1、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0.0 1%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
2、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 矿物质在体内随年龄增长而增加，但元素间比例变动不大； 矿物质在体内分布极不均匀； 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
3、须每日通过膳食补充； 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 构成机体组织的重要材料； 维持组织细胞渗透压与机体酸碱平衡； 维持神经肌肉的兴奋性及细胞膜的通透性； 构成机体某些具有特殊生理功能的活性物质； 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
4、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10001200g (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
5、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150200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
6、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1.516.5g/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
7、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）,镁的分布与吸收 正常成人体内镁含量约25克，其中6065%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
8、； 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，
9、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
10、。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2:11:2算适宜范围。 儿童、孕妇和乳母磷的
11、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
12、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
13、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
14、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82100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
15、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45g。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.
16、 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。, 吸收与代谢 1. 膳食中铁的吸收及影响因素 铁在食物中存在的状态 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
17、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 1、贫血 2、含铁酶的功能下降 3、机体抗感染能力降低 4、影响行为和智力发育 5、生长发育迟缓 6、影响机体的体温调节,（四）、铁的食物来源铁的丰富来源为动物血、肝脏、大豆等；良好来源为瘦肉、红糖、蛋黄、干果等。,丰富来源：动物血、肝脏、鸡胗、牛肾、大豆、黑木耳、芝麻酱。 良好来源：瘦肉、红糖、蛋黄、猪肾、干果。 一般来源：鱼、谷物、菠菜
18、、扁豆、豌豆。 微量来源：蔬菜和水果。 奶类是贫铁食物（人乳含铁0.1mg/ 100g，牛乳含铁0.11.7mg/100g）。,2、碘生命过程的助燃剂 （一）碘的生理功能碘在体内主要参与甲状腺素的合成，其生理功能主要显示甲状腺素的生理作用,是维持生长发育和健康的重要激素。,（二）碘的吸收与代谢人体碘的来源约8090%来自食物，1020来自饮水，5%来自空气。食物中的碘进入胃肠道转变为碘化物后吸收迅速，约三小时几乎完全被吸收。进入血液中的碘分布于各组织，如甲状腺、肾脏、唾液腺、乳腺、卵巢等。,正常人体内含碘约2050mg，其中50%分布在肌肉，20存在甲状腺，10%在皮肤，6%在骨骼中，其余存在
19、于其他分泌腺及中枢神经系统中。碘是合成甲状腺素的原料，故其生理作用也通过甲状腺素的作用来表现。,碘摄入不足将导致碘缺乏病 成人：甲状腺肿 婴幼儿：呆小症（克汀病） 碘摄入过量引起碘性甲状腺肿，碘性甲状腺功能亢进症。,4. 食物来源 富含碘的食物有：海盐和海产品，如海带（24000微克）、紫菜（1000微克）、海蟹、海蜇、海鱼、海虾、蚶蛤、淡菜等海产品。 在缺碘地区补充碘方法：食用碘盐 、 碘化油：,国家推广食盐加碘。在内陆和山区缺碘的地区补充强化碘盐等可以预防碘缺乏病的发生。碘化食盐（每日摄入610g），可得180300ug碘。食盐中加的是碘酸钾，含碘约59.3%，碘盐不宜曝光和长期存放，加热
20、时间不能过久，也不能在油锅里爆盐，否则易损失。,3、锌生长发育的助动剂锌对生长发育、智力发育、免疫功能、物质代谢和生殖功能等均具有重要的作用。 （一）锌的生理功能1.金属酶的组成成分和80多种酶的成分或激活剂。,2.是正常生长发育的必需元素。 3.合成味觉素、增进食欲、对皮肤和视力具有保护作用。缺锌可引起皮肤粗糙和上皮角化。 4.促进生长发育，促进性器官和性机能的正常发育。 5.提高机体免疫功能。,（四）锌的缺乏与过量 引起锌缺乏的主要因素： 1、膳食摄入不平衡，动物性食物摄入偏少，有偏食习惯等。 2、特殊生理需要量增加，如孕妇、乳母和婴幼儿对锌的需要量增加。 3、腹泻、急性感染、肾病、糖尿病
21、、创伤及某些利尿药物增加锌的分解和排出。,良好来源：豆类及豆制品、蛋类、花生、南瓜子、小麦胚粉、燕麦、黄豆、猪心、全麦粉、粗杂粮、食用菌藻类、绿叶菜、瘦肉、鱼等。,4、硒人体织的保护剂硒为有金属光泽的固体，能导电、导热，电导率能随光照的强弱而急剧变化，是光导材料，可用于制造光电管 。硒是地壳中含量极微的元素，且分布极不均匀。,1980年我国学者首先提出克山病与缺硒有关，并进一步验证了硒是人体必需的微量元素，这在当时是世界领先的研究成果，被国际生物无机化学家学会授予“施瓦茨”奖。,硒元素已被世界卫生组织和中华医学会定为继碘、锌后的第三大微量营养保健元素，在人体中具有抗氧化、预防癌变、排毒、提高免
22、疫力等多方面功能，在预防肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病、上呼吸道感染等方面具有独特作用。,（一）硒的生理功能 1、抗氧化作用：作为谷光甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的组成成分。 2、维护心血管和心肌的健康。 3、解毒作用。 4、促进生长发育、精子成熟、提高免疫力、延缓衰老。,（二）硒的吸收与代谢 1、吸收 ： 主要在小肠吸收。2、排泄： 体内硒经代谢后大部分经尿排出，少量经肠道、汗液、乳汁排出。硒摄入量过高时通过肝脏生成挥发性物质由肺呼出。,食物中的含硒量随地域不同而有很大差异，尤其是植物性食物可以相差达万倍，主要是植物性食物硒的含量与地表土壤层中硒的元素水平有关。,食物来源海产品和动物内脏是硒的良好食
23、物来源。如：鱼子酱、海参、牡蛎、蛤蛎和猪肾。谷类的硒含量依赖生长土壤的硒含量，因环境不同而差异较很大。,5、铜血液的活化剂铜存在于体内各组织中。以铜蓝蛋白的形式促进铁的吸收和运输，促进血红蛋白的生成。缺铜将使体内重要的酶活性降低，并可导致骨骼生成障碍，造成骨质疏松。,铜在人体内总量为50120mg，分布于各组织器官中，其中以肝和脑中浓度最高，其次为肺、肠和脾。肝、脾为铜的储存器官。,生理作用铜是体内许多酶的组成成分，已知体内有近40多种酶含铜，而且都是氧化酶。如铜蓝蛋白、细胞色素氧化酶、超氧化物歧化酶、多巴-羟化酶、赖氨酰氧化酶等。铜在体内也是以这些酶的形式发挥生理作用。,2. 铜缺乏与过量铜
24、缺乏主要表现为皮肤、毛发脱色、精神性运动障碍、骨质疏松等。铜缺乏还会引起低色素性小红细胞性贫血。过量的铜摄入可致急性中毒，引起恶心、呕吐、上腹疼痛、腹泻以及头痛、眩晕等。,铜的生理功能 1、维持正常造血机能。 2、维持骨髂、血管和皮肤的正常功能 3、保护毛发正常色素和结构。 4、增加免疫力。豆类、坚果、肝、肾、鱼贝类食物都含有较多的铜，一般不会发生铜缺乏。,主要含铜食品动物肝（牛肝、猪肝）、水产类（牡蛎）、坚果类（生核桃仁、芝麻）、豆及豆制品、小麦胚芽等。,6、铬葡萄糖的利用剂铬在人体的总量约为6毫克，它分布在人体各部，血清中的铬浓度约在510gml。三价铬是对人体有益的元素，而六价铬是有毒的
25、。,人体对无机铬的吸收利用率极低，不到1%；人体对有机铬的利用率可达10-25%。铬在天然食品中的含量较低、均以三价的形式存在。三价铬为糖和胆固醇代谢所必需。,生理功能1、 是葡萄糖耐量因子的组成部分，对调节体内糖代谢、维持体内正常的葡萄糖耐量起重要作用。 2、 影响肌体的脂质代谢，降低血中胆固醇和甘油三酯的含量，预防心血管病。 3、 是核酸类的稳定剂，可防止细胞内某些基因物质的突变并预防癌症。,铬的主要食物来源： 啤酒酵母、糖蜜、干酪、蛋、肝脏、香蕉、牛肉、面粉、鸡肉以及马铃薯等。,7、钼酶的转化剂钼从来不以天然元素状态出现，而总是和其它元素结合在一起，钼化合物具有低毒性。钼在人体的总量约为
26、9毫克，肝、肾中含量最高。,主要功能：是一些重要氧化酶的成份。 缺乏症：长期肠外营养者可发生获得性钼缺乏。 过多症：痛风的发病率升高,食物中的钼与产地水土条件有密切关系，同一种食物的钼含量可以相差十分悬殊。我国幅员辽阔，气候、地形及水土条件复杂，食品加工和饮食习惯也多种多样，能影响食物中钼和其它微量营养成分的因素很多 。 食物来源：肝、肾、豆类、谷类、奶类,8、钴补血强体的天使一般成年人体内含钴量为1.1-1.5mg。在血浆中无机钴附着在白蛋白上。反刍动物可以在肠道内将摄入的钴合成为维生素B12，而人类与单胃动物不能将钴在体内合成B12。,钴是以维生素B12形式存在于体内。在胚胎期已参加造血过
27、程，钴通过维生素B12参与核糖核酸及造血有关物质的代谢，作用于造血过程。血清钴的含量与季节有关，秋季血清钴高于春季，这与不同季节食物中水果与蔬菜含钴量有关。,几乎不含于植物性食物的维生素B12，是素食者最容易缺乏的维生素，也是红血球生成不可缺少的重要元素，如果严重缺乏，将导致恶性贫血巨细胞性贫血。人体维生素B12需要量极少，只要饮食正常，就不会缺乏。少数吸收不良的人及素食者须特别注意。,食物来源食物中钴含量较高者（20ug/100g）的有甜菜、卷心菜、洋葱、萝卜、菠菜、西红柿、无花果、荞麦和谷类等，蘑菇钴含量含量可达61ug/100g。,9、氟牙齿骨髂的坚固者常温下，氟为淡黄色气体，有刺激性臭味 。氟的化学性质非常活泼，所以自然界中不存在游离状态的氟。主要来源是饮用水。茶叶、水产品含氟较多。人体对氟的需要量每日约为0.5毫克。,
