矿物质1

四、矿物质（一）概述人体组织中含有自然界的各种元素，这些元素除了碳、氢、氧、氮组成碳水化合物、脂防、蛋白生素等有机化合物外，其他元素通称为矿物质(mineral)，亦称无机盐或灰分。矿物质占人体重量的4％～5％，按在体内含量的多少分为常量元素和微量元素。含量大于体重0．01％的称为常量元素或宏量元素(macroelements)，如钾、钠、钙、镁、硫、磷、氯。含量小于体重0．01％的称为微量元素(microelements)或痕量元素(traceelements)，其中，铁、锌、铜、铬、硒、碘、锰、氟、钴和钼10种微量元素为维持人体生命活动所不可缺少的必需微量元素；硅、镍、硼和钒为可能必需徽量元素；铅、镉、汞、砷、铝、锡和锂为具有潜在毒性，但低剂量可能具有功能作用的微量元素.矿物质在体内的生理功能主要有：1．构成人体组织的重要成分，如骨骼和牙齿组织大部分是由钙、磷和镁组成的，软组织中含钾较多。2．在细胞内外液与蛋白质一起调节细胞膜的通透性，控制水分进出，维持渗透压和酸碱平衡(酸性元素有氯、硫及磷，碱性元素有钠、钾及镁)。3．构成酶的成分或激活酶的活性，参与物质代谢。许多金属酶均含有微量元素，如碳酸酐酶含有锌，呼吸酶含铁和铜，谷胱甘肽过氧化物酶含有硒等。4．构成某些激素或参与激素的作用，如甲状腺素含碘，胰岛素含锌，铜参与肾上腺类固醇的生成等。矿物质在体内不能合成，必须从食物和饮用水中摄取。在人体新陈代谢过程中，每天都会有一定量的各种矿物质随各种途径如粪、尿、汗、头发、指甲、皮肤及黏膜的脱落排出体外。所以需要从膳食中补充。当矿物质摄入量不足，机体处于缺乏状态时，可出现各种缺乏症。矿物质的生理剂量与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用。矿物质之间还存在协同或拮抗作用，某种元素摄人过量会影响另一种元素的吸收或在体内的分布。所以在日常饮食中，或是将矿物质作为膳食补充剂使用时，要注意保持它们之间的平衡矿物质与人体美容之间存在着没去的联系。自由基学说认为：人体内的自由基水平随年龄的增长而升高，由自由基促成的脂质过氧化作用及生成的过氧化脂质随年龄的增大而增加，同时清除自由基的酶系与非酶系防御功能逐渐减弱，因而由自由基引起的障碍不断积累，导致生物体逐渐走向衰老。体内自由基反应的重要产物过氧化脂质，会破坏细胞膜的结构和功能，并能与蛋白质交联，导致脂褐质的生成，引起老年斑。或与胶原交联，导致胶原坚韧、长度缩短，胶原纤维失去弹性，皮肤出现皱纹。机体各组织中脂褐质的增加是体内自由基过量的表现。机体清除自由基的酶系与非酶系防御系统与必需微量元素含量密切相关，有机硒及以硒为活性中心的谷胱甘肽过氧化物酶是十分有效的自由基反应抑制物，而含锌、铜、锰的过氧化物歧化是清除脂质过氧化物、保护细胞膜结构和功能不受过氧化损害的生物酶，微量元素锌、铜、锰、硒的缺乏易导致这些酶的活性降低，从而加速衰老过程。硅和铜参与正常的蛋白质交联，可保护结缔组织特别是血管、骨骼和皮肤结缔组织的弹性、硬度和结构的完整，缺乏这两种元素时，会引起血管、骨骼、关节及皮肤的退行性变化等衰老表现及疾病。矿物质中的某些元素通过参与机体清除自由基的酶系与非酶系防御系统，帮助清除过量的自由基，从而起到美容和延缓衰老的作用。(二)钙1.钙在体内的分布与调节钙(calcium)是人体含量最多的无机元素，成人体内含钙量占体重的1·5％～2％。正常成人体内含有1000～1200g的钙，其中99％与磷形成磷酸盐以羟磷灰石或磷酸钙的形式集中在骨骼和牙齿中。其余1％的钙，以游离或结合的形式存在，一部分与枸橼酸螯合或与蛋白质结合；另一部分则以离子状态存在于软组织、细胞外液和血液中，统称为混溶钙池。正常情况下，人体血液中的钙浓度为2．25～2．75mmol/L，处于相对恒定的状态。当钙摄入严重不足或机体钙在某些情况下异常丢失时，可通过甲状旁腺激素、降钙素及l一25一(0H)2D3的相互作用来调节钙平衡，使骨脱矿化以维持血钙的浓度。2.钙的生理功能．(1)构成骨骼和牙齿的重要成分：钙参与人体的骨代谢，它与磷结合后，形成磷酸盐，通过不断沉积形成高强度的骨组织。混溶钙池中的钙与骨骼中的钙保持着动态平衡，骨骼中的钙不断地从破骨细胞中释放进入混溶钙池，混溶钙池中的钙又不断地沉积于成骨细胞中，由此使，骼不断更新。钙的这种更新速率随着年龄的增长而减慢。幼儿骨骼每1～2年更新一次；成年人10～12年更新一次；40—45岁以后骨吸收大于骨生成，骨组织中钙量逐渐减少；妇女停经后因雌激素水平下降，骨组织中钙量明显降低，易引起骨质疏松症。(2)维持神经肌肉的兴奋性：钙离子参与肌肉的收缩、神经冲动的传导及心脏的搏动等，当血浆钙离子浓度明显下降时，神经肌肉兴奋性增强，可引起手足抽搐和惊厥；当血浆钙离子浓度过高时，则可引起心脏和呼吸衰竭。(3)对酶的激活和血液的凝固过程起着重要作用：如ATP酶、脂肪酶、蛋白酶等都需要钙激活。钙可催化凝血酶原转变为凝血酶，将纤维蛋白原转变为不溶性的血纤维蛋白的网状物而发挥止血作用。(4)其他功能：促进细胞信息传递、参与激素的分泌、维持体液酸碱平衡及毛细血管渗透J土、维持细胞膜的稳定及生物膜的通透性等。3.钙的吸收与代谢人体摄入的钙主要在小肠上段吸收，通常膳食中20％～30％的钙通过肠道吸收进入血液。机体对钙的吸收是一种需要能量的主动转运过程，需要维生素D的活性代谢产物1，25一(OH)2D3的参与。机体根据需要调节钙的主动吸收，在需要量较高或摄入量较低时，对钙的主动吸收机制活跃。钙浓度高时，也可通过被动扩散吸收。钙的吸收利用受很多因素的影响，主要有：(1)年龄、生理及运动状况：钙的吸收率随着年龄的增长而下降，儿童骨骼中钙的代谢极为活跃，母乳喂养婴儿的钙吸收率可达60％，～’70％，成年人只有25％左右，一般40岁以后钙吸收率逐渐下降。当机体对钙的需要量增加时，如青春发育期、妊娠和哺乳期，肠道对钙的吸收相对活跃，吸收率可达40％，以上。体育锻炼可提高钙的吸收率。(2)膳食中钙、蛋白质及磷的摄入量：当膳食钙不足时肠道对钙的吸收率相对增强，摄入量增高时则相对下降。蛋白质摄入量在缺乏到适宜水平时，钙的吸收增加；当蛋白质摄人量超过适宜水平时，则对钙的吸收没有进一步的促进作用。低磷膳食可提高钙的吸收率，因此要求膳食中钙、磷比例适宜。(3)维生素D、乳糖和氨基酸：这些都是有利于钙吸收的因素。钙的吸收率受太阳紫外线的照射量及维生素D摄入量的影响，维生素D可诱导钙结合蛋白的合成、促进小肠对钙的吸收。乳糖发酵可降低肠道pH、乳糖与钙结合成低分子可溶性物质可促进钙的吸收。某些氨基酸如赖氨酸、色氨酸、精氨酸等，可与钙形成可溶性钙盐，有利于钙的吸收。(4)植酸、磷酸和草酸：这些是不利于钙吸收的因素。谷类和蔬菜等植物性食物中的植酸、磷酸和草酸可与钙形成难溶性的植酸盐、磷酸盐及草酸盐，阻碍钙的吸收。膳食纤维中的糖醛酸残基可与钙结合，妨碍钙的吸收。脂肪酸与钙结合形成脂肪酸钙，亦可影响钙的吸收。(5)药物的影响：某些抗生素如青霉素、氯霉素、新霉素有利于钙的吸收，而某些碱性药物如抗酸药、四环素、肝素等可使胃肠道pH升高，降低钙的吸收率。钙主要经肠道和泌尿系统排泄，也可通过汗液和乳汁排出。营养状况良好时，每天进出体内的钙大致相等，处于平衡状态。长期摄入高蛋白膳食可能导致尿钙排出增加，出现钙的负平衡。高钠的摄人可降低骨骼中钙的储存。’4。钙的缺乏与过量钙的缺乏主要影响骨骼发育和结构，表现为婴儿易患的佝偻病、成年人易患的骨质软化症以及老年人易患的骨质疏松症。婴儿缺钙可影响骨骼及牙齿的正常生长发育，出现缺钙的相关症状和体征。轻度缺钙可表现为夜间盗汗、手足抽搐、夜啼易惊、厌食、便秘、烦躁不安等，进一步可发展为骨骼形态的改变，如枕秃、肋骨串珠、肋缘外翻、鸡胸或x型腿、O型腿等典型佝偻病症状。中老年人随年龄增加，骨骼逐渐脱钙。妇女绝经后由于雌激素分泌减少，骨质丢失速度加快，易引起骨质疏松症、骨密度降低，不能保持骨骼结构的完整，通常在很小的外力下即可发生骨折。由于脊柱压缩变形，可导致驼背、身材变矮，影响形体美。钙缺乏者易患龋齿，影响牙齿的质量和美观。钙摄入过量也可对机体产生不良作用，增加患肾结石的危险性。草酸和膳食纤维摄入量高是易与钙结合形成结石的相关因子。钙与其他矿物质之问存在相互干扰和抑制作用，高钙膳食可抑制铁、镁、磷的吸收及降低锌的生物利用率。5．钙的参考摄入量及食物来源中国营养学会推荐成人钙的适宜摄人量(AI)为800mg／d。针对不同生理状况，对婴幼儿、儿童、孕妇、乳母和老年人均应适当增加钙的供给量：另外，需注意钙磷比例要适宜，0～6月龄婴儿的钙磷比例以2：1为宜。奶和奶制品含钙丰富且吸收率高，是钙的良好来源，另外，小虾皮、海带、豆类、芝麻酱和绿色蔬菜等含钙也较丰富。1．磷在体内的分布磷(phosphoIus)是人体含量较多的无机元素之一，成人体内含磷量约占体重的1％。正常成人体内含有600～’700g的磷，其中85％一90％以羟磷灰石的形式存在于骨骼和牙齿中，其余lO％～15％与蛋白质、脂肪、糖类及其他有机物结合，分布在细胞膜、骨骼肌、皮肤、神经组织及体液中。正常成人血清中无机磷的总量为0．87～1．45mmol／L。磷不但构成人体成分，还参与生命活动中重要的代谢过程。在正常膳食情况下，磷的含量往往超过人体的需要量，因而不易引起缺乏。2．磷的生理功能(1)构成骨骼和牙齿的重要成分：磷和钙结合成磷酸盐，以羟磷灰石的形式作为骨骼和牙齿的构成材料。(2)参与能量代谢过程：磷以磷酸根的形式与产能营养素释放出来的能量结合，合成高能磷酸键，储存于腺苷三磷酸(ATP)和磷酸肌酸分子中，当人体需要能量时再将其释放出来，以提高能量的有效利用率。(3)构成辅酶的成分及参与代谢物质的活化：磷参与很多酶系的辅酶或辅基的组成，如TPP、FAD等。另外，碳水化合物和脂肪的代谢过程需经过磷酸化才能进一步反应。(4)是构成核酸和脱氧核酸的重要原料，也是细胞膜的重要组成成分：磷在体内与蛋白质及脂肪结合，以核蛋白、磷蛋白和磷脂等形式作为细胞核、细胞膜及高密度脂蛋白结构的重要组成部分。(5)调节酸碱平衡：组成体内磷酸盐缓冲体系，磷酸盐可与氯离子结合为磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，从尿液排出，从而调节体液的酸碱平衡。3．磷的缺乏与过量磷在食物中分布较广，一般不会由于膳食的原因而引起磷的缺乏。临床上可见到磷缺乏症，如早产儿、长期大量使用抗酸药物的患者、禁食者或使用静脉营养而未补充磷的患者。严重的磷缺乏可引起低磷血症、厌食、贫血、肌无力、骨痛、佝偻病和骨软化等。过量的磷酸盐可干扰钙的吸收，引起低钙血症，导致神经兴奋性增强、手足抽搐和惊厥。也可引起高磷血症进而导致非骨组织的钙化。4。磷的参考摄入量及食物来源中国营养学会推荐成人磷的适宜摄入量(Aj)为。700mg／d。膳食中钙磷比例以在1：1～2：1之间为宜。动物性食物和植物性食物中均含丰富的磷。瘦肉、鱼、蛋、奶类及动物的肝、肾等多种动物性食物中含磷量较高，海带、紫菜、芝麻酱、花生、干豆类、坚果、粗粮等食物中含磷也较丰富。(四)镁镁(magnesium)是人体细胞内的主要阳离子，正常成人体内含镁20～28g，其中60％～65％存在于骨骼，其余分布在细胞内外液和肌肉、心、肝、胰等软组织中。血清镁的含量为O．75～0．95mmo]~／L。镁是多种酶的激活剂，在能量和物质代谢中具有重要作用。1．镁的生理功能(1)参与骨骼和牙齿的构成：镁、磷和钙共同构成骨骼和牙齿的成分，钙与镁既有协同作用又有拮抗作用。当钙摄入不足时，适量的镁可以代替钙；但当镁摄入量过多时，反而会阻止骨骼的正常钙化。(2)多种酶的激活剂：镁可参与体内300多种酶促反应，是体内一些高能磷酸键转移酶等的激活剂，如乙酰辅酶A、胆碱酯酶和碱性磷酸酶等，这些酶在能量和物质代谢中都是非常重要的.(3)维持体液酸碱平衡和神经肌肉的兴奋性：镁和钙、钠、钾一起，与相应的负离子协同维持体内酸碱平衡和