營養中的化學

營養是人體攝取、消化、吸收和利用食品中的營養素來維持生命活動的整個過程。人類為了維持生命和健康，保證生長發育和從事各種勞動，每天必須從食物中攝取各種營養素。來自食品中的營養素種類很多，但就其化學性質或生理作用而言，可以分為五大類，即蛋白質、脂類、碳水化合物、維生素和礦物質，前三類能供給人體熱能。實際上，人體的組成成分也不外乎是這些物質，所不同的就是來自食品的這些成分進入機體后，被加工改造成為適合人體生理需要的另外形式而已。

營養素攝入不足，可引起營養素缺乏癥，但攝入過多，也可導致不良后果。各類食物的營養素組成不同，但通過膳食中各種食物的合理搭配，機體就可以得到所需要的各種營養素。主食（如米、面及其加工制品）的主要營養成分是碳水化合物。副食分三類：①動物性的，如魚、肉、禽、蛋、乳制品等，其主要營養成分以蛋白質、脂肪為主，還有脂溶性維生素。②植物性的，如蔬菜、水果等，其主要營養成分是維生素、無機鹽和膳食纖維。③純熱能食物，包括植物油、淀粉、食用糖等，主要提供能量。

食品中含量最多的營養素是碳水化合物、蛋白質和脂肪，在營養學中稱它們為三大產熱營養素。這些營養素在進入人體后，會發生復雜的化學變化，換言之，營養的過程同時也是化學的過程。

蛋白質

蛋白質中都含有碳、氫、氧、氮四種元素，有些含有硫，有些含有磷，另有少數蛋白質含有其他元素如鋅、鐵、銅等。蛋白質是由氨基酸互相縮合而構成的高分子化合物，是生命和機體的重要物質基礎。機體中的蛋白質隨時都處在不斷地合成與分解的化學變化過程中。

蛋白質在機體中的化學變化是：蛋白質從口腔進入胃，胃主細胞分泌的胃蛋白酶原是胃液中僅有的蛋白質水解酶的酶原，在正常胃液中胃蛋白酶原被激活，生成胃蛋白酶，蛋白質經胃蛋白酶作用后，分解為多肽及少量氨基酸。食糜自胃中進入小腸后，蛋白質的不完全水解產物再經胰液及腸液中的蛋白酶以及小腸黏膜細胞的消化作用，進一步水解成為氨基酸后由小腸吸收。

當蛋白質供給不足時，腸黏膜及分泌消化液的腺體首先受累，引起消化不良，導致腹瀉、失水及營養物質丟失。繼而肝臟受到影響，表現為脂肪浸潤，不能合成血漿蛋白，從而使血漿蛋白含量下降。若攝入的蛋白質過多，蛋白質在體內代謝過程中可生成大量含氮的最終產物（如尿素、氨等）。其中氨是有毒的，需要經肝臟處理變成尿素，再從腎臟排出。蛋白質吃得過多，就會增加肝臟負擔，利少弊多。根據營養學的要求，成年人每天飲食中蛋白質的比例，以熱量計應為總熱量的10%~12%（兒童、青少年應占13%~15%）為宜。

脂肪

脂肪是由一分子甘油和三分子脂肪酸組成的化合物，又稱甘油三酯，如我們日常生活中食用的植物油和動物油。

脂肪在體內的化學變化：脂肪進入口腔后在舌脂肪酶作用下水解，食糜在胃中停留2~4小時后，分解成甘油和脂肪酸，然后再分別進行氧化分解，釋放出熱能。甘油占整個脂肪分子中的一小部分，所以脂肪釋放的熱量主要來自脂肪酸。脂肪的攝入多少直接影響人體血漿中脂質的高低，動物脂肪中的飽和脂肪酸對升高血膽固醇水平的作用更大，如進食飽和脂肪酸過多，可使血漿甘油三酯和膽固醇都升高。如脂肪缺乏或脂肪吸收障礙時，體內脂溶性維生素會發生不足或缺乏。脂肪是維生素A、維生素D、維生素E、維生素K的良好溶劑。

營養學家建議膳食中脂肪每日供給量占總熱能的20%~25%為宜。不飽和脂肪酸（植物油的主要成分）與飽和脂肪酸（動物脂肪的主要成分）的比例為1∶1~2∶1為宜。

碳水化合物

碳水化合物由碳、氫、氧三種元素組成。從化學結構上看它是多羥基醛酮或多羥基醛酮的縮合物，是人體最主要的熱能來源。

碳水化合物在體內的化學變化是：碳水化合物進入口腔，經唾液中的淀粉酶催化水解成糊精、麥芽三糖、麥芽糖、葡萄糖等產物。食糜由胃進入十二指腸后，胰淀粉酶將未分解的淀粉水解成糊精、麥芽三糖、麥芽糖及少量葡萄糖。然后小腸黏膜細胞的糊精酶將糊精分子水解成葡萄糖。食物中的蔗糖可在蔗糖酶催化下水解為葡萄糖和果糖。乳糖則在乳糖酶作用下水解為葡萄糖和半乳糖。然后在有氧的條件下，這些單糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）被氧化生成二氧化碳和水，并產生熱能。

供給熱能是碳水化合物最重要的生理功能，神經系統只能利用葡萄糖供能，故葡萄糖是神經系統熱能的惟一來源。當血糖過低時，可出現昏迷，休克，甚至死亡。如碳水化合物供給不足，脂肪氧化不全產生酮體，可引起酮癥酸中毒。

在我國人民的膳食結構中，約有50%~60%的熱能是由碳水化合物提供的。碳水化合物每日供給量以占總熱能的60%~70%為宜。