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营养学基础(4)

时间:2021-01-29        阅读


  人体的基础代谢不仅个体之间存在差异,自身的基础代谢也常有变化。影响人体基础代谢有以下一些因素:


  (1)体格的影响:体表面积大者散发能量也多,所以同等体重情况下瘦高者基础代谢高于矮胖者。人体瘦体组织(包括肌肉、心、脑、肝、肾等)消耗的能量占基础代谢的70%~80%,所以瘦体质量大、肌肉发达者,基础代谢水平高。这也是男性的基础代谢水平高于女性5%~10%的原因。人与人之间基础代谢水平的个体差异,遗传因素是关键的影响因素之一。


  (2)不同生理、病理状况的影响:儿童和孕妇的基础代谢相对较高。成年后随年龄增长基础代谢水平不断下降,30岁以后每10年降低约2%,60岁以后下降更多。但如注意加强体育锻炼,这种降低相对缓慢得多。生病发热、甲状腺等有关激素水平异常时也能改变基础代谢的能量消耗。


  (3)环境条件的影响:炎热或寒冷、过多摄食、精神紧张时都可以使基础代谢水平升高,也有人把这一部分能量消耗称为适应性生热作用。另外,在禁食、饥饿或少食时基础代谢水平也相应降低。


  (4)尼古丁和咖啡因可以刺激基础代谢水平升高。


  (二)体力活动


  人除了睡眠,总要进行各种体力活动或劳动,通常情况下各种体力活动所消耗的能量占人体总能量消耗的15%~30%,但随人体活动量的增加,其能量消耗也将大幅度增加。这是人体能量消耗变化最大,也是人体控制能量消耗、保持能量平衡、维持健康最重要的部分。体力活动所消耗能量多少与3个因素有关:①肌肉越发达者,活动时消耗能量越多。②体重越重者做相同的运动所消耗的能量也越多。③活动时间越长、强度越大消耗能量越多。


  人类的体力活动种类很多,营养学上根据能量消耗水平,即活动强度的不等一般分为5个等别:


  1.极轻的体力活动


  这种活动以坐姿或站立为主的活动,如开会、开车、打字、缝纫、烹调、打牌、听音乐、油漆、绘画及实验室工作等。


  2.轻体力活动


  指在水平面上走动(速度在4~5km\/h)、打扫卫生、看护小孩、打高尔夫球、饭店服务等。


  3.中等体力活动


  这类活动包括行走(速度在5.5~6.5km\/h)、除草、负重行走、打网球、跳舞、滑雪、骑自行车等。


  4.重体力活动


  如负重爬山、伐木、手工挖掘、打篮球、登山、踢足球等。


  5.极重体力活动


  这种情况随着科技和生产力的发展已越来越少见,现常指运动员高强度的职业训练或世界级比赛等。


  中国营养学会2001年将我国居民活动强度由5级调整为3级:即轻、中、重体力活动,成人能量的推荐摄入量用基础代谢率(bmr)乘以不同的体力活动水平系数进行计算。


  (三)食物热效应


  食物热效应(tef)即食物特殊动力作用(sda),人体在摄食过程中,由于要对食物中营养素进行消化、吸收、代谢转化等,需要额外消耗能量,同时引起体温升高和散发能量。这种因摄食而引起能量的额外消耗称为食物热效应。


  不同的产能营养素其食物热效应不等。脂肪的食物热效应消耗本身产生能量的4%~5%,糖类为5%~6%,而蛋白质特别高,可达30%,这种差异主要是因为:①各营养素消化吸收后转变成三磷酸腺苷(atp)储存的量不一样,蛋白质为32%~34%,低于脂肪和糖类的38%~40%,而其余的则变成热量。②由食物脂肪经消化吸收后变成脂肪组织的脂肪,其消耗的能量要低于由消化吸收的葡萄糖转变成糖原或脂肪,而由食物蛋白质中的氨基酸合成人体蛋白质或代谢转化为脂肪,其消耗的能量更多。由此可见,食物热效应与食物营养成分、进食量和进食频率有关。一般来说,含蛋白质丰富的食物最高,其次是富含糖类的食物,最后才是富含脂肪的食物。混合性食物其食物热效应占其基础代谢能量的10%;吃得越多,能量消耗也越多;进食快比进食慢者食物热效应高。进食快时中枢神经系统更活跃,激素和酶的分泌速度快、量更多,吸收和储存的速率更高,其能量消耗也相对更多。


  (四)生长发育及影响能量消耗的其他因素


  儿童和青少年的生长发育需要能量来建立新的组织。每增加1g新组织约需要消耗20k·j能量。同样,孕妇体内胎儿的生长发育和自身生殖器官的增生也需要消耗相应的能量。能量摄入必须和生长速度相适应,否则生长便会减慢甚至停止。此外,怀孕的妇女,自身器官及生殖系统的进一步发育需要特殊的能量,尤其在怀孕后半期。


  除上述影响基础代谢的几种因素对机体能量消耗有影响之外,还受情绪和精神状态影响。脑的重量只占体重的2%,但脑组织的代谢水平是很高的。例如,精神紧张地工作,可使大脑的活动加剧,能量代谢增加3%~4%。当然,与体力劳动比较,脑力劳动的消耗仍然相对地少。


  二、人体一日能量需要的确定


  确定各类人群或每个人的能量需要量,对于指导人们改善自身的膳食结构、膳食规律,维持能量平衡,提高健康水平是非常重要的,也是营养学工作和研究中经常进行的工作,现主要采用下面2种方法。


  (一)计算法


  这是一种简便、易行但相对粗略的方法。对于确定个体或群体的能量需要均可行,且被广为使用。


  1.计算能量


  消耗确定能量需要,要做到能量平衡,就要保证能量的供给和消耗平衡。人体能量消耗包括基础代谢、体力活动、食物热效应和生长发育及影响能量消耗的其他因素等方面。因此,详细地记录一天的各项活动,或根据工作性质确定其活动强度,就可以按前面的方法计算出一天的能量消耗量,即能量的需要量。


  2.膳食调查


  健康的人在食物供应充足、体重不发生明显变化时,其能量摄入量基本上可反映出其能量需要量。因此,要详细记录一段时间摄入食物的种类和数量,计算出平均每日食物总的能量含量,就可以认为是其能量的一日需要量。不过这种膳食调查一般至少进行5~7d,如确定一类人群的能量需要,还应注意调查对象应有一定的数量才相对地可信、可靠。


  (二)测量法


  这是一种比较准确,但复杂而昂贵的方法,常用于一些特殊的人群或个人的能量需要的确定或研究工作的需要。


  1.直接测热法


  直接测热法的原理是人体释放热量的多少可反映机体能量代谢情况,进而可求出机体的能量需要。测定时将受试者放入四周被水包围的小室,人体释放的热量可全部被水吸收而使水温升高。根据水温的变化和水量,即可计算出释放的总热量。此方法在实际工作中很少被采用。


  2.间接测热法


  间接测热法的原理是产热营养素在体内氧化产生co2和h2o,并释放能量满足机体需要,因此,只需测出氧气消耗量或产生水量的多少,就可以计算出能量的消耗,进而确定能量的需要量。


  测定氧气的消耗是使用一种特殊设备,可准确记录人体吸入空气和呼出气体的量。并根据两种气体中含氧量的差计算出氧气消耗量。按每消耗1l氧气可产生20.3k·j(4.852kcal)的热能,就可以算出能量的消耗量。


  测定产水量采用稳定同位素的方法。这是目前较为精确、易行的新方法,但需要专门的测试仪器。其原理是测试者饮入一定量用稳定同位素标记的水,在一定时间内通过测定体液,如尿液中稳定同位素的量计算出机体内因食物氧化而产生的水量,进而算出能量的消耗量。由于使用的是稳定同位素,所以十分安全。


  三、能量供给


  能量平衡与否与健康的关系极大。由于饥饿或疾病等原因造成能量摄入不足,可使体力下降、工作效率低下。能量摄入不足致使太少的脂肪储存,身体对环境的适应能力和抗病能力也因此而下降。体重太低的女性,性成熟延迟,易生产低体重婴儿。年老时能量摄入不足会增加营养不良的危险。另一方面,过多的能量摄入已成为西方国家居民严重的健康问题,如肥胖、高血压、心脏病、糖尿病和某些癌症发病率明显高于其他国家。我国近些年来也有类似的危险趋势。


  因此,各个国家都有相应的能量供给量的推荐值,包括三大产能营养素合理的摄入比。中国营养学会在2000年制定的中国居民膳食营养素参考摄入量中,不仅对各年龄组人群的能量摄入有具体的推荐量,而且也根据不同的活动强度,按轻体力劳动、中等体力劳动和重体力劳动来推荐能量摄入量。


  第五节矿物质和微量元素


  矿物质又称无机盐,是构成人体组织和维持正常生理活动的重要物质。人体组织几乎含有自然界存在的所有元素,其中碳、氢、氧、氮4种元素主要组成蛋白质、脂肪和糖类等有机物,其余各种元素大部分以无机化合物形式在体内起作用,统称为矿物质或无机盐。也有一些元素是体内有机化合物(如酶、激素、血红蛋白)的组成成分。这些矿物质根据它们在人体内含量的多寡分为常量元素(又称宏量元素)和微量元素。体内含量大于体重的0.01%的称为常量元素,它们包括钙、磷、钾、钠、镁、氯、硫等7种,它们都是人体必需的元素。含量小于体重的0.01%的称为微量元素,种类很多,目前人们认为必需的微量元素有14种,它们是锌、铜、铁、铬、钴、锰、钼、锡、钒、碘、硒、氟、镍、硅。微量元素在体内含量虽小,却有很重要的生理功能。


  矿物质和微量元素与其他营养素一样,并不是越多越好,每种矿物质和微量元素发挥其生理功能都有它在体内一定的适宜范围,小于这一范围可能出现缺乏症状,大于这一范围则可能引起中毒,因此,一定要很好地掌握它们的摄入量。


  (一)矿物质的特点


  (1)矿物质在体内不能合成,必须从食物和饮水中摄取。摄入体内的矿物质经机体新陈代谢,每天都有一定量的矿物质和微量元素经粪、尿、皮肤、头发、指甲及皮肤黏膜脱落等途径排出,因此,矿物质必须不断地从食物和饮水中供给。


  (2)矿物质在体内分布极不均匀,如钙和磷主要分布于骨骼和牙齿,铁分布于红细胞,碘集中在甲状腺,钴分布于造血系统,锌分布于肌肉组织等。


  (3)矿物质之间存在协同和拮抗作用,如膳食中的钙和磷比例不合适,可影响该两种元素的吸收;过量的镁干扰钙的代谢;过量的锌影响铜的代谢;过量的铜可抑制铁的吸收。


  (4)某些微量元素在体内虽然需要量很少,但其生理剂量和中毒剂量范围较窄,摄入过多易产生毒性作用,在我国人民膳食中容易缺乏的矿物质和微量元素有钙、铁、碘等元素。在一些地质条件特殊的地区存在因摄入氟或硒过多而发生的氟中毒或硒中毒问题。


  (二)矿物质的生理功能


  (1)是构成人体骨骼牙齿等硬组织的主要材料:如钙、磷、镁为组成骨骼和牙齿的成分,铁为血红蛋白的组成成分等。


  (2)调节细胞膜的通透性:矿物质可调节细胞膜的通透性,以离子形式溶解在体液中维持人体水分的正常分布、体液的酸碱平衡。


  (3)维持神经肌肉的兴奋性:钙为正常神经冲动传递所必需的元素,钙、镁、钾对肌肉的收缩和舒张具有重要的调节作用。


  (4)组成激素、维生素、蛋白质和多种酶类的成分和激活剂:如谷胱甘肽过氧化物酶中含硒和锌,细胞色素氧化酶中含铁等。


  (三)矿物质缺乏


  由于各种矿物质在食物中的分布及人体对其吸收、利用和需要的不同,在我国人群中比较容易缺乏的矿物质主要是钙、锌、铁、碘、硒等。现在碘缺乏病的发生率已通过全国食盐加碘强化工程而明显降低,但人群中对钙、铁、锌、硒等矿物质的摄入仍普遍不足。某些矿物质长期摄入不足可引起亚临床缺乏症状,甚至缺乏病,如儿童发育迟缓、缺铁性贫血、骨质疏松、克山病等。


  矿物质缺乏的主要因素:


  (1)地球环境中各种元素的分布不平衡,如某些地区表层土壤中缺乏一种或几种元素,人群可因长期摄入在缺乏某种矿物质的土壤上生长的食物而引起该种矿物质的缺乏。


  (2)食物中含有天然存在的矿物质拮抗物,如有些植物因含较多草酸盐和植酸盐而影响某些矿物质的吸收。


  (3)食物加工过程中造成矿物质的损失,如粮谷表层富含的矿物质常因碾磨过于精细而丢失,蔬菜浸泡于水中或蔬菜水煮后把水倒掉,均可损失大量水溶性矿物质。


  (4)摄入量不足或不良的饮食习惯,挑食、摄入食物品种单调等可使矿物质缺乏,如缺少肉、禽、鱼类的摄入会引起锌和铁的缺乏。


  (5)生理上有特殊需求的人群,如儿童、青少年、孕妇、乳母、老年人对营养的需要不同于普通人群,较易引起钙、锌、铁等矿物质的缺乏。


  一、钙


  钙是人体含量最多的无机元素,正常人体内含钙总量约为1200g,约占体重的2.0%。其中约99%集中在骨骼和牙齿中,主要以羟磷灰石形式存在;其余1%的钙,一部分与柠檬酸螯合或蛋白质结合,另一部分则以离子状态分布于软组织、细胞外液和血液中,统称为混溶钙池。混溶钙池的钙与骨骼钙保持着动态平衡,为维持体内所有的细胞正常生理状态所必需。机体具有调控钙恒定的机制,主要通过内分泌系统的甲状旁腺激素和降钙素2种多肽激素及甾固醇激素相互作用调节钙平衡,当钙摄入严重不足或机体钙发生异常丢失时,可通过调节机制以保持人体血钙的相对稳定。人体血液中的总钙浓度比较稳定,为2.25~2.75mmol\/l,有3种钙的存在形式,其中46.0%为蛋白质结合钙,6.5%为复合钙,即与柠檬酸或无机盐结合的钙盐,其余46.5%为离子化钙。血浆中的离子化钙是生理活性的形式,正常浓度为0.94~1.33mmol\/l,这部分的钙与骨骼钙维持着动态平衡,对维持体内细胞正常生理状态,调节神经、肌肉兴奋性具有重要的作用。


  (一)钙的生理功能


  1.钙是牙齿和骨骼的主要成分


  体内的钙主要分布于骨骼和牙齿,并与混合钙池保持着相对的动态平衡,骨骼中的钙不断地从破骨细胞中释放进入混合钙池,混合钙池的钙又不断地沉积于成骨细胞中,由此使骨骼不断更新。在人的一生中骨骼的形状和质量都在不断变化,20岁前骨骼的含钙量逐年增加,35岁时达到高峰,40~50岁以后逐渐下降。这种随年龄的变化的出现女性早于男性,并可能出现骨质疏松现象。


  2.维持神经、肌肉的正常兴奋性


  钙离子可与细胞膜的蛋白和各种阴离子基团结合,具有调节细胞受体结合、离子通道通透性、神经信号传递及物质释放等作用,从而维持神经、肌肉的正常生理功能,包括神经和肌肉的兴奋型、神经冲动的传导、心脏的搏动等。


  3.促进体内酶的活动


  钙离子对许多参与细胞代谢的酶具有重要的调节作用,如腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶、磷酸二酯酶等。


  4.其他功能


  钙离子还参与血液凝固、激素分泌、维持体液酸碱平衡以及调节细胞正常生理功能等作用。


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