华南农业大学食品营养学-第七章-矿物质

第七章矿物质第七章矿物质概述钙磷钠钾镁铁锌硒碘氟7.1概述7.1.1矿物质的种类7.1.2矿物质的生理功能7.1.1矿物质的种类矿物质(minerals)：营养学中称这类除碳、氢、氧、氮（95%~96％）外人体必需的元素为矿物质(minerals)，也称矿物盐或无机盐。矿物质可分成常量元素(macrominerals)和微量元素(traceelements)两大类。人体可能必需的元素有4种，包括硅、硼、矾及镍；具有潜在的毒性，但在低剂量时可能具有功能作用的元素有铅、镉、汞、砷、铝、锡及锂。常量元素和微量元素常量元素包括钙、磷、硫、钾、钠、氯、镁等7种元素，其在体内的含量大于体重的0.01%，，每日需要量在100mg以上；微量元素在体内中含量小于0.01%，日需要量在100mg以下，甚至以微克计。必需微量元素共有8种，包括铁、锌、硒、铜、锰、碘、氟、钼、钴及铬；7.1.2矿物质的生理功能常量元素的生理功能必须微量元素的生理功能常量元素的生理功能构成人体组织的重要成分Mineralsina60-Kilogram(132-Pound)Person(Grams)©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.Mn在细胞内外液中与蛋白质一起调节细胞膜的通透性、控制水分、维持正常的渗透压和酸碱平衡（磷、氯为酸性元素，钠、钾、鎂为碱性元素），维持神经肌肉兴奋性。构成酶的成分或激活酶的活性，参加物质代谢。必须微量元素的生理功能酶和维生素必需的活性因子。如碳酸酐酶含有锌，呼吸酶含铁和铜，谷胱甘肽过氧化酶含有硒。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，铬是葡萄糖耐量因子的重要组成成分等。参与核酸代谢。核酸是遗传信息的携带者，含有多种微量元素，并需要铬、锰、钴、锌、铜等维持核酸的正常功能。协助常量元素和宏量营养素发挥作用。如含铁血红蛋白可携带并输送氧到各个组织，不同微量元素参与蛋白质、脂肪、碳水化合物的代谢。必需微量元素缺乏和过量都会对人体产生有害影响，并可成为某些疾病的重要原因。微量元素还能影响人体生长、发育和寿命，在保健和防病方面有重要作用。因此，必需微量元素有一定的推荐摄入量（RNI）或适宜摄入量（AI），也有可耐受最高摄入量（UL）。7.2钙钙的生理功能钙的吸收及代谢钙缺乏症供给量食物来源钙的生理功能钙是构成机体骨铬和牙齿的主要成分。（99％）骨外钙对维持机体的生命过程具有重要作用。1生物膜的结构成分，并影响膜的通透性和完整性。2钙与钾、钠、镁等离子保持一定比例对维持神经肌肉的应激性有重要意义。3钙离子还参与血液凝固过程。现已知有4种维生素K的结合蛋白参与血液凝固，即在钙离子存在下使可溶性纤维蛋白原转变成纤维蛋白，形成凝血。4酶激活、激素分泌等，都有着决定性的影响。如ATP酶、脂肪酶和某些蛋白酶等都需要钙激活。钙的吸收及代谢吸收：膳食中钙的吸收率约为20%~30％调节：多种激素参与调节钙平衡关系排泄：通过粪、尿、汗三条途径排出不需要的钙。影响钙吸收的因素维生素D：适当供给有利于小肠粘膜对钙的吸收；乳糖：可与钙形成可溶性糖钙复合物，利于钙肠壁；小肠中某些多肽（如酪蛋白酶解产物中含有的酪蛋白鳞酸肽）和氨基酸（如赖氨酸、精氨酸等）也可与钙形成可溶性的络合物而利于钙的吸收，但蛋白质摄入过多又会增加尿钙的丢失；肠液酸性增加和钙磷比例适宜有利于钙吸收；植酸和草酸：易与钙形成难溶的植酸钙和草酸钙，不利钙吸收；有的蔬菜如苋菜、圆叶菠菜等草酸含量甚至高于钙含量，烹制时应先焯后炒；膳食纤维食用过多、饮酒过量及食物中脂肪过高都会减少钙的吸收，钙可在肠道中与过量脂肪酸形成难溶于水的钙皂；活动很少或长期卧床的老人、病人钙吸收率也会降低，因而常发生负钙平衡。Figure8.13CalciumAbsorptionFromFoodSources©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.多种激素调节钙平衡甲状旁腺素作用于破骨细胞，促进骨钙的溶出，甲状旁腺素的分泌与血液钙离子浓度呈负相关；降钙素的作用与上述作用相反，它主要抑制破骨细胞的活动，减少骨钙的溶出；维生素D对骨骼有双重作用，它一方面促进钙在小肠的吸收，增加血钙浓度，间接促进新的骨钙沉积，另一方面它也可以促使旧骨钙溶出，有利于骨的更新。胰岛素、甲状腺素、性激素等也有调节钙平衡的作用。钙排泄粪钙：大部分是膳食中未被吸收的钙，其次为内源性粪钙(每日约150mg)，它来自脱落的上皮细胞和消化液；尿钙：正常膳食通过尿排泄的钙比较恒定，每日约150mg；汗钙：由汗液仅丢失少量钙(每日约15mg)，但高温或强体力活动出汗多时可能丢失100mg以上的钙。钙缺乏症是较常见的营养性疾病，主要表现为骨骼的病变。我国南方地区发病率在20%左右，北方有些地区可达50%。多见于2岁以下婴幼儿，故应对孕妇、乳母以及婴幼儿补充足量的钙及维生素D，并要求钙、磷比例适宜。婴儿钙：磷以1.6~1.8：1为宜。佝偻病骨质疏松补充：各个生长阶段骨质变化人在20岁以前主要为骨的生长阶段，其后的10余年骨质仍继续增加，约在35~40岁左右，单位体积内的骨质达到顶峰，此时的骨密度称为峰值骨密度。此后骨质逐渐丢失。骨龄与骨密度变化020406080100120052035405055607080年龄骨密度示意值PhotographofSectionedBone.©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.LossesofTrabecularBone©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.有小梁的LossofHeightinWomanDuetoOsteoporosis©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.TwoWomen’sBoneMassHistoryCompared©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.更年期Theseyoungpeopleareputtingbonesinthebank.©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.各个生长阶段骨质变化妇女绝经以后，由于雌激素分泌减少，骨质丢失速度加快。骨密度降低到一定程度时，就不能保持骨骼结构的完整，甚至压缩变形，以致在很小外力下即可发生骨折，此即为骨质疏松症。补救措施也只限于减缓骨质丢失，而不能达到骨质的复原。因此，根本的问题是预防，特别要注意对青春发育期到40岁前后的妇女，即形成骨密度高峰期的妇女，要摄入足够的钙，关键的预防措施是提高奶制品的摄入量。供给量我国成人钙的推荐量标准为每日800mg孕中期为1000mg，孕晚期为1200mg，乳母为1200mg0.5岁：4001~600钙的食物来源Chocolatemilkisanexcellentsourceofcalciumforthosewhocanaffordtheextracalories.©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.Calcium©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.Figure7.12SnacksattheFuel‘n’Feed©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.CalciumAbsorptionFromFoodSources花椰菜豆瓣菜,水田芹球芽甘蓝芜菁甘蓝几种甘蓝芥菜苋菜花椰菜芜箐甘蓝豆腐杏仁芝麻杂色的菠菜大黄甜菜Figure8.14Milk,Yogurt,andCheeseGroup:FoodSupplyServings,1970-1996a©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.RationofVegetabletoAnimalProteinintheDietandHipfractureIncidentsWorldwide©2003Wadsworth,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.钙食物来源奶类制品最好不但含量丰富而且吸收率高。牛乳中的酪蛋白在肠道蛋白酶的作用下会生成部分酪蛋白磷酸肽（CPP），CPP可使肠道内的钙、铁、锌等二价矿物营养素保持溶解状态，从而促进这些营养素的吸收和利用，此即为牛乳中的矿物质吸收利用率高的主要原因之一。目前CPP已实现工业化生产并在钙、铁强化食品中广泛应用。水产品、豆制品和许多蔬菜含钙也很丰富，谷类及畜肉含钙较低。几种食物的含钙量为（mg/100g）：人奶34，牛奶120，奶酪590，虾皮2000，海带（干）1177，发菜767，大豆367，豆腐240~277，蛋黄134，猪肉（瘦）11，牛肉（瘦）6，羊肉13，标准粉13，标准米10。7.3磷成人体内约含磷650g，占体重1％左右，其中85%~90%的磷与钙结合存在于骨、牙中，10％的磷与蛋白质、脂肪等有机物结合参与构成软组织，其余部分广泛分布于体内多种含磷的化合物中。磷的生理功能磷的吸收与钙、磷比磷的供给量及磷的食物来源磷的生理功能结构性功能：1.与钙形成难溶性盐，而使骨、牙结构坚固，磷酸盐与胶原纤维共价结合，在骨的沉积和骨的溶出中起决定性的作用。2.是软组织结构的重要成分3.许多结构蛋白含磷4.细胞膜上的磷脂及细胞内的核酸都含有磷。非结构性的功能ATP参与体内能量代谢的全过程与其它元素相互配合以维持体液的渗透压和酸碱平衡是许多酶系统的组成成分和激活剂。磷的吸收与钙、磷比食物中的磷常与蛋白质、脂肪结合为核蛋白、磷蛋白及磷脂，谷物中的磷主要以植酸形式存在。食物中的磷比钙容易被人体吸收，吸收部位在小肠，吸收率约70％，未吸收部分随粪便排出，参与代谢的磷主要经肾脏排泄。在代谢过程中磷和钙受同样因素影响膳食中的钙、磷比值对钙、磷吸收均有影响，特别是在生命的某些关键时期，如童年期、妊娠后半期和哺乳期。美国规定一岁以下钙与磷比值为1.5:1，一岁以上为1:1,一般认为成人钙磷比值在1:1~2:1均属适宜范围。磷DRIs及来源正常成年人膳食中磷的适宜摄入量为700mg。我国人民膳食以谷物为主，常常是磷偏高