营养素的生理功能

人体需要的营养素主要包括：蛋白质、脂肪、糖类、维生素、无机盐与微量元素，以及水和膳食纤维。这些营养素都具有其独特的营养生理功能，在代谢过程中相互密切联系，共同参与和调节生命活动。

蛋白质　蛋白质是构成生物体的主要营养素，人体的一切细胞组织都由蛋白质组成，是生命活动的物质基础，是人体氮的惟一来源。一般来说，蛋白质占人的体重的18%～20%。蛋白质功能上的多样性与生命本质有密切的联系，是调节生理功能的主要物质。例如：人体生命在新陈代谢过程中能正常运转，是因为有酶的催化和调节作用，而酶的化学本质就是蛋白质；又如人体生长、生命繁殖、基因遗传和变异的特性均与核蛋白有密切关系；再如人体在从事劳动和运动时，一切肌肉收缩活动，都是与肌纤维蛋白的收缩作用相关。此外，在人体新陈代谢过程中具有催化和调节作用的激素、承担氧运输的血红蛋白、构成机体支架的胶原蛋白等，都是主要由蛋白质构成的重要物质。体内酸碱平衡的维持，水分在体内正常分布以及体内许多重要的物质转运，也都与蛋白质有关。

蛋白质结构复杂，但每一种蛋白质都含有碳、氢、氮、氧4种元素，有的还含有少量的硫、铁、碘或铜、镁、锌等元素。蛋白质虽然结构复杂，但各种蛋白质的基本单位都是氨基酸。氨基酸是由碳、氢、氮、氧组成，蛋白质是由多种氨基酸分子组成的长链状高分子化合物。现在已知存在自然界的氨基酸有300多种，但组成动、植物和某些微生物蛋白质的氨基酸只有20多种，人体和各种食物中的蛋白质，都是由这些氨基酸分别组成，其中有些氨基酸是人体需要的，但人体不能合成或合成的速度不能满足机体的需要，必须由每日膳食供应，这些氨基酸有8种，它们是：亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸，对婴儿来说还需要一种组氨酸，称为“必需氨基酸”；另一类氨基酸也是人体内需要的，但能在体内合成，不一定通过食物供给，它们是：精氨酸、甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、羟基谷氨酸、乌氨酸、瓜氨酸、胱氨酸、脯氨酸、羟基脯氨酸、酪氨酸、二碘酪氨酸、正亮氨酸，称为“非必需氨基酸”。必需氨基酸和非必需氨基酸同样重要，缺少任何一种就不能形成身体所需要的蛋白质，即可造成体内氨基酸的不平衡，使其他氨基酸不能被利用，影响新合成蛋白质分子，出现负“氮平衡”，使机体生理功能失常，生长停滞，发生疾病。如蛋白质长期不足，就会出现肌肉萎缩。血量减少，营养性水肿等。

蛋白质种类很多。按照其化学成分的复杂程度，依结构分类，基本上只有氨基酸组成的蛋白质，称单纯蛋白质。由单纯蛋白质和非蛋白质成分结合而成的，称结合蛋白质。依营养价值分类，含必需氨基酸种类全、数量多、比例适合人体需要，能够被人体充分吸收利用的，称完全蛋白质，也叫优质蛋白质；含必需氨基酸的种类虽然适合人体需要，但其数量和比例不适合，其营养价值比完全蛋白质差的，称半完全蛋白质；含必需氨基酸的种类不全，能被人体吸收利用的很少，其营养价值低的，称不完全蛋白质。

食物中蛋白质的营养价值，一般来说，动物蛋白质所含的必需氨基酸，在种类组成、含量及其互相比例方面，符合人体的需要，营养价值较高的优质蛋白质，如肉类、禽、鱼、蛋、牛奶等。植物类食品中的蛋白质属于半完全蛋白质，营养价值比完全蛋白质差；如玉米中的玉米醇溶蛋白就属于不完全蛋白质，营养价值较低。人体对蛋白质的需要量，应根据各人的年龄、性别、劳动强度以及特殊生理情况等来决定。对蛋白质的补充应保持均衡，一次数量不宜过多。如果经常摄入蛋白质过量，也会增加消化道、肝脏和肾脏的负担，不利于健康。膳食蛋白质的产热量占总能量的12%～15%为宜。

脂肪　脂肪是人体组织细胞的重要组成部分，是人体内储存热能和供给热能的重要物质。脂肪是由碳、氢、氧等元素组成的，是由一分子的甘油与三分子的脂肪酸合成的，故又名甘油三酯，简称甘油酯。日常食用的动、植物油的重要成分就是脂肪。脂肪酸是构成脂肪、磷脂的基本物质。脂肪所含的脂肪酸种类很多，包括两大类，即饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。脂肪酸中氢元素比碳元素多的称为饱和脂肪酸；含饱和脂肪酸较多的脂肪，在常温下是固体状态，如猪油、羊油、牛油等。脂肪酸中氢元素比碳元素少的称为不饱和脂肪酸；不饱和脂肪酸在人体内不能自行合成，必须由食物脂肪供给，所以又称为“必需脂肪酸”；含不饱和脂肪酸较多的脂肪，在常温下是液体状态，如豆油、花生油、菜籽油、芝麻油等。脂肪按其结构可分为两类，一类是脂肪酸和甘油简单结合而成的中性脂肪，人体中脂肪的90%、食物中脂肪的98%均属此类；另一类是由不同的脂肪与其他成分结合而成的复合脂肪，如中性脂肪与磷结合即成磷脂，脂性脂肪与半乳糖结合即成糖脂类，均属此类。复合脂肪卵磷脂或脑磷脂，多存在于人体脑、神经、肝、心、肾等脏器组织的细胞脂；糖脂类主要存在于脑和神经组织。

衡量脂肪的营养价值，主要看脂肪的消化吸收率、必需脂肪酸和维生素的含量。脂肪的供给量，成年人一般应占总热量的20%～30%，每1克脂肪在体内可产生热量9千卡，植物油因其必需脂肪酸的含量高，熔点低，容易被消化吸收，并含有维生素E、K等，营养价值高；动物中的猪、牛、羊油含饱和脂肪酸多，熔点高，不易消化吸收，而且不含维生素，营养价值不如植物油。

糖类（碳水化合物）　它是绿色植物经过光合作用的产物。它的分子中含有碳、氢、氧原子，是自然界中最丰富的有机化合物。根据组成糖类分子结构的复杂程度可分为单糖、双糖、多糖3大类。按其所含碳原子数目，可分为三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖、七碳糖。单糖类有葡萄糖、果糖、半乳糖等；葡萄糖是六碳糖，是糖类在人体消化道内水解的最终产物，可直接被吸收入血液；血液中的葡萄糖称血糖，正常人血液中血糖含量为80～120毫克／100毫升。双糖类有麦芽糖、蔗糖、乳糖等；双糖是一类能发生水解反应的糖，一分子双糖在酸和酶的作用下水解，可生成两分子的单糖，变成单糖后才能被人体吸收。多糖类有淀粉、糖原、糊精、纤维素等；多糖是由许多分子的单糖综合而成的，不能直接为人体所利用，只有在体内酸或酶的作用下，经水解变为单糖才能被吸收；多糖没有甜味，大多数不溶于水，不能形成晶体，有些仅能形成胶体溶液。糖类是提供人体热能的最主要物质，是组成人体细胞的重要成分。糖进入人体后其去路有三个方面：一是提供人体每天需要的热量，占人体所需总热能的60%～70%；二是以糖原的形式储存，其中1／3储存于肝脏，供各种细胞组织利用；2／3储存于肌肉中，供肌肉组织活动时用。三是有部分葡萄糖转变为脂肪。在正常情况下，细胞先从葡萄糖取得热能，当缺乏葡萄糖时就利用脂肪，最后动用蛋白质。此外，体内糖类还对某些有害物质具有解毒作用。

在日常生活中，糖的需要量是根据不同年龄、性别、生活习惯、健康状况和劳动或运动强度来决定的。生长发育的儿童和青少年需要的热量相对比成年人要多，中年以后所需要的热量相对少一些，同一年龄段还要随不同体质和不同体力消耗来决定糖类的摄入量。糖类摄入量过少，会影响机体的生长发育，使身体消瘦，疲劳乏力；糖类摄入量过多，会产生蛀牙，影响食欲，引起过多的胰岛素分泌，增加胰腺的负担，引起排泄失调、消化失常、肥胖症、糖尿病、脂肪肝等。一般认为，膳食中糖类供应量应占人体总热能供给量的55%～65%，并随着年龄的增长而递减，重体力劳动者应适当增加。含糖类多的食物，除白糖、红糖、果糖、蜂蜜外，还有淀粉类食物，如米、麦、小米、玉米、马铃薯、番薯、芋头、豆类、藕粉等。瓜果类也含有较多的糖分。

维生素　维生素是一类低分子有机化合物，是人体生长、发育、生殖及维持生理功能所必需的营养素，顾名思义就是维持生命的要素。维生素不是构成各种组织的成分，也不供应体内热能。它的作用主要是调节物质代谢，对于维持人体生长、保持身体健康和预防疾病起着重要的作用。人体对各种维生素的需要量并不多，每日仅为若干毫克或微克，但是由于多数维生素在人体内不能自行合成，少数能在体内由其他物质转化生成的也不能满足人体需要，必须由食物供给。如果缺乏维生素，会导致机体新陈代谢某些环节的障碍，影响正常生理功能，引发疾病。这就是医学上所谓的“维生素缺乏症”。

维生素分为脂溶性和水溶性两大类。脂溶性维生素溶于脂肪而不溶于水，化学组成仅含碳、氢、氧，在食物中与脂类共同存在，被吸收后可在体内储存，这一类主要包括维生素A、D、E、K。水溶性维生素溶于水而不溶于脂肪，化学组成除含碳、氢、氧外尚有其他元素，绝大多数参加各种酶系统，在中间代谢的很多环节发挥重要作用，满足体内需要后多余的由尿排出，在体内仅有少量储存。这一类主要包括维生素B1、B2、B6、B12、C、PP、泛酸、叶酸等。

维生素为人体所必需，但它不是“补药”或“滋补剂”，不能滥用，否则会妨碍正常的新陈代谢，甚至发生中毒现象。

无机盐与微量元素　无机盐又称矿物质，是无机化合物中盐类的统称，包括金属与非金属的化合物。在营养学上是指机体所必需的无机盐中的某些元素。无机盐类同样是人体的重要营养素，也是构成人体组织和维持正常生理功能所必需的各种元素。根据营养学家用科学方法对人体成分的分析，矿物质占成年人体重的4%～5%。

矿物质元素根据其在体内的含量和人体每日对其需要量的不同可分为常量元素和微量元素两大类。含量大于体重0．01%，每人每日膳食需要量在100毫克以上者称常量元素。这些元素有钙、磷、钾、钠、氯、镁、硫等。含量低于体重0．01%的为微量元素。有铁、锌、铜、锰、碘、铬、钼、钴、硒、钒、锡、氟、硅、镍等14种；人体对这一类元素的需要量很少，在人体内含量也较少。必需微量元素主要来源于食物和水，缺乏和过量都会对人体产生有害影响。在保健和防病方面有重要作用。

水　水是生命之源，是维持人体正常生理活动不可缺少的营养物质之一。人体除氧外，对维持生命最为重要的物质就是水。它是其他营养素的溶剂，也是代谢产物的溶剂，营养素的吸收与废物的被排泄，都离不开水。它又是机体各关节和肌肉的润滑剂，还能在血液循环中调节体温。

人体对水的需要量是随着体重、年龄、气候及劳动和运动强度不同而有所差别。从饮食营养的角度来说，如果人体缺少水分，机体消化液的分泌就减少，从而影响食物的消化吸收功能；若饮水过多，则又使消化液稀释，减弱消化液的作用。

膳食纤维　膳食纤维是指植物性食物中含有的一些不能为人体消化酶所分解的物质。它是存在于植物细胞中多种复杂的化合物。它虽不能被机体吸收，但却是维持身体健康所必需的，营养学上统称为膳食纤维。过去，由于对膳食纤维的功能了解甚少，所以没有把它包括在营养素的范围内，后来由于越来越多的资料证明，膳食纤维食物具有多种重要的生理功能，例如：利于通便、降低血胆固醇、降血糖、改善肠道细菌的微生物生态环境和预防癌症，并在临床应用中也得到证实。膳食纤维对于人类的健康具有重要的意义。

膳食纤维主要包括：纤维素、半纤维素、果胶、藻胶、树胶、木质素和其他多糖等。它以多种形式，广泛存在于粗粮、豆类、蔬菜、水果、海藻、食用菌等天然植物体中。有的是细胞壁的组成成分，有的是植物分泌的多糖，各有不同功效。不同食物来源的膳食纤维其组成成分及其比例有较大差异。蔬菜中纤维素含量高，谷物中半纤维素较多，而水果则富含果胶。

膳食纤维不经消化就进入大肠，在消化道过程中吸水膨胀，刺激和加强肠道蠕动，连同消化道中其他“废物”形成柔软的粪便，易于排出。主要功能包括：

（1）预防肠癌：膳食纤维能刺激肠道蠕动，缩短粪便在肠道内的停留时间，减少致癌物质与肠壁的接触，还可借其充盈作用稀释肠内的有毒物质，减少其毒害作用，从而防止癌变。

（2）预防冠心病和胆结石：冠心病发病的主要原因之一是高胆固醇。膳食纤维中的果胶和木质素可部分阻断胆固醇和胆汁酸的肠肝循环，增加鹅脱氧胆酸的合成，促进肠道中胆固醇和胆汁酸随粪便排出，从而降低胆汁酸在血液中的浓度及其在胆汁中的饱和度，有效地预防冠心病和胆结石症的发生。

（3）减轻糖尿病患者对胰岛素和药物的依赖性：服用富含果胶或魔芋的食物，可调节脂质代谢，抑制淀粉酶，延缓糖类的吸收，降低空腹和餐后血糖水平。

（4）控制肥胖：因为大多数富含纤维素的食物如全谷粒及全麦面包、豆类、水果类及蔬菜类食物只含有少量脂肪，所以，在控制热量的同时，摄入富含纤维的膳食能起到减肥作用。

（5）降低龋齿和牙周病的发病率：膳食纤维能增加咀嚼和唾液分泌、增加缓冲酸碱能力。

（6）膳食纤维的不良反应：膳食纤维对人体健康存在一定程度的不良反应，如影响人体对蛋白质及其他营养物质的消化与吸收。过多摄入膳食纤维会引起腹部不适，如增加肠道的蠕动和增加产气量等。此外会降低营养素的吸收，对维生素和微量元素摄入不足的人则需加以补充，以弥补因吸收降低而引起的营养素不足。

膳食纤维的推荐量及食物来源：根据中国营养学会推出的中国居民摄入量为：

低、中、高三种不同能量膳食（1　800千卡、2　400千卡和2　800千卡）含膳食纤维的摄入量分别为25、30、35克／日。含膳食纤维较多的食品有谷、薯、豆类及蔬菜、水果等。