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2020/6/121第二章人体对能量和营养素的需要南京林业大学环境学院食品教研室石瑞2020/6/1222.1.1能量单位★过去，人们对人体摄食和消耗的能量——通常都以热量单位即卡（Calorie）或Kcal表示。★1卡——相当于1克水，温度升高1℃所需的热量。营养学上，通常以它的1000倍，即Kcal为常用单位。§2-1能量与能量需要量2020/6/1232.1.1能量单位★在1950年以前，国际上一直是以“卡”为热的单位。★到了1950年，“J”正式列为公制的热量单位。★1969年，在布拉格召开的第七次国际营养学会议上推荐采用焦耳（J）代替卡。§2-1能量与能量需要量2020/6/1242.1.1能量单位★1J相当于用1N的力将1kg的物体移动1m所需的能量。1000J=1KJ；1000KJ=1MJ或1大焦耳★“J”与“Cal”换算关系：1Kcal=4.184KJ；1KJ=0.239Kcal近似计算：1Kcal≈4.2KJ；1KJ≈0.24Kcal★粗略计算时，可以采用×4，或÷4表示。2020/6/1252.1.2人体的能量需要★人体能量需要——是指个体在健康状态下，与所从事的体力活动相适应时，由食物摄取的，并与所消耗相平衡的能量。★若摄食量高于或者低于这种需要，则贮能即有所改变。如耗能不变，当摄取量＞需要量时，多余能量以脂肪的形式贮存；若摄取量＜需要量时，则体内脂肪将被分解。2020/6/1262.1.2人体的能量需要★但若这种不平衡时间太长，或不平衡程度太大，则体重和身体组成成分的变化对身体的机能和健康会带来危害。★所以减肥主要靠适当节食及增加能量消耗。★人体的能量需要主要用于以下三方面：①基础代谢②从事各种活动和劳动③对食物的代谢反应★总的能量需要量＝基础代谢能量＋劳动能量需要量＋食物特殊动力作用的能量2020/6/1272.1.2人体的能量需要★FAO提出一个粗略计算人体每日能量需要的公式：男子：体重（kg）×192＝每日能量需要量（KJ）女子：体重（kg）×167＝每日能量需要量（KJ）2020/6/1282.1.2人体的能量需要2.1.2.1基础代谢基础代谢：——维持生命最基本活动所必需的能量需要。即：机体处于清醒，空腹（进餐后12～16小时）、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。•基础代谢率——在上述条件下，测定的基础代谢速率称基础代谢率（BMR，basalmatebolicrate）•----指单位时间内，人体所消耗的基础代谢能量。2020/6/1292.1.2人体的能量需要2.1.2.1基础代谢•1981年，FAO/WHO/UNU专家会议：•成年男子的基础代谢，按体重计，则每千克体重每小时平均耗能1Kcal。•女性的基础代谢比男性低约5%•可能：女性肌肉不发达，脂肪组织相对较多。2020/6/12102.1.2人体的能量需要2.1.2.1基础代谢•儿童、青少年处于生长发育期，其基础代谢比成人高10～15%。•一般情况下，基础代谢可以由10～15%的正常波动。•基础代谢率：•年龄越小，基础代谢率相对越高，•随着年龄的增长，基础代谢率缓慢降低。2020/6/12112.1.2人体的能量需要2.1.2.2对食物的代谢反应•对食物的代谢反应（metabolicresponsetofood）——也称食物“食物特殊动力作用（specificdynamicaction）”。•指人体由于摄食所引起的一种额外的热能损耗。•它增加了进食后氧的吸收，并取决于所摄食物的营养组分和所吸收的能量。•各种营养素中：蛋白质的这种反应最强，相当于其本身产能的30%；2020/6/12122.1.2人体的能量需要2.1.2.2对食物的代谢反应碳水化合物类：仅占其所产能的5～6%；脂肪：约占4～5%。•摄入一般的混合膳食时，因对食物的代谢反应，额外增加的热能消耗，每天约628KJ（150Kcal），约为基础代谢的10%。•所以，进食后可见，机体在安静状态下向外发散的热，会比进食前有所增加。2020/6/12132.1.2.3体力活动•体力活动，特别是体力劳动——是相同性别、年龄、体重和身体组成中，影响个体能量需要的最重要因素。•劳动强度越大，持续时间越长，工作越不熟练时，其所需能量越多。•FAO/WHO曾（1971）年将职业劳动强度粗分为：轻微、中等、重、极重劳动四级。•我国对男性的劳动强度分五级：极轻、轻、中等、重、极重；•女性的劳动强度按四级划分•进入21世纪，我国将五级调为三级：轻、中等、重。2020/6/12142.1.3能量的供给与食物来源2.1.3.1能量的供给★关于热能的供给量——实际上与个体的消耗量有直接关系。★碳水化合物、脂肪、蛋白质三大产能营养素在体内各有其特殊的生理作用，但相互之间又产生影响。如：★碳水化合物类、脂肪在很大程度上可相互转化，并对蛋白质的利用具有节约作用，所以这三类物质在总热能的供给中应有一个适当的比例。2020/6/12152.1.3能量的供给与食物来源2.1.3.1能量的供给★通常认为：碳水化合物类供给以占人体总能量摄入量的55～65%；★脂肪：一般应30%，最好15～25%；★蛋白质：供能比例多认为15～20%为好，年龄越小，相对需要量越大。★当然，条件允许时，应适当采用高蛋白质、低脂肪结构，单糖、双糖所供能量不应过多，防止血糖急剧变化。2020/6/12162.1.3能量的供给与食物来源2.1.3.2能量的食物来源★可以供能量的三大营养素在各种食物中都普遍存在。★在动物性食物中：一般相对于植物性食物来说，含较多的脂肪、蛋白质。★植物性食物中：粮食：以碳水化合物类、蛋白质为主。油料作物：含有丰富脂肪（大豆含有大量油脂、优质蛋白质）。水果、蔬菜类：一般含能量较少。硬果类(花生、核桃等)：含大量油脂，具有很高的热量。2020/6/12172.1.3能量的供给与食物来源2.1.3.2能量的食物来源★对工业食品的营养学评价方面：含能量多少是其一项重要的指标。但为了满足不同需要，也有所谓“低热能食品”与“高能食品”之分。★“低热能食品”——主要由含热能低的食物原料（如食物纤维、非糖甜味剂等）制成，以满足肥胖症、糖尿病患者的需要。2020/6/12182.1.3能量的供给与食物来源2.1.3.2能量的食物来源★“高能食品”——由含能量高的食物，特别是脂肪含量高、水分少的原料制成。如：奶油、巧克力、干酪、炼乳等。可以满足热能消耗大、持续时间长（如运动、探险等）的需要。★在所需热能和各种营养素之间，应保持一定平衡关系。★既要满足热能的需求，同时又要考虑到各营养素在总热能供给中的适当比例。2020/6/1219§2-2碳水化合物2.2.1碳水化合物的功能•一、供能与节约蛋白质•二、构成体质•三、维持神经系统的功能与解毒•四、食品加工中的重要原、辅材料•五、有益肠道功能2020/6/1220一、供能与节约蛋白质•1、供能：★碳水化合物类对机体最重要的是作为供能物质。★特别是葡萄糖，其代谢的速度很快，可以快速提供能量，满足机体需要。1克葡萄糖供能17KJ（4Kcal）★所以，低血糖时，可以口服葡萄糖液，很快缓解。2020/6/1221•2、节约蛋白质：•如果食物中充分供给碳水化合物，则可使蛋白质用于机体最需要的地方，使蛋白质免于额外消耗。•主要是由于摄入碳水化合物后，增加机体的能量供给，减少了蛋白质的消耗，并有利于氨基酸活化与合成蛋白质。•这就是碳水化合物类对蛋白质的保护作用，或称为碳水化合物类节约蛋白质的作用。一、供能与节约蛋白质2020/6/1222二、构成体质•糖类也是构成机体的重要物质，并参与细胞的许多生命活动。•例如：•糖脂——细胞膜与神经组织的组成成分；•糖蛋白——是一些具有重要生理功能的物质的组成部分。如：抗体（含糖部分决定了血型特异性）；•核糖、脱氧核糖——为核酸（遗传的重要物质）的重要组成成分。2020/6/1223三、维持神经系统的功能与解毒•1、糖类对维持神经系统的功能具有很重要的作用：★对于大多数体细胞当无糖供应时，可以由脂肪、蛋白质作为能源。★但像大脑、神经、肺组织却只能以葡萄糖作为能源物质。★若血中葡萄糖降低（即产生低血糖）脑中由于缺乏葡萄糖，会产生一系列不适反应，如：头晕、无力、昏厥。★所以，饥饿状态下不宜多活动。2020/6/1224三、维持神经系统的功能与解毒•2、糖有解毒作用★当机体中的肝糖元丰富时，对一些细菌毒素的抵抗能力会有所增强；★而当肝糖元不足时，对四氯化碳、乙醇、砷等物质解毒作用显著下降。所以，不要在过度疲劳下饮酒。★葡萄糖代谢的氧化产物——葡萄糖醛酸，它对某些药物具有解毒作用。如：吗啡、水杨酸、磺胺类药物都是通过与葡萄糖醛酸结合，形成葡萄糖醛酸衍生物排泄而解毒。2020/6/1225四、食品加工中的重要原、辅材料★很多加工食品都含有糖：如：食品加工时，要控制一定的糖酸比（果冻）焙烤食品——主要由富含碳水化合物类的谷类原料制成，★并对赋予食品感官性状起重要作用：面包表面的褐色形成需羰氨反应。2020/6/1226五、有益肠道功能•如：纤维素、半纤维素、果胶、功能低聚糖，•虽不能被消化吸收，但可刺激肠道蠕动，利于排便。2020/6/12272.2.2食品中重要的碳水化合物类物质•（一）单糖•1、葡萄糖•它是机体吸收、利用最好的单糖。•机体各器官都能利用它：•作为燃料、•也可用于制备其它重要的化合物（如RNA核糖、DNA脱氧核糖、糖蛋白、糖脂）2020/6/1228(一)、单糖•但有些器官完全依靠葡萄糖提供所需能量。•如：•①大脑——每日约需100～120g葡萄糖。•②肾髓质、肺组织、红细胞等也必须靠葡萄糖供能。•因此，机体中血糖浓度维持相对恒定的水平（正常为80～120mg/100ml血），可以保证这些组织的能源供应。•2020/6/1229•2、果糖——蜂蜜和许多水果中含有果糖。•①机体的果糖：•肝脏是实际利用果糖的唯一器官，它可以将果糖迅速转化。•所以在整个循环血液中，果糖含量很低，•②果糖的代谢•——不受胰岛素制约。•但大量食用会产生副作用（恶心、上腹部疼痛、血管扩张等）；(一)、单糖2020/6/1230•引起肝脏中三酰甘油酯的合成增多；•血清胆固醇水平有不同程度的升高。•③果糖的甜度很高•是通常糖类中最甜的物质。•如以蔗糖甜度为100，则：•葡萄糖甜度为74，•果糖甜度为173。(一)、单糖2020/6/1231•1、蔗糖•由1葡萄糖+1果糖组成，•大量摄食的副作用：•①西方国家人们每天食用蔗糖的量高达100g以上•体重过高、糖尿病、龋齿、动脉硬化、心肌梗塞等发病率很高②蔗糖易于发酵，产生溶解牙齿珐琅质和矿物质的物质。（二）双糖2020/6/1232•2、麦芽糖•主要来自淀粉水解，由2分子葡萄糖构成•在麦芽中含量较多，一般植物含量很少，•其甜度约为蔗糖的1/2。•主要为供能所用，•易被酵母发酵。（二）双糖2020/6/1233•3、乳糖——1葡萄糖+1半乳糖，•通常人乳含约7%，牛乳含5%•不易溶解，味不甚甜，酵母不能发酵。★营养学意义：①乳糖是婴儿主要食用的碳水化合物，★此后肠道中乳糖酶活性急剧下降，甚至为0②对婴儿的意义：◆保持肠道中最合适的肠菌丛数，◆促进钙的吸收。◆故在婴儿食品中可以添加适量的乳糖，（二）双糖2020/6/1234•是糖的衍生物，常用于代替蔗糖作甜味剂•1、山梨糖醇•存在及性质：•广泛存在于植物中（海藻、果实类，如：苹果、梨、葡萄中），•甜度约为蔗糖的一半。•山梨糖醇具有吸湿作用，可用作糕点等的保湿剂。（三）糖醇2020/6/1235•营养特性：•山梨糖醇吸收后，产生热能约4kcal（17kj）/g•山梨糖醇代谢时转化为果糖--代谢也不受胰岛素控制，•适合于糖尿病患者食用。一、糖（三）糖醇2020/6/1236•2、木糖醇•天然存在于如：香蕉、草莓、胡萝卜、洋葱、花椰菜、茄子等。•其甜度与蔗糖相同。•营养学特性：•木糖