资源简介

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食品营养与卫生
项目一　基础营养学入门
任务一　食品营养与卫生入门
任务二　常量营养素
任务三　微量营养素
任务四　能量与能量平衡
【知识目标】
　　1. 掌握食品营养与卫生的基本概念，了解食品营养与卫生研究的具体内容；
　　2. 理解人体对食物的消化与吸收过程；
　　3. 了解并掌握人体需要的七大营养素的含义、种类、主要生理功能及其食物来源；
　　4. 掌握各营养素的生理价值、各营养素缺乏症、过多症及人体每天能量的需要量和计算方法。
任务二　常 量 营 养 素
【知识储备】
一、蛋白质与氨基酸
　　蛋白质是一类化学结构复杂的高分子有机化合物，种类繁多，在人体内约有10万种。英文蛋白质(Protein)一词来源于希腊文Proteios，意思是“头等重要”，表明蛋白质是生命的物质基础，是人体的必需营养素，生命的起源、生存、消亡都与蛋白质有关，没有蛋白质就没有生命。
　　1. 蛋白质的功能
　　1) 人体组织不可缺少的构成成分
　　蛋白质约占人体总重量的16%～18%，是构成人体组织和细胞的重要成分，是生命的存在形式。
　　2) 构成体内各种重要的生理活性物质
　　蛋白质是构成生命重要的生理活性物质。人体内的酶、激素、抗体等活性物质都是由蛋白质组成的。人的身体就像一座复杂的化工厂，一切生理代谢、化学反应都是由酶参与完成的。
　　3) 调节渗透压
　　正常人的血浆和组织液之间的水分不断交换并保持平衡。血浆中蛋白质的含量对保持平衡状态起着重要的调节作用。　　
　　4) 供给能量
　　人体热量来源主要由糖类供给，蛋白质只予以补充，约占总热量的10%～15%。供给热能不是蛋白质的主要功能，但在能量缺乏时，蛋白质也必须用于产生能量。
　　2. 蛋白质的组成与分类
　　1) 组成元素
　　蛋白质主要由碳、氢、氧、氮四种化学元素组成，多数蛋白质还含有硫和磷，有些蛋白质还含有铁、铜、锰、锌等矿物质。
　　2) 分类
　　(1) 蛋白质按化学组成分为单纯蛋白质和结合蛋白质。
　　(2) 蛋白质按形状分为纤维状蛋白质和球状蛋白质。
　　(3) 蛋白质按营养价值分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质。
　　① 完全蛋白质。
　　② 半完全蛋白质。
　　③ 不完全蛋白质。
　　3. 氨基酸
　　氨基酸是组成蛋白质的基本单位，蛋白质就是由许多氨基酸以肽键连接在一起的，并形成一定的空间结构的大分子。由于氨基酸的种类、数量、排列次序及空间结构的千差万别，排列出无数种功能各异的蛋白质，现已发现的氨基酸有40多种，构成人体蛋白质的氨基酸有20多种。
　　1) 氨基酸的功能
　　氨基酸对人体有重要作用，主要体现在以下几方面：
　　(1) 作为合成或修补组织蛋白质的基本材料，用来补充人体新陈代谢中被分解掉的同类蛋白质。
　　(2) 合成或转变为其他氨基酸，如蛋氨酸可合成半胱氨酸，苯丙氨酸可转变为酪氨酸等。
　　(3) 进入氨基酸的分解代谢过程，其含氮部分通常转变成尿素。
　　(4) 用来合成蛋白质以外的含氮化合物，如嘌呤、肌酸等。
　　(5) 作为生热营养素，在代谢过程中释放能量，供机体取用。
　　2) 分类
　　(1) 必需氨基酸。必需氨基酸(Essential Amino Acid，EAA)是指人体内不能合成或者合成速度不能满足机体的需要，必须由食物来供给的氨基酸。人体必需氨基酸有9种，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。以前必需氨基酸中不包括组氨酸，因人体对其需要量较小，且自身肌肉组织和血红蛋白中储存量较大，而婴儿组氨酸需求量较大，所以只确定组氨酸为婴儿必需氨基酸，1985年世界卫生组织首次将其列为必需氨基酸。
　　(2) 非必需氨基酸。非必需氨基酸(Nonessential Amino Acid，NAA)是指人体能自身合成或可以从其他氨基酸转化而得到，不一定非由食物直接提供的氨基酸，如丙氨酸、胱氨酸、天门冬氨酸、脯氨酸等。
　　3) 氨基酸的需要量模式
　　氨基酸模式(Amino Acid Pattern)是蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例，其计算方法是将该种蛋白质中的色氨酸含量定为1，分别计算出其他必需氨基酸的相应比值，这一系列的比值就是该种蛋白质氨基酸模式。
　　4) 限制性氨基酸
　　被吸收到人体内的必需氨基酸中，能够限制其他氨基酸利用程度的氨基酸称为限制性氨基酸(Limiting Amino Acid，LAA)。限制性氨基酸中缺乏最多的称第一限制性氨基酸，缺乏次之的依次称为第二限制性氨基酸、第三限制性氨基酸等。如粮谷类蛋白质的第一限制性氨基酸是赖氨酸，而大豆、花生、牛奶和肉类蛋白质的第一限制性氨基酸是蛋氨酸。常见植物性食物限制性氨基酸如表1-1所示。
　　4. 食物蛋白质的营养学评价
　　各种食物蛋白质组成不同，其营养价值也不一样。评价食物蛋白质的营养价值，对于食品品质的鉴定、饮食产品的研发、指导人群膳食等许多方面都十分必要。因为不同食物的蛋白质含量、氨基酸模式不尽相同，人体对不同蛋白质的消化吸收和利用程度也存在差异，所以需要采用不同的方法来评定蛋白质的营养价值。营养学上通常根据蛋白质含量、被消化吸收程度和被人体利用程度三方面综合评价食物蛋白质的营养价值。
　　1) 食物中蛋白质的含量
　　首先要求食物中的蛋白质要有一定的含量，没有一定数量，再好的蛋白质其营养价值也有限。所以蛋白质含量是食物蛋白质营养价值的基本因素，这是衡量食物中蛋白质营养价值的基本指标。
　　2) 蛋白质的消化率
　　蛋白质的消化率是指食物蛋白质摄入后，经消化道吸收的数量或程度。蛋白质消化率越高，则被人体吸收利用的可能性越大，其营养价值也越高。一般动物来源的蛋白质的消化率高于植物来源的蛋白质的消化率，如奶类为97%～98%，鱼、肉为92%～94%，米为79%～80%。几种食物蛋白质的消化率如表1-2所示。
　　3) 蛋白质的生物学价值
　　蛋白质的生物学价值(Biological Value，BV)是指吸收后的蛋白质被机体利用的数量或程度，简称生物价。蛋白质生物价愈高，食物蛋白质被机体利用的程度就愈高，其营养价值也就愈高，如蛋为94、奶为85、牛肉为76、鱼为83、大米为77、大豆为64、花生为59、面粉为52。常见食物蛋白质的生物价如表1-3所示。
　　5. 蛋白质的互补作用
　　1) 蛋白质的互补作用
　　把几种蛋白质营养价值较低的食物混合食用，可以互相取长补短，提高蛋白质的营养价值，这种作用称为蛋白质的互补作用。如将玉米(原生物价为60)、小米(原为57)、黄豆(原为64)三种按“玉米40% + 小米40% + 黄豆20%”混合食用，其生物价为73。我们日常生活中很多饮食习惯都是食物互补的应用，如豆粥、豆包、菜包、饺子等。几种食物混合后蛋白质的生物学价值如表1-4所示。
　　2) 蛋白质的互补原则
　　(1) 种类愈多愈好。
　　(2) 种属愈远愈好，提倡杂食。如动物性食物和植物性食物之间的混合比单纯动物性食物混合或者单纯植物性食物混合效果好。
　　(3) 各种食物要同时食用(两种食物互补作用时间不宜超过5小时，5小时以上逐渐降低作用，8小时以上无效)。
　　6. 蛋白质的供给量和食物来源
　　1) 蛋白质的供给量
　　我国规定1岁以内婴儿每千克体重每日需要蛋白质的供给量为1.5～3 g；14岁的男孩每日需要量较多，为85 g；成人每日摄入量为80 g就可以基本满足人体的需求；特殊人群中的孕妇和乳母每天需要比较多的蛋白质，为100 g。蛋白质在膳食总能量中所占比例在10%～15%为宜。
　　2) 蛋白质的食物来源
　　供给人体蛋白质的主要有动物性食物，如各种肉类、乳类和蛋类等；植物性食物，如大豆、谷类和花生等。其中动物性食物蛋白质和大豆蛋白质是人类膳食蛋白质的良好来源。我国是大豆生产大国，多吃大豆制品不仅可获取丰富的优质蛋白质，同时也可得到许多其他保健功效。
二、脂类
　　脂类(lipids)是脂肪和类脂的总称，是一类难溶于水而易溶于有机溶剂的生物有机分子。脂肪是甘油和各种脂肪酸所形成的甘油三酯；类脂是一类在某些理化性质上与脂肪类似的物质，包括各种磷脂及类固醇，它们也广泛存在于许多动植物食品中。
　　1. 脂肪的功能
　　1) 供给能量
　　体内脂肪是热能储存库。
　　2) 构成一些重要的生理物质
　　脂肪中的磷脂、胆固醇与蛋白质结合成脂蛋白，构成了细胞的各种膜，如细胞膜、核膜、线粒体膜、内质网等，也是构成脑组织和神经组织的主要成分。
　　
　　3) 促进脂溶性维生素的吸收
　　脂溶性维生素只有与脂肪共存时才能被人体吸收，所以食物中的脂肪可促进脂溶性维生素的吸收。脂肪摄取不足时，可造成脂溶性维生素的缺乏。
　　4) 供给必需脂肪酸
　　脂肪为人体提供必需脂肪酸和其他具有特殊营养功能的多不饱和脂肪酸，以满足人体正常生理需要。
　　5) 维持体温、保护脏器
　　脂肪导热性低，是热的不良导体，可以起到隔热、保温的作用，冬天可起到隔热保温、阻止体表散热的作用，夏天则会妨碍体内热量的散发。
　　6) 增加饱腹感，促进食欲
　　脂肪可增加食物美味，促进食欲。脂肪富含热量，是一种浓缩的食物，在胃内停留时间长，不易饥饿，饱腹作用强。
　　2. 人体需要的脂肪酸
　　脂肪与蛋白质一样，进入人体内也不能被直接吸收利用，需先分解为甘油和脂肪酸。脂肪分子是由一分子甘油和三分子的脂肪酸所组成的，所以也称为甘油三酯。
　　1) 脂肪酸的分类
　　脂肪酸有若干种，根据链长短可分为长链脂肪酸(14碳以上)、中链脂肪酸(10～12碳)和短链脂肪酸(4～8碳)；也可根据其饱和度分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。
　　(1) 饱和脂肪酸。脂肪酸的碳链以一键相连的为饱和脂肪酸，即脂肪酸分子中没有双键。
　　脂肪随其脂肪酸的饱和程度越高、碳链越长，其熔点也越高。动物脂肪中含饱和脂肪酸多，熔点高，常温下呈固态，称为脂；植物脂肪中不饱和脂肪酸较多，熔点低，常温下呈液体，称为油。
　　(2) 不饱和脂肪酸。碳链之间有不饱和链存在的脂肪酸为不饱和脂肪酸，主要有油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。
　　2) 必需脂肪酸
　　人体必不可少而自身又不能合成的，必须通过食物供给的脂肪酸叫做必需脂肪酸(Essential Fatty Acids，EFA)。必需脂肪酸分为亚油酸、亚麻酸两大类，此外，还有一些如花生四烯酸、二十二碳六烯酸等也是人体不可缺少的，但可通过亚油酸和亚麻酸合成。
　　(1) 必须脂肪酸的主要功能。
　　① 参与细胞结构组成。磷脂是细胞膜的主要结构成分，必需脂肪酸参与体内磷脂合成，所以必需脂肪酸与细胞膜的结构和功能直接相关，缺乏时易得皮炎，毛细血管脆，易出血。
　　② 促进胆固醇的代谢，预防心血管疾病。
　　③ 亚油酸是合成前列腺素的前体。前列腺素功能很多，如影响血管的收缩与舒张，影响肾脏水的排泄等等。
　　④ 能促进生长、发育。特别是对婴幼儿来说，婴幼儿易缺必需脂肪酸，当其缺乏时脑髓神经正常发育和智力发育都有影响，且易患皮疹、皮炎。
　　(2) 必需脂肪酸的食物来源。必需脂肪酸最好的食物来源是植物油，尤其是橄榄油、棉油、豆油、玉米胚芽油、芝麻油、菜油和茶油等，海鱼脂肪也较多；在动物性肉类食品中，必需脂肪酸含量内脏高于肌肉，瘦肉高于肥肉，家禽肉高于家畜肉。
　　3. 其他脂类
　　1) 二十二碳六烯酸
　　二十二碳六烯酸(DHA)是人体不可缺少的一种不饱和脂肪酸，它对人体很重要，但它可由人体自身合成，所以不是必需脂肪酸。DHA是1978年由英国一位教授发现的，市场上以DHA做原料的保健品、营养品很多，比如脑黄金、忘不了、鱼油等。
　　
　　(1) DHA的主要功能。
　　① DHA是形成神经细胞膜极其突触的结构物质。
　　② DHA与亚油酸一样，与胆固醇代谢有关，能降低血液中胆固醇的浓度，所以可以预防高血压、心血管疾病(市售的鱼油强调此功能)。
　　(2) DHA的食物来源。海鱼中的DHA含量多，淡水鱼中也含少量的DHA(胖头鱼中含量也较多)。
　　2) 磷脂
　　磷脂是构成生物膜的重要组成成分，对维持生物膜的生理活性和机体的正常代谢起着关键作用。例如磷脂作为脂肪的乳化剂，有利于脂肪的吸收、转运和代谢，预防脂肪肝；有利于促进神经传导，提高大脑活力；有利于婴幼儿大脑和智力发育，预防老年痴呆症；有利于降低血清胆固醇，改善血液循环，预防心血管疾病。其中最重要的磷脂是卵磷脂。
　　3) 胆固醇
　　提起胆固醇，不少人“谈虎色变”。因为，高胆固醇是引起人体心脑血管疾病，如高血压、冠心病、动脉硬化等病的罪魁祸首之一，是人类健康长寿的大敌。
　　(1) 高胆固醇的危害。胆固醇过多对人体的危害是严重的，如果血液中胆固醇过多，就形成高脂血症。
　　(2) 胆固醇的功能。由于胆固醇的危害很大，人们的惧怕还是有一定道理的。但事情也要一分为二去看待，不要对其望而生畏，它对人类有益的一面往往被人们所忽视了，胆固醇也是人体内的必需物质。人体内胆固醇的含量大约占体重的0.2%，脑中最多，肝脏可以合成。
　　① 胆固醇是脑神经、肝脏、肾脏、皮肤和血液细胞膜的重要组成成分。
　　② 胆固醇是合成性激素与肾上腺皮质激素的原料，能增加人体的免疫力。
　　③ 胆固醇是合成维生素D的原料。
　　④ 胆固醇是合成胆汁酸的原料，胆汁酸在脂肪的消化吸收方面起重要作用。
　　(3) 胆固醇的来源。人体内的胆固醇大部分是自身合成的，一部分是通过饮食摄入的。一个健康的成年人体内都含有一定量的胆固醇，人体一昼夜能自身合成一部分，从混合食物中再摄入一部分，每天通过肠道排出体外一些，其余的则用于全身的新陈代谢。
　　4. 膳食脂肪营养价值评价
　　膳食脂肪的营养价值主要取决于三方面。
　　1) 脂肪的消化率
　　膳食脂肪的消化率反映脂肪被消化酶分解利用的程度。一般不是100%消化，消化率大小与其熔点密切相关，含不饱和脂肪酸和短键脂肪酸越多的脂肪，熔点越低，越容易消化。
脂肪的消化率如表1-5所示。
　　2) 必需脂肪酸的含量
　　脂肪中必需脂肪酸的含量是决定脂肪营养价值的重要因素。一般来说，含必需脂肪酸和不饱和脂肪酸较高的油脂，其营养价值也相对较高。所以，植物油的营养价值大于鱼油的营养价值大于家畜油的营养价值。
　　常见油脂必需脂肪酸含量如表1-6所示。
　　3) 脂溶性维生素的含量
　　一般脂溶性维生素含量高，营养价值也高。植物油有丰富的维生素E，特别是谷类种子的胚油(如麦胚油)维生素E含量更为突出。动物脂肪中几乎不含维生素，动物肝脏中含维生素A、维生素D，特别是某些海产鱼肝脏脂肪中含量更高，奶和蛋的脂肪中维生素A、D也很丰富。
　　5. 脂类的食物来源与供给量
　　1) 食物来源
　　膳食中脂肪的来源主要有动物性脂肪和植物油。动物性脂肪包括各种家畜家禽的肉类、水产类、奶油等；日常膳食中的植物油主要有豆油、花生油、菜籽油、芝麻油、棉籽油等。
　　2) 供给量
　　一般要求脂肪供能占每日供能总量的20%～25%为宜，每日25～30 g，胆固醇为250～300 mg。对于从事低温作业、野外工作、极重体力劳动者，可以适当增加脂肪的摄入量。
三、碳水化合物
　　碳水化合物也称糖类，是由C、H、O这三种元素所组成的，是自然界中存在的一类具有广谱化学结构和功能的有机化合物，它主要是由绿色植物经光合作用形成。由于一些糖分子中H和O的原子数之比往往是2∶1，刚好与水分子中H和O比例相同，过去误认为此类物质是碳与水的化合物，故有称“碳水化合物”之称，但实际有些糖如鼠李糖、脱氧核糖等分子中H和O的比例并非2∶1，而一些非糖物质如甲醛、乳酸、乙酸等分子中H和O是2∶1，所以把糖类称作碳水化合物并不恰当，只是沿用已久，成为了人们的习惯。
　　1. 碳水化合物的种类
　　营养学上一般将碳水化合物(糖类)分为四类：单糖、双糖、寡糖和多糖。
　　1) 单糖
　　不再水解的糖称为单糖。食物中的单糖主要为葡萄糖、果糖和半乳糖。
　　(1) 葡萄糖。葡萄糖是最重要的单糖，是构成食物中各种糖类的最基本单位，葡萄糖有L型和D型，人体只能代谢D型葡萄糖而不能利用L型，所以有人用L型葡萄糖作甜味剂，可达到增加食品的甜味，而又不增加热能摄入量的双重目的。
　　(2) 果糖。果糖主要存在于水果和蜂蜜中。
　　(3) 半乳糖。半乳糖很少以单糖形式存在于食品中，多以双糖形式存在
　　(4) 其他糖类。除了以上三种己糖(六碳糖)外，食物中还有少量的戊糖(五碳糖)，如核糖、脱氧核糖、阿拉伯糖和木糖等。
　　2) 双糖
　　双糖是由两分子单糖缩和而成的。天然存在于食品中的双糖，常见的有蔗糖、乳糖和麦芽糖等。
　　(1) 蔗糖。蔗糖是由一分子的葡萄糖和一分子的果糖联结而成，在甘蔗、甜菜和蜂蜜中含量较多，日常食用的白糖即为蔗糖，蔗糖是食品工业和烹饪行业中的甜味剂，广泛存在于植物的根、茎、叶、花、果实中。
　　(2) 麦芽糖。麦芽糖是由两分子葡萄糖以α-键联结而成。麦芽糖在植物体中含量很少，种子发芽时，可因酶的作用分解淀粉生成麦芽糖，尤以麦芽中含量较多，故得名麦芽糖。食品工业中所用的麦芽糖主要由淀粉经酶水解得来，其甜度为蔗糖的1/3，它是我国最早的食用糖。
　　(3) 乳糖。乳糖主要存在于乳汁中，人乳含乳糖7%，牛羊乳含乳糖5%。乳糖对婴幼儿的营养非常重要，它既能保持肠中正常菌的丛生，又能促进钙的吸收。随着年龄的增长，人体乳糖酶的含量迅速减少，因此成年人不宜食含乳糖多的食品。
　　3) 寡糖
　　寡糖(低聚糖)是指由3～10个单糖构成的一类小分子多糖。比较重要的寡糖是存在于豆类食品中的棉子糖和水苏糖，这两种糖都不能被肠道消化酶分解而消化吸收，但在大肠中可被肠道细菌代谢，产生气体和其他产物，造成胀气。
　　4) 多糖
　　由十个以上单糖组成的大分子糖为多糖。营养学上重要的多糖有糖原、淀粉和纤维。
　　(1) 糖原。糖原主要存在于动物体内，食物中糖原含量很少，因此它不是有意义的碳水化合物
　　(2) 淀粉。淀粉是由许多葡萄糖组成的、能被人体消化吸收的植物多糖。
　　(3) 纤维。纤维存在于植物体中，不能被人体消化吸收。
　　2. 碳水化合物的生理功能
　　碳水化合物的生理功能主要有以下几点。
　　1) 供给能量
　　2) 构成人体组织
　　3) 节约蛋白质作用
　　4) 抗生酮作用
　　5) 糖原有保肝解毒作用
　　3. 食物来源和供给量
　　碳水化合物的主要食物来源有糖谷类、杂豆类、根茎类、坚果类，多以淀粉形式存在，干果、水果中含少量单糖和双糖。
　　碳水化合物的供给量应占总能量的55%～65%，精制糖不得超过10%。
四、水
　　水是生命必不可少的，没有任何一种物质能像水一样广泛参与到人体的代谢过程中。水缺乏表现迅速，即使只有1%的水不足也会出现症状。持续脱水会使心血管、呼吸和体温调节等系统受损，完全失水则可在数日内导致死亡。在维持内环境稳定以保持细胞的最佳功能方面，水起着关键作用。然而，水不只是一种营养素，它还是体温调节系统的主要组成部分。人体中负责营养素消化和转化以及肌肉收缩的代谢器官是高耗能的，释放出的大量热必须散发以保持机体恒温。
　　1. 水的功能
　　1) 维持生命的第二要素
　　水是人体除氧气以外赖以生存的最重要的物质，若缺水，人仅能生存几天，但在绝食只要不缺水的情况下，可维持生命十数天。没有水也就没有生命。
　　2) 机体的重要成分
　　水是人体含量最大和最重要的成分，水在人体内的含量与性别、年龄等有关。对于新生儿，水占体重的75%～80%，成年男子约为60%，成年女子约为50%。
　　3) 促进物质代谢过程
　　水参与各种营养素的代谢过程。水是营养素的良好溶剂，能使很多物质溶解，有助于体内的化学反应。水的流动性大，在体内形成体液循环运输物质。营养物质的消化、吸收、生物氧化以及排泄都离不开水。
　　4) 调节体温
　　水的比热大，可维持体温。当外界温度升高时，体热可随水分经皮肤出汗散发掉。
　　5) 机体的润滑剂
　　水是机体关节、肌肉及内脏器官的润滑剂，对人体组织器官起一定的保护作用。
　　6) 食品的富含成分
　　水是动植物食品的重要成分，水对食品的性质起着很重要的作用。水分对食品的鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏和加工等方面都具有重要影响。水分是微生物繁殖的重要因素，在食品加工过程中，水起着膨润、浸透、呈味物质等方面的作用。水的沸点、冰点及水分活度等理化性质对食品加工有重要意义。
　　2. 需要量与来源
　　1) 人体水分的来源有三个方面
　　(1) 食物中含有的水。各种食物的含水量亦不相同，成人一般每日从食物中提取约为1000 mL的水。
　　(2) 饮水。引水量因气温、劳动、生活习惯不同而异，成人每日饮水、汤、乳或其他饮料约为1200 mL。
　　(3) 代谢水。代谢水即自来水内碳水化合物、脂肪、蛋白质代谢时氧化产生的水，来自代谢过程的水约为200～400 mL。
　　2) 需要量
　　成人每天大约需要2500 mL的水。

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