 需要制定一个统一的单位，即焦耳(Joule, J)或卡(calorie)o营养 学上所使用的能量单位，多年来一直用卡(calorie)或千卡 (kilocalorie, kcal)。Ikcal 指 1000g 纯水的温度由 15上升到 16 所需要的能量。现在国际和我国通用的能量单位是焦耳(Joule, JL U指用1牛顿力把1kg物体移动1m所需要的能量。1000J等于1千焦 耳(kilo Joule, kJ)； lOOOkJ 等于 1 兆焦耳(mega Joule, MJ)o 两种 能量单位的换算如下：lkcal=4. 184kJlkJ=O. 239kcallOOOkcalM. 184MJlMJ=239kcal2 .能量来源产能营养素人体所需要的能量来源于食物中的碳水化合物、脂肪、蛋白质， 三者统称为“产能营养素或“热源质。1）碳水化合物。碳水化合物是人体的主要能量来源。在我国，一 般所需能量约60%以上是由食物中的碳水化合物提供的。食物中的碳水 化合物经消化产生的葡萄糖等被吸收后，一局部以糖原的形式储存在 肝脏和肌肉。肌糖原是骨骼肌随时可动用的储藏能源，用来满足骨骼 肌的需要。肝糖原也是一种储藏能源，存储量不大，主要用于维持血 糖水平的相对稳定。脑组织消耗的能量较多，在通常情况下，脑组织 消耗的能量均来自碳水化合物的有氧氧化，因而脑组织对缺氧非常敏 感。另外，脑组织细胞储存的糖原又极少，代谢消耗的碳水化合物主 要来自血糖，所以脑功能对血糖水平有很大的依赖性，血糖水平过低 可引起抽搐甚至昏迷。2）脂肪。在正常情况下，人体所消耗能量的40%-50%来自体内的 脂肪，其中包括从食物中摄取的碳水化合物所转化成的脂肪。在短期 饥饿情况下，那么主要由体内的脂肪供给能量。所以，脂肪也是重要 的能源物质，但它不能在人体缺氧条件下供给能量。3）蛋白质。人体在一般情况下主要是利用碳水化合物和脂肪氧化 供能。但在某些特殊情况下，人体所需能源物质供能缺乏，如长期不 能进食或能量消耗过多时，体内的糖原和储存脂肪已大量消耗之后， 将依靠组织蛋白质分解产生氨基酸来获得能量，以维持必要的生理功 能。进食时周期性的，而能量消耗那么是连续不断的，因而储藏的能 源物质不断被利用，有不断补充。当机体处于饥饿状态时，碳水化合 物的储藏迅速减少，而脂肪和蛋白质那么作为长期能量消耗时的能源。食物的卡价每克产能营养素在体内氧化所产生的能量值称为“食物的热价 或“食物的能量卡价，亦称“能量系数。食物的卡价是经体外燃 烧实验推算而得。物质燃烧时所释放出的热，称为燃烧热。食物可在动物体外燃烧, 也可在动物体内氧化。体外燃烧和体内氧化的化学本质是一致的，食 物在体内氧化亦可放出燃烧热。每克产能营养素在体外燃烧时所产生 的能量称为“物理卡价。食物的燃烧热通常采用“弹式热量计测定。产能营养素在体内的燃烧(生物氧化)过程和体外燃烧过程不尽 相同，体外燃烧是在氧作用下完成的，化学反响剧烈，伴随着光和热; 体内氧化时在酶的作用下缓慢进行的，比拟温和；特别是最终产物不 完全相同，所以产生的热量(即能量)也不完全相同。据用“弹式热 量计测定，1g碳水化合物在体外燃烧时平均产生能量17. 15kJ(4. Ikcal)； 1g脂肪平均产能39.54kj(9.45kcal)； 1g蛋白质平均产 能23. 64kh(5. 65kcal)。但在体内氧化时，碳水化合物和脂肪与体外燃 烧时的最终产物都是二氧化碳和水，所产生的能量相同。蛋白质在体 内氧化时的，最终产物为二氧化碳、水、尿素、肌酊及其他含氧有机 物；而在体外燃烧是的最终产物那么为二氧化碳、水、氨和氮等，体 内氧化不如体外燃烧完全。假设将1g蛋白质在体内氧化的最终产物收 集起来，继续在体外燃烧，还可产生能量5. 44kj(l. 3kcal) o如果用“弹 式热量计体外燃烧试验推算体内氧化产物的能量值应为：1g碳水化 合物 17. 15kj(4.lkcal)； 1g 脂肪为 39.54kj(9.45kcal)； 1g 蛋白质那 么为 23. 64-5. 44=18. 2kj (4. 35kcal)o另外，食物中的营养素在消化道内并非100%吸收。一般混合膳食 中碳水化合物的吸收率为98%、脂肪为9596、蛋白质为92吼 所以，三 种产能营养素在体内氧化实际产生能量，即“生理卡价那么为：1g 碳水化合物:17. 15 kj*98%=16. 81 kj(4. Okcal)1g 脂肪:39. 54 kj*95%=37. 56 kj (9. Okcal)lg 蛋白质：18. 2 kj*92%=16. 74 kj(4. Okcal)(3)能量来源分配三种产能营养素在体内都有其特殊的生理功能，虽然相互转化， 但不能完全代替，三者在总能量供给中应有一个恰当的比例，即合理 的分配。根据我国的饮食习惯，成人碳水化合物以占总能量的55%-65%, 脂肪占20%-30%,蛋白质占为宜。年龄小，蛋白质及脂肪供能 占的比例适当增加。成人脂肪摄入量一般不宜超过总能量的30%03、能量消耗能量从一种形式转化为另一种形式的过程中，既不增加也不减少,这是所有形式的能量互相转化的一般规律，即能量守恒定律。人体的 能量代谢也遵循这一普遍规律，在整个能量代谢过程中，人体的能量 需要与消耗时一致的。在理想的平衡状态下，个体的能量需要量等于 其消耗量。成年人的能量消耗主要用于维持根底代谢、体力活动和食 物热效应；孕妇还包括子宫、乳房、胎盘、胎儿的生长及体脂储藏； 乳母那么需要合成乳汁；儿童、青少年那么应包括生长发育的能量需 要；创伤等病人康复期间也需要补充能量。(1)根底代谢根底代谢是指人体在维持呼吸、心跳等最根本生命活动情况下的 能量代谢。即在清晨而又极端安静的状态下，不受精神紧张、肌肉活 动、食物和环境温度等因素影响是的能量代谢。而单位时间内的根底 代谢，称为根底代谢率(BMR), 一般是以每小时、每立方米体表所发 散的热量来表示(kj/nrh或kcal/nr'h)。根底代谢的测量一般都在清晨未进餐以前进行，距离前一天晚餐 12-14h,而且测量前的最后一次进餐不要吃得太饱，膳食中的脂肪量 也不要太多，这样可以排除食物热效应作用的影响。测量前不应做费 力的劳动或运动，而且必须静卧半小时以上，测量时采用平卧姿势， 并使全身肌肉尽量松弛，以排除肌肉活动的影响。测量时的室温应保 持在20-25,以排除环境温度的影响。1)根底代谢的测量方法1气体代谢法。能量代谢始终伴随着氧的消耗和二氧化碳的产生。故可根据氧的消耗量推算能量消耗量。目前临床常用的是一种特制的 代谢车。2用体外表积计算。根底代谢消耗的能量常根据体外表积或体重和 根底代谢率计算。根底代谢率二体外表积(m2) X根底代谢率2) 根底代谢的影响因素。影响根底代谢的因素很多，主要有以下几点：1体外表积。根底代谢率的上下与体重并不成比例关系，而与 体外表积根本上成正比。因此，用每平方体外表积为标准衡量能量代 谢率比拟适宜的。2年龄。在人的一生中，婴幼儿阶段是代谢最活泼的阶段，其 中包括根底代谢率，以后到青春期又出现一个较高代谢的阶段。成年 以后，随着年龄的增加，代谢缓慢的降低，其中也有一定的个体差异。3性别。实际测量说明，在同一年龄、同一体外表积的情况下, 女性根底代谢率低于男性。4激素。激素对细胞的代谢及调节都有较大影响。如甲状腺功 能亢进可使根底代谢率明显升高；相反，患黏液水肿时，根底代谢率 低于正常。去甲肾上腺素可使根底代谢率下降25机5季节与劳动强度。根底代谢率在不同季节和不同劳动强度人 群中存在一定差异，说明气候和劳动强度对根底代谢率有一定影响。例如，寒季根底代谢率高于暑季，劳动强度高者高于劳动强度低着。体力活动除根底代谢外，体力活动是影响人体能量消耗的主要因素。64页量元素在人体内含量相对较多，微量元素在人体内含量很少。除了营养素外，食物中还含有许多其他成分。例如水、膳食纤维 和假设干活性物质。这些成分也都有重要色生理功能或一定的保健作 用。3. 营养学营养学是研究膳食、营养素及其他食物成分对健康影响的科学。 研究内容包括：营养素及其他膳食成分在人体中消化、吸收、利用与 排泄的过程及其对人体健康、疾病的作用，营养素之间的相互作用和 平衡，营养素需要量和膳食营养素参考摄入量，营养缺乏病和营养相 关慢性病的预防和营养治疗，特殊人群和特殊环境下的营养，食物的 营养素保存和营养素强化，植物化学物与保健食品，社区营养管理和 营养教育，食物营养政策和营养法规等。营养学属于自然科学范畴，是预防医学的组成局部，具有很强的 实践性。从理论上讲，营养学与生物化学、生理学、病理学、临床医 学、食品科学、农业科学等学科都有密切联系。从应用方面来看，它 可以指导群体或个体合理安排饮食，防病保健；影响国家的食物生产、 分配及食品加工政策，改善国民体质，促进社会经济开展。4. 膳食营养素参考摄入量人体需要的各种营养素都需要从每天的饮食中获得，因此必须科 学地安排每日膳食以提供数量及质量适宜的营养素。为了帮助个体和 人群平安地摄入各种营养素，防止可能产生的营养缺乏或营养过多的 危害，营养学家根据有关营养素需要量的知识，提出了适用于各年龄、 性别及劳动、生理状态人群的膳食营养素参考摄入量，并对如何使用 这些参考值来评价膳食质量和开展膳食方案提出了建议。以蛋白质为例说明摄入水平与随机个体摄入缺乏或过多的概率， 如图3-1所示。如果一个人不摄入蛋白质，在一定时间内就会发生蛋白质缺乏病; 如果一群人长期不摄入蛋白质他们将全部发生蛋白质缺乏病。随着摄 入量的增加，摄入缺乏的概率相应降低，发生缺乏的危险性逐渐减小。 当一个随机个体摄入量到达平均需要量(EAR)水平时，他缺乏该营 养素的概率为0.5,既有50%的时机缺乏该营养素；摄入量增加，随机 个体的摄入量到达推荐摄入量(RNI)水平时, 摄入量的概率变得很小, 发生缺乏的时机在3%以下；但假设继续增加直到某一点，开始出现摄 入过多的表现，这一点可能就是该营养素的“可耐受最高摄入量(UL)。RNI和UL之间是一个“平安摄入范围，日常摄入量保持在 这一范围内，发生缺乏和中毒的危险性都很小。摄入量超过平安摄入 范围继续增加那么产生毒副作用的概率随之增加，理论上可以到达某 一水平，机体出现毒副反响的概率等于1.0,即一定会发生中毒。在自 然膳食条件下这种情况是不可能发生的，但为了防止摄入缺乏和摄入 过多的风险，应当努力把营养素的摄入量控制在平安摄入范围之内。膳食营养素参考摄入量(Dietary Reference Intakes,DRIs)是一组每 日平均膳食营养素摄入量的参考值，它是在推荐的营养素供给量 (RDAs)根底上开展起来的，包括四项内容，即平均需要量(EAR)、 推荐摄入量(RNI)、适宜摄入量(AI)和可耐受最高摄入量(UL)。平均需要量(Estimated Average Requirement, EAR)EAR是群体中各个体需要量的平均值，是根据个体需要量的研究 资料计算得到的。EAR是可以满足某一特定性别、年龄及生理状况群 体中半数个体的需要量的摄入水平。这一摄入水平能够满足该群体中 50%的成员需要，不能满足另外50%的个体对该营养素的需要。推荐摄入量(Recommenfed Nutrient Intake,RNI)RNI相当于传统使用的膳食营养素参考摄入量(RDA),是可以满 足某一特定性别、年龄及生理状况群体中绝大多数个体需要的摄入水 平。长期摄入RNI水平，可以保证组织中有适当的储藏。RNI是以EAR为根底制定的。如果EAR的标准差，那么RNI定 为EAR加两个标准差，即RNI=EAR+2SDo一个群体的平均摄入量到达RNI水平时，人群中有缺乏可能的个 体仅占2%3%,也就是绝大多数的个体都没有发生缺乏症的危险，所 以也把RNI称为“平安摄入量。摄入量超过“平安摄入量并不表 示有什么风险。适宜摄入量(Adequate Intake,AI)当某种营养素的个体需要量研究资料缺乏，没有方法计算出EAR, 因而不能求得RNI时可设定适宜摄入量来代替RNI。AI是通过观察 或实验获得的健康人群某种营养素的摄入量。例如纯母乳喂养的足月 产健康婴儿，从出生到4-6个月，他们的营养素全部来自母乳。母乳中 供给的各种营养素就是他们的AI值。AI与RNI相似之处是二者都用作个体摄入量的目标，能够满足目 标人群中的几乎所有个体的需要。AI和RNI的区别在于AI的准确性 远不如RNI,可能明显高于RNL因此使用AI时要比使用RNI更加小 心。可耐受最高摄入量(Upper Level of Intake,UL)UL是平均每日可以摄入该营养素的最高量。这一摄入水平对一般 人群中的几乎所有个体都不至于损害健康，但并不表示可能是有益的。 对大多数营养素而言，健康个体摄入量超过RNI或AI水平不会有更多 的益处。UL并不是一个建议的摄入水平。当摄入量超过UL而进一步 增加时，损害健康的危险性随之增大。对许多营养素来说，当前还没 有足够的资料来指定其UL值，所以没有UL值并不意味着过多摄入这 些营养素没有潜在的危险。二、营养与健康的关系.营养素的功能目前，营养素主要指碳水化合物、脂类、蛋白质、矿物质、维生 素五类。其功能主要指提供能源、促进生长与组织的修复、调节生理 功能三项。作为能源来源地主要是碳水化合物、脂类、蛋白质三大营 养素。促进生长与组织修复的主要是蛋白质、矿物质和维生素。调节 生理功能的主要是蛋白质、维生素和矿物质，其作用包括维持物质代 谢的动态平衡及内环境的稳态。动态平衡营养素摄入后，经过消化吸收等一系列生理过程，进入血液和组 织而发生代谢变化，代谢产物经呼气、尿粪排出。促进生长的营养素 不断由代谢合成新的细胞与组织，同时原有的细胞与组织不断分解, 保持着动态平衡。1）能量平衡。正常情况下，三大营养素摄入后产生的能量与人体 的根底代谢和体力活动消耗能量维持平衡，保持稳定的体重。如能量 摄入大于消耗，长时间就形成肥胖。如能量消耗大于摄入，长时间就 形成消瘦。2）营养素平衡。最常见的是氮平衡，指摄入的蛋白质与由尿、粪、 汗液及皮肤的蛋白质分解后形成的氮化合物的排出之间保持平衡。摄 入大于排出为正平衡，即体内蛋白质合成多，反之为负平衡，即体内 蛋白质分解多。负平衡数值大而时间长那么易发生蛋白质缺乏。同样 可见于钙及其他营养素的平衡。3）水盐平衡。也称水与电解质的平衡，主要指通过体内缓冲系统 维持体液稳定的pH值。如体内酸性代谢产物增多，由电解质组成的缓 冲系统可中和这些产物，维持血液pH值不变，否那么即产生酸中毒。 同样，过度呼气或胃液丧失等引起碱性变化时，缓冲系统也可中和这 些变化，维持血液pH值不变，否那么即产生碱中毒。（2）内环境的稳态营养素在体内的作用除了促进生长，保持代谢平衡之外，还有很 重要的作用就是调节生理功能，维持体内环境于稳态。1）神经系统调节。体内各器官的生理活动都受神经系统的调节和 整合，以适应内外环境的变化。这种调节的根本形式就是各种刺激通 过突触沿神经纤维传递，即神经冲动传导。与神经传导有关的化学介 质就是神经递质，如乙酰胆碱、儿茶酚胺等。神经递质的释放可被细 胞外液所含的钙离子加强或被镁离子抑制。2）酶调节。体内生化代谢都需要酶作为催化剂，而酶是由蛋白质 组成的。维生素是许多辅酶的成分，缺乏时可以引起酶功能的丧失而 导致生化代谢异常。微量元素也是酶的组成成分，如抗氧化酶就含有 锌、铜、锦、硒等微量元素。3）激素调节。内分泌腺的特定细胞对刺激发生反响，分泌激素作 用于靶器官，对异常的生理生化反响进行调节。有的激素含营养素， 如胰岛素含锌；有的激素的化学结构与营养素相似，如固醇类激素有 脂类的俗体结构；有的营养素就有激素功能，如维生素D。许多激素的 受体都是蛋白质。因此营养素缺乏或过多均可影响激素调节而引起代 谢异常。1 .营养是维持健康的根底维持人体组织的构成营养素是人体的物质根底，任何组织都是由营养素组成的，因此 生长发育、组织修复、延缓衰老都与营养状况有关。从胎儿期起，直 至成年，营养对组织器官的正常发育甚为重要。孕妇的营养状况直接 关系到胎儿发育，如先天性畸形；而胎儿的发育不良又会关系到成年 期的慢性病发生。在成年期，细胞也是不断更替，需要正常的营养素 供给。充裕的营养素还可使体内有所储藏，以应付各种特殊情况下的 营养需求。维持生理功能首先要保证能力需要，其中根底代谢消耗的能量是生命活动所必 需的。各种器官的正常功能均有赖于营养素通过神经系统、醐、激素 来调节，其中特别是脑功能、心血管功能、肝肾功能、免疫功能尤为 重要。营养代谢需要上述系统的调节，保持平衡状态，而它们之间还 存在着相互依存的关系。现在发现食物中含有的许多生物活性物质， 虽然不属于营养素范畴，但它们具有调节多种生理功能的作用，所以 备受关注。维持心理健康所谓身心健康就是指除保持正常器官的生理功能以外，保持较好 的心理承受能力。现已证明营养素不仅构建神经系统的组织形态，而 且直接影响各项神经功能的形成。在儿童表现为学习认识能力即智力 的发育，在成人变现为应激适应能力及对恶劣环境的耐受能力。当今 社会竞争积累、工作节奏快、人际关系复杂，工作压力造成的心理应 激很强。在这种情况下，心理因素也会诱发器质性病变，故而维持心 理健康显得尤为重要。（4）预防疾病发生营养素的缺乏或过多都会发生疾病。营养素缺乏可以是摄入量缺 乏的原发性，也可以是其他原因引起的继发性。在临床上除了直接由 缺乏引起的各种病症外，还可诱发其他合并症。营养素过多会引起急 慢性的中毒反响，也可引起许多慢性非传染疾病的发生。肥胖是营养 过多的最普遍的变现，而肥胖有是心脑血管病、糖尿病、肿瘤等慢性 病的危险因素。合理营养防止了营养素缺乏或过多，也就预防了缺乏 诱发的合并症与过多引起的慢性病。3.营养对人群健康的影响保证儿童的正常生长发育和心理发育从身高、体重、头围、胸围等体格测量指标，判定儿童的生长发 育状况。以5岁以下儿童的生长缓慢率（身高缺乏）和低体重率（体 重缺乏）反响营养不良的程度；血红蛋白、血浆维生素水平、尿维生 素负荷试验那么可评定微量营养素的营养状况。各种心理测试量表可 以估量儿童的智力发育情况。满足各类特殊人群的营养需要对于青少年、孕产妇、老年，因其生理状况不同而对营养有特殊 需求。如铁对青少年的体力与智力发育，叶酸对孕妇预防先天性神经 管畸形，维生素D与钙对保持老年骨质健康都有重要作用。在制定这 类特殊人群的膳食指南时，就需要强调某些事物的选择，而确保其所 需营养素的摄入。增强特殊环境下人群的抵抗力、耐受性、适应性人体在恶劣环境下活在特殊劳动条件下，如感染、中毒、缺氧、 高温、失重、深潜等条件，整体营养状况及某些个别营养素对增强抵 抗力、耐受性、适应性等重要作用。已证明一些微量营养素在这些条 件下的需要量高于一般情况下的正常人群。也证明许多生物活性物质 在这些条件下的特殊功能，为供给这类人群的膳食提出了食物选择的 依据。（4）预防营养素的缺乏与过多及相关的疾病