人體構成與食物的消化吸收

總灰分怎麼算

人體維持生存和正常的生命活動

，離不開食物中各種營養成分的作用。人體利用自身的器官和組織，透過攝食、消化、吸收、代謝等各種活動，將食物的營養成分轉化為人體需要的能量和構成人體所必需的物質。如果組成人體的器官或組織結構和（或）功能出現異常，就會影響營養素的消化，吸收或代謝過程，進而影響人體的健康或生存。例如，如果兒童消化系統受損，可影響能量和蛋白質等各種營養素的攝入和吸收，使其正常的生長髮育受阻；如果人體的肝臟受損，可引起多種營養素代謝異常，如肝硬化引起蛋白質和氨基酸代謝紊亂，出現肝性腦病；又如胰腺受損引起糖代謝障礙導致糖尿病的發生等。另一方面，人體營養狀況的改變也會影響組織器官的結構和功能。如膳食缺碘導致的甲狀腺腫大和腦功能下降，缺鐵性貧血引起的免疫功能降低，以及能量攝入過多誘發的肥胖和心血管疾病等，都屬於營養不良影響器官健康的情況。因此，在人體構成，食物的消化吸收與人體營養狀況三者之間存在著密切的關係。《中國營養科學全書》的基本內容是人類營養學。本章主要介紹有關人體的化學構成、主要的組織器官以及食物的消化吸收，以便為讀者進一步閱讀後面的相關內容時提供一些有關人體的基礎知識。

第一節人體體成分

人體約由 60 多種化學元素組成，構成人體的這些化學物質被稱為體成分（body composition）。體成分是反映人體內在結構比例特徵的重要指標，保持體成分的均衡是維持機體健康狀態的最基本條件。體成分研究作為人體生物學的一個重要分支，主要研究人體內各組成成分的含量和分佈規律、測量方法以及在外界因素影響下各組分的變化規律。透過對體成分的測定，可較準確地反映人體內肌肉、脂肪以及骨骼等的含量，進而判定人體或群體的身體組成是否合理，防止因營養不良引發各種疾病。瞭解體成分有水、蛋白質、骨礦物質和軟組織礦物質。軟組織礦物質大部助於做出醫學/臨床診斷，包括骨質減少或骨質疏鬆、肌肉萎縮、脂肪代謝障礙、水化狀態改變、營養不良等。此外，代謝結局（如胰島素抵抗）也與身體脂肪含量的高低密切相關。

一、組分模型

採用模型評估體成分可間接評價身體的組成。在應用有關模型進行評估時，常常假設機體的組分（如脂肪）是均勻的，如果模型越簡單，則錯誤的可能性越大。每一個模型中各種成分的總和與體重相當。這些模型對整體進行評價，不對區域性或特異的組織器官進行評價。體成分常用兩類模型進行分析：最早出現的是兩組分模型，是 1942 年由 Behnke AR 等提出的比較簡便的模型；隨後在此基礎上發展形成了多組分模型。

（一）兩組分模型兩組分（two-compartment，2C）模型是最基礎的模型，即體成分由脂肪重量（fat mass，FM）和去脂體重（fat-freemass，FFM）構成，兩者之和等於體重。FFM 是非均勻組分，由全身的骨骼、肌肉、內臟器官和神經、血管等組織和器官組成。當 FFM 組分中包括特定組織時，2C 模型就不夠用了。

（二）三組分模型三組分模型（three-compartment，3C）包括脂肪、去脂肪固體和體內總水（total body water，TBW）。FFM 的水含量約為70%~76%。FFM 的去脂肪固體組分指礦物質和蛋白質。3C模型需要測定身體的密度和體內總水，假設 FFM的水化和固體部分不變。由於骨礦物質含量隨年齡的增加而減少，因此，3C模型用於測定老年人個體或群體時所得結果不準確。

（三）四組分模型四組分（four-compartiment，4C）模型需要首先測定身體的密度，以確定脂肪的含量、體內總水、骨礦物質含量和殘留物的量［殘留物=體重-（脂肪+水+骨）］。該模型可評估與2C模型相當的幾種假設。在兒童和成人中，4C模型常用作比較新體成分方法的標準方法。更復雜的 4C模型包括採用中子活化法測定體內總氮和總鈣含量，體內總脂肪含量=體重-［體內總蛋白質含量（根據體內總氮含量計算）+體內總水（稀釋體積）+體內總灰分（根據體內總鈣含量計算）］。

（四）五組分模型五組分（five-compartment，5C）模型包括脂肪、體內總分為軟組織細胞外和細胞內的可溶性礦物質和電解質，主要包括體內總鉀、氮、氯、鈣。雖然成人軟組織礦物質的含量較低（約 400g），但其對身體密度的作用卻不容忽視，因為正常體溫時總的軟組織礦物質密度（3。317g/cm‘）高於脂肪（0。900g/cm’）、水（0。994g/em’）、蛋白質（1。34g/cm）和骨礦物質（2。982g/cm’）等其他組分的密度。

（五）六組分模型六組分（six-compartment，6C）模型在五組分模型的基礎上加入糖原，進一步減少誤差，其計算公式為：脂肪含量=體重-【體內總蛋白質+體內總水+骨礦物質+軟組織礦物質+糖原］。但中子活化法的儀器裝置受限，因此，該模型不易獲得。

對於兒童、老年人、患者和體弱者，兩組分模型並不有效；多組分模型有助於減少兩組分模型假設帶來的誤差，從而儘量避免對體內脂肪含量的高估。測定更多的成分以減少假設情況，可增加有效性和準確性，但成本會更高，更繁瑣。如果每個成分不能準確測定，則準確性可能會被更大的測量誤差所抵消。

二、五水平模型

根據組織結構，身體成分可分為五個水平（five-levelmodel），即原子，分子、細胞、組織-器官-系統和整體水平。在任一水平下，體重都是各種成分的總和。

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原子水平

原子或元素是構成人體的最基本材料，大約有 60 多種元素分佈在人體的各種組織器官中，其中氧，碳、氫和氮這四種元素占人體總重量的 96%以上。其他元素雖然在人體內所佔的比例很小，但在體內也具有重要的生理功能，如鐵是血紅蛋白的重要組成成分。某些元素與其他組分之間存在特徵性的數量聯絡。例如，氮與蛋白質之間、鉀與去脂肪細胞質量之間、碳與脂肪之間、鈣與骨礦物質之間，都存在著某種特徵性的數量關係，透過測量全身元素含量，可以換算得到相關組分的含量。

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分子水平

體內的元素組成 10 萬餘種化合物，主要包括水、脂類蛋白質、碳水化合物、骨和軟組織中的礦物質，其中水分約為佔體重的 60%~70%；蛋白質約佔 15%~18%，大部分蛋白質在身體內作為基本構成成分，損失超過體內蛋白質總量的 18%就會引起嚴重的生理功能異常；脂類約佔10%~20%，其中約 10%為生命活動所必需的脂類，其餘大部分為能量儲備，可以根據人體的活動狀況而改變；碳水化合物在體內主要以葡萄糖的形式存在於血液，還有少部分以肝糖原和肌糖原形式存在。兩組分模型包括脂肪（血mass，FM）和去脂肪體重（FTFM），所有非脂成分與 FM結合在一起；多組分模型將 FFM 分成在體內能定量的幾個組分除脂肪外，成人體內水、蛋白質等體成分的含量基本穩定，不同組織器官的構成成分具有較大的差異在不同的生理和病理條件下，體成分的含量會有一定的變化。

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細胞水平

人體內有 200 餘種細胞，根據不同的細胞型別，細胞水平（cellular level）可分為多個模型。最常見的模型包括三個成分：細胞外固體、細胞外液體和細胞。細胞重量可進一步分為兩種成分——脂肪和其他人體細胞重量（body cellmass，BCM）。BCM 是細胞水平活性代謝成分。

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組織-器官水平

組織-器官水平涉及到複雜、多層面的構成。許多形態相似和功能相近的細胞借細胞間質結合在一起構成組織，包括上皮組織、結締組織、肌肉組織和神經組織。幾種不同的組織構成具有一定形態和功能的結構，稱為器官，如心、肝、腎、肺、胃等。由若干個功能相關的器官組合起來，完成某一方面的功能，構成系統。組織-器官水平的某些成分為單個實體器官，如腦，心、肝和脾；其他成分如骨骼肌和脂肪組織分佈在全身各處。雖然脂肪主要存在於脂肪組織中，但肝、骨骼肌和其他器官是細胞內甘油三酯池，特別是肝脂肪變性和各種形式的脂質沉積。迴圈中也有少量的細胞外甘油三酯池，主要以脂蛋白形式存在。脂肪組織包括脂肪細胞、細胞外液體，神經和血管。脂肪組織分佈於整個機體，其代謝性質因部位而異。內臟脂肪組織與代謝異常和心血管疾病的相關性可能研究得最多，雖然脂肪在肌肉內和血管周圍異位沉積也與發病風險相關。

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整體水平

各組織器官在神經和體液的調節下，彼此聯絡，相互協調，共同構建成一個完整的有機體。人體測量部位通常包括頭部，軀幹和四肢等，常用指標有圍度、長度、寬度和皮褶厚度等。其他全身指標包括體重、體積、密度和電阻抗。很長時間以來，研究人員用人體測量指標反映體成分的變化以及某些疾病的發生發展。例如，腰圍用於預測肥胖相關疾病的發病率和死亡率。上臂圍，特別是用於校正皮下脂肪組織時，是反映營養狀況的常用指標。在其他水平上體成分的評估（如 FM 和 FFM）也常用作整體水平的指標。

性別和年齡相同的人體在原子、分子，細胞和組織器官水平上的體成分構成比例相似，但每個人的體格存在大小、形態和外表的差異。體成分在原子、分子、細胞和組織器官水平上的改變最終反映在整體水平上。反之，當體成分在整體水平發生變化時，必將影響其他4個水平。

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