BASIC Nutrition カラダと栄養

五大栄養素

栄養素とは、食べ物の中に含まれている様々な物質のうち身体に必要不可欠な成分である「炭水化物(糖質+食物繊維)」、「たんぱく質」、「脂質」、「ビタミン」、「ミネラル」を指します。また、炭水化物を糖質と食物繊維の2つに機能性を分けたり、水を加えて六大栄養素と呼ぶこともあります。

たんぱく質

私たちの体を構成する細胞の主要成分であり、20種類のアミノ酸がペプチド結合してできた化合物を指します。ペプチド結合したアミノ酸の個数が少ない場合にはペプチドとも呼ばれます。エネルギーが不足した際には、体内でエネルギー源(4kcal/g)としても利用されます。

たんぱく質の働き

構成するアミノ酸の数や種類、またペプチド結合の順序によって種類が異なります。主に「筋肉・臓器・皮膚・毛髪などの体を構成するもの」「ホルモン・酵素・抗体などの体調調節するもの」「ヘモグロビンやアルブミンなど物質輸送に関与するもの」「γグロブリンなど生体防御に働くもの」があります。

たんぱく質を構成するアミノ酸

たんぱく質を構成するアミノ酸は、神経伝達物質やビタミン、その他の重要な生理活性物質の前駆体ともなっており、人間はアミノ酸20 種類のうち、11種類を体内で合成することができます。それ以外の9 種類は、食事によって摂取しなければなりません。この9種類のアミノ酸を「必須アミノ酸」と呼びます。

必須アミノ酸 トリプトファン、リシン(リジン)、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン(スレオニン)、バリン、ロイシン、イソロイシン、ヒスチジン)
非必須アミノ酸 グリシン、アラニン、セリン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、アルギニン、システイン、チロシン、プロリン
たんぱく質欠乏症

体内のたんぱく質が欠乏すると、カシオコアと呼ばれる栄養障害を引き起こし、成長障害・体力や免疫力の低下などが起こります。これは、貧しい社会においては主要な健康問題とされており、先進国でも食事摂取量が低下した高齢者では同様の問題が見られています。過剰摂取の問題に関しては十分には知られていませんが、今後の研究により知見が増えることも考えられます。

たんぱく質の評価方法
  • 1973年 FAO/WHO:アミノ酸評点パターン
  • 1985年 FAO/WHO/UNU:アミノ酸評点パター
  • 2007年 FAO/WHO/UNU:評点パターン
  • 1993年 FAO:たんぱく質消化性補正アミノ酸スコア(PDCAAS:Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score)
    PDCAA = アミノ酸スコア×消化吸収率
  • 2013年 FAO:消化性必須アミノ酸スコア(DIAAS:Digestable Indispensable Amino Acid Score)
    DIAAS = 食物たんぱく質1g中の消化性食物必須アミノ酸のmg数/参照たんぱく質1g中の同じ消化性食物必須アミノ酸のmg数

脂質

脂質は、生体成分のうちの水に溶けない物質であり、脂肪酸、中性脂肪、リン脂質、糖脂質及びステロール類などがあります。体内では水分の次に多く含まれており、食物から体内に取り入れた脂質は、主に小腸で消化されます。余った脂質は、中性脂肪として体内に蓄えられ多く摂り過ぎた場合、肥満を招き生活習慣病の原因となることがわかっています。

脂質の働き

脂質は細胞膜の主要な構成成分とされ、効率のよいエネルギー源(9kcal/g)であり、かつエネルギー貯蓄物質でもあります。脂溶性ビタミン(ビタミンA/D/E/K)やカロテノイドの吸収を助ける働きを持ち、各種生理活性物質の原料となることもわかっています。n-6 系脂肪酸とn-3 系脂肪酸は体内で合成できず、欠乏すると皮膚炎などが発症します。脂質の1種であるコレステロールは、細胞膜の構成成分とされ、肝臓において胆汁酸に変換されます。また、性ホルモン、副腎皮質ホルモンなどのステロイドホルモン、ビタミンD の前駆体となります。

脂質の種類
  • 単純脂質:中性脂肪
  • 複合脂肪:リン脂質やリポたんぱく質など
  • 誘導脂質:脂肪酸やコレステロールなどを含むステロイドなど
脂肪酸の種類
  • 飽和脂肪酸
  • 一価不飽和脂肪酸
  • 多価不飽和脂肪酸

    ・n-3系脂肪酸:α-リノレン酸、EPA、DHAなど
    ・n-6 系脂肪酸:リノール酸、γ─リノレン酸、アラキドン酸など

トランス脂肪酸

工業的に水素添加を行い不飽和脂肪酸(液状油)を飽和脂肪酸(固形油)に変える際に生じます。多量摂取は冠動脈疾患のリスクを高めることが報告されていますが、乳製品、肉の中に含まれているトランス脂肪酸は、冠動脈疾患のリスクにはならないことが多く示されています。

食事性コレステロール

摂取されたコレステロールの40~60%が吸収されますが、体内で作られるコレステロールとの割合では1/3~1/7程度に過ぎません。また、多く摂取すると肝臓でのコレステロール合成は減少し、反対に少なく摂取するとコレステロール合成は増加し、末梢への補給が一定に保たれるようにフィードバック機構が働くとされています。このため、コレステロール摂取量が直接血中総コレステロール値に反映されるわけではありません。

炭水化物

炭水化物は人間の消化酵素で消化できる易消化性炭水化物(いわゆる糖質)と、消化できない難消化性炭水化物(いわゆる食物繊維)に分類されます。易消化性炭水化物にはデンプン、グリコーゲンなどがあり、約4 kcal/g のエネルギー源となります。難消化性炭水化物は、腸内細菌による発酵分解によってエネルギーを産生しますが、その値は一定でなく、有効エネルギーは0~2 kcal/g と考えられています。

炭水化物の役割

糖質は、脳、神経組織、赤血球、腎尿細管、精巣、酸素不足の骨格筋などに代表される、"通常はぶどう糖しかエネルギー源(4kcal/g)として利用できない組織"に対して、ぶどう糖を供給します。グリコーゲンとして肝臓や筋肉の貯蓄され、食物繊維はエネルギー源としてではなく、それ以外の生理的機能による生活習慣病との関連が注目されています。

炭水化物の種類
  • 糖類(重合度が1 又は2)・・・単糖類(ぶどう糖、果糖、ガラクトース)、二糖類(しょ糖、乳糖、麦芽糖等)
  • 少糖類(重合度3~9):オリゴ糖
  • 多糖類(重合度10 以上)・・・でんぷん(アミロースやアミロぺクチン)、食物繊維(セルロース、ヘミセルロース、ぺクチン等)
  • 食物繊維・・・不溶性食物繊維:セルロース・ヘミセルロース・キチン・キトサンなど、水溶性食物繊維:ペクチン・グルコマンナン・アルギン酸・アガロース・アガロペクチン・カラギーナン・ポリデキストロースなど

ビタミン

人体の機能を正常に保つために必要な有機化合物であり、「水溶性ビタミン9種類」と「脂溶性ビタミン4種類」に分けることができます。ビタミンは体内でほとんど作ることができないため、食品から摂取する必要があります。

ビタミンミネラル

ミネラル

ミネラルは体内で合成できないため、食品から摂取する必要があります。不足した場合は、欠乏症やさまざまな不調が発生し、摂りすぎた場合にも過剰症や中毒を起こすものがあります。現在のところ、「主要ミネラル7種類」と「微量ミネラル9種類」の計16種類がある。厚生労働省が発表している「日本人の食事摂取基準(2005年版)」では、摂取量の指標が定められています。似通った性質のミネラル同士ではお互いの吸収や働きを妨げることがあるため、バランスよく摂ることが必要です。

ビタミンミネラル

全ての生命にとって不可欠の物質であり、かつ、単独の物質としては人間の身体で最大の構成要素でもあります。人間では、年齢並びに除脂肪体重などによって異なるものの、水は体重のおよそ60% を占めており、細胞内液及び細胞外液(血漿、間質液)を構成し、体の中の全ての生化学反応の場を提供しています。また、栄養素の輸送及び老廃物の排泄のための溶媒として機能し、体温調節においても重要な役割を担っています。

水と代謝水

人間が体内で利用する水は、摂取される水と代謝水の二つからなり、水の体外への排泄は、尿、皮膚、呼吸、糞便を通じて行われます。通常、両者は量的に釣り合っています。さらに、代謝水と呼吸を通しての水の排泄は、ほぼ量的に等しいと考えられているので、水の摂取量と尿、皮膚、糞便を通じた排泄量の総量とは、ほぼ等しいということになります。

水の必要量を算定するための根拠

水の必要量を算定するためには、出納法と水の代謝回転速度を測定する方法が知られています。これらの方法を用いた結果によると、水の必要量は生活活動レベルが低い集団で2.3~2.5 L/日 程度、生活活動レベルが高い集団で3.3~3.5 L/日 程度と推定されています。

私たちが生きるために必要な1日のエネルギー量

私たちが1日に必要とするエネルギーの消費は、安静時代謝量(基礎代謝量、睡眠時代謝量)、活動代謝量、食事誘発性熱産生、身体活動から構成されます。その中でも基礎代謝量(basal metabolism rate: BMR)は、身体的・精神的に安静にしている状態のエネルギー代謝量であり、呼吸、血液循環、消化・吸収、体温維持など、生命維持だけに最低限必要なエネルギーを指します。体格、年齢、性別、身体活動レベル、ホルモンなど下記のようにさまざまな因子の影響を受けます。

体表面積 体表面積に比例して放熱量は多くなるため、年齢・性・体重が同じでも、身長が高くやせている人は基礎代謝が大きい。
年齢 体重1kgあたりの基礎代謝量は、体内代謝が活発な成長期などの影響を受けるため若年者ほど大きな値を示す。
性別 平均的に男性は女性に比較して筋肉量が多く代謝が活発な組織が多いため、女性よりも基礎代謝が大きい。
体格 筋肉質の人は脂肪質の人に比べて基礎代謝は大きい。
体温 皮膚表面からの放熱量が大きいため、体温が1℃上昇するごとに代謝量は13%増加する。
ホルモン 甲状腺ホルモン・副腎髄質ホルモンの分泌量の多い人は、体内代謝が活発なため基礎代謝が大きい。女性はエストロゲンなど女性ホルモンの分泌量の変化により、体温に影響を及ぼし、基礎代謝量は月経開始2~3日前に最高に達し、月経中に最低になる。
気温(季節) 外気温の影響により一般に夏に低く冬に高い。
推定式(kcal/日)
  • ハリス・ベネディクト(Harris-Benedict)の式

    男性: 66.47+(13.75×W)+(5.00×H)-(6.78×A)
    女性: 655.1+(9.56×W)+(1.85×H)-(4.68×A)

    W:実測体重(kg)H:身長(cm)A:年齢(歳) ※対象年齢:18歳以上

  • 国立健康・栄養研究所の式(Ganpule et al., 2007)

    ((0.1238+(0.0481×W)+(0.0234×H)-(0.0138×A)-性別※1))×1000/4.186

    ※1 性別 男性:0.5473×1、女性:0.5473×2

  • 国立スポーツ科学センター(JISS)

    除脂肪体重※2×28.5

    ※2 除脂肪体重=W - 脂肪量※3
    ※3 脂肪量=W × 体脂肪率

安静時に発生する基礎代謝量と比較し、勉強、仕事、家事など日常生活を営むにおける身体活動に必要なエネルギー代謝を活動代謝量と言います。さらに、食事誘発性熱産生(diet induced thermogenesis, DIT) とは、食物を食べることによりエネルギー代謝が亢進する状態を指し、特異動的作用(specific dynamic action, SDA)とも言われます。この代謝量は、食物中に含まれている糖質、脂質、たんぱく質のエネルギー比率によって異なり、たんぱく質だけを摂取した場合にはエネルギー摂取量の約30%に達し、糖質のみでは約6%、脂質のみでは約4%と言われており、平均すると約10%程度になるとされています。

参考文献

Position of the American Dietetic Association, Dietitians of Canada and the American College of Sport: Nutrition and athletic performance. J Am Diet Assoc. 2009;109(3):509-527
International Olympic Committee (IOC) consensus statement on sports nutrition 2010. J Sports Sci. 2010;29(SI):S3-S4.
Kreider RB, Wilborn Cd, Taylor L, et al. ISSN exercise and sport nutrition review: research and recommendations. Int J Soc Sports Nutr. 2010;7:7

日本人の食事摂取基準(2015年版)
Ralf Jager, Chad M. Kerksick, et al. ISSN Position Stand:protein and exercise. Int J Soc Sports Nutr. 2017;14:20
Chad M. Kerksick, Shawn Arent, et al. ISSN Position Stand:nutrient timing. Int J Soc Sports Nutr. 2017;14:33

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