食物(food)是提供给人体能量和营养物质的重要载体。机体为了维持生命和健康,保证生长发育、活动和生产劳动的需要,必须从食物中获得必要的营养物质,这些营养物质称为营养素(nutrients),包括蛋白质、脂类、碳水化物、维生素、矿物质和水六大类40余种。各种营养素在机体代谢过程中,均有其独特的功能,彼此间又有密切的联系,起相辅相成的作用,但一般不能相互取代。各种食物中所含的营养素在种类和数量上均有较大差别,除母乳外,任何一种天然食物都不能提供人体所需要的全部营养素,因此,需要从多种食物中进行合理搭配才能达到合理(均衡)营养的目的。通常根据营养素在代谢过程中是否产生能量,可分为两大类:一类为产热营养素,如蛋白质、脂类和碳水化物;另一类为非产热营养素,如维生素、矿物质和水。
(一)营养素的功能人体所需营养素的功能可概括为三个方面:
1.参与机体组织、细胞的构成,满足生长发育及组织修复的需要;
2.供给机体基础代谢、活动和生产劳动所需的能量;
3.维持和调节正常的生理功能。
机体对每种营养素的需要量差别很大,营养素在体内的生理功能各不相同,但对人体的健康和维持正常生理功能都是重要的和必不可少的。
(二)营养素的需要量和膳食营养素参考摄入量
1.营养素的需要量(Requirementofnutrition)指能保持人体健康,达到应有的发育水平和能充分发挥效率地完成各项体力和脑力活动的人体所需要的能量和各种营养素的数量,也可以称作营养素生理需要量。其制订方法通过以下途径获得:健康人群长年从膳食中的实际摄入量;营养缺乏或不足者,通过食物补充,营养状况得以恢复,由此估计的需要量;平衡实验;饱和实验或限制实验等。机体处于某些特殊生理或病理状况时,或不同的劳动条件下对营养素的需要量有明显影响。
2.膳食营养素参考摄入量(Dietaryreferenceintakes,DRIs)从20世纪40年代起营养学家就开始根据相关知识,建议营养素的参考摄入量,以预防营养素摄入量不足或过多的危险。我国自1955年开始制定了“每日膳食中营养素供给量(Recommendeddietaryallowance,RDA)”,开始建议中国居民的膳食营养素摄入水平,作为计划食物供应和评价膳食质量的依据。随着科学研究和社会实践的发展,特别是营养素补充剂的发展,国际上自90年代初逐渐开展了关于RDA的性质和适用范围的讨论。很多学者认为RDA这样一套参考数值已经不能满足当前形势的需要;并在欧、美各国先后提出了一些新的术语的基础上,逐步形成了膳食营养参考摄入量(DRIs)的新概念。中国营养学会研究了这一领域的新进展,认为制定中国居民DRIs的时机已成熟。经多方面的努力,于2000年10月出版了《中国居民膳食营养素参考摄入量ChineseDRIs》。DRIs是在RDAs的基础上发展起来的一组每日平均膳食营养素摄入量的参考值,包括4项内容:平均需要量(EAR)、推荐摄入量(RNI)、适宜摄入量(AI)和可耐受最高摄入量(UL)。
(1)平均需要量(Estimatedaveragerequirement,EAR)是指某一特定性别、年龄及生理状况群体中对某营养素需要量的平均值。摄入量达到EAR水平时可以满足群体中半数个体对该营养素的需要,而不能满足另外半数个体的需要。
(2)推荐摄入量(Recommendednutrientintake,RNI)即相当于传统使用的RDA,它可以满足某一特定群体中绝大多数(97%~98%)个体的需要。长期摄入RNI水平,可以维持组织中有适当的储备。RNI是健康个体的膳食营养素摄入量目标,个体摄入量低于RNI时并不一定表明该个体未达到适宜营养状态。如果某个体的平均摄入量达到或超过了RNI,可以认为该个体没有摄入不足的危险。
(3)适宜摄入量(Adequateintake,AI)AI是通过观察或实验获得的健康人群某种营养素的摄入量。AI应能满足目标人群中几乎所有个体的需要。AI的准确性远不如RNI,可能显著高于RNI。AI主要用作个体的营养素摄入目标,同时用作限制过多摄入的标准。当健康个体摄入量达到AI时,出现营养缺乏的危险性很小。如长期摄入超过AI,则有可能产生毒副作用。
(4)可耐受最高摄入量(Tolerableupperintakelevel,UL)UI是平均每日可以摄入该营养素的最高量。这个量对一般人群中的几乎所有个体似不致于损害健康。UI的主要用途是检查个体摄入量过高的可能,避免发生中毒。当摄入量超过UI时,发生毒副作用的危险性会增加。在大多数情况下,UI包括膳食、强化食物和添加剂等各种来源的营养素之和。
中国居民膳食营养素参考摄入量(ChineseDRIs)见表3-1
(三)人体需要的营养素的功能及来源
1.蛋白质(protein)
蛋白质是人体重要的“建筑”材料、生命的物质基础。约占人体体重的15%~18%,由碳、氢、氧氮等元素组成,其中含氮量为16%。因含有氮元素,在适宜温度下细菌极易繁殖,所以,含有蛋白质的食品如果加工、储存不当,容易引起食物变质。体内蛋白质的生理功能主要以构成人体组织、促进生长发育、修复组织、调节体内各种生理功能和参与许多重要物质的转运,每克蛋白质在体内可提供16.7kj的能量。蛋白质是由20种α-氨基酸构成,成人体内有8种氨基酸(异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸)不能合成,必须从食物中获得,称为必需氨基酸(essentialaminoacid)对于婴幼儿组氨酸也是其必需氨基酸。由于合成人体蛋白质需要各种必需氨基酸按一定比值合成,所以只要一种必需氨基酸比值低,其他必需氨基酸的利用就受到影响,限制了所需蛋白质的合成,这种低比值的氨基酸称为限制氨基酸(limitingaminoacid)。食物蛋白质的营养价值的高低主要取决于以下指标:①蛋白质的含量,②蛋白质的消化吸收率,③蛋白质的利用率(包括生物价、净利用率、氮平衡、功效比值等),受必需氨基酸含量和相互比值的影响。一般说动物性食品和大豆蛋白质必需氨基酸种类齐全,数量较多,比值恰当,称为优质蛋白质;粮谷类及大豆以外的植物性蛋白质常常一种或几种必需氨基酸缺乏、不足或比值过低,吸收利用率较差,称为不完全蛋白质。通常可以利用补充缺乏的限制氨基酸或多种食物混食,相互间以多补少,可以有效地提高蛋白质的营养价值。
食物中的蛋白质含量不同,优质蛋白质主要存在于动物性食品、大豆及其制品中。干大豆含蛋白质最多,达30%~40%,瘦肉含有16%~20%、鱼类含10%~13%、蛋类含13%~15%、牛奶含3%左右、粮谷类含8%~10%。我国居民膳食蛋白质DRIs见表3-1
2.脂类(lipids)
脂类包括中性脂肪(fat)和类脂(lipoid),前者主要是脂肪和油,后者包括磷脂、固醇、类固醇和脂蛋白等。脂肪由甘油和脂肪酸组成,脂肪酸可分为饱和脂肪酸(saturatedfattyacid)、单不饱和脂肪酸(monounsaturatedfattyacid)和多不饱和脂肪酸(polyunsaturatedfattyacid)三种。多不饱和脂肪酸中的亚油酸(linoleicacid,C18:2)、α-亚麻酸(α-linolenicacid)在体内不能合成,必须由食物供给,称为必需脂肪酸(essentialfattyacid,EFA)。花生四烯酸(arachidonicacid,C20:4)也有必需脂肪酸的活性,但在体内可通过碳链加长而合成。必需脂肪酸参与磷脂的合成,是构成线粒体与生物膜的分,具有降低血胆固醇及甘油三酯的作用,为合成前列腺素所必需。近年来研究认为EFA有减少血栓形成和血小板聚集的趋势,可能与其作为前列腺素及凝血辛的前体有关。EFA缺乏可导致皮肤湿疹样病变、脱发、婴儿生长发育迟缓等。
膳食中脂肪主要来源于烹调用的油脂及动物性食品中的脂肪,坚果和种子植物中的含量亦较高,谷类的胚芽部分亦含有一定量的脂肪。我国居民膳食脂肪的DRIs见表3-1。
3.碳水化物(carbonhydrate)
碳水化物包括单糖、双糖、低聚糖和多糖。碳水化物是人体能量的主要来源,但人体内的含量极少,必须经常提供。摄入过多可导致肥胖和高甘油三脂血症。体内碳水化合物主要以葡萄糖、糖原和含糖复合物为主要存在形式。其生理功能主要有:提供能量是碳水化合物的主要功能,每克碳水化合物体内产热4.0kcal。肝脏约贮存体内1/3糖原,可分解为葡萄糖进入血液供给机体、组织尤其是脑、神经和红细胞对能量的需要。肌糖原只供给肌肉自身能量需要。碳水化合物也是机体的构成成分。多以寡糖复合物存在,如神经组织的糖脂,细胞膜表面的糖蛋白。核糖(戊糖)参与DNA、RNA的合成。节约蛋白质的作用,发挥抗生酮作用。改善食品的色香味型等感官性状。
另有一些不被肠道吸收的多糖,如纤维素、半纤维素、木质素和果胶、树胶、藻类多糖等称为膳食纤维(dietaryfiber),其主要的功能有:缩短食物通过肠道的时间、刺激肠道蠕动和消化液的分泌、增加粪便量及排便次数,稀释大肠内容物以及为正常存在于大肠内的菌群提供可发酵的底物。减少致癌物与肠壁的接触时间,故膳食中含有较多膳食纤维的人群,结肠炎和结肠癌的发病率较低。含适量膳食纤维的膳食可降低血胆固醇和血糖。但过多摄入膳食纤维可影响食物的消化吸收率,影响营养素的吸收等。
碳水化物大部分来源于淀粉,小部分来自单糖和双糖,粮谷类及其制品是其主要来源。粮食中碳水化物含量达70%~80%,根茎类食物含量也较高,叶菜类和动物性食品含量较少,豆类也含有一定量的碳水化物。蔬菜和水果是膳食纤维的主要来源。
4.无机盐
人体内的各种元素,除碳、氢、氧和氮主要以有机化合物的形式存在以外,其余的元素称为无机盐。其中含量较多的有钠、钾、钙、镁、磷、硫和氯七种元素,约占人体总灰分的60%~80%,称为常量元素。此外,还有多种含量极微的元素,虽仅占人体重量的0.01%以下,但也是人体所必需,称为必需微量元素(essentialmicroelements)。目前认为必需微量元素有:铁、碘、铜、锌、锰、钴、钼、硒、铬、镍、锡、硅、氟、钒等14种。由于新陈代谢,每天均有一定量的无机盐通过各种途径排除体外,故必须通过膳食加以补充。目前比较容易缺乏的元素有:钙和铁,在特殊地理或其它条件下也能造成碘、锌和硒的缺乏。
钙(calcium)
钙(calcium)是人体含量最多的一种无机元素,出生时体内含钙总量约为28g,成年时达850-1200g,相当于体重的1.5%-2.0%,其中99%集中在骨骼和牙齿中。其余1%,有一半与柠檬酸螯合或与蛋白质结合,另一半则以离子状态存在于软组织、细胞外液和血液中,是为混溶钙池(misciblecalciumpool),这部分钙与骨骼钙维持着动态平衡,是维持体内细胞正常生理状态所必需。其主要的生理功能是构成人体骨骼和牙齿;维持神经与肌肉活动包括神经肌肉的兴奋、神经冲动的传导,心脏的正常搏动;促进体内某些酶的活性;钙还参与血凝过程,使凝血酶原变成凝血酶;参与维持体液酸碱平衡以及毛细血管的渗透压;此外,钙还是各种生物膜的组成成分,对维持生物膜的通透性有重要作用。
钙的吸收与利用
钙在小肠通过主动转运与被动(扩散)转动吸收。一般钙吸收率为20%-30%不等。大部分由粪便排除。钙吸收受膳食中草酸盐与植酸盐的影响,它们可与钙结合成难于吸收的盐类。粮食中植酸较多,某些蔬菜含草酸较多,钙的吸收率较低。膳食纤维干扰钙的吸收。脂肪消化不良,可使未被吸收的脂肪酸与钙形成钙皂,而影响钙的吸收。磷酸盐对钙吸收的影响尚无一致意见,许多研究证明,大量磷酸盐对钙吸收并无影响。相反,VitD、乳糖、蛋白质可促进钙的吸收。另外,钙的吸收还与机体状况有关,婴幼儿、孕妇、乳母由于需要量增高,钙吸收率远大于成年男性。随年龄增长,钙吸收率也逐渐下降,60岁以上男女性的钙吸收均明显降低。婴幼儿期钙吸收率常大于50%,儿童期为40%,成年人则降至20%左右,老年人更低,仅达15%左右。
钙缺乏是一种常见的病症,主要影响骨骼的发育和骨骼的结构,使骨钙化不良,骨骼变形,婴儿表现为佝偻病、成年人表现为骨质软化症、老年人则为骨质疏松。
钙的最好来源为奶类及其制品,另外,虾皮、海带、海藻等海产品和芝麻酱中的钙含量亦很丰富,豆类及其制品含量也较多,使用骨粉也是补钙的良好来源。我国居民膳食中钙的DRIs见表3-2。
铁(iron)
铁是人体必需微量元素中含量最多的一种,成人体内总量约为3~5g,约60%~75%存在于血红蛋白中,3%在肌红蛋白,1%在各种酶类例如细胞色素氧化酶、过氧化物酶与过氧化氢酶等。在体内主要参与氧的运输,组织呼吸,促进生物氧化还原反应;其余26%~30%为贮存铁,以铁蛋白(ferritin)和含铁血黄素(hemosiderin)的形式存在于肝、脾和骨髓中。
铁的吸收与利用
食物中的铁主要以三价铁形式存在,少数食物中为还原铁(亚铁或二价铁)形式。肉类等食物中的铁约一半左右是血红素铁,而其它为非血红素铁。血红素铁在体内吸收时,不受膳食中植酸、磷酸的影响,可直接被肠黏膜上皮细胞吸收;非血红素铁常受膳食因素的影响。
在吸收前,必须与结合的有机物分离,如蛋白质、氨基酸和有机酸等。也必须在转化为亚铁后才能被吸收,因而,膳食中的植酸、草酸、磷酸和碳酸等均可影响非血红素铁的吸收。
茶叶及咖啡中的多酚类物质也可影响铁的吸收。胃中胃酸缺乏或过多服用抗酸药物,不利于铁离子的释出,也阻碍铁吸收。但维生素C、某些单糖、有机酸以及动物肉类有促进非血红色素铁吸收的作用。近年的研究发现核黄素对铁的吸收、转运与储存均有良好影响。
此外,缺锌时,可使锌与铁的吸收增加(动物实验结果),人体试验证实,无机锌与无机铁之间有较强的竞争作用,互有干扰吸收作用。
膳食中可利用铁长期不足,常可导致缺铁性贫血(irondeficiencyanemia,IDA),尤其是早产儿、婴幼儿、孕妇及乳母。铁缺乏时可使工作效率降低、学习能力下降,冷漠呆板;缺铁儿童易烦躁,抗感染抵抗力下降。此外,常有自述心慌、气短、头晕、眼花、精力不集中。
膳食中铁的最好来源为动物肝脏、全血、鱼类和肉类食品。海带、紫菜、黑木耳中含量亦较高,绿色蔬菜也含有较多的铁。蛋黄虽含铁较多,但吸收率低。一般动物性食品中铁的利用率高于植物性食品。我国居民膳食中铁的DRIs见表3-2。
碘(iodine)
人体含碘约20~50mg,主要集中在甲状腺组织内。血液中碘主要为蛋白结合碘,约为30~60µg/L。碘在体内主要参与甲状腺素合成,其生理作用通过甲状腺素的作用表现出来。甲状腺素在体内主要为促进和调节代谢及生长发育。
食物中碘含量不足可使甲状腺素分泌减少,致甲状腺发生增殖性变化,即单纯性甲状腺肿。孕妇严重缺碘,可影响胎儿发育,尤其是神经、肌肉,认知能力低下,引起呆小病。
钙盐过多、氟过多、钴及钼不足均可影响碘的利用,硫胺素、核黄素、维生素B12不足亦可促进甲状腺肿的发生。饮水及饮食中含碘过高,亦可引起甲状腺肿。
膳食中碘的主要来源为海产品,如海带、紫菜、海鱼等,碘不足的地区可用加碘食盐来补充碘,目前,我国普遍开展食用碘盐来预防单纯性甲状腺肿。我国居民膳食中碘的DRIs见表3-2。
锌(zinc)
人体含锌约2~2.5g,主要存在于肌肉、骨骼、皮肤。按单位重量含锌量计算,以视网膜、脉络膜、前列腺为最高,其次为骨骼、肌肉、皮肤、肝、肾、心、胰、脑和肾上腺等。体内锌参与多种酶的组成,例如碳酸酐酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、羧肽酶、胸腺嘧啶苷激酶等80余种重要酶的组成成分,在组织呼吸、蛋白质合成、核酸代谢、促进生长发育与组织再生中起重要作用,并能促进食欲,促进维生素A代谢及视黄醛的合成和构型转化,对维持正常暗适应能力有重要作用,锌对维持皮肤健康也是必需的。
锌的吸收与利用
锌在小肠吸收后和血浆中白蛋白或运铁蛋白结合,随血液流入门脉循环,分布于各器官组织。锌的吸收常受膳食中的钙、铜和植酸、膳食纤维等因素的影响,而降低其吸收率。铁过多可抑制锌吸收。此外,体内锌营养状况也影响锌的吸收。锌的吸收率一般为20%~30%。
长期缺锌可致儿童生长发育迟缓、食欲不振、味觉迟钝甚至丧失、创伤愈合不良、易感染等。性成熟延迟、第二性征发育障碍、性功能减退(hypogonadism)、精子产生过少等。此外,肠源性肢体皮炎(acrodermatitisenteropathica,AE),是一种缺锌性常染色体隐性遗传性疾病,呈先天性锌吸收障碍。
动物性食品是锌的主要来源,牡蛎、鱼贝类、肝、肉、蛋等含锌量丰富,豆类、粮食和蔬菜中的锌吸收率较低。我国居民膳食中锌的DRIs见表3-2。
5.维生素
维生素(vitamin)是人体必需的一类复杂的有机化合物,其结构和生化特性各不相同,以本体或可被人体利用的前体的形式存在于天然食品中。维生素在体内不供给能量,也不构成人体组织。在体内以辅酶和辅酶前体的形式参与机体代谢。人体每日需要量很少,但体内不能合成或合成数量不能满足机体的生理需要,必须不断地从食物中供给。按照维生素的溶解性可分为脂溶性维生素(A、D、E、K)和水溶性维生素(B族和维生素C)两大类。前者排泄率不高,摄入过多可在体内蓄积而产生有害影响;后者易溶于水,烹调过程中易损失,一般不在体内蓄积。
维生素参与机体重要的生理过程,是生命活动中不可缺少的物质,当膳食长期缺乏某种维生素时,首先消耗组织储备,进而出现生化或生理功能的改变,最后出现营养缺乏病的症状和体征。
维生素A与胡萝卜素
维生素A(视黄醇retinol)存在于动物体内,胡萝卜素存在于植物中,为具有维生素A相似的化学结构,能在体内转化为维生素A,故又称为维生素A原(provitaminsA)。主要有α-、β-、γ-胡萝卜素和隐黄素四种,以β-胡萝卜素的生物活性最高,在人体肝脏及肠黏膜细胞中能转化为维生素A。
维生素A和胡萝卜素都对酸、碱和热稳定,一般烹调和罐头加工不易破坏,但易被氧化和受紫外线破坏。当食物中含有磷脂、维生素E、维生素C和其它抗氧化剂时,视黄醇和胡萝卜素较为稳定,脂肪酸败可引起其严重破坏。
维生素A参与视网膜内质视紫红质(Rhodopsin)的合成与再生以维持正常的视力;视紫红质是11-顺式视黄醛的醛基和视蛋白内赖氨酸的ε-氨基通过形成schiff碱键缩合而成。视紫红质对光敏感,当其被光照射时可引起一系列变化,经过各种中间构型,最后由11-顺式视黄醛转变为全反式视黄醛,同时释放出视蛋白,引发神经冲动,此时即能看见物体,这一过程称为光适应。人若进入暗处,因视紫红质消失,故不能见物,只有当足够的视紫红质再生后才能在一定照度下见物,这一过程称为暗适应(darkadaptation)。暗适应的快慢决定于照射光的波长、强度和照射时间,同时也决定于体内维生素A的营养状况。
维生素A在维持上皮组织的正常生长与分化中起着十分重要的作用,并能维持机体正常免疫功能,增强对感染的抵抗力,抗肿瘤,抗感染;促进生长发育等。
婴幼儿和儿童维生素A缺乏的发生率远高于成人。维生素A缺乏最早的症状之一是暗适应能力下降,即在黑夜或暗光下看不清物体,在弱光下视力减退,暗适应时间延长,严重者可致夜盲症(nightblindness);维生素A缺乏最明显的一个结果是干眼病,患者眼结膜和角膜上皮组织变性,泪腺分泌减少,可发生结膜皱纹、失去正常光泽、混浊、变厚、变硬,角膜基质水肿、表面粗糙混浊、软化、溃疡、糜烂、穿孔;患者常感眼睛干燥,怕光、流泪,发炎,甚至失明。
维生素A缺乏还可引起上皮干燥、增生及角化,皮脂腺及汗腺角化,出现皮肤干燥,在毛囊周围角化过度,发生毛囊丘疹与毛发脱落;呼吸、消化、泌尿、生殖上皮细胞角化变性,破坏其完整性,容易遭受细菌侵入,引起感染,免疫功能低下,儿童生长发育迟缓。
由于维生素A排泄率较低,长期过量摄入可引起维生素A过多症,主要表现为恶心、呕吐、头痛、眩晕、视觉模糊、肌肉失调、过度激动,毛发稀少,肝大等症。停止补充可逐渐恢复。
维生素A的主要食物来源为肝脏、蛋黄、奶类、鱼肝油、鱼类等海鲜食品;胡萝卜素的来源为红色、橙色、深绿色食物,如胡萝卜、红心甜薯、菠菜、苋菜、杏、芒果等。我国居民膳食中维生素A的DRIs见表3-3。
维生素D
维生素D包括维生素D2(麦角钙化醇ergocalciferol)及维生素D3(胆钙化醇,cholecalciferol)。分别由麦角固醇(ergosterol)和7-脱氢胆固醇经紫外光照射后转变而成。维生素D溶于脂肪和脂溶剂,其化学性质比较稳定,在中性和碱性溶液中耐热,不易被氧化,但在酸性溶液中则逐渐分解;故通常的烹调加工不会引起维生素D的损失,但脂肪酸败可引起维生素D的破坏。
从膳食和皮肤两条途径获得的维生素D3与血浆α-球蛋白结合后转运至肝脏,在肝内经维生素D3-25-羟化酶催化生成25-OH-D3;然后再被转运至肾脏,在25-(OH)D3-1-羟化酶催化下,进一步被氧化成1,25-(OH)2D3后才具备生理活性。维生素D的主要生理功能是维持细胞内、外钙浓度,调节钙磷代谢。是通过促进小肠钙吸收,促进肾小管对钙、磷的重吸收。促使骨骼及牙齿硬化。
维生素D缺乏导致肠道吸收钙和磷减少,肾小管对钙和磷的重吸收减少,影响骨钙化,造成骨骼和牙齿的矿化异常。缺乏维生素D3对婴儿将引起佝偻病(rickets);对成人,尤其是孕妇、乳母和老人,可使已成熟的骨骼脱钙而发生骨质软化症(osteomalacia)和骨质疏松症(osteoporosis)。
鱼肝油中维生素D含量最丰富,其次是蛋黄、肝脏、鱼等。我国居民膳食中维生素D的DRIs见表3-3。
维生素E
维生素E又称生育酚(tocopherols),自然界有8种化合物具有维生素E的活性,即α-、β-、γ-、δ-生育酚和α-、β-、γ-、δ-生育三烯酚,其中α-生育酚的生物活性最高,通常以α-生育酚作为维生素E的代表进行研究。
生育酚是脂溶性,溶于酒精、和脂溶剂,对氧敏感,易于氧化破坏,特别是在光照及热、碱和铁、铜等存在时,可加速其氧化,在酸性和无氧条件下较稳定。油脂酸败加速维生素E的破坏。食物中维生素E在一般烹调时损失不大,但油炸时维生素E活性明显降低。
维生素E的主要生理功能有抗氧化作用。维生素E是一种强抗氧化剂,在体内保护细胞免受自由基损害。维生素E与超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶一起构成体内抗氧化系统,保护生物膜(包括细胞膜、细胞器膜)上多烯脂肪酸免受自由基攻击,维持膜的完整性。维生素E作为抗氧化剂,也防止维生素A、维生素C和ATP的氧化。
维持红细胞的完整性。长期低维生素E的膳食,可引起红细胞膜结构改变,氧化溶解增加,造成红细胞生存时间缩短,或易于破坏、溶血。如早产儿血浆维生素E水平降低时可出现溶血性贫血。
维生素E还参与体内重要物质的合成,通过调节嘧啶碱基而参与DNA的合成,维生素E是辅酶Q合成的辅助因子,可能对血红蛋白合成有关。
目前认为维生素E具有预防衰老的作用。随着年龄的增长,体内脂褐质(lipofuscin)不断增加,脂褐质俗称老年斑,是细胞内某些成分被氧化分解后的沉积物。补充维生素E可减少脂褐质的形成;改善皮肤弹性,使性腺萎缩减轻,提高免疫能力。另外,维生素E与动物的生殖功能和精子的生成有关。
维生素E广泛存在与天然食物中,例如各种植物油、坚果类,豆类等。维生素E的膳食参考摄入量因年龄和各种生理状况不同而略有差别,我国居民膳食中维生素E的DRIs见表3-3。但当多不饱和脂肪酸摄入量增多时,应相应增加其摄入量,一般每摄入1g多不饱和脂肪酸,应摄入0.4mg维生素E。
维生素C
维生素C又称抗坏血酸(ascorbicacid)。纯净的维生素C为白色结晶,易溶于水,微溶于乙醇,不溶于非极性有机溶剂;其水溶液不稳定,在有氧存在或碱性环境中极易氧化,还原型抗坏血酸被氧化成脱氢型抗坏血酸,若进一步氧化或水解成为二酮古洛糖酸时则失去活性。铜、铁等金属离子可促进上述的反应过程。
维生素C具有很强的还原性,在体内起抗氧化作用。参与体内羟化反应,促进胶原合成,维持骨骼、牙齿、血管正常功能;增加对疾病的抵抗力,促进伤口愈合,促进食物中Fe3+还原为Fe2+有利于铁的吸收。与铅、苯、汞、镉等金属离子络合而减少其毒性作用。在体内外具有阻断亚硝胺的形成,具有抗癌防癌的作用。
人类和灵长类动物,由于缺乏古洛糖酸内酯氧化酶不能合成维生素C,因此人体所需的维生素C必需从食物中摄取。
严重缺乏维生素C可患坏血病(scurvy)。早期表现有疲劳、倦怠、皮肤出现瘀点或瘀斑、毛囊过度角化,继而出现牙龈肿胀出血,球结膜出血,机体抵抗力下降,伤口愈合迟缓等。新鲜蔬菜、水果是维生素C的主要来源,特别是绿色蔬菜、野菜、柑桔、柚子、猕猴桃、酸枣、刺梨和杨桃中含量较高。蔬菜、水果的保存时间以及烹调方法等对维生素C有不同程度的破坏。我国居民膳食中维生素C的DRIs见表3-4。
硫胺素
硫胺素(thiamin)又称维生素B1,易溶于水,微溶于乙醇。在干燥和酸性溶液中稳定,在碱性环境,特别在加热时加速分解破坏。某些食物中含有抗硫胺素因子,如鱼类肠道及蕨类植物中的硫胺素酶可使硫胺素分子断裂破坏。另外,茶和咖啡中含有多羟基酚类物质,可通过氧化还原反应使硫胺素失活。长期大量食用此类食物可能会出现硫胺素缺乏。
硫胺素B1在体内被磷酸化形成焦磷酸硫胺素才能发挥其活性。主要主要功能为构成脱羧辅酶参与碳水化物代谢,促进乙酰胆碱的合成和维持神经、消化、肌肉、循环的正常功能。
维生素B1缺乏常发生在以精白米面为主食的人群,或以精米糊为主食的人工喂养儿中。
不足时表现为食欲下降、肌张力降低、精神错乱和压抑。缺乏时可发生脚气病(beriberi)。根据典型症状临床上分为三型。湿型脚气病:主要表现为心界扩大(右心室肥大)、心动过速、呼吸窘迫和下肢水肿。干型脚气病:表现为腱反射异常、上行性多发性神经炎、肌肉乏力和疼痛、腓肠肌压痛等。混合型脚气病:严重缺乏者可同时出现神经和心血管系统症状。此外,少数患者可出现Wernicke-Korsakoff综合症,其表现可有精神错乱、共济失调、眼肌麻痹、假记忆和逆行性健忘甚至昏迷。有人称之为脑型脚气病。婴儿脚气病多发生于2~5月龄,由缺乏维生素B1母乳喂养的婴儿。主要表现为紫绀、失声症、水肿、心界扩大和心动过速。婴儿脚气病病情凶险而且病程进展迅速,常于症状出现后1~2天内突然死于心力衰竭。
富含维生素B1的食物主要为粮谷类、豆类、干果、酵母和坚果类,绿叶蔬菜如芹菜叶、莴苣叶,动物内脏(肝、肾、心)及瘦肉、蛋类含量也较丰富。维生素B1的需要量与摄入的能量成正比,成人按4.2Mj供给0.5mg为宜。
核黄素
核黄素(riboflavin)又称维生素B2,在水中溶解度很低,在27.5℃时,每100ml仅能溶解12mg。在酸性溶液中对热稳定,在碱性环境中易于分解破坏。
食物中核黄素多数以辅酶FMN、FAD形式存在,少量以游离的核黄素和黄素酰肽类(flavinylpeplides)形式存在。经肠道酶水解后才能被吸收。其吸收靠主动转运过程。胃酸和胆盐有助于释放,是有利吸收的因素。抗酸制剂和乙醇妨碍食物中核黄素的释放;某些金属离子如Zn2+、Cu2+、Fe2+等以及咖啡因、茶碱等能与核黄素或FMN形成络合物影响其生物利用率。
核黄素在体内磷酸化后形成黄素酶类的辅酶,如黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),参与组织呼吸及氧化还原过程,并与视网膜的感光作用、生长发育有关。
摄入不足和酗酒是核黄素缺乏最常见的原因。核黄素缺乏主要表现口角裂纹、口腔粘膜溃疡及地图舌等。皮肤丘疹或湿疹性阴囊炎(女性阴唇炎),鼻唇沟、眉间、眼睑和耳后脂溢性皮炎。睑缘炎、角膜毛细血管增生和羞明等。长期缺乏还可导致儿童生长迟缓。由于核黄素辅酶参与叶酸、吡哆醛、尼克酸的代谢,在严重缺乏时常混有其他B族维生素缺乏的某些表现。
核黄素在动物性食品肝、肾、心、瘦肉、蛋黄、乳类中含量较高绿叶蔬菜、野菜、豆类中含量亦较多,粮食中除小米外,含量极少。维生素B2的需要量与摄入的能量成正比,成人按4.2Mj供给0.5mg为宜。
烟酸
烟酸又名尼克酸(nicotinicacid),包括烟酸和烟酰胺。对酸、碱、光、热稳定,一般烹调损失极小。
烟酸和烟酰胺可在胃肠道迅速吸收,并在肠粘膜细胞内转化成辅酶NAD和NADP形式。肝内甲基化形成N1-甲基尼克酰胺(N1-MN),并与N1-甲基-2吡啶酮-5-甲酰胺(简称2吡啶酮)等代谢产物从尿中排出。
烟酸是一系列以NAD(辅酶Ⅰ)和NADP(辅酶Ⅱ)为辅基的脱氢酶的成分。作为氢的受体或供体,与其它酶类一起参与细胞内生物氧化还原的过程。而NADP在维生素B6、泛酸和生物素存在下参与脂肪、类固醇等生物合成。严重缺乏时产生癞皮病(pellagra),主要损害皮肤、口、舌、胃肠道粘膜以及神经系统。其典型病例可有皮炎(dermatitis)、腹泻(diarrhea)和痴呆(depression)等,即三“D”症状。其中皮肤症状最具有特征性,主要表现为裸露皮肤及易磨擦部位出现对称性晒斑样损伤,慢性病例皮炎处皮肤变厚、脱屑、色泽逐渐转为暗红色或棕色,可因感染而糜烂;口、舌部症状表现为杨梅舌及口腔粘膜溃疡,常伴有疼痛和烧灼感;胃肠道症状可有食欲不振、恶心、呕吐、腹痛、腹泻、或腹泻与便秘交替出现。神经症状可表现为失眠、衰弱、乏力、抑郁、淡漠、记忆力丧失,甚至发展成痴呆症。
烟酸的食物来源较为广泛,豆类、粮食、肝、肾、瘦肉、鱼、酵母中含量较多。烟酸的需要量与摄入的能量成正比,成人按4.2Mj供给5.0mg为宜。
叶酸
叶酸(folicacid)又称为蝶酰谷氨酸,微溶于水,不溶于乙醇、乙醚及其它有机溶剂;在水溶液中容易被光解破坏。在酸性溶液中不稳定,加热可加速破坏,中性和碱性环境中加热100℃1小时也未出现破坏。叶酸在胃肠道中吸收(主要在小肠上部),维生素C和葡萄糖可促进叶酸吸收。还原型叶酸吸收率较高,膳食总叶酸吸收率约为70%。
叶酸在体内的活性形式为四氢叶酸,在许多重要的生物合成中,起着一碳单位传递体的作用。一碳单位是指体内代谢过程中某些化合物分解代谢生成的含一个碳原子的基团,如甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2)、次甲基(=CH-)、甲酰基(-CHO)、亚胺甲基(-CH=NH)等。参与嘌呤和胸腺嘧啶的合成,进一步合成DNA、RNA,对细胞分裂与生长有重要的作用。参与氨基酸及其他重要物质转化、合成所必需,例如在甘氨酸与丝氨酸、组氨酸与谷氨酸、半胱氨酸与蛋氨酸之间的相互转化过程都必须叶酸参加。参与血红素的形成,因此,当叶酸缺乏时,可致红细胞中血红蛋白声厂减少,细胞成熟受阻,致巨幼红细胞贫血。
叶酸缺乏原因很多,诸如摄入不足,吸收不良,需要量增加和丢失过多等。酗酒者、服用药物(如避孕药、抗肿瘤药物)者,都是叶酸缺乏的高危人群。成人摄取缺乏叶酸的膳食5个月,可出现巨幼红细胞贫血,婴幼儿在8周中就可出现症状。孕妇早期缺乏叶酸可引起胎儿神经管畸形(主要包括脊柱裂和无脑畸形)。叶酸缺乏时,蛋氨酸合成受阻,血中同型半胱氨酸增高,对血管内皮细胞产生损害,并可激活血小板的黏附和聚集,因而被认为可能是心血管疾病的危险因素。
叶酸广泛存在于动植物性食品中,含量较丰富的有肝、肾、蛋以及绿叶蔬菜、坚果类、豆类和酵母等。我国居民膳食中叶酸的DRIs见表3-4。
(三)、平衡膳食
平衡膳食(Balanceddiet)也称合理膳食(Rationaldiet),在营养学上是指通过膳食能提供给机体种类齐全、数量充足、比例合适的热能和各种营养素,并与机体的需要保持平衡。获得平衡膳食是制定膳食营养素供给量标准的基本原则,也是研究人类营养学以达到提高全民健康水平的最终目的。
就目前所知,人体需要的营养素有40余种。而自然界中除母乳外,任何一种天然食物所含有的营养素都是不齐全的,需要从多种食物中进行合理调配才能获得平衡膳食。
1.平衡膳食的基本要求
1).满足机体所需要的热能和各种营养素,以维持机体的新陈代谢、生长发育、修复组织等基本生命活动的需要;并能满足机体从事各种劳动(包括生活活动)过程的消耗所需。因此,热能和各种营养素的摄入量不能出现不足或过量,以达促进健康的目的。
2).各种营养素之间的比例合适。例三大产热营养素供能比例的平衡;与能量代谢有关的维生素B1、B2、PP与能量消耗之间的平衡;必需氨基酸之间的比例合适;饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸之间的平衡;膳食钙与磷、呈酸性与呈碱性食品之间的平衡。
3).食物对人体无毒无害,保证安全。为了保证人民的生存质量,食物不应含有对人造成危害的各种有害因素,食品中的微生物、有毒成分、化学物质、农药残留、食品添加剂、霉菌及其毒素等应符合中华人民共和国食品卫生国家标准(GB)之规定。
4).合理的加工与烹调。食物经加工与烹调后应尽量减少营养素的损失并保持良好的感官性状。
5).建立合理的用膳制度及良好的饮食习惯。根据不同人群的生理需要和生活、学习、劳动性质加以合理安排,我国人民一般习惯一日三餐,对学龄前及学龄儿童以三餐一点制为优,并养成不挑食、不偏食、不爆饮爆食等良好的饮食习惯,使摄入的食物能充分进行消化吸收和利用。
2.平衡膳食的食物构成营养平衡的膳食应由多种食物组成,我国人民一般习惯将食物分成五大类。
1).谷类及薯类:包括米、面、杂粮,薯类包括马铃薯、甘薯、木薯等。主要提供碳水化物、蛋白质、膳食纤维及B族维生素。
2).动物性食物:包括肉、禽、鱼、蛋、奶及奶制品等。主要提供蛋白质、脂肪、矿物质、维生素A和B族维生素,其中所提供的蛋白质可与粮谷类食品中的蛋白质互补。
3).豆类及其制品:包括大豆及其他干豆类。主要提供蛋白质、脂肪、膳食纤维、矿物质和B族维生素。其中所含蛋白质为优质蛋白质,含较丰富的赖氨酸,有利于与粮谷类食物同食互补;所含脂肪中必需脂肪酸含量最丰富,含较丰富的磷脂,不含胆固醇,是老少皆宜的食物之一。
4).蔬菜水果类:包括鲜豆、根茎、叶菜、 茄果等。主要提供膳食纤维、矿物质、维生素C和胡萝卜素等,对维持体内的酸碱平衡起重要作用。
5).纯热能食物:包括动植物油、淀粉、食用糖、酒类等。主要提供热能。植物油还提供必需脂肪酸和维生素E。
每日膳食中均应包括这五类食品,在各类食物中应轮流选用不同的种类,使膳食多样化,达营养素供给平衡的目的。我国营养学者根据我国的实际情况于1989年制定了我国第一个膳食指南,共8条,即:食物要多样、饥饱要适当、油脂要适量、粗细要搭配、食盐要限量、甜食要少吃、饮酒要节制、三餐要合理。该指南在指导、教育人民群众采用平衡膳食,增强健康素质方面发挥了积极作用。随着科技的进步,我国国民经济的发展以及居民膳食结构的变化,当前我国居民维生素A、B2和钙的摄入量普遍不足,部分居民膳食中谷类、薯类、蔬菜所占比例明显下降,油脂和动物性食物摄入过高,能量过剩,体重超重在城市成年人群中日渐突出;缺铁性贫血广泛存在,佝偻病等也不可忽视。与膳食结构不合理有关的慢性病如心血管疾病、脑血管疾病、恶性肿瘤等的患病率与日俱增。如今是营养不足与营养过剩并存,营养缺乏症和某些退行性疾病同在。针对上述问题,专家们对原有的膳食指南作了相应的修改,新修订的膳食指南亦为8条,即:食物多样,谷类为主;多吃蔬菜、水果和薯类;常吃奶类、豆类或其制品;经常吃适量鱼、禽、蛋、瘦肉,少吃肥肉和荤油;食量和体力活动要平衡,保持适宜体重;吃清淡少盐的膳食;如饮酒应限量;吃清洁卫生、不变质的食物。
为了帮助广大群众把膳食指南的原则具体应用于日常膳食实践,《中国居民膳食专家委员会》针对我国居民膳食的主要缺陷按平衡膳食的原则,推荐了中国居民各类食物的适宜消费量并以宝塔的形式表达,称为“中国居民平衡膳食宝塔”,该“宝塔”建议每人每日谷类食物300~500g、豆类及其制品50g、蔬菜400~500g、水果100~200g、畜禽肉50~100g、鱼虾类50g、蛋类25~50g、奶及奶制品100g、油脂类25g。具体应用时应根据个人年龄、性别、劳动性质、季节等情况适当进行调整主食摄入量。不同能量膳食的各类食物参考摄入量见表3-2
表3-2平衡膳食宝塔建议不同能量膳食的各类食物参考摄入量(克/日)
食物低能量(7.53Mj)中等能量(10.04Mj)高能量(11.72Mj)
谷类300400500
蔬菜400450500
水果100150200
肉、禽5075100
蛋类254050
奶类及奶制品100100100
鱼虾505050
豆类及豆制品505050
油脂252525
宝塔建议的中等能量水平的食物摄入量可供给的能量及主要营养素与标准人的RDA相比,能量达94.8%,蛋白质达116.7%,视黄醇达93.2%,核黄素达92.5%,钙达97.5%,锌达87%。谷类能量占总能量的56.8%,脂肪能量占27.1%,豆类及动物性蛋白质占总蛋白量的62.5%,动物性铁占铁总量的14.8%,这是一个营养比较合理的平衡膳食模式。