营养学是食品及其与健康关系的科学

营养学是关于食物中营养素的性质，分布，代谢作用以及食物摄入不足的后果的一门科学。营养素是指食物中能被吸收及用于增进健康的化学物。某些营养素是必需的，因为它们不能被机体合成，因此必须从食物中获得。必需营养素包括维生素，无机盐，氨基酸，脂肪酸以及作为能量来源的某些碳水化物。非必需营养素是指机体能从其他化学物合成的营养素，尽管它们也可以从膳食中获得。一般将营养素分为宏量营养素和微量营养素。

宏量营养素

宏量营养素构成膳食的主要部分，提供能量及生长，维持和活动所需要的必需营养素。碳水化物，脂肪(包括必需脂肪酸)，蛋白质，无机盐和水均为宏量营养素。碳水化物被转变为葡萄糖和其他的单糖；脂肪被转变为脂肪酸和甘油；蛋白质被转变为肽和氨基酸。这些宏量营养素是可以相互转变的能量来源；脂肪产热9kcal/g；蛋白质/碳水化物均产热4kcal/g。乙醇通常不作为营养素，每克产热7kcal。

碳水化物和脂肪可节约组织蛋白质。如果膳食来源或组织储存(特别是脂肪)不能提供足够的非蛋白质能量，那么蛋白质就不能有效地用于组织的维持，更新或生长，也就需要更多的膳食蛋白质以维持正氮平衡。

必需氨基酸(EAA)是蛋白质的组成成分，必须由膳食供给。在组成蛋白质的20种氨基酸中，有9种是必需的，即必须从膳食获得，因为它们不能被机体合成。有8种氨基酸是所有人所必需的。婴儿除此之外还需要组氨酸。

推荐的每日膳食供给量(RDA)中蛋白质由3月龄婴儿2.2g/kg降至5岁儿童1.2g/kg，成年人0.8g/kg。膳食蛋白质的需要量与生长速度呈正相关关系，而一生中不同阶段的生长速度不一样。EAA需要量反映了蛋白质的不同需要量(表1-1)。婴儿EAA总需要量(每日715mg/kg)，占其蛋白质总需要量的32%；10～12岁儿童每日需要231mg/kg，占20%；成年人每日需要86mg/kg，占11%。

不同蛋白质的氨基酸组成差别很大。某种蛋白质的氨基酸组成与动物组织的类似程度决定了该蛋白质的生物价(BV)。鸡蛋蛋白的氨基酸组成与动物组织完全一样，其BV为100。牛奶和肉中的动物蛋白生物价高(大约为90)，而谷类和蔬菜中的蛋白质BV低(大约为40)，某些蛋白质如明胶蛋白，由于缺乏色氨酸和缬氨酸，其BV为0。膳食中不同蛋白质的互补性决定了该膳食的总BV。蛋白质的RDA是假定平均混合膳食的BV为70。

必需脂肪酸(EFA)的需要量相当于脂肪摄入量的6%～10%(相当于5～10g/d)。它们包括ω-6(n-6)脂肪酸---亚油酸(顺式-十八碳-9，12-二烯酸)，花生四烯酸(顺式-二十碳-5，8，11，14-四烯酸)以及ω-6(n-3)脂肪酸---亚麻酸(顺式-十八碳-9，12，15-三烯酸)，EPA(顺式-廿碳-5，8，11，14，17-五烯酸)和DHA(顺式-廿二碳-4，7，10，13，16，19-六烯酸)。EFA必须由膳食供给：植物油提供亚油酸和亚麻酸，海洋鱼油提供EPA和DHA。然而，某些EFA可由其他EFA合成。例如，机体能够从亚麻酸合成花生四烯酸。亚油酸可以部分地合成EPA和DHA，虽然鱼油是更有效的来源。许多廿碳烯酸类的形成，包括前列腺素，凝血噁烷，前列环素及白三烯等，需要EFA(参见第2节必需脂肪酸缺乏症)。ω-3脂肪酸似乎在减低冠心病危险性方面具有一定作用(参见第202节)。所有的EFA均为多不饱和脂肪酸(PUFA)，但是并非所有的PUFA都是EFA。

宏量元素---钠，氯，钾，钙，磷和镁---人每日的需要量以克计(表1-2)。水也被认为是一种宏量营养素，因为每消耗1kcal能量需要1ml水，或者大约2500ml/d(参见第12节)。

微量营养素

维生素和微量元素是微量营养素，维生素可分为水溶性和脂溶性两类(表1-2)。水溶性维生素是维生素C(抗坏血酸)及8种B族维生素---硫胺素(维生素B1 )，核黄素(维生素B2 )，尼克酸，吡哆醇(维生素B6 )，叶酸，钴胺素(维生素B12)，生物素和泛酸。脂溶性维生素包括视黄醇(维生素A)，胆钙化醇和麦角钙化醇(维生素D)，α-生育酚(维生素E)，叶绿醌和甲萘醌(维生素K)。仅维生素A，E和B12在体内的储存有意义。

必需微量元素包括铁，碘，氟，锌，铬，硒，镁，钼和铜。除氟和铬外，这些微量元素均与代谢所需的酶或激素结合。氟与钙形成一种化合物(CaF2 )，具有稳定骨骼和牙齿中矿物基质的作用，预防龋齿。除了铁和锌之外，工业化国家中，微量元素缺乏症在临床实践中不太常见(参见第3和4节)。

涉及动物营养的其他微量元素(即铝，砷，硼，钴，镍，硅和矾)尚未确定也为人类所必需。所有微量元素在高浓度时都是有毒的，某些元素(砷，镍和铬)已被当作癌症的病因。在体内，铅，镉，钡和锶是有毒的，但金和银作为牙齿的成分是惰性的。

其他膳食成分

每日人的膳食含有多达10万种化学物质(如，1杯咖啡含有1000种)。其中仅有300种能归为营养素，仅45种是必需营养素。但是，很多其他物质是有益的。例如，食品添加剂(如防腐剂，乳化剂，抗氧化剂和稳定剂)可改善食品的生产，加工，贮存及包装。微量成分(如香料，调味品，气味，颜色，光化学物及很多其他天然产物)可以改善食物的外观，口味及稳定性。医学全在线www.med126.com

纤维也是有益的，它以多种形式存在(如纤维素，半纤维素，果胶和树胶)。不同的膳食纤维成分以不同的方式起作用，这取决于其结构和溶解性。纤维可以改善胃肠道的运动，有助于预防便秘及憩室病的治疗(参见第27和33节)。可溶性纤维含量高的食物可以减低餐后血糖的升高，有时是糖尿病控制措施的一部分(参见第13节)。富含瓜胶和果胶的蔬菜和水果可以通过增强肝脏胆固醇转变为胆酸而减低血浆胆固醇水平。有人认为纤维可以促进大肠内细菌产生的致癌物的排出。流行病学证据强力支持结肠癌与低纤维摄入量有关联以及膳食纤维在功能性肠病，急性阑尾炎，Crohn病，肥胖，静脉曲张，痔疮的有益作用，但机制仍不清楚。

典型的西方膳食中纤维含量低(约每天12g)，这是因为高度精制的面粉摄入量高且水果和蔬菜摄入量低。通常建议吃更多的谷类，蔬菜和水果以使纤维的摄入量每天增加到30g。

营养需要量

适宜膳食的目标是要达到和维持理想的机体组成，并高度发挥体力和智力工作的潜力。每日必需营养素的膳食需要量，包括能量来源，取决于年龄，性别，身高，体重及代谢和体力活动。国家科学院/国家研究理事会食物和营养委员会和美国农业部定期回顾有关45种必需营养素人体需要量的科学文献。食物和营养委员会每5年出版一次推荐的每日膳食营养素供给量(RDA)，此供给量可以满足所有健康人的需要，具有显著的安全因素(表1-3)。对维生素和矿物质来说，由于所知甚少，因此估计了安全，适宜的每日膳食摄入量(表1-4)。

为了拥有良好的健康，机体组成必须要维持在合理的范围内。这需要平衡能量的摄入与消耗。如果能量摄入超过消耗或消耗减少，体重会增高，导致肥胖症(参见第5节)。与此相反，如果能量摄入低于消耗，体重会减轻。标准身高体重(表1-5)和体质指数常用于评价机体的理想组成(见下文)。体质指数等于体重(kg)除以身高(m)的平方。

孕妇膳食在第249节孕期保健中讨论，婴儿膳食在第256节婴儿营养中讨论。

公众营养信息

最初，美国农业部提出四种基础食物组(乳制品，肉和富含蛋白质的蔬菜，谷类和面包，水果和蔬菜)作为平衡膳食的指南。1992年，美国农业部提出了食物指导金字塔作为平衡膳食的指南(图1-1)。在金字塔中，增加了谷类食物的摄入量(由4份增加到6～11份)，水果和蔬菜被分为二组(分别为2～4份和3～5份)，乳，肉制品的摄入量保持不变(2～3份)，新增了一组脂肪，油和甜味品(标以"限制使用")。推荐摄入的份数不固定，取决于一个人的能量需要量，此量可在1600～2400kcal/d内变化。

新的食物指南建议脂肪的摄入量减低至总能量的30%，并增加水果，蔬菜和谷类的摄入量。其目的是作为健康饮食的一部分以提供必需营养素。为了达到这一目的，美国农业部健康与人文科学部提出了营养指南作为食物金字塔的补充。