人体主要营养物质的消化与吸收-《运动生理学》中的解读

人体所需要的主要营养物质包括糖类、脂肪、蛋白质、水、无机盐和维生素等。这些物质主要来源于食物，经过消化器官的消化和吸收，为机体正常生命活动及运动和训练提供了必不可少的物质能量来源。

（一）主要营养物质的生理功用

1.三大能源物质的生理功用

糖类、脂肪、蛋白质三种营养物质在分解代谢过程中，所蕴藏的化学能被释放出来，成为机体各种生命活动及运动的能源。因此，糖类、脂肪、蛋白质又被称为三大能源物质。

糖类是人体最主要的供能物质，每天从糖类获得的能量，约占总能量消耗的70%，平均每克糖释放能量为17.16 kJ（4.1 kcal）。糖在氧化时所需要的O2少于脂肪和蛋白质，因而成为人体最经济的能源。例如，各器官、肌肉、大脑的活动都需要消耗大量能量，这些能量首先由糖供应。人类合理膳食的总热量有20%～30%由脂肪供给。每氧化1克脂肪平均释放出能量38.93 kJ（9.3 kcal）。蛋白质也可作为机体的供能物质，1克蛋白质在体内氧化分解产生约18.00 kJ（4.3 kcal）的能量。但是，正常生理情况下，蛋白质的主要生理功用在于维持机体的生长发育、组织的更新修复。例如，人体的肠黏膜上皮细胞约每36小时就脱落更新，红细胞约每120天更新一次，更新时需要合成大量蛋白质。糖类可与脂类构成糖脂，与蛋白质结合成糖蛋白，这些复合物是构成生物膜、神经组织、结缔组织、血浆球蛋白（抗体）、许多酶及激素等生物活性物质的重要成分。此外，脂肪还具有防止散热及保护脏器的作用。

2.水及无机盐的生理功用

体液是细胞进行代谢的内部环境，其主要成分是水及各种无机盐。人体各种营养物质的消化、吸收、运输及代谢废物的排泄，均通过水进行，因此，水具有维持物质代谢的作用。水的蒸发热大，比热大，可以调节体温，使人体不致因代谢产热而发生体温的明显变化。水在体内还具有润滑作用，如关节腔滑液、胸膜腔、腹膜腔浆液等均有此作用。

无机盐的生理功用包括：维持细胞内外液的容量、渗透压及电中性；维持神经、肌肉的膜电位，与维持神经肌肉细胞正常兴奋性和肌肉收缩有关，使机体具有接受环境刺激和做出反应的能力；参与血液缓冲对的构成，与维持人体的酸碱平衡有关；此外，无机盐参与人体体质构成，通过生物酶的调节作用，影响物质代谢过程等。

3.维生素的生理功用

水溶性维生素（特别是B族维生素）参与某些辅酶的组成、某些重要化学基团的转运及体内的氧化还原反应等，在物质代谢中起重要作用。脂溶性维生素具有维持上皮细胞健全和机体正常生长发育、调节钙磷代谢、促进多种凝血因子的合成、作为抗氧化剂等重要功能。

（二）主要营养物质的消化与吸收

食物在消化道内被分解为小分子的过程，称为消化。经过消化的食物，透过消化道黏膜进入血液和淋巴循环的过程，称为吸收。

1.消化

消化的方式有两种：一种是通过咀嚼、消化道肌肉的舒缩活动，将食物磨碎，并使之与消化液充分混合，并将食物不断地向消化道远端推送，最终把不能被消化和吸收的残渣以粪便形式排出体外，此种方式称机械性消化或物理性消化；另一种消化方式是通过消化腺分泌的消化液来完成，消化液中所含的各种消化酶，能分别将糖类、脂肪及蛋白质等物质分解成小分子颗粒，此种消化方式称化学性消化。正常生理情况下，两种消化方式同时进行，互相配合，共同完成消化过程。

（1）消化道平滑肌的一般特性。

在整个消化道中，除口、咽、食道上端及肛门括约肌是骨骼肌外，其余部分均由平滑肌组成。通过这些肌肉的舒缩活动，可以完成对食物的机械性消化，并推动食物前进，同时促进食物的化学性消化和吸收。

消化道平滑肌具有肌组织的共同特性，如兴奋性、自律性、传导性和收缩性，但又表现有自己的特点。包括：①消化道平滑肌的兴奋性比骨骼肌低；②消化道平滑肌在体外适宜环境内，仍能进行节律性收缩；③消化道平滑肌经常保持一定的紧张性收缩，以维持消化道的形状和位置，并使消化道管腔保持一定的基础张力，产生平滑肌的收缩活动；④消化道平滑肌具有很大的伸展性，从而使消化道能够容纳几倍于自己原初体积的食物；⑤消化道平滑肌对电刺激不敏感，而对机械牵张、温度和化学刺激特别敏感。

（2）消化液的作用。

人体每天由各种消化腺分泌的消化液总量达6～8L（见表3-1）。消化液主要由消化酶、离子和水组成。消化液的主要功能为：①稀释食物，使之与血浆的渗透压接近，以利于吸收；②改变消化道内的pH值，使之适应于消化酶活性的需要；③水解复杂的食物成分，使之便于吸收；④分泌黏液、抗体和大量液体，以保护消化道黏膜，防止物理性和化学性因素造成消化道损伤。例如，胃的黏液具有较高的黏滞性和形成凝胶的特性。在正常情况下，黏液覆盖在胃黏膜表面，形成厚约500 μm的凝胶层，可以减少粗糙的食物对胃黏膜的机械性损伤。同时，与胃黏膜细胞分泌的共同构成黏液-碳酸氢盐屏障，能有效阻挡H+的逆向弥散，保护胃黏膜免受H+及胃蛋白酶的破坏。小肠上皮细胞分泌的免疫球蛋白及小肠腺分泌的大量小肠液均具有保护肠黏膜的作用。

表3-1　各种消化液的组成及其主要生理作用

（3）营养物质在消化道各部位消化简述。

消化过程由口腔开始，各种营养物质在消化道各部位停留的时间不同、各部位产生的消化液成分与量以及各部位机械运动程度不同，造成营养物质在消化道各部位的消化程度差异颇大。

口腔内消化。食物在口腔内经过咀嚼被磨碎，由唾液湿润，形成食团，便于吞咽。从吞咽开始至食团入胃所需的时间，与食物的性状及人体体位有关。液体食物需3～4s，糊状食物约5s，固体食物需6～8s，一般不超过15 s。由于食物在口腔内停留时间很短，仅有少量淀粉在唾液淀粉酶作用下分解为麦芽糖。(www.xing528.com)

胃内消化。食物入胃后，受到胃液的化学性消化和胃壁肌肉运动的机械性消化的共同作用。正常成人胃液分泌量为1.5～2.5 L/d。胃液的pH值为0.9～1.5，具有较强的酸性，不仅可以激活胃蛋白酶（其最适pH值为2），而且在进入小肠后能引起促胰液素的分泌，从而促进胰液、胆汁和小肠液的分泌。因此，胃液中完成化学性消化的主要成分是盐酸和胃蛋白酶。胃蛋白酶的作用是蛋白质消化的初级阶段，其最重要的特点是能够消化胶原蛋白（一种不易被其他消化酶所影响的纤维蛋白），将蛋白质降解为蛋白胨和少量多肽。胃液分泌的自然刺激是进食。

食物入胃后约5 min，胃即开始蠕动，以利于食物与胃液混合，协助化学性消化过程。食物由胃进入十二指肠的过程称为胃排空。食物的排空速度与食物的物理性状及化学组成有关，通常稀薄、流体食物比黏稠、固体食物排空快，颗粒小的食物比大块食物排空快。3种主要食物中，糖类排空速度最快，蛋白质次之，脂肪类最慢。混合食物完全排空通常需要4～6 h。

小肠内消化。小肠内消化是整个消化过程中最重要的阶段，食物消化的主要部位在小肠。食糜受到小肠的机械性消化及胰液、胆汁和小肠液的化学性消化的作用。食物经过小肠后消化过程基本完成。

胰液是由胰腺分泌的具有很强消化能力的消化液，pH值为7.8～8.4，呈碱性。正常人分泌量为1～2 L/d。胰液中含有浓度较高的碳酸氢盐，可以中和进入十二指肠的胃酸，并提供各种消化酶的最适宜pH值环境。消化酶主要有胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、核苷酸酶及脱氧核糖核苷酸酶等，可以分解碳水化合物、脂类、蛋白质三大基本营养物质，因而是所有消化液中最重要的一种。胆汁由肝细胞分泌，其成分复杂，包括胆盐、胆色素等。胆盐是由肝细胞分泌的胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸结合而成的钠盐或钾盐，是胆汁参与消化与吸收的主要成分。胆盐能乳化脂肪，增加脂肪酶的作用面积，加速脂肪的分解；促进脂溶性维生素吸收；促进胆汁的自身分泌，即肠-肝循环。小肠液为一种弱碱性液体，pH值为7.5～8.0，渗透压与血浆相等。正常成人日分泌量为1～3 L/d。大量的小肠液可以进一步中和胃酸，稀释消化产物，降低其渗透压，有利于吸收过程。真正由小肠分泌的酶主要是肠激活酶，具有激活胰蛋白酶原为活性胰蛋白酶，促进蛋白质消化的作用。

小肠的机械性消化包括紧张性收缩、分节运动及蠕动三种形式。小肠的紧张性收缩能加速内容物的混合及转运；以环形肌为主的节律性收缩和舒张，即分节运动，促使食糜与消化液充分混合，并挤压肠壁促进血液及淋巴液的回流；小肠的蠕动有助于将其内容物向大肠推送。

大肠内消化。人类的大肠内没有重要的消化活动。大肠的主要功能在于为消化后的食物残渣提供暂时贮存场所。大肠液中的黏液蛋白对肠黏膜具有保护作用，并具有润滑粪便的作用。食物残渣进入大肠后，通过大肠的机械运动被向肛门方向推送，最终通过排便反射将粪便排出体外。

2.吸收

食物的成分或其消化后的产物通过消化道上皮细胞进入血液或和淋巴的过程称为吸收。

（1）吸收的部位

消化道的不同部位对物质的吸收能力和吸收速度明显不同，这主要取决于消化道各部位的组织结构，以及食物在各部位被消化的程度和停留的时间。口腔及食道内基本不具有吸收能力。胃黏膜无绒毛，且上皮细胞间紧密连接，只能吸收酒精和少量水分。小肠是吸收的主要部位，糖类、脂肪和蛋白质的消化产物大部分在十二指肠和空肠吸收，回肠能够吸收胆盐和维生素B12。大肠主要吸收水分和盐类，一般认为，结肠可吸收其肠腔内80%的水和90%的Na+及Cl-。

（2）小肠吸收的特点

小肠黏膜具有大量环形皱襞，使得吸收面积增大3倍；黏膜表面拥有大量绒毛，使得吸收面积又增加10倍；每条绒毛的外面是一层柱状上皮细胞；电子显微镜下可见，柱状上皮细胞顶端又有1000根左右的微绒毛，进一步使吸收面积增加20倍。因此，环形皱襞、绒毛及微绒毛共同作用使得小肠具有巨大的吸收面积，比同样长短的简单圆筒的面积增加约600倍，达到200～250 cm2（见图3-1）。

图3-1　小肠吸收面积

此外，绒毛内内丰富的毛细血管和淋巴管（见图3-2），食物在小肠停留的时间较长（3～8 h），以及食物在小肠内已被消化为利于吸收的小分子物质，这些有利条件均有助于小肠的吸收作用。

图3-2　小肠绒毛富含毛细管和淋巴管

（3）小肠内主要营养物质的吸收

水、无机盐、维生素可不经消化被小肠直接吸收进入血液。人体吸收回体内的水分总量可达8 L/d。值得注意的是铁的吸收，食物中的铁绝大部分是三价的高铁形式，但有机铁和高铁都不易被吸收，须还原为亚铁后才能被吸收。亚铁的吸收速度比相同量的高铁要快2～5倍。维生素C能将高铁还原为亚铁而促进铁的吸收。因此，运动员在大运动量训练期间，补充铁的同时一定要注意补充维生素C。糖类只有分解为单糖时才能被小肠上皮细胞吸收。蛋白质经消化分解为氨基酸后，几乎全部被小肠吸收。脂肪的消化产物（脂肪酸、甘油-酯及胆固醇等）与胆盐结合形成水溶性复合物，才能被吸收入毛细淋巴管（长链脂肪酸）或是直接进入门静脉（中、短链脂肪酸）。此外，有些未经消化的天然蛋白质或蛋白质分解的中间产物，也可被小肠黏膜吸收，但其量极小（见图3-3）。

图3-3　各种营养物质在小肠的吸收部位

（三）肌肉运动对消化和吸收机能的影响

肌肉运动可以产生骨骼肌血管扩张、血流量增加，内脏血管收缩、血流量减少的效应，导致胃肠道血流量明显减少（较安静时减少2/3左右），消化腺分泌消化液量下降；运动应激亦可致胃肠道机械运动减弱，使消化能力受到抑制。为了解决运动与消化机能的矛盾，一定要注意运动与进餐之间的间隔时间。饱餐后，胃肠道需要血液量较多，此时立即运动，将会影响消化，甚至可能因食物滞留造成胃膨胀，出现腹痛、恶心及呕吐等运动性胃肠道综合征。剧烈运动结束后，亦应经过适当休息，待胃肠道供血量基本恢复后再进餐，以免影响消化吸收机能。