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8、普通食品
第一功能:
营养功能-提供人体所需的基础营养素
第二功能:
感官功能-满足对色、香、味、形、质嗜好的要求
9、功能食品(FunctionalFood)
营养功能
感官功能
第三功能:
调节人体生理节律、预防疾病、促进健康功能。
10、膳食营养参考摄入量(DRIs)
指一组每日平均膳食营养素摄入量的参考值。
包括4项内容:
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(EAR,EstimatedAverageRequirement)
EAR是根据个体需要量的研究资料制订的,是根据某些指标判断可以满足某一特定性别,年龄及生理状况群体中50%个体需要量的摄入水平。
这一摄入水平不能满足群体中另外50%个体对该营养素的需要。
EAR是制定RDA的基础。
推荐摄入量(RNI,RecommendedNutrientIntake)
RNI相当于传统使用的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(97%-98%)个体需要量的摄入水平。
长期摄入RNI水平,可以满足身体对该营养素的需要,保持健康和维持组织中有适当的储备。
RNI的主要用途是作为个体每日摄入该营养素的目标值。
RNI是以EAR为基础制订的。
如果已知EAR的标准差,则RNI定为EAR加两个标准差,即RNI=EAR+2SD。
如果关于需要量变异的资料不够充分,不能计算SD时,一般设EAR的变异系数为10%,这样RNI=1.2×
EAR。
适宜摄入量(AI,AdequateIntakes)
在个体需要量的研究资料不足不能计算EAR,因而不能求得RNI时,可设定适宜摄入量(AI)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。
母乳中供给的营养素量就是他们的AI值,AI的主要用途是作为个体营养素摄入量的目标值。
AI与RNI相似之处是二者都用作个体摄入的目标,能满足目标人群中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,可能显著高于RNI。
因此使用AI时要比使用RNI更加小心。
可耐受最高摄入量(UL,TolerableUpperIntakeLevel)
UL是平均每日可以摄入某营养素的最高量.这个量对一般人群中的几乎所有个体都不至于损害健康。
如果某营养素的毒副作用与摄入总量有关,则该营养素的UL是依据食物,饮水及补充剂提供的总量而定.如毒副作用仅与强化食物和补充剂有关,则UL依据这些来源来制定。
第二节营养科学发展概况
一、古代营养学
二、现代营养学
Atwater&Benedict发明弹式量热计并测定了食物中的热量,用呼吸量热计测定了各种劳动动作的热量消耗。
Rose&Murder发现8种必需氨基酸。
Funk提出了维生素的概念
Mecollum、Osbrne&Mende分别发现了维生素A、核黄素和硫胺素。
三、现代营养学新进展
1、基础营养:
膳食纤维的生理作用及其对预防某些疾病的重要性逐渐被认识。
多不饱和脂肪酸,尤其是n-3系列的DHA和EPA的生理作用逐渐被揭示。
叶酸、维生素B12、维生素B6与出生缺陷及心血管疾病的关联性研究已经达到分子水平。
维生素E、维生素C、β-胡萝卜素及微量元素硒、锌、铜在体内的抗氧化作用及其机制研究成为当前十分普遍的热点。
第二章人体能量需要
学习目的与要求:
掌握基础代谢(率)、食物特殊动力作用等概念
掌握人体能量消耗的构成
学习并掌握能量消耗量的测定及估算方法
了解能量的合理膳食来源与构成及适宜摄入量
第一节人体能量的来源及能值
二、热价
食物中每克产能营养物质彻底燃烧氧化所释放的热量,叫食物的热价或能值,包括物理热价、生物热价。
产能营养素体外物理热价体内生物热价千焦耳/克(kJ/g)
碳水化合物17.1517.15
脂肪39.5439.54
蛋白质23.6418.20*
蛋白质在体内不能完全被氧化分解,代谢废物有尿素、尿酸、肌酐等,随尿液排出体外,这些物质能产生5.44kJ/g。
二、生理有效能量值
生理有效能量值=热价×
吸收率(%)
产能营养素
人体内的消化吸收率(%)
人体内氧化产生的生理有效能量千焦耳/克(kJ/g)
碳水化合物
98
16.8
脂肪
95
37.6
蛋白质
92
16.7
每克乙醇在体内可以产热29.29KJ(7KCal)
第二节人体能量消耗的构成
生长发育、食物特殊动力作用、体力活动、基础代谢、人体能量消耗的构成图解
1、基础代谢(basalmetabolism,BM):
维持人体基本生命活动的能量。
体温、呼吸、血液循环、腺体分泌、肌肉的一定紧张度等。
测定条件:
清醒、静卧、空腹(餐后12-14h)、周围环境安静、温度适宜(18-25℃)。
基础代谢率(basalmetabolismrate,BMR):
指单位时间内人体基础代谢所消耗的能量。
•按体重计算BMR的公式(FAO/WHO建议)
年龄
BMR(兆焦耳/天,MJ/d)
10-
18-
30-
〉60
男
0.0732W+2.72
0.0640W+2.84
0.0485W+3.67
0.0565W+2.04
女
0.0510W+3.12
0.0615W+2.08
0.0364W+3.47
0.0439W+2.49
W是用kg表示的平均体重影响基础代谢率的因素:
(1)体型和肌体构成
A=0.00659H+0.0126W-0.1603
A:
体表面积(m2)H:
身高(cm)W:
体重(kg)
(2)年龄性别
(3)环境温度
(4)甲状腺功能
(5)其它因素
2、体力活动能量消耗(TEE)
与活动强度、持续时间、动作的熟练程度有关。
分三级:
轻体力活动,中等体力活动,重体力活动
中国成年人活动水平分级(physicalactivitylevel,PAL)
3、食物特殊动力作用(SDA)指人体由于摄食所引起的一种额外能量消耗。
产生原因:
1)食物在消化道消化、吸收、代谢过程中的能量消耗。
2)食物中只有转化为高能磷酸键(三磷酸腺苷,ATP)的部分才能被机体利用,其余的作为热能向体外散发,从而使消耗部分能量。
碳水化合物:
5-6%脂肪:
4-5%蛋白质:
30%
当混合膳食时,SDA=BM×
10%
A=10C/9.4
一日热能需要量;
C:
生活观察一日热能消耗量;
4、生长发育的能量需要
孕妇体内胎儿生长发育所需要的能量,乳母分泌乳汁等额外补充的能量。
生长期的婴幼儿、儿童机体生长发育中新组织及其新组织的代谢所需要的量。
第三节能量消耗的测定
一、人体能量需要量的测定:
直接测定法和间接测定法
循环式和开放式
一)直接测定法
二)间接测定法
食物在体内分解释放能量时,必须消耗一定量的氧,产生一定量的CO2;
CO2的产生量与O2的消耗量之间的比称为呼吸商(RespiratoryQuotient,RQ)。
呼吸商随着体内消耗的能源物质不同而异。
意义:
可估计某一段时间体内被氧化的3种物质比例
糖的呼吸商约为1,以葡萄糖为例:
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O
RQ=6molO2/6molO2=6×
22.4/6×
22.4=1.0
脂肪呼吸商约为0.7,以软脂酸甘油酯为例:
2C51H98O6+145O2→102CO2+98H2O
RQ=102molO2/145molO2=102×
22.4/145×
22.4=0.7
蛋白质的呼吸商约为0.8:
RQ=(152.17/44×
22.4)/(138.18/32×
22.4)=77.47LCO2/96.73LO2=0.8
产热量=20.2(kJ/L)×
O2(L)
计算方法举例
受试者24小时的耗氧量为400L,CO2产量为340L。
另经测定尿氮排出量为12g,计算24小时产热量。
(1)蛋白质氧化量=12×
6.25=75g, 产热量=18×
75=1350kJ
耗氧量=0.95×
75=71.25L, CO2产量=0.76×
75=57L
(2)非蛋白呼吸商
非蛋白代谢耗氧量=400-71.25=328.75L
非蛋白代谢CO2产量=340-57=283L
非蛋白呼吸商=283/328.75=0.86
(3)根据非蛋白呼吸商的氧热价计算非蛋白代谢的热量
查表7-2,非蛋白呼吸商为0.86时,氧热价为20.41。
所以,非蛋白代谢产热量=328.75×
20.41=6709.8kJ。
(4)计算24小时产热量
24小时产热量=1350+6709.8=8059.8kJ
二、人体能量需要量计算
1、生活作业观察法
能量消耗=∑活动种类能量系数×
该项活动持续时间
2、食物摄入量的能量计算法
调查食物摄入量,根据食物与能量的关系,计算人体能量需要量。
此法简单易行,现埸被广泛使用,但不够准确。
3、体力活动水平计算法
能量需要量或消耗量=BMR×
PAL
第四节DRIs及能量摄入
一、DRIs
二、能量摄入比例
v何谓BM、SDA、RQ?
v试理解能量的作用和生物学意义?
v掌握影响人体能量需要量的主要因素?
v如何测定和估算某一人体或人群的能量消耗量?
v掌握能量摄入比例?
(1)一个19岁男子身高170cm,体重60Kg,体表面积1.65m2,基础代谢率为39.7Kcal/m2/h,计算其24h基础代谢热量。
(2)某男生20岁,身高1.75m,体重70Kg,基础代谢率40Kcal/m2/h,体表面积1.879m2,求普通混合膳食条件下,该男生维持24h基础代谢消耗能量和食物特殊动力作用共需多少Kcal热量。
(3)某男生19岁,身高1.70m,体重65Kg,体表面积1.65m2,基础代谢率为39.7Kcal/m2/h,生活观察法测得24h各项活动消耗量1750Kcal/m2,问该男生每天应补充多少热能满足机体需要?
第三章蛋白质
掌握蛋白质、必需氨基酸的生理功能及需要量
掌握蛋白质营养价值评价方法
学习并了解加工对蛋白质营养价值的影响
了解蛋白质适宜摄入量
自学功能性多肽及氨基酸的生理功能
第一节蛋白质的生理生化
一、蛋白质化学组成
1、AA的分类
按氨基与羧基的数量,可将20种AA分为三类:
酸性、中性、碱性AA。
按体内可否合成,可将20种AA分为三类:
必需、非必需、半必需AA。
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、组氨酸9种,在体内不能自行合成,或合成速率不能满足机体需要,必须由食物供给。
这些氨基酸称为必需氨基酸。
半胱氨酸和酪氨酸在体内能分别由蛋氨酸和苯丙氨酸合成,称为半必需氨基酸。
近年来研究发现,牛磺酸(氨类乙磺酸)亦是人体的条件必需AA,它对婴儿的智力发育有非常重要的意义。
其余9种在体内能自行合成,称为非必需氨基酸。
2、蛋白质的分类:
按必需氨基酸的含量分类:
(1)完全蛋白蛋白质组成中含有全部的人体必需氨基酸且比较均衡,如酪蛋白、卵蛋白。
(2)半完全蛋白含有人体必需氨基酸但组成不平衡,如麦胶蛋白。
(3)不完全蛋白蛋白质组成中缺乏一种或几种人体必需氨基酸,如白明胶。
按功能分类:
(1)活性蛋白包括在生命活动过程中一切有活性的蛋白质:
如酶、激素蛋白、输送和储存蛋白、肌动蛋白、受体蛋白等。
(2)非活性蛋白包括不具活性的、担任生物保护和支持作用的蛋白质:
如胶原、角蛋白、弹性蛋白等。
按结构和溶解度分类:
(1)简单蛋白包括动、植物组织中的白蛋白、球蛋白和植物组中的谷蛋白、麦醇溶蛋白,还有动物组织中含碱性氨基酸比较多的鱼精蛋白、组蛋白。
(2)硬蛋白包括溶解度最低、不易消化的毛发、指甲、蹄、角中的角蛋白和皮肤、骨胳中的胶原蛋白、弹性蛋白。
(3)结合蛋白包括在蛋黄中与磷酸组成的磷蛋白、与脂肪或类脂组成的脂蛋白和在骨胳、肌腱、消化液中与糖结合的粘蛋白、糖蛋白,与核酸、血红素、金属结合的核蛋白、血红蛋白、金属蛋白等。
3、蛋白质的生理功能
1.构成和修补人体机体
2.增强免疫力
3.维持体液和酸碱平衡
4.合成生理活性物质
5.提供能量
蛋白质形式功能例子
结构蛋白质支持昆虫蜘蛛丝纤维;
动物胶原、弹性蛋白;
角质是皮肤和其衍生物蛋白质。
保存蛋白质氨基酸仓库蛋白中的卵蛋白;
牛奶中的酪蛋白。
运输蛋白质其他物质运输脊椎动物血中的血红素;
某些蛋白质运送物质穿过细胞膜。
激素蛋白质生物体活动协调胰岛素。
受体蛋白质细胞对化学刺激回应神经细胞膜中的受体。
收缩蛋白质移动肌肉细胞中的肌动蛋白和肌凝蛋白;
在鞭毛和纤毛中的收缩蛋白质。
防御蛋白质抵抗疾病抗体对抗细菌和病毒。
酶化学反应的选择性催化水解食物中的聚合物。
第二节Pro和AA的需要量
一、蛋白质的需要量
要因加算法(factorialmethod):
用测定必需丢失氮(obligatorynitrogenloss)来确定蛋白质需要量的方法。
氮平衡法(nitrogenbalancemethod):
在控制膳食中有同量蛋白质的情况下,求出达到维持氮平衡时的蛋白质摄入量,作为机体需要量。
氮平衡状态可用下式表示:
摄入N=尿N+粪N+其它N损失(由皮肤及其它途径排出的N)
I=U+F+S
B=I-(U+F+S)
B>
0,如果摄入N量大于排出N量,称为正氮平衡,如生长期的婴幼儿和青少年,孕期及恢复期的病人,其摄入的Pro有一部分变成新组织。
B<
0,如果摄入N量小于排出N量,称为负氮平衡,膳食中如果Protein长期供给不足,或人体处于患病状态,Protein摄入量低而体内Protein合成减少或分解加剧,消耗增加,N的排出量超过摄入量。
二、氨基酸的需要量
各种EAA需要量之间相互搭配的比例,称为EAA需要量模式。
三、限制性氨基酸(LimitedAminoAcid)
被吸收到人体的EAA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(LAA)。
即食物蛋白质中,按照人体的需要及其比例关系相对不足的氨基酸。
LAA中缺乏最多的称为第一限制性氨基酸,依次称为第二、第三限制性氨基酸等。
几种食物蛋白质中的限制性氨基酸
食物名称第一LAA第二LAA第三LAA
小麦、大麦、燕麦赖Lys苏Thr缬Val
大米赖Lys苏Thr—
玉米赖Lys色
Try苏Thr
花生、大豆蛋Met——
棉籽赖Lys——
四、蛋白质的互补作用
几种食物混食,由于必需氨基酸的种类和数量互相补充,而能更接近人体需要量的比值,使生物价值得到相应的提高,这种现象称为蛋白质的互补作用。
如小麦、小米、牛肉、大豆各个单独食用时,其蛋白质生物价值分别为67、57、69、64,而混食的生物价值可高达89。
因为组成蛋白质氨基酸必须同时存在才能合成蛋白质,而且机体内氨基酸的储存量很少,因此膳食中不同蛋白质必须在同一餐摄入才能起到互补作用。
如每3h单独以一种必需氨基酸饲养大鼠,氨基酸的利用不佳,大鼠不能生长。
第三节蛋白质营养价值评价
一、食物氮的存在形式
动物性食物:
肉类绝大部分的氮以蛋白质形式存在,仅有少量游离氨基酸或肽以及核酸、磷脂氮、肌酸、鹅肌肽;
鱼类则非蛋白氮含量丰富,约占总氮量的10-30%;
乳氮约20%属于非蛋白氮。
植物性食物:
种子类几乎95%的氮存在于蛋白质;
根茎类如土豆、胡萝卜等,蛋白质少于50%,多数氮以肽和游离氨基酸的形式存在,特别是土豆富含谷氨酰胺和门冬氨酸。
此外,植物组织中含有不少非蛋白氨基酸
氮换算成蛋白质的换算系数
换算系数
面粉(中或低出粉率)5.70
全麦5.83大米5.95
花生5.46黄豆5.71
芝麻5.30乳类6.38
二、常见食物的蛋白质含量
三、膳食蛋白质的质量评价
1、蛋白质消化率(digestibility,D)食物的蛋白质消化率是指食物蛋白受消化酶水解后吸收的程度,用吸收氮量和总氮量之比表示:
D=吸收N/摄入N×
100
食物蛋白质真实消化率(turedigestibility,TD)可用进食实验测得:
TD=[摄入N-(粪N-粪代谢N)]/摄入N×
粪氮不全是未消化的食物氮,其中有一部分来自脱落肠粘膜细胞、消化酶和肠道微生物。
这部分氮称为粪代谢氮,可在受试者摄食无蛋白膳时,测得粪氮而知,其量约为0.9-1.2g·
24h-1。
如果粪代谢氮忽略不计,即为表观消化率(apparentdigestibility,AD):
AD=(摄入N-粪N)/摄入N×
表观消化率比真实消化率低,对蛋白质营养价值的估计偏低,因此有较大的安全系数。
同时其测定较简便,故一般多采用。
2、蛋白质的生物价值(biologicalvalue,BV)蛋白质的生物价值是为维持和/或生长而在体内保留氮和吸收氮的比值。
3、蛋白质净利用率(netproteinutilization,NPU)蛋白质生物价值没有考虑在消化过程中未吸收而丢失的氮,建议将生物价值乘以消化率,称之为蛋白质净利用率。
NPU=BV×
D=保留N/摄入N
4、蛋白质功效比值(proteinefficiencyratio,PER)
蛋白质功效比值是摄入单位重量蛋白质的体重增加数。
PER=体重增加(g)/摄入蛋白质(g)
5、相对蛋白质价值(realativeproteinvalue,RPV)
相对蛋白质价值是动物摄食受试蛋白的剂量-生长曲线斜率(A)和摄食参考蛋白的剂量-生长曲线斜率(B)比。
RPV=A/B×
6、氨基酸评分(aminoacidscore,AAS)或化学评分(chemicalscore,CS)以每种氨基酸与参考蛋白氨基酸的比值表示。
比值最低的那种氨基酸,即为第一限制氨基酸,此最低比值即受试食物蛋白的氨基酸评分或化学评分。
经消化率修正后的氨基酸评分(PDCAS)=氨基酸评分×
真消化率
第四节加工对蛋白质营养价值的影响
食物加工的方法有加热、冷冻、搅拌、高压、盐腌等,其中以加热对蛋白质的影响最大。
各种蛋白质的耐热性能不一,多数在60-80℃开始变性,蛋白质的一级结构未变。
烹调和防止食物腐败往往采用100-200℃的加热法。
在上述温度下和没有糖存在时,蛋白质发生变性,维持蛋白质空间构象(Conformation)的次级键发生断裂,破坏了肽键原有的空间排列。
原来在分子内部的一些非极性基团暴露到分子表面,使蛋白质的溶解度降低,甚至凝固。
同时各种反应基团如-NH2、-COOH、-OH、-SH释放出来,使蛋白质易于酶解,也变得容易消化。
食物中氨基酸的损失不大。
某些食物中含有阻碍酶作用的抑制剂。
如大豆中的抗胰蛋白酶、血球凝集素,蛋清中的卵粘蛋白等受热后因变性而失去活性。
解除了对酶的抑制作用,从而提高了食物的营养价值。
大部分食品除蛋白质外,还含有具还原性的糖类。
蛋白质过度加热,尤其在有还原糖存在的条件下,可产生非酶的美拉德(Maillard)反应。
食物变成棕褐色,其中氨基酸主要是赖氨酸遭到破坏,减低了蛋白质的生物价值。
同时蛋白质的酶解也下降,使食物不易消化。
美拉德反应的过程甚为复杂,即使在较低温度下也能进行,只是反应速率相当缓慢。
1、加热
绝大多数蛋白质加热后的营养价值得到提高。
因为适宜的加热条件,使蛋白质发生变性,可破坏蛋白酶的活性,杀灭微生物或抑制微生物的生长繁殖,破坏食品原料中原存的有毒成分,提高消化率,增强食品风味和口感。
但加热也会损失部分营养成分,使蛋白质的营养价值有所降低,最容易受加热影响的氨基酸是赖氨酸,粮食经膨化或烘烤能使蛋白质中赖氨酸形成新的酰氨而受到损失,变得难以消化,肉类煮制时约有1.7%的可溶性蛋白质转移到肉汤中,受热凝固而呈泡沫状浮于汤面,这是肉汤中惟一的全价蛋白质。
加热对蛋白质的影响程度与加热时间、温度、湿度以及有无还原性物质等因素有关。
2、碱处理
对食品进行碱处理,尤其与加工同时进行,对蛋白质的营养价值影响很大。
大豆蛋白质在pH值为12.2,40℃条件下加热4h后胱氨酸、赖氨酸逐渐减少。
在更强的碱处理下,温度超过60℃还会引起丝氨酸的减少,同时精氨酸亦被分解成。
在碱处理过程中还可使赖氨酸、色氨酸、精氨酸、胱氨酸和丝氨酸由L-型变为D—型,使蛋白质的营养价值降低。
肉类蛋白质在等电点时持水性最差,肉的质量也差。
加工中适当加人复合磷酸盐(呈碱性),使肉的pH值偏离(高于)蛋白质的等电点,则其持水性明显增加,提高了肉的品质、嫩度,这是调节pH值在食品加工中的应用。
3、脱水干燥
食品经脱水干燥后,便于贮存和运输,但如温度过高,时间过长,蛋白质中的结合水会受到破坏,引起蛋白质变性,从而使食品的复水性降低,硬度增加,风味差,所以较好的干燥方法是:
冷冻真空干燥。
它能使蛋白质的外层水化膜和蛋白质颗粒间的自由水,在低温下结
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