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01产热营养素与能量
临床营养学
Clinicalnutriology
营养与食品卫生学教研室
李华文
绪论
营养(nutrition):
人体摄入食物,消化、吸收和利用其营养成分,以满足其自身生理功能和从事各种活动需要的必要生物学过程。
实质:
生理需要、生物过程。
营养学(nutriology)
研究营养与生物健康关系的学科。
即研究营养素及其生理功能,以及人
体在不同生理状态、特殊环境下的营养需
要、营养过程。
临床营养学(Clinicalnutriology)
研究营养与疾病的关系。
研究食物中营养素及其它生物活性物
质对人体健康的生理作用和影响,以及对
疾病发生、发展和康复的影响的科学。
也称医学营养学medicalnutrition
临床营养学的内容:
在人类营养学基础上,根据各种疾病的生
化、代谢特点,通过营养素的调整,达到调节患
者的生理功能,调节人体的免疫功能,增强抗氧
化能力,减少组织损伤,促进修复,使临床的手
术治疗、药物治疗、放射治疗等发挥更好治疗效
果,达到及早康复的目的。
临床营养发展简史
特别是二战后生化、分子生物学的发
展对酶、激素的蛋白本质的研究;
维生素与疾病关系;
临床生理、生化发展;
临床医学,特别是外科、护理发展;
公共营养、营养监测与营养调查。
发展趋势
外科与护理
肠内外营养
治疗与康复
预防与保健
如何学好临床营养学?
1、营养素、功能、食物来源与供给;
2、营养评价方法;
3、疾病的营养治疗原则、治疗措施;
第一章营养素和能量
(Nutrientsandenergy)
第一节概述
一、基本概念
1、食物(Food)
生物为了生存和生活必须摄入体内的
营养物质的载体。
是人类赖以生存的基本
条件。
一般等同“食品”(加工制作食物)。
2、膳食(diet)
由多种食物组成的日常饮食。
3、营养素(nutrients)
食物中具有营养功能的。
六大类:
Ø宏量营养素(macronutrients):
蛋白质、脂肪、碳水化合物。
它们需要量以g计,产生热量(能量)。
Ø微量营养素(micronutrients):
矿物质、维生素。
它们需要量以mg或ug计,不直接产生热量。
4营养素(生理)需要量
(nutritionalrequirement)
维持正常生理功能、健康所需要的热能和各种营养素的量。
最低需要量:
生理平衡(生理需要量)
适宜需要量:
生长、健康、劳动能力
5、营养素供给量标准:
也称每日膳食营养供给量
(RDA,RecommendedDietaryallowances)
在生理需要量基础上,考虑人群安全率、饮食习惯、食物生产、社会经济条件等因素、国家行政部门或营养权威机构制定的营养素适宜摄入量。
RDA特点:
✓高于生理需要;
✓绝大多数;
✓制定;
✓每日量、一个时期。
1)估计平均需求量EAR:
特定人群、平均需要、50%个体
2)推荐摄入量RNI:
相当于RDA,满足97-98%
RNI=EAR+2SD或=1.2xEAR(变异系数10%)
3)适宜摄入量AI:
健康人群、观察或实验,不准确(>RNI)
4)可耐受最高摄入量UL:
- UL,毒副危险增加
DRIs的特点:
✓2000年制定;
✓预防慢性病为目标(RDA预防营养缺乏);
✓一组指标。
二、本章分七节,分别讨论
第二节、蛋白质(protein)
一概述
蛋白质是一切生命的物质基础。
是含C、H、O、N、S等元素高分子含
氮化合物。
N:
16%
人体蛋白质由20种氨基酸组成。
✓8种必需氨基酸:
缬、异亮、亮、苯丙、蛋、色、苏、赖氨酸
✓12种非必需氨基酸:
甘、丙、脯、酪、半胱、天冬、谷、
组、精、丝氨酸;天冬酰胺、谷氨酰氨
Ø必需氨基酸(EAA,essentialaminoacid):
体内不能合成或合成数量不足,必须由
膳食供给满足生理需要的氨基酸。
成人8种:
缬、异亮、亮、苯丙、蛋、
色、苏、赖(借一两本淡色书来);
幼儿9种:
8种+组氨酸。
Ø条件必需氨基酸:
酪、半胱氨酸由蛋、苯丙氨酸转变,如
其食物供应充足,分别可减少蛋、苯丙氨
酸的需要量30%、50%
Ø非必需氨基酸
(NEAA,non-essentialaminoacid)
其它的氨基酸。
同样需要、可合成而已。
二蛋白质的生理功能
Ø构成机体组织和更新修复
人体16~19%;
更新修复,每天3%,合成与分解处于
动态平衡。
氮平衡(Nitrogenbalance)
在一定时间(24h)摄入与排出的氮量基
本相等,称为氮平衡。
用于测试人体蛋白质需要量、衡量蛋白
质质量、评价蛋白质营养状况的重要指标
✓数学表达公式:
NB=I-E=I-(F+U+S)
氮平衡=摄入氮-(粪氮+尿氮+皮肤等排出氮)
✓正氮平衡
摄入氮>排出氮
如:
婴幼儿、青少年
✓负氮平衡
摄入氮<排出氮
如:
消耗性疾病患者
影响氮平衡的因素:
Ø能量与蛋白质的供给:
能量要充足
Ø机体活动量
Ø合成与分解激素
Ø试验的试验期的时间不能太短(5-8天)
Ø提供机体氮源,构成体内重要物质
重要生理活性物质,如酶、激素、Hb、
抗体、核蛋白等。
Ø提供热量:
4kcal/g
三、人体蛋白质营养状况评价
(一)膳食调查:
摄入量、氮平衡
(二)人体测量:
身高、体重
(三)实验室检查:
血清蛋白(ALB)、Hb
(四)蛋白质缺乏症
生长发育迟缓、贫血、易感染、
蛋白质营养不良等
消瘦型(marasmus):
蛋白质、能量
水肿型(kwashorkor):
蛋白质
Proteindeficiencydisease,TypeMarasmus
Proteindeficiencydisease,TypeKwashiorker
(五)蛋白质过多
伴随动物脂肪过多
肾负担加重、肾功能不全
四、食物来源和供给量
2、供给量
占总热量的10-15%,0.8g/(kg.d)
成人:
70~80g/d;
孕妇:
增加5g、15g、20g;
乳母:
增加20g。
五食物蛋白质的营养价值评价
Ø食物的蛋白质含量
蛋白质的质量高低,数量是基础。
动物性食物如畜肉10-20%,大豆35
-40%,其他植物性食物如谷类7.5-15%。
蛋白质含量测定:
凯氏(kjeldahl)定氮法,计算N量
平均蛋白质含N:
16%
食物粗蛋白含量=含N量x6.25
Ø蛋白质消化率(digestibility)
蛋白质真消化率=X100%
蛋白质表观消化率=X100%
✓真消化率>表观消化率
✓反映被消化酶分解程度,值越高,吸收利用越好。
✓受人体因素影响:
消化功能、情绪
✓受食物因素影响:
植物<动物。
如:
蛋类98%,乳类97-98%,肉类92-94%,植物一般低于80%
Ø蛋白质生物学价值(biologicalvalue,BV)
反映蛋白质利用率。
蛋白质生物学价值=x100%
v储留氮(利用)=吸收氮-(尿氮-尿内源氮)
v吸收氮(吸收)=摄入氮-(粪氮-粪内源氮)
v常见食物的BV:
鸡蛋94、牛奶90、猪肉74、大米77、
黄豆64
v蛋白质生物学价值的高低,主要决定于EAA含量和比值,即氨基酸模式。
v氨基酸模式(aminoacidpattern)
某食物蛋白质的各种必需氨基酸的构成比例。
以色氨酸含量为1时的标化比例。
成人:
色:
苏:
异:
缬:
赖:
蛋:
苯:
亮
(mg/kg)3.57101012131414
(比值)1:
2:
2.8:
2.8:
3.4:
3.7:
4.0:
4.0
当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(BV)越高,其营养价值也越高。
v参考蛋白质(referenceprotein)
鸡蛋的蛋白质与人体蛋白质的氨基酸模式非常接近,实验中作为参考蛋白,或标准蛋白。
v限制性氨基酸(LMA,limitingaminoacid)
与标准蛋白(鸡蛋)比较,食物蛋白质中一种或几种EAA相对含量较低,导致其他的EAA在体内不能被充分利用,其蛋白质营养价值降低。
这些含量相对较低的EAA为限制性氨基酸(LMA)。
最低的为第一LMA,依次类推为第二、三…LMA。
例如,谷类蛋白质,第一LMA为赖氨酸;豆类则为蛋氨酸;鱼翅为色氨酸(缺鲜味)。
v蛋白质互补作用(complementaryaction)
多种食物混合食用,其蛋白质之间相互补充EAA的不足,提高整个膳食的蛋白质营养价值。
例如,大米和大豆混合膳食。
Ø其他评价指标:
✓蛋白质净利用率(NPU)(自学)
反映蛋白质在体内被利用的情况。
蛋白质净利用率(%)=BVx消化率
储留氮
=x100%
摄入氮
✓蛋白质功效比值(PER)(自学)
测定生长发育中的幼小动物平均摄入
1g蛋白质所增加的体重克数来表示蛋白质
被机体利用的程度。
动物体重增加g数
PER=
摄入食物蛋白总g数
✓氨基酸评分(AAS)或称化学评分
反映蛋白质构成和利用关系。
鸡蛋蛋白质作为标准蛋白(参考蛋白)。
被测蛋白质每g氮中某氨基酸量(mg)
AAS=
标准蛋白质每g氮中该氨基酸量(mg)
第一LMA的评分值,即为该蛋白质的评分。
●完全蛋白(completeprotein):
肉蛋奶
●不完全蛋白(incompleteprotein):
鱼翅
●半完全蛋白:
玉米蛋白
summary
Ø掌握氮平衡;蛋白质生理功能;必需氨基酸种类、氨基酸模式和限制性氨基酸;食物来源与供给量。
Ø熟悉蛋白质分类;食物蛋白质营养评价,人体蛋白质营养状况评价。
Ø了解蛋白质代谢;氨基酸分类。
第三节脂类(lipids)
一、概述
(一)脂类分类
(二)代谢途径
❑分类:
(略)
脂类
❑代谢途径(略)
▪立即的能源
▪储存的能量
▪细胞结构成分
▪其他必需化合物的中间成分
二脂类的生理功能
Ø供能与储能物质
9kcal/g
充足脂肪,节约蛋白质作用(脂肪供能
充足减少蛋白质用作能源物质)。
Ø构成机体(细胞)组织和重要物质
磷脂:
细胞膜流动性、神经鞘磷脂
脂蛋白:
吸收、转运、代谢的功能成分
糖脂:
脑苷脂,神经节苷脂
胆固醇:
类固醇激素、VD3原。
Ø促进脂溶性Vit的消化、吸收、转运
VitA、D、E、K
Ø食物色香味,饱腹感
Ø提供必需脂肪酸
v必需脂肪酸(EFA,essentialfattyacid)
人体不可缺少,但自身不能合成、必
需由食物提供的多不饱和脂肪酸:
亚油酸(C18:
2,n-6)
α-亚麻酸(C18:
3,n-3)
✓参与生物膜结构:
线粒体、细胞膜的膜磷脂
✓参与磷脂和胆固醇酯化:
运输、代谢
✓体内重要生物活性物质的来源:
花生四烯酸→前列腺素/白三烯类/血栓素,与炎症、血小板凝聚、免疫等有关
三、食物来源与供给量
❑磷脂:
蛋黄、瘦肉、脑、肝、肾等
❑胆固醇:
肉类、脑、内脏、蛋黄、奶油等
❑EFA:
主要植物油类,例如:
棉油55%
豆油52%
芝麻油44%
玉米胚油48%
❑EPA(C20:
5)、DHA(C22:
6):
深海鱼类
脂类供给量
占总热量的20-25%;
饱和脂肪酸占总热量10%以下;
EFA占总热量3%以上,占总脂类10%;
饱和:
单不饱和:
多不饱和=1:
1:
1
四、食物脂类营养价值评价
Ø消化率
植物油熔点低,消化率高。
动物脂肪相反。
ØEFA含量
豆油、花生油、玉米油等EFA含量越高,营养价值越高。
Ø脂溶性维生素含量
鲨鱼肝油含量最多;猪油内不含维生素A、D;植物油含VitE高
Ø脂类稳定性
不饱和脂肪酸
VitE的含量
summary
Ø掌握脂类生理功能;必需脂肪酸概念、种类、生理功能;脂类食物来源与供给。
Ø熟悉食物脂类营养评价。
Ø了解脂类分类、代谢;必需脂肪酸分类与命名。
第四节碳水化合物
(carbohydrates)
一、概述
(一)碳水化合物概念
含C、H、O三种元素化合物、分子式
多为:
Cn(H2O)n
(二)碳水化合物的分类
Ø单糖(3-7C):
葡萄糖、果糖、半乳糖、山梨醇、甘露醇等。
Ø双糖:
麦芽糖、蔗糖、乳糖等。
Ø低聚糖(2-10单糖):
棉子糖、水苏糖、低聚麦芽糖、低聚果糖等。
Ø多糖:
淀粉、糖原、纤维素等。
(三)不可利用的多糖
Ø膳食纤维(dietaryfiber)
存在植物体中不能被人体消化吸收的多糖,包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶等有独特的生理功能。
特点:
持水性
Ø抗性淀粉(resistantstarch)
健康人小肠内剩余的、不被消化吸收的淀粉及其降解产物总称。
类似膳食纤维生理特性,但不易保持水分。
小肠部分消化,结肠发酵完全吸收
(四)血糖指数(glycemicindex,GI)
分别摄入含50g碳水化合物的食物与50g葡萄糖后2h血浆葡萄糖糖耐量曲线下面积之比。
衡量CHO对血糖反应的有效指标
GI越小,食物升血糖程度越小;
糖尿病:
低GI消化道病:
高GI
●葡萄糖的GI标准化为100。
●精制米:
高达80-90,面粉40-60
●根茎类蔬菜:
土豆80-85
●高糖水果:
西瓜、菠萝和香蕉50–70
●坚果和豆类:
10-20。
●动物性食物:
肉类、鱼类和蛋类接近0。
一般,精加工、含糖高的食物GI高
GI瘦身法
二、生理功能
Ø最直接、最经济、最主要的供能\储能
物质。
葡萄糖、糖原的形式
4kcal/g
Ø参与构成机体组成的重要物质
糖蛋白(核糖)、
粘蛋白(信息传递)、
糖脂(脑苷脂)。
Ø物质代谢的“中转站”
通过三羧酸循环,参与
脂肪酸(酮体)、氨基酸的代谢
Ø改善食物感观品质
美拉德反应(氨羰基反应)
Ø碳水化合物对蛋白质节约作用;
抗生酮作用;
解毒作用(肝葡萄糖醛酸);
调节血糖。
三、食物来源与供给量
❑食物来源
粮谷类(70-80%),薯类(20-25%),
豆类(21-60%),坚果类,食糖(蔗糖),
酒精等。
❑供给量
供热比60-70%
summary
Ø掌握碳水化合物生理功能;血糖指数概念与
意义;食物来源。
Ø熟悉不可利用多糖的概念。
Ø了解碳水化合物的分类。
第五节能量(energy)
一、概述
能量(energy)是一个系统作功的能力。
体内能量,一方面,不断释放出热量,
维持体温恒定并向环境散发,另一方面,
作为能源维持生命活动(ATP)。
Ø能量单位及换算
国际单位:
焦耳(焦,J),常用kcal
换算关系:
1kcal=4.184kj
Ø能量来源:
三大产热营养素
Ø能量系数:
蛋白质:
4kcal/g
脂肪:
9kcal/g
碳水化合物:
4kcal/g
4、9、4称能量系数(产热系数)
二、人体的能量消耗
Ø基础代谢(basalmetabolism)
最基本生命活动(体温、心跳、呼吸、细胞与器官基本功能)的消耗、是热能最重要部分。
用基础代谢率(BMR)表示,其影响因素多,包括体形与瘦体质、年龄、性别、内分泌、应激等。
❑体力活动
与职业、活动强度、时间有关。
占总能量消耗15-30%;
体力活动分轻、中、重三级;
肌肉发达、体重越重、活动时间越长
消耗的能量越多
Ø食物特殊动力作用
(specificdynamicaction,SDA)
摄食过程中额外增加能量消耗的现象。
混合性食物SDA相当基础代谢的10%。
又称食物热效应(Thermiceffectoffood,TEF)。
TEF与食物营养成分、进食量、进食频
率有关;
不同产热营养素其SDA不同,富含蛋白
质食物>碳水化合物>脂肪;
进食快>进食慢。
❑生长发育和特殊生理需要
婴幼儿童青少年、孕妇乳母。
热能的消耗同能量需要一致。
三、人体能量需要及供给
1、食物来源(供热比)
碳水化合物:
60~70%
脂肪:
20~25%
蛋白质:
10-15%
早、中、晚餐能量:
30%、40%、30%
2、供给量
成人中体力:
2300~2700kcal/d;按
体力劳动分级、男女不同,孕、乳、儿童
各年龄不同。
3、能量平衡
能量平衡:
能量摄入=能量消耗
能量不足:
摄入<消耗,儿童生长受阻
能量过剩:
摄入>消耗,心血管疾病
summary
Ø掌握能量单位及换算;能量来源与能量系数;人体能量消耗;能量的供应。
Ø熟悉能量平衡
Ø了解人体能量需要量测定、推算
第六节
矿物质(minerals)
一、概述
体内各种元素,除主要以有机化合物
形式存在的C、H、O、N外,其余元素无论
含量多少,存在形式如何,统称矿物质,
亦称为无机盐、灰分,包括微量元素
❑常量元素(macroelements)
含量大于0.01%,占无机盐总量的99.9%,如:
钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫等
❑微量元素(microelments)
含量极微,小于0.01%。
铁、锌、碘、硒、铜、钼、铬、钴、
锰、硅、硼、钒、镍、氟、铅、镉、汞、
砷、铝、锡等。
必需微量元素(essentialmicroelements)
满足人体生理功能,必需由膳食补充
的微量元素:
铁、锌、碘、硒、铜、钼、
铬、钴等8种;
可能的必需微量元素:
锰、硅、硼、钒、镍等5种。
此外,具有潜在毒性,低剂量时可能具有功能作用:
氟、铅、镉、汞、砷、铝、锡等7种。
❑元素特点:
人体不能自身生成、也不能代谢消失,必须食物提供;
微量元素生理剂量和中毒剂量相差不大,易过量中毒。
❑生理功能
(1)构成人体组织的重要成分
(2)维持水、电解质及酸碱平衡
(3)调节细胞膜的通透性和细胞内外液的渗透压。
(4)维持神经肌肉的正常兴奋性。
(5)构成酶的辅基、激素、维生素、蛋白质和核酸的成分、酶的激活等。
二、各类元素
(一)、钙(calcium)
850-1200g/人,占人体体重的1.5-2.0%
99%:
骨骼牙齿
0.5%:
与柠檬酸鳌合或与蛋白质结合
0.5%:
离子形式存在于软组织、细胞
外液、电解质液中。
这1%,统称混溶钙池,与骨钙保持
动态平衡,对维持机体正常生理状态非常
重要。
1、生理功能
(1)构成骨骼牙齿(10-12年Ca更新一次)
(2)维持神经与肌肉活动兴奋性
(Ca低、兴奋性增高)
(3)促进体内某些酶的活性。
(4)参与凝血酶原激活过程。
(5)其他:
激素分泌、体液酸碱平衡、维
持渗透压、细胞内胶质稳定等。
2、缺乏症
由于膳食缺乏;日光照射不足;胃肠
吸收障碍等导致。
(1)婴儿:
佝偻病。
(2)成年人:
骨软化-骨质疏松-自发
性骨折。
3、过量缺乏症
肾结石
奶碱综合症
干扰其他物质吸收
4、吸收和利用
❑不利吸收的因素:
草酸盐、植酸盐(与Fe竞争);
脂肪酸(皂钙);
膳食纤维(糖醛酸残基);
磷酸盐(Ca/P);
药物(制酸剂);
❑有利吸收的因素
VD
乳糖(可溶性鳌合,PH值下降)
氨基酸(可溶性络合)
蛋白质摄入量不足
❑影响最大的是机体钙需要的状况
如:
婴幼儿、孕妇、乳母、老年人,吸收率可达60-70%,而一般成人肠道吸收20-30%。
5、食物来源与供给量
(1)食物来源
我国主要是豆类及其制品。
在牛乳(104mg)及其制品、水产品(海虾146mg,河虾325mg)、鱼、虾皮(991mg/100g)等含量较高。
(2)供给量
成人:
800mg
孕妇:
1000,1000,1200mg
乳母:
1200mg
(二)铁(iron)
体内铁:
4-5g/成人;
60-75%:
血红蛋白、肌红蛋白
25-30%:
储存于肝、脾、骨髓。
1、生理功能
(1)组成Hb、肌红蛋白、细胞色素A、
呼吸酶。
参与体内O2和CO2的转运、
交换、组织呼吸
(2)红细胞的成熟。
(寿命、溶血)
(3)其他:
β-胡萝卜素→VA;
嘌呤与胶原合成;
抗体产生;
药物解毒。
VCD
2、缺乏症:
(1)缺铁性贫血:
分三个阶段ID、IDE、IDA
(2)其他:
孕妇流产、早产;胎儿、新
生儿唇腭裂畸形
3、过量与毒性:
口腹铁剂和输血
(1)急性铁中毒:
胃肠道出血坏死
(2)慢性铁中毒:
肝铁异常蓄积-含铁血黄素沉积症
器官纤维化
4、铁的形式与来源:
食物中多数为Fe3+;少数为Fe2+.
前者主要在植物性食物中,为非血红素
铁,吸收率<10%,一般吸收率5%;Fe3+必
须还原成Fe2+才能吸收(Vc)。
后者主要在动物性食物中,为血红素铁,吸收率达10-30%,受影响因素少。
5、吸收和利用
主要是指非血红素铁(植物性食物)
(1)不利吸收因素:
植酸盐、草酸盐、磷酸盐、碳酸盐;
胃酸缺乏或制酸药;
锌、铁盐竞争;
脂肪消化不良。
(2)有利吸收因素:
VC:
(F
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