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如何保持人体氮平衡?

什么是氮平衡

氮是构成人体的重要元素之一,其在人体内的含量约为3%,虽不及氧(65%)、碳(18%)、氢(10%)等元素高,但它是构成人体蛋白质(氨基酸)、核酸(碱基)等重要生命物质的关键原料,具有重要的生理意义。

人每时每刻呼吸的空气中含有氮(氮气),但它无法被人体利用。人体所需的氮主要来自食物。不论动物性食物,如鱼、肉、蛋、奶等,还是植物性食物,如粮食、大豆、蔬菜等,其含氮化合物绝大部分是蛋白质,核酸、维生素等其他含氮化合物含量很少,常被忽略不记。饮水和部分蔬菜中还含有硝酸盐或亚硝酸盐,也含有氮元素,但因其总量不多,且几乎不被人体利用,所以常常也忽略不计。

也就是说,食物中的蛋白质摄入是人体氮的主要来源。人体内氮元素的主要排泄途径是粪便和尿液。粪便中含氮化合物主要有未消化吸收的蛋白质、氨、尿酸等;尿液中的含氮化合物主要有尿素、肌酐、尿酸等。此外,皮肤也排泄一些氮,比如汗液中的尿素、肌酐等以及皮肤表层磨损脱落所含的蛋白质等。

总之,人体通过食物(主要是蛋白质)摄入氮,再通过粪便、尿液、汗液、皮肤等途径排出氮,两者之间存在着一种平衡关系,即氮平衡。当摄入氮多于排出氮,称为“正氮平衡”;当摄入氮少于排出氮,称为“负氮平衡”,当摄入氮和排出氮相等,称为“零氮平衡”。氮平衡不但直接与人体的营养状况有关,而且不同的氮平衡结果还具有不同的健康意义。

如何做到氮平衡

普通健康成年人宜维持零氮平衡(摄入氮=排出氮);儿童、孕妇和某些疾病恢复期病人应促进正氮平衡(摄入氮>排出氮);任何情况下都应该尽量避免或纠正负氮平衡(摄入氮<排出氮)。如何才能做到呢?

1.摄入充足的蛋白质,是氮平衡的根本

人体可以利用的氮基本都来自食物中的蛋白质,“氮摄入” 通常是指蛋白质摄入。又因为蛋白质都是由氨基酸构成的,所以“氮摄入” 实际上就是氨基酸摄入。

在生物界中,各种各样的蛋白质都是由数十至数百个氨基酸构成的。当人体把食物中的蛋白质(有各种氨基酸构成)摄入胃肠道后,因为蛋白质分子都很大,不能直接被吸收进入血液,故必须在小肠内消化酶的作用下,把蛋白质被分解成单个的氨基酸以及二三个一组的氨基酸,之后才能吸收进入血液。进入血液的氨基酸可达全身各处,重新“组装”成(合成)人体蛋白质——肌肉、内脏、皮肤、骨骼、酶、激素、抗体等。另一方面,肌肉、内脏、骨骼、酶、激素、抗体等蛋白质成分每天都在少量地分解,分解成各种单个的氨基酸。这些单个的氨基酸大部分(75%)被重新利用,再次用来组装人体蛋白质,少部分(25%)被代谢分解为尿素、肌酐、氨等含氮化合物,并排出体外。体内蛋白质既不断合成,又不断分解,由此完成新陈代谢。

日常食物中含蛋白质(氨基酸)比较多的有粮食(干重,10%左右)、畜禽鱼肉类(10%~20%)、蛋类(12%左右)、奶类(3%左右)、大豆类(干重,30%左右)、杂豆类(干重,20%左右)、坚果类(20%~30%)等。一般蔬菜、水果、薯类、饮料中蛋白质较少(1%左右)。

其中,畜禽鱼肉类、蛋类和奶类等动物性的食物不但蛋白质含量高,而且必需氨基酸含量较多,比例更适合人体合成蛋白质的需要,对促进氮平衡作用更强,属于优质蛋白,营养价值更高。植物性食物蛋白质营养价值普遍不及动物性食物高,但大豆(主要指黄豆)是例外,大豆及其制品不但含较多蛋白质,而且其必需氨基酸含量和比例也适合人体需要,故也属于优质蛋白,在某种程度上甚至可以代替肉类蛋白质。

粮食中蛋白质含量虽然不是很高,但因为主食基数比较大,可以获得一些蛋白质。不过,因为粮食中蛋白质的氨基酸组成不太适合人体需要(特别是缺少赖氨酸),所以不属于优质蛋白,对促进氮平衡的作用要略差一些,营养价值较低。

2.荤素搭配,食物多样化

在天然食物中,虽然有优质蛋白(如肉蛋奶和大豆中的蛋白质)和非优质蛋白(如粮食、杂豆类中的蛋白质)之分,但是,最为可取的做法是把这些食物搭配食用。这是因为,每种食物蛋白质的氨基酸组成不同,即各种氨基酸比例不同,不同食物混合食用时,其氨基酸比例取长补短,互为补充,结果往往更适合人体需要,营养价值有所提高,有利于促进氮平衡。这种现象在营养学上称为“蛋白质互补”。

为了把蛋白质互补作用发挥得更好,需要掌握以下三个原则:

第一,食物种类越多,蛋白质互补作用越好。比如,3种食物互相搭配的效果要好于2种食物搭配。因此,每餐食物都要多样化,食谱越杂越好。

第二,动物性食物和植物性食物搭配,即荤素搭配的效果要好于植物性食物之间互相搭配。比如肉类和粮食搭配后,其蛋白质营养价值要高于豆类和粮食搭配。

第三,不同食物同时吃,蛋白质互补效果最好。如果两种食物进食时间相隔4小时(差不多是两餐之间的间隔)以上,其互补作用基本就不存在了。

3.摄入充足的能量,保持适宜体重

蛋白质(氨基酸)是人体的三大能源物质之一(其余两种是脂肪和糖类),可以为人体提供能量。尤其是当其他两种能源不足时,为满足机体能量代谢的需要,身体内的蛋白质(首先是肌肉中蛋白质,后来是脏器中的蛋白质)将分解为氨基酸,大部分氨基酸进一步分解为尿素、肌酐等含氮化合物,并释放出能量。相反,如果其他两种能源充足,身体内的蛋白质分解为氨基酸后,大部分氨基酸被重新利用“组装”(合成)蛋白质,只有一少部分进一步分解供能。从这种意义上讲,来自糖类和脂肪的能量对体内蛋白质(氨基酸)有保护作用,有利于促进氮平衡。这种现象在营养学上称为“节约蛋白质作用”(或节氮作用)。

必须指出,糖类和脂肪在体内都不能转化为蛋白质。这是因为,葡萄糖或脂肪酸的分子一般是由碳(C)、氢(H)和氧(O)三种元素组成的,蛋白质(氨基酸)分子是由碳(C)、氢(H)、氧(O)和氮(N)四种元素构成的。糖类和脂肪没有氮元素,不能代替蛋白质。在食物严重缺乏蛋白质的情况下,补充糖类或脂肪对促进氮平衡并无帮助。

来自糖类和脂肪的能量是否充足,可以用体重来衡量。如果某人体重适宜的话,就说明其能量是充足的;如果体重偏瘦或下降,则表明能量不足,有可能发生负氮平衡;如果体重较胖或上升,则表明能量充足。

4.增加力量训练,提高体内肌肉含量

维持适宜的去脂体重(瘦体重)具有重要的健康意义。去脂体重不足不但会降低身体活力、免疫力和对抗应激事件(如外伤)的能力,还会促进肥胖的发生,并与糖尿病、高血脂、动脉硬化等慢性病的发生发展有关。

去脂体重中最重要也最容易改变的因素是肌肉。体内肌肉增加则去脂体重增加,体内肌肉减少,则去脂体重减少。所以,提高体内肌肉的含量是重要的健康促进措施。

肌肉的主要成分是蛋白质(氮),但对饮食正常的人而言,单纯增加蛋白质摄入,不论天然食物中的蛋白质,还是保健品中的蛋白质,都无法直接使肌肉增加。除遗传因素外,对体内肌肉含量影响最大的因素是运动或体力活动。增加肌肉的有效措施是增加运动或体力活动,尤其是力量训练。

所谓力量训练是指以增加肌肉或肌肉力量为目标的运动项目,常见的有哑铃、举重、仰卧起坐、俯卧撑、单杠引体向上、踏自行车、专门用于拉或举的健身器械等。在运动过程中,需要相关肌肉用力拉伸。力量训练虽然不能使肌纤维(肌肉细胞)数目增加,但可以使训练部位肌纤维增粗,并使体内肌肉重量增加。

除力量训练外,有氧运动项目如跑步、游泳、打球、登山等,以及日常活动如走路、上下楼、搬东西、做家务等,都有助于提高体内肌肉含量,增加去脂体重。

5.保证儿童充足的睡眠

儿童生长发育受多种激素的调控,其中生长激素是非常关键的。生长激素可促进正氮平衡,即促进蛋白质合成,促进骨及软骨的生长,从而使躯体增高。儿童期缺乏生长激素,会导致蛋白质合成不足,生长发育迟缓,身体矮小。

生长激素是由脑垂体前叶分泌的。在一天当中,生长激素并不是均匀分泌的。一般地,80%的生长激素是在人睡眠时分泌的,尤其是处于快速生长期的孩子,晚上分泌的生长激素特别多。所以,才有“人在睡中长高”的说法。对儿童而言,保证充分的睡眠时非常关键的。

对于因缺乏生长激素而身材矮小的孩子,应及时就医,补充外源性生长激素。

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