第一节人体所需营养
人体与内外环境保持平衡才能健康生活与工作。外环境中空气、水、食物等对人类的生长、生存和繁衍有十分重要的作用。人们食用的食物种类繁多，品种还在不断更新和增加。虽然食物种类和品种很多，归根到底还是人们已知的几大类营养素，即蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素、纤维素及水。这些营养素中按其是否向机体提供能量，又可分为产能营养素，包括蛋白质、脂肪和碳水化合物。其他营养素虽不产生能量，但对维持人体健康是必不可少的，必须从食物中获得。
营养素是一些维持机体正常生长发育及新陈代谢所必需的物质。这些物质必须从食物中取得，机体不能合成或合成不能满足机体所需。故机体必须通过膳食摄入搭配合理的各种营养素，这是保证人体健康必要物质基础。这也就是人们常说的平衡膳食。
如果膳食中某些营养素过多或不足，均会影响人体正常新陈代谢而损害健康。
一、能量
人体为了生长、劳动和疾病后的迅速康复，必须不断地从食物中取得能量以满足机体的能量所需。主要由食物中所含碳水化合物、脂肪和蛋白质在体内通过生物氧化提供能量，这就是三大营养素的共同作用。当然，蛋白质、脂肪和碳水化合物三种产生能量的营养素还有它们各自的一些功能。这将在以后的章节中分别介绍。健康的成年人能量的摄入量与消耗量应当保持平衡或摄入量略多于消耗量。如果长期能量摄入量过多，就可能引起肥胖，相反则可能引起消瘦。肥胖和消瘦对健康都是有损害的。对能量营养状况的评价，就是研究机体在不同生理情况、不同生活环境和劳动条件下，能量的摄入量与消耗量之间的平衡关系以及各种营养素占总能量的适宜百分比。
1.能量平衡的调节
能量平衡是制定能量供给量的理论基础。联合国粮农组织、世界卫生组织、联合国大学（FA0、wHO、uNu）专家委员会1985年的报告提出的能量需要量定义是：从食物供给的能量可平衡有一定身体大小与组成、有一定体力活动，并且长期健康良好的人体的能量消耗。儿童、孕妇和乳母的能量需要量还应包括组织生成和分泌乳汁的能量需要。因此，能量需要量是以满足人体能量消耗为目的，以维持能量平衡为目标。
2.能量代谢的适应
许多事实证明，人体对能量消耗有一种适应能力。对食物和营养素摄入量的变化，人体逐渐达到一种新的或不同的稳定状态的过程。这种稳定状态是相对的，基本有三类，即生物遗传的、生化代谢的和社会行为的。例如，减少体力活动量或改变能量传导效率来适应代谢，通过这些来维持体内的潜在能量使之趋于稳定状态。
3.影响能量需要的因素
能量需要量是营养学中首先需考虑的项目。因为能量不仅是维持人体生命活动的基本因素，而且对其他营养素的需要量有很大影响。FA0、wH0曾先后多次组织专家就能量与蛋白质需要量进行讨论，一致认为能量供给不宜高出其消耗量，否则过高的能量将导致肥胖等一系列对健康有害的影响。然而，其他营养素常常需要有一个安全水平，以保证摄人量能满足机体之需而略有节余。
机体对能量的要求，除了一定的总热量外，还有蛋白质、脂肪、碳水化合物的比例问题（因这三种热源质各有不同的生理功能），所以在提供热源质时，必须考虑以下各种因素。
（1）劳动强度。1989年，中国营养学会推荐的每日膳食中营养素供给量的说明中指出，由于现代生产工具的不断革新和机械化、自动化程度的日益提高，确切地划分劳动强度等级比较困难，但大致可分为5级：
①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，业余可有一定的文体活动。
②轻劳动。以站着或少量走动为主的工作。如店员售货、一般实验室操作、教员讲课等。
③中等劳动。如学生日常活动、机动车驾驶、电工安装、金工切削等。
④重劳动。如非机械化农业劳动、炼钢、舞蹈、体育运动等。
⑤极重劳动。如非机械化的装卸、伐木、采矿等劳动。
（2）生理状况。儿童和青少年正在生长发育时期，身高、体重及活动量都不断增加，能量需要量也逐渐增大。中年以后，基础代谢率逐渐下降，活动量也逐渐减少，故能量需要也适当降低。
孕妇和乳母的能量需要量应在其当时的劳动情况下适当增加。孕妇增加200keal（O.84MJ），以保证胎儿正常发育之需。乳母所增加的能量是补偿分泌乳汁所消耗的能量，规定增加800keal（3.35MJ）。
（3）气候条件。由于衣着和居住条件的改善，一般认为气候对人体能量需要的影响不大，只有在较长时期地处于寒冷和酷热气候中才需要作适当调整。
（4）体型。体型不同的人，其基础代谢率不同，同时，活动时相应地要增加其能量消耗。为了避免超重（肥胖）或低重（过瘦）的偏差，应以一定身高时的体重正常与否为准。我国18＿45岁成年男子与女子的体重参考值分别为63kg和53kg（各国不同的人群的标准体重是各不相同的）。
（5）疾病因素。发热、失血、严重感染、败血症、消耗性疾病及创伤、烧伤和手术等病人，都需适当地增加能量的供给。临床病人能量的供给很重要，但准确地估量却很困难。人体能量代谢与氮代谢关系密切，因此，临床上病人的能量供给量主要是参考病人蛋白质的需要量，即在满足病人蛋白质需要的情况下，供给的能量应使病人维持氮平衡或正氮平衡。
人类需要各种食物来满足能量的需要，产生能量的蛋白质、脂肪和碳水化合物之间应有一个适宜的比例：蛋白质提供的能量应占总能量的11％～13％，脂肪占25％～30％，其余则可由碳水化合物供应，约占55％-～65％。
二、蛋白质
蛋白质是已知营养素中较为重要的一类营养素，它是由许多氨基酸组成的大分子物质，既是构成身体组成的重要成分，又能作为能源物质向机体提供能量。组成蛋白质的元素除碳、氢、氧、氮外，还有硫和磷。食物中除蛋白质能产生能量外，还有碳水化合物和脂肪也能产生能量，而后两者是主要的供能物质，碳水化合物和脂肪分子中仅含有碳、氢、氧，并不含有氮，故蛋白质是人体氮的主要来源。蛋白质的生理功能总是和各种生命活动联系着，它参与机体各种代谢，具有广泛的生理作用。如蛋白质与核糖核酸是遗传信息和代谢过程中的重要物质。再如激素、酶、免疫物质和载体蛋白均与蛋白质关系密切。由于氨基酸的种类、数量、排列不同，构成了机体中各种各样的蛋白质，这些蛋白质各有其不同的功能，在身体中发挥着各种作用。
1.蛋白质的生理功能
蛋白质有着广泛的生理功能，可概括为以下几个方面：
（1）构成身体的组成成分。在生物的发育时期，需要蛋白质组成新的细胞，由细胞构成身体的组织。在生物机体成年时期，其体内的脏器与组织细胞不断破坏，同时又不断新生，所以机体必须经常摄取足够的蛋白质以补偿其消耗。
机体蛋白质分解的快慢和多少，取决于脏器机能活动的状态；激素和消化液中酶的分泌量，取决于组织死亡与毛发、指甲和上皮细胞等的脱落情况。在病理情况下，如发热时，基础代谢加快，蛋白质分解也增多。在负伤失血过多时，血液的新生也需要大量蛋白质补给。在这些情况下，所需的蛋白质用于修补方面的需要量增多。
（2）提供能量。每克蛋白质在体外弹式热量计中燃烧，释放约5.65kcal（23.6l<j），称这种能量为食物蛋白质的粗卡价。每克蛋白质在体内燃烧（即通过生物氧化）释放4.okcal（16.7kj），这种能量称为食物蛋白质的生理卡价。人体每日有一定量的能量是来自蛋白质。在一般生活情况下，机体的能量供给主要依靠碳水化合物及脂肪供给。它们供给机体能量充分，可节约蛋白质提供的能量。从这个角度讲，碳水化合物及脂肪是蛋白质的“保护剂”。
故在膳食营养素推荐量标准中，三大营养素产生能量占总能量有一定的百分比的要求。前面已提及，成人蛋白质所产能量应为总能量ll％～13％，脂肪为25％～30％，其余由碳水化合物来提供。
（3）调节生理作用。包括以下四个方面：
①保持体液平衡。正常人血浆与组织液间的水分不停地交流，保持着动态平衡。这依赖于血液中溶解状态的离子和分子的总克分浓度及胶体物质蛋白质的浓度。
②维持血液的酸碱平衡。血液中有完善的缓冲系统。其中有机的缓冲系统中，血液蛋白质，特别是红细胞中血红蛋白等起着重要作用。
③促进机体内各种生理生化作用的进行。机体内所有合成和分解作用都有赖于酶和激素的作用才能有效地完成，而酶和激素的本质都是蛋白质和蛋白质的产物，如胃蛋白酶、尿素酶和胰岛素等都是蛋白质，甲状腺素是酪氨酸的衍生物等。
④提高机体抵抗疾病的能力。机体抗病能力的强弱与体内抗体的多少有关，抗体的生成和蛋白质的营养状况有密切的关系，免疫球蛋白本身就是蛋白质，故蛋白质营养状况的优劣对机体抗病能力具有重要作用。
2.蛋白质的消化与吸收
食物中蛋白质的消化从胃液中胃蛋白酶的作用开始，然后是胰液中蛋白分解酶与小肠黏膜细胞中的酶的作用。胰蛋白酶的分泌受摄人蛋白质在肠道中的容量而调节。其后，蛋白水解酶作用于蛋白质的肽链，使蛋白质进一步分解为氨基酸。
蛋白质的水解产物氨基酸被小肠黏膜细胞吸收。过去认为只有游离氨基酸才有被吸收的可能，现发现短肽（例如二肽）也可被直接吸收，因小肠黏膜细胞上微绒毛及胞液内含有肽水解酶，进入的肽可被分解为游离氨基酸。游离氨基酸经门静脉进入肝脏，进而合成人体的蛋白质或进而生物氧化而供能。
内源性的消化酶可作为蛋白质而分泌到肠腔。肠道腺管上的黏膜细胞，以新替老，衰老的细胞亦排到肠腔，这些是内源性蛋白质的丢失。人体每日约70g蛋白质分泌入肠腔，其中17g在肠液中，约50g在脱落的肠道上皮。如每日摄人100g蛋白质，则肠道每日共有170g蛋白质周转并吸收，而粪便中的氮估计只相当于10g蛋白质。由此可知，机体丢失蛋白质不大，表明外源性与内源性在肠道的吸收与消化效率都是较高的，但肠壁中蛋白质转换率对食物中蛋白质很敏感，在蛋白质食入少时，肠黏膜脱落少，分泌也少，提示当蛋白质摄入不足时，机体在一定程度上具有调节能力。
三、脂类
脂类是一大类疏水化合物。它们具有两个特性：一是这一化合物均溶于有机溶剂，二是这类物质在活细胞结构中有极重要的生理作用。它们可被生物体系合成长的或有或无侧链的脂肪链，而这种链可以形成碳环结构并可以含有不饱和键的连接。脂类在生物学系统中的功能主要作为细胞中能量的储藏或作为细胞膜的成分。非极性脂类主要为脂肪酸酯，在水中实际上不能溶解，仅在水解后才参与机体代谢。
1.脂类的分类
脂类包括油类、脂肪类和类脂三种基本形式。在食用的脂类中，包括油和脂肪，它们的结构相似，区别在于熔点不同。类脂是脂肪分子与醇、磷酸胆碱或碳水化合物等结合的复合化合物，如胆固醇、神经鞘脂、卵磷脂及磷脂等。
构成食物脂肪和动物体脂主要以甘油三酯为其基本结构。甘油三酯实质上是一分子甘油与三分子脂肪酸缩合失水后形成的酯，自然界有四十余种脂肪酸，因此可形成许多种甘油三酯。
2.脂肪的消化与吸收
从肉、奶及油等摄入的脂类都是以混合的甘油三酯的形式进入胃肠道的。胰脂酶是脂肪消化的主要酶。食物糜间歇地从胃送入十二指肠，食物糜的刺激引起激素的分泌，包括肠促胰酶肽、肠抑胃素、肠促胰酶素、促肠液激素等。这些激素引起胆囊收缩，使胆液进入十二指肠，随之引起胰液分泌脂酶。胰脂酶被胆汁作用而激活。胆汁为表面活性剂使脂肪变为微小脂粒，从而有利脂酶充分与脂粒作用，使脂肪分解成游离脂肪酸和甘油单酯。
脂肪及其消化产物脂肪酸不溶于水，但可与胆盐结合成为水溶性微团。这些物质在十二指肠及空肠处被吸收，游离脂肪酸与甘油透过细胞膜被吸收。被吸收的甘油及脂肪酸在黏膜上皮细胞内重新合成甘油三酯。然后甘油三酯、磷脂和胆固醇与一定的蛋白质结合，形成直径O.1～O.6m的乳糜微粒和极低密度脂蛋白，并通过淋巴系统进入血循环，分布于脂肪组织中。
当机体需要能量时，储存于脂肪组织中的脂肪（甘油三酯）通过水解而被动用，所产生的游离脂肪酸进入血液与血清白蛋白结合，呈水溶性并进行代谢，供机体利用。血浆中游离脂肪酸超过机体需要时，重新进入肝脏再转变为甘油三酯，并以极低密度脂蛋白形式进入血液，回到脂肪组织中储存待用。
3.脂类的生理功用
（1）脂肪的主要功用是氧化释放能量，供机体利用。1g脂肪在体内完全氧化所产生的能量为9kcal（37.9kJ），比碳水脂化合物和蛋白质产生的能量多一倍多。
（2）脂肪尚可协助脂溶性维生素和胡萝卜素等的吸收。
（3）脂肪不易传热，故能防止散热，维持体温恒定，还有抵御寒冷的作用。
</j），称这种能量为食物蛋白质的粗卡价。每克蛋白质在体内燃烧（即通过生物氧化）释放4.okcal（16.7kj），这种能量称为食物蛋白质的生理卡价。人体每日有一定量的能量是来自蛋白质。在一般生活情况下，机体的能量供给主要依靠碳水化合物及脂肪供给。它们供给机体能量充分，可节约蛋白质提供的能量。从这个角度讲，碳水化合物及脂肪是蛋白质的“保护剂”。