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第三节矿物质王晓瑜副教授人体中几乎含有自然界存在的所有元素。其中，有20多种是构成人体组织、维持生理功能和生化代谢所必需的。其中碳、氢、氧、氮构成有机物质，如蛋白质、脂肪和碳水化合物及水分，其余各种元素统称为矿物质或无机盐。无机盐约占人体重量的5%。概念及分类1、按矿物质在体内含量高低来分常量元素：含量大于体重的0.01%的称为常量元素。钾、钠、钙、镁、磷、硫、氯微量元素含量小于体重的0.01%的称为微量元素，在低浓度下才具有生物学的作用。2、按矿物质对人体健康影响来分A：必需元素维持人体健康所必需的元素，缺乏时可使机体组织和功能出现异常。目前人们认为必需的微量元素有14种，它们是：铁、锌、硒、碘、氟、钴、铜、锰、钼、铬、钒、镍、锡、硅、B：非必需元素具有潜在毒性，但在低剂量时可能具有人体必需功能的微量元素氟、铅、镉、汞、砷、铝、锡、锂、C：有毒元素铅、汞、镉、砷、组成人体的元素人体组织几乎含有自然界存在的所有元素。其中碳、氢、氧、氮四种元素主要组成蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机物，其余各种元素大部分以无机化合物形式在体内起作用，统称为矿物质或无机盐。1、体内矿物质的特点1)矿物质在体内随年龄增长而增加，但元素间比例变动不大；2)矿物质在体内分布极不均匀；3)矿物质不能在人体内合成，也不能在体内代谢过程中消失。但每天均有一定量矿物质元素经各种途径，排出体外，因此必须每日通过膳食补充；4)体内元素之间存在拮抗与协同、吸收和利用的相互关系，以及元素与机体营养状况的调节关系。矿物质的生理功能1)构成机体组织的重要材料；2)维持组织细胞渗透压与机体酸碱平衡；3)维持神经肌肉的兴奋性及细胞膜的通透性；4)构成机体某些具有特殊生理功能的活性物质；5)酶的激活剂。食品的成酸成碱作用•酸性元素：磷、硫、氯、•碱性元素：钾、钠、钙、镁、•是指摄入的食物经过消化吸收代谢后变成酸性或碱性“残渣”留在体内的作用。体内成碱性物质只能直接从食物中获取，而成酸性物质既可以来自食物，又可以通过食物在体内代谢的中间产物和终产物的形式提供。3、食品中矿物质的生物学有效性指食物中矿物质被机体实际吸收、利用的程度。动物性食物中的矿物质吸收利用程度高于植物性食物。人体内矿物质缺乏的主要因素1、地球中各种元素不平衡2、食物中含有矿物质拮抗剂3、食物加工过程中造成矿物质的损失4、摄入量不足或者有不良饮食习惯5、生理上有特殊营养需求的人群一、常量元素•常量元素的生理功能•构成组织（牙齿、软组织）•构成酶或激活酶•维持渗透压•维持酸碱平衡•维持神经肌肉的兴奋性（钙、镁、钾）1、钙——骨髂的基石成人体内含钙量约1000～1200g(占体重的2%)，在人体内元素中排第5位，是含量最多的矿物质。钙的生理功能1、构成机体的骨骼和牙齿2、脂肪酶、ATP酶等的激活剂3、维持神经肌肉的兴奋性4、维持正常的心跳节律5、作为凝血因子参与血凝过程钙的分布约99%集中在骨骼和牙齿中，主要以羟磷灰石形式存在。其余1%的钙，一部份与柠檬酸螯合或蛋白质结合，另一部份则以离子状态分布于软组织、细胞外液和血液中——这部分钙统称混容钙池。肾脏排出的钙：每天丢失150～200毫克；汗液和皮肤丢失的钙：约50毫克；乳母通过分泌乳汁丢失大量的钙；粪便排出的钙：主要包括肠道脱落细胞中的钙和未被吸收的消化液中的钙，每天丢失钙约200～300毫克；以上途径每天约丢失400～500毫克钙。钙缺乏症对机体产生的不利影响婴幼儿早期以精神症状为主，烦燥，易哭闹，睡眠不良。儿童期为佝偻病，与维生素D缺乏相关。头骨：方颅，前后囟门迟闭，牙迟出胸骨：串珠肋，鸡胸四肢：O形腿和X形腿中老年期为骨质疏松症：以骨质减少，骨脆性脆和易骨折为特征，发生年龄和程度与峰值骨密度，膳食情况，体育活动情况等有关。2004年《全国营养与健康状况》调查：50%的男性和60%的女性钙消费量远远少于RNI的50%。仅有9.5%的男性和7.1%的女性达到RNI的要求。我国人均钙摄入量只有392mg/天，占RNI的49%。钙过量对机体产生的不利影响增加肾结石危险性奶碱综合症：（MAS症：治疗消化性溃疡，Ca摄入量为1.5~16.5g/d，同时大量给予碳酸钙和奶类时出现，表现为高钙血、碱中毒和肾功能障碍）。影响其他矿物质的吸收和利用。钙的UL为2000mg/天。钙的食物来源1、奶类及其制品为钙的良好来源，含量丰富吸收率高；2、豆类、酸奶、卤水或石膏点的豆腐、坚果、瓜子类、深绿色蔬菜；3、发菜、芝麻酱、连骨和皮可吃的虾、小鱼等。4、硬水（美国1/2来自于奶，1/3来自于水）。另外，在选用蔬菜时，应注意其中植酸和草酸的含量。也可采取恰当的方法去除妨碍钙吸收的因素。中国居民膳食钙参考摄入量（mg/d）组别AIUL组别AIUL0~300—0.5~400—1~60020004~80020007~800200011~1000200014~1000200018~800200050~10002000孕妇中期10002000晚期12002000乳母12002000镁的分布与吸收正常成人体内镁含量约25克，其中60~65%存在于骨、牙齿，27%分布于软组织；镁主要分布于细胞内液，细胞外液的镁不超过1%；食物中的镁在整个肠道均可吸收；膳食中促进镁吸收的成分主要有氨基酸，乳糖等；抑制镁吸收的主要成分有过多的磷，草酸，植酸和膳食纤维。镁的生理功能激活多种酶的活性；调节神经，肌肉的兴奋性；促进和维持骨骼的生长，影响钙的吸收；对钾、钙通道的抑制作用。镁缺乏症镁缺乏原因：饥饿、胃肠外营养、蛋白质及能量营养不良、镁吸收障碍、慢性酒精中毒；对机体影响：引起血清钙浓度显著下降；神经肌肉兴奋性亢进；镁缺乏可能是绝经后骨质疏松的危险因数；镁耗竭可以导致胰岛素抵抗及其分泌损害。镁毒性原因：肾功能不全者，糖尿病酮症的早期，肾上腺皮质功能不全，骨髓瘤，关节炎，肺部疾患。主要表现为：腹泻是最敏感指标，神经系统出现嗜睡，肌无力，肌腱反射弱，肌麻痹，常发生低血压，严重时心脏完全传导阻滞或心搏停止。镁的食物来源绿叶蔬菜：油菜、苋菜、菠菜；糙粮：大麦、黑米、荞麦、坚果；肉类，淀粉类，牛奶含镁量中等；硬水（未被软化的水）、柑橘、•中国居民成人膳食镁适宜摄入量•AI:350毫克/天，是钙的一半。正常情况男性每天补钙700mg，需镁350mg，女性补钙800mg，需镁400mg。3、磷——与钙共存荣•钙磷比例以1：1.5较为适宜。•（一）生理功能1、构成骨骼和牙齿的重要成份。2、参与能量代谢。3、构成生命物质成份。几乎所有的物质都含有磷，一般不会缺乏。沙发——马铃薯综合症磷的分布磷是人体含量最多的元素之一，成人体内含磷750g左右，仅次于钙而居于第六位。总磷量的85%~90%存在于骨骼和牙齿中，其余10%~15%与蛋白质、脂肪、糖及其他有机物结合，分布于几乎所有组织细胞中，其中一半左右在肌肉。磷的生理功能骨、牙齿及软组织的重要成分；调节能量释放，是细胞内化学能的主要来源；生命物质成分：磷也构成细胞，作为核酸、蛋白质、磷酸和辅酶的组成成分；酶的重要成分：体内许多酶都需磷参与；物质活化：碳水化合物与脂肪的中间代谢与吸收，均需经过磷酸化；参与调节酸碱平衡的作用磷的需要量•正常膳食可供给1g/d，我国膳食以谷类为主，磷偏高。•1岁以上钙/磷比为1:1，1岁以下钙/磷比为1.5:1。钙/磷比在2:1—1:2算适宜范围。•儿童、孕妇和乳母磷的供应量应与钙相同。•磷摄入过量危害：最明显的危害是引起非骨组织的钙化。磷的食物来源瘦肉、蛋、奶、动物的肝和肾海带、紫菜芝麻酱、花生、干豆类坚果、粗粮注：粮食中磷为植酸磷、不经过加工处理，吸收利用率低。钾的分布体内钾主要存在于细胞内，约占总量的98%，其他存在于细胞外；钾在体内分布与器官大小及其细胞的数量和质量有关，其中70%钾储存于肌肉；正常人血浆浓度为3.5-5.3mmol/L，约为细胞内钾浓度的1/25。钾的生理功能•维持碳水化合物、蛋白质的正常代谢；维持神经肌肉的正常功能；维持心肌的正常功能：心肌细胞内外的钾浓度对心肌自律性、传导性和兴奋性有密切关系；维持细胞内外正常的酸碱平衡和电离子平衡；降低血压：血压与膳食钾、尿钾、总体钾或血清钾呈负相关，补钾对高血压及正常血压者有降低作用。钾缺乏症缺钾的原因：摄入不足或损失过多，但正常进食的人一般不易发生摄入不足。主要表现：肌无力及瘫痪心律失常横纹肌肉裂解症肾功能障碍钾毒性•主要表现：神经肌肉：极度疲乏软弱，四肢无力，下肢为重；心血管系统：心率缓慢，心音降低，早期可见血压偏高，晚期下降。钾的食物来源含钾较多的是那些未经加工的食物尤其是各种新鲜水果如香蕉、橙子、桔子、柠檬、杏、梅、甜瓜等，各种新鲜蔬菜如土豆、辣椒、苋菜、菠菜、油菜、蘑菇、紫菜、海带、花生、豆类、粗粮、新鲜精肉类等。钾的需要量成年人膳食钾的适宜摄入量AI为2000mg/日。5、钠——百味之鲜主要由氯化钠提供。容易过量摄入而大量饮水增加心脏负担。与高血压的发病率成正相关。体内的钠和钾必须彼此平衡。钠的生理功能调节体内的水分：钠存在于细胞的外液，是细胞外液的主要阳离子，构成细胞外液渗透压，调节与维持体内的水量恒定；维持酸碱压平衡：钠在肾小管重吸收时，与H交换，清除代谢产物（如CO2），保持体液的酸碱平衡；钠泵：以维持细胞外液的渗透平衡；维持血压正常；增强神经肌肉兴奋性。钠缺乏症不易缺乏，但在禁食、少食、过量出汗、反复呕吐、腹泻时可引起低钠血症早期症状不明显，继续缺钠，可出现恶心、呕吐视力模糊、心率加速、脉搏细弱、血压下降、肌肉痉挛，以至于昏迷、外周循环衰竭、休克、急性肾功能衰竭而死亡。钠毒性正常情况下，钠摄入过多并不蓄积：但如影响肾功能则易发生高钠血症。主要表现：口渴、面部潮红、软弱无力、烦躁不安、精神恍惚、谵妄、昏迷、血压下降，严重者可致死亡。钠的食物来源食盐、酱油盐渍或腌制肉或烟熏食品酱咸菜类、咸味零食6、氯在自然界并无独立的氯元素存在，而氯的化合物却广泛分布，食物中的氯主要存在于食盐中。氯与胃液中盐酸的形成起着特殊作用，是一种重要矿物质。人体内约有82～100克氯，大多与钠和钾结合在一起，主要存在于细胞外液中，血液中含氯0.25%，比其他矿物质都高。二、微量元素1、铁—人体生长发育的建筑材料•（一）生理功能•1、参与体内氧的运送和组织呼吸过程•2、维持正常的造血功能•3、维持机体正常免疫功能铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，总量为4~5g。膳食中的铁吸收率较低，容易引起缺乏，故这种营养素受到广泛关注。铁缺乏及缺铁性贫血WHO在摩尔多瓦举行了关于缺铁性贫血的国际大会。大会主题是缺铁性贫血：再评估其作为公共卫生问题的性质和严重程度。据报道目前全球有1/4人口受到贫血的影响，包括各年龄层人口，尤以孕妇和儿童最为严重。在导致贫血的众多因素中，缺铁是最重要的一个因素，而且，缺铁也是全球发生率最高的营养问题。贫血已成为全球一个主要的公共卫生问题。1.铁在体内的存在形式•体内铁按功能可分为功能铁和储备铁两类。•功能铁约占70％，大部分存在于血红蛋白和肌红蛋白中，少部分存在于含铁酶和运铁蛋白中。•储备铁约占30％，主要以铁蛋白和含铁血黄素的形式存在于肝、脾和骨髓中。•㈡吸收与代谢1.膳食中铁的吸收及影响因素⑴铁在食物中存在的状态①血红素铁：主要存在于动物性食品（如鱼、肉、动物内脏），是与血红蛋白和肌红蛋白中的原卟啉结合的铁，其吸收过程不受其他膳食因素的干扰，吸收率为15%～25%。3.铁的缺乏症主要由于铁的摄入量减少或需要量增加。好发于婴幼儿、青少年、育龄妇女，尤其是孕妇、乳母和老年人。•影响铁吸收的因素1、蛋白质与“肉因子”2、脂类和碳水化合物3、矿物元素（大量钙、锌影响铁吸收）4、维生素（最核心是补充VC）5、膳食纤维能结合铁、锌、钙、6、植酸与草酸能与铁形成不溶性盐7、多酚类化合物（酚类的组合体）8、卵黄高磷蛋白使蛋黄中铁的吸收率仅为3%9、机体状况•（三）、缺乏症•