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1、第二章热能第一节热能的单位多年来 营养学界表示热能单位习惯于用卡 cal 或千卡 kcal 表示 1kcal是把1000g水由15 升高到16 所需要的能量 现在国际上通用的单位是 焦 J 1J是1N的力作用在一质点上 使它在力的方向上移动lm距离所做的功 1J的1千倍为1kJ 1kJ的1千倍为1MJ 在营养学上热能的需要量较大 故在文献上多使用 MJ 两种能量单位换算公式如下 kcal 4 184kJ1KJ 0 239kcal1000kcal 4184kJ1000KJ 239kcal 4 184MJ1MJ 239kcal 第二节食物能值一 食物能值与生理能值食物中具有供能作用的物质如糖类 脂
2、肪和蛋白质被称为三大产能营养素 糖类和脂肪彻底燃烧时的最终产物均为二氧化碳和水 蛋白质体外燃烧时的最终产物是二氧化碳 水和氮的氧化物等 食物能值是食物彻底燃烧时所测定的能值 亦称 物理燃烧值 或称 总能值 生理能值是机体可利用的能值 在体内 糖类和脂肪氧化的最终产物与体外燃烧时相同 因考虑到机体对它们的消化 吸收情况 如纤维素即不能被人类消化 故两者的生理能值与体外燃烧时稍有不同 几种营养素的食物能值和生理能值列于表2 1 二 营养的等能值在进行能量平衡的研究中提出营养素可按其所含能量彼此替代 即不论是蛋白质 脂肪或糖类 作为能源都是为了满足能量的需要 可以互相取代 如 1g脂肪 2 27g糖
3、类 2 27g蛋白质1g糖类 1g蛋白质 0 44g脂肪显然 这只是从能量的角度 而且也只能在一定范围内才是合理的 从物质和能量整个情况来看则是不恰当的 必需氨基酸的发现首先动摇了上述 等能定律 因为必需氨基酸作为蛋白质的组成成分 它不能在体内合成 故不能用糖和脂肪代替 脂肪也只能在一定范围内代替糖 大脑每天实际需要的能量为100 120g葡萄糖 脂肪并无糖的异生作用 蛋白质虽能异生葡萄糖 但产生100 120g葡萄糖需要175 200g蛋白质 很不经济 糖类在很大程度上可代替脂肪 但必需脂肪酸仍需由脂肪供给 第三节影响人体热能需要的因素人体能量的需要量应与人体能量的消耗量相一致 即摄入量等于
4、消耗量 人体中能量的消耗受三方面因素的影响 1 基础代谢消耗 2 体力活动消耗 3 特殊食物动力 但对于正常生长发育的儿童 能量的消耗还包括满足生长发育的需要 一 基础代谢1 基础代谢 是维持生命最基本活动所必需的能量需要 具体地说 它是在机体处于清醒 空腹 进食后12 16h 静卧状态 环境温度18 25 时所需能量的消耗 这包括 维持肌肉的紧张状态和体温 血液循环 呼吸活动 以及与生长有关的腺体分泌和细胞代谢活动等 2 基础代谢率 在上述情况下所测定的基础代谢速率称为基础代谢率 3 影响基础代谢率因素 身体大小 性别 年龄 气候 营养与机能状况等 通常男性比女性高 女性比男性约低5 儿童比
5、成人高 老人比成人低10 15 寒冷气候中比温热气候高 基础代谢率还与营养及机能状况等有关 二 体力活动从事各项体力活动所消耗的热能在人体的总需求量中占主要部分 体力活动所消耗的能量与体力活动强度大小 活动时间长短有关 体力活动强度越大 持续时间越长 能量的消耗越多 我国把劳动强度分为五级 极轻 轻 中等 重和极重 女性没有极重一项 人每日热能的需求 包括基础代谢和食物特殊动力作用 见表2 2 轻体力劳动者 身体主要处于坐位的工作 看书 写字等办公室人员 男性 大多数业务工作人员 作家 律师 医生 会计 教师 店员 女性 教师 从事业务工作人员 有现代家用电器设备的家庭妇女 中等体力劳动者 男
6、性 从事轻工业 手工业劳动者 学生等 女性 轻工业和手工业工人 营业员 无现代化家庭设备的家庭妇女 重体力劳动者 男性 农民 军队士兵 矿工 炼钢工人 运动员 林业工人 建筑工人 女性 农民 舞蹈演员 运动员 极重体力劳动者 男性 伐木工人 铁匠 搬运工人 人力车夫 采石工 孕妇和乳母须在原有基础上额外补加300kcal d 三 食物的特殊动力作用食物特殊动力作用是指机体由于摄取食物而引起体内能量消耗增加的现象 摄入不同的营养素 特殊动力作用不同 蛋白质的特殊动力作用最显著 消耗相当于该蛋白质所产生热能的30 摄人碳水化合物为5 6 摄人脂肪最少 为4 5 正常人摄人混合食物而产生的特殊动力作
7、用的热能每日约627kj 150kcal相当于基础代谢所需热能的10 食物特殊动力作用消耗热能的因素 主要是营养素摄人后在体内的消化吸收需要能量 如蛋白质 脂肪的合成 氨基酸的转运 葡萄糖和脂肪间的转变等 第四节热能的供给及食物来源一 热能的供给糖类 蛋白质 脂肪为三大产能营养素 三种产能营养素在人体代谢中各自具有特殊的生理功能 碳水化合物与脂肪之间可以相互转化 它们对蛋白质有节约作用 所以三者在向人体供能方面应有一个适当的比例 通常碳水化合物向人体提供的热能较合适的比例应占总能量的60 70o 脂肪占20 250 蛋白质占11 14 二 热能的食物来源人体热能的来源主要由食物中的碳水化合物
8、脂肪和蛋白质所提供 这三种产能营养素普遍存在于动物性食物中和植物性食物中 蔬菜和水果含热能量较少 动物性食品及豆类中主要是脂肪和蛋白质 而植物性食物 如谷类 根茎类含有大量的碳水化合物 它们是较经济的热能来源 坚果类如花生 核桃 葵花籽 松子 榛子等含有很多脂肪 具较高的热量 各国的营养学家对乙醇在人体内的代谢问题已经进行过多次研究 通过实验已经证明 在适量饮用乙醇的情况下 乙醇是可以提供一定能量的 乙醇全部燃烧每100克产生29 26kj 7kcal 热量 其中70 可被机体利用 第三章蛋白质与氨基酸生物学角度看 蛋白质是组成生物体一切细胞 组织最重要的成分 没有蛋白质就没有生命 从食品科学
9、的角度看 蛋白质除了保证食品的营养价值外 在决定食品的色 香 味及质构等特征上也起着重要的作用 第一节蛋白质的功能一 构成机体 修补组织蛋白质是组成机体所有组织 细胞的重要成分 人体内的神经 肌肉 内脏 骨骼 甚至指甲和头发 没有一处不含蛋白质 人体的生长发育 组织细胞的新陈代谢 都离不开蛋白质 人体蛋白质始终处十合成与分解的动态平衡过程 每天约有3 的蛋白质参与更新 一般地说 蛋白质约占人体质量的18 占人体总同体量的45 二 构成酶和激素的成分 调节生理机能机体的新陈代谢是通过无数种化学反应来实现的 而这些反应的进行都是通过各种酶来催化 酶是蛋白质 它参与了机体内环境的各项生命活动 有些调
10、节生理机能的激素也是蛋白质或多肽 三 肌肉收缩作用机体的运动即一切机械运动及各种脏器的蠕动 都是靠肌肉收缩来完成的 肌肉组织是占人体百分比最大的组织 通常占体重的40 45 四 氧的运输机体生物氧化过程中所需的氧和生成的地 是由血液中血红蛋白输送完成 血红蛋白是球蛋白与血红素的复合物 细胞代谢过程中的某些物质 也往往以蛋白质作为载体 如血液中的脂肪 脂肪酸 胆固醇 磷脂等 五 免疫作用当机体受到外界某些有害因素 异体蛋白 侵袭后 机体能产生一种相应的抗体 并与其进行特异性反应 以消除它对正常机体的影响 即免疫反应 抗体使人具有防御疾病和抵抗外界病原侵袭的兔疫能力 六 供给能量蛋白质在体内的主要
11、功能并非供给能量 但它也是一种能源物质 人体能量的主要来源为糖和脂肪 当它们供应不足时 机体即会动用蛋白质氧化分解提供能量 正常情况下 每天有一部分蛋白质氧化分解 向机体提供的能量占每天所需总能量的10 左右 七 赋予食品重要的功能特性食品应有良好的感官性状 蛋白质可赋予食品重要的功能特性 例如 肉类成熟后持水性增加 提高了肉的可口性 蛋白质有起泡性 被用做糕点和冰激凌的生产 蛋白质有乳化 增稠的性能 小麦中的面筋蛋白质有特殊的粘性和延伸性 在面条 面包 饼干等加工中具有重要的作用 八 维护皮肤的弹性和韧性胶原蛋白是人体结缔组织的组成成分 有支撑 保护作用 在人的皮肤中 胶原蛋白含量高达9 维
12、护着人类皮肤的弹性和韧性 如长期缺乏蛋白质会导致皮肤的生理功能减退 使皮肤弹性降低 失去光泽 出现皱纹 第二节氮平衡一 蛋白质的消化吸收蛋白质被消化的最终产物是20种氨基酸 蛋白质在体内分解为氨基酸 最后被吸收 是一个很复杂的过程 蛋白质的消化首先在胃中进行 蛋白质的消化率与其同时存在的粗纤维有关 动物性蛋白比植物性蛋白质的消化率高 因为动物蛋白质含的纤维比植物蛋白质少 在食物加工过程中 如能将植物中的粗纤维除去或使之软化 则能使植物蛋白质的消化率提高 食物经过烹调 一般也可以提高蛋白质的消化率 如奶类可达到97 98 肉类为92 94 蛋类98 大豆90 白米饭82 面包79 玉米面66 二
13、 必需氨基酸与完全蛋白质1 组成蛋白质的20种氨基酸中有8种氨基酸不能在人体内合成 必须由食物蛋白质来供给 否则就不能维持机体的需要 这8种氨基酸我们就称为 必需氨基酸 它们包括异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 色氨酸和缬氨酸 对于生长发育的婴儿 还要加上组氨酸 赖氨酸 赖氨酸是合成人体组织蛋白质最需要的氨基酸 也是儿童生长发育所必需的 缺乏产生食欲减退 精神不振 容易疲倦等症状 色氨酸 缺乏色氨酸时 产生秃发病 腹泻 贫血 脂肪肝及食欲减退等症状 苯丙氨酸 苯丙氨酸可供给机体合成甲状腺素 缺乏苯丙氨酸时 容易产生食欲减退 精神不振 易疲劳等症状 苏氨酸 缺乏会使人们的食欲减
14、退 疲劳 神经兴奋 有时引起血尿 蛋氨酸 蛋氨酸是一种含硫的必需氨基酸 有转甲基作用 还可以用来结合胆碱及肌酸 胆碱是一种抗脂肪肝的物质 在肝中毒时 起保护作用 蛋氨酸还是合成表皮中的蛋白质 以及合成某些激素如胰岛素所必需的氨基酸 缺乏蛋氨酸时 会影响氮平衡 尿氮增加 血液中非蛋白氮的含量也增加 有时易产生脂肪肝 所以膳食中不可缺乏蛋氨酸 组氨酸 缺乏组氨酸时 幼儿会产生贫血 成年人则会出现食欲减退 疲倦 神经兴奋 血尿变动异常等症状 缬氨酸 缬氨酸缺乏时 体重失去平衡 行动失调 脊髓退化 酪氨酸 酪氨酸是组成蛋白质的主要成分 苯丙氨酸在体内可以转变为酪氨酸 酪氨酸能转变为肾卜腺素及黑色素 即
15、皮肤 毛发及视网膜的色素 它们在生理上都是很重要的物质 2 完全蛋白质人体对于各种必需氨基酸有一定的需要量 为了保证人体合理营养的需要 一方面要充分满足人体对必需氨基酸所需要的数量 另一方面还要注意各种必需氨基酸之间的比例 才能使必需氨基酸在体内充分被机体利用 满足机休的需要 因此 膳食蛋白质中的氨基酸既要在数量上满足机体的需要 各种氨基酸之间的相互比例还需符合机体的要求 完全蛋白质 这类蛋白质所含必需氨基酸种类齐全 数量充足 各种氨基酸的比例也与人体所含的氨基酸比例相似 不但能保证人体生长的正常需要 而且也能促进儿童的生长发育 如奶类中的酪蛋白 乳白蛋白 蛋类中卵白蛋白和卵黄磷蛋白 肉类 鱼
16、类叶1白蛋白和肌蛋白 大豆中的大豆球蛋白 小麦中的麦谷蛋白和玉米中的谷蛋白等都是完全蛋白质 半完全蛋白质 这类蛋白质所含的各种必需氨基酸种类还比较齐全 但由于种类多少个均匀 互相之间的比例不合适 如果把它们作为膳食中唯一的蛋白质来源时 只能维持生命 而不能促进儿童良好的生长和发育 如小麦和大麦中的麦胶蛋白就属于这类 不完全蛋白质 这类蛋白质中所含必需氨基酸种类不全 如果把它们作为膳食中唯一的蛋白质来源时 既不能促进儿童良好的生长发育 也不能维持生命 如玉米中的玉米胶蛋白 动物的结缔组织和肉皮中的胶原蛋白 豌豆中的球蛋白等 三 机体内的氮平衡氮平衡是反映体内蛋白质代谢情况的一种表示方法 实际上是指蛋白质摄取量与排出量之间的对比关系 一般认为 人体内全部蛋白质每天约有3 进行更新 由于氨基酸是组成蛋白质的基本成分 所以这些蛋白质先分解成氨基酸 然后又大部分重新合成蛋白质分子 只有其中一小部分分解成为尿素以及其他代谢产物 排出体外 根据测定结果 65kg体重的成人 每天从体内排出3 5g氮 按一般蛋白质中含氮16 计算 相当于蛋白质22g 氮平衡 即摄人机体的氮的数量与排出氨的数量相等 对于
