14营养基础矿物质和微量元素

矿物质和微量元素王卫峰1.5.1概述1.5.2钙和磷1.5.3铁1.5.4碘1.5.5锌1.5.6铜1.5.71.5.81.5.91.5.1概述1）、矿物质的分类：（1）、存在于人体内的各种元素中，除碳、氢、氧和氮主要以有机化合物形式出现外，其余各种元素，无论其含量多少，可统称为无机盐，其中含量较多的有钙、镁、钾、钠、磷、硫、氯等七种元素，（2）、其它元素如铁．铜、碘、锌、锰、钻、硒等由于存在数量极少，有的甚至只有痕量，故称为微量元素或痕量元素。人体中的无机盐元素种类多，总量约占体重的5％，是构成体质和调节生理机能的重要物质，必须从食物中不断摄取。基本概念：1.矿物质：除碳、氢、氧和氮主要以有机化合物形式存在外，其余的存在人体内的元素统称为矿物质（或无机盐或灰分）。2.常量元素：体内的元素其含量大于体重0.01%者为常量元素。3.微量元素：体内的元素其含量小于体重0.01%者为微量元素。（必需元素）已经发现有20中左右的元素是构成人体组织、维持生理功能、生化代谢所必需。其中常量元素有7种，如钙、磷、钠、钾、氯、镁与硫。微量元素有10种，即铜、钴、铬、铁、氟、碘、锰、钼、硒和锌；硅、镍、硼、钒为可能必需元素。矿物质与其它营养素不同，不能在体内生成，且除非被排出体外，不可能在体内消失。因此必须通过膳食补充。在体内，矿物质的特点：①分布极不均匀；②其含量随年龄增加而增加，但元素间比例变动不大；③元素之间尚存在拮抗与协同作用；④元素特别是微量元素的摄入量具有明显的剂量反应关系。根据矿物质在食物中的分布及其吸收、人体需要特点，在我国人群中比较容易缺乏的有钙、铁、锌。在特殊地理环境或其它特殊条件下，也可能有碘、硒及其他元素的缺乏问题。2）矿物质的功能（1）、必需常量元素的功能（2）必需微量元素的功能3）矿物质的分布于存在4）食品矿物质的生物有效性5）矿物质的安全性6）矿物质对食品形状的影响1.5.2重要的矿物质元素1）钙（Ga)2）磷（P）3）铁（Fe）4）锌（Zn）5）碘（I）6）硒（Se）7）铜（Cu）8）铬（Gr）1）钙（Ga)成年时体内钙含量达850~1200克，是人体内含量最高的一种无机元素。体内的钙99%集中在骨骼和牙齿中，1%存在于软组织、细胞外液和血液中。存在于骨骼和牙齿中的钙，主要以羟磷灰石结晶的形式存在，维持骨和牙齿具有坚硬的结构和支架，另外约1％的钙常以游离的或结合的离子状态存在于软组织细胞外液及血液中，发挥重要的调节生理功能的作用，统称为混溶钙池。（1）钙的生理功能钙在人体中的作用如下：除以羟磷灰石结晶的形式存在于骨骼和牙齿中维持骨和牙齿具有坚硬的结构和支架外，还有：1)维持细胞的生存和功能细胞分裂繁殖，数目渐增，与单细胞渐渐改变功能，都需要钙的参加。钙自细胞外进入，唤醒细胞开始工作，否则细胞一直保持睡眠状态。钙进入细胞，发出电波，和布满全身的神经纤维，形成人体情报网络，信息的输入经过钙的活动才传到身体各部位。内分泌腺细胞分泌激素时也必需由钙经过血液，到器官中传递信息。细胞的单个功能和互相联络的网络都不能缺少钙，甚至老化、疾病、死亡都可以用钙的平衡说明。充分摄入钙质，细胞才能保持健康活跃，人也才能蓬勃和有朝气。2)参与神经肌肉的应激过程在细胞水平上，作为神经和肌肉兴奋－收缩之间的藕联因子，促进神经介质释放和内外分泌腺分泌激素的调节剂，传导神经冲动，维持心跳节律。钙有镇静作用，当体液中钙浓度降低时，神经和肌肉的兴奋性增高，肌肉出现自发性收缩，严重时出现抽搐，当体液中钙浓度增加时，则抑制神经和肌肉的兴奋性。3)钙对维持体内酸碱平衡3)钙对维持体内酸碱平衡，维持和调节体内许多生化过程是必需的，它能促进体内多种酶的活动，是多种酶激活剂,如脂肪酶、淀粉酶等等均受钙离子调节。当体内钙缺乏时蛋白质、脂肪、碳水化合物不能充分利用，导致营养不良、厌食、便秘、发育迟缓、免疫功能下降。4)钙为一种凝血因子4)钙为一种凝血因子，在凝血酶原转变为凝血酶时起到催化作用，然后凝血酶使纤维蛋白原聚合为纤维蛋白使血液凝固。钙与磷脂结合，维持细胞膜的完整性和通透性。钙离子能使体液正常通过细胞膜，通常用来缓解由于过敏等症所引起的细胞膜渗透压的改变。（3）吸收、排泄和储留①吸收：钙在小肠的吸收分主动转运和扩散转运两部分，膳食成分对钙吸收利用的影响：降低增高无影响植酸盐乳糖磷纤维某些氨基酸蛋白质草酸盐维生素D维生素C脂肪柠檬酸乙醇果胶影响钙质吸收的因素植物成分中的植酸盐、纤维素、糖醛酸、藻酸钠和草酸可降低钙的吸收，膳食脂肪对健康人的钙吸收影响不大，但使脂肪吸收不良或患脂肪痢患者的钙吸收降低。钙能与脂肪酸形成皂钙，当脂肪酸碳链增长，不饱和度降低时，钙的利用率更低。中链脂肪酸能改善脂肪和钙的吸收。婴儿代乳粉、胃切除或胆汁性肝硬变患者的饮食中应用颇适宜。维生素D可促进小肠吸收钙蛋白质被消化成氨基酸，如赖、色、精、亮、组等氨基酸，与钙形成可溶性钙盐，促进钙吸收。男子吸收钙优于女子。妇女接受雄激素时，钙吸收增加。随着年龄增加，钙吸收下降。60岁以上的老人钙吸收极差。②排泄吸收的钙的大部分经肠粘膜上皮细胞的脱落和消化液的分泌排入肠道。除来自膳食的钙以外，小肠消化液有600mg，肠内总钙量约为1200mg/天，其中600mg重吸收（reabsorption）,900mg由粪排出，250mg由尿排出，20～350mg由汗排出，高温作业者汗多，钙在汗中的浓度增加，损失钙可高达1g·d-1。接受期妇女乳中排出的钙约为150～300mg·d-1。粪钙包括未吸收摄入钙和分泌到胃肠道内源钙。每天进出体内的钙大致相等，处于平衡状态。即钙摄入量=粪钙+尿钙。（3）参考摄入量与食物来源中国营养学会推荐钙的AI值为0岁~300mg，0.5岁-400mg，4岁-800mg，11岁-1000mg，18岁-800mg，50岁-1000mg，孕妇1000mg，乳母1200mg。钙的食物来源应考虑钙含量及利用率。含钙较高的食物如奶与奶制品、小虾皮、海带、发菜和豆与豆制品。食物含量：乳及乳制品含钙丰富，吸收率高。水产品中小虾米皮含钙特多，其次是海带。干果豆和豆制口及绿叶蔬菜含钙亦不少。谷物、肉类和禽类含钙不多。骨粉含钙20%以上，吸收率约为70%。蛋壳粉含大量钙。膳食中补充骨粉或蛋壳粉可以改善钙的营养状况。2）磷（P）磷在生理上和生化上是人体最必需无机盐之一，但在营养上对它很少注意。因为细胞中普遍存在磷。动植物都有磷。磷在成人体内含量为650克，85%~90%存在于骨骼和牙齿中。食品中钙和磷含量（mg·100g食物-1）及比值品名钙磷钙/磷比人乳34152.3/1牛乳120931.3/1乳酪5903931.5/1鸡蛋552101/3.8鸡蛋黄1345321/4虾皮200010052/1黄豆3675711/1.6豆腐（南）240643.8/1豆腐（北）277574.9/1豆腐丝2842911/1芝麻酱8705301.6/1豌豆844001/4.8蚕豆615601/9.2小白菜93501.8/1标准粉382681/7.1标准米81641/20.5瘦猪肉111771/16.1瘦牛肉161681/38.8鸡（肉及皮）111901/17.3鲤鱼251751/7鲫鱼542031/3.8大黄鱼331351/4.1（1）生理功能(1)磷是构成骨骼及牙齿的主要成分。正常人骨骼中含磷总量为600、900克左右，约占体内含磷总量的80％。(2)参与物质能量代谢。如碳水化合物和脂肪的吸收与中间代谢都需要有磷酸化合物存在。三磷酸腺苷和磷酸肌酸中的磷具有贮存和转移能量的作用。(3)磷也是构成细胞重要的成分。如核酸、磷脂和某些辅酶等，并与蛋白质或脂肪结合成为核蛋白、横蛋白和磷脂等。(4)维持血液的政碱乎衡。磺在血泊中以酿式磷酸盐与碱式磷酸盐的形式存在，是维持酸碱平衡的一种经肿体系。（3）吸收和排泄①吸收：从膳食摄入磷酸盐有70%在小肠内吸收，中段吸收最多。摄入正常混合膳食时，吸收率约为60～７０％。牛奶喂养的婴儿肠中磷净吸收为65～75%，有乳喂养者在低磷膳时，吸收率最大可达到90%。谷类种子的磷为植酸形式的磷，人肠缺少乳糖酶，所以植酸利用率低。预先将谷粒浸泡在热水中或用酵母发面，可降低植酸磷的含量而增加无机磷酸盐的含量，从而提高磷的吸收率。若长期食用大量谷类食品，对植酸磷形成适应性，可不同程度地提高植酸磷的吸收率。磷的吸收需要维生素D。维生素D缺乏时，血清中无机磷酸盐下降。佝偻病患者血钙往往正常而血磷含量较低。钙、镁、铁、铝等金属离子常与磷酸形成难溶性盐而影响磷的吸收。高脂肪食物或脂肪消化与吸收不良时，肠中磷的吸收增加。但这种不正常情况会减少钙的吸收，扰乱钙磷平衡。②排泄：从膳食摄入的磷，有部分未吸收的，和分泌到胃肠道的内源磷一起随粪排出。每天摄入1.0～1.5g磷的男子，内源粪磷为3mg·kg·d-1。（3）参考摄入量中国营养学会推荐磷AI值，成人700mg。正常膳食可供给1g磷/天。我国膳食以谷类为主，磷偏高。美国规定磷的需要量如下：1岁以上男女的钙/磷比为1：1，1岁以下钙/磷比为1.5:1。日本1979年规定1岁以上男女钙/磷比为1：1，不满1岁者1：0.9，比美国的标准高。维持平衡时的需要量（mg·d-1）随年龄而下降，Sherman提出520～1200，男子为870，女子为800。它取决于蛋白质的需要量。磷的生理需要量为12.3mg·kg-1·d-1。儿童、孕妇和乳母磷的供给量应与钙相同。钙/磷比在2：1～1：2算适宜范围。6）食物含量人乳含磷为150～175mg·L-1,约3.3mg·100kJ·g-1蛋白质。钙/磷比为2：1。牛乳含磷100mg/L，或20mg·100kJ-1、30mg·g-1蛋白质。人乳含量可满足正常婴儿生长的需要。早产婴儿生长迅速，有乳不能满足其骨矿化的需要。磷不足是佝偻病的一个致病因素。牛乳含磷高，喂养新儿后，往往因磷摄入过多，新生儿的甲状旁腺功能未完善，不能分泌PTH以调节磷平衡，可引起血钙降低，生后第一周就可发生搐搦。在牛乳中加入乳酸钙，可以减少磷的吸收，防止低钙血症。3）铁（Fe）铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，总量为4~5克。体内铁60%~75%存在于血红蛋白中，3%在肌红蛋白，1%为含铁酶类。以上铁存在形式又称之为功能性铁。其余25%为贮存铁。体内含铁总随体重、血红蛋白浓度、性别而异。成年男子每公斤体重平均约含50mg，成年女子则为35mg。体内的铁按其功能可分为必需与非必需两部分。必需部分占体内铁总量的70%，存在于血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类（细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶）、辅助因子和运输铁中。非必需部分则作为体内的储备铁，主要以铁蛋白和含铁血黄素的形式存在于肝、脾和骨髓中。铁的必需部分大体有85%分布在血红蛋白中，5%在肌红蛋白中，10%在全身各处细胞内血红酶类中，或天其它酶系统中起辅助因子的作用。有4mg作为运输铁而与血浆中的运铁蛋白相结合。（1）生理功用铁在体内的生理功用主要作为血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素等的组成部分而参与体内氧的运送和组织呼吸过程。血红蛋白能与氧可逆地结合，当血液流经氧分压较高的肺泡时，血红蛋白能与氧结合成氧合血红蛋白；而当血液经氧分压较低的组织时，氧合血红蛋白又离解而成血红蛋白和氧，从而完成把从肺泡关至组织的任务。肌红蛋白能在组织内储存氧，细胞色素能在细胞呼吸过程中起转运电子的作用。（2）铁的吸收食物中的铁主要是三价铁，须在胃中经过胃酸的作用使之游离，并还原成二价铁后才能为肠粘膜所吸收。吸收部位主要在十二指肠和空肠。而胃、小肠下段和结肠只能吸收微量的铁。膳食中铁的吸收率平均约为10%。但各种食物间有很大的差异，动物性食品铁的吸收率一般高于植物性食品，例如牛肉为22%、牛肝为14～16%、鱼肉为11%，而玉米、大米、大豆、小麦中的铁吸收率只有1～5%。所以，如