食品营养学

第一章绪论

一、现代食品营养学发展史

1844 年发现血中有糖

1893 年提出“蛋白质”概念

1898 年提出“营养”名词

1856 年鉴定出肝糖原

1912 年提出“维生素”概念

1929 年亚油酸是人体必需脂肪酸

20 世纪初热量的测定及计算

1938 年Rose 发现 8 种必需氨基酸（EAA）

1943 年美国提出膳食营养素供给量建议

二、现代食品营养学研究内容

1. 主要研究内容

（1）认识基本的营养元素及营养功能

（2）了解各类食品的营养特点和作用

（3）掌握人体对食品营养的需求

（4）通过食品营养实现人体健康

（5）营养与疾病

（6）正确认识食品营养与安全

2. 营养素之间的相互影响

（1）营养素之间的相互直接作用，如钙、镁与锂、钠等离子间的配合与对衡；

（2）一些营养素是另一些营养素的前体，如色氨酸可转变为维生素PP；

（3）一些营养素参与或影响另一些营养素代谢的酶系统的作用，如维生素B1、B2、PP 对三大营养元素（蛋白质、脂肪、碳水化合物）代谢的影响；

（4）互作作用对吸收与排泄的影响，如蛋白质缺乏增加维生素B2的排泄；

（5）通过对激素的影响而间接影响其他营养素，碘缺乏导致甲状腺素的合成障碍，而影响三大营养素的代谢。

三、关于营养不良的四种情况

1. 营养不足，例如饥饿；

2. 营养缺乏，例如维生素D缺乏病；

3. 营养不平衡，例如缺乏某种必需氨基酸；

4. 营养过剩，例如肥胖。

四、营养的基本概念

营养：人摄取食物后，在体内消化和吸收、利用（新陈代谢）其中的营养素以维持生长发育、组织更新等，使人体处于健康状态的总过程。

营养素：具有营养功能的物质，包括6 大类：水、碳水化合物、脂类、蛋白质、维生素、矿物质。人体至少需要40 多种营养素，包括：8 种（也可以说是10 种）必需氨

基酸，2 种必需脂肪酸，14 种维生素，7 种常量元素，8 种微量元素，1 种糖类，

水。

健康：生理、心理及社会适应三方面全部良好一种状况，而不仅仅是没有疾病或虚弱。

全世界一致公认的健康标志有13 方面：生气勃勃；性格开朗充满活力；正常的

身高体重；光滑光泽的头发；坚固并带淡红色的指甲；粉红的舌头；食欲旺盛；

正常的体温脉搏和呼吸率；健康的皮肤；正常的大小便；不易得病；明亮的眼睛

粉红的结膜；健康的牙龈口腔黏膜。

亚健康：健康的透支状态，即身体确有种种不适，表现为易疲劳，体力、适应力和应变力

衰退，但又没有发现器质性（人体组织器官）病变的状态。

亚健康的主要原因：1. 过度疲劳造成的脑力、体力透支；2. 人体的自然衰老；

3. 各种急、慢性疾病；

4. 人体生物周期中的低潮时期。

五、营养学与其他学科的关系

营养学的发展与生理学、生物化学、食品化学、食品工艺学、烹饪学、食品卫生学、食

品标准化、食品商品与销售经济学、心理学等学科相关。

六、居民营养状况

总体上看，人们的营养基本是够的，但是从营养结构上看，不均衡，尤其是优质蛋白、

微生素E、铁和钙，以及微量元素比较缺乏。全世界人们摄入的蛋白质中优质蛋白占35%，

中国平均优质蛋白占26%，农村优质蛋白只占17.2%。目前，全世界每人每年消费牛奶95

公斤，中国仅12 公斤。

第三次中国营养普查表明，我国农村6 岁儿童平均身高110 厘米，比城里低3厘米，16

岁少年平均身高158厘米，比城里低6 厘米，一个重要原因就是优质蛋白和一些重要营养元

素缺乏。

第二章消化系统

消化（digestion）：人体摄入的食物被分解为营养元素分子，并且进入肠道上皮粘膜细胞内

的过程称为消化。

人体消化有方式：物理消化、化学消化和微生物消化。

吸收（absorption）：食物经消化后，进入肠道上皮粘膜细胞内的营养元素分子穿出上皮细胞，而进入血管（血液）或淋巴管（淋巴液）的过程，称为吸收。

一、消化系统的组成

消化道：口腔；唾液腺；咽与食道；胃；小肠；大肠

消化相关器官：胰脏；肝；胆囊

二、消化液的性质、成分及作用

1.唾液

性质：唾液是无色、无味、近中性的低渗或等渗液体；

成分：其中水占约99％，还有少量的有机物和无机物；有机物包括粘蛋白、球蛋白、唾液

淀粉酶和溶菌酶；无机物主要有钠、钾、钙、硫氰酸盐和氯等。

作用：湿润口腔和食物；初步消化食物中的淀粉；清洁保护口腔等。

2.胃液

性质：无色的酸性液体，pH 为0.9-1.5。

成分：盐酸、胃蛋白酶原、内因子、粘液和水。

作用：

盐酸：激活胃蛋白酶原；杀菌；蛋白质变性；促进胰液、胆汁和小肠液的分泌；有利

于铁和钙的吸收等。

内因子：保护维生素B12 免受小肠内蛋白水解酶的破坏并促进其吸收。

粘液：润滑作用；减少胃黏膜的机械损伤；参与形成胃粘液屏障，保护胃粘膜细胞；

抵御H＋（酸）的侵蚀和胃蛋白酶的消化。

3.胰液

成分：大量水分、有机物及无机物；

无机物：碳酸氢盐；

有机物：消化酶，如：胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶、羧基肽酶、RNAase、DNAase等。

性质：无色碱性液体，pH 为7.8-8.4；

作用：碳酸氢盐——中和胃酸，调解pH 值；

胰淀粉酶——水解淀粉成糊精或麦芽糖等；

胰脂肪酶——消化脂肪；

胰蛋白酶、糜蛋白酶——水解蛋白质；

其他酶类——水解相应的物质。

4.胆汁

胆汁的成分：水分、有机物及无机物，组成复杂；

无机物——钠、钾、钙、碳酸氢盐等；

有机物——胆盐、胆色素、胆固醇、卵磷脂等；胆盐是胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸结合

形成的钠盐；胆色素主要指胆红素和胆绿素，是血红蛋白的分解产物。

胆汁的作用：乳化脂肪；帮助脂肪的吸收；促进脂溶性维生素的吸收。

胆盐可直接刺激肝细胞分泌胆汁——胆盐的利胆作用。

5.小肠液

性质：粘稠的碱性液体，pH 约为7.6；

成分：水分、无机盐及肠激酶和粘蛋白。

作用：保护十二指肠粘膜免受胃酸侵蚀；稀释消化产物，降低肠内容物渗透压，有利于小肠内水分及营养物质的吸收；肠激酶激活胰蛋白酶原，从而促进蛋白质消化。

6.大肠液

作用：基本无消化作用；润滑粪便，保护肠粘膜免受机械损伤。

三、吸收部位

1. 口腔和食管内几乎不被吸收；

2. 胃内只吸收酒精和少量水分；

3. 大肠吸收少量水分和无机盐；

4. 小肠是食物中各类营养元素分子的主要吸收部位。

四、被吸收的各种营养分子

水：水分子

蛋白质：20多种氨基酸、各种小肽

碳水化合物：各种单糖

脂肪：脂蛋白复合体

矿物质：离子形式

维生素：分子形式

五、影响食物消化吸收的因素

⒈精神、神经因素：条件刺激（食物的色、香、味）；情绪活动；

⒉饮食习惯；

⒊食物因素：食物的性质、食品加工方法、营养素的比例。

第三章水

一、水的生理功能

1. 机体的主要组成

2. 占体重的75%左右，因性别、年龄而异，新生儿占75-80%。而成年男子60%，女子50%，老年人更少

3. 各器官组织不同：肌肉70-80%，皮肤60-70%，骨骼12-15%，血液高达90%。人体缺水的危害较缺少食物的危害更大。失水10%出现严重脱水，20-22%则无法生存。

4. 促进营养素的消化吸收与代谢

（1）溶剂：是无机和有机的最好溶剂。人体内一切代谢活动必须有水参加，或者说人体中

的一切代谢反应（生物化学反应）都是在水中进行的。

（2）消化吸收的介质：水可以为身体运送营养、分泌物，是形成乳汁不可缺少的部分。

5. 调节体温恒定、关节润滑和搬运废弃物

（1）水的比热大，热量也大，因而其吸收较多的热能而其本身的温度升高不多，维持体温

恒定。

（2）其润滑作用则是减少体内脏器的摩擦，润滑关节，防止损伤。

（3）唾液中的水帮助吞咽食物，而代谢后的废物及毒素的排除，也都需要水的作用完成（粪、尿、汗是排出人体废物及毒素的主要途径，粪、尿、汗中含有大量的水分）。

6. 各种食物主要组成成分：动物、植物、微生物等各种食品都含有一定量的水分，尤其是

饮料中水分更加明显和大量，可高达90%以上。

二、水的需要

随个体的年龄、体重、气候及劳动强度等而异。一个体重60 Kg的成年人每天与外界交

换水量（包括摄入和排出）为2.5 Kg，相当于每Kg体重约40 g水，婴儿则是成年人的3-4 倍，见下表。

年龄（岁）需水量（g/kg体重）

1 120-160

2-3 100-140

4-7 90-100

8-9 70-100

10-14 50-80

成人 40

三、水的循环

四、水的来源：三个途径，包括饮水、食物中水、代谢水。

五、摄入量：一个体重60 Kg的成年人每天与外界交换水量为2.5 Kg，饮水为1000～1500 ml；食物中水为：700ml；代谢水：300ml。

六、排出途径：主要有三个途径，呼吸、排汗、尿粪；此外，特殊生理（产奶、外伤流

血、捐血等等）

第四章蛋白质

一、蛋白质的分类及生理功能

（一）蛋白质的定义

蛋白质是由20 多种氨基酸通过肽键连接起来的具有生命活动的生物大分子，是生物体

细胞和组织的基本组成成分，是各种生命活动中起关键作用的物质。人体和动物主要有20

种氨基酸，植物和微生物有22～24 种氨基酸。

氨基酸的通式

蛋白质主要含碳、氢、氧、氮4 种元素外，有的蛋白质还含有硫、磷和矿物质元素等其

他元素。

（二）蛋白质的分类

在食品营养学中，根据蛋白质营养价值的高低，常分为3 类：

1. 完全蛋白质；

2. 不完全蛋白质；

3. 半完全蛋白质；

（三）蛋白质的生理功能

1. 合成组织蛋白，构成和修补人体组织；

细胞：除了70%水分之外，蛋白质占15%，是含量最多的有机营养元素，分布在细胞

膜、细胞器与细胞质中。细胞膜上的蛋白质参与物质通透、激素受体、连结、酶功能等作用；人体：肌肉含有肌纤维，肌纤维由肌球蛋白与肌动蛋白所构成，负责肌肉的收缩作用等

各种生理功能；

骨骼、牙齿、皮层、毛发等也都含有独特的纤维状胶原蛋白﹙collagen﹚。

2. 调节体液和维持酸碱平衡；

维持渗透压：血浆中蛋白质维持血液的渗透压，蛋白质不足会使水分渗出血管，流入组

织间隙，造成水肿的症状；

维持酸碱平衡：缓冲血液酸碱度的变化。

3. 合成生理活性物质；

酶：催化各种合成或分解的生化反应，例如各种消化酶（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等）

激素(荷尔蒙)：例如胰岛素、甲状腺素、副甲状腺素等，人体约90％的激素，其化学本

质是蛋白质；

载体：即具有特殊运送功能的蛋白质，例如血红蛋白（运输氧气）、脂蛋白（运输脂类

营养分子）等

4. 增强免疫力；

主要指免疫球蛋白和各类抗体。

免疫球蛋白是母体（母亲和雌性高等哺乳动物）分泌的具有抵抗病原体，防止婴儿和幼

小动物患病的活性分子；

抗体：由免疫细胞合成，具有专一性的辨识作用，可辨识外来物质（尤其是病原体），

并加以破坏清除，防止人体患病的活性分子。

5. 提供能量。

吸收进入静脉血管和淋巴管的食物中各种氨基酸，首先被运输到肝脏，在肝脏中合成人

体的各种蛋白质，供人体各个组织器官使用，以及调节新陈代谢。然而，食物氨基酸在肝脏中重新合成新的人体蛋白质，有约10～20 的氨基酸转化为碳水化合物（葡萄糖）和脂肪，

提供人体能量。这一生理过程是必不可少，避无可避的。

二、蛋白质消化与吸收

人体饮食（摄入各种食物和食品）蛋白质的主要作用在于供应人体所需的各种氨基酸，

因此来自各种动物、植物、微生物食物的蛋白质都必须分解成氨基酸，才能供人体利用。

1. 消化

目的是使蛋白质肽链分解释放小肽和氨基酸，主要由各种蛋白水解酶负责；

胃中的胃酸、烹调加工的热处理，都可以使蛋白质起到蛋白质初步变性效果，这有利于

在人体内进一步酶的消化；

蛋白质的消化从胃部开始，先经胃酸和胃蛋白酶的作用将蛋白质变性和部分水解，打开

蛋白质四级结构形成较短的肽链，进入小肠中受胰脏分泌的消化液（蛋白酶和各种肽酶）作用，再继续分解成含有两个氨基酸的双肽与三个胺基酸的三肽，以及大量的各种氨基酸。

2. 吸收

小肽（双肽、三肽）、氨基酸都可以被小肠细胞所吸收。小肠粘膜上皮细胞内含有双肽

酶与三肽酶，可将双肽与三肽完全分解成氨基酸，然后运送到微静脉血管，汇集到肝门静脉，首先运输到肝脏，这一过程叫蛋白质的吸收，准确的说是氨基酸的吸收。

三、氨基酸

（一）氨基酸分子结构

通式见上图

（二）必需氨基酸

1. 必需氨基酸

是指人体不能合成或合成量不能满足人体需要，必须从食物中直接获得的氨基酸。构成

人体蛋白质的氨基酸有20 种，8 种是必需氨基酸。

这 8 种人体必需氨基酸是：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、

色氨酸、缬氨酸。

2. 非必需氨基酸

人体需要，但体内能合成，且合成量足够人体需要，不需要从食物中直接补充的氨基酸。人体非必须氨基酸有12 种。

3. 条件必需氨基酸

又称半必须氨基酸；半胱氨酸和酪氨酸充足时，减少蛋氨酸和苯丙氨酸依赖（需要量），

因此有时也可以说人体必需氨基酸有10种（加上半胱氨酸和酪氨酸）。

4 必需氨基酸的需要量及需要量模式

（1）需要量：根据人的不同年龄，必需氨基酸的需要量不同；

（2）氨基酸需要量模式：是各种食物中含有的蛋白质，其中人体8 种必需氨基酸的组成比例。计算方法是将该种蛋白质中的色氨酸含量定为1，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值，这一系列的比值就是该食物蛋白质的氨基酸模式；

（3）食品（物）蛋白质氨基酸模式决定了这种食物的蛋白质营养价值。

（三）限制氨基酸

指将食物蛋白质中各种必需氨基酸的数量与人体需要量进行比较，相对不足的那些氨基酸。食物中最主要的限制氨基酸为赖氨酸和蛋氨酸；

限制性氨基酸都是必须氨基酸；

粮谷类的限制氨基酸是赖氨酸；豆类、花生、猪肉等为蛋氨酸和胱氨酸；鱼肉则为色氨酸。

四、氨基酸的代谢利用

1. 合成作用

合成人体所需的各种蛋白质

2. 生成葡萄糖

在糖类供应不足时，肝与肾可利用氨基酸来合成葡萄糖以维持血糖浓度

3. 生成脂肪

过量氨基酸在肝中转换成脂肪，可运送至脂肪组织储存

4. 供应能量

每公克提供4 千卡

5. 代谢废物

氨基酸代谢为能量或生成葡萄糖与脂肪酸的生化反应过程中，氮在肝脏代谢为尿素，由

肾脏排泄

五、人体氮平衡

反应机体摄入氮(食物蛋白质含氮量约为16%)和排出氮的关系。

B＝I-(U+F+S)

B：氮平衡；I：摄入氮；U：尿氮；F：粪氮；S：皮肤等氮损失。

摄入氮和排出氮相等为零氮平衡；

摄入氮多于排出氮为正氮平衡；

摄入氮少于排出氮为负氮平衡

六、蛋白质营养价值的评价

两个方面：蛋白质是否“丰富”、蛋白质是否“营养价值高（氨基酸是否平衡）”

从食物蛋白质含量（粗蛋白）、消化率，人体利用率（蛋白质的生物学效价）三方面评

价蛋白。

（一）食物中蛋白质含量（粗蛋白含量）

1 食物中总氮（N）含量：凯氏定氮法测定

2 粗蛋白（％）

粗蛋白质=含氮量×蛋白质换算系数（6.25）

3 蛋白质的测定方法（氨基酸的含量）：氨基酸自动分析仪

（二）蛋白质消化率

1. 定义：指一种食物蛋白质可被消化酶分解（为小肽、氨基酸分子，进入肠道粘膜上皮细胞）、吸收（穿出肠道粘膜上皮细胞，进入血液和淋巴液）的程度。

2. 蛋白质的消化率公式

吸收氮食入氮－粪氮

表观消化率（％）＝—————＝————————× 100

食入氮食入氮

食入氮－（粪氮－粪代谢氮）

表观消化率（％）＝————————————————× 100

食入氮

（三）蛋白质利用率

1. 生物价(biological value，BV)

是反映食物蛋白质消化吸收后被机体利用（新陈代谢）程度的指标之一。

氮储留量

生物价＝—————

氮吸收量

吸收氮= 食物氮－(粪氮－粪代谢氮)

储留氮= 吸收氮－(尿氮－尿内源氮)

2. 蛋白质净利用率(net protein utilization，NPU)

是反应食物中蛋白质被利用的程度，即机体利用的蛋白质占食物中蛋白质的百分比。

储留氮

蛋白质净利用率（％）＝消化率×生物价＝——————

食入氮

3. 氨基酸评分(amino acid score，AAS)

是用被测食物蛋白质的必需氨基酸评分模式(amino acid scoring pattern)和推荐的理想的模式(人体)或参考蛋白（优质）的模式进行比较，反映蛋白质构成和利用的关系。

待评食物蛋白质某种必需氨基酸含量（mg/g蛋白质）

氨基酸评分＝—————————————————————————————×100

参考蛋白质或理想模式中同种必需氨基酸含量（mg/g蛋白质）

4. 蛋白质功效比

动物体重增加克数(g)

蛋白质功效比＝———————————

蛋白质摄入克数(g)

七、蛋白质营养失调对人体的影响

1. 蛋白质-能量缺乏症（protein-energy malnutrition,PEM）

当膳食中的蛋白质或热能供给不足，或由于消化、吸收、利用不良等病理上的原因而造

成原发性或继发性蛋白质缺乏时，体内蛋白质的合成速度不能补偿其分解速度，产生负氮平

衡。

主要表现为消瘦型和水肿型两种：

消瘦型：患者体重严重减轻，皮下脂肪消失，全身肌肉严重损耗，形同骷髅，多见于婴儿。

水肿性：特征表现为水肿、皮炎、肝大、肝功能减退、毛发干枯易脱落、腹泻等，婴儿、成人均可见。

2. 蛋白质摄入过量

蛋白质摄入过量会加重肠道、肝和肾脏负担，损害肠道、肝和肾。另外，由于蛋白质摄

入量过多，同时咀嚼不细时，在肠内积存的未消化蛋白质，会被腐败菌分解，产生胺类等有毒物质，可引起呕吐、头痛、过敏性皮炎和血压升高，甚至休克而死亡。

3. 氨基酸不平衡

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。

八、蛋白质的推荐摄入量及食物来源

（一）蛋白质的推荐摄入量

我国目前居民仍以植物蛋白为主，因此推荐量为：

成人蛋白质按1.16g/（kgd）计，如：我国成人轻体力活动男子每日蛋白质的推荐为75g，女子为65g。

按能量计算，蛋白质供能占总能量的11%-14% ，其中成人为11% -12%，儿童和青少年因

处于生长发育时期，适当高些，为13% - 14%，老年人为15%可防止负氮平衡出现。

（二）蛋白质的食物来源

蛋白质广泛存在于动植物性食物中。动物食品的蛋白质质量较高，其中畜、禽、肉类和

鱼类蛋白质含量为16%-20%，鲜奶类为2.7%-3.8%，蛋类11%-14%，谷类中虽蛋白质含量

仅为7%-10%，但我国人民每日的摄入量相对较大，因此谷物食品是我国人民重要的蛋白质来源。__