第一章 營養學基礎
第一節 能量
機體在物質代謝過程中伴隨著能量（energy）的釋放、轉移和利用，它是生命活動的基本特征之一。研究人體能量代謝的目的在於研究能量平衡，失去平衡則影響機體一係列正常生理活動。因此，能量代謝是營養學所研究的重要內容之一。
一、能量的單位
人體所需的能量國際上以焦耳(Joule,J）、千焦(KJ)、兆焦(MJ)作為單位。1焦耳是用1牛頓的力把1Kg的物體移動1m所需要的能量。傳統應用中，能量常使用千卡(Kcal)為單位。1千卡指1升純水從15℃上升到16℃所需要的能量。其換算關係是：
1Kcal=4.184KJ 1KJ=0.239Kcal 1MJ=1000KJ=106J
二、能量的來源
人體所需要的能量來源於碳水化合物、脂肪和蛋白質三大產能營養素。它們在體內氧化實際產生的能量為：
1g碳水化合物產生能量16.81KJ(4.0Kcal)
1g脂肪產生能量37.56KJ(9.0Kcal)
1g蛋白質產生能量16.74KJ(4.0Kcal)
每克產能營養素在體內氧化所產生的能量值叫做“食物的熱價”也叫“食物的能量卡價”或稱“能量係數”。
三、能量的消耗
能量守恒定律告訴我們，能量從一種形式轉化為另一種形式的過程中，能量既不增加也不減少。機體的能量代謝同樣遵循這一普遍規律。在整個能量代謝過程中，人體能量的需要與消耗是一致的。正常成人的能量消耗主要包括基礎代謝、體力活動和食物熱效應，而對於生長發育期的兒童及孕婦、乳母等特定群體還要滿足其特殊的生理需要。
（一）基礎代謝（BM）
基礎代謝是指人體維持最基本生命活動情況下的能量代謝。即在清晨、安靜、空腹狀態下，不受精神緊張、肌肉活動、食物和環境溫度等因素影響的能量代謝。這時的能量消耗主要用於維持體溫、呼吸、血液循環和細胞代謝等基本生命活動。在單位時間內人體體表麵積每平方米所消耗的基礎代謝，又稱為基礎代謝率（BMR）。
（二）體力活動
體力活動是人體能量消耗的主要方麵。生理情況相近的人，基礎代謝消耗的能量是相近的，但體力活動時能量的消耗差別很大。機體任何輕微活動都可提高代謝率，其中影響體力活動能量消耗的因素主要包括：①肌肉越發達者，能量消耗越多；②體重越重者，能量消耗越多；③勞動強度越大、持續時間越長，能量消耗越多；④與工作的熟練程度有關。
（三）食物熱效應
食物熱效應是指由於進食引起能量消耗額外增加的現象，也叫食物特殊動力作用。進食碳水化合物可使能量消耗增加5%～6%，進食脂肪可使能量消耗增加4%～5%，進食蛋白質可使能量消耗增加30%～40%。一般混合膳食時約增加基礎代謝的10%。
重點提示：食物熱效應隻能增加體熱的外散，而不能增加可利用的能量。也就是說，食物熱效應對於人體是一種損耗而不是一種效益。
（四）生長發育及其它因素
在生長發育期，能量消耗還包括生長發育所需要的能量。另外，孕婦的能量消耗則包括自身和胎兒發育等所需的能量；情緒和精神狀態對機體的能量消耗亦有影響，如精神緊張地工作，可使大腦的活動加劇，能量代謝增加。
四、能量的分配
三大產能營養素在體內都有其特殊的生理功能並彼此相互影響，如碳水化合物與脂肪的相互轉化及其對蛋白質的節約作用。因此，三者在總能量供給中應有一個恰當的比例。根據我國的飲食特點，成年人碳水化合物供給量應占總能量的55%～65%，脂肪占20%～30%，蛋白質占10%～15%。年齡越小，蛋白質及脂肪供能所占比例應越大。正常成人脂肪攝入量不宜超過總能量的30%。
五、能量的攝入量
人體能量代謝的最佳狀態是達到能量攝入與能量消耗的平衡。這種能量平衡是機體健康的保證。如果能量長期攝入不足，各種生理功能將受到嚴重影響，可出現營養不良性水腫、機體抵抗力下降、嬰幼兒生長發育遲緩等一係列蛋白質-能量營養不良症狀。反之，能量攝入過多，則易導致肥胖、高血壓、冠心病、糖尿病以及癌症等疾病的發病率增高。
第二節 蛋白質
蛋白質(protein)是化學結構複雜的高分子有機化合物，是人體必需營養素之一。生命活動需要千萬種具有獨特功能的蛋白質互相配合才能完成。蛋白質是生命的物質基礎，生命的產生、存在和消亡都與蛋白質有關，沒有蛋白質就沒有生命。
一、蛋白質的組成及其分類
（一）組成
組成蛋白質的主要元素有碳、氫、氧、氮以及硫和磷，有些蛋白質還含有鐵、碘、鋅等其它元素。由於碳水化合物和脂肪中僅含有碳、氫、氧而不含氮，所以，蛋白質是人體氮的唯一來源。
（二）分類
蛋白質的化學結構非常複雜，在營養學上常按其營養價值和氨基酸組成分類。
1.完全蛋白質 所含必需氨基酸種類齊全、數量充足、比例適當，能促進兒童的生長發育，維持機體的健康。如酪蛋白、卵磷蛋白、大豆蛋白等。完全蛋白質也叫優質蛋白。
2.半完全蛋白 所含必需氨基酸種類齊全，但氨基酸數量不充足，比例不適當，可以維持生命，但不能促進生長發育。如小麥中的麥膠蛋白等。
3.不完全蛋白 所含必需氨基酸種類不全，既不能維持生命，也不能促進生長發育。如玉米中的玉米膠蛋白，動物結締組織和肉皮中的膠質蛋白等。
二、氨基酸(amino acid)
（一）必需氨基酸
氨基酸是組成蛋白質的基本單位。人體組成蛋白質的氨基酸有20餘種，但隻有一部分可以在體內合成，其餘的則不能合成或合成速度不夠快。這些必須由食物供給的機體需要而又不能自身合成或合成速度不夠快的氨基酸，稱為必需氨基酸。迄今，已知人體的必需氨基酸有9種，它們是異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸和組氨酸。
（二）氨基酸模式
人體必需的氨基酸不僅有種類和數量上的需要，而且還有比例上的要求，這樣才能使其組成的蛋白質被機體充分利用。我們把某種蛋白質中各種必需氨基酸的構成比例稱為氨基酸模式。為了保證人體合理營養的需要，一方麵要充分滿足人體對必需氨基酸種類和數量的需求，另一方麵還必須滿足各種必需氨基酸之間的比例。食物蛋白質的氨基酸模式越接近人體蛋白質的氨基酸模式，這種蛋白質在體內被利用的程度就越高。一般動物性蛋白和大豆蛋白的氨基酸模式與機體接近，有利於吸收，其營養價值較高，屬於優質蛋白質。
（三）限製氨基酸
食物蛋白質中如果某種必需氨基酸含量不足，稱為限製氨基酸。其中含量最低的稱第一限製氨基酸，其餘類推。用限製氨基酸補充到相應的食物中，可以起到互補作用。如麵粉中的賴氨酸是限製氨基酸，添加賴氨酸可提高麵粉蛋白質的營養價值。
三、蛋白質的生理功能
（一）構成和修複組織
體內蛋白質處於不斷分解、重建及修複的動態平衡中，隻有攝入足夠的蛋白質才能滿足組織細胞的更新修複。如果蛋白質供應不足，必將缺乏生長、更新和修補組織的材料，從而導致嬰幼兒生長發育遲緩、成年人體質下降、病員傷口愈合減慢。
（二）參與調節生理功能
蛋白質參與構成多種生理活性物質，從而調節生理功能。如酶蛋白、核蛋白、免疫球蛋白、運鐵蛋白以及蛋白質的衍生物所構成的某些激素等都是調節機體生理活動的重要物質。
（三）供給能量
蛋白質是人體能量的來源之一。但是，供能是蛋白質的次要功能，隻有當碳水化合物和脂肪供應不足時才被動用。每克蛋白質可供給16.74KJ(4.0Kcal)的能量。
四、蛋白質的營養價值評價
食物蛋白質的營養價值主要取決於其含量和必需氨基酸的組成。其次，蛋白質在體內的消化、吸收、利用等情況也是評價蛋白質營養價值的指標。
（一） 蛋白質的含量
食物蛋白質含量是評價食物蛋白質營養價值的一個重要方麵。由於食物蛋白質的含氮量比較恒定，大多數蛋白質的含氮量為16%，即每克氮相當於6.25克的蛋白質，我們把6.25稱為蛋白質的折算係數。這樣，我們可以測出食物中的含氮量乘以折算係數，即可得到食物蛋白質的含量。
（二）蛋白質的消化率
蛋白質的消化率是評價食物蛋白質營養價值的生物學方法之一，是指蛋白質在消化道內被吸收的蛋白質占攝入蛋白質的百分比，是反映食物蛋白質在消化道內被分解和吸收程度的一項指標。動物蛋白質的平均消化率高於植物蛋白質。
（三）蛋白質的生物學價值
蛋白質的生物學價值是評價蛋白質在體內利用程度的常用方法。它以食物蛋白質在體內吸收後被瀦留利用的氮量與被吸收氮量的比值來表示，用以反映蛋白質在體內的利用程度，簡稱生物價。生物價值越高，表明其吸收後被機體利用的程度越高，最大值為100。
食物的蛋白質生物學價值各不相同的，一般動物性食物的生物價高於植物性食物。
常用食物蛋白質生物學價值
食物名稱 生物學價值 雞蛋黃96芝麻71全雞蛋94小麥67牛奶90馬鈴薯67雞蛋白83豆腐65魚83熟黃豆64蝦77玉米60大米77花生59牛肉76綠豆58白菜76小米57豬肉74生黃豆57甘薯72高梁56 （四）其它
其它評價蛋白質的營養價值指標還包括蛋白質的利用率、蛋白質功效比值、氨基酸評分等。
五、蛋白質的互補作用
兩種或兩種以上食物蛋白質混合食用，由於必需氨基酸的種類和數量互相補充，更接近人體需要量的比值，從而提高蛋白質利用率，這種作用稱為蛋白質互補作用。為了充分發揮食物蛋白質的互補作用，在膳食調配中我們應盡量遵循三個原則：①食物的生物學種屬越遠越好；②食物搭配的種類越多越好；③食用時間越近越好。
重要提示：因為組成蛋白質的氨基酸必須同時存在才能合成蛋白質，而且機體內氨基酸的儲存量很少，所以膳食中不同蛋白質必須在同一餐攝入才能起到互補作用。
六、蛋白質的食物來源和供給量
蛋白質廣泛存在於動植物食物中。動物性食物如肉、魚、蛋、禽、奶蛋白質含量一般在10%～20%，均屬於優質蛋白質。植物性食物以豆類的蛋白質含量較高，約為20%～40%，且氨基酸的組成比較合理，在體內的利用率較高，是植物蛋白質中非常好的蛋白質來源；穀類和薯類含蛋白質一般不足10%，但由於它的攝入量比較大，所以，仍然是膳食蛋白質的主要來源。
蛋白質的供給量占總能量的10%～15%為宜。
第三節 脂類
脂類（lipids）是脂肪和類脂的總稱，是人體重要的營養物質。它們的共同特點是難溶於水而易溶於有機溶劑。人體的脂肪組織多分布於皮下、腹腔、肌纖維間，具有保護器官和調節體溫等作用。所有生物膜的結構和功能與所含脂類成分有密切關係，膜上許多酶蛋白與脂類結合並發揮作用。膽固醇則是機體主要的固醇物質。
一、脂類的分類
脂類包括脂肪和類脂。
脂肪是由一分子甘油和三分子脂肪酸結合而成。脂肪酸按其結構可分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。一般植物性脂肪含較多不飽和脂肪酸，並多呈液態如植物油；而大部分動物性脂肪則含較高的飽和脂肪酸，比較典型的如豬油、牛油等。
類脂包括磷脂、糖脂、固醇類和脂蛋白等。
二、必需脂肪酸
某些機體不能合成，必須由食物提供來滿足生命活動需要的脂肪酸叫做必需脂肪酸。人體所必需脂肪酸有亞油酸和亞麻酸。必需脂肪酸在體內有多種生理功能，可參與線粒體和細胞膜磷脂的合成；參與維持正常視力；參與脂質代謝；參與精子的形成；參與合成前列腺素。
三、脂類的生理功能
（一）供給能量。
脂肪是高能食物，1克脂肪在體內氧化產生37.7KJ（9kcal）能量。
（二）構成機體組織和重要物質，維持細胞結構和功能。
（三）促進脂溶性維生素的吸收。
（四）提供必需脂肪酸。
（五）維持體溫、保護髒器。
（六）改善食物性狀，增加胞腹感。
四、磷脂和膽固醇
磷脂不僅是生物膜的重要組成成分，而且對脂肪的吸收和運轉以及儲存脂肪酸（尤其是不飽和脂肪酸）起著重要作用。磷脂主要來源於蛋黃、瘦肉、腦、肝和腎中，機體自身也能合成所需要的磷脂。
膽固醇廣泛存在於人體各組織中，是許多生物膜的重要組成成分，是合成膽汁酸和類固醇激素的必需物質。膽固醇一方麵來源於食物（如肉類、動物內髒、腦、蛋黃和奶油等），另一方麵膽固醇還可以由人體合成。膽固醇在腸道中的吸收率隨食物膽固醇含量增加而下降；膳食中含飽和脂肪酸含量過高，可使血漿膽固醇升高；植物性食物中的穀固醇和膳食纖維可減少膽固醇的吸收。
重點提示: 食物纖維可減少膽固醇的吸收；牛奶可抑製膽固醇的生物合成；大豆可增加膽固醇的排泄；菌類食物有可能改變血漿膽固醇水平。
五、脂類的營養價值評價
（一）消化率
脂肪的消化率與其熔點密切相關，熔點高於50℃的脂肪不易消化，熔點越低，越容易消化，如在室溫下液態的脂肪消化率可高達97％～98%。一般情況下，嬰兒膳食中的乳脂，吸收最為迅速；植物油消化率較高；食草動物的體脂，含硬脂酸多，較難消化。
（二）必需脂肪酸的含量
必需脂肪酸中亞油酸含量最為重要，一般植物油中亞油酸含量高於動物脂肪，其營養價值則優於動物脂肪。亞油酸能明顯降低血膽固醇，而飽和脂肪酸卻顯著增高血膽固醇。
（三）脂溶性維生素的含量
脂溶性維生素含量高的脂肪其營養價值也高。維生素A和維生素D存在於多數食物的脂肪中，維生素E廣泛分布於動植物組織內，其中以植物油類含量最高。