《无机化学》之微量元素课件

微量元素 无机化学教研室：乌恩 电话：6653172 生命科学中的微量元素是一门新兴的,由多学科相互渗透的边 缘学科，它与化学，生物学，医药学、环境科学、地学、食品营 养学等有着密切的关系，是当今国际科学界引人瞩目的崭新领域 。 人的生，老，病，死是与生物分子如蛋白质、肽、脂类、多 糖、核酸、激素和维生素等联系在一起的。随着生命科学的发展 ，尤其是痕量分析技术的提高和生物医学成果的涌现，发现微量 元素与上述生物分子的有机联系，它起着关键步骤的调控作用， 其次，微量元素不象某些维生素能在人体内自行合成。从这种意 义上说，在人体所需的营养中，它们甚至比维生素更为重要。微 量元素主要来自饮食，空气和各种外源性物质，因此容易产生缺 乏或过量积累。人们希望，通过对微量元素与健康相关性及其内 在联系的探索，在某些疾病，特别是微量元素缺乏、过量积累及 失控等造成的疾病(包括某些地方病)的防治方面有所发现和改善 。在研究元素的化学形态，大分子结构和生化，生理机制的基础 上，既注意它的营养，又避免其毒性，并与动物，植物，土壤， 水源等周围环境统一起来进行考察。人们相信，有朝一日能通过 合理的食物组成维持生命的有机平衡和健康，从而使微量元素的 研究给人类社会带来重大的效益。显然，它展示着当代生命科学 活跃的前沿和趋向。 一、概述 （一）矿物质概念 将人体内，除C、H、O、N以外的元素统称为矿 物（minerals），无论它们是以有机形式或无机形式 存在于体内，都称为矿物质。 矿物质： 无机盐（常量元素、宏量元素 macroelements） 微量元素（trace elements，microelements） 一、概述 必需宏量元素（essential macroelements）：在人体内含量多 的占人体总重量万分之一以上（每日需要量大于100mg） 的元素，称为必需宏量元素。 必需宏量元素包括7种，占人体总矿物质的6080%。 钾（K，potassium） 钠（Na，sodium） 钙（Ca，calcium） 磷（P，phosphorus） 镁（Mg，magnesium） 氯（Cl，chlorine） 硫（S，sulfur） 人体内常量元素的含量 元素男女 钙27mol（1100g）21mol（830g） 磷16mol（500g）13mol（400g） 钾3600mmol（140g）2560mmol（100g） 钠4170mmol（100g）3200mmol（77g） 氯2680mmol（95g）2000mmol（70g） 硫4400mmol（140g） 镁780mmol（19g） 一、概述 必需微量元素（essential trace elements） ： 1990年FAO/IAEA/WHO联合组织了人体营养专家委员会 ，在组织中，浓度不超过250g/g的为微量元素，另 外，按其生物学作用又分为必需和非必需元素两类。 定义：元素在组织中浓度不超过250g/g，若该元素的 摄入量减少到低于某一限值，总会导致一种重要生理 功能的损伤，或该元素是机体内生物活性物质有机结 构的组成成分。 一、概述 矿物质特点： （1）体内不能合成，必须从食物和饮水中摄取。 （2）在体内分布极不均匀 （3）矿物质之间存在协同或拮抗作用 （4）某些微量元素在体内需要量很少，其生理剂量和 中毒剂量范围很窄。 一、概述 矿物质在体内的生理功能 ： （1）构成机体组织的重要材料 （2）构成一些酶系统的激活剂或组成成分 （3）维持组织细胞的渗透压与细胞膜的通透性 （4）维持体液的酸碱平衡 （5）维持神经肌肉的兴奋性 （6）构成体内生理活性物质 一、概述 矿物质缺乏的主要原因： （1）地球环境中各种元素的分布不均衡 （2）食物中含有天然存在的矿物质拮抗剂 （3）食物加工过程中造成的损失 （4）摄入量不足或不良饮食习惯 （5）生理上有特殊需求的人群 n(二)、微量元素的分类 n1.根据其在体内的含量不同分为 n(1).常量元素：构成生物体的H、C、N、O、P、S、Cl、Na 、Mg、K、Ca等11种，共占人体总重量的99.95。其中的H 、C、N、O、P、S占人体总重量的94，H和O结合而成水占 65，因此又把这些元素称基本结构元素；而把Na、K、Ca 、Mg、Cl称为常量矿物元素。主要作用是：维持细胞内外 液的渗透平衡；调节体液的pH值；形成骨骼等硬组织，支 撑身体，维持有力的运动形式；维持神经、肌肉细胞膜的 生物兴奋性，传递信息，使肌肉收缩；并使血液凝固和酶 活化作用。 n(2).微量元素：V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、F 、Si、Sn、Se、I等14种，合起来不超过体重的0.05。 n2根据微量元素的营养作用特征及生理功能分为 n必需微量元素：得到多数国际微量元素学术会议和 世界卫生组织(WHO)公认，在人体或高等动物体内构成 细胞或体液的特定生理成分，具有明显营养作用，人 体生理过程中必不可少，缺乏该元素后产生特征性生 化紊乱、病理变化及疾病，补充该元素能纠正特征性 病理变化或治愈，称为必需微量元素。如前述的14种 即为必需微量元素。 n可能必需的微量元素：既具有一定有益生物学作用 及医疗、预防、保健效能，又具有某些必需微量元素 的生物及生化特征(如高度的生物学活性及催化性能等 )的元素。这些元素目前尚未被WHO和多数国际学术组 织认可，如砷、锂、锶、硼等 n无毒微量元素：凡未发现有营养作用，又无明 显毒害作用的元素，称为无毒微量元素，如钡、 钛、铌、锆等。 n有害微量元素：凡无营养作用，人体又对其缺 乏精密调节机制，且在体内具有蓄积倾向和明显 毒害作用的微量元素归人此类，例如铅、汞、镉 、铊、铝、锑等。 n体内检出的微量元素已达70多种，它们在体内的 唯一共同特点是在体内存在的浓度很低，且都在 低浓度下显示出不同的生物活性。微量元素在体 内的分布也不均匀的，不同的微量元素间的含量 差别可达23个数量级，甚至10个数量级。 n（三）生命元素 n1.生命元素的概念： n生命元素也叫生物元素是指在活的有机体中， 维持其正常的生物功能所不可缺少的那些元素 ，诸如在有机化合物中所含的碳、氢、氧、氮 、磷、硫以及钠、钾、钙、铁、锌、氯、碘等 属于这类元素。据目前的研究资料证明，人体 几乎含有周期表中自然界存在的所有元素，在 地壳表层中存在的92种天然元素，在人体内已 有81种都能找到 。但迄今为止已发现具有重 要营养和生理功能，得到公认的对于维持生命 所必不可少的元素仅有2528种。 n2、生命元素“必需性”的含义 nArnon提出如下标准： n若没有它，则生物既不能生长，也不能完成生 命循环； n该元素在生物体内的作用不能被另一种元素完 全代替； n该元素对生物功能有直接影响，并参与代谢过 程。 n任何一个微量元素在机体内都可能有生物学作 用，而且其作用是多种多样的。任何一个微量 元素想要发挥其生物学作用，主要取决于微量 元素本身的理化特性、结构状态及其机体作用 部位的浓度，即或是必需和有益的微量元素， 由于其存在状态和浓度不同，也可能产生有害 作用；而所谓的非必需和有害元素在一定状态 和浓度范围内也可能变成无害和必需的，因此 采用现代的科学仪器和实验方法去研究微量元 素的剂量和生物活性的关系是十分重要的。 n（三）微量元素生物学效应的双重性： n1.每种微量元素当摄入量不足时，则产生缺乏 所引起的一系列生理生化变化； n2.当摄入量超过一定范围时，则产生一系列毒 副作用。 n微量元素的作用只有在一定浓度范围内才能发 挥其正常的生理活性，这就是微量元素的最佳 浓度限区规律。 n微量元素的剂量和生物活性的反应关系可由下 图来表示。 合理摄取人体必需元素 n必需元素含量与生理机能的关系 生理机能 体内必需元素的含量 最佳区 死亡区 致死区 缺乏区 毒性区 n最佳区，代表安全与适宜的摄入量，即最适宜剂量范 围，在这个范围内功能可正常调节，这就是微量元素 正常发挥生物学作用所必需的浓度限区，即浓度阈值 。 n缺乏区，代表微量元素稍缺乏区，即边缘性缺乏，由 于其浓度低于临界浓度下限，则其功能遭到破坏。 n死亡区，为微量元素严重缺乏区，功能将受到严重破 坏。 n毒性区，为微量元素稍过量区，由于其浓度超过临界 浓度上限，其功能同样遭到破坏，产生边缘性中毒。 n致死区，为严重超重区，会产生严重中毒现象，甚至 死亡。 n 最佳浓度限区的大小是由元素的不同而改变的， 也随着器官的不同而不同，其宽度是由 生物机体或 体系的驻体恒定容量或体内的微量元素平衡所决定的 。前述曲线的右半部分，即剂量和毒性反应关系的部 分了解的比较多，但对于曲线的左半部分则了解的比 较少，因为微量元素在体内维持其必需性所需的浓度 愈低，其必需性就愈不易被发觉和证实，因此，这需 要更高级更精密的仪器设备和精密的实验设计，其正 常浓度限区越小，则研究起来困难越大。 n（四）、必需微量元素的发现 n 人们对微量元素的认识有较长的过程。 铁是最早发现的必需微量元素，接着是碘，到 60年代时，人们已认识了9种对动物和人是必 需的微量元素。同时对微量元素在生命过程中 的意义、生理功能，代谢过程，缺乏症和中毒 症等，有了较为详细的了解。 n 自70年代以来，由于对微量元素的重视和 检测方法的进步，锡、钒、氟、硅和镍相继被 认为属于必需元素类。目前认为14种必需微量 元素是动物和人所必需的。 AABBBBBBBAAAAA 1 H 2 BCNOF 3 NaMg SiPSCl 4 KCaVCrMnFeCoNiCuZnSe 5 SnI 化学元素图示是存在于生物圈中的元素，红色字体的氢、碳、氮、氧、钠、镁、磷、 硫、氯、钾、钙为11种必需常量元素。黑色字体的氟、硅、钒、铬、锰、铁、钴、镍、 铜、锌、硒、钼、锡和碘等为14种必需微量元素。生物体中的微量元素包括了d电子 原子结构的类型从d1到d10，有由+1到+6六种氧化态的各类离子。 n 过度系中微量元素的所有阳离子和类阳离 子都具有明显的Lewis酸性，即具有空轨道， 可与配体Lewis碱（具有孤对电子）形成酸碱 配合物。除K+、Ca2+和处于d10的Zn2+外，这些 金属离子都有明显的氧化还原性质。Mn2+、 Ni2+和Cr3+离子在某些条件下可被氧化到更高 的氧化态，但通常对生物体系中的氧化还原则 比较稳定。 n（五）、元素的主要来源 n 1.河流 n 2.海洋 n 3.土壤 n 4.大气 n（六）、生物体中的元素分布 n碳、氧、氢和氮大量地存在于生物体内的有机物中 ，磷是含量最多的无机元素之一，也是构成许多生 物活性化合物重要结构单元的元素。属于主族的钠 、钾、镁、氯、钙和硫为次丰量元素。前四种元素 是体液和细胞质的主要成分，钙构成生物体的骨架 物质，硫则是有机物的一种组分。钠并不是植物的 必需元素，因此植物主要向动物提供钾而不能提供 足够的钠，所以在动物饲料中需补充食盐。上述11 种常量元素占人体总重量的99.95，构成人体中的 主要组分。含量较低的有重要的过渡金属元素如： 钒、铁、锰、钴、铜、锌、钼，以及非金属元素碘 和硒等微量元素。其它如铝、锶、钡、铅、镉和砷 等一些元素虽然到处都有，但目前尚未被证实是人 体或其它生物体所必需的，人们正在进行深入的研 究，有的由被忽视而变得引人注目起来。 二、钙（Calcium，Ca） 钙是人体中含量较高的无机元素，仅次于C、H、O 、N位居第五位，成人体内含Ca总量1200g，其中 99%的钙以羟磷灰石结晶的形式存在与骨骼和牙齿 中，1%成离子状态存在与软组织、细胞外液及血 液中。 成离子状态的钙总称混溶钙池（miscible calcium pool）。 二、钙（Calcium，Ca） （一）钙的生理功能 （1）构成骨骼和牙齿的成分 （2）维持神经和肌肉的活动 （3）参与凝血过程 （4）多种酶的激活剂 （5）降低毛细血管及细胞膜的通过性，防止渗出， 控制炎症及水肿 二、钙（Calcium，Ca） （二）影响钙吸收的因素 促进钙吸收的因素 VD 膳食中蛋白质 糖类促进钙吸收 食物中适宜的钙、磷比例 当机体对钙的需要量大或膳食中钙供给量高时 二、钙（Calcium，Ca） （二）影响钙吸收的因素 不利于钙吸收的因素 植酸 草酸 脂肪过多 食物纤维过多 钙吸收与年龄有关，随年龄增长其吸收率下降。 二、钙（Calcium，Ca） （三）钙缺乏 婴幼儿表现为佝偻病 成年人表现为骨质软化和骨质疏松。 就我国现有膳食结构的营养调查表明，居民钙摄 人量普遍偏低。仅达原AI的50左右。因此钙缺 乏症是较常见的营养性疾病。 二、钙（Calcium，Ca） （四）过量危害与毒性 增加肾结石的危险性 奶碱综合征(Milk-Alkali Syndrome,MAS):典型症 状包括高钙血(hypercalcemia)、碱中毒 (alkalosis)和肾功能障碍(renaldysfunction)。 钙和其他矿物质的相互干扰作用：钙和铁、锌、 镁和磷等元素存在着相互作用 二、钙（Calcium，Ca） （五）钙的供给量 适宜摄入量（AI）： 成年男女为800mg 孕早期800mg，孕中期（4-6M）1000mg，孕晚 期（7-9M）1200mg 乳母为1200mg。 UL 2000mg/d。 二、钙（Calcium，Ca） （六）食物来源： 奶及奶制品中钙含量丰富，摄入后吸收率高，是最 好的食物来源。 含钙丰富的食品有豆类和豆制品，虾皮、海带、芝 麻酱、发菜、银耳等。 绿色蔬菜 骨粉、牡蛎也是钙的较好来源。 常用食物中的钙含量（mg/100g食物） 名称钙含量名称钙含量 人奶34芝麻620 牛奶120银耳380 酸奶118发菜767 大豆367油菜108 豆腐138小白菜90 豆腐丝204猪肉（瘦）11 虾皮2000牛肉（瘦）6 海带（干）1177标准粉24 绿豆81大米10 三、磷（phosphorus） n正常人体内含磷600700g，每kg无脂肪组织约含 磷12g左右。 n体内磷的85.7集中于骨和牙，其余散在分布于 全身各组织及体液中，其中一半存在于肌肉组织 。 n磷的生理功能除一方面构成骨及牙的重要成分外 ，另方面也参与大分子的组成(如核酸和蛋白质) 和体内的重要代谢过程,是机体很重要的一种元素 。 三、磷（phosphorus） （一）磷的生理功能 （1）构成骨骼和牙齿的成分 （2）参与能量代谢 （3）构成生命物质 （4）酶的重要成分 （5）调节酸碱平衡 三、磷（phosphorus） （二）磷的缺乏与过量： n一般不会由于膳食原因引起营养性磷缺乏，只有 在一些特殊情况下才会出现。如早产儿在若仅喂 以母乳，因人乳含磷量较低，不足以满足早产儿 骨磷沉积的需要，可发生磷缺乏，出现佝偻病样 骨骼异常。磷缺乏也可见于使用静脉营养过度未 补充磷的病人。 n症状可包括厌食、贫血、肌无力、骨痛、佝偻病 和骨软化、全身虚弱、对传染病的易感性增加、 感觉异常共济失调、精神错乱甚至死亡。 三、磷（phosphorus） （三）磷的缺乏与过量： n过量的磷酸盐可引起高磷血症， 导致神经兴奋性 增强，手足抽搐和惊阙。 n一般情况下，不易发生由膳食摄入过量磷的问题 ，曾有报告因摄入过量多种磷酸盐的食品添加剂 而引起磷过量，但很少描述其影响作用，另在某 些特殊情况下，如医用口服、灌肠或静脉注射大 量磷酸盐后，可引起血清无机磷浓度升高达 1.67mmolL(50mgL)，形成高磷血症。 三、磷（phosphorus） （三）磷的缺乏与过量： n高磷血症(hyperphosphatemin)，可能造成下列几 方面的危害： （1）影响调节钙的激素 （2）转移性钙化作用 （3）骨骼多孔性病变 （4）对钙吸收的干扰 三、磷（phosphorus） （四）磷的供给量 成年人磷的AI为：700mg/d n孕妇和哺乳期妇女为：700mg/d n钙磷比例：1 1.5 ：1 三、磷（phosphorus） （五）食物来源 磷在食物中分布很广，无论动物性食物或植物性 食物，在其细胞中，都含有丰富的磷，动物的乳 汁中也含有磷，所以磷是与蛋白质并存的，瘦肉 、蛋、奶、动物的肝、肾含量都很高，海带、紫 菜、芝麻酱、花生、干豆类、坚果粗粮含磷也较 丰富。 粮谷中的磷为植酸磷，不经过加工处理，吸收利 用率低。 四、镁 （magnesium） n镁是人体细胞内的主要阳离子，浓集于线粒体中 ，仅次于钾和磷，在细胞外液仅次于钠和钙居第 三位，是体内多种细胞基本生化反应的必需物质 。 n正常成人身体总镁含量约25g，其中6065存 在于骨、齿，27分布于软组织。 n镁的最重要络合物是叶绿素，叶绿素是一种能够 制造碳水化合物的植物色素，普遍存在于绿叶蔬 菜中，所以，绿叶蔬菜是镁的个重要来源。 四、镁 （magnesium） （一）镁的生理功能 （1）激活多种酶的活性 （2）抑制钾、钙通道 （3）维护骨骼生长和神经肌肉的兴奋性 （4）维护胃肠道和激素的功能 四、镁 （magnesium） （二）镁的缺乏 1、引起镁缺乏的原因： n摄入不足 n吸收障碍 n丢失过多 n胃肠外营养 四、镁 （magnesium） （二）镁的缺乏 2、镁缺乏对机体的影响 n对钙代谢的影响 n对神经肌肉兴奋性的影响：神经肌肉兴奋性亢进 是镁缺乏症的最初表现。 n对心血管的影响：低镁血症患者可有房、室早搏 ，房颤以及室速与室颤，半数有血压升高 n对骨骼的影响：镁对骨矿物质的内稳态有重要作 用，并能直接影响骨细胞功能，以及羟磷灰石晶 体的形成与增大。镁缺乏可能是绝经后骨质疏松 症的一种危险因素。 四、镁 （magnesium） （四）镁的供给量 n成年人镁的AI为：350mg/d n孕妇和哺乳期妇女为：400mg/d 四、镁 （magnesium） （五）食物来源 n镁虽然普遍存在于食物，但食物中的镁含量差别 甚大。由于叶绿素是镁卟啉的螯合物，所以绿叶 蔬菜是富含镁的。食物中诸如粗粮、坚果也含有 丰富的镁。 n肉类、淀粉类食物及牛奶中的镁含量却属中等。 五、钾（potassium） n钾为人体的重要阳离子之一。正常成人体内钾含 量约为50mmolkg，儿童约为40mmolkg。成年 男子略高于女子，为4555mmolkg，女子为 32mmolkg。 n体内钾主要存于细胞内，约占总量的98，其他 存在于细胞外。 n钾在体内分布与器官的大小及其细胞的数量和质 量有关，其中70的体钾储存于肌肉，10在皮 肤，红细胞内占67、骨内占6、脑占4.5 、肝占4.0， 五、钾（potassium） （一）钾的生理功能 （1）维持糖、蛋白质的正常代谢 （2）维持细胞内正常渗透压 （3）维持神经肌肉的应激性和正常功能 （4）维持心肌的正常功能 （5）维持细胞内外正常酸碱平衡和电离子平衡 （6）降低血压 五、钾（potassium） （二）钾的缺乏 1、引起钾缺乏的原因： 体内缺钾的常见原因是摄入不足或损失过多。 摄入不足：正常进食的人一般不易发生摄入不足 ，但由于疾病或其他原因需长期禁食或少食，而 静脉补液内少钾或无钾时，易发生摄入不足。 损失过多的原因比较多，可经消化道损失，如频 繁的呕吐、腹泻、胃肠引流、长期用缓泻剂或轻 泻剂等；经肾损失，如各种以肾小管功能障碍为 主的肾脏疾病，可使钾从尿中大量丢失；经汗丢 失，见高温作业或重体力劳动，大量出汗而使钾 大量丢失等。 （二）钾的缺乏 2、缺乏表现 n人体内钾总量减少可引起钾缺乏症，可使神经肌 肉、消化、心血管、泌尿、中枢神经等系统发生 功能性或病理性改变。 n主要表现为肌肉无力及瘫痪、心律失常、横纹肌 肉裂解症及肾功能障碍等。肌肉无力一般从下肢 开始，表现为站立不稳，无力或登楼困难，随着 钾缺乏的加重，可影响到躯干、上肢肌力，甚至 影响呼吸肌，导致呼吸衰竭。肌无力同时伴有肢 体麻木、肌肉压痛，肠道肌肉也可受到影响，表 现为厌食、恶心、呕吐、气胀，严重者可发展为 肠麻痹和肠梗阻，胃酸分泌减少。 五、钾（potassium） （二）钾的缺乏 2、缺乏表现 n心律失常包括房性或室性早搏，窦性心动过缓， 阵发性心房性、交界性心动过速，房室阻滞，严 重时可见室性心动过速，心室扑动或颤动。心电 图检查可见ST段下降，T波减低、平坦、双相，最 后倒置，出现U波，并逐渐增高，T波和U波相连成 驼峰状。 n长期缺钾，可出现肾功能障碍。表现为多尿、夜 尿、口渴、多饮等，尿量多而比重低，由于失钾 ，可发生低钾低氯性碱中毒。 五、钾（potassium） （三）钾的供给量 n成年人钾的AI为：2500mg/d n孕妇和哺乳期妇女为：2500mg/d 五、钾（potassium） （四）食物来源 n大部分食物都含有钾，但蔬菜和水果是钾最好的 来源。 n每lOOg谷类中含钾100200mg，豆类中600 800mg，蔬菜和水果中200500mg，肉类中含量约 为150300mg，鱼类中200300mg。每100g食物 含量高于800mg以上的食物有紫菜、黄豆、冬菇等 。 六、钠（sodium） n食盐(NaCl)是人体获得钠的主要来源。 n钠是人体中一种重要无机元素，一般情况下，成 人体内钠含量大约为女：3200 mmol，男： 4170mmol，分别相当于77100g；约占体重的 0.15，体内钠主要在细胞外液，占总体钠的44 50，骨骼中含量也高达4047，细胞 内液含量较低，仅910。 ， 六、钠（sodium） （一）钠的生理功能 （1）调节体内水分与渗透压 （2）维持酸碱平衡 （3）钠泵 （4）维持血压正常 （5）增强神经肌肉兴奋性 六、钠（sodium） （二）钠的缺乏 1、引起钠缺乏的原因： 人体内钠在一般情况下，不易缺乏，但在某些情 况下，如禁食、少食，膳食钠限制过严，摄入量 非常低时；高温、重体力劳动、过量出汗、胃肠 疾病、反复呕吐、腹泻（泻剂应用）使钠过量排 出丢失时；或某些疾病。 六、钠（sodium） （二）钠的缺乏 2、缺乏表现 n钠的缺乏在早期症状不明显，倦怠、淡漠、无神 、甚至起立时昏倒。 n失钠达0.5gkg体重以上时，可出现恶心、呕吐 、血压下降、痛性肌肉痉挛，尿中无氯化物检出 。 n当失钠达0.751.2gkg体重时，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、疼痛反射消失，以至于淡漠、木 僵、昏迷、外周循环衰竭、休克、终因急性肾功 能衰竭而死亡。 六、钠（sodium） （三）钠的过量 1、急性毒性 n急性过量摄入食盐(每天达3540g)可引起急性中 毒，出现水肿、血压上升、血浆胆固醇升高、脂 肪清除率降低、胃黏膜上皮细胞破裂等。 2、高血压与钠关系 n钠摄入量过多、尿中NaK比值增高，是高血压的 重要因素。 3、钠与癌 n长期摄入较高量的食盐，有可能增加胃癌发生的 危险性。 六、钠（sodium） （四）钠的供给量 n成年人钠的AI为：2200mg/d n孕妇和哺乳期妇女为：2200mg/d 中国居民膳食钠适宜摄入量（AL）单位：mg/d 年龄（岁 ） AI年龄（岁 ） AI 0200111200 0.5500141800 1650182200 4900孕妇、乳 母 2200 71000 六、钠（sodium） （四）食物来源 n钠普遍存在于各种食物中，一般动物性食物钠含 量高于植物性食物，但人体钠来源主要为食盐(钠 )以及加工、制备食物过程中加入的钠或含钠的复 合物(如谷氨酸、小苏打即碳酸氢钠等等)，如酱 油、盐渍或腌制肉或烟熏食品、酱咸菜类、发酵 豆制品、咸味休闲食品等。 七、铁 （iron,Fe） n铁是人体内含量最多的一种必需微量元素；也是 研究最多的微量元素之一；人群膳食中铁的摄入 量常高于AI，但人体铁缺乏，包括缺铁性贫血和 血红蛋白低于正常的现象却较普遍，仍是世界性 的主要的营养问题之一。 n尽管缺铁是较广泛存在的贫血的重要原因，但众 多因素可促进或抑制铁的吸收和生物利用，至今 仍有许多因素未明，尚需深入探讨。 七、铁 （iron,Fe） （一）化学特性 n铁在地球(地壳)中含量相当高，为仅次于铝而居 第二位的最丰富的金属，铁在土壤中的含量可高 达4。 n地球上生存的所有生物体中都含有铁，也需要铁 ，但在动、植物体内含量并不高。 七、铁 （iron,Fe） （二）体内的铁 体内铁总量约为45g，有两种存在形式： 功能性铁 贮存铁 七、铁 （iron,Fe） （三）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、参与其他重要功能 七、铁 （iron,Fe） （四）影响铁吸收利用的因素 n在食物中的存在形式： （1）非血红素铁或称为离子铁 （2）血红素铁 七、铁 （iron,Fe） （四）影响铁吸收利用的因素 （1）非血红素铁 铁吸收的抑制因素： 谷物和蔬菜中的植酸盐、草酸盐 某些水果富含鞣酸，另外还有碳酸盐 过多的磷酸盐 膳食纤维 多酚类化合物 七、铁 （iron,Fe） （四）影响铁吸收利用的因素： （1）非血红素铁 铁吸收的抑制因素： 卵黄高磷蛋白 无机锌 七、铁 （iron,Fe） （四）影响铁吸收利用的因素 （1）非血红素铁 铁吸收的促进因素 VC 肉因子 摄入较多的钙 维生素 七、铁 （iron,Fe） （四）影响铁吸收利用的因素 血红素铁与非血红素铁吸收，都受体内铁贮存量的 影响，当铁贮存量多时，吸收率降低；贮存量减 少时，需要量增加，吸收率亦增加。 七、铁 （iron,Fe） （五）铁的缺乏 铁缺乏的原因： （1）铁摄入不足 （2）膳食铁的生物利用率低 （3）机体对铁的需要量增加 （4）某些疾病：如萎缩性胃炎、胃酸缺乏或过多服 用抗酸药时，影响铁离子释放；慢性腹泻、胃大 部切除以及钩虫感染等。 （五）铁的缺乏 膳食缺铁引起机体铁耗损可分为三个阶段： （1）第一阶段贮存铁减少（iron deficiency store， IDS）：表现为血清铁蛋白下降。 （2）第二阶段缺铁性RBC生成期（iron deficiency erythropoiesis，IDE）：血清铁蛋白下降，血清 铁下降及铁结合力上升（即运铁蛋白饱和度下降 ），FEP（free erythrocyte protoporphyrin，游离 原卟啉）增高。 铁+原卟啉血红素+球蛋白Hb （3）第三阶段缺铁性贫血期（iron deficiency anemia，IDA），表现FEP上升，Hb及RBC压积 下降。 。 人群铁营养状况评价 评价指标 正常IDSIDEIDA SF（g/l）60121212 TS0.35 0.350.160.16 FEP（mol/l )0.540.541.81.8 Hb（g/l）120120120120 七、铁 （iron,Fe） （五）铁的缺乏 铁缺乏的表现： 铁缺乏的儿童易烦躁，对周围不感兴趣，成 人则冷漠呆板。当血红蛋白继续降低，则出现面 色苍白，口唇黏膜和眼结膜苍白，有疲劳乏力、 头晕、心悸、指甲脆薄、反甲等。儿童少年身体 发育受阻，体力下降、注意力与记忆力调节过程 障碍，学习能力降低现象。 七、铁 （iron,Fe） （六）过量危害与毒性 过量的铁在失控条件下，引起细胞成分(如脂肪酸 、蛋白质和核酸等)的明显损伤。 肝脏是铁储存的主要部位，铁过量也常累及肝脏 ，成为铁过多诱导的损伤的主要靶器官。 铁过量与心脏疾病间关系的探讨，也已见诸多报 道。许多作者认为，铁通过催化自由基的生成、 促进脂蛋白的脂质和蛋白质部分的过氧化反应、 形成氧化LDL等作用，而参与动脉粥样硬化的形 成。 七、铁 （iron,Fe） （七）适宜摄入量 成年男子为15mg 成年女子为20mg 孕妇早期15mg，孕妇中期25mg，孕妇晚期35mg 乳母为25mg UL可耐受最高摄入量：成年人为50mg/d，孕妇为 60mg/d，乳母为50mg/d。 七、铁 （iron,Fe） （八）食物来源 铁的食物来源以动物性食品为好，含量高，吸收率 高。 一般植物性食品铁的含量低，吸收率也较低。 奶为贫铁食品，蛋黄含铁较高，但吸收率较低。 常用食物中的铁含量（mg/100g食部） 食物含量（mg/100g） 吸收率（%） 猪肝2522 猪血155 猪瘦肉2.422 带鱼1.211 稻米2.31 小麦粉3.55 玉米1.13 菠菜2.5 油菜7.0 牛奶0.3 正常红细胞正常红细胞 缺铁性贫血红细胞缺铁性贫血红细胞 叶酸缺乏性贫血红细胞叶酸缺乏性贫血红细胞 缺铁性贫血缺铁性贫血 所致所致 反甲反甲 n补充必需元素的途径铁强化酱油与补铁 如果体内缺铁，人就会患缺铁性贫血，血液输 送氧气的能力下降。人体无法获得充足的氧气，生 理机能就会下降，出现面色苍白、心悸和心率加快 、烦躁、头痛等症状。儿童缺铁还可能导致智力发 育迟缓。食用含铁丰富的食物或口服补铁剂可以补 充铁。我国是世界上缺铁性贫血发生率较高的国家 之一。2OO4年，我国政府启动铁强化酱油项目实 施行动计划，推广铁强化酱油，帮助预防缺铁性 贫血。 血红蛋白中的Fe2+能与氧气发生可逆性结合，其中的氨基能与二氧化碳 发生可逆性结合。所以，血红蛋白具有输送氧气及二氧化碳的能力。 血红蛋白与氧气结合后生成氧合血红蛋白(HbO2，鲜红色)： Hb+O2 HbO2 血红蛋白与二氧化碳结合后生成碳酸血红蛋白(HbCO2，暗红色)： Hb+CO2 HbCO2 由于血红蛋白中的Fe与CO的亲和力高于O2，CO容易取代O2的位置，形 成稳定的碳氧血红蛋白(HbCO)，使血红蛋白失去输送O2的能力，导致中毒 。 1在肺部，氧气浓度较高而二氧化碳浓度较低，静脉血中的碳酸血红 蛋白能释放CO2，并与O2结合转变为氧合血红蛋白；在氧气浓度较低而二氧 化碳浓度较高的人体组织内，动脉血中的氧合血红蛋白会释放出O2，并与 CO2结合转变为碳酸血红蛋白。请运用有关化学平衡的知识说明上述现象。 2当空气中一氧化碳的含量超过一定限度时，会引起一氧化碳中毒， 为什么?当发现煤气泄漏时，应如何处理? 在有关血红蛋白气体气体交换过程中存在化学平衡： HbCO2+O2 HbO2+CO2 如果增大某一物质浓度，则化学平衡即向 能减小此物质浓度的方向移动。 CO有剧毒， 使血红蛋白丧 失输氧功能。 1。立即切断煤气泄漏源； 2。打开门窗通风； 3。严禁开电灯或其它电器，禁 止使用明火； 4。如果有人中毒迅速移至通风 处或送医院。 资料卡 市售补血剂 含铁丰富的食物 富含铁元素的食品 有资料显示：菠菜中的铁 元素只有1%能被吸收，99% 的铁元素与菠菜本身的草酸 结合成不溶解的固体，不容 易被吸收。 含铁强化酱油已列入全民营养工程 思考 (1)为什么与食盐加碘不 同，铁强化酱油是非强 制性强化食品？ (2)联合国为什么推广中 国用铁锅炒菜？ 资料：当血液中铁蛋白浓度达200 mg/L时，心脏病发病率会高 出3倍。血液中铁蛋白浓度每上升1%，心脏病发作的危险性就会 提高4%。过量服用补铁剂也可能引起铁中毒，造成胃肠道出血 性坏死。 任何事物都有矛盾的两面性！ 铁强化酱油中的铁元素为一种配位 有机化合物EDTA铁钠，它有良好 的溶解性，口感好、吸收率高、无 铁锈味、不刺激肠胃，不受铁吸收 抵制剂的影响等等。 八、碘（Iodine，I） 20世纪70年代便提出了碘缺乏对人的损害是一条 由轻到重的疾病谱带； 80年代确认碘缺乏不仅会引起甲状腺肿和少数克 汀病发生，还可引起更多的亚临床克汀病人和智 力低下的儿童发生，故1983年提出了用“碘缺乏 病(iodine deficiency disorders，IDD)”代替 过去的“地方性甲状腺肿”的提法。 八、碘（Iodine，I） （一）生理功能 主要参与甲状腺素的合成，甲状腺素有两种 生理活性形式：（1）甲状腺素（T4）：四碘甲状 腺原氨酸；（2）三碘甲状腺原氨酸（T3）。正常 成年人体内含碘20-50mg，其中70%-80%存在甲状 腺组织中。血清中T4含量高于T3，但正常甲状腺素 的生理活性有2/3是由T3完成。 八、碘（Iodine，I） （一）生理功能 甲状腺素生理功能： （1）促进生物氧化，参与磷酸化过程，调节能量转 换。 （2）促进蛋白质代合成和神经系统发育。 （3）促进糖和脂肪代谢。 （4）激活体内许多重要的酶。 （5）调节组织中的水盐代谢 （6）促进维生素的吸收 八、碘（Iodine，I） （二）缺乏与过量 1、缺乏的原因 （1）长期摄入不足 （2）长期摄入含抗甲状腺激素因子的食物 八、碘（Iodine，I） （二）缺乏与过量 2、缺乏的表现 每日需要碘150g，如碘摄入100g，则出 现散发地方性甲状腺肿；碘摄入50100g，则有 轻度地方性甲状腺肿；如碘摄入2550g，则出 现明显的地方性甲状腺而无克汀病；碘摄入 25g，则出现严重的甲状腺与克汀病。 八、碘（Iodine，I） （二）缺乏与过量 3、过量的危害 如果碘摄入过多，也可导致高碘性甲状腺肿，通 常认为每日摄入碘不要超过1000g，如果每日摄 入大于2000g，是有害的。 我国河北、山东和日本北海道活海渔民都有因摄 入过多含碘量高的海产品而发生甲状腺肿的，而 在减少海藻的摄食量后，甲状腺肿即见消散。我 国也有因饮用含碘量高的深井水而引起高碘甲状 腺肿，临床上过量使用碘剂，亦可引起碘性甲状 腺肿。 八、碘（Iodine，I） （三）推荐摄入量与食物来源 推荐摄入量：中国营养学会2000年制定DRIs规定 : 成年人每日碘的推荐摄入量为 150g 孕妇（早、中、晚）每日 200g 乳母 200g 711岁 120g UL 1000g/d 八、碘（Iodine，I） （三）推荐摄入量与食物来源 食物来源： 含碘丰富的食品主要是海产品，海带、紫菜、发 菜含碘量非常丰富，海鱼、虾、蚶、干贝、海参 等含碘量较高，海盐中含有一定的碘。 食物及饮水中的碘含量与当地的地质化学状况有 关。远离海洋的内陆山区的土壤及水源中含碘常 常较少，因而常发生大量人群的碘缺乏问题。 单纯性甲状腺肿大 F1-碘缺 n补充必需元素的途径加碘盐与补碘 家庭食盐包装袋 为什么不是碘单质或碘化钾？ 碘单质易升华,而碘化钾有涩味且易被空气 中的氧气氧化成碘单质而失去碘元素。 九、锌 （zinc，Zn） 1961年科学家对伊朗地区的儿童食欲减退、生长 发育迟缓、性发育不良与营养性锌缺乏有关的流 行病学分析，首先揭示了锌对人体营养的重要作 用。 而后人类锌缺乏症状被许多研究所证实。锌作为 人体必需的营养素的临床意义和公共卫生意义得 到进一步的肯定。 九、锌 （zinc，Zn） (一)体内分布 锌分布于人体所有组织、器官、体液及分泌物。 约60存在于肌肉，30存在于骨骼。总的来说 ，除铁以外，锌比任何其他微量元素都多。锌不 能像能量一样储存在脂肪组织内，机体内没有特 殊的锌的储存机制。 锌含量非均匀性分布、含量高的有肝脏、骨骼肌 、皮肤、毛发、指甲、眼睛、前列腺等，血液中 含量很少。锌在体内的主要存在方式是作为酶的 成分之一。 成年人的血液中红细胞的锌占7588，血浆 占1223，另约3在白细胞和血小板中。 九、锌 （zinc，Zn） (二)生理功能 （1）锌参与人体内许多金属酶的组成 （2）促进机体的生长发育和组织再生 （3）促进食欲 （4）促进VA的正常代谢和生理功能 （5）促进性器官和性机能的正常发育 （6）保护皮肤健康 （7）促进机体免疫功能 （8）维持细胞膜结构 九、锌 （zinc，Zn） (三)影响锌吸收的因素 （1）有利于锌吸收的因素： 高蛋白、VD、葡萄糖、乳糖、半乳糖、肉类、 柠檬酸等均可促进锌的吸收。 （2）不利于锌吸收的因素： 膳食纤维、植酸、鞣酸，此外Cu、Cd、Ca、Fe 可抑制锌吸收。 九、锌 （zinc，Zn） (四) 锌的缺乏 1、锌的缺乏的原因 （1）以含有大量植酸和纤维素的粮食为主要食品 （2）锌的需要量增加 （3）存在有肠原性肢体皮炎的遗传因素 （4）用缺锌或低锌的配方代乳食品喂养婴儿 （5）临床上采用完全肠外营养 （6)腹泻、急性感染、肾病、糖尿病、创伤及某些 利尿药物增加锌的排出。 九、锌 （zinc，Zn） (四) 锌的缺乏 2、锌缺乏主要表现 生长发育停滞、性器官发育不良 味觉异常，食欲减退，可有异食癖 伤口愈合不良 严重缺锌时，可出现暗适应能力降低 如锌缺乏发生在孕妇，可以不同程度的影响胎儿 的生长发育 肠原性肢皮炎 缺锌还可表现为皮肤干燥、粗糙、面部痤疮及复 发性口腔溃疡等症状。 九、锌 （zinc，Zn） (四) 锌的缺乏 3、锌缺乏病的诊断：主要根据临床表现及实验室检 查。 （1）实验室检查主要是血清锌。正常人血清锌参考 值为10.722.97mol/l（70150g/dl）。 （2)发锌测定受外来因素影响较多，正常范围波动 较大，不是灵敏指标，有人研究发锌与体内含量 不相符。 九、锌 （zinc，Zn） (五) 锌的过量： 如果摄入过量可引起锌中毒，它通常发生于治疗 过程中服用过量的锌剂或用锌容器储存食品。一 般膳食含锌量不致中毒。成人一次性摄入2g以上 的锌会发生锌中毒，其主要特征之一是，锌对胃 肠道的直接作用，导致上腹疼痛、腹泻、恶心、 呕吐。 锌中毒主要表现为恶心、呕吐、急性腹痛、腹泻 和发热。 九、锌 （zinc，Zn） (六)推荐摄入量及食物来源 （1）推荐摄入量： 成年子为男15mg/d 成年女子为11.5 mg/d 孕妇早期11.5mg，中期16.5mg，晚期16.5mg 乳母为21.5mg/d UL成年为37mg，孕妇乳母为35mg 九、锌 （zinc，Zn） (六)推荐摄入量及食物来源 （2）食物来源： 动物性食品，海产品、肝脏、瘦肉是锌的的良好来 源。 动物内脏、蛋黄、奶、大豆、豆类含量也较丰富 粮食、蔬菜、水果中含量较少，且吸收率低 牡蛎含锌量较高 常用食物中的锌含量（mg/100g食物） 名称含量名称含量 海虾1.44牛奶0.42 牡蛎9.39鸡蛋1.00 带鱼0.70小麦粉1.64 鸡肉1.09稻米1.70 猪肉2.06玉米面1.70 猪肝5.78黄豆3.34 牛肉4.73大白菜0.38 缺锌所致肠原缺锌所致肠原 性肢体皮炎性肢体皮炎 缺锌所致皮肤粗糙缺锌所致皮肤粗糙 n补充必需元素的途径富含锌的食物与补锌 锌对人的生长发育起关键作用。儿童缺锌可导致生长发育不 良，抵抗力差，食欲不振；孕妇缺锌可使胎儿脑发育不全，出生 后智力低下；老年人缺锌常引起免疫功能退化，缺乏抵抗力。我 国儿童缺锌较为普遍，18个省、市的抽样检测表明，大约有6O 的儿童体内锌含量低于正常值。 锌主要靠从食物中摄取，成人每天需要摄入15 mg锌。植物 性食物一般含锌较少，动物性食物是锌的主要来源。如肉类食品 中，每千克含锌可达2O6O mg。富含锌的食物主要有瘦肉、猪 肝、鸡蛋、牡蛎、蛤等，黄豆、玉米、小米、核桃、松子等也含 有较多的锌。严重的缺锌病。人可按医生要求服用一些补锌药物 ，如硫酸锌糖浆或葡萄糖酸锌制剂等。 n补充必需元素的途径富含锌的食物与补锌 慎用含锌制剂 锌摄入过量会削弱人的免疫功能。 例如，影响铁元素在体内的吸收和利用 ，导致缺铁性贫血；刺激消化道黏膜，损坏 肠胃功能。因此，服用锌制剂必须慎重。 十、硒（Selenium，Se） 硒是动物和人体必需微量元素的这一认识是20世 纪后半叶营养学上最重要的发现之一。它的一个 主要依据是1973年美国和德国科学家在两个实验 室里分别发现硒是谷胱甘肽过氧化物酶 (glutathione peroxidase，GSH-Px)的必需组分，也 即没有硒存在，这个酶就没有活力，而这个酶是 体内主要的抗氧化酶之一，从而揭示了硒的第一 个生物活性形式。 十、硒（Selenium，Se） (一)体内分布 人体内的硒遍布各组织器官和体液中，一般来说 ，肾中硒浓度最高，肝脏次之，心肌和其他肌肉 相似，血液中再稍低些。但由于肌肉约占40体 重，因此肌肉中硒的总量最多，可占到人体总硒 量的一半。 虽然没有发现像铁蛋白贮铁那样的贮硒形式，似 乎肌肉、肾脏、肝脏和血液是硒的组织贮存库。 十、硒（Selenium，Se） (二)生理功能 （1）硒是谷胱甘肽过氧化物酶（glutathion peroxidase，GSH-Px）的组成成分 （2）硒与重金属有很强亲和力，可解除重金属 的毒性 （3）保护心血管、维护心肌的健康 （4）促进生长、保护视觉器官以及抗肿瘤作用 十、硒（Selenium，Se） (三)吸收代谢 硒在体内的吸收、转运、排出、贮存和分布会受 许多外界因素的影响。主要是膳食中硒的化学形 式和量。另外性别、年龄、健康状况，以及食物 中是否存在如硫、重金属、维生素等化合物也有 影响。 人体摄入的硒有各种形式，动物性食物以硒半胱 氨酸和硒蛋氨酸形式为主；植物性食物以硒蛋氨 酸为主；而硒酸盐和亚硒酸盐是常用的补硒形式 。 十、硒（Selenium，Se） (三)吸收代谢 大鼠实验表明，硒主要在十二指肠被吸收，空肠 和回肠也稍有吸收，胃不吸收。 经尿排出的硒占总硒排出量的5060，在摄 入高膳食硒时，尿硒排出量会增加，反之减少， 肾脏似乎起了调节作用。 十、硒（Selenium，Se） (四)硒缺乏病： 1.克山病：与地方性硒缺乏有关，是一种以多发性灶性 坏死为主要病变的心肌病，表现为急性或慢性心功能不 全和各种类型的心律失常、心脏扩大。急性克山病往往 因严重休克和心律紊乱造成死亡。 克山病1935年在黑龙江省克山县首先发现，故命名克山 病。在我国的黑龙江、吉林、辽宁、陕西、甘肃、河北 、河南、山西、山东、四川、云南、西藏、湖北、宁夏 等地的部分农村均有本病流行。 1976年起在全国各重病区逐步推广硒预防克山病措施， 之后未再见有克山病暴发流行。 2.大骨节病 3.硒与心血管疾病 4.硒与甲状腺激素代谢疾病 5.硒与免疫应答 6.硒的抗衰老、延年益寿作用 7.硒与肿瘤 (1)肝癌(2)结肠癌(3)乳腺癌(4)白血病 8.硒与白内障 十、硒（Selenium，Se） 十、硒（Selenium，Se） (五)硒过量 硒摄入量过多可引起中毒，硒中毒主要与地质、 土壤、植物含硒过高有关。硒中毒地区的粮食、 蔬菜等含硒量明显高于一般地区，如在湖北的恩 施、陕西的紫阳硒中毒地区居民发硒高出一般地 区100倍，血硒30倍，尿硒20倍。 十、硒（Seleni