食品营养学基本概念
人类社会的出现和发展,饮食是人类生存的必需品,为了生存、繁衍和劳动,人类必须每天从食物和水中获取各种各样的营养物质,人类对饮食营养的探索,就是对生命本源和健康长寿的追求。人体对某种营养素的需要量会随年龄、性别和生理状况的改变而发生变化。某种营养素长期供给不足或过多就会导致营养不良或营养过剩,因此必须根据不同生理状况人群的营养需要和食物的营养价值,科学地安排每日膳食以提供数量和质量适宜的能量和各种营养素。
第一节 营养学发展简史
一、世界营养科学的发展简史
公元前400年左右,出现了关于“营养”的最早英文记载。当时的西方居民将食物用作美容或药品。在《圣经》中就曾描述有人将肝汁挤到眼睛中治疗一种眼疾。古希腊的名医,世称医学之父的希波克拉底(Hippocrates,前460—前377),首先认识到食物营养对人健康的重要性,他确信只有通过适宜的饮食和卫生才能得到健康保障。希波克拉底曾对其学生说“食物即药”,这与中国传统医学中提出的“药食同源”具有异曲同工之处。他用海藻来治疗甲状腺肿,用动物肝脏来治疗夜盲症。
19世纪,随着西欧与北美工业革命的技术与经济的进步,物理、化学、生物学等自然学科的逐步形成和发展,营养学的雏形开始形成。营养学的历史一般分为四个时期,即自然主义时期(前400—1750年)、化学分析时期(1750—1900年)、生物学时期(1900—1955年)、细胞或分子学时期(1955年至今)。营养科学的发展史是我们理解和发展现代营养学的智慧源泉,根据中国史划分时段,对1840年之前(古代)、1840—1949年(近代),以及1949年之后(现代)世界营养学发展的重大历史事件进行梳理。
(一)探索食物和生命关系时期
自从有了人类,就有了对事物的认识和创造,寻找可食用资源,学会用火烧、煮食物,“食物即药”的认识,都是营养学探索的启蒙时期。
1.柑橘和坏血病的启示
1746年,英国医生詹姆斯·林德(James Lind)研究了船员牙龈及皮肤出血病症(坏血病)的发生和死亡情况。为了探索坏血病的治疗方法,比较了当时用于治疗坏血病的6种方法,得出了含有“酸”的柑橘类水果可以预防和治疗坏血病的结论。这项研究被视为第一个临床对照试验,这一成果于1753年发表,林德也被认为是临床对照试验历史发展的先驱者之一。但事实上并不是含酸的食物都可以治疗坏血病。很多年之后,人们终于发现是抗坏血酸(维生素C)发挥了重要作用(坏血病也因此被称为维生素C缺乏病),随后也发现各类绿色蔬菜、水果等也具有类似的效果。柑橘可以用于治疗坏血病的发现,对后续人们对食物组成、食物与疾病关系的认识有着重要的启迪作用。
2.氧气和食物利用
火对于人类的生存发展有着重要的意义,火为人类的智力及体能的增长提供了必不可少的条件。但是火如何燃烧这一点却长期困扰着人们,围绕火亦产生了诸多科学与不科学的猜测。在亚里士多德所提出的四元素说中,火曾被作为一种元素提出。在当时的科学不发达的条件下,人们很难对火的本质进行探究,同时,火也被视作一切事物中最积极、最活跃、最容易产生变化的东西。17世纪末,欧洲开始流传一种燃烧本质的学说“燃素论”(the phlogiston theory),该学说在此后的100多年以来一直流传很广并占有统治地位。直到法国化学革命开启定量化学(现代化学)的新时代,氧气的发现最终推翻了“燃素论”。法国著名化学家、生物学家,被后世尊称为“现代化学之父、营养学之父”的安托尼·拉瓦锡(Antoine Lavoisier,1743—1794),认识并命名了氧气(1778年)和氢气(1783年),并反对“燃素说”。后来,他发表论著“燃烧概论”,创立氧化学说(oxygen)。氧化学说打破了之前人们认为呼吸只是为了给心脏降温的理解,成为生命新陈代谢过程的重大发现。拉瓦锡还研究了豚鼠体内器官对有机物的消化/呼气,也是一种缓慢燃烧,并产生能量,为食物的产能和物质代谢打下基础。对于营养学来说,拉瓦锡的发现,把食物消化事实的概念进行了统一,解释了食物消化吸收的过程等,这些观点为营养学的近现代思维方式的形成奠定了基础。
3.氮和物质代谢
法国化学革命利用“天平”把定性变成了定性研究,开启了食物代谢研究的新篇章。1785年克劳德·贝托莱(Claude Berthollet)证明了动物体中存在氮,他发现动物腐败后会产生难闻气体,精准测定了其组成是17%的氢和82%的氮(与现代检测仅相差0.75%),这一成果获得了法国科学奖。1816年,弗朗索瓦·马让迪(Francois Magendie)发现在动物体内一种含氮的“特别物质”,可能是动物生长或替换身体器官的关键物质,因此动物可以利用植物性物质生存。其著名的成果还有“单一食物喂养”实验,他仅用一种食物(橄榄油、糖)喂养动物,结果动物在30d内死亡,他认为这些都不含氮,不能满足动物的生存需求,这与现今推崇的食物多样性观点不谋而合。
1839年,荷兰科学家格利特·穆德(Gerrit Mulder)提出:动物性物质都是由同一个基团与不同比例的磷、硫组合而成的,应该被统一命名为“protein”,这个单词来源于希腊语,意思是组成动物界的主要材料。他还提议用“Pr”代替这个通用基。德国农业化学家贾斯特斯·李比希(Justus Liebig)验证了碳和氮4∶1的比例,提出植物能合成这种“protein基”。1842年,李比希建立了碳、氢、氮定量测定方法,并由此确立了食物组成与物质代谢的概念,提出了营养就是机体对食物蛋白质、脂肪、碳水化合物的氧化过程。其对定量分析生命体做出了重要贡献,被视为营养和生物化学理论的奠基人。
1822年,美国内科医生威廉·博蒙特(William Beaumont,1785—1853)在对胃部放置瘘管的病人亚历克西斯·圣马丁(Alexis St.Martin)进行治疗的过程中,观察和研究了食物直接消化吸收的过程,食物可刺激胃分泌消化液,而消化液含有高浓度的盐酸。同期,法国生理学家克劳德·贝尔纳(Claude Bernard,1813—1878)发现小肠和大肠在胰腺的配合下的消化吸收功能,更好地解释了食物消化吸收的过程就是机体获取营养的过程。
1840年以前,几乎所有的营养学研究都是在西欧进行的,多是关于氮、蛋白质和能量方面的探索。同期出现了能量守恒定律、生物进化论和细胞学说(显微镜技术)等几大发现,这些理论和技术的发展,为后期营养素的发现和营养理论体系的形成奠定了基础,营养科学的雏形也开始形成。
(二)营养学发展的黄金阶段
营养学成为独立学科的标志事件是首个专业学术团体的成立。19世纪中叶,英国女护士弗洛伦斯·南丁格尔(Florence Nightingale,1820—1910)观察到饮食营养对受伤士兵康复的重要性,认为疾病是一个“修复过程”,开创了护理事业。1917年,世界上第一个膳食营养学会(American Dietetics Association)在美国成立,第一批营养师出现,世界各地的科学家对营养学进行了广泛而全面的研究。1928年美国营养研究所、美国营养学会(American Institute of Nutrition)成立,1936年英国营养师协会(BDA)成立,1941年英国营养学会成立,1945年中国营养学会成立。这些营养专业团体的成立标志着营养学科的成熟,成为一门独立的现代科学。
(三)多元化发展——营养学转化和扩展
经济、卫生的改善及传染病的控制,使人们的健康得到了明显改善。到1950年,发达国家的营养缺乏病基本消除,预期寿命延长,慢性病和退行性疾病成为主要死因,这些疾病的易感性与膳食的关系引起了人们的广泛关注。
20世纪70年代以来,人们开始研究膳食纤维及其他植物化学物质(phytochemicals)的生理功能。例如,茶叶中的茶多酚、茶色素,大豆中的异黄酮及番茄红素、人参皂苷、灵芝多糖等成分大多具有抗氧化和调节免疫功能的作用。1975年,美国第一部《膳食指南》发布,官方开始指导民众合理选择食物。这促使各国制定了一系列改善国民健康的宏观政策,并推动了营养研究的热潮。目前世界范围内有80多个国家都有膳食指南,更加强调了食物与慢性病的关系。2007年,国际健康与疾病发育起源学会(简称“都哈”,The International Society ofDevelopmental Origins ofHealth and Disease,DOHaD)在英国成立。20世纪70年代以后,临床营养学、食物营养产业发展迅速。世界上第一个婴幼儿配方奶粉、第一个营养素补充剂、第一个功能食品、第一个特医食品等均在此阶段产生和发展。20世纪90年代之后,营养学科发展更加多元化,包括营养转化医学、营养基因组学、营养代谢组学、营养蛋白组学、营养信息学等。同时,膳食行为干预、营养教育、营养流行病学、社区营养等开始渗入到各个领域,从营养缺乏病的预防和治疗,发展到了从“以治疗为主”向以预防为主和健康管理为核心的“大健康”方向做出转变,慢性病成为国家和科研人员重点关注的研究方向。
二、中国营养学发展史
中国是一个文明古国,营养在中国具有悠久的历史,其中不乏饮食养生的思想,从多方面论述保持饮食平衡、维护身体健康的方法。有文献记载,早在1920年前后就有食物营养研究的成果发表。1924年叶恭绍主编的《病人食谱》出版,1928年吴宪教授的《营养概论》出版,1937年《食物营养价值》出版,标志着我国现代营养学研究正式起航。
(一)古代食医与食疗
中国传统营养学是在中医理论指导下,研究运用食物保健强身,防治疾病,促进机体康复的一门学科。涉及中国传统营养学、中医理论、食物保健、机体康复、食物本草、饮食养生、饮食治疗、饮食节制、食物本草、饮食养生、饮食治疗、饮食节制、饮食宜忌等诸多方面的内容。与其他学科一样,中国传统营养学经历了由无到有,由简到繁的发展过程,其历史悠久,源远流长。钻木取火使古人茹毛饮血的生食转变为熟食,为人类增进健康创造了条件,这是一大进步。人们在寻找食物过程中,不断品尝,逐渐分清药物和食物的区别,将有治疗作用的动植物均归于药物,能饱腹充饥、对身体有益的动植物均归于食物,因此在医学史上有“医(药)食同源”的说法。商代,相传伊尹精通烹调,同时善于配制各种汤液治病,原料中就有“阳补之姜,招摇之桂”,姜桂既是调料,又是发汗解表、宣通阳气、温胃止呕的佳品。此时中国传统营养学已经初具雏形。
约在公元前1046—前771年的西周时期,《周礼·天官·冢宰》一书中介绍,官方医政制度将主管医疗卫生的官员下设了四种不同职责的医官:食医、疾医(内科医生)、疡医(外科医生)和兽医。食医排在众医之首,负责调配王室贵族饮食的寒温、滋味、营养等,可见当时朝廷非常重视饮食养生和治疗问题,这标志着中国传统营养学已形成制度,比西方早了2000多年。“食医掌和王之六食、六饮、六膳、百羞、百酱、八珍之齐”由两个“中士”担任。中医经典著作《黄帝内经》中对平衡膳食就做出过精辟的评论,提出“五谷为养,五果为助,五畜为益,五菜为充,气味合而服之,以补精益气”的饮食原则,简直就是最早的“膳食指南”。公元1330年,忽思慧撰成营养学专著《饮膳正要》,全书共三卷。卷一讲的是诸般禁忌,聚珍品撰。卷二讲的是诸般汤煎,食疗诸病及食物相反中毒等。卷三讲的是米谷品,兽品、禽品、鱼品、果菜品和料物等。该书记载药膳方和食疗方非常丰富,特别注重阐述各种饮馔的性味与滋补作用,并有妊娠食忌、乳母食忌、饮酒避忌等内容。它从健康人的实际饮食需要出发,以正常人膳食标准立论,制定了一套饮食卫生法则。书中还具体阐发了饮食卫生,营养疗法,乃至食物中毒的防治等。其有附录版画二十余幅,图文并茂,是我国现存第一部完整的饮食卫生和食疗专书,也是一部颇有价值的古代食谱,对传播和发展我国卫生保健知识,起到了重要作用。
传统营养学在预防、保健、治疗方面积累了大量实践经验,在食养、食疗方面更突出,这些大多记载于医书和本草著作中。春秋战国时期出现了一部我国现存最早的重要医书——《黄帝内经》,它不仅奠定了中医学的理论基础,也奠定了中国传统营养学的理论基础,并提出了全面膳食观点。如《素问·脏气法时论》云:“五谷为养,五果为助,五畜为益,五菜为充,气味合而服之,以补精益气。”这样配制的膳食才符合人体健身的需要。这可能是世界上全面膳食的最早记载。《神农本草经》成书于东汉之前,是我国现存最早的本草专著,共载药物365种。书中也记载了一些有药用价值的食物,如薏苡仁、胡麻(芝麻)、芡实、山药、龙眼、干姜、核桃仁、蜀椒等。东汉时期的医家张仲景在《伤寒论》《金匮要略》中选用不少食物治病,如用于心神失养,精神抑郁的“百合鸡子黄汤”,就是典型的代表。晋代葛洪在其所著《肘后备急方》中,首次记载用海藻治瘿病(甲状腺肿),用猪胰治消渴病(即糖尿病)。唐代孟诜撰写了第一部食物本草专著《食疗本草》,共分三卷,收载食用本草241种,每味食物名下均载有数个处方,其配制合理,使用方便。唐代医家孙思邈在《千金要方》卷二十六食治篇中,指出:“食能排邪而安脏腑,悦神,爽志,以资血气。若能用食平疴,释情遣疾者,可谓良工。……夫为医者,当须洞晓病源,知其所犯,以食治之。食疗不愈,然后命药。”书中论述用肝脏治夜盲;谷皮防治脚气病等。《饮膳正要》是元代饮膳太医忽思慧所著,内容丰富全面。全书共三卷,卷一概述各种情况避忌,以及聚珍异馔。卷二介绍“诸般汤煎”和“食疗诸病”。卷三是食物本草,并附有图谱。书中还首次记载了用蒸馏法工艺制的药酒。明代医家李时珍,勤求古训,博采众方,共收集本草1892种,著成《本草纲目》一书。《本草纲目》不仅是明代以前本草的集大成者,也是食物本草的总结。其中食物约占全书本草总数的三分之一以上,均做了全面评述还增补了不少以前未记载或述之不详的食物。此外,还记载了大量食疗方。清代章杏云的《调疾饮食辨》、王孟英的《随息居饮食谱》也各有特点。
总之,中国传统营养学在上古时代与医药同时萌芽与发生,至商周渐成雏形,设“食医”专司此事,至秦汉、唐宋逐渐奠定基础,复经元明清充实发展,形成了较为系统的学说,积累了丰富的实践与临床经验,值得后人挖掘、继承、发扬、提高。
(二)近代和现代营养学发展
现代营养学则是18世纪中叶文艺复兴产业革命开始后,在自然科学的发展中由化学、生理学衍生出来的。中国的现代营养学是在20世纪初创立的,这个时期,也是国际研究史上食物营养素发现大爆炸的阶段。在1920年前后,以吴宪(1893—1959)、罗登义(1903—2000)、郑集(1900—2010)、万昕(1896—1994)、沈同(1911—1992)等为代表的生物化学、农业化学家开始了在中国营养学领域的耕耘。
1.萌芽时期
1840年以后,随着传教士医生来华传教行医,出现了一批教会医院和医学校。1915年前后,有些教会医学校开始在有关课程中粗略地兼授一些生化知识,但尚无生化课程。1917年湖南湘雅医学院正式开设生化课,每周15学时,一学期毕业。1919年北京协和医学院将生理学、生理化学和药理学合组一个系,Read开始讲授生化课。1921年吴宪教授(1893—1959)由美国回国,即担任了生理生化的教学工作。1923年上海同济大学医学院成立生理-生理化学科,Stubel任教授,梁之彦(1900—1986)任助教。在此前后,成都华西大学医学院也在生理学中介绍生化知识,还讲授生化临床检验。济南齐鲁大学医学院Adolph在相关课程中也讲授一些生化知识。在这期间,开展的研究工作主要是食物化学及分析方法。Adolph进行了山东膳食调查及豆制品的营养价值研究。此后国内医学院、农学院数量日益增加,营养学开始在生物化学或农业化学内萌芽。1922年英文版《中华医学杂志》报道了已发现的四种维生素缺乏病症状及其治疗,即维生素A缺乏出现眼角膜干燥,甚至发展为溃疡,维生素D缺乏可发生佝偻病,维生素B缺乏可发生脚气病,维生素C缺乏可得维生素C缺乏病。1921年燕京大学设立家政系,讲营养学、食物学课程,为以后培养营养师奠定了基础。此期间,生物化学刚刚形成,尚未建立学科,而营养学与食物化学在早期生物化学中开始萌芽。
2.成长时期
1924年,北京协和医学院首先成立生物化学系,吴宪任系主任。留美回国的生化专家林国镐、周田、张昌颖、万昕、汪猷、唐宁康等人都参加了生化系,同时也培养国内的年轻学者,如刘思职、周启源、陈同度、杨恩孚、王成发及李维等。协和生化系成为当时国内生化教学和研究的中心,其中不少人就是我国早期营养学科的带头人。1925年以后,国内许多医学院校相继成立了生物化学系,各校的生化教学水平有了普遍提高,已接近当时美国的水平。营养学是生物化学主要内容之一。同时,其他生物学、医学研究机构开展了多方面的研究工作或成立了生化研究室(组)。如北平研究院生理研究所、上海中央研究院化学研究所、上海雷士德医学研究所、南京中国科学社生物学研究所、福州福建科学馆、北京大学化学系、清华大学化学系、北平大学农学院等。这段时间里,食物化学与营养化学是生化研究的重点。研究分析比较系统全面的有吴宪的北京食物分析(1928)、Read和李维的上海食物分析、郑集和金祖怡的南京食物分析。吴宪在《营养概论》一书中首次发表了“食物成分表”。同时侯祥川、王应睐、张昌颖等对维生素含量、纪育丰与Read对中国食品及药物中维生素C含量、马弼德与Read对中国治疗夜盲药物的化学鉴定进行了研究。许多学者对某地区某团体开展膳食调查。万昕等通过观察大鼠的生长、生殖、基础代谢及寿命的变化,证明素膳的营养价值略逊于荤素膳,为我国传统的饮食习惯提供了科学指导。龚兰珍研究中国人的膳食,计算出每人每日摄入的蛋白质平均为61.5~122g,但多来自植物、量不少但质欠佳。临床营养始于营养缺乏病的研究。侯祥川对核黄素缺乏病的临床表现、维生素A、维生素D缺乏与疾病的关系,吴宪与诸福棠对儿童维生素A缺乏与疾病的关系,刘士豪与朱宪彝对维生素D缺乏与钙磷代谢和骨质软化症的关系,胡传揆对维生素A缺乏的皮肤病症状都进行了研究,还有苏祖斐、侯祥川、杨恩孚等对维生素B缺乏病的研究,张昌颖、陈同度等对维生素D缺乏的研究等。
1931年从美国哥伦比亚大学家政学院获硕士学位回国的陈意为燕京大学家政系主任,确定设置营养学专业,其方向为研究食物的性质及其与生活和健康的关系。以后辅仁大学、华西大学医学院、金陵女子文理学院等校也办了家政系,为医院输送负责饮食治疗的营养师。这批专门人才分布至全国各地,成为临床营养工作的学科带头人。(https://www.daowen.com)
1927年英文版《中国生理学杂志》问世,开始刊载营养学论文,中英文版《中华医学杂志》《中国化学会会志》、北平农学院《营养专报》、中国科学社生物学研究所论文丛刊等也发表营养论文。此期间,生物化学已建成了学科,营养学也随之成长,成为生化教学和科研的主要内容。同时,临床医学相关科室开展了营养缺乏症的诊治,而家政系建立了营养专业培养营养师。这阶段是我国营养学发展较快的时期。
3.动荡时期
1937年日军入侵,政府所属沿海地区教育与科研机构纷纷内迁。部分教会学校与科研所仍进行工作。吴宪在北京协和医学院继续免疫化学的研究。窦维廉在燕京大学继续营养学的研究。侯祥川、倪章琪在上海雷士德医学研究所继续进行维生素与疾病的研究。侯祥川还在上海仁济医院开设营养门诊,对维生素缺乏病进行治疗。1941年太平洋战争爆发,这些单位也停止了工作,有的学校也迁往内地。沦陷区的研究工作完全中断。迁至内地的学校和科研单位虽然条件艰苦、设备简陋,但仍克服困难、坚持工作,取得了一些研究成果。
1941年中央卫生实验院在重庆召开第一次全国营养会议,讨论战时营养问题和决策。会上一致同意成立中国营养学会,推郑集为筹备会负责人。1945年仍在重庆中央卫生实验院召开第二次全国营养会议,会上正式成立中国营养学会,万昕任第一届理事长,并出版《中国营养学杂志》。由于战时的需要,这段时间较多开展对士兵膳食的调查、战时国人营养与膳食状况的调查和军用干粮的研究。
1945年抗战结束后,内迁各院校及科研机构相继回迁原址。中央卫生实验院迁回南京,并在兰州及北京设立分院,另成立东北分院。国立中央研究院医学研究所筹备处与国立北平研究院生理研究所均迁至上海。由于时局动荡,经济恐慌,人心不安,故开展工作困难,1945—1949年,营养研究未取得重要成绩。不过这段时期,在战争影响下,营养问题引起了各方关注,专门研究机构的成立,营养学会的组建,营养学杂志的出版均为营养学科的建设奠定了基础。
4.中华人民共和国成立初期
中华人民共和国成立后,“中央卫生实验院”自南京迁至北京,与原北平分院合并组建中央卫生研究院,内设营养学系,杨恩孚任主任,有周启源、沈治平、金大勋、陈学存、杨光圻教授。原“中央研究院医学研究所”迁沪后改组为中国科学院生理生化研究所,冯德培任所长,王应睐主持生化方面的工作,部分人员也进行营养研究。1951年,军委卫生部在上海新成立中国人民解放军军事医学科学院,内设营养系,王成发任主任,有方允中、周德勤教授。
1952年,全国进行高等院校调整,涌现出一大批从事营养学研究的知名生化学家,如侯祥川、万昕、许鹏程、龚兰珍、刘士豪、梁植权、王世真、刘思职、张昌颖、丁延阶、林国镐、郑集、沈同、陈朝玉、罗登义等,他们之中很多成为我国营养科学的奠基人。1954年,在教育体制上学习苏联经验,全国有6所医学院校设立了卫生系,内均设营养与食品卫生教研室。未设卫生系的院校则设卫生学教研室,讲授营养与食品卫生课。此时期的科研工作主要结合国家经济建设与国防建设的需要,解决重大的营养问题,如研究粮食碾磨程度与粮食中营养成分保存的关系,及开展人体消化率实验,提出了制定“八一面”“九二米”政策的科学依据。在儿童营养方面,20世纪50年代初针对市场上大多数婴儿代用食品的营养成分比例都不适合营养供给量要求,维生素均低于标准,而当时我国乳类缺乏的情况,提出了“5410”豆制代乳品的配方,经过反复动物试验与婴儿喂养,获得良好的效果。1959年进行了第一次全国营养调查,共调查了27个省、自治区、直辖市约180个调查点,调查18万人,体检9万人,生化检验2万多人。调查中发现湖南有脚气病,山东有营养不良水肿,新疆癞皮病发病率较多,经及时有效的防治,解决了这些营养缺乏问题。此外,侯祥川解决渡江战斗中部队流行的核黄素缺乏症——阴囊皮炎,杨恩孚在朝鲜战场采用野菜补充维生素防治夜盲,方允中、顾景范等参加高山病防治组解决进藏筑路部队营养问题,为国防建设做出了贡献。
1952年中央卫生研究院营养学系编制出版了我国第一本《食物成分表》,包括300余种食物中15种营养素的含量。同时提出“我国的膳食营养素需要量推荐标准”,在1962年全国营养会议上正式发表。以后于1981年、1988年进行了两次修订,称之为《推荐的每日膳食中营养素供给量》标准,简称RDA。与此同时,军事医学科学院军队卫生研究所和各军区、海空军军事医学研究所等对部队营养状况进行了调查研究,并于1957年、1965年、1974年相继制定了陆军、空军和海军的营养需要量标准。
中华人民共和国成立初期,党和政府对地方病十分重视,营养学家参与了克山病、大骨节病、地方性甲状腺肿的流行病学调查,为以后证实克山病与膳食中缺硒有关及采取碘盐防治甲状腺肿打下了基础。随着国家经济建设的发展,营养学的科研工作不断提高水平,取得了不少成果,但总的来说,还不能满足人民群众的需要。20世纪60年代以后我国营养学的进展本刊将陆续按主要科研机构与教学单位分别给予介绍。通过了解历史,认识前辈们为学科建设的艰苦努力,将激励我们珍惜时光,更好地发扬创新精神,把我国营养学的基础研究和实际应用提高到一个新水平。
为适应居民营养健康的需要,提高居民健康意识,帮助居民合理选择食物,减少或预防慢性病的发生,我国于1989年首次发布了《中国居民膳食指南》,并于1997年和2007年对其进行了两次修订。为保证《中国居民膳食指南》的时效性和科学性,2014年起,国家卫生健康委委托中国营养学会组织专家根据我国居民膳食结构的变化,历经两年多的时间,修订完成《中国居民膳食指南(2016)》。膳食指南是健康教育和公共政策的基础性文件,是国家实施《健康中国行动》(2019—2030年)和推动《国民营养计划》(2017—2030年)的一个重要技术支撑。2022年4月26日上午,《中国居民膳食指南(2022)》发布会在京举行。《中国居民膳食指南(2022)》包含2岁以上大众膳食指南,以及9个特定人群指南。为方便百姓应用,还修订完成《中国居民膳食指南(2022)》科普版,帮助百姓做出有益健康的饮食选择和行为改变。同时还修订完成了中国居民平衡膳食宝塔(2022)、中国居民平衡膳食餐盘(2022)和儿童平衡膳食算盘(2022)等可视化图形,指导大众在日常生活中进行具体实践。《中国居民膳食指南(2022)》是近百名专家对营养和膳食问题的核心意见和科学共识,将为全体营养和健康教育工作者、健康传播者提供最新最权威的科学证据和资源,在落实健康中国行动中发挥重要作用。
第二节 食品营养学的研究内容及发展趋势
一、食品营养学的概念及其研究内容
(一)食品营养学的基本概念
食品是指各种供人类食用或饮用的成品和原料,以及按照传统既是食品又是中药材的物品,但是不包括以治疗为目的的物品。广义的食品概念还涉及所生产食品的原料,食品原料种植,养殖过程接触的物质和环境,食品的添加物质,所有直接或间接接触食品的包装材料,设施以及影响食品原有品质的环境。
营养是指滋养或被滋养的行为,“营”字有“谋求”的意思,而“养”字的含义为“养身”或“养生”。因此,营养的含义应是谋求养身,即人类获得必需的营养素并利用它们来合成人体需要物质的过程,它包括人体摄入、消化、吸收、利用或代谢营养物质的过程,是人类通过摄取食物满足机体生理需要的生物学过程。“好的营养”(good nutrition)是指人体从食物中获得保持人体正常生理功能和最佳健康状况所需数量的必需营养素。简单地说,吃正好数量的适宜食物,以使人体能有效地完成体力和脑力工作。
营养与食物两个词总是相伴在一起,它们既相互联系,但又不能相互取代。食物可以定义为含有许多天然的化学成分以提供人类色、香、味和营养的可食物质,而食物中提供人体营养的有机和无机化学成分称为营养素。按化学性质和生理功能可将营养素分为六大类,即蛋白质、脂肪、碳水化合物(糖和淀粉)、矿物质、维生素和水,这些物质因为是人体生存所必需而被称为必需营养素。现有人把膳食纤维看作第七大营养素,而抗氧化成分为半必需营养素。这些营养素为机体提供能量、构建和维持体组织、调节机体的各种生理过程。
营养学是研究食品与人体健康关系的一门科学,主要是研究人体营养规律及其改善措施的科学。所谓的人体营养规律指不同年龄、不同性别、不同生理状况在一般生活条件下的营养规律;所谓的改善措施指食物营养的干预措施和社会性的干预措施。
食品营养学是研究食物、营养与人体生长发育和健康的关系,以及营养与食品加工关系的一门科学。它是营养学的一门分支学科,主要任务是研究营养与健康的关系,即在全面理解人体对能量和营养素的正常需求的基础上,掌握各类食品的营养价值,对其进行科学评价,并将评价结果应用于食品生产、食物新资源开发等方面,使我国食品工业在不断发展的同时可以为民众提供高营养价值的新型食品,为调整我国居民的膳食结构、改善营养状况和健康水平服务。它除了研究如何使人类取得最合理的营养素之外,还主要研究:食品的营养成分及其检测;人体对食物的摄取、消化、吸收、代谢、排泄等过程;营养素在人体内的作用机制和它们之间的相互关系;营养与膳食的问题;营养与疾病的防治;营养与健康长寿;食品加工对营养素的影响,提高食物和膳食营养价值的方法和工程技术;社会和文化对人类摄取食物和营养的影响。
(二)食品营养学的研究内容
营养学的研究核心是食物/营养素和人体健康之间的关系。从理论和应用发展的角度,营养学的研究内容可以概括为四个方面,一是研究食物、营养素以及功能,包括食物组成、膳食结构和功能的研究,探讨在人类生命孕育、生长发育和老年等不同阶段,对健康生命和身体素质基础维持、保健和保障。二是研究营养缺乏和疾病预防,包括发现疾病病因,探寻营养干预、治疗和促进健康的措施和内容。三是营养相关性疾病的预防和营养支持、治疗,如食物或营养素与慢性病的关系,营养评估和诊断,膳食调理、营养支持或治疗措施,康复和功能改善等临床应用新技术和新方法。四是相关公共营养和健康生活方式的改善,包括营养教育、行为改善、食品标准、政策研究和健康促进等。
营养学常见的研究领域包括基础营养学、食品营养学、人群营养学、公共营养学、临床营养学等领域(图3-2-1),近几年来,更细的分支还包括妇幼营养、运动营养、营养与功能食品、社区营养、营养流行病、膳食管理、营养教育以及营养方法学等,它们之间既独立又相互依存,将理论和技术进行创新性的结合和实践,为全人类创造健康未来。

图3-2-1 营养学的主要研究领域
健康长寿是人类有史以来一直为之奋斗的目标,而营养学一直是这个目标的核心科学。WHO对健康的定义是:“健康是身体上、精神上和社会适应上的完好状态,而不仅是没有疾病和虚弱。”现代营养学与生命科学的各个学科互相渗透,在生命、健康和长寿以及人体素质改善方面取得了非常显著的成绩。
二、食品营养学的发展和展望
近年来,对基础营养的研究又有许多新进展,如对膳食纤维的生理作用及其预防某些疾病的重要性逐渐被人们所认识。对多不饱和脂肪酸特别是n-3系列α-亚麻酸及其在体内形成二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)、共轭亚油酸生理作用、n-3和n-6系列脂肪酸平衡的研究越来越受到关注。叶酸、维生素B12、维生素B6与出生缺陷及心血管疾病病因关联的研究,已深入到分子生物学水平。微量营养素、天然抗氧化成分在体内的抗氧化作用及其机制的研究,植物化学物和肠道微生态对健康的影响及其作用等是当前研究的热点课题。
饮食、营养与某些重要慢性病,如癌症、心脑血管病、糖尿病、肥胖等疾病的关系,已成为现代营养学研究的重要内容。越来越多的研究资料表明,营养与饮食因素是这些疾病的重要病因,或是防治这些疾病的重要手段。如高钠饮食可引起高血压,蔬菜和水果对多种癌症有预防作用;叶酸、维生素B6、维生素B12和同型半胱氨酸(homocysteine)与冠心病的关系;食物血糖生成指数(glycemic index)与糖尿病的关系,能量、脂肪酸与肥胖的关系,吸烟和过量饮酒与慢性病等,这些研究仍在继续深入。另外,有些研究表明癌症、高血压、冠心病、糖尿病、肥胖,甚至骨质疏松症等疾病的发生和发展都与某些共同的饮食因素有关。尤其是因营养不平衡而导致的肥胖,是大多数慢性病共同的危险因素。所以世界卫生组织强调,在社区营养干预中,采用改善饮食结构和适当增加体力活动为主的策略,是防治多种主要慢性病的重要手段。
营养与遗传密切相关,营养状况直接或间接地影响基因和基因表达。营养因素与遗传基因的相互作用是营养学研究的新热点。人类每种主要慢性疾病都有其特异的易感基因。人体内特异性疾病基因的存在对于决定个体对某种疾病易感性有重要影响。包括饮食因素在内的环境因素则对于特异性疾病基因的表达有重要作用。有资料表明,遗传基因是在不断变化。要预防疾病,首先要防止疾病基因的表达;其次是通过长期努力,减少人群中疾病特异性基因。目前,营养因素与基因相互关系的研究发展迅速,但还没有足够多的成果可用于指导实践。但从长远来看,营养学将来能为控制与营养相关的疾病提供有效的措施。
食物成分除营养素外,近来食物中非营养素生物活性成分成为研究热点,这是因为有些流行病学的观察结果,难以用营养素来解释,如蔬菜、水果对癌症的保护作用,难以用所含维生素和矿物质解释。同时,越来越多的动物实验结果和流行病学调查的资料,都表明这些成分有重要功能。目前最受到重视的有茶叶中的茶多酚、茶色素,大蒜中的含硫化物,蔬菜中的胡萝卜素及异硫氰酸盐,大豆中的异黄酮(isoflavones),荷叶中的生物碱和荷叶黄酮,蔬菜和水果中的酚酸类和花青素,魔芋中的甘露聚糖及姜黄素、红曲等。如再加上某些药食两用食品及保健食品人参皂苷、枸杞多糖、灵芝多糖、决明子多糖等,已形成众多的不同理化性质和生理、生化功能的成分。这些成分大多数有不同强度抗氧化作用和免疫调节功能,对心血管病和某些癌症有预防作用。尽管目前还没有可靠流行病学证据表明,从日常饮食中摄入这些成分确实对健康有促进作用,或对某些慢性病有保护作用,但多数学者认为此新领域无论在理论上,还是在实际应用中,均具有广阔的前景。因此,我国营养学会制定了特定建议值(SPL)。
营养学进展和研究成果,只有在被民众了解和应用之后,才能发挥更大作用。为了指导民众合理地选择和应用食物,提高全民的营养水平,世界各国都制定了饮食指南(dietary guidelines)。饮食指南内容随着营养学研究进展而不断被修改,为此,针对我国居民营养状况和饮食结构存在的主要问题,中国营养学会于1997年4月首次正式公布了《中国居民膳食指南》及其说明,同时以简明扼要、通俗易懂的宝塔图形方式,提出每人每天食物指导的方案,称为“中国居民平衡膳食宝塔”,以方便群众的理解和实行;2007年9月重新修订了《中国居民膳食指南》及其说明,2016年5月中国营养学会根据我国社会和经济发展及营养学研究的新成果,发布了新修订的《中国居民膳食指南》及其说明。
世界营养大会1992年在罗马召开,全球159个国家政府领导人与会,并发布《世界营养宣言》和《营养行动计划》,号召各国政府保障食品供应、控制营养缺乏病、加强宣传教育,并制订国家营养改善行动计划。我国国务院于1997年颁布《中国营养改善行动计划》,其总目标为:“通过保障食物供给,落实适宜的干预措施,减少饥饿和食物不足,降低能量-蛋白质营养不良的发生率,预防、控制和消除微量营养素缺乏症;通过正确引导食物消费,优化饮食模式,促进健康的生活方式,全面改善居民营养状况,预防与营养有关的慢性病。”然而,要真正做到改善国民营养、增强全民体质和预防疾病,除政府制定和颁布有关政策、法规和标准外,全民参与十分重要。目前,我国的《营养改善法》正在起草之中,并正在进行营养师的培训,也将实行营养师制度。中国营养学会2015年发起了“全民营养周”(National Nutrition Week),“营养周”的时间为每年5月第三周。“营养周”旨在传播核心营养知识和实践,使民众了解食物、提高健康素养、建立营养新生活,让营养意识和健康行为代代传递,提升国民素质,实现中国“营养梦 健康梦”。
2002年4月,由Mark L.Walqvist在墨尔本和奥克兰举行的第2届疗养院国际营养学会议上提出了新营养科学的概念;2005年4月,国际营养科学联盟和世界健康政策论坛在德国吉森(Giessen)联合举行了新营养科学工程(The New Nutrition Science Project)讨论会,会上发表了Giessen公告,新营养科学的概念正式形成。新营养科学关心的是人、人群,还有地球的健康。科学家们为了系统阐述这个三维方法,认为新营养学研究需要迎接21世纪特有的、空前的机遇和挑战。这些机遇和挑战与19世纪中期在确立传统的营养学后所面临的完全不同:营养学是一门研究食品体系,食品、饮品和它们的营养成分及其他组分,它们在生物体内以及其他所有相关生物体、社会和环境系统之间的相互作用的一门学科。
在新营养科学开展宏观营养研究的同时,营养学又逐渐向微观发展,如营养素的代谢、作用机制研究等。人类对营养素生理作用的认识经历了由整个机体水平向器官、组织、亚细胞结构及分子水平这样一个逐渐深入的过程。20多年来,随着分子生物学理论与实验技术在生命科学领域的各个学科的渗透及应用,产生了许多新兴学科,分子营养学就是营养学与现代分子生物学原理与技术有机结合而产生的一门新兴边缘学科。1985年Artemis PSimpopoulos 博士在西雅图举行的“海洋食物与健康”的学术会议上,首次提出并使用“分子营养学”这个名词术语。目前关于分子营养学尚无公认的定义。我们认为,分子营养学主要是研究营养素与基因之间的相互作用。一方面研究营养素对基因表达的调控作用,另一方面研究遗传因素对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的决定作用。在此基础上,探讨两者相互作用对生物体表型特征(如营养充足、营养缺乏、营养相关疾病、先天代谢性缺陷)影响的规律,从而针对不同基因型及变异或针对营养素对基因表达的特异调节作用,制定出营养素需要量、供给量标准和膳食指南或特殊膳食平衡计划,为促进健康、预防和控制营养缺乏病、营养相关疾病和先天代谢性缺陷提供真实、可靠的科学依据。
20世纪末21世纪初,人类基因组计划完成之后,相继提出了环境基因组计划和食物基因组计划。食物基因组计划主要是找出那些能对膳食成分(营养素和非营养素)做出应答反应的基因及其多态性和那些与营养素代谢有关的突变基因。基因多态性决定了个体对营养素的敏感性不同,从而决定了个体之间对营养素需要量存在很大差异。随着关于特异营养素如何影响基因表达及特异基因或基因型如何决定营养素的需要量和营养素的利用等方面知识的层出不穷,就像知道我们的血型一样,我们也可以知道我们的营养素需要类型。可设计出一种遗传筛选实验,根据不同基因型对营养素需要和耐受程度的不同,针对每一种基因型制定相应的营养素供给量建议。这种RDA与过去的RDA不同,不仅考虑了年龄和性别的差异,而且更主要是考虑了基因型,即个体在营养素需要量上的特殊性。这种RDA将能促进那些对健康有利基因的表达,并对退行性疾病和死亡有关基因的表达有抑制作用。这就是分子营养学研究的重要意义和最终目的所在。因此,营养科学工作者应提前做好准备,尽快学习一些分子营养学知识和进行该领域研究,以便迎接食物基因组计划完成之后给我们带来的挑战。我们坚信,21世纪将是分子营养学蓬勃发展并大有作为的世纪。