營養(yǎng)學是食品及其與健康關(guān)系的科學
營養(yǎng)學是關(guān)于食物中營養(yǎng)素的性質(zhì)，分布，代謝作用以及食物攝入不足的后果的一門科學。營養(yǎng)素是指食物中能被吸收及用于增進健康的化學物。某些營養(yǎng)素是必需的，因為它們不能被機體合成，因此必須從食物中獲得。必需營養(yǎng)素包括維生素，無機鹽，氨基酸，脂肪酸以及作為能量來源的某些碳水化物。非必需營養(yǎng)素是指機體能從其他化學物合成的營養(yǎng)素，盡管它們也可以從膳食中獲得。一般將營養(yǎng)素分為宏量營養(yǎng)素和微量營養(yǎng)素。
宏量營養(yǎng)素
宏量營養(yǎng)素構(gòu)成膳食的主要部分，提供能量及生長，維持和活動所需要的必需營養(yǎng)素。碳水化物，脂肪(包括必需脂肪酸)，蛋白質(zhì)，無機鹽和水均為宏量營養(yǎng)素。碳水化物被轉(zhuǎn)變?yōu)?a class="channel_keylink" href="/pharm/2009/20090113045532_89271.shtml" target="_blank">葡萄糖和其他的單糖；脂肪被轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅岷?a class="channel_keylink" href="/pharm/2009/20090113072051_103085.shtml" target="_blank">甘油；蛋白質(zhì)被轉(zhuǎn)變?yōu)殡暮桶被�。這些宏量營養(yǎng)素是可以相互轉(zhuǎn)變的能量來源；脂肪產(chǎn)熱9kcal/g；蛋白質(zhì)/碳水化物均產(chǎn)熱4kcal/g。乙醇通常不作為營養(yǎng)素，每克產(chǎn)熱7kcal。
碳水化物和脂肪可節(jié)約組織蛋白質(zhì)。如果膳食來源或組織儲存(特別是脂肪)不能提供足夠的非蛋白質(zhì)能量，那么蛋白質(zhì)就不能有效地用于組織的維持，更新或生長，也就需要更多的膳食蛋白質(zhì)以維持正氮平衡。
必需氨基酸(EAA)是蛋白質(zhì)的組成成分，必須由膳食供給。在組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸中，有9種是必需的，即必須從膳食獲得，因為它們不能被機體合成。有8種氨基酸是所有人所必需的。嬰兒除此之外還需要組氨酸。
推薦的每日膳食供給量(RDA)中蛋白質(zhì)由3月齡嬰兒2.2g/kg降至5歲兒童1.2g/kg，成年人0.8g/kg。膳食蛋白質(zhì)的需要量與生長速度呈正相關(guān)關(guān)系，而一生中不同階段的生長速度不一樣。EAA需要量反映了蛋白質(zhì)的不同需要量(表1-1)。嬰兒EAA總需要量(每日715mg/kg)，占其蛋白質(zhì)總需要量的32%；10～12歲兒童每日需要231mg/kg，占20%；成年人每日需要86mg/kg，占11%。
不同蛋白質(zhì)的氨基酸組成差別很大。某種蛋白質(zhì)的氨基酸組成與動物組織的類似程度決定了該蛋白質(zhì)的生物價(BV)。雞蛋蛋白的氨基酸組成與動物組織完全一樣，其BV為100。牛奶和肉中的動物蛋白生物價高(大約為90)，而谷類和蔬菜中的蛋白質(zhì)BV低(大約為40)，某些蛋白質(zhì)如明膠蛋白，由于缺乏色氨酸和纈氨酸，其BV為0。膳食中不同蛋白質(zhì)的互補性決定了該膳食的總BV。蛋白質(zhì)的RDA是假定平均混合膳食的BV為70。
必需脂肪酸(EFA)的需要量相當于脂肪攝入量的6%～10%(相當于5～10g/d)。它們包括ω-6(n-6)脂肪酸---亞油酸(順式-十八碳-9，12-二烯酸)，花生四烯酸(順式-二十碳-5，8，11，14-四烯酸)以及ω-6(n-3)脂肪酸---亞麻酸(順式-十八碳-9，12，15-三烯酸)，EPA(順式-廿碳-5，8，11，14，17-五烯酸)和DHA(順式-廿二碳-4，7，10，13，16，19-六烯酸)。EFA必須由膳食供給：植物油提供亞油酸和亞麻酸，海洋魚油提供EPA和DHA。然而，某些EFA可由其他EFA合成。例如，機體能夠從亞麻酸合成花生四烯酸。亞油酸可以部分地合成EPA和DHA，雖然魚油是更有效的來源。許多廿碳烯酸類的形成，包括前列腺素，凝血噁烷，前列環(huán)素及白三烯等，需要EFA(參見第2節(jié)必需脂肪酸缺乏癥)。ω-3脂肪酸似乎在減低冠心病危險性方面具有一定作用(參見第202節(jié))。所有的EFA均為多不飽和脂肪酸(PUFA)，但是并非所有的PUFA都是EFA。
宏量元素---鈉，氯，鉀，鈣，磷和鎂---人每日的需要量以克計(表1-2)。水也被認為是一種宏量營養(yǎng)素，因為每消耗1kcal能量需要1ml水，或者大約2500ml/d(參見第12節(jié))。
微量營養(yǎng)素
維生素和微量元素是微量營養(yǎng)素，維生素可分為水溶性和脂溶性兩類(表1-2)。水溶性維生素是維生素C(抗壞血酸)及8種B族維生素---硫胺素(維生素B1 )，核黃素(維生素B2 )，尼克酸，吡哆醇(維生素B6 )，葉酸，鈷胺素(維生素B12)，生物素和泛酸。脂溶性維生素包括視黃醇(維生素A)，膽鈣化醇和麥角鈣化醇(維生素D)，α-生育酚(維生素E)，葉綠醌和甲萘醌(維生素K)。僅維生素A，E和B12在體內(nèi)的儲存有意義。
必需微量元素包括鐵，碘，氟，鋅，鉻，硒，鎂，鉬和銅。除氟和鉻外，這些微量元素均與代謝所需的酶或激素結(jié)合。氟與鈣形成一種化合物(CaF2 )，具有穩(wěn)定骨骼和牙齒中礦物基質(zhì)的作用，預防齲齒。除了鐵和鋅之外，工業(yè)化國家中，微量元素缺乏癥在臨床實踐中不太常見(參見第3和4節(jié))。
涉及動物營養(yǎng)的其他微量元素(即鋁，砷，硼，鈷，鎳，硅和礬)尚未確定也為人類所必需。所有微量元素在高濃度時都是有毒的，某些元素(砷，鎳和鉻)已被當作癌癥的病因。在體內(nèi)，鉛，鎘，鋇和鍶是有毒的，但金和銀作為牙齒的成分是惰性的。
其他膳食成分
每日人的膳食含有多達10萬種化學物質(zhì)(如，1杯咖啡含有1000種)。其中僅有300種能歸為營養(yǎng)素，僅45種是必需營養(yǎng)素。但是，很多其他物質(zhì)是有益的。例如，食品添加劑(如防腐劑，乳化劑，抗氧化劑和穩(wěn)定劑)可改善食品的生產(chǎn)，加工，貯存及包裝。微量成分(如香料，調(diào)味品，氣味，顏色，光化學物及很多其他天然產(chǎn)物)可以改善食物的外觀，口味及穩(wěn)定性。醫(yī)學全在線www.med126.com
纖維也是有益的，它以多種形式存在(如纖維素，半纖維素，果膠和樹膠)。不同的膳食纖維成分以不同的方式起作用，這取決于其結(jié)構(gòu)和溶解性。纖維可以改善胃腸道的運動，有助于預防便秘及憩室病的治療(參見第27和33節(jié))�？扇苄岳w維含量高的食物可以減低餐后血糖的升高，有時是糖尿病控制措施的一部分(參見第13節(jié))。富含瓜膠和果膠的蔬菜和水果可以通過增強肝臟膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懰岫鴾p低血漿膽固醇水平。有人認為纖維可以促進大腸內(nèi)細菌產(chǎn)生的致癌物的排出。流行病學證據(jù)強力支持結(jié)腸癌與低纖維攝入量有關(guān)聯(lián)以及膳食纖維在功能性腸病，急性闌尾炎，Crohn病，肥胖，靜脈曲張，痔瘡的有益作用，但機制仍不清楚。
典型的西方膳食中纖維含量低(約每天12g)，這是因為高度精制的面粉攝入量高且水果和蔬菜攝入量低。通常建議吃更多的谷類，蔬菜和水果以使纖維的攝入量每天增加到30g。
營養(yǎng)需要量
適宜膳食的目標是要達到和維持理想的機體組成，并高度發(fā)揮體力和智力工作的潛力。每日必需營養(yǎng)素的膳食需要量，包括能量來源，取決于年齡，性別，身高，體重及代謝和體力活動。國家科學院/國家研究理事會食物和營養(yǎng)委員會和美國農(nóng)業(yè)部定期回顧有關(guān)45種必需營養(yǎng)素人體需要量的科學文獻。食物和營養(yǎng)委員會每5年出版一次推薦的每日膳食營養(yǎng)素供給量(RDA)，此供給量可以滿足所有健康人的需要，具有顯著的安全因素(表1-3)。對維生素和礦物質(zhì)來說，由于所知甚少，因此估計了安全，適宜的每日膳食攝入量(表1-4)。
為了擁有良好的健康，機體組成必須要維持在合理的范圍內(nèi)。這需要平衡能量的攝入與消耗。如果能量攝入超過消耗或消耗減少，體重會增高，導致肥胖癥(參見第5節(jié))。與此相反，如果能量攝入低于消耗，體重會減輕。標準身高體重(表1-5)和體質(zhì)指數(shù)常用于評價機體的理想組成(見下文)。體質(zhì)指數(shù)等于體重(kg)除以身高(m)的平方。
孕婦膳食在第249節(jié)孕期保健中討論，嬰兒膳食在第256節(jié)嬰兒營養(yǎng)中討論。
公眾營養(yǎng)信息
最初，美國農(nóng)業(yè)部提出四種基礎(chǔ)食物組(乳制品，肉和富含蛋白質(zhì)的蔬菜，谷類和面包，水果和蔬菜)作為平衡膳食的指南。1992年，美國農(nóng)業(yè)部提出了食物指導金字塔作為平衡膳食的指南(圖1-1)。在金字塔中，增加了谷類食物的攝入量(由4份增加到6～11份)，水果和蔬菜被分為二組(分別為2～4份和3～5份)，乳，肉制品的攝入量保持不變(2～3份)，新增了一組脂肪，油和甜味品(標以"限制使用")。推薦攝入的份數(shù)不固定，取決于一個人的能量需要量，此量可在1600～2400kcal/d內(nèi)變化。
新的食物指南建議脂肪的攝入量減低至總能量的30%，并增加水果，蔬菜和谷類的攝入量。其目的是作為健康飲食的一部分以提供必需營養(yǎng)素。為了達到這一目的，美國農(nóng)業(yè)部健康與人文科學部提出了營養(yǎng)指南作為食物金字塔的補充。
