食品营养学2014

第四节 能量,（一）能量来源 能量，又称热能热和能。热用于维持体温恒定和向外散发。能用于维持各种生理功能和进行体力活动。 1、能量单位与换算 通用焦耳（J），使用最多的是千焦耳（KJ）。一些国家还使用卡（cal）和千卡（kcal），如美国、加拿大。 换算方法：1 cal =4.184 J ; 1 J =0.239 cal ; 1 kcal =4.184kJ ; 1 kJ = 239 cal; 1000kcal=4.184MJ; 1MJ=239 kcal,2、能量来源与能量系数 能量来自生热营养素。 （1）产能营养素 生热（产能）营养素能给机体提供热能的营养素，包括：碳水化合物、脂肪和蛋白质。 除了这三大热能营养素之外，酒中的乙醇也能提供较高的热能。 （2）食物的能量系数（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。,在体外， 1克碳水化物17.15kJ(4.1kcal). 1克蛋白质23.64kJ(5.65kcal). 1克脂肪39.54kJ(9.45kcal). 在体内，碳水化物和脂肪氧化产生的能量与体外相近。但蛋白质氧化产生的能量只有体外的77%（为18.2kJ=4.35kcal），因为其氨基所含的能量没有氧化释放出来。,几种能量营养素的能量系数为： 碳水化物为16.84 kJ(4 kcal). 蛋白质为16.74kJ(4 kcal). 脂肪为37.56kJ(9 kcal). 乙醇为29.3kJ(7 kcal) 膳食含有多种营养素，其能量高低取决于它的构成。 巧克力、蛋糕、花生仁、猪肉、羊肉等为高能量食品。 蔬菜和水果为低能量食品。,（二）人体热能消耗 通常，人体的热能消耗包括基础代谢、体力活动和食物的热效应。人体每天摄入的热能应恰好满足这三个方面的需求，才能有健康的体质和良好的工作效率。 1、基础代谢 基础代谢维持生命的最低热能消耗。也就是人体在安静和恒温条件下（18-25）禁食12小时后，静卧，放松而又清醒时的热能消耗，仅用于维持体温、呼吸、血液循环和其他器官（腺体分泌、肌肉紧张度）的生理需要。 各人的基础代谢水平不同，但相同年龄、相同性别的基础代谢率基本相同。,基础代谢率（BMR）在基础代谢状态下，每小时每平方米体表面积的热能消耗。 基础代谢可用下列方法计算： （1） 用体表面积计算： 1） 体表面积（m2）=0.00659×身高(cm)+0.0126×体重(kg)-0.1603. （通用公式） 2）基础代谢率: 年龄 男 女 1 53千卡/ m2 53千卡/ m2 20 38.6千卡/ m2 35.3千卡/ m2 50 35.8千卡/ m2 33.9千卡/ m2 80 33千卡/ m2 30.9千卡/ m2,3）基础代谢计算 用表中的数值乘以体表面积,再乘以24小时,就可以得出一天的基础代谢水平。 直接用公式计算(简便方法): 成年男性: 1千卡×体重× 24 成年女性: 0.95千卡×体重× 24,（2）影响基础代谢的因素 1）体格的影响。体表面积大，散发热能多，所以同等体重者，瘦高个子者基础代谢高。 2）年龄。年龄越小基础代谢越高，随着年龄增加基础代谢降低。 注意：体育锻炼可使基础代谢下降速度减慢。 3）性别。女性的基础代谢率低于男性。 4）不同生理、病理状况的影响 孕妇基础代谢相对较高。 甲状腺机能亢进（甲亢）基础代谢升高。 生病发热基础代谢升高。,5）环境条件的影响 炎热、寒冷、精神紧张基础代谢升高。 6）尼古丁和咖啡因可使基础代谢升高。 2、体力活动 体力活动是人体消耗热能变化最大的方面，所消耗的热能占总热能的15-30%。也是人体控制热能、保持能量平衡，维持健康最重要的部分，体力活动消耗热能多少与三个因素有关： a、肌肉越发达者，活动时消耗热能越多； b、体重越重者，做同样运动所消耗的热能越多；,c、活动时间越长、强度越大消耗热能越多。 3、食物特殊动力作用（食物热效应） 现称食物热效应因摄食而引起的热能额外消耗。 人体在摄食过程中，由于要对食物中的营养素进行消化、吸收、代谢转化等，因而需要额外消耗能量，同时引起体温升高和散发热量增加。 在三大营养素中，蛋白质的热效应最显著（脱氨基和转氨基作用），约消耗本身所产热能的30%，吃高蛋白食物后，往往全身发热。 冬天多吃高蛋白食物可以御寒，道理就在这里。,（三）人体能量需要与推荐摄入量 1、能量需要量的测定 人体能量的需要量实际上就是能量的消耗量。测定人体能量消耗的方法有两种。 （1）直接法 （2）间接法 营养物质在体内氧化时，要消耗一定的O2，并产生相应数量的CO2。 1）呼吸商（RQ）一定时间内机体的CO2产量与耗O2量的比值。 产生的CO2（ml/min） 呼吸商 = 消耗的O2 (ml/min),三大营养物质的呼吸商是不相同的。碳水化物、蛋白质和脂肪的呼吸商分别为1.0，0.8，0.7。我们平常吃的是混合膳食，其呼吸商在0.71.0之间。若摄入的食物主要是碳水化物，则呼吸商接近于1.0，若主要是脂肪，则接近于0.7。 2）食物的氧热价 某种营养物质氧化时，消化 1 L氧所产生的能量称为该物质的氧热价。氧热价在能量代谢方面具有重要意义。碳水化物、蛋白质和脂肪的氧热价分别是21.0，18.8，19.7。,3）产能量计算 间接测热法就是通过测定机体在一定时间内的O2消耗量和CO2产生量来推算呼吸商，再根据相应的氧热价间接计算出这段时间内机体的能量消耗。实际应用中，因受试者食用的是混合膳食，因此，用混合膳食的氧热价乘一定时间内氧的消耗量，即可计算出受试者在该时间内的产能量。 产能量=20.2(kJ/L) ×O2(L),2、能量需要量的确定 能量需要量是指维持机体正常生理功能所需要的能量。 国际组织的定义是 能长期保持良好健康状态，具有良好体型、机体构成和活动水平的个体达到能量平衡，并能胜任必要的经济和社会活动所需要的能量摄入量。,推算能量需要量的方法有 （1）根据基础代谢和体力活动确定 能量需要量=BMR×PAL BMR 是基础代谢率，PAL是体力活动水平，可查表3-1，3-2，3-3得到。 （2）世界粮农组织提供的粗略计算法 男：每日能量需要量(KJ)=体重（kg)×192 女：每日能量需要量(KJ)=体重（kg)×167 再按照劳动强度不同分别乘0.9、1.17和1.34的系数进行调整。,（3） 体重变化推算法 计算一定时期（15天）摄入的能量，并观察体重的变化，当体重保持不变时，就表示摄入的能量与消耗的能量相等； 如果体重减轻，则表示能量摄入不足； 如果体重增加，则表示能量摄入过量。 此方法可靠，简便易行。,（三）能量平衡与膳食能量参考摄入量,热能平衡与否，与健康的关系极大，热能摄入不足，可造成体力下降，工作效率低，甚至抗病能力下降。 热能摄入过多，也严重危害健康，造成肥胖、高血压、心脏病、糖尿病和某些癌症。这已给许多人带来了严重的健康问题。 因此，各国都有相应的热能供给量推荐意见，包括三大热能营养素合理的摄入比例（见参考摄入量表） 我国居民膳食指南和膳食宝塔提供较好模式。,第五节 矿物质,一、概述 人体组织中含有自然界中存在的各种元素（70多种），与地球表层元素组成基本一致。 现在发现大约20种元素是构成人体组织，维持生理功能、生化代谢所必需的。 除了构成机体有机化合物和水的碳、氢、氧、氮4种元素以外，其余所有元素统称矿物质。 （ 一）常量元素（宏量元素）含量大于体重0.01%，或者每人每日膳食需要量在100 mg以上的元素，包括：钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫7种。,（二）微量元素含量小于体重0.01%，或者每人每日膳食需要量在100 mg以下的元素， 可分为三类： 1、人体必需的微量元素， 有9种：铁、锌、硒、铜、钴、铬、碘、锰、钼。 2、人体可能必需的微量元素， 有5种：硅、镍、硼、钒、氟。 3、有潜在毒性的，低剂量可能对人体具有生理作用的微量元素， 有6种：铅、镉、汞、砷、铝、锡。,（三）矿物质的生理功能： 1、构成人体组织； 2、调节渗透压，酸碱平衡，维持神经肌肉兴奋性； 3、构成辅酶和酶的辅基，参与酶系的激活和物质代谢。 （四）生理作用剂量带与毒副作用剂量带 从推荐摄入量到可耐受最高摄入量为生理作用剂量带。 摄入量在生理作用剂量带以内对9798%的人是安全的。,当摄入量超过可耐受最高摄入量时，可能导致不同的毒性反应以至中毒。 矿物质的生理作用剂量带与毒副作用剂量带之间的距离较小，因此，向食品中添加矿物质应该慎重。 在我国人群中比较容易缺乏的矿物质有： 钙、铁、锌、碘、硒。,二、常量元素,（一）钙 钙是人体内含量最多的一种无机元素(1200克,占2%)。 99%的钙集中在骨骼和牙齿中骨钙。 0.5%以离子状态分布在软组织、细胞外液和血液中混溶钙池。 骨钙 混溶钙池。,1、生理功能 （1）构成和维持骨骼和牙齿的结构 （2）维持神经与肌肉的兴奋性（正常活动）。 血钙低于正常值引起抽筋，是由于神经肌肉自动兴奋造成的。 （3）提高体内某些酶的活性，如脂肪酶、ATP酶等。 （4）参与血凝和激素分泌过程等。,2、钙的吸收 （1）促进钙吸收的因素：VD、乳糖、氨基酸。 缺钙引起佝偻病。 （2）影响钙吸收因素：草酸、植酸。 含这两种酸较多的蔬菜：蕹菜、菠菜、苋菜、竹笋等影响钙的吸收。 钠摄入量高，可降低钙在骨骼中的储留，降低骨密度，引起骨质松疏症。 （3）年龄、性别与生理状况。,3、钙的缺乏（在讲授VD时，已经介绍过） 4、钙过量与毒性 钙过量对机体产生三方面的危害 1）增加肾结石的危险性 研究资料表明，钙摄入增多，与肾结石患病率增加有直接关系。过量钙摄入是肾结石病发生的一种重要因素。 2）引起奶碱综合征 奶碱综合征高钙血、碱中毒和肾功能障碍。是由于给予大量碳酸氢钠、碳酸钙和奶引起。,3）干扰其它矿物质的吸收利用。 （1）抑制铁吸收 （2）降低锌的生物利用率 （3）对一些特殊人群（如肾功能受损者、糖尿病与镁耗竭者）镁状况有不良影响。 5、钙参考摄入量 男女800mg，可耐受最高摄入量为2000mg/日。,6、食物来源 含钙丰富的食物有：牛奶、奶制品（含钙丰富，易吸收）；小鱼、小虾、海带、豆、豆制品、芝麻酱和绿叶蔬菜。 我国的膳食是低钙膳食，缺乏较普遍。因此补钙药很有市场。其实，平时注意多吃含钙丰富的食物，可避免缺钙，无需吃补钙药。,（二）磷,磷在人体中占1%，占矿物质总量的1/4，磷85-90%与钙形成羟磷灰石，构成骨骼和牙齿（无机磷），其余10-15%与蛋白质、脂肪、糖及其他有机物结合，分布在几乎所有组织细胞中（有机磷）。 1、生理作用 （1）是骨、牙齿以及软组织的重要组成成分，在骨形成中，2g钙需1g磷。 （2）调节能量释放。ATPADP+能量+磷酸，磷酸肌酸。,（3）是生命物质的构成成分 磷是维持生命的许多化合物的重要成分，磷脂、磷蛋白、核酸、激素的第二信使cAMP、cGMP （4）是酶的重要成分。辅酶1、 辅酶2都含有磷。 （5）参与物质活化。碳水化合物、脂肪的中间代谢与吸收，均需先经过磷酸化，才能继续进行反应，如：葡萄糖葡萄糖-6-磷酸。 （6） 磷酸盐参与调节机体酸碱平衡。,2、吸收、排泄 （1）吸收。 主要在小肠。VD促进磷吸收，植酸抑制磷的吸收。 （2）排泄。 主要由肾排出。,3、缺乏 一般不缺。 4、 磷过量与毒性 （1）引起肾性骨萎缩性损害。 （2）转移性钙化作用。高磷血症引起非骨组织的钙化。 （3）干扰钙的吸收 （4）引起肝组织坏死和脂肪肝，损害网状组织。 5、参考摄入量 见矿物质参考摄入量表 UL为3500mg/日,（三）镁 镁是人体细胞内的主要阳离子，集中分布于线粒体内，仅次于钾和磷，在细胞外液中，仅次于钠和钙居第三位。 1、生理功能 （1）参与骨骼和牙齿构