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教学内容：
一、能量 二、碳水化合物 三、脂类 四、蛋白质 五、水 教学要求： 一、了解能量单位和能值，掌握人体能量消耗的构成，了解并熟悉能量消耗量的测定及估算方法，掌握能量不平衡对 人体的影响，能量的合理膳食来源与构成及适宜摄入量； 二、了解碳水化合物的分类，熟悉功能性低聚糖和多糖的种类与功能，掌握碳水化合物的生理功能、适宜摄入量及膳 食来源、血糖指数； 三、了解脂类的分类，掌握脂肪、必需脂肪酸、磷脂和胆固醇的生理功能以及脂类营养价值的评价方法，认识脂类在 人体营养和膳食中的作用、地位和适宜摄入量； 四、了解蛋白质种类，掌握蛋白质、功能性氨基酸以及功能性肽的生理功能，熟悉蛋白质的营养价值评价方法、蛋白 质营养不良的表现、DRI 和食物来源； 五、了解水在体内的分布和水缺乏、过量的危害，熟悉水的生理功能。 教学内容 第一节能量 一、概述 能量是营养学研究的重要内容，人体的一切活动都与能量代谢分不开，例如物质代谢、肌肉收缩、腺体分泌等。 在生命活动中，人体不断地从外界环境摄取食物，以获取所需要的能量和营养物质，其中碳水化合物、脂肪和蛋白质 经体内氧化可以释放能量，为“产能营养素”。此外，酒中的乙醇也能提供较高的能量。 体内的能量，一方面不断地释放，维持体温的恒定并不断地向环境中散发，另一方面作为能源可维持各种生命活 动的正常进行。 如果人体摄入的能量不足，机体会动用自身的能量储备甚至消耗自身的组织以满足生命活动对能量的需要。人若 长期处于饥饿状态则会导致生长发育迟缓、消瘦甚至死亡。反之，长期摄入能量过剩，则过剩的能量会在机体大部分 以脂肪的形式储存。因此，能量的摄入应该达到供需平衡。 能量单位： 目前，国际上通用的能量单位是焦耳、千焦耳和兆焦耳。过去，营养学上以卡和千卡作为能量单位。 二、产能营养素及其生热系数 人体内主要的产能营养素有碳水化合物、蛋白质、脂肪。1g 碳水化合物、脂肪和蛋白质在体外燃烧时分别释放17. 15kJ (4.10 kcal)、39.54kJ（9.45kcal) 和23.64kJ (5.65 kcal) 的能量。碳水化合物和脂肪在体内完全氧化成H2O 和CO2，所产 生的能量与其在体外燃烧放出的能量接近，而1g 蛋白质在体内氧化释放的能量只有18.2kJ (4.35kcal)，为体外燃烧放能 的77%。这是因为体内蛋白质不能完全氧化，除H2O 和CO2 等产物外，代谢废物中还有尿素、尿酸等含氮有机物。如 果把1g 蛋白质的这些含氮产物在测热器中燃烧，则可放出5.44kJ (1.3 kcal) 的能量。1g 蛋白质在体内燃烧只能放出 18.2kJ (4.35kcal)能量。 每克产能营养素在体内氧化产生的能量值称为生热系数（能量系数）。 食物在人体的消化道内不能被完全消化吸收，习惯上按三者的消化率分别为98%、95%、92%来计算，故三种产能 营养素的净生热系数分别为：1g CHO→16.81kJ (4.0 kcal) ；1g Pro →16.74kJ (4.0 kcal) 1g Fat →37.56kJ（9.0 kcal)。 此外，酒精也在体内产生能量，每克纯酒精产能约为1g 乙醇→29.29kJ (7.0 kcal)，每克有机酸产能约12.55kJ (3 kcal) 虽然以上生热系数目前在许多国家经常应用，是一个比较简便快速的计算方法，但是也受到质疑（1）不同食物中 产能营养素的消化吸收率不同可导致不同的生热系数（2）没有考虑膳食纤维产生的能量。研究表明，食物中不可利用 的CHO 虽然不能在小肠消化吸收，但在大肠内可被细菌发酵，产生短链脂肪酸并产生能量。CHO 的生热系数应为可 利用CHO 的能量值16.7kJ(4.0kcal)+不可利用CHO 的能量值8kJ(1.9kcal) 因此，美国对食物能量公式进行了调整，提出新的“食物代谢能量换算系数推导系统”，简称“可代谢能量”（ME） MEkJ=16.7×Pro（g）+37.4×Fat（g）+16.7×可利用CHO（g）+8×不可利用CHO（g） 或MEkcal=4×Pro（g）+9×Fat（g）+4×可利用CHO（g）+1.9×不可利用CHO（g） 2 三、人体的能量消耗 一般而言，人体的能量消耗主要用于维持基础代谢、体力活动和食物热效应三方面的需要。另外，处于生长期的婴幼 儿、儿童、青少年需要额外的能量用于机体生长发育，孕妇要摄入更多的能量供子宫、乳房、胎儿、胎盘等的生长发 育和母体体脂的储备，哺乳期妇女要储存能量以供泌乳。 （一）基础代谢**（basal metabolism，BM） 1、定义： 基础代谢**（basal metabolism，BM）是指维持生命的最低能量消耗，即人体在安静和恒温条件下（一般20-25℃），禁 食12h 后，静卧、放松而又清醒时的能量消耗。此时能量仅用于维持体温、呼吸、血液循环及其它器官生理活动需要。 为了确定基础代谢的能量消耗（BEE），首先需要测定基础代谢率。 基础代谢率（Basal Metabolic Rate，BMR）：是指人体处于基础代谢状态下，单位时间内单位体表面积的能量消耗，可 用每小时每平方米体表面积(或每千克体重)的能量消耗来表示。单位是：kJ（kcal）/（m2.h）、kJ（kcal）/（kg.h）；MJ/d。 常用来表示基础代谢的水平。 2、基础代谢的计算 基础代谢消耗的能量可根据体表面积或体重和基础代谢率计算。 （1）体表面积计算法 我国学者赵松山于1984 年提出一个相对适合中国人的体表面积计算公式。 体表面积(m2)=0.00659×身高(cm)+0.0126×体重(kg)－0.1603 根据这个公式先计算体表面积，再按照年龄、性别在人体基础代谢率表（表1-14）中查出相应的BMR，然后通过下列 公式计算24h 的基础代谢水平。 基础代谢=体表面积(m2)×基础代谢率kJ/（m2.h）×24h 人在熟睡时，能量消耗比基础代谢约减少10%，所以计算时应扣除睡眠时少消耗的这部分热能。 由于测定基础代谢率比较复杂，WHO 提出用静息代谢率（RMR）代替BMR。 RMR，测定时要求全身处于休息状态，禁食4 小时后测定。表1-15 （2）体重计算法（WHO 建议的计算方法） WHO 于1985 年以及中国营养学会2000 年推荐使用体重来计算一天的基础代谢能量消耗(BMR)。Schofield 公式，表 1—16，其中我国18～49 岁成年人群及50～59 岁老年前期人群的BMR 应减去计算结果的5%。 （3）直接计算法 在实际应用中，可根据体重、身高和年龄直接计算基础代谢的能量消耗。 男BEE=66.47＋13.57×体重（kg）＋5.00×身高（cm）－6.67×年龄（y） 女BEE=65.50＋9.46×体重（kg）＋1.85×身高（cm）－4.68 年龄（y） （4）简易估计 更为简单的方法是，成人按男性每公斤体重每小时l.0kcal(4.184kJ)，女性按0．95kcal(3.97kJ)，和体重相乘，直接计算， 结果相对粗略。 3、基础代谢的影响因素 （1）体表面积和机体构成：体表面积大散发能量也多，基础代谢高。所以，同等体重情况下瘦高者基础代谢高于矮胖 者。人体瘦体组织消耗的能量占基础代谢的70%-80%，这些组织包括肌肉、脑、肝、肾等，所以，瘦体质量大、肌肉 发达者，基础代谢水平高。 （2）性别和年龄：同一年龄、同一体表面积下，女性的基础代谢率低于男性；婴幼儿和青少年的基础代谢相对较高。 成年后随年龄增长基础代谢下降。 （3）不同生理、病理状况的影响：孕妇和乳母的基础代谢也较高。甲状腺激素等分泌异常能使能量代谢增强，直接或 间接影响人体基础代谢的消耗。 （4） 其它因素：炎热或寒冷、过多摄食、精神紧张时都可以使基础代谢水平升高。 （二）体力活动（thermic effect of exercise，TEE） 又称生热效应。人体能量消耗中变动最大的一部分，约占总能量消耗的15-30%。 1、体力活动所消耗能量影响因素：①肌肉越发达者，活动时消耗能量越多。②体重越重者，做相同的运动所消耗的能 量也越多。③活动时间越长、强度越大、消耗能量越多。 2、体力活动强度与能量消耗 人类的体力活动种类很多，强度不一，但可简单划分为四大类：卧床时间、职业活动时间、家务劳动和随意活动、休 3 闲时间。 职业活动和家务劳动等能量消耗，根据能量消耗水平，即活动的强度将活动水平分成不同等级，用体力活动水平 （Physical Activity Level，PAL）来表示。 体力活动水平PAL **指一人1天24小时消耗的总能量与其基础代谢能量之比值，最好能达到1.75以上。 我国成年人的体力活动强度分为三个级别，即轻、中、重，这是根据一天内各种活动的时间段长短、强度综合确定的。 按单位时间内单项职业活动的能量消耗大小来区分活动强度，从而分时间段来计算一天的总能量消耗。这种单项职业 活动的能量消耗量，可用体力活动比（Physical Activity Rate，PAR）表示。 PAR=单项职业活动的每分钟能量消耗量/每分钟基础代谢能量消耗量。 PAR=1.0～2.5, 活动强度为轻；PAR=2.6～3.9，活动强度为中；PAR≥4.0，活动强度为重。 （三）食物热效应 食物热效应(Specific Dynamics Action，SDA)又称食物特殊动力作用。人体在摄食过程中，由于要对食物中营养素进行 消化，吸收、代谢转化，需要额外消耗能量，同时引起体温升高和散发热量，这种人体在摄食过程中所引起的额外能 量消耗称食物的热效应。 食物热效应引起的能量额外消耗平均约为627.6kJ-836.8kJ，约相当与总能量消耗的10%。 不同食物的食物热效应因食物成分而异。Pro 最高，可达其本身能量的30%以上；Fat 最低，为4%-5%；CHO 为5%-6%。 食物热效应在进食后不久即可出现，进食2 小时后达最高点，在进食3-4 小时基本恢复到进餐前的水平。 （四）生长发育和新组织增加 婴幼儿、儿童、青少年的生长发育需要能量，主要包括机体生长发育中形成新的组织所需要的能量，及新生成的组织 进行新陈代谢所需要的能量。 新生儿按千克体重计算，相对比成人消耗的能量多2-4 倍。3 - 6 个月的婴儿，每天约有15%-23%所摄入的能量被机 体用于生长发育的需要保存在体内。 孕妇的子宫、乳房、胎盘、胎儿的生长发育及体脂储备乳母合成和分泌乳汁、胎儿、婴儿、成人、孕妇、恢复期病人 等均需要额外补充能量。 每增加1 克体重所需要的能量因个体不同而异。大约在4.9-8.2kcal/g 之间。 对于不同的人群，增加组织的能量消耗是有很大差异的，例如，据研究，营养状况良好的人可以将更多的富裕能量转 变为脂肪而非蛋白质，因此更容易发胖；而体型消瘦的人可能将富裕的能量转化为蛋白质，而这种过程更耗费能量， 因此这类人不容易发胖。 四、人体能量需要与供给 能量需要量**：能长期保持良好健康状态，具有良好体形、机体构成和活动水平的个体达到能量平衡，并能胜任必要 的经济和社会活动所需要的能量摄入量。 （一）能量需要量的推算 在正常情况下，人体的总能量消耗是估算能量需要量的基础和依据，因此常以实际测量的能量消耗来确定能量需要量。 目前国际一致认为能量的推荐摄入量即是人群能量需要量的平均值（EVR）。BMR 约占总能量消耗的60%-70%，因此 它是估算成年人能量需要量的重要基础。 目前国际上多采用“要因加算法”估算成年人的能量需要量。即以BMR乘以体力活动水平计算人体的能量消耗量或需 要量：能量需要量=BMR×PAL 儿童、孕妇和乳母等特殊人群则还需考虑其特殊需要。 根据WHO 成年人能量推荐摄入量的计算方法，推算出中国居民成年人膳食能量需要量，见表。 （二）能量需要量的测定 能量消耗的测定方法有气体代谢法、双标记水法、心率监测法、活动时间计算法、间接测热法等。 l. 气体代谢法 呼吸气体分析法常用直接测热法，被测对象在一个密闭的气流循环装置内进行特定活动，通过测定装置内的氧气 和二氧化碳浓度变化，得到氧气的消耗量，并可求出呼吸商（RQ），按每升氧气产热可计算出热量消耗量，又称Douglas 袋法。用于研究肥胖和内分泌障碍。设备复杂，操作繁琐，应用受限。 2. 双标记水法 双标记水法（DLW）是让受试者喝入定量的双标记水，在一定时间内（8～15d）连续收集尿样，通过测定尿样中 稳定的双标记同位素及消失率，计算能量消耗量。适用于任何人群和个体的测定，无毒无损伤，但费用高，需要高灵 敏度、准确度的同位素质谱仪及专业技术人员，近年主要用于测定个体不同活动水平（PAL） 的能量消耗值。 4 3. 心率监测法 用心率监测器和Douglas 袋法同时测量各种活动的心率和能量消耗量，推算出心率-能量消耗的多元回归方程，通 过连续一段时间（3-7d）监测实际生活中的心率，可参照回归方程推算受试者每天能量消耗的平均值。此法可消除一 些因素对受试验者的干扰，但心率易受环境和心理的影响，目前仅限于实验室应用。 4. 活动时间计算法 此法是了解能量消耗最常用的方法。它是通过详细记录每人一天各种活动的持续时间，然后按每种活动的能量消 耗率计算全天的能量消耗量，各种活动的能量消耗率可以采取他人的测定结果或用直接测定法测定。此法优点是可以 利用已有的测定资料，不需昂贵的仪器和较高的分析技术手段，但影响测定结果的因素较多，职业外活动记录难以准 确，会导致结果有偏差。 5. 间接测热法 间接测热法的原理 依据：定比定律：同一化学反应无论中间过程和条件差异多大，释放的能量是一定的。产物一致：食物在体内外 的氧化其最终产物是一样的。 基本原理：利用化学反应的定比定律，查出一定时间内机体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各有多少，据此计算 该段时间内机体所释放出的总热量。 食物的热价：1g 食物氧化（或在体外燃烧）时释放出来的能量。分为： 物理热价： 指食物在体外燃烧时释放的热量。 生物热价： 指食物在体内经过生物氧化所产生的热量。 食物的氧热价：某种营养物质在细胞内氧化时，消耗1L 氧所产生的热量。 呼吸商(RQ)： 在一定时间内，机体的CO2 产量和耗氧量的比值。 具体做法是：测定混合膳食下机体一定时间内CO2 产量和耗氧量，计算出非蛋白质呼吸商，查表1-19 得到相应的 氧热价，再乘以耗氧量或CO2 产量，即可得到受试者在该段时间内产热量。 在生理情况下，机体动用蛋白质供能极少。在实际工作中，为计算方便经常不考虑蛋白质代谢的影响。 五、能量平衡 正常体重成人体内代谢的最佳状态是达到摄入的能量与消耗的能量相等。 衡量能量营养状态的常用指标是体质指数（body mass index，BMI） BMI=体重（kg）/[身高（m）]2 能量不平衡： 能量不足：人体就动用机体储存的糖原及脂肪甚至蛋白质，发生蛋白质能量营养不良，主要临床表现为消瘦、贫血、 神经衰弱、皮肤干燥、脉搏缓慢、工作能力下降、体温低、抵抗力低，儿童出现生长迟缓等。因贫困及不合理喂养造 成的儿童能量轻度缺乏较为常见。 能量过剩：长期能量摄入过多，会造成人体超重或肥胖，并发血糖升高，脂肪沉积，肝脂增加，肝功能下降，出现脂 肪肝、糖尿病、高血压、胆结实石症、心脑血管疾病及某些癌症等多种并发症。现在，能量摄入与体力活动的不平衡 成为肥胖症及慢性病发病率增加的重要原因。 六、能量供应 三餐的能量分配要合理。 一般早、中、晚餐的能量分别占总能量的30%、40%、30%为宜**。 早餐有食欲者，比例可增高。 按营养素来源应有适当比例： Pro 10-15%** Fat 20-25%** CHO 55-65%** 不同性别、年龄、生理状况、活动强度时的能量推荐量不同。 在考虑能量供给及食物来源时，应该遵循以下几点： 1、遵循能量平衡，供给量等于需要量 2、三大生热营养素的比例应该合理 3、对不同人群应有针对性 4、能量的食物来源应该合理 一般来讲，含脂肪多的食物，其能量密度高，是“高能食品”；含水分及非消化性成分多的食物，其能量密度低，是“低 能食品”。 5 第二节碳水化合物 碳水化合物(Carbohydrate，CHO)也称糖类，是由碳、氢、氧组成的一类宏量营养素。是人类能量的主要来源，人类膳 食中约40%-80%的能量来源于碳水化合物。近10 年来，随着营养学研究的深入，人们对碳水化合物的认识已从仅“提 供能量”扩展到调节血糖、降低血脂、改善肠道菌群等多种生理功能，对其分类及其与慢性病的关系也有新进展。近 年来鼓励增加碳水化合物的摄入量、减少脂肪摄入量已成为许多国家“膳食指南”中的共识，而且无论对一般群体， 还是对特殊群体（如糖尿病、高血脂和肥胖者），各国营养学专家对碳水化合物的摄入量和有关食物指导的建议变的更 具体和准确。 一、碳水化合物分类 1998 年FAO/WHO 按照碳水化合物的聚合度（DP）将其分为糖、低聚糖和多糖三类，见表： 《中国居民膳食营养素参考摄入量》一书在多糖类还分有活性多糖、结合多糖亚类。每个亚类又有较多种。 （一）营养学上重要的糖 营养学上“糖”的新概念与日常生活中的概念大体相同，即表示具有甜味的单糖、双糖和糖醇。 1. 单糖 是不能被水解的， 结构最简单的碳水化合物 按碳原子的数目，分别含3-7 个碳原子的单糖即称为丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖。 戊糖和己糖在自然界中分布最广。以己糖为主。 食物中的单糖主要为葡萄糖、果糖和半乳糖。 2. 双糖 是由两个单糖分子上的羟基脱水生成的糖苷。 常见的天然存在于食品中的有：蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖。 蔗糖：1 分子的葡萄糖和1 分子果糖以α键连接而成 乳糖：1 分子的葡萄糖和1 分子半乳糖以β键连接而成 麦芽糖：2 分子的葡萄糖以α键连接而成 海藻糖 3. 糖醇 单糖还原后的产物，如D-葡萄糖还原为D-山梨醇、D-半乳糖还原为D-卫矛醇、D-甘露糖还原为D-甘露醇。 糖醇作为甜味剂和湿润剂广泛用于食品工业，如甘露醇、麦芽糖醇、木糖醇和混合糖醇等。甘露醇制剂[USP]静脉输注 可作为渗透性利尿药以预防肾衰竭，降低脑压和脑脊液压。 由于糖醇代谢不需要胰岛素，因此可以用作糖尿病人食品的甜味剂。但大量摄入会因为吸收慢而增加肠道渗透压引起 腹泻，故须避免食用量过大。 （二）低聚糖的营养学新认识 1. 低聚糖分类 由3-10 个单糖分子通过糖苷键连接而成。 寡糖的分子量不大，但能刺激味蕾而具有甜味，因此常作为功能性食品添加剂而用在饮料产品中。 低聚糖的甜度通常只有蔗糖的30%-60%。 大多具有良好的溶解性、热稳定性和耐酸性。 由于低聚糖中的化学键不能被人体消化酶所分解，故通常不易在唾液及胃液中被消化分解，部分可在结肠中被消化利 用。 低聚糖由于单糖分子结合位置和结合类型不同，可分为多种。目前已知的几种重要的功能性低聚糖有异麦芽低聚糖、 海藻糖、低聚果糖、大豆低聚糖等（棉籽）。大豆低聚糖是目前所有新型低聚糖中唯一从植物中提取的。 2. 低聚糖的功能 （1）通过以下功能发挥重要的整肠作用 ①有利于双歧杆菌的增殖：难以被小肠吸收的低聚糖到达大肠后，大多可被存在于大肠内的微生物作为营养源利用， 特别是低聚果糖、异麦芽低聚糖、半乳糖低聚糖、大豆低聚糖可被肠内双歧杆菌选择性地利用，有利于双歧杆菌在肠 分类（DP） 亚类组成 糖（1-2） 单糖葡萄糖、半乳糖、果糖 双糖蔗糖、乳糖、海藻糖 糖醇山梨醇、甘露醇 低聚糖（寡糖） 异麦芽低聚糖麦芽糊精 其它寡糖棉籽糖、水苏四糖 多糖淀粉多糖直链淀粉、链淀粉、变性淀粉 非淀粉多糖纤维素、半纤维素、果胶、水凝胶 活性多糖 结合多糖 6 内形成优势细菌群。双歧杆菌的增殖能促进肠道蠕动，预防和治疗便秘，抵御病原菌感染，抑制肠内腐败物质形成， 分解致癌物质，制造维生素和氨基酸，提高免疫力，抑制有害的产气荚膜杆菌的增殖。 ②产生结肠代谢产物：低聚糖可被大肠内细菌转变为短链脂肪酸而被生物利用，此外还可产生CO2、H2、甲烷等气体及 乙酸、丙酸等多种有机酸和细菌的菌体成分。在大肠内产生的短链脂肪酸约有95%被大肠迅速吸收，部分被吸收的短链 脂肪酸被用来作为大肠上皮细胞的能源，其余可作为全身能源利用。所产生的有机酸还可促进矿物质的吸收。 ③对肠道的影响：低聚果糖、低聚木糖会影响消化管径的大小、肠黏膜层厚度、肠内容物的移动速度及矿物质、水和 其它营养成分的吸收（双歧杆菌的快速增殖，分泌多种消化酶，促进吸收）。 维持肠黏膜细胞的正常结构、细胞间连接和绒毛高度，保持肠黏膜的机械屏障；维持肠道固有菌比值的正常生长，保持肠黏膜的生物屏 障；刺激胃酸及胃蛋白酶分泌，保持黏膜的化学屏障；刺激消化液和胃肠道激素的分泌，促进胆囊收缩、胃肠蠕动，增加内脏血液，使代 谢更符合生理过程，减少了肝、胆并发症的发生率。 ④降低大肠氨浓度：大肠内的氨是食物及消化道上皮细胞、黏液、消化液等中的蛋白质由肠内细菌分解产生的。肠内 细菌可利用的未消化淀粉、难消化多糖、低聚糖及内分泌物等基质较为丰富时，可使肠内细菌增殖较快，合成细菌菌 体蛋白质的氨消耗较多，从而可以使氨的积蓄量降低。 氨是有毒的物质，能参与生化代谢。氨吸收后被血液运至肝脏，通过鸟氨酸循环合成尿素，由肾脏排出或被利用于蛋白质合成。另一部分 与α- 酮戊二酸还原氨基化形成谷氨酸。还有小部分氨随粪便排出体外。 氨在结肠中产生并吸收，对正常人无临床意义，因为门脉血流中的氨迅即由肝脏解毒，但在肝硬变，门脉高压的病人，从结肠内吸收 的氨是导致肝昏迷的重要原因。 ⑤抗龋齿作用：在口腔中，多数低聚糖不易被致龋病原菌发酵产生乳酸损害牙釉质，此外，低聚糖与蔗糖并用时能阻 止蔗糖被龋齿病原菌作用而生成不溶性的高分子葡聚糖（牙垢）。 ⑥其它作用：海藻糖在冰冻、干燥、高渗透压的恶劣环境中可保护生物体的细胞膜及膜蛋白。 （三）多糖 多糖由10 个以上单糖组成的一类大分子碳水化合物的总称。营养学上起重要作用的多糖主要有3 种：糖原、淀粉和纤 维。** 1. 糖原：动物淀粉。水溶性、多分支，在体内可迅速分解提供能量。食物中糖原含量较少，贝类含量较多，牡蛎含糖 原可达其湿重的6%，但总的说来，糖原不是有意义的碳水化合物食物来源。 2. 淀粉 即传统沿用的可利用多糖，或现代概念的血糖生成碳水化合物，有数百上千个单糖构成的大分子。淀粉是人类的主要 食物。 分为可吸收淀粉和抗性淀粉 （1）可吸收淀粉：主要食物，谷类、根茎类 （2）抗性淀粉：（resistant starch，RS） 定义：健康人小肠内剩余的不被消化吸收的淀粉及其降解产物的总称。 广泛存在于一些水果及豆科作物中，食物加工过程如加热处理含淀粉食品等都会产生RS。 分为四类： RS1：生理上不接受的淀粉，一般为整个谷粒和大的淀粉颗粒，当咀嚼时不能被唾液和α-胰淀粉酶分解； RS2：特殊晶体结构的淀粉，可对淀粉酶产生高度抗性。有一定的粒度的淀粉，通常在生的薯类和香蕉中。 RS3：变性和老化的淀粉，如加工过程引起的淀粉化学结构、聚合度和晶体构象方面的变化等，如煮熟的冷土豆。 RS4：为改性淀粉，如基因改造或化学方法引起的分子结构变化。 共同特性：不能在小肠消化吸收，但在结肠可被生理性细菌发酵。 意义：发酵产物是短链脂肪酸和气体，主要是丁酸和CO2，CO2 可调节肠道有益菌群和降低粪便的pH 值。 3.非淀粉多糖（纤维） 存在于植物体中不能被人体消化吸收的多糖。根据水溶性分为不溶性（纤维素、半纤维素和木质素）和可溶性（果胶 和树胶）。 4. 活性多糖** （1）概念 专指具有某种特殊生物活性的多糖化合物，包括植物多糖，动物多糖及微生物多糖。 近年来发现多糖的糖链在分子生物学功效中具有决定性作用，它能控制细胞的分裂和分化，调节细胞的生长和衰老， 而且其毒性极小。不少多糖已开发成为药物和保健食品的功效成分。 （2）活性多糖特殊生物活性 不少研究表明：活性多糖在抗癌、抗炎、抗病毒、调整血糖、血脂以及增强肌体免疫力等方面具有重要作用。 (3)根据组成分类 纯多糖和杂多糖 纯多糖：一般为由10 个以上单糖通过糖苷键连接起来的纯多糖链。 结合多糖（杂多糖）：指与氨基酸及脂类结合的多糖，包括： 糖蛋白：碳水化合物与蛋白质的结合物。 7 糖脂：糖与脂质的结合物。 二、膳食纤维 1970 年以前营养学中没有膳食纤维这个词，而只有粗纤维这个词。粗纤维当时被认为是对人体不起营养作用的一 种非营养成分。膳食纤维首先由Hipsley 提出，真正认识膳食纤维是人类必需的营养素则是近十几年的事情。人们观念 的转变得益于20 世纪70 年代Burkit 和Trowell 等提出“膳食纤维”假说，该假说指出现代“文明病”的发病率与低膳 食纤维摄入量有关，粗粮或富含膳食纤维的食物可以预防西方发达国家许多常见疾病，如肠癌、憩室病、阑尾炎、便 秘、糖尿病、心脏病、高脂血症及肥胖症等，这以后“膳食纤维”的概念逐渐引起了许多营养学家、流行病学家以及 食品科学家的重视和研究。目前越来越多的研究证实膳食纤维在预防人体的某些疾病方面起着重要的作用，故原来的 “粗纤维”名词已经被“膳食纤维”取代，用于描述这一大类具有保健功能的“功效成分”。 1999 年11 月2 日，在第84 界AACC（美国谷物化学家协会）年会上举行专门会议对膳食纤维定义进行了讨论， 最后确定定义如下： 膳食纤维：是不能被人体消化道分泌的消化酶所消化的、且不被人体吸收利用的多糖和木质素。此处的多糖，也可称 为非淀粉多糖，即非α-葡聚糖的多糖，是膳食纤维的主要成分，主要包括纤维素、半纤维素、果胶及亲水胶体物质， 如树胶、海藻多糖等组分；另外，还包括植物细胞壁中所含有的木质素；以及一些非细胞壁的化合物，如一些也不被 人体消化酶所分解的物质，如抗性淀粉、抗性低聚糖、美拉德反应的产物；及来源于动物的不被消化酶所消化的物质 如氨基多糖（也称甲壳素）以及少量相关成分，如蜡质、角质、软木质等，这类物质在人类的饮食中含量虽少，但可 能具有一定的生理活性。 根据以上的定义，不能根据食物成分表上所列粗纤维的含量来推算膳食纤维的含量。 （一） 膳食纤维的种类 1、膳食纤维分类 膳食纤维包括一大类具有相似生理功能的物质，根据目前的分析方法测出的膳食纤维的组分大致分为以下几类： （1）总膳食纤维（T 膳食纤维）：包括所有组分的膳食纤维，如非淀粉多糖、木质素、抗性淀粉以及美拉德反应产物 等。按溶解性可将膳食纤维分为可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维。 （2）可溶性膳食纤维（S 膳食纤维）：主要是植物细胞壁内的储存物质和分泌物、部分半纤维素、部分微生物多糖和 合成类多糖，如果胶、魔芋多糖、瓜儿胶、阿拉伯胶等 （3）不可溶性膳食纤维（I 膳食纤维）：包括纤维素、不溶性半纤维素和木质素，还包括抗性淀粉、一些不可消化的寡 糖、美拉德反应产物、虾、蟹等甲壳类动物的表皮中所含的甲壳素、植物细胞壁的蜡质、角质和不被消化的细胞壁蛋 白。 （二） 常见的膳食纤维 1、纤维素； 2、半纤维素； 3、木质素； 4、果胶； 5、树胶和粘胶 6、不可消化寡糖：具有生理调节作用的不可消化寡糖（NDO）是由3-9 个单糖聚合成的短链多糖。这些低聚糖可能由 相同或不同的单体聚合、并经不同的链连接而成。NDO 是某些植物如豆科籽实、谷物中的天然成分。此外，还可以生 产NOD 作为饲料和食品中的功能性添加剂，例如可以通过部分水解菊粉制备低聚果糖（FOS）。NDO 的生理功能和化 学性质取决于其化学组成。NDO 大多可溶于水、乙醇及体液，但在体内pH条件下却相当稳定。NDO的营养功能源于 其独特的发酵品质，也被称为双歧因子。纤维素、半纤维素不具有类似的功能。 7、抗性淀粉：包括改性淀粉和经过冷却加热处理的淀粉。抗性淀粉在生理功能上与膳食纤维极为相似，故归入膳食纤 维。它属于不溶性膳食纤维，但同时兼具可溶性膳食纤维的优点，可用做葡萄糖的缓释剂，用于降低餐后血糖。 改性淀粉：淀粉产品主要有三种类型。天然淀粉是不经过物理与化学改良的淀粉；改性淀粉是用物理或化学方法处理从而改变淀粉的主要 物理或化学特性；第三类淀粉是淀粉衍生物（淀粉水解物）是通过酸解或酶解作用获得，这种类型的淀粉还包括葡萄糖浆和葡萄糖。淀粉 衍生物是最重要的的淀粉类型。 （三）膳食纤维的摄入量 美国FDA 推荐健康成人膳食纤维摄入量应增加至20g-35g/d（相当于10-13g/1000kcal），膳食纤维中以可溶性膳食纤维 占25%-30%、不可溶性膳食纤维占70%-75%，即S膳食纤维/I膳食纤维比例大致是1：3为宜。 美国糖尿病学会（ADA）推荐糖尿病人膳食纤维的摄入量也是20g-35g/d，与健康人的相同，但S膳食纤维/I膳食纤维 比例是1：1 的膳食更有利于控制糖尿病人的血糖。 三、碳水化合物生理功能 （一）体内碳水化合物的功能 体内碳水化合物有三种存在形式：葡萄糖、糖原和含糖的复合物，其功能与其存在形式有关。 8 提供与储存能量、构成机体的重要物质、节约蛋白质作用、抗生酮作用（人体每天至少需要50-100gCHO才可能防止 酮血症的产生）、解毒作用。 （二）食物碳水化合物的功能 1、主要的能量营养素1g=16.7kJ 2、改变食物的色、香、味、形 3、提供膳食纤维 （1）增强肠道功能、有利粪便排出：大多数纤维素具有促进肠道蠕动和吸收膨胀的特性。一方面可使肠道平滑肌保持 健康和张力，另一方面，粪便因含水分较多而体积增加和变软，这样非常有利于粪便的派出。反之，肠道蠕动缓慢， 粪便少而硬，造成便秘。 （2）控制体重和减肥：特别是可溶性纤维可以减缓食物由胃进入肠道的速度并有吸水作用，从而产生饱腹感而减少能 量摄入。 （3）降低血糖和血胆固醇：膳食纤维可以减少小肠对糖的吸收，使血糖不致因进食而快速升高，因此也可减少体内胰 岛素的释放，而胰岛素可刺激肝脏合成胆固醇，所以胰岛素释放的减少可以使血浆胆固醇水平受到影响。各种纤维因 可吸附胆汁酸，使脂肪、胆固醇等吸收率下降，也可达到降血脂的作用。另外，膳食纤维在大肠中被肠道细菌代谢产 生一些短链脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸。 （4）预防结肠癌 四、乳糖不耐受症** 世界各地都有一部分人有不同程度的乳糖不耐受。 症状：不能或只能少量地分解吸收乳糖，大量的乳糖因未被吸收而进入大肠，在肠道细菌作用下产酸、产气、引起胃 肠不适、胀气、痉挛和腹泻等。 造成乳糖不耐受的原因主要有： 1. 先天性缺少或不能分泌乳糖酶； 2. 一些药物如抗癌药物或肠道感染而使乳糖分泌减少； 3. 更多的人是由于年龄增加，乳糖酶水平不断降低，一般自2 岁以后倒青年时期，乳糖酶水平可降到出生时的5%-10%。 克服乳糖不耐受性的方法： 1. 可选用经发酵的乳制品； 2. 用逐步增加摄入量和坚持不断摄入牛奶及其制品也是很好的克服和减低乳糖不耐受的方法。 世界上完全没有乳糖不耐受的人仅占30%左右。 五、碳水化合物的食物来源与膳食参考摄入量 碳水化合物的主要来源为谷类（淀粉含量70%-80%）、还有根茎类（其新鲜品含15%-25%）、豆类（21%-60%） 动物性食品中，除肌肉和肝外，只有乳类可提供一些碳水化合物。 在某些经济发达国家和地区，食糖也是人们所需碳水化合物的常见来源，但流行病学的调查，大量消费食糖（每日消 耗100 克以上）与冠心病有一定关系。 根据我国膳食碳水化合物的实际摄入量：** 除2 岁以下的婴幼儿外，碳水化合物应提供55%-65%的膳食总能量（AI）；并来自不同种类的食物，包括谷类、薯类、 豆类、蔬菜和水果等植物性食物的多种形式的碳水化合物，还应限制纯能量食物如食糖的摄入量不要超过1 天总能量 的10%，提倡摄入营养素/能量密度比值高的食物，以保障人体能量充足和营养素的需要。 六、碳水化合物与血糖指数** （一）血糖指数的概念（glycemic index，GI） 是1986 年Jenkin 首先提出用以衡量碳水化合物对血糖反应的有效指标，提出了不同种类的碳水化合物有不同“质量” 的新理论。 FAO/WHO 专家委员会1997 年对血糖指数的定义为：在一定时间内，50 克含碳水化合物的食物血糖应答曲线下面积 （area under the cueve，AUC）与同一个体摄入50 克碳水化合物的标准食物（葡萄糖和面包）血糖应答曲线下面积之 比。 在人体内碳水化合物被降解成为单糖由血液进入细胞，这种转运过程受人体分泌胰岛素的量所控制，当食品中的 碳水化合物被消化后，导致血糖升高并诱导人体产生饱感。胰岛素的分泌使血糖转运至细胞以恢复正常的血糖浓度， 降低越快产生饥饿感就越快。 相同的碳水化合物，可产生不同的血糖反应和相应不同的GI 值。如表： 表部分食物的血糖生成指数（葡萄糖=100） 食物GI 食物GI 食物GI 面包69 果糖20 蜂蜜75 大米72 土豆80 乳糖90 糯米66 新土豆70 蔗糖60 玉米粥80 胡萝卜92 麦芽糖108 苹果39 香蕉62 牛奶36 9 GI 值高（＞75）的食物进入胃肠后，消化快、吸收完全，葡萄糖进入血液后峰值高，也就是血浆葡萄糖升得高； GI 值低（GI＜55）的食物在胃肠停留时间长，释放缓慢，葡萄糖进入血液后峰值低，简单说就是，血浆葡萄糖比较低。 食物血糖生成指数还受到许多因素影响，如食物中碳水化合物类型、结构，食物得化学成分和含量，以及食物的物理 状况和加工制作过程的影响。 （二）血糖指数的应用 1、控制血糖： 保持稳定的血糖浓度对糖尿病人十分重要。多项研究表明，低GI 食物针对餐后血糖应答是一种灵活有效的膳食治疗方 法。与高GI 食物不同，摄入低GI 食物后血糖仅轻度或中度升高并缓慢回落，不会出现低血糖现象，刺激胰岛素的释 放也较少。摄入高GI 的食物后引起血糖大幅升高，往往伴随着血糖迅速回落，因此，低GI 食物可有效控制餐后胰岛 素和血糖异常，有利血糖浓度保持稳定。此外，低GI 食物摄入后能维持血糖水平对糖尿病患者和健康人的饱腹感、情 绪、认知功能等有积极作用。目前国际糖尿病研究所健康教育节目、美国新版的饮食学都用大篇章节论述食物GI 对糖 尿病人的重要性。但对糖尿病患者来说，脂肪含量高的低GI 食品仍然不是一种好选择。（如冰淇淋） 2、控制体重和血压 低GI 饮食在吸收后的代谢能量利用，饱腹感、调节食物摄入量和体重控制等方面较高GI 饮食更好。长期低GI 饮食能 影响脂质代谢和机体脂肪的分布，提示低GI 饮食可能对超重人群有利，并有利于预防代谢性疾病的发生。动物试验还 提示在摄入低GI 食物后，能更有效的接受训练信息和改变行为，更好地适应环境，因此，食物血糖指数的概念和数值 不仅用于对糖尿病人的膳食管理，而且被广泛应用于高血压病人和肥胖者的膳食管理。 3、指导运动员补膳： 在大运动量训练前补充低GI 食物较为有利，低GI 食物可以温和地提高血糖水平，有利于维持稳定持续的血糖水平和 较高的游离脂肪酸水平，从而节约糖原，改善运动耐力；而运动后选用高血糖指数的食物较好，因为它能通过及时补 糖补充运动中糖原的消耗，提高肌糖原再合成速率，有利于运动后减轻疲劳和体力恢复。 4、改善胃肠功能： 高GI 食物，消化吸收既快又好，对消化吸收功能较差的人群有利；而低GI 食物含抗性淀粉或非淀粉多糖较多，有利 于结肠内益生菌繁殖和排便。 5、指导食物碳水化合物的消化吸收的研究： GI 可反映食物碳水化合物被人体消化吸收的程度，食物中碳水化合物的种类、含量、烹调方式都会影响GI 水平，故GI 可作为膳食搭配、食品加工和食物营养价值研究的一个有用指标。 七、糖代用品（*） 主要用于增加食物的甜味，可分为糖醇类、合成甜味剂和天然甜味剂。 食用糖甜味与能量大小有关，但糖代用品则不然。（*） 糖醇：在食糖代用品中，口腔细菌对糖醇的代谢比其它糖类慢，因此在口香糖中添加糖醇作为甜味剂很常见，例如， （1）木糖醇不仅不能被口腔细菌利用，而且还能阻止细菌生成酸和黏附在牙齿表面。（2）异麦芽糖醇由一分子甘露醇 或山梨醇与一分子葡萄糖结合而成，热性质稳定，因此可用于煮或煎烤的食品。 糖精：主要用于加工食品和饮料，关于糖精的安全性问题出现于20 世纪70 年代，动物实验发现糖精会引起小鼠膀胱 癌，虽然现在人群研究并没有表明膀胱癌升高的趋势，但是仍把糖精列为低毒物品，建议成人每天食用量不超过 1000mg，儿童不超过500 mg。但对人体致癌的可能性尚未完全排除，因此应避免一次大量使用。 三氯蔗糖是唯一由蔗糖制成的人工增甜剂，三个氯原子取代了蔗糖结构中的三个羟基，使三氯蔗糖的甜度比蔗糖 甜600 倍。三氯蔗糖属无能量的甜味剂，通过消化道不被人体代谢，而全部从尿液和粪便中以原形排出，相对安全性 较高。具有无毒、不致癌的特点。1990 年，食品舔加剂联合专家委员会JECF 将三氯蔗糖的ADI 值从原来的3.5mg/(kg·bw) 提高到15 mg/(kg·bw)；目前已在中国、美国、日本、澳大利亚等30 多个国家获得批准使用。 阿斯巴甜由天门冬氨酸和苯丙氨酸结合而成，在消化时分开，与蛋白质一起代谢。味道类似甘蔗，因此很受欢迎， 但由于其不耐热，用于无需加热的食品。1g 阿斯巴甜产生17kJ 的热量，但用量很少，所以在食品中几乎不占热量。ADI 值为40 mg/(kg·bw)，已在100 多个国家和地区批准使用，包括中国及美国、日本、欧共体、澳大利亚等。基于苯丙酮 酸尿症患者需要控制苯丙氨酸的摄入量，因此一些国家要求含有阿斯巴甜的饮料需标明其成分。 值得指出的是，食物中适量甜味剂不会对健康带来影响，但是甜味剂本身并不刺激或抑制食欲，应合理地使用甜 味剂。 八、食品腐败的化学过程及鉴定指标 食品的腐败变质，实质上是食品中的蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养成分受微生物、食品中的酶及环境影响等因素 共同作用的结果。其分解产物和细胞组织结构的变化可形成腐败变质的各种特征，故可从感官、物理、化学和微生物 四个方面鉴定食品腐败变质的性质和程度。 碳水化合物的分解 |
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