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人体的基础营养素
2013-06-09   体育部 审核人:

一、基本先容

营养是人体不断从外界摄取食物,经过消化、吸取、代谢和利用食物中身体需要的物质(养分或养料)来维持生命活动的全过程,它是一种全面的生理过程,而不是专指某一种养分。食物中的养分科学上称为营养素。它们是维持生命的物质基础,没有这些营养素,生命便无法维持。人体需要的基础营养素约有50种,归纳起来分六大类,即蛋白质、脂类、碳水化合物、矿物质和微量元素、维生素和水。近年来发现膳食纤维也是维持人体健康必不可少的物质,可算是第七类营养素。

这些营养素在体内功能各不相同,概括起来可分为三方面:

(1)供给能量以满足人体生理活动和体力活动对能量的需要,

(2)作为建筑和修补身体组织的材料。

(3)在体内物质代谢中起调节作用。

二、合理营养

合理营养的含义是,由食物中摄取的各种营养素与身体对这些营养素的需要达到平衡,既不缺乏,也不过多。缺乏某些营养素会引起营养缺乏病,如缺钙引起的佝偻病,缺铁引起的贫血等等。某些营养素如脂肪和碳水化合物摄入过多又会导致肥胖症、糖尿病、心血管病等“富贵病”。营养缺乏和营养过剩引起的病态统称为营养不良,都是营养不合理的后果,对健康都是十分有害的。

由于没有一种食物能供给betway必威身体所需的全部营养素,所以betway必威在安排膳食时要尽量采用多样化的食物,根据各种食物中不同的营养成分恰当地调配膳食来全面满足身体对各种营养素的需要。合理营养还包括合理的用膳制度和合理的烹调方法。一日三餐应定时定量。一般来说,三餐食物量的分配不应相差很多,午餐可适当多一些。不吃早餐和暴饮暴食都是不合理的进食方式。合理的烹调方法不但可使食物味美可口,促进消化吸取,还可起到消毒杀菌作用,但应注意尽量减少烹调过程中营养素的损失。例如,淘米时过度搓洗,高温油炸食品,新鲜蔬菜切碎后长时间用水浸泡和长时间熬煮等都会导致营养素的损失。在我国迫切需要普及营养常识,使人民群众知道如何获得合理营养增进健康。[1]

三、营养素的供给量

营养素供给量简称供给量。它是衡量群体营养素摄取量是否合理的标准 。在制定供给量时98%)人的需要都能得到满足。betway必威将这个添加了安全量后的数量称为供给量。显然,供给量大于生理需要量。但是,在制定能量的供给量时不添加安全量,为的是避免一部分人能量摄入过多导致肥胖。因此,能量的供给量就是其平均需要量。制定供给量时不仅考虑了个体差异,还参照了饮食习惯和食物的生产供应情况。供给量不是一成不变的,随着营养科学的发展,生活水平的提高,营养学家们将根据需要和可能及时加以修订。我国现在使用的标准是中国营养学会在1988年修订的“推荐的每日膳食中营养素供给量”。供给量标准主要用于评价群体膳食质量,对于个人,供给量可作为参考。[1]

四、能量

能量指的是人体维持生命活动所需要的热能。人体所需要的热能都来自产热的营养素,即蛋白质、脂肪和碳水化合物。国际上通常以焦耳(J)为热能的计量单位,同时也仍然使用卡为计量单位。1焦耳=0.239卡,1卡=4.184焦耳。在实际应用中,通常使用千焦耳和千卡,即焦耳和卡的1000倍。人体从食物获得能量,用于各种生命活动,如内脏的活动、肌肉的收缩、维持体温以及生长发育等。

五、能量的需要量

人体对能量的需要与其消耗的能量相等。人体消耗的能量用于以下几方面:基础代谢,体力活动和食物的特殊动力作用。对于生长发育中的儿童,还包括生长发育和身体各种组织增长和更新所需要的能量。

(1)基础代谢 基础代谢是维持生命最基本活动的代谢状态,即身体完全安静松弛,无体力脑力负担,无胃肠消化活动,清醒静卧于室温18—20℃舒适条件下的代谢状态。基础代谢消耗的能量是维持生命活动最起码的能量需要。基础代谢消耗能量的数量受许多因素的影响,体型、性别、年龄和生理状态都对基础代谢的高低有影响。一般来说,男性比女性高,儿童和青少年比成年人高,冰冷气候下比温热气候下高。

(2)体力活动 人体能量消耗的主要部分是体力活动的消耗。体力活动消耗能量的数量与劳动强度、劳动时间、劳动姿势及熟练程度有关。

(3)食物特殊动力作用 人体由于摄入食物而引起能量代谢额外增高的现象叫做食物的特殊动力作用。它是由于食物在消化、转运、代谢及储存的过程需要消耗能量。各种营养素的特殊动力作用强弱不同,蛋白质最强,其次是碳水化合物,脂肪最弱。一般混合膳食的特殊动力作用所消耗的能量约为每日消耗能量总数的10%。

(4)生长发育 儿童和青少年的生长发育需要能量来建立新的组织。每增加1克新组织约需要消耗20KJ能量。同样,孕妇体内胎儿的生长发育和自身生殖器官的增生也需要消耗相应的能量。能量摄入必须和生长速度相适应,否则生长便会减慢甚至停止。

六、能量的供给量

中国营养学会将18-44岁的男性的体力活动强度分为五级,按体力活动强度的差异提出了不同的能量供给量标准。极轻劳动:以坐着为主的工作,如办公室工作、组装和修理收音机与钟表等工作,业余有一定的文体活动;轻劳动:以站着为主的工作,有少量走动,如一般实验室操作,教师讲课等;中等劳动:如学生的活动和汽车司机的工作;重劳动:如炼钢工人、农民的劳动;极重劳动:如非机械化的装卸、伐木、采矿等。女性仅分四级(无极重体力活动一级)。儿童、青少年和孕妇、乳母的能量供给量应相应地增多。中年以后,基础代谢率降低,体力活动减少,能量供给量应适当减少以免肥胖。

食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质是人体的能量来源。这三种营养素每克供给人体的能量分别为16.7KJ、37.6KJ和16.7KJ。这三种蕴藏能量的物质普遍存在于各类食物中。动物性食物含有较多的脂肪和蛋白质。植物性食物中的油料作物的籽仁含有丰富的脂肪;谷类中则以碳水化合物为主。大豆除含脂肪外还含有丰富的蛋白质;坚果,如花生、核桃等与大豆近似;蔬菜水果中含能量很少。

碳水化合物、脂肪和蛋白质这三种供给能量的营养素在代谢中可以互相转化,但彼此不能完全替代,因为它们在人体内还各自有独特的生理功能。它们在膳食中应保持恰当的比例。根据我国人民膳食习惯,在摄入的总能量中碳水化合物提供的能量应占60%~70%,脂肪提供的能量应占20%~25%,蛋白质提供的能量应占10%~15%。

七、宏量营养素

(一)蛋白质——生命的基础

在人体各个器官、组织和体液内,蛋白质都是必不可少的成分。成年人体重的16.3%是蛋白质。蛋白质是生命的物质基础,恩格斯曾指出,生命是蛋白质的运动形式。如果蛋白质长时间地摄入不足,正常代谢和生长发育便会无法进行,轻者发生疾病,重者甚至可以导致死亡。

1、蛋白质的化学组成

蛋白质主要由碳、氢、氧、氮四种元素组成。蛋白质元素组成的最大特点是含有氮。有些蛋白质还含有硫、磷、铁等其他元素。上述这些元素按一定结构组成氨基酸。氨基酸是蛋白质的组成单位。自然界中的氨基酸有20多种,这20 多种氨基酸以不同数目和不同顺序连接构成种类繁多,千差万别的蛋白质,发挥它们各自不同的生理功能。蛋白质的分子大小可相差几千倍,但它们含氮的百分率相当恒定,各种蛋白质每100克中的氮含量都约是16 克。这样,betway必威要测定某一种食物的蛋白质含量便可以首先测定其氮含量,再乘以6.25 (100÷16 = 6.25 )即可得出该食物的蛋白质含量。

2、必需氨基酸和非必需氨基酸

食物中的蛋白质必须经过肠胃道消化,分解成氨基酸才能被人体吸取利用,人体对蛋白质的需要实际就是对氨基酸的需要。吸取后的氨基酸只有在数量和种类上都能满足人体需要身体才能利用它们合成自身的蛋白质。营养学上将氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸两类。

必需氨基酸指的是人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要,必须从食物中摄取的氨基酸。对成人来说,这类氨基酸有8种,包括赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。对婴儿来说,组氨酸也是必需氨基酸。

非必需氨基酸并不是说人体不需要这些氨基酸,而是说人体可以自身合成或由其它氨基酸转化而得到,不一定非从食物直接摄取不可。这类氨基酸包括谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、甘氨酸、天门冬氨酸、胱氨酸、脯氨酸、丝氨酸和酪氨酸等。有些非必需氨基酸如胱氨酸和酪氨酸如果供给充裕还可以节省必需氨基酸中蛋氨酸和苯丙氨酸的需要量。

3、蛋白质的分类

营养学上根据食物蛋白质所含氨基酸的种类和数量将食物蛋白质分三类:

1)完全蛋白质 这是一类优质蛋白质。它们所含的必需氨基酸种类齐全,数量充足,彼此比例适当。这一类蛋白质不但可以维持人体健康,还可以促进生长发育。奶、蛋、鱼、肉中的蛋白质都属于完全蛋白质。

2)半完全蛋白质 这类蛋白质所含氨基酸虽然种类齐全,但其中某些氨基酸的数量不能满足人体的需要。它们可以维持生命,但不能促进生长发育。例如,小麦中的麦胶蛋白便是半完全蛋白质,含赖氨酸很少。食物中所含与人体所需相比有差距的某一种或某几种氨基酸叫做限制氨基酸。谷类蛋白质中赖氨酸含量多半较少,所以,它们的限制氨基酸是赖氨酸。

3)不完全蛋白质 这类蛋白质不能提供人体所需的全部必需氨基酸,单纯靠它们既不能促进生长发育,也不能维持生命。例如,肉皮中的胶原蛋白便是不完全蛋白质。

4、蛋白质的生理功能

蛋白质在体内的多种生理功能可归纳为三方面:

1)构成和修补人体组织 蛋白质是构成细胞、组织和器官的主要材料。婴幼儿、儿童和青少年的生长发育都离不开蛋白质。即使成年人的身体组织也在不断地分解和合成进行更新,例如,小肠黏膜细胞每1~2天即更新一次,血液红细胞每120天更新一次,头发和指甲也在不断推陈出新。身体受伤后的修复也需要依靠蛋白质的补充。

2)调节身体功能 体内新陈代谢过程中起催化作用的酶,调节生长、代谢的各种激素以及有免疫功能的抗体都是由蛋白质构成的。此外,蛋白质对维持体内酸硷平衡和水分的正常分布也都有重要作用。

3)供给能量 虽然蛋白质的主要功能不是供给能量,但当食物中蛋白质的氨基酸组成和比例不符合人体的需要,或摄入蛋白质过多,超过身体合成蛋白质的需要时,多余的食物蛋白质就会被当作能量来源氧化分解放出热能。此外,在正常代谢过程中,陈旧破损的组织和细胞中的蛋白质也会分说明放出能量。每克蛋白质可产生.16.7千焦耳(4千卡)热能。

5、食物蛋白质营养价值的评定

蛋白质主要由碳、氢、氧、氮四种元素组成。蛋白质元素组成的最大特点是含有氮。有些蛋白质还含有硫、磷、铁等其他元素。上述这些元素按一定结构组成氨基酸。氨基酸是蛋白质的组成单位。自然界中的氨基酸有20多种,这20 多种氨基酸以不同数目和不同顺序连接构成种类繁多,千差万别的蛋白质,发挥它们各自不同的生理功能。蛋白质的分子大小可相差几千倍,但它们含氮的百分率相当恒定,各种蛋白质每100克中的氮含量都约是16 克。这样,betway必威要测定某一种食物的蛋白质含量便可以首先测定其氮含量,再乘以6.25 (100÷16 = 6.25 )即可得出该食物的蛋白质含量。

6、蛋白质的互补作用

植物性蛋白质中各种氨基酸的含量和组成比例与人体需要相比总有些不足。由于各种植物性蛋白质的氨基酸含量和组成各不相同,因而可以通过植物性食物的互相搭配,取长补短,来使其接近人体需要,提高其营养价值。这种食物搭配的效果叫做蛋白质的互补作用。在实际生活中betway必威也常将多种食物混合食用,现在betway必威知道了这样做不仅可以调整口感,还十分符合营养科学的原则。例如,谷类食物蛋白质内赖氨酸含量不足,蛋氨酸含量较高,而豆豆类食物的蛋白质恰好相反,混合食用时两者的不足都可以得到补偿。

7、蛋白质的供给量和来源

1)蛋白质的供给量 蛋白质的供给量与膳食蛋白质的质量有关。如果蛋白质主要来自奶、蛋等食品,则成年人不分男女均为每日每公斤体重0.75克。中国膳食以植物性食物为主,蛋白质质量较差,供给量需要定为每日每公斤体重1.0~1.2克。蛋白质供给量也可用占总能量摄入的百分比来表示。在能量摄入得到满足的情况下,由蛋白质提供的能量在成年人应占总能量的10%~12%,生长发育中的青少年则应占14%。

2)蛋白质的来源 膳食中蛋白质来源不外是植物性食物和动物性食物。动物性食物蛋白质含量高、质量好,如奶、蛋、鱼、瘦肉等。植物性食物主要是谷类和豆类。大豆含有丰富的优质蛋白质。谷类是betway必威的主食,蛋白质含量居中(约10%),是我国人民膳食蛋白质的主要来源。蔬菜水果等食品蛋白质含量很低,在蛋白质营养中作用很小。

(二)脂类——美味的来源

脂类也称脂质。它包括两类物质。一类是脂肪,又名中性脂肪,是由一分子甘又和三分子脂肪酸组成的甘油三酯。另一类是类脂,它与脂肪化学结构不同,但理化性质相似。在营养学上较重要的类脂有磷脂、糖脂、胆固醇、脂蛋白等。由于脂类中大部分是脂肪,类脂只占5%并且常与脂肪同时存在,因而营养学上常把脂类通称为脂肪。

1、脂肪酸

脂肪酸是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物,是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。根据脂肪酸分子结构中碳链的长度分为短链脂肪酸(碳链中碳原子少于6 个),中链脂肪酸(碳链中碳原子6-12 个)和长链脂肪酸(碳链中碳原子超过12 个)三类。一般食物所含的脂肪酸大多是长链脂肪酸。根据碳链中碳原子间双键的数目又可将脂肪酸分为单不饱和脂肪酸(含1 个双键),多不饱和脂肪酸(含1 个以上双键)和饱和脂肪酸(不含双键)三类。富含单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸组成的脂肪在室温下呈液态,大多为植物油,如花生油、玉米油、豆油、菜子油等。以饱和脂肪酸为主组成的脂肪在室温下呈固态,多为动物脂肪,如牛油、羊油、猪油等。但也有例外,如深海鱼油虽然是动物脂肪,但它富含多不饱和脂肪酸,如20碳5烯酸(EPA)和22碳6烯酸(DHA),因而在室温下呈液态。

2、必需脂肪酸

自然界存在的脂肪酸有40多种。有几种脂肪酸人体自身不能合成,必须由食物供给,称为必需脂肪酸。以往认为亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸这三种多不饱和脂肪酸都是必需脂肪酸。近年来的研究证明只有亚油酸和亚麻酸是必需脂肪酸,而花生四烯酸则可利用亚油酸由人体自身合成。下表1.是细胞膜的重要成分,缺乏时发生皮炎,对儿童还影响其生长发育,2.是合成磷脂和前列腺素的原料,还与精细胞的生成有关,3.促进胆固醇的代谢,防止胆固醇在肝脏和血管壁上沉积,4.对放射线引起的皮肤损伤有保护作用。

3、胆固醇

胆固醇是类脂的一种。它在人体内的重要生理功能包括:1.是细胞膜的组成成分,细胞吸取养分、排出代谢废物都由细胞膜控制,2.是合成胆汁酸和维生素D3的原料,前者可帮助脂肪消化吸取,后者可预防儿童佝偻病,3.是合成类固醇激素的原料,特别是性激素和肾上腺皮质激素。这些激素对人体的健康和人类的繁衍都是不可或缺的。

人体胆固醇来自膳食和体内合成。体内合成量受膳食胆固醇水平影响,膳食胆固醇摄入过多时体内合成量减少,摄入过少时体内合成量增多。胆固醇在肝脏内经过分解代谢随粪便排出。正常情况下,胆固醇在血液中维持一个恰当的水平。当脂质代谢发生异常或膳食胆固醇摄入量超过身体调节能力时,血液中的胆固醇浓度就会升高并逐渐在血管内壁上沉积而引起血管腔狭窄和心血管病。这时,除药物治疗外还应限制富含胆固醇的食物。但在脂质代谢正常的情况下无须过分限制,因为胆固醇也是人体不可缺少的营养物质。

4、鱼油中的EPA和DHA

20碳5如前所述,这两种脂肪酸都是多不饱和脂肪酸。近年来它们之所以引起人们重视是因为发现居住在北极圈内的爱斯基摩人的膳食虽然以鱼、肉为主,脂肪、能量和胆固醇摄入量都很高,但冠心病、糖尿病的发生率和死亡率都远低于其它地区的人群。经研究发现,鱼油中富含EPA和DHA,它们有降低胆固醇,增加高密度脂蛋白的作用,而高密度脂蛋白是一种能移去血管壁上积存的胆固醇,疏通血管的物质。它们还有抑制血小板聚集、降低血黏度和扩张血管等作用。动物实验还发现DHA可促进脑的发育,据此推测对儿童的生长发育很可能也有好处。有些植物油中含量丰富的亚麻酸在体内可以转变成EPA和DHA ,与深海鱼油所含的EPA和DHA有同样的生物效用。

5、脂肪的生理功能

概括起来,脂肪有以下几方面生理功能:

1)供给能量 1克脂肪在体内分解成二氧化碳和水并产生38KJ(9Kcal)能量,比1克蛋白质或1克碳水化合物高一倍多。

2)构成一些重要生理物质 磷脂、糖脂和胆固醇构成细胞膜的类脂层,胆固醇又是合成胆汁酸、维生素D3和类固醇激素的原料。

3)维持体温和保护内脏 皮下脂肪可防止体温过多向外散失,也可阻止外界热能传导到体内,有维持正常体温的作用。内脏器官周围的脂肪垫有缓冲外力冲击保护内脏的作用。

4)提供必需脂肪酸。

5)脂溶性维生素的重要来源 鱼肝油和奶油富含维生素A、D,许多植物油富含维生素E。脂肪还能促进这些脂溶性维生素的吸取。

6)增加饱腹感 脂肪在胃肠道内停留时间长,所以有增加饱腹感的作用。

6、脂肪营养价值的评定:营养学上根据以下三项指标评价一种脂肪的营养价值

1)消化率 一种脂肪的消化率与它的熔点有关,含不饱和脂肪酸越多熔点越低,越容易消化。因此,植物油的消化率一般可达到100%。动物脂肪,如牛油、羊油,含饱和脂肪酸多,熔点都在40℃以上,消化率较低,约为80%~90%。

2)必需脂肪酸含量 植物油中亚油酸和亚麻酸含量比较高,营养价值比动物脂肪高。

3)脂溶性维生素含量 动物的贮存脂肪几乎不含维生素,但肝脏富含维生素A和D,奶和蛋类的脂肪也富含维生素A和D。植物油富含维生素E。这些脂溶性维生素是维持人体健康所必需的。

7、脂肪的供给量和来源

1)脂肪的供给量 脂肪无供给量标准。不同地区由于经济发展水平和饮食习惯的差异,脂肪的实际摄入量有很大差异。我国营养学会建议膳食脂肪供给量不宜超过总能量的30%,其中饱和、单不饱和、多不饱和脂肪酸的比例应为1:1:1。亚油酸提供的能量能达到总能量的1%~2%即可满足人体对必需脂肪酸的需要。

2)脂肪的来源 脂肪的主要来源是烹调用油脂和食物本身所含的油脂。表5是几种食物中的脂肪含量。从下表内的数字可见,果仁脂肪含量最高,各种肉类居中,米、面、蔬菜、水果中含量很少。

八、膳食纤维——肠道清道夫、人体好帮手

膳食纤维指的是人体不能消化的多糖类,包括纤维素、半纤维素、果胶、树胶等食物成分。过去曾认为它们是无营养价值的废料。近年来发现很多慢性疾病(如便秘、高脂血症、冠心病、肥胖等)与膳食中膳食纤维的多寡有关。目前已知膳食纤维的主要生理功能包括:1.预防便秘。这是由于它们有很强的吸水性,可在肠道内吸取水分,增加粪便体积并使之变软利于排出。2.控制体重,防止肥胖。这是由于富含膳食纤维的食物体积较大,能量密度(单位重量所含能量)较低,有利于减少能量摄入量。3.降低血液中胆固醇浓度。膳食纤维可抑制胆固醇的吸取,加速其排出,从而降低其在血液中的浓度。

膳食纤维虽然有上述有益作用,但过多的膳食纤维会妨碍矿物质、微量元素和维生素的吸取,这是它不利的一面。目前尚未能制定出膳食纤维的供给量标准,有学者曾建议以每人每日30克作为供给量标准,但尚未得到公认。粗粮(如玉米、高粱、糙米、全麦粉),干豆类及各种蔬菜水果都富含膳食纤维,betway必威在安排膳食时一定不要忽视它们。

九、水——生命之源

水是人体最重要的营养素。人不吃食物仅喝水仍可存活数周;如果不喝水,数日便会死亡。水是人体数量最多的成分,约占体重的50%~60%。人体新陈代谢的一切生物化学反应都必须在水的介质中进行。

水的生理作用概括起来有以下几方面:

1、水是体内各种生理活动和生化反应必不可少的介质,没有水一切代谢活动便无法进行,生命也就停止了。

2、水是体内吸取、运输营养物质,排泄代谢废物的最重要的载体。这是由于水有很强的溶解能力,许多物质可以溶解在水中通过循环系统转运。

3、维持正常体温。水的汽化热很大,1克水汽化要吸取580卡热。汗液的蒸发可散发大量热量,从而避免体温过高。

4、润滑功能。泪液、唾液、关节液、胸腔腹腔的浆液起着润滑组织间经常发生的摩擦的作用。

许多因素(如年龄、环境温度、劳动强度和持续时间)可影响人体对水的需要量。一般情况下,正常成人每日约需水2500毫升。人体主要通过饮水和进食食物获得水分。碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢过程中也产生一部分水,称为代谢水,但数量较少。

十、微量营养素

(一)维生素——维护人类健康的精灵

维生素(vitamin)又名维他命,是维持人体生命活动必需的一类有机物质,也是保持人体健康的重要活性物质。维生素在体内的含量很少,但在人体生长、代谢、发育过程中却发挥着重要的作用。各种维生素的化学结构以及性质虽然不同,但它们却有着以下共同点:①维生素均以维生素原(维生素前体)的形式存在于食物中②维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分,它也不会产生能量,它的作用主要是参与机体代谢的调节③大多数的维生素,机体不能合成或合成量不足,不能满足机体的需要,必须经常通过食物中获得④人体对维生素的需要量很小,日需要量常以毫克(mg)或微克(ug)计算,但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症,对人体健康造成损害。维生素与碳水化合物、脂肪和蛋白质3大物质不同,在天然食物中仅占极少比例,但又为人体所必需。维生素大多不能在体内合成,必须从食物中摄取。维生素本身不提供热能。有些维生素如 B6、K等能由动物肠道内的细菌合成,合成量可满足动物的需要。动物细胞可将色氨酸转变成烟酸(一种B族维生素),但生成量不敷需要;维生素C除灵长类(包括人类)及豚鼠以外,其他动物都可以自身合成。植物和多数微生物都能自己合成维生素,不必由体外供给。许多维生素是辅基或辅酶的组成部分。

1、维生素的发现

维生素的发现是20世纪的伟大发明之一。1897年,C.艾克曼在爪哇发现只吃精磨的白米即可患脚气病,未经碾磨的糙米能治疗这种病。并发现可治脚气病的物质能用水或酒精提取,当时称这种物质为“水溶性B”。1906年证明食物中含有除蛋白质、脂类、碳水化合物、无机盐和水以外的“辅助因素”,其量很小,但为动物生长所必需。1911年C.丰克鉴定出在糙米中能对抗脚气病的物质是胺类(一类含氮的化合物),它是维持生命所必需的,所以建议命名为“ Vitamine”。即Vital(生命的)amine(胺),中文意思为“生命胺”。以后陆续发现许多维生素,它们的化学性质不同,生理功能不同;也发现许多维生素根本不含胺,不含氮,但丰克的命名延续使用下来了,只是将最后字母“e”去掉。最初发现的维生素B后来证实为维生素B复合体,经提纯分离发现,是几种物质,只是性质和在食品中的分布类似,且多数为辅酶。有的供给量须彼此平衡,如维生素B1、B2和PP,否则可影响生理作用。

2、维生素的概述及分类

维生素是人体代谢中必不可少的有机化合物。人体有如一座极为复杂的化工厂,不断地进行着各种生化反应。其反应与酶的催化作用有密切关系。酶要产生活性,必须有辅酶参加。已知许多维生素是酶的辅酶或者是辅酶的组成分子。因此,维生素是维持和调节机体正常代谢的重要物质。可以认为,维生素是以“生物活性物质”的形式,存在于人体组织中。

3、食物中维生素的含量较少,人体的需要量也不多,但却是绝不可少的物质。膳食中如缺乏维生素,就会引起人体代谢紊乱,以致发生维生素缺乏症。如缺乏维生素A会出现夜盲症、干眼病和皮肤干燥;缺乏维生素D可患佝偻病;缺乏维生素B1可得脚气病;缺乏维生素B2可患唇炎、口角炎、舌炎和阴囊炎;缺乏PP可患癞皮病;缺乏维生素B12可患恶性贫血;缺乏维生素C可患坏血病。

维生素C能够治疗坏血病并且具有酸性,所以称作抗坏血酸。在柠檬汁、绿色植物及番茄中含量很高。抗坏血酸是单斜片晶或针晶,容易被氧化而生成脱氢坏血酸,脱氢坏血酸仍具有维生素C的作用。在碱性溶液中,脱氢坏血酸分子中的内酯环容易被水解成二酮古洛酸。这种化合物在动物体内不能变成内酯型结构。在人体内最后生成草酸或与硫酸结合成的硫酸酯,从尿中排出。因此,二酮古洛酸不再具有生理活性。

植物及绝大多数动物均可在自身体内合成维生素C。可是人、灵长类及豚鼠则因缺乏将L-古洛酸转变成为维生素C的酶类,不能合成维生素C,故必须从食物中摄取,如果在食物中缺乏维生素C时,则会发生坏血病。这时由于细胞间质生成障碍而出现出血,牙齿松动、伤口不易愈合,易骨折等症状。由于维生素C在人体内的半衰期较长(大约16天),所以食用不含维生素C的食物3~4个月后才会出现坏血病。因为维生素C易被氧化还原,故一般认为其天然作用应与此特性有关。维生素 C与胶原的正常合成、体内酪氨酸代谢及铁的吸取有直接关系。维生素C的主要功能是帮助人体完成氧化还原反应,提高人体灭菌能力和解毒能力。长期缺少维生素C会得坏血病,。多吃水果、蔬菜能满足人体对维生素C的需要。维生素C在促进脑细胞结构的坚固、防止脑细胞结构松弛与紧缩方面

起着相当大的作用,并能防止输送养料的神经细管堵塞、变细、弛缓。

每天的需求量:成人每天需摄入50~100mg。即半个番石榴,75克辣椒,90克花茎甘蓝,2个猕猴桃,150克草莓,1个柚子,半个番木瓜,125克茴香,150克菜花可200毫升橙汁。

功效:维生素C能够捕获自由基,在此能预防像癌症、动脉硬化、风湿病等疾病。此外,它还能增强免疫和,对皮肤、牙龈和神经也有好处。

副作用:迄今,维生素C被认为没有害处,因为肾脏能够把多余的维生素C排泄掉,美国新发表的研究报告指出,体内有大量维生素C循环不利伤口愈合。每天摄入的维生素C超过1000毫克会导致腹泻、肾结石的不育症,甚至还会引起基因缺损。

4、维生素D

为类固醇衍生物,属脂溶性维生素。维生素D与动物骨骼的钙化有关,故又称为钙化醇。它具有抗佝偻病的作用,在动物的肝、奶及蛋黄中含量较多,尤以鱼肝油含量最丰富。维生素D有调节钙的作用,所以是骨及牙齿正常发育所必需。特别在孕妇、婴儿及青少年需要量大。如果此时维生素D量不足,则血中钙与磷低于正常值,会出现骨骼变软及畸形:发生在儿童身上称为佝偻病;在孕妇身上为骨质软化症。1克维生素D为 40000000国际单位。婴儿、青少年、孕妇及喂乳者每日需要量为400~800单位。

维生素D于1926年由化学家卡尔首先从鱼肝油中提取。它是淡黄色晶体,熔点115~118℃,不溶于水,能溶于醚等有机溶剂。它化学性质稳定,在200℃下仍能保持生物活性,但易被紫外光破坏,因此,含维生素D的药剂均应保存在棕色瓶中。维生素D的生理功能是帮助人体吸取磷和钙,是造骨的必需原料,因此缺少维生素D会得佝偻症。在鱼肝油、动物肝、蛋黄中它的含量较丰富。人体中维生素D的合成跟晒太阳有关,因此,适当地光照有利健康。

每天的需求量:0.0005至0.01毫克。35克鲱鱼片,60克鲑鱼片,50克鳗鱼或2个鸡蛋加150克蘑菇。只有休息少的人,才需要额吃些含维生素D的食品或制剂。功效:维生素D是形成骨骼和软骨的发动机,能使牙齿坚硬。对神经也很重要,并对炎症的抑制作用。副作用:研究人员估计,长期每天摄入0.025克维生素D对人体有害。可能造成的后果是:恶心、头痛、肾结石、肌肉萎缩、关节炎、动脉硬化、高血压、轻微中毒、腹泻、口渴,体重减轻,多尿及夜尿等症状。严重中毒时则会损伤肾脏,使软组织(如心、血管、支气管、胃、肾小管等)钙化。

5、维生素E

又名生育酚,是一种脂溶性维生素,主要存在于蔬菜、豆类之中,在麦胚油中含量最丰富。天然存在的维生素E有8种,均为苯骈二氢吡喃的衍生物,人体有些疾病的症状与动物缺乏维生素 E的症状相似。由于一般食品中维生素E含量尚充分,较易吸取,故不易发生维生素 E缺乏症,仅见于肠道吸取脂类不全时。维生素E在临床上试用范围较广泛,并发现对某些病变有一定防治作用,如贫血动物粥样硬化,肌营养不良症、脑水肿、男性或女性不育症、先兆流产等,近年来又用维生素E预防衰老。维生素E于1922年由美利坚合众国化学家伊万斯在麦芽油中发现并提取,维生素E是人体内优良的抗氧化剂,人体缺少它,男女都不能生育,严重者会患肌肉萎缩症、神经麻木症等。维生素E广泛存在于肉类、蔬菜、植物油中,通常情况下,人是不会缺少的。每天的需求量:成人每天的维生素E需要量尚不清楚,但动物实验结果表明,每天食物中有50毫克即可满足需要。妊娠及哺乳期需要量略增。4匙葵花油,100毫克橄榄油,100克花生或30克杏仁加70克核桃含有一天所需的维生素E。 功效:维生素E能抵抗自由基的侵害,预防癌症的心肌梗死。此外,它还参与抗体的形成,是真正的“后代支撑者”。它促进男性产生有活力的精子。维生素E是强抗氧化剂,维生素E供应不足会引起各种智能障碍或情绪障碍。小麦胚芽、棉籽油、大豆油、芝麻油、玉米油、豌豆、红薯、禽蛋、黄油等含维生素E较丰富。

6、维生素K

属脂溶性维生素。由于它具有促进凝血的功能,故又称凝血维生素。常见的有维生素K1和K2。K1是由植物合成的,如苜蓿、菠菜等绿叶植物;K2则由微生物合成。人体肠道细菌也可合成维生素K2。现代维生素K已能人工合成,如维生素K3,为临床所常用。维生素K均为2-甲基-1,4-萘醌的衍生物。维生素K1是黄色油状物,K2是淡黄色结晶,均有耐热性,但易受紫外线照射而破坏,故要避光保存。人工合成的K3和K4是水溶性的,可用于口服或注射。临床上使用的抗凝血药双香豆素,其化学结构与维生素K相似,能对抗维生素K的作用,可用以防治血栓的形成。维生素K和肝脏合成四种凝血因子(凝血酶原、凝血因子Ⅶ,Ⅸ及Ⅹ)密切相关,如果缺乏维生素K1,则肝脏合成的上述四种凝血因子为异常蛋白质分子,它们催化凝血作用的能力大为下降。人们已知维生素 K是谷氨酸γ羧化反应的辅因子。缺乏维生素 K则上述凝血因子的γ-羧化不能进行,此外,血中这几种凝血因子减少,会出现凝血迟缓和出血病症。此外,人们公认维生素K溶于线粒体膜的类脂中,起着电子转移作用,维生素 K可增加肠道蠕动和分泌功能,缺乏维生素K时平滑肌张力及收缩减弱,它还可影响一些激素的代谢。如延缓糖皮质激素在肝中的分解,同时具有类似氢化可的松作用,长期注射维生素K可增加甲状腺的内分泌活性等。在临床上维生素 K缺乏常见于胆道梗阻、脂肪痢、长期服用广谱抗菌素以及新生儿中,使用维生素K可予纠正。但过大剂量维生素K也有一定的毒性,如新生儿注射30毫克/天,连用三天有可能引起高胆红素血症。

维生素K于1929年丹麦化学家达姆从动物肝和麻子油中发现并提取。它是黄色晶体,熔点52~54℃,不溶于水,能溶于醚等有机溶剂。维生素K化学性质较稳定,能耐热耐酸,但易被碱和紫外线分解。它在人体内能促使血液凝固。人体缺少它,凝血时间延长,严重者会流血不止,甚至死亡。奇怪的是人的肠中有一种细菌会为人体源源不断地制造维生素K,加上在猪肝、鸡蛋、蔬菜中含量较丰,因此,一般人不会缺乏。目前已能人工合成,且化学家能巧妙地改变它的“性格”为水溶性,有利于人体吸取,已广泛地用于医疗上。

7、维生素P

维生素P是由柑桔属生物类黄酮、芸香素和橙皮素构成的。在复合维生素C中都含有维生素P,也是水溶性的。它能防止维生素C被氧化而受到破坏,增强维生素的效果。能增强毛细血管壁,防止瘀伤。有助于牙龈出血的预防和治疗,有助于因内耳疾病引起的浮肿或头晕的治疗等。许多营养学家认为,每服用500毫克维生素C时,最少应该同时服用100毫克生物类黄酮。以增强它们的协同作用。在橙、柠檬、杏、樱桃、玫瑰果实中及荞麦粉中含有维生素P。

8、维生素T

帮助血液的凝固和血小板的形成。

9、维生素U

名称:维生素U;碘甲基甲硫基丁氨酸;vitamin U

资料: 分子式C6H14NO2IS,分子量291.2。学名碘甲基甲硫基丁氨酸。存在于甘蓝、莴苣、苜蓿和其它绿叶蔬菜中。有特殊气味,味咸苦。光照或久置空气中都不稳定。易溶于水,不溶于乙醇和乙醚。水溶液呈酸性。主要用于治疗胃溃疡和十二指肠溃疡。可由蛋氨酸与碘甲烷反应制得。

10、水溶性维生素(water-soluble vitamins)

在理想状态,人们从膳食中获得需要的维生素。在下面情况造成人体所需的维生素缺乏。所有水溶性维生素都参与催化功能,B族维生素是许多种辅酶的组成成分,这些辅酶担负着氢、电子或基团的转移。它们参与由酶催化的糖、脂肪、蛋白质及核苷酸等的代谢,维生素C参与许多羟化反应。水溶性维生素在动植物细胞中广泛存在。 脂溶性维生素的功能没有 B族维生素那样清楚。维生素K参与一些蛋白质中谷氨酸的羧化,维生素D促进钙的吸取,维生素A为视紫蛋白的组成部分。

11、“伪”维生素

在维生素的发现过程中,有些化合物被误认为是维生素,但是并不满足维生素的定义,还有些化合物因为商业利益而被故意错误地命名为维生素:

1)维生素B族中有一些化合物曾经被认为是维生素,如维生素B4(腺嘌呤)等。

2)维生素F——最初是用于表示人体必需而又不能自身合成的脂肪酸,因为脂肪酸的英文名称(Fatty Acid)以F开头。但是因为它其实是构成脂肪的主要成分,而脂肪在生物体内也是一种能量来源,并组成细胞,所以维生素F不是维生素。

3)维生素K——氯胺酮作为镇静剂在某些娱乐性药物(毒品)的成分中被标为维生素K,但是它并不是真正的维生素K,它被俗称为“K它命”。

4)维生素Q——有些专家认为泛醌(辅酶Q10)应该被看作一种维生素,其实它可以通过人体自身少量合成。

5)维生素S——有些人建议将水杨酸(邻羟基苯甲酸)命名为维生素S(S是水杨酸Salicylic Acid的首字母)。

十一、矿物质和微量元素

矿物质又称无机盐,也是构成人体组织和维持正常生理活动的重要物质。人体组织几乎含有自然界存在的所有元素,其中碳、氢、氧、氮四种元素主要组成蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机物,其余各种元素大部分以无机化合物形式在体内起作用,统称为矿物质或无机盐。也有一些元素是体内有机化合物(如酶、激素、血红蛋白)的组成成分。这些矿物质根据它们在人体内含量的多寡分为常量元素(又称宏量元素)和微量元素。

1、矿物质和微量元素的生理功能

概括起来可分三方面:

1)是构成人体骨骼牙齿等硬组织的主要材料。

2)以离子形式溶解在体液中维持人体水分的正常分布、体液的酸硷平衡和神经肌肉的正常兴奋性。

3)是一些酶的组成成分和激活剂。

由于新陈代谢,每天都有一定量的矿物质和微量元素经粪、尿、皮肤、头发、指甲等途径排出,必须从食物和饮水得到补充。在我国人民膳食中容易缺乏的矿物质和微量元素有钙、铁、碘等元素。在一些地质条件特殊的地区存在因摄入氟或硒过多而发生的氟中毒或硒中毒问题。

2、钙是人体必需的常量元素。新生儿体内含钙25~30克。成人体内含钙850~1200克,相当于体重的1.5%~2.0%。钙的生理功能:`

1)钙是牙齿和骨骼的主要成分,二者合计约占体内总钙量的99%。在人的一生中骨骼的形状和质量都在不断变化,20岁前骨骼的含钙量逐年增加,35岁时达到高峰,40~50岁以后逐渐下降。这种随年龄的变化的出现女性早于男性,并可能出现骨质疏松现象。

2)钙与镁、钾、钠等离子在血液中的浓度保持一定比例才能维持神经、肌肉的正常兴奋性。

3)钙离子是血液保持一定凝固性的必要因子之一,也是体内许多重要酶的激活剂。钙的供给量 考虑到我国人民以植物性膳食为主,钙的吸取率比较低,我国营养学会推荐的钙供给量为成年人不分男女都是800毫克,青少年、孕妇和乳母应适当增多。钙的食物来源 奶和奶制品中钙含量最为丰富且吸取率也高。小虾皮中含钙特高,芝麻酱,大豆及其制品也是钙的良好来源,深绿色蔬菜如小萝卜缨、芹菜叶、雪里蕻等含钙量也较多。

4)铁

成年人体内含有4~5克铁,根据在体内的功能状态可分成功能性铁和储存铁两部分。功能性铁存在于血红蛋白、肌红蛋白和一些酶中,约占体内总铁量的70%。其余30%为储存铁,主要储存在肝、脾和骨髓中。

铁的生理功能 铁是合成血红蛋白的主要原料之一。血红蛋白的主要功能是把新鲜氧气运送到各组织。铁缺乏时不能合成足够的血红蛋白,造成缺铁性贫血。铁还是体内参与氧化还原反应的一些酶和电子传递体的组成部分,如过氧化氢酶和细胞色素都含有铁。铁的供给量 成年男子12毫克,妇女18毫克,孕妇和乳母28毫克。铁的来源 动物内脏(特别是肝脏)、血液、鱼、肉类都是富含血红素铁的食品。深绿叶蔬菜所含铁虽不是血红素铁但摄入量多所以仍是我国人民膳食铁的重要来源。下表是几种常用食物中的铁含量。

5)锌

人体含锌2~3克,广泛分布于全身组织。已经发现有50多种酶含锌或与锌有关。锌的主要生理功能是:促进生长发育,参与核酸和蛋白质的合成,可促进细胞生长、分裂和分化,也是性器官发育不可缺少的微量元素。2.改善味觉,增进食欲,3.增强对疾病的抵抗力。锌在十二指肠被吸取,吸取率较低,只有20%~30%。膳食中的草酸、植酸和过多的膳食纤维都会干扰锌的吸取。膳食中植酸、钙和锌结合成络合物而降低锌的吸取率。发酵可破坏谷类食物中的植酸,提高锌的吸取率。锌的供给量成人为每天15毫克,孕妇和乳母20毫克。动物性食物是锌的可靠来源。海牡蛎含锌最丰富。以每100克食物中的含锌量计,海牡蛎肉含锌超过100毫克,畜、禽肉及肝脏、蛋类含锌2~5毫克,鱼及一般海产品含锌1.5毫克,奶和奶制品含锌0.3~1.5毫克,谷类和豆类含锌1.5~2.0毫克,蔬菜水果含锌少于1毫克。

6)碘

人体含碘20~50毫克,其中70%~80%存在于甲状腺内。碘是甲状腺素的重要成分。甲状腺素是一种重要的激素,在促进生长和调节新陈代谢方面有重要作用。成年人膳食和饮水中长时间地缺少碘便会发生甲状腺肿大,病人的甲状腺细胞数目增多、体积增大,以力图代偿性地从血液中吸取较多的碘。甲状腺位于颈前部,因而此病俗称大脖子病。孕妇、乳母缺碘会导致胎儿和婴幼儿全身严重发育不良,身体矮小,智力低下,称为呆小病。膳食和饮水的含碘量与地质情况有关,所以甲状腺肿和呆小病呈地区性分布,是一种地方病。世界不少地区存在碘缺乏问题,我国也不例外。我国已将消灭碘缺乏病列入国家计划,强制性推行碘化食盐。

中国营养学会建议的碘供给量为成人每日150微克,孕妇乳母需适量增加。富含碘的食物主要是海产品,如海带、紫菜、海鱼、海虾等。

7)硒

硒的主要生理功能 1.硒是人体内谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分。谷胱甘肽过氧化物酶是体内重要的抗氧化酶,有保护细胞膜避免氧化损伤,延缓衰老的作用。2.硒参与甲状腺素的代谢。近年来发现的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型脱碘酶都是含碘酶,它们能将甲状腺素(T4)转变成活性更强的三碘甲腺原氨酸(T3)。3. 硒是重金属的解毒剂,能与铅、镉、汞等重金属结合,使这些有毒的重金属不被肠道吸取而排出体外。硒的供给量和食物来源 中国营养学会1988年提出的硒的供给量是,7岁以上人群每人每日50微克。肝、肾、肉类和海产品都是硒的良好食物来源。植物性食物的硒含量决定于当地水土中的硒含量,例如,我国高硒地区所产粮食的硒含量高达每公斤4~8毫克,而低硒地区的粮食是每公斤0.006毫克,二者相差1000倍。

十二、营养素间的相互关系

人体每天从食物摄取的各种营养素在体内不是孤立的,它们必须互相配合才能发挥生理功能。例如,脂肪、碳水化合物和蛋白质的代谢过程需要维生素和矿物质(包括微量元素)的参与。又例如,膳食铁的吸取和利用需要维生素C和铜、钼、锰等微量元素的协助。营养素之间互相影响的方式是多种多样的,现仅先容以下几个方面:

(一)三大营养素之间的关系

蛋白质、脂肪和碳水化合物三大营养素除了各自有其独特生理功能之外,还都是产生能量的营养素,在能量代谢中既互相配合又互相制约。例如,脂肪必须有碳水化合物的存在才能彻底氧化而不致因产生酮体而导致酸中毒。又例如,当能量摄入超过消耗,不论这些多余的能量是来自脂肪还是来自蛋白质或碳水化合物,都会一律转化成脂肪积存在体内造成肥胖。又例如,碳水化合物和脂肪在体内可以互相转化,互相替代,而蛋白质是不能由脂肪或碳水化合物替代的。但充裕的脂肪和碳水化合物供给可避免蛋白质被当作能量的来源。由此可见,在膳食中必须合理搭配这三种营养素,保持三者平衡,才能使能量供给处于最佳状态。

(二)三大营养素与维生素间的关系

1、蛋白质、脂肪、碳水化合物这三大营养素的能量代谢过程需要维生素B1、B2和尼克酸的参与,因而这三种维生素的需要量随能量代谢的增加而增大。

2、膳食中多不饱和脂肪酸越多,体内越容易产生过氧化物,这时便需要增加维生素E的摄入量以对抗氧化损伤。

3、膳食中如果蛋白质过少则维生素B2不能在体内存留而经尿排出。

(三)氨基酸之间的相互关系

必需氨基酸和非必需氨基酸都是合成蛋白质所必不可少的。为使蛋白质合成能够正常进行,必须充足地供给这两类氨基酸。有些非必需氨基酸可部分地替代必需氨基酸。例如,胱氨酸可部分地替代蛋氨酸,酪氨酸可部分地替代苯丙氨酸。食物中缺乏某一种或几种氨基酸时,可在食物中添加化学合成的氨基酸,强化所缺的氨基酸,以提高其蛋白质营养价值。这是食品工业中常用的方法。这时,必须严格掌握剂量。如果过量加入某一种氨基酸,造成氨基酸不平衡,反而会降低蛋白质的利用率。这种不良影响以蛋氨酸过量时最为严重。

(四)矿物质(包括其它微量元素)之间及与其它营养素之间的关系

矿物质(包括其它微量元素)之间及与其它营养素之间的关系错综复杂,十分微妙,在特定条件下既有协调关系又有制约关系,甚至还有拮抗关系。

钙和磷共同构成牙齿和骨骼,但钙磷比例必须适当(1:1),如果磷过多,会妨碍钙的吸取。血液内钙、镁、钾、钠等离子的浓度必须保持适当比例才能维持神经肌肉的正常兴奋性。膳食钙过高会妨碍铁和锌的吸取,锌摄入过多又会抑制铁的利用。硒对氟有拮抗作用,大剂量硒可降低氟骨症病人骨骼中的氟含量。

硒和维生素E互相配合可抑制脂质过氧化物的产生。蛋白质对微量元素在体内的运输有很大作用,例如,铜的运输靠铜蓝蛋白,铁的运输靠运铁蛋白。锌参与蛋白质合成,锌缺乏影响儿童生长发育。碘是甲状腺素的组成成分,而甲状腺素是调节人体能量代谢的重要激素,对蛋白质、脂肪和碳水化合物的代谢有促进作用。

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