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1、第二篇 饮食与健康,第一章：生活能量化学 第二章：生活中美的化学 第三章：生物中的营养素 第四章：厨房和烹饪化学 第五章：饮品与健康 第六章 食品贮存、污染及预防,第二篇 饮食与健康,第一章生活能量化学,1.1 生活中的能量化学,（1.1）体表面积:体表面积愈大，散热面积愈大。体表面积 又与身高和体重有关，可以通过三者的线形回归方程求得：体表面积（m2）= 0.00607（身高cm）+ 0.0127(体重kg) 0.00698如一个身高175cm、体重60kg 的人的体表面积1.75m2。学龄前儿童的体表面积计算公式是:体表面积（m2）= 42.3356(身高cm）+ 175.6882(体重k
2、g) 272.2716,（1.2）年龄:人的一生中，婴幼儿阶段是整个代谢最活跃 的阶段，青春期出现一个较高的代谢阶段，成年人随着年龄的 增长代谢率缓慢地降低。（1.3）性别:在同一年龄，同一体表面积的情况下，女性 机体所消耗的能量比男性低。其差别在于女性体内脂肪组织比 例大于男性，而去脂肪组织的比例女性较男性低；另外，育龄 妇女在排卵期前后有基础体温（Basal Body Temperature, BBT）的波 动，对基础代谢亦有微小的影响。（1.4）内分泌:内分泌腺分泌的激素不仅对物质代谢起调 节作用，而且对能量代谢也起一定作用，其中以甲状腺素的影 响为最大。,（2）体力活动体力活动是人体影
3、响能量消耗的最主要因素。在体力活动中，人体本身的重量是一种负荷，人体活动需要肌肉及其他组织做功。成年人的一般活动，消耗能量约116（10000kJ/day）。几类主要活动的能耗为：睡眠，70瓦；站立，140瓦；步行（4.8km/h）,280瓦；跑步（33km/h）,1120瓦；写作时300瓦。大学生正常能量需求：一个60Kg男生，平均每日能量消耗为12600KJ（3000 kcal），平均输出功率为145瓦；一55Kg女生，平均每日能量消耗为8820KJ（2100 kcal），平均输出功率为102瓦。,(3)食物特殊动力作用食物特殊动力作用是指摄取食物所引起能量消耗增加的现象。如摄取6694K
4、J（1600 kcal）碳水化合物，按理只能产生6694KJ（1600 kcal）的能量，实际产生了7096 KJ（1600 kcal）的能量，增加了6%。摄取脂肪和蛋白质时能量分别增加了4%-5%和30%。其原因是来源于体内储备的能量（营养物）的消耗，不是能量的来源。成年人的能量消耗包括基础代谢，体力活动，食物特殊动力作用三个方面。,(4)生长发育 儿童和孕妇所消耗的能量还包括生长发育的能量。新生儿按kg体重与成人比较，能量消耗多23倍。36个的婴儿，每天摄取的能量约有15%23%被机体用于生长发育的需要而保留在体内。孕妇既要供给本身机体的能量，又要供给胎儿的生长发育，因此孕妇需要增加营养物
5、质以补充能量的需要。,国际卫生组织规定的温饱线是人均日摄取热量为10000KJ。据1982年的统计，全国男女老少日平均摄入热量约为10400KJ,表明基本解决了温饱问题,经过二十年的变迁,现在我国人民基本达到了小康水平。,能量的需要是指维持机体正常生理功能所需要的数量，若低于这个数量就会对机体产生不利的影响；能量的供给是指在已知需要量的前提下，按食物的生产水平与人们的饮食习惯，同时考虑到人群中个体差异和照顾群体的绝大多数所设置的个体安全量。能量的来源于食物，通常包括食物主体（碳水化合物、脂肪、蛋白质）、维生素和矿物质（特别是微量元素）。,1.1.2 能量的需要、供给和来源,1.1.2.1食物主
6、体,|HCOH O2 CO2 H2O 500 KJ|,1g碳水化合物约提供17KJ能量；1g脂肪提供37KJ能量；1g蛋白质提供17KJ能量。每天每人需要:300400g碳水化合物,占总能量的3545%;100150g脂肪, (由于脂肪的摄入量与心脏病有关，因此脂肪的摄入应降低）,占总能量的3035%;80120g蛋白质，占总能量的1015%。,食物主体（碳水化合物、脂肪、蛋白质）提供人体正常的能量需求，提供能量的基本反应是：,1.1.2.2微量成分,维生素的化学性质不同，在中间代谢过程中具有特殊作用，它们的作用可能是相互的，但是它们不能相互替代，如维生素E（生育酚）的抗氧化性能够保护机体中的
7、维生素A，因此在维生素A能贮存于肝脏中，体内必须有充分的维生素E供应。缺乏某种维生素会引起特定的疾病，如缺乏维生素A导致夜盲症；缺乏维生素D导致佝偻病等。为了保护和保持食品中的维生素，食品化学家和工艺学家需要对维生素有完整的知识，包括物理和化学性质如对空气（氧）、酸、碱、微量元素、温度、光、离子辐射等的反应性，在水中或脂质中的溶解性，以及它们在生产、处理和贮存过程中的性质。,1.1.3 能量转换和利用,食物主体和微量成分可以提供能量，但它们本身不是能量,需要经过转换被机体加以利用。,1.1.3.1 消化作用,从化学观点看，消化作用是指被摄取的食物经过水解得到小分子化合物，尔后通过肠壁吸收到体液
8、中并参与新陈代谢的过程。这些水解反应需要酶催化，每种水解反应都有特定的酶作催化剂。碳水化合物、脂肪、蛋白质水解分别产生单糖、脂肪酸、氨基酸，尔后在酶的催化下氧化释放出能量。,口腔唾液中的淀粉酶使淀粉部分水解成二糖（如麦芽糖)，但由于食物在口腔中停留时间短，该淀粉酶在胃中仍继续维持其作用，直到胃酸侵入食团为止，此时pH降低使淀粉酶失去活性。食团进入肠道后由胰腺分泌的淀粉酶对未消化和部分消化的淀粉继续水解成麦芽糖和葡萄糖，接着是小肠粘膜细胞刷状缘中的糊精酶、麦芽糖酶、乳糖酶和蔗糖酶等继续对上述产物水解，最终产物是单糖，如葡萄糖，果糖，半乳糖等。这些糖被吸收进入血液后成为血糖，其浓度受激素胰岛素的调
9、节和控制。若血糖过高，单糖将在肝中转化为多糖糖元即肝糖，在人肝中约为6%。若血糖过低，肝中贮存的糖元被水解，以补充人体中血糖水平。在酶催化下，被吸收后转化产生的单糖如葡萄糖才燃烧，提供人体所需要的能量：,C6H12O6 O2 6CO2 6H2O 2889KJ,（2）脂类（Lipids）是指化学结构相似或完全不同，但不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、丙酮等有机溶剂的有机化合物。脂类包括脂肪（Fats）和类脂（Lipoids），体内的脂类都以液态或半固态形式存在，人体脂类总量占正常体重的10%20%，超过正常体重的30%为肥胖，超过正常体重的60%为过度肥胖。(2.1)脂肪是体内重要的贮能和供能物质，分
10、布在皮下、腹腔等脂肪组织及心、肾等内脏包膜中，称“储存脂”，约占体内总脂量95%，随膳食、能量消耗变化而变化。（2.2）类脂主要包括磷脂（Phospholipide）和胆固醇（Cholesterol）等，约占体内总脂量5%，是细胞质膜、核膜等膜结构的主要成分，是机体各器官组织特别是大脑神经组织的基本组织成分。脂类的消化主要是在小肠中通过胆汁酸盐的乳化作用，分散成乳糜微团，尔后在胰脂肪酶、共脂肪酶、肠脂肪酶、磷脂肪酶等作用下水解被人体吸收。,（3）蛋白质（Protein）是生命的物质基础。蛋白质分子的元素组成主是C、H、O、N、S，一些蛋白质还含有Fe、Zn、Mn、P、I等。蛋白质元素组成的特点
11、是含有相对恒定的氮元素，即不同食物蛋白质中氮的含量比较接近。蛋白质是动物体内含量最多的固体成分，约占体重的15%19%。,蛋白质是人类膳食中的重要成分。人类依靠食物维持生命和健康，食物中碳水化合物和脂肪以提供能量为主；蛋白质除提供能量外，还担负着重要的生理功能，因此人必须每天从膳食中得到补充和供应，这对儿童的生长发育，妇女妊娠哺育及创伤后修复，疾病后的康复都非常重要。蛋白质营养上的重要性决定于组成中的氨基酸，主要是营养必须氨基酸的含量和比例。,（3.1）食物中各种不同的蛋白质，分别被消化道中一系列消化蛋白酶连续水解作用，最终以游离的氨基酸的形式被人体的肠壁吸收。胰蛋白酶主要水解蛋白质分子中的碱
12、性氨基酸羧基形成的肽键；糜蛋白酶主要水解蛋白质分子中的芳香族氨基酸羧基形成的肽键；弹性蛋白酶主要水解蛋白质分子中的中性脂肪氨基酸羧基形成的肽键；而胃蛋白酶对食物蛋白质水解肽键的特异性较低，部分消化水解的蛋白质在肠道中继续在胰蛋白酶、小肠氨基肽酶、小肠粘膜三肽酶、小肠粘膜二肽酶作用下，彻底水解成游离的氨基酸被机体吸收。,（3.2）人体能合成许多自身构成需要的氨基酸和脂肪酸，但仍有为正常生长发育必须的成分由食物供给，它们被称为必需氨基酸和必要脂肪酸。必需氨基酸：组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、缬氨酸、亮氨酸；体内能自身合成的重要氨基酸有丙氨酸、精氨酸、（半）胱氨酸、谷氨酸、酪氨
13、酸等14种。必要脂肪酸：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸。缺乏必要脂肪酸时得皮炎，生长缓慢，水分消耗增加和生殖能力下降。,1.1.4.能量的转换机制和代谢,H2NCH2CONHCH2COOH NH2CH2COOH,1.1.4.1能量的转换机制,能量的转换过程中，酶起专一催化作用，参与一切生化过程。酶的基体是蛋白质，称谓主体酵素（Agoenzyme）亦称酶朊，基体不具有活性；在基体上附有活动辅助剂或者分子结构中含有相当于此辅助剂的活性基方可发生效力，这种辅助剂称谓辅助酵素（Coenzyme）又称辅酶。要使酶具有活性，酶朊与辅酶必须首先结合。如甘氨酰甘氨酸在水解酶和Co2+（辅酶）作用下水解：,这个热量
14、就是我们赖以生存的能量（其中ADP是二磷酸腺甙）。ATP的产生是由高能物质如葡萄糖通过能量代谢得到，有氧时，葡萄糖氧化的同时生成ATP；无氧时，葡萄糖在糖酵解体系中分解生产生成乳酸的同时也生成ATP。反应方程式为:,C6H12O6 +6O2 +34ADP +34H3PO4 = 6CO2 +34ATP +34H2OC6H12O6 +2ADP +2H3PO4 =2CH3CHOHCOOH +2ATP +2H2O,三磷酸腺甙（ATP）最重要的辅酶。生物体运动包括从肌肉运动到精神活动的能量转换时，所有的细胞都有115mmol的ATP。ATP的特点是随时可以发生反应，1mol的ATP释放出193KJ的反应
15、热：ATP H2O ADP H3PO4 193KJ,ATP被称为生物体内的通货。在细胞中，常以MgATP2或MgATP1-的1:1配合物形式存在，它们的性质均很活泼，ATP端的两个磷酸基和ADP末端的一个磷酸基的链称为酐键，是辅酶最活泼的部位。,在酶和底物相互作用的基础上发展了住客体化学和超分子化学（C.J 裴德逊等，1987年诺贝尔化学奖），合成了冠迷（二苯并18冠6）和穴迷（大二环、大三环、大四环）化合物，其特点是可作为Na+ 或K+的载体，已做成脱盐的海水淡化膜及提取钾的萃取剂，有可能据此制成模拟细胞膜。,1.1.4.2 能量的代谢,（2）脂类的代谢在体内不断进行着合成代谢和分解代谢，合
16、成代谢包括糖转变成脂肪储存及食物脂肪转变成人体脂肪的改造、同化作用；分解代谢包括甘油和脂肪酸的彻底氧化分解供应能量及生成代谢中间物酮体。磷脂在体内的代谢更新与蛋白质和氨基酸紧密相关；胆固醇可以从食物中摄取，也可以在体内自行合成，胆固醇的分解代谢生成一些重要的类固醇如胆汁酸等，最终排除体外。,（3）蛋白质和氨基酸的代谢都有非常复杂的合成代谢和分解代谢，这些物质代谢伴随着复杂的能量代谢。合成代谢是消耗ATP的吸能反应，分解代谢是生成ATP的放能反应。,（1）碳水化合物的中间代谢即吸收后的糖在细胞内的变化。中间代谢包括合成代谢和分解代谢，合成代谢是指小分子葡萄糖合成大分子多糖（如糖原）的过程；分解代
17、谢是指糖原或葡萄糖分解为二氧化碳和水，并释发出能量，以维持细胞的各种生命活动过程。,1.2 能量与肥胖,20世纪中叶，西方发达国家的现代物质文明高度发达，它给人们的生存带来了物质享受的同时，也带来了诸多的困惑和忧虑，肥胖症、高血脂、高血压、糖尿病、恶性肿瘤等所谓的现代文明病的发病率居高不下，时刻威胁着人们的身体健康。20世纪末期，我国的膳食结构也发生了重大变化，饮食中的食物越来越精，而其膳食纤维越来越少，蔗糖和脂肪越来越多，肥胖症（尤其是儿童又称胖墩）等现代文明病象雨后春笋般的发生在国人身上，它们严重地威胁着人们的健康。未雨绸缪，人们对无能量膳食纤维的生理作用引起了高度重视，高品质低能量的脂肪替代品、蔗糖替代品、低能量填充剂也得到了开发和研究，以满足新时代（饮食过量、空气与水源污染加剧、各种慢性病如心血管疾病和肥胖症等、老龄化社会的形成、紧张快节奏的现代生活方式）的需要，从而提高人们的生活质量和生活水平。一个人一定要从年轻开始，保持你的标准体重。一旦胖了以后，你想把它降下来谈何容易，实际上不是不容易，关键在哪儿？控制嘴、多动腿，人就是“死在嘴上，懒在腿上”。,
