第二节 热能和生热营养素

维持人体正常生理功能所需营养素的数量称为营养素生理需要量（nutritional requirement）这个量使人体能够保持健康状态、达到应有发育水平和充分发挥效率以完成各项生活和劳动的人体所需要的热能和营养素的必要量，低于这个量将对机体健康产生不利影响。制定营养素生理需要量的原则依据，有许多不同主张，各营养素之间也各有不同的考虑，但不外通过人群调查难和实验研究两大方面，二者结合起来则较为全面。膳食营养素供给量（recommended dietary allowance,RDA），是在生理需要量的基础上，考虑了人群的安全率（人群的个体差异、应激等特殊情况下需要量的波动、食物的消化率、烹调损失及各种食物因素和营养素间的相互影响等）、社会条件与经济条件等实际问题而提出的膳食中实际应该含有的热能和各种营养素的数量。因此，膳食营养素供给量自然要略高于营养素生理需要量。所以用供给量评价某个群体的膳食质量时，如果摄取的营养素平均值低于供给量，仅表示这个群体中的一些个体可能有营养素摄入不足，相差愈多则摄入不足人数年的比例愈大；对于个人而言，由于供给量已保证了绝大多数人的营养需要，故极少可能发生个人的需要量超出供给量标准。中国营养学会1988年制订“推荐的每日膳食中营养素供给量”见表11-1。

一、热能

（一）热能来源、功能与供给量

热能（energy）不是营养素，而是一切生物体包括人类维持生命和一切活动所必需的能量。这种能量只能来自蛋白质、脂肪和碳水化合物三大生热营养等，这些产热物质是人们每日膳食的主要部分。它们进入机体后，通过生物氧化，将其内在的化学潜能变成热能并释放出来。供人类食用的植物性食物中热能从太阳中得来，而动物性食物中的热能则又从植物中取得，二者均为人类所利用。

食物中的营养素在人体内不能被完全消化利用，一般在体内的供热量可按每g蛋白质16.8kJ(4kcal)、脂肪37.8kJ(9kcal)、碳水化合物16.8kJ(4kcal)计算，这个数值称为热能系数（caloric quotient）。

人类从食物中所取得的热能，用于生命活动的各种过程，其中包括内脏器官的化学和物理学活动、肌肉活动、体温维持及生长发育等。不同性别、年龄、职业、劳动强度的人其热能需要量各不相同（表11-1）。

各国的饮食习惯不同，热能来源不同，西方国家人民习惯以动物性食物为主，其热能主要来自蛋白质和脂肪，这种膳食结构既不经济又会因为摄入过多的动物脂肪而不利于健康。我国人民长期以来以粮食为主，动物性食物为辅，三大生热营养素占总热能的比例为：蛋白质10%～15%、脂肪20%～25%、碳水化物60%～70%。这是典型的东方人膳食，既经济实惠又有利于健康。

表11－1　推荐的每日膳食中营养素供给量（中国营养学公1988年修订）

脂肪热能总热能的百分比,成年20%～25%,儿童少年25%～30%,婴儿30%～45%,(不分性别)。

（二）影响人体热能需要量的因素

人体热能需要量取决于：基础代谢、劳动和食物特别动力作用所消耗的能量，其中以劳动消耗的热能最大。

1．基础代谢基础代谢能量是处于清醒、空腹、安静的状态下维持体温和脏器活动最基本生命活动所需的最低能量。在实际工作中，可根据身高、体重求出体表面积，然后再按照体表面积计算基础代谢能量。

体表面积（m2）=0.0061×身高（cm）+0.0128×体重（kg）-0.1529

成年男子每m2体表面积每小时基础代谢平均为40kcal、女性比男性约低5%。

2．劳动 从事劳动所消耗的能量占人体总需要量的大部分，劳动所消耗的热能与劳动强度、持续时间及熟练程度有关。

3．食物特别动力作用（specific dynamic action）是机体由于摄取食物而引起体内能量消耗增加的现象。三种生热营养素在摄取过程中所消耗的能量各不相同，蛋白质约为它所供能量的30%，碳水化合物为5%～6%，脂肪为4%～5%。混合膳食的特别动力作用为人体每日基础代谢的10%。

正常情况下，人体热能的需要与食欲相适应。食欲得到满足，体重又维持在正常水平，即说明所摄入的热能是恰当的。

（三）表示热能的单位

过去习惯上用千卡（kcal），作为热能的表示单位。近年来统一用“千焦耳”（kJ）来表示，“千焦耳”的上千倍为“兆焦耳”（megajoule，简称MJ）。这两种表示单位可以互换：

1kcal =4.184kJ(简化为4.2kJ)；1kJ=0.239kcal。

（四）食饵性肥胖

当热能摄入过多时，久之可以发生食饵性肥胖。人体肥胖是一种常见的营养失调现象，在经济发达国家里，肥胖的患病率很高，如美国大约有30%的人肥胖，超重的人更多，原联邦德国的成年人中55%的妇女和47%的男子患有肥胖症。肥胖的发生与热能过量有关，摄入过量的蛋白质、脂肪和碳水化物，机体将多余的热能转化为脂肪储存于体内，导致肥胖。肥胖多见于中年人，尤以妇女为多。近年来，儿童肥胖症患者增多，应引起足够的重视。肥胖是当今发达国家和经济发达地区一种重要的疾病，由此引起许多严重的后果，例如诱发高血压、冠心病、糖尿病、关节炎、肝胆疾患及癌症等，也是加速衰老的原因之一。目前我国肥胖儿已相当多见，预防成人病，应当从儿童时期就开始。

一般可用下列两个指标来判断肥胖：

1.标准身高体重法

此值大于20%者为肥胖（20%～30%为轻度，30%～50%为中度，50%以上为重度）。

2.体重质量指数

体重质量指数= 体重（kg）／身高2（m2）

WHO规定：该指数大于24者为肥胖。

二、蛋白质

（一）生理功能

蛋白质（protein）是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。因此，它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16.3%，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.8kg。人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。被食入的蛋白质在体内经过消化分解成氨基酸，吸收后在体内主要用于重新按一定比例组合成人体蛋白质，同时新的蛋白质又在不断代谢与分解，时刻处于动态平衡中。因此，食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例，关系到人体蛋白质合成的量，尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优育、老年人的健康长寿，都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系。

当膳食蛋白质来源适宜时，机体蛋白质代谢处于平衡状态，氮的摄入量与氮的排出量相等称为氮平衡（nitrogen balance）、应当供给儿童青少年较多的蛋白质，使体内有较多的储留氮，以保证生长发育。即要求氮的摄入量大于氮的排出量，达到正氮平衡。

一般将蛋白质重要生理功能归纳为：

1.组成人体的重要成分之一。

2.人体必需氮元素的唯一来源。

3.维持机体组织更新、生长、修复的重要物质。

4.遗传信息的传递以及许多重要物质的运转都与蛋白质有关。

5.许多具有调节生理功能的物质如催化代谢反应的酶、调节体内代谢过程的激素、具有免疫功能的抗体、承担运输氧的血红蛋白、进行肌肉收缩的肌纤凝蛋白等其本身就是蛋白质。

6.还能为机体提供热能。

（二）食物蛋白质的营养价值

食物蛋白质的营养价值评价指标如下：

1．食物中蛋白质的含量 这是评价食物蛋白质营养价值的基础，只有蛋白质含量高，其他指标也较好，才能满足机体的需要。食物中蛋白质含量一般用凯氏定氮法测定，将测得的含氮量乘以6.25即得到食物中蛋白质的含量。

各种食物中蛋白质含量以大豆类最高（30%～40%），肉类次之（12%～20%），粮谷类较低（＜10%）。

2．蛋白质消化率 是指蛋白质被消化酶分解的程度。消化率高说明该蛋白质被消化利用的可能性大，其营养价值也高。

动物蛋白质消化率一般高于植物蛋白质，如蛋白类为98%，乳类97%～98%，馒头79%。另外，不同加工方法的食品消化率也不同，如大豆为60%，加工成豆腐其消化率提高到90%。

3．蛋白质生物学价值（biological value）指蛋白质经消化吸收后，进入机体可以储留和利用的部分（表11-2）。

表11-2 常用食物蛋白质的生物学价值

吸收氮=摄入氮-（粪氮-粪内源氮）。

储留氮=吸收氮-（尿氮-尿内源氮）。

食物蛋白质的生物学价值高低主要取决于食物中必需氨基酸的含量和比值。

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，蛋白质中含有20余种氨基酸，其中有一部分氨基酸体内能够合成，但有8种氨基酸人体内不能合成或合成速度不能满足机体的需要，必须由食物中摄取，因而称之为必需氨基酸（essential amino acid ,EAA）：即缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸、苏氨酸。对于婴幼儿来说，除这8种氨基酸外，组氨酸也是必需氨基酸。蛋白质的营养过程实际上是通过氨基酸来实现的。不同食物蛋白质所含氨基酸的种类和数量都不尽相同，而人体蛋白质对所需氨基酸的种类、数量及相互间怕比例均有一定的要求，此即为人体必需氨基酸的模式，进入人体蛋白质必需氨基酸符合这个模式的则能充分被利用，否则必然造成某种或某些必需氨基酸的浪费（表11-3）。

表11-3 人体每日必需氨基酸需要量（mg/kg）及比值

表11-4 几种食物蛋白质中必需氨基酸含量（%）及相互间的比值

常见食物中蛋白质必需氨酸的含量及相互间的比值见表11-4。

食物蛋白质必需氨基酸比值愈接近人体必需氨基酸需要量比值，则该食物蛋白质的生物学价值就愈高。但由于各种食物蛋白质中必需氨基酸组成及含量比值不同，人们往往将富含某种氨基酸和缺乏该种氨基酸的食物混合食用，互相取长补短，以提高基生物学价值，此即称为蛋白质“互补作用”（complementaryaction）。混合膳食一直是我国人民的传统膳食，应当充分予以发扬。

4．蛋白质净利用率（net protein utilization）表示摄入蛋白质在体内的利用情况。

（三）蛋白质缺乏症

蛋白质-热能营养不良(protein-energy malnutrition,PEM)是一种因缺乏能量和（或）蛋白质而引起的营养缺乏病，这是目前发展中国家较为严重的一种营养缺乏病。本病主要发生在婴幼儿，在经济落后、卫生条件差的地区尤为多见，是危害小儿健康、导致死亡的主要原因。据世界粮农组织报道，全世界70%的人口不同程度地存在饥饿问题，约有4亿儿童患有某种程度的蛋白质-热能营养不良症。

根据临床表现可分为两型：

1．营养消瘦症（nutritional marasmus）也称消瘦型PEM。是一种多见于婴幼儿的极度消瘦症，是由于长期摄食过少引起的。由于长期进食太少，机体处于饥饿和半饥饿状态，尤其是能量不足，只能靠消耗自身组织来供给能量，以维持最低生命活动的需要。该型营养不良多见于母乳不足、喂养不当、饥饿、疾病及先天性营养不良等。表现为生长发育缓慢或停止，明显消瘦，体重减轻（重者只为同龄儿童平均体重的60%），皮下脂肪减少或消失，肌肉萎缩，皮肤干燥，毛发细黄无光泽，常用腹泻、脱水、全身抵抗力低下，易发生感染，但无浮肿。

2．恶必营养不良（kwashiorkor），也称水肿型PEM。这是因蛋白质严重缺乏而能量供应可以维持最低需要水平的极度营养不良症，多见于断乳期的婴幼儿。临床表现为精神萎靡、反应冷淡、哭声低弱无力、食欲减退、体重不增或减轻、下肢呈凹陷性浮肿、皮肤干燥、色素沉着、毛发稀少无光泽、肝脾肿大等。

（四）蛋白质来源

人体所需蛋白质来自动、植物性食物。按蛋白质的营养价值可将其分为完全蛋白质（优质蛋白质）和不完全蛋白质。完全蛋白质含有人体全部必需氨基酸，而且含量比值和人体蛋白质必需氨基酸的比值接近，故营养价值高。优质蛋白质主要存在于动物性食品和大豆及其制品中。如瘦肉含16%～20%，鱼含10%～12%，蛋类含12%，牛奶含3.4%，大豆含30%～40%。大多数植物性食品如大米、玉米、小麦、高梁、杂豆类等所含蛋白质数量少，必需氨基酸的种类不全或某种必需氨基酸的比值过低，长期食用某种单一植物性食品对健康不利。

我国人民蛋白质主要来自粮谷类，近年来随着国民经济的发展，人民生活水平的不断提高，动物性食品的摄入量比过去有所增加。在这里值得指出的是大豆及其制品蛋白质量中质优，应大力提倡多吃大豆制品。

（五）供给量

我国推荐的每日膳食中蛋白质供给量成年极轻体力劳动者男70g、女65g，并随劳动强度增加而增加。孕妇和乳母分别增加15g和25g，儿童与少年按年龄分组供给35～90g，1岁以内婴儿以公斤体重计，2～4g/kg（以母乳喂养者供给2g/kg，以牛乳喂养者为3.5g/kg，混合喂养者为3g/kg）。

蛋白质的供给量按能量计算，占总能量的11%～14%，其中儿童青少年为13%～14%，以保证膳食中有充足的蛋白质供给生长发育的需要；成年人为11%～12%，可以确保维持正常的生理功能。

三、脂肪

（一）生理功能

脂肪（fat）是人体重要的组成部分，包括中性脂肪和脂类。其主要的生理功能为：

1.提供热能。脂肪进入人体后通过脱氢氧化可释放出大量热能，是人体热能的重要来源。

2.构成组织细胞。磷脂必胆固醇是构成人体细胞的重要成分。

3.供给必需脂肪酸（essential fatty acid ,EFA）。中性脂肪是一分子甘油和三分子脂肪酸组成的酯，脂肪酸又有饱和脂肪酸（saturated fatty acid）、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸（polyunsaturatedfatty acid）之分，其中亚油酸（18碳2稀酸）在人体内不能合成，每日必须由食物中供给，故称为必需脂肪酸，是维持人体正常生长发育和健康的必需的。

4.脂肪是脂溶性维生素A、D、E、K的有机溶剂，有利于这些维生素的吸收和利用。

5.体内贮存脂肪有隔热和保温作用，脏器间的脂肪能使其免受震动损伤。

6.食物脂肪可增加食物的美味，提高人的食欲和维持饱腹感。

（二）与脂肪有关疾病

当摄入脂肪不足时，可出现皮肤干燥、脱发、影响机体的正常生长发育；但脂肪摄入过多，又可使机体过于肥胖，导致心血管等疾病的发生。

（三）食物来源

动物性脂肪来自肉、鱼肝油、骨髓、蛋黄等食物，以肥猪肉中脂肪含量最高（90.8%）。动物性食物主要提供饱和脂肪酸，但鱼类例外，内含多不饱和脂肪酸，故老年人应多吃些鱼。植物性食物以油料作物如大豆、花生、油菜籽、葵花籽、核桃仁等含油量丰富，且以不饱和脂肪酸为主。

（四）供给量

我国人民脂肪的推荐供给量以脂肪能量占总能量的百分比计，半岁以内为45%，7～12个月为30%～40%，儿童与青少年为25%～30%，成年及中老年人皆为20%～25%。另餐，多不饱和脂肪酸的摄入量也不是越多越好，一般认为不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸≥1即可。

四、碳水化物

由碳、氢、氧三种元素组成，其中氢和氧之比为2:1，与水相同，故有此称。营养学上所称的碳水化物（carbohydrate）包括食物中的单糖、双糖、多糖和膳食纤维（dietary fiber）。

（一）生理功能

1.供给热能。碳水化物是人类从膳食中取得热能最经济和最主要的来源。我国人民膳食中60%～70%的热能由碳水化物提供。

2.是构成机体组织成分的重要物质，如糖脂参与细胞膜的强构，粘蛋白参与结缔组织的构成，核糖与脱氧糖是核酸的重要组成部分，肝糖原与肌糖原具有重要的生理功能。

3.是维持心脏和神经系统正常活动不可缺少的物质，血糖低下可导致昏迷，严重者甚至可休克、死亡；

4.保肝解毒作用。当肝糖原贮存充足时，肝脏对毒物有很强的解毒作用。

5.当碳水化物摄入充足时，有抗生酮作用，可防止酸中毒的发生。

6.节约蛋白质作用。由于有充足碳水化物存在，可免于过多的动用蛋白质作为机体的热能来源而消耗，有利于充分发挥蛋白质特有的生理功能。

7.纤维素、果胶等能刺激肠蠕动，有利于消化、吸收与排便。

（二）碳水化合物与疾病

当碳水化物摄入不足，则表现出热能缺乏，出现消瘦、生长缓慢、低血糖、头晕、无力、甚至休克；当碳水化物摄入过量，长期如此，可导致肥胖、血脂升高。

（三）食物来源

多糖类主要来自谷类、薯类、根茎类食物，单糖与双糖类除部分来自天然食物外，大部分以制成品的形式（如葡萄糖与蔗糖）直接摄取。

（四）供给量

我国膳食推荐供给量表中对碳水化合物未做明确规定，一般认为在总热能摄入量中占60%～70%为宜。