4.1 三大栄養素
三大栄養素（マクロ栄養素）は、タンパク質、脂質、炭水化物であり、エネルギー源として、また体の構成成分として不可欠な栄養素である。本章では、各栄養素の生理的役割、必要量、質の評価、適切なバランスについて解説する。
最終更新：2025年1月
ナレーション
1. 三大栄養素の概要
1.1 エネルギー産生栄養素
三大栄養素は、体内で代謝されてエネルギー（ATP）を産生するため、エネルギー産生栄養素とも呼ばれる [1]。
| 栄養素 | エネルギー密度 | 主な役割 |
|---|---|---|
| タンパク質 | 4 kcal/g | 体構成成分、酵素、ホルモン |
| 脂質 | 9 kcal/g | エネルギー貯蔵、細胞膜、ホルモン |
| 炭水化物 | 4 kcal/g | 即時エネルギー、脳の燃料 |
アルコールも7 kcal/gのエネルギーを持つが、必須栄養素ではないため三大栄養素には含まれない。
1.2 エネルギー比率（PFCバランス）
日本人の食事摂取基準（2020年版）における成人のエネルギー産生栄養素バランスの目標量は以下の通りである [2]。
- タンパク質（P）：13〜20%
- 脂質（F）：20〜30%
- 炭水化物（C）：50〜65%
これらは目標量であり、個人の活動量、健康状態、目標によって調整される。
2. タンパク質
2.1 タンパク質の役割
タンパク質は、アミノ酸がペプチド結合で連結した高分子である。体内では以下の役割を果たす [3]。
- 構造タンパク質：筋肉（アクチン、ミオシン）、皮膚・腱（コラーゲン）、毛髪（ケラチン）
- 酵素：代謝反応の触媒
- ホルモン：インスリン、成長ホルモンなど
- 輸送タンパク質：ヘモグロビン、アルブミン
- 免疫：抗体（免疫グロブリン）
- エネルギー源：糖新生の基質（飢餓時）
2.2 アミノ酸
タンパク質を構成するアミノ酸は20種類あり、うち9種類は体内で合成できない必須アミノ酸である [4]。
| 分類 | アミノ酸 |
|---|---|
| 必須アミノ酸 | ロイシン、イソロイシン、バリン（BCAA）、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、トリプトファン、ヒスチジン |
| 条件付き必須 | アルギニン、システイン、グルタミン、チロシン、グリシン、プロリン |
| 非必須アミノ酸 | アラニン、アスパラギン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン |
ロイシンは筋タンパク質合成の主要なシグナルとして特に重要である。
2.3 タンパク質の質
タンパク質の質は、アミノ酸組成と消化吸収率で評価される [5]。
- PDCAAS（タンパク質消化性補正アミノ酸スコア）：必須アミノ酸パターンと消化率を考慮。最大値1.0
- DIAAS（消化性必須アミノ酸スコア）：個別アミノ酸の回腸消化率を考慮。より精密
| 食品 | PDCAAS | 特徴 |
|---|---|---|
| 卵 | 1.0 | 完全タンパク質の基準 |
| 牛乳 | 1.0 | カゼイン、ホエイを含む |
| 牛肉 | 0.92 | 高品質動物性タンパク質 |
| 大豆 | 0.91 | 植物性では最高品質 |
| 小麦 | 0.42 | リジンが制限アミノ酸 |
2.4 必要量
タンパク質の推奨摂取量は以下の通りである [6]。
- 一般成人：体重1kgあたり0.8g/日（日本の推奨量は0.9g/kg）
- 高齢者：1.0〜1.2g/kg/日（サルコペニア予防）
- レジスタンス運動者：1.6〜2.2g/kg/日
- 減量中：1.2〜1.6g/kg/日（筋肉維持のため高め）
1食あたり20〜40gのタンパク質摂取が、筋タンパク質合成を最大化するとされる。
3. 脂質
3.1 脂質の役割
脂質は最も効率的なエネルギー貯蔵形態であり、以下の役割を果たす [7]。
- エネルギー貯蔵：脂肪組織に大量のエネルギーを蓄積
- 細胞膜構成：リン脂質が細胞膜の主成分
- ホルモン前駆体：ステロイドホルモン、エイコサノイド
- 脂溶性ビタミンの吸収：ビタミンA、D、E、Kの吸収に必要
- 断熱・保護：体温維持、臓器の保護
3.2 脂肪酸の分類
| 分類 | 特徴 | 例 | 主な食品 |
|---|---|---|---|
| 飽和脂肪酸 | 二重結合なし、常温で固体 | パルミチン酸、ステアリン酸 | 肉、乳製品、ココナッツ油 |
| 一価不飽和脂肪酸 | 二重結合1つ | オレイン酸（ω-9） | オリーブ油、アボカド |
| 多価不飽和脂肪酸 | 二重結合2つ以上 | リノール酸（ω-6）、α-リノレン酸（ω-3） | 植物油、魚油 |
| トランス脂肪酸 | 工業的水素添加で生成 | エライジン酸 | マーガリン、ショートニング |
3.3 必須脂肪酸
体内で合成できない必須脂肪酸は以下の2つである [8]。
- リノール酸（ω-6）：アラキドン酸の前駆体。炎症性エイコサノイドの産生
- α-リノレン酸（ω-3）：EPA、DHAの前駆体。抗炎症作用
ω-6/ω-3比は4:1以下が推奨されるが、現代の食事では10:1〜20:1と偏りがちである。
3.4 EPA・DHA
EPA（エイコサペンタエン酸）とDHA（ドコサヘキサエン酸）は、α-リノレン酸から変換されるが、変換効率は低い（5〜10%）ため、魚からの直接摂取が効率的である [9]。
- EPA：抗炎症、血小板凝集抑制、中性脂肪低下
- DHA：脳・網膜の構成成分、神経発達
- 推奨摂取量：EPA+DHAで250〜500mg/日
3.5 脂質の摂取目標
日本人の食事摂取基準における脂質の目標量は以下の通りである。
- 総脂質：エネルギーの20〜30%
- 飽和脂肪酸：7%以下
- トランス脂肪酸：1%未満（可能な限り少なく）
- n-3系脂肪酸：成人男性2.0〜2.2g/日、女性1.6〜2.0g/日
4. 炭水化物
4.1 炭水化物の分類
炭水化物は、糖質と食物繊維に分類される [10]。
| 分類 | 種類 | 例 |
|---|---|---|
| 単糖類 | グルコース、フルクトース、ガラクトース | 果物、蜂蜜 |
| 二糖類 | スクロース、ラクトース、マルトース | 砂糖、牛乳 |
| オリゴ糖 | 3〜9個の糖が結合 | 豆類、玉ねぎ |
| 多糖類 | デンプン、グリコーゲン | 穀物、イモ類 |
| 食物繊維 | 難消化性炭水化物 | 野菜、全粒穀物 |
4.2 糖質の役割
- 即時エネルギー：グルコースは最も迅速に利用可能なエネルギー源
- 脳の燃料：脳は通常グルコースを主燃料とする（約120g/日）
- グリコーゲン貯蔵：肝臓（約100g）と筋肉（約400g）に貯蔵
- タンパク質節約作用：十分な糖質摂取は筋肉分解を防ぐ
4.3 食物繊維
食物繊維は消化酵素で分解されない炭水化物であり、以下の機能を持つ [11]。
| 種類 | 特性 | 機能 | 食品例 |
|---|---|---|---|
| 水溶性食物繊維 | 水に溶けてゲル化 | 血糖上昇抑制、コレステロール低下、腸内細菌の餌 | オートミール、果物、豆類 |
| 不溶性食物繊維 | 水に溶けない | 便容積増加、腸管通過促進 | 全粒穀物、野菜、ナッツ |
食物繊維の目標量は、成人男性21g/日以上、女性18g/日以上である。
4.4 血糖指数（GI）
グリセミック指数（GI）は、食品が血糖値を上昇させる速度を示す指標である [12]。
- 高GI（70以上）：白パン、白米、ジャガイモ
- 中GI（56-69）：玄米、全粒パン、バナナ
- 低GI（55以下）：豆類、オートミール、多くの野菜
グリセミック負荷（GL）は、GI×炭水化物量÷100で計算され、実際の食事の血糖への影響をより正確に反映する。
4.5 添加糖の制限
WHOは、添加糖（遊離糖類）の摂取をエネルギーの10%未満、可能であれば5%未満に制限することを推奨している [13]。
- 添加糖：食品・飲料に添加される糖、蜂蜜、シロップ、果汁
- 健康リスク：肥満、2型糖尿病、う蝕（虫歯）
- 10%の目安：2000kcal摂取で50g（砂糖大さじ約12杯）
5. 栄養バランス
5.1 PFCバランスの考え方
最適なPFCバランスは、個人の目標、活動量、健康状態によって異なる [14]。
| 目標 | タンパク質 | 脂質 | 炭水化物 |
|---|---|---|---|
| 一般的な健康維持 | 15-20% | 20-30% | 50-60% |
| 筋肉増加 | 25-30% | 20-30% | 40-50% |
| 減量 | 25-35% | 20-35% | 30-45% |
| 持久系アスリート | 15-20% | 20-30% | 55-65% |
5.2 質の重視
三大栄養素は量だけでなく質も重要である。
- タンパク質：多様な食品源から摂取し、必須アミノ酸を確保
- 脂質：飽和脂肪酸を減らし、不飽和脂肪酸（特にω-3）を増やす
- 炭水化物：精製糖より全粒穀物・野菜・果物から摂取
5.3 食事パターン
個々の栄養素よりも、食事パターン全体が健康アウトカムに影響する [15]。
- 地中海食：オリーブ油、魚、野菜、全粒穀物、ナッツを多く摂取
- DASH食：高血圧予防のための食事パターン
- 和食：魚、大豆、野菜、発酵食品を重視
これらに共通するのは、超加工食品を避け、自然に近い食品を多く摂取することである。
6. 実践的な食事設計
6.1 タンパク質の分配
1日のタンパク質摂取を均等に分配することで、筋タンパク質合成を最大化できる [16]。
- 推奨：毎食20〜40gのタンパク質を摂取
- 避けるべき：朝食を抜く、夕食に偏る
- 目安：手のひらサイズのタンパク質源を毎食
6.2 脂質の選択
- 増やす：魚（週2回以上）、オリーブ油、ナッツ、アボカド
- 減らす：加工肉、揚げ物、菓子類
- 避ける：トランス脂肪酸（部分水素添加油脂）
6.3 炭水化物の選択
- 優先：全粒穀物、野菜、豆類、果物
- 適度に：白米、パスタ、パン
- 制限：砂糖入り飲料、菓子、精製度の高い食品
6.4 プレートモデル
実践的な食事構成の目安として、プレートモデルが有用である。
- 野菜：皿の半分
- タンパク質源：皿の1/4
- 炭水化物源：皿の1/4（できれば全粒穀物）
- 付け合わせ：良質な油脂（ドレッシング、調理油）
7. 参考文献
- [1] Gropper SS, Smith JL. Advanced Nutrition and Human Metabolism. 7th ed. Cengage Learning; 2018.
- [2] 厚生労働省. 日本人の食事摂取基準（2020年版）. 2019.
- [3] Wu G. Dietary protein intake and human health. Food Funct. 2016;7(3):1251-1265.
- [4] Reeds PJ. Dispensable and indispensable amino acids for humans. J Nutr. 2000;130(7):1835S-1840S.
- [5] Schaafsma G. The Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score. J Nutr. 2000;130(7):1865S-1867S.
- [6] Morton RW, et al. A systematic review, meta-analysis and meta-regression of the effect of protein supplementation on resistance training-induced gains in muscle mass and strength. Br J Sports Med. 2018;52(6):376-384.
- [7] Calder PC. Functional Roles of Fatty Acids and Their Effects on Human Health. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 2015;39(1 Suppl):18S-32S.
- [8] Simopoulos AP. The importance of the omega-6/omega-3 fatty acid ratio in cardiovascular disease and other chronic diseases. Exp Biol Med. 2008;233(6):674-688.
- [9] Swanson D, et al. Omega-3 fatty acids EPA and DHA: health benefits throughout life. Adv Nutr. 2012;3(1):1-7.
- [10] Slavin JL, Lloyd B. Health benefits of fruits and vegetables. Adv Nutr. 2012;3(4):506-516.
- [11] Lattimer JM, Haub MD. Effects of dietary fiber and its components on metabolic health. Nutrients. 2010;2(12):1266-1289.
- [12] Jenkins DJ, et al. Glycemic index of foods: a physiological basis for carbohydrate exchange. Am J Clin Nutr. 1981;34(3):362-366.
- [13] World Health Organization. Guideline: Sugars intake for adults and children. WHO; 2015.
- [14] Aragon AA, et al. International society of sports nutrition position stand: diets and body composition. J Int Soc Sports Nutr. 2017;14:16.
- [15] Hu FB. Dietary pattern analysis: a new direction in nutritional epidemiology. Curr Opin Lipidol. 2002;13(1):3-9.
- [16] Mamerow MM, et al. Dietary protein distribution positively influences 24-h muscle protein synthesis in healthy adults. J Nutr. 2014;144(6):876-880.