营养学基础－－三大营养物质和能量

      人体是有多种成分构成的复杂有机体，从元素角度讲，人体含有六十多种元素，其中氧、氢、碳、氮约占人体总重量的96%；从物质层面来认识的话，人体含有蛋白质、脂类、水等成分；从生理结构来看，人体是一个以细胞为基本构成单位，由组织、器官、系统等组成的生命体。
      蛋白质
      蛋白质是一切生命的物质基础，而一切生命的表现形式，本质上都是蛋白质功能的体现，没有蛋白质就没有生命。
      蛋白质分子是生物大分子，其基本构成单位是氨基酸，构成人体蛋白质的氨基酸有额20种（不包括胱氨酸），按人体是否能够合成可以分为必需氨基酸、条件必需氨基酸、非必需氨基酸，必需氨基酸有9种，他们是异亮氨酸、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。条件必需氨基酸如半胱氨酸和酪氨酸在体内分别由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而来，所以可以减少对某些必需氨基酸的需求量。非必需氨基酸是人体可以自身合成，不一定需要从食物中直接供给的氨基酸。
      人体蛋白质以及各种食物中蛋白质在必需氨基酸的种类和含量上存在差异，在营养学上用氨基酸模式来反映这种差异。所谓氨基酸模式就是蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。食物蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质氨基酸模式越接近，必需氨基酸被机体利用的程度就越高，也就是说当食物中蛋白质种类和含量与人体越接近，营养价值越高，如动物蛋白质中的蛋、奶、肉、鱼蛋白以及大豆蛋白等。其中鸡蛋蛋白质最接近人体氨基酸模式，在实验中常以它最为参考蛋白。
      由于蛋白质中含有碳、氢、氧元素，当机体需要时蛋白质可被代谢分解，释放出能量，1g食物蛋白在体内约产生16.7kJ的能量。蛋白质消化从胃开始，胃酸先使蛋白质变性，破坏其空间结构以利于酶发挥作用，蛋白质消化的主要场所在小肠，有胰腺分泌的胰蛋白酶和糜蛋白酶使蛋白质在小肠中被分解为氨基酸和部分二肽及三肽，再被小肠黏膜细胞吸收。影响蛋白质消化吸收的因素很多，包括胃肠道的动力。黏膜的吸收等。肠道中被消化吸收的蛋白质除了来自食物外，还有来自肠道脱落的黏膜细胞和消化液等，每天约有70g。其中大部分可被消化和吸收，未被吸收的由粪便排出体外。
      正常情况下人体不贮存蛋白质，所以必须将过多蛋白质脱氨分解，氮则由尿排出体外，这一过程需要大量的水分，从而加重了肾脏的负荷，过多的动物性蛋白摄入，也造成含硫氨基酸摄入过多，这样可加速骨骼中钙的丢失，易产生骨质疏松。研究表明，摄入蛋白质过多与一些癌症相关，尤其是结肠癌、乳腺癌、肾癌、胰腺癌和前列腺癌。
      理论上成人每天摄入约30g蛋白质就可满足摄入和排出的平衡，但从安全性和消化吸收等其他因素考虑，成人按0.8g/（kg·d）摄入蛋白质为宜。我国由于以植物性食物为主，所以成人蛋白质推荐摄入量为1.16g/（kg·d）。按能量计算，我国成人蛋白质摄入占膳食总能量的10%-12%，儿童青少年为12%-14%。
      蛋白质广泛存在于动植物性食物中，动物性蛋白质量好、利用率高，但同时富含饱和脂肪酸和胆固醇，而植物性蛋白质利用率低，因此，注意蛋白质互补，适当进行搭配是非常重要的。
      二、脂类
      营养学上重要的脂类主要有甘油三酯、磷脂和胆固醇。食物中的脂类95%是甘油三酯，甘油三酯也称脂肪或中性脂肪，构成食物的脂肪和动物体脂主要以甘油三酯为其基本结构。我们把来自动物性食物的甘油三酯称脂，来自植物性食物的甘油三酯称油。人体内甘油三酯主要分布在腹腔、皮下和肌肉纤维间。当人体摄入能量不能及时被利用或过多时，就转变为脂肪而贮存起来。体内1g脂肪可产生能量约39.7kJ。
      体内脂肪细胞的贮存和供应能量有两个特点：一是脂肪细胞可以不断贮存脂肪，至今还未发现其吸收脂肪的上限，所以人体可因为摄入过多的热量而不断地积累脂肪，导致越来越胖；二是机体不能利用脂肪分解的含有2个碳的化合物合成葡萄糖，所以脂肪不能给脑和神经细胞以及血细胞提供能量。不当节食减肥危害性也在于此。
      脂肪酸按碳链长度可分为长链脂肪酸，含有14-24个碳，中链脂肪酸，含有8-12个碳，短链脂肪酸，含有6个碳以下，食物中主要以18碳脂肪酸为主，并具有重要的营养学价值。根据饱和程度分，可分为饱和脂肪酸即没有不饱和键双键的脂肪酸，不饱和脂肪酸即含有一个或多个不饱和双键的脂肪酸。最多的单不饱和脂肪酸是油酸，膳食中最主要的多不饱和脂肪酸为亚油酸和亚麻酸，主要存在植物油中。
      每天机体必需脂肪酸的摄入量应不少于总能量的3%，必需脂肪酸的缺乏可以引起生长迟缓、生殖障碍、皮肤损伤以及肾脏、肝脏、神经和视觉方面的多种疾病。亚油酸和花生四烯酸（AA）是n-6多不饱和脂肪酸中重要的脂肪酸，对哺乳动物来说是必需的，这类脂肪酸完全来自植物，主要是植物油。亚麻酸是n-3脂肪酸的母体，可以延长成为二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），植物油含有亚麻酸，鱼油主要包括EPA、DHA是n-3多不饱和脂肪酸的来源。n -3系列脂肪酸不但对正常生长发育是不可缺少的，而且在冠心病、高血压、关节炎、其他炎症性和自身免疫性疾病及肿瘤防治中发挥重要作用。
      磷脂是指甘油三酯中一个或两个脂肪酸被磷酸或含有磷酸的其他基团所取代的一类脂类物质。磷脂有很多生理功能如提供能量、作为乳化剂、防止胆固醇在血管中沉积、降低血液的粘稠等，可以预防心血管疾病。磷脂缺乏可以造成脂肪代谢障碍引起脂肪肝、动脉粥样硬化等。
      含磷脂较多的食物主要有鸡蛋、肝脏、大豆和花生等。人体除了可以从食物中获得卵磷脂外，肝脏可以通过其他底物合成机体所需的卵磷脂。
      固醇类是一类含有同样多个环状结构的脂类化合物，固醇类广泛存在于动植物食品中，包括动物固醇和植物固醇，固醇类广泛存在一动植物食品中，但只有动物性食品中含有胆固醇。由于机体既可以从食物中获得也可以自身合成，一般不存在胆固醇缺乏的现象，相反由于它与高脂血症、动脉粥样硬化、心脏病等相关，长期过多摄入动物性食品又导致血胆固醇升高的可能。植物固醇具有降低人和动物血清胆固醇的作用，植物固醇可以干扰肠道对膳食中胆固醇和胆汁中胆固醇的吸收，所有植物性食品中均含有数量不等的植物固醇，其中最主要来源是植物油、种籽和坚果等食品。
      机体每日从胃肠道大约吸收50-100g的甘油三酯，4-8g的磷脂，300-450mg的胆固醇。食物进入口腔后，脂肪的消化就开始了，脂肪在胃中的消化也是有限的，主要消化场所的小肠。
      中国营养学会对各类人群脂肪摄入来那个有较为详细的推荐，成人脂肪摄入量一般应控制在20%-30%的总能量摄入的范围之内，必须脂肪酸的摄入量一般认为应不少于总能量的3%，一般来说，只要注意摄入一定量的植物油，便不会造成必需脂肪酸的缺乏。
      三、碳水化合物
      碳水化合物也称为糖类，在营养学上一般将其分为四类：单糖、双糖、寡糖和多糖。食物中的单糖主要为葡萄糖、果糖和半乳糖。葡萄糖是构成食物中各种糖类的最基本单位，有的糖类完全由葡萄糖构成，如淀粉。果糖主要存在于水果和蜂蜜中，果糖吸收后经肝脏转变成葡萄糖被人体利用，也有一部分转变为糖原、乳酸和脂肪。半乳糖很少以单糖形式存在于食品之中，而是作为乳糖的重要组成成分。半乳糖在人体中也是先转变成为葡萄糖后才能被利用。双糖是由两分子单糖缩合而成的，常见的天然存在于食品中的双糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖等。寡糖是指由3-10个单糖构成的一类小分子多糖，比较重要的寡糖有存在于豆类食品中的棉子糖和水苏糖，存在于水果、蔬菜中的尤其以洋葱、芦笋含量较高的低聚果糖，还有存在于一些发酵食品如酒、酱油中但含量很少的异麦芽低聚糖。寡糖可被肠道有益细菌，如双歧杆菌所利用，促进这类菌群的增加。发酵产物与膳食纤维等一起对肠道的结构与功能有重要的保护和促进作用，但也不可过多使用。多糖在营养学上具有重要的作用的是糖原、淀粉和纤维。糖原也称动物淀粉，肝糖原可维持正常的血糖水平，肌糖原提供动物所需的能量。但总体来说，糖原不是有意义的碳水化合物食物来源。淀粉是人类的主要食物，存在于谷类、根茎类等植物中。纤维是指存在于植物体中不能本被人体消化吸收的多糖，也有成为非淀粉多糖。膳食纤维虽然不能被人体小肠消化和吸收，但对人体有健康意义，膳食纤维的最好来源是天然的植物性食物，如豆类、谷类、新鲜的水果和蔬菜等，膳食纤维日渐受到人们的重视。膳食纤维可以增强肠道功能，有利于粪便的排出，可以控制体重和减肥，可以降低血糖和血胆固醇。
      膳食中的碳水化合物是世界上来源最广、使用最多、价格最便宜的能量营养素。1g碳水化合物可提供约16.7kJ的能量。中国营养学会推荐我国居民的碳水化合物的膳食推荐量占总能量的55%-65%较为适宜。目前很多营养学家认为为了长期维持人体健康，碳水化合物摄入应占总能量的55%-60%，其中精制糖占总能量的10%以下。
      四、能量
      在生命活动中，人体不断从外界摄取食物，以获得所需的能量和营养物质，其中碳水化合物、脂肪和蛋白质经体内氧化可以释放能量。国际上通用能量单位是焦耳（J）、千焦耳（KJ）、和兆焦耳（MJ），营养学上使用最多的是卡（cal）和千卡（kcal）。两者之间的换算关系是：
      1kj=0.239kcal 1MJ=239kcal 1kcal=4.184kJ
      食物中的营养素不能够全部被消化吸收，且消化率各不相同，一般混合膳食中而营养素吸收率分别为碳水化合物98%，脂肪95%和蛋白质92%。
      人体的能量消耗主要用于维持基础代谢、体内活动和食物热效应三方面的需要，基础代谢是只维持生命的最低能量消耗，即人体在安静和恒温条件下（一般18-25℃），禁食12h后，静卧、放松而又清醒时的能量消耗，此时能量仅用于维持体温、呼吸、血液循环及其他器官的生理活动需要。基础代谢消耗的能量可根据体表面积或体重何基础代谢率计算。
      体表面积（m2）=0.00659×身高（cm）+0.0126×体重（kg）- 0.1603
      基础代谢=体表面积×基础代谢率kj/（m2·h）×24h
      基础代谢率可以查表
      也可以通过直接计算法来计算出基础代谢的能量消耗（BEE）
      男 BEE=66.4+13.57×体重（kg）+5.00×身高（cm）- 6.76×年龄（y）
      女BEE=65.50+9.46×体重（kg）+1.85×身高（cm）- 4.68×年龄（y）
      日常体力活动是影响人体能量消耗的主要因素，也是人体控制能量消耗、保持能量平衡和维持健康的重要部分。通常情况下，有各种体力活动所消耗的能量约占人体总能量消耗的15%-30%，但随着人体活动量的增加，其能量消耗也讲大幅度增加。
      成人大约每天需要能量为1400-2000kcal，但根据不同年龄和体重以及体力活动不同，能量需求也不同。
      能量消耗的计算 由于基础代谢约占总能量消耗的60%-70%，人们习惯上将其作为估计成人能量需要量的重要基础。中国营养学会建议居民膳食碳水化合物的能量占总能量的55%-65%，脂肪占20%-30%，蛋白质占10%-15%为宜。年龄越小，蛋白质功能占中能量的比重越应该适当增加，但成年人脂肪摄入量不宜超过总能量的30%。