课件：食品营养课件第八章水和矿物元素.ppt

第八章 水和矿物元素,本章内容,矿物元素概述 常量矿物元素 微量矿物元素 水 食品的成酸和成碱作用,8.1 矿物质概述,矿物质的分类 矿物质的特点 矿物质的生理功能 矿物质缺乏,8.1.1 矿物质的分类,矿物质（minerals）： 人体中除碳、氢、氧、氮以外的元素，称为矿物质，也成为矿物盐、无机盐、灰分,8.1.1 矿物质的分类,根据体内的含量和人体需要量可以将矿物质分为 常量元素（Macro minerals） 包括Ca、P、S、K、Na、Cl、Mg 在体内含量一般0.01% 每日需要量在100mg以上 微量元素（Trace elements） 在体内含量一般0.01% 每日需要量在100mg以下,8.1.1 矿物质的分类,1995年WHO/FAO界定必需微量元素定义， 必需微量元素10种： Fe、Zn、Se、Cu、I、Mo、Co、Cr、Mn、F 可能必需微量元素5种： Si、B、Ni、V 具有潜在毒性，但低剂量可能具人体必需功能元素为7种： Pb、Cd、Hg、As、Al、Li、Sn,8.1.2 矿物质的特点,在体内不能合成必需从食物和饮水中摄取 矿物质在体内分布极不均匀 矿物质相互间存在协同或拮抗作用 某些微量元素在体内虽需要量较少，但其生理剂量与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用,8.1.3 矿物质的生理功能,构成人体的重要成分 调节细胞间溶液的渗透压和机体的酸碱平衡 维持神经和肌肉的兴奋性 机体重要生物活性物质的组成成分 参与体内的多种物质代谢和生理生化活动,8.1.4 矿物质缺乏的因素,地球环境中各种元素的分布不平衡 食物中含有天然存在的矿物质拮抗物 摄入量不足或者不良的饮食习惯 生理上有特殊需要的人群,8.2 常量矿物质,8.2.1 钙 8.2.2 磷 8.2.3 镁 8.2.4 钠和钾,8.2.1 钙 （ Calcium ）,（1）概述 是人体含量最多的无机元素 存在形式： 99的主要集中骨骼和牙齿中 羟磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2）、磷酸钙 1% 与柠檬酸螯合或蛋白质结合或者 以离子状态分布在软骨组织、细胞外液和血液中，通称为混融钙池,血液中总钙浓度比较稳定，有三种存在方式： 蛋白结合钙 复合钙（柠檬酸、硫酸盐和磷酸盐） 离子钙 与骨骼钙维持着动态平衡 维持机体内细胞正常生理状态 调节神经肌肉兴奋性,（2）钙的生理功能,构成骨骼和牙齿的成分 大多数以多以羟磷灰石或磷酸钙的形式 骨骼钙和混溶钙池保持者相对的动态平衡 幼儿骨骼1-2年更新一次 成人骨骼10-12年更新一次,维持膜的稳定性 是各种生物膜的构成成分 细胞外的钙可与膜上的蛋白、磷脂结合，改变膜的构象,（2）钙的生理功能,维持神经和肌肉的活动 细胞内外钙离子浓度的变化将会引起神经冲动的传导和神经肌肉的兴奋 血钙降低，可以引起手足痉挛 血钙过高，引起心脏和呼吸衰竭,参与血液凝固 是可溶性纤维蛋白原转变为纤维蛋白,（2）钙的生理功能,促进体内酶的代谢 腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羟化酶 促进细胞信息传递 维持体液平衡,（3）钙的吸收与代谢,吸收部位：主要在小肠的上段 吸收方式：以主动运输为主，钙浓度高时也可通过被动扩散吸收。 主要储存在骨骼和牙齿，少部分保存在软组织和体液中 排泄：粪、尿、汗、乳汁,Low Plasma Calcium: stimulates PTH release, and PTH acts to resorb Ca2+ from the pool in bone and to enhance renal re-absorption of Ca2+ High Plasma Calcium: stimulates CT secretion which lowers plasma calcium by inhibiting bone resorption,（4）影响钙吸收的因素,人的需要量： 人对钙的需要量大时，钙的吸收率 人的生理状况：随年龄增大吸收率 膳食中钙含量体内钙贮留量 肠液酸度：酸度增加有利于钙的吸收,（4） 影响钙吸收的因素,膳食成分 促进吸收的因素 维生素D 蛋白质：AA特别是Lys、Arg 乳糖 钙-磷比： 婴儿，1.5:1; 1岁, 1:1;建议 2:11:1,（4）影响钙吸收的因素,膳食成分 抑制钙吸收的因素 植酸或草酸 膳食纤维：糖醛酸残基 脂肪过多或脂肪消化不良 某些药物：抗酸药、四环素、肝素,（5）钙的缺乏与过量,缺乏症 佝偻病 骨质疏松症 过量摄入 肾结石 骨硬化（大量钙摄入使降钙素分泌增加）,Left normal bone, right osteoporotic bone,Left normal bone, right osteoporotic bone,（6）钙的营养学评价,生化指标 血清总钙浓度： 2.25-2.75mmol/L(90-110mg/L)，低于下限为不足 血清离子钙浓度： 1.10-1.37mmol/L(45-55mg/L)，低于下限为不足 血清CaP30，低于此限为不足 血清碱性磷酸酶 成人为1.54.0蓓氏单位，儿童5-15蓓氏单位，超过为不足,（6）钙的营养学评价,骨质的测量 骨矿物质含量（BMC） 骨矿物质密度（BMD）,（7）钙的参考摄入量及食物来源,（7）钙的参考摄入量及食物来源,食物来源 以奶及奶类制品最好 水产品、豆制品和蔬菜富含钙 谷类及畜肉含钙较低,含钙丰富的食物（mg/100g）,8.2.2 磷（ Phosphorus ）,（1）概述 成人体内约含磷650g，占体重1% 8590%与钙结合存在于骨、牙中 10%与蛋白质、脂肪等有机物结合参与构成软组织 广泛分布于体内多种含磷的化合物中,（2）磷的生理功能,构成骨骼和牙齿的重要成分： 羟磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2 参与能量代谢 磷酸化合物是储存、转移和释放能量的物质 碳水化合物是以磷酰化合物的形式被吸收 葡萄糖6磷酸酯、丙糖磷酸酯是葡萄糖代谢的中间产物,（2）磷的生理功能,组成生命的重要物质 RNA/DNA、磷脂 细胞内第二信使cAMP、cGMP和三磷酸肌醇等 酶的重要成分 TPP、PLP、辅酶I、辅酶II 调节酸碱平衡,（3）磷的吸收与代谢,吸收： 小肠，吸收率约70%， 主动吸收和被动吸收 食物中的磷必须分离为游离的磷，然后以无机磷酸盐的形式被吸收 影响吸收的因素 膳食中磷的含量 膳食中磷的来源和性质 膳食中的一些金属阳性离子 个体的生理发育阶段 肠道酸度,（3）磷的吸收与代谢,排泄： 未吸收部分随粪便排出 参与代谢的磷主要经肾脏排泄 吸收和排泄受到降钙素和甲状腺旁素的调控,（4）磷的缺乏和过量,磷缺乏很少见 临床所见磷缺乏的病人多为长期使用大量抗酸药或者禁食者 过量的磷酸盐可引起低血钙，导致神经兴奋性增强，手足抽搐和惊厥,（5）磷的供给量及食物来源,美国规定 1岁以下 Ca:P1.5:1 1岁以上 Ca:P1:1 成人 Ca:P1:1 2:1,中国居民膳食磷摄入量 单位：mg/d,（5）磷的供给量及食物来源,普遍存在于各种动植物食品中 谷类种子中的磷，因植酸的缘故难以利用，蔬菜和水果含磷较少 肉、鱼、禽、蛋、乳及其制品含磷丰富，是磷的良好食物来源 含磷高的食物：奶制品、牛肉、家禽、花生、核桃、鱼、鸡蛋、黑麦面包,8.2.3 镁（ Magnesium ）,（1）概述 人体内含镁约2028g，3/5存在于骨骼，2/5存在于肌肉和软骨组织 镁主要分布在细胞内，细胞外不超过1% 镁在红细胞及血浆中主要以结合镁(32%)、游离镁(55%)和镁盐(13%)三种形式存在,（2）镁的吸收代谢,吸收部位：以空肠末端与回肠为主。摄入的镁有30%50%在小肠被吸收 吸收方式：被动扩散+主动运输 影响吸收的因素 膳食中Mg的摄入量 膳食成分 饮水量,（2）镁的吸收代谢,经肾脏以尿液排出，未被吸收的以粪便排出 肾上腺皮质分泌的醛固醇，可调节肾脏排泄镁的作用,(3) 镁的生理功能,多种酶的激活剂 磷酸转移酶和水解肽酶系 Na+K+ATP酶 Ca+ATP酶 促进骨骼生长 体内镁以磷酸盐、碳酸盐的形式参与构成骨牙 在镁浓度下降时，甲状旁腺功能低下可引起低血钙 维持神经肌肉的兴奋性,(3) 镁的生理功能,维护胃肠道功能（利胆、导泻、抗毒） 调节心血管功能 Mg充足，促使cAMP生成增多，引起血管扩张 Mg缺乏，血管紧张肽和血管收缩因子增加，引起动脉骤然收缩 对激素的作用（甲状旁腺激素）,（4）镁的缺乏,Mg 的缺乏对机体的影响 对Ca代谢的影响 对神经肌肉兴奋性的影响 对骨骼的影响 其他,引起Mg 缺乏的原因 摄入不足 吸收障碍 丢失过多,（5）镁与其它矿物元素的关系,镁与钙使神经肌肉兴奋或抑制的作用相同 镁的吸收和钙、磷的吸收相互影响 镁缺乏会导致细胞内缺钾,（6）镁的参考摄入量和食物来源,中国居民膳食镁参考摄入量(DRIs，单位：mg/d）,（6）镁的参考摄入量和食物来源,食物来源 植物食品：花生、芝麻、大豆、全谷、绿叶蔬菜 动物食品：一般含较少,8.2.4 钠,成人体内70-100g 44-50%在细胞外液 40-47%在骨骼 9-10%在细胞内液,（1）Na的生理功能,调节体内水分，维持体液渗透压 维持体和酸碱平衡 增强神经肌肉的兴奋性 与ATP生成利用、肌肉运动、心血管功能、能量代谢有关,（2）Na的吸收和代谢,吸收 一般以NaCl的形式摄入 代谢 主要通过肾脏排出,（3）Na的缺乏与过量,Na的缺乏 轻度出现疲劳、眩晕、昏厥 重度出现酸中毒、甚至死亡 Na过量 高钠血症 引起高血压、高血脂等慢性疾病,（4）Na的需要量和食物来源,成人最低需要量 115mg/d WHO建议每天食盐用量不超过6g Na存在于各种食物，一般动物性食物含量高于植物性食物,8.2.5 钾,人体含K约175g K 主要存在于细胞内 在体内的分布 70%在肌肉 10%在皮肤 其余在红细胞、脑等组织中,（1）K的生理功能,参与细胞新陈代谢和酶促反应 维持渗透压和酸碱平衡 维持神经肌肉的应激性和正常功能 其他功能 对水和体液的调节作用 降压作用 扩张血管,（2）钾的吸收和代谢,主要吸收部位在小肠 吸收形式有主动运输和被动扩散 主要通过肾脏排出,（3）K的缺乏与过量,k的缺乏 血清钾低于3.5mmol/L，为低钾血症 表现为神经、肌肉、消化、心血管等系统功能性或者病理性改变 k的过量 血清钾低于5.5mmol/L，为高钾血症 主要变现为全身无力、面色苍白、肌肉酸痛、神志模糊，弛缓性瘫痪、呼吸肌瘫痪，窒息,（4）钾的需要量和食物来源,成人适宜摄入量为2000mg/d 主要来源：蔬菜和水果,8.3 微量元素,铁 锌 硒 碘 氟,8.3.1 铁（ Iron ）,（1）概述 人体中必需微量元素含量最多的一种,功能铁70% ：血红蛋白、肌红蛋白、含铁蛋白、运铁蛋白,储备铁30%：铁蛋白、含铁血黄素存在于肝、脾和骨髓中,体内铁含量因年龄、性别和营养状不同而存在较大差异。 正常男性血清铁为1130molL ，女性927molL,（2）铁的生理功能,参与体内氧的运送 在体内主要作为血红蛋白、肌红蛋白的组成成分参与氧和二氧化碳的运输 参与组织呼吸过程 是细胞色素系统、过氧化氢酶、过氧化物酶的组成成分，在呼吸和生物氧化过程中起重要作用,2019/8/20,66,可编辑,（2）铁的生理功能,维持正常的造血功能 铁与卟啉结合构成血红素 缺铁影响血红蛋白、DNA 的合成及幼红细胞的形成 参与维持正常免疫功能 其他功能,（3）铁的吸收和代谢,主要吸收部位：十二指肠和空肠,（3）铁的吸收和代谢,机体对铁的排泄能力有限，主要从肠道排出，尿中排出的很少 生育期妇女的损失比男性大 机体对铁具有保留、贮存、再利用的代谢特点,Iron is bound and transported in the body via transferrin and stored in ferritin molecules. Once iron is absorbed, there is no physiologic mechanism for excretion of excess iron from the body other than blood loss i.e., pregnancy, menstruation or other bleeding.,Ferritin molecules store thousands of iron atoms within their mineral core. When excess dietary iron is absorbed, the body responds by producing more ferritin to facilitate iron storage.,（4）影响铁吸收的因素,人体的生理状况和体内铁的储备状况 食物中铁的存在形式 血红素铁，主要存在动物性食品，吸收率高 非血红素铁，主要存在植物性食品，吸收率低,（4）影响铁吸收的因素,膳食成分 有利因素： VC、B2 有机酸（柠檬酸、乳酸等） 单糖（乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖等） 胱氨酸、赖氨酸、 Ca 动物肉类、肝脏可促进非血红素铁的吸收（肉因子或肉畜禽因子） 不利因素： 植酸盐、草酸盐、磷酸盐、碳酸盐（粮谷、蔬菜）。 多酚类物质，如鞣酸（茶叶、咖啡） 胃酸缺乏或过多服用抗酸药物,（5）铁的缺乏,营养性缺铁性贫血 （nutritional iron deficiency anemia,简称IDA） 症状：皮肤黏膜苍白，易疲劳、头晕、畏寒、气促、心动过速、记忆力减退等,（5）铁的缺乏,我国居民的贫血患病率 全国第三次营养调查（1992）结果： 城市人口：男性14.1%，女性23.5% 农村人口：男性15.3%，女性20.2% 患病率最高人群为城乡中老年人群(21%39%)。 2002年我国居民贫血患病率平均为15.2%；2岁以内婴幼儿、60岁以上老人、育龄妇女贫血患病率分别为24.2%、21.5%和20.6%。,（6）铁的参考摄入量与食物来源,中国居民膳食铁参考摄入量(DRIs, mg/d),（6）铁的参考摄入量与食物来源,食物来源 动物：内脏与血（吸收率高）、蛋黄（吸收率低）、瘦肉 菌类：红蘑、口蘑、黑木耳 植物：海带、豆类、干果、芝麻等,蛋黄中卵黄磷蛋白含量高，铁离子与卵黄高磷蛋白分子中的磷酸基络合，而显著抑制其铁的吸收 牛奶是一种贫铁性食物 并非所有动物性食品都可促进非血红素铁的吸收，乳、蛋、干酪的促进效果不明显,食物中铁的吸收率（%）,铁的优质来源,8.3.2 锌（ Zinc ）,（1）概述 成人体含锌2-3g 存在与所有组织中，肌肉、骨骼含量较高 正常血清锌浓度为100140g/mL 头发含锌量为125250g/g,（2）锌的吸收代谢,主要在小肠中吸收，吸收机制为主动运输 锌的生物利用率受多种因素影响 体内锌的缺乏状况 膳食成分 植酸、鞣酸、纤维素干扰锌的吸收 镉、铜、钙、亚铁离子抑制锌的吸收 VD 促进吸收 排泄：随胰脏分泌液由肠道排出 少量：尿、汗、毛发,（3）锌的生理功能,酶的组成成分和酶的激活剂 促进生长发育 维持正常味觉与食欲 促进机体免疫功能 参与维生素A的代谢 维持细胞膜的稳定,（3）锌的生理功能,是体内许多酶的组成成分或酶的激活剂 在组织呼吸和Pr、fat、糖、核酸等的代谢中有重要作用 对机体的生长发育、组织再生、促进食欲、促进VA的正常代谢、促进性器官和性机能的正常发育、保护皮肤健康、增强免疫功能等多方面具有重要意义,（4）锌的缺乏症,食欲不振 孕妇缺锌，胎儿畸形 儿童缺锌，生长发育停滞 青春期缺锌，性成熟受阻，特别是男性 免疫功能不良，伤口愈合缓慢，暗适应能力下降且可出现夜盲症，复发性口腔溃疡，面部痤疮等,P134,（4）锌的缺乏症,锌缺乏的主要原因 膳食摄入不平衡，动物性食物摄入偏少 特殊生理需要量增加 先天性或遗传性因素 吸收不良或肠道炎症性疾病 肝肾疾病或寄生虫病 医源性疾病,（5）锌的参考摄入量和食物来源,中国居民锌的膳食参考摄入量 单位：mg/d,（5）锌的参考摄入量和食物来源,食物来源 生物利用率：动物性食物 植物性食物 含量： 高蛋白食物 海产品 奶、蛋 蔬菜、水果 富锌食物： 牡蛎、鲱鱼；贝壳类海产品，瘦肉，花生、杏仁、可可、动物肝脏,含锌丰富的食物（mg/100g）,8.3.3 硒（ Selenium ）,（1）硒的概述 人体硒含量约为1421mg，多分布于指甲、头发、肾和肝中 吸收：小肠，吸收率为50100% 体内主要的存在方式：硒蛋氨酸、硒半胱氨酸 排泄：尿,（2）硒的生理功能,抗氧化作用 保护心血管和心肌的健康 对甲状腺激素的调节作用 维持正常免疫功能 抗肿瘤作用 解读作用 抗艾滋病作用 功能,（3）硒的缺乏与过量,硒缺乏 克山病（预防：亚硒酸钠） 大骨节病（治疗：亚硒酸盐、VE） 硒过量可中毒 毛发脱落、疲乏无力、恶心呕吐，严重时全身麻痹,（4）硒的参考摄入量和食物来源,中国居民膳食硒参考摄入量(DRIs，ug/d）,（4）硒的参考摄入量和食物来源,食物来源 同一食物不同地区，差别大 海产品、畜禽肉、谷物、大蒜富含硒 蔬菜含硒少,8.3.4 碘（Iodine ）,（1）概述 成人体内含碘2550mg 甲状腺内含碘最多，浓集碘的能力最强 只有甲状腺能利用碘合成甲状腺素,（1）碘的概述,甲状腺中含碘成分的百分比 一碘酪氨酸 32.7% 二碘酪氨酸 33.4% 三碘甲腺原氨酸（T3） 7.6% 甲状腺素（T4） 16.2% 其它碘化物 16.1%,（2）碘的吸收代谢,吸收与转运 无机碘极易被吸收，进入肠道后1h内大部分吸收，3h内完全吸收。 有机碘在消化到降解，脱碘后，以无机碘的形式被吸收。与氨基酸结合的碘可被直接吸收。 吸收的碘经血浆转运。,（2）碘的吸收代谢,分布和储存 吸收的碘转运至血浆，分布于全身各组织，包括甲状腺、唾液腺、乳腺、生殖腺、胃粘膜。 体内的碘主要储存在甲状腺 代谢：主要通过肾脏， 90%随尿排出， 10%随粪便排出,（3）碘的生理功能,碘是在体内的主要功能是合成甲状腺素，甲状腺素的功能 参与三大营养素及能量的代谢 促进神经系统发育 激活体内的酶 调节水盐代谢 促进维生素的吸收和利用 垂体激素作用,（4）碘缺乏及过量,碘缺乏引起 地方性甲状腺肿（简称地甲肿） 地方性克汀病（简称地克病） 多发生：儿童、女性发育期和妊娠期 碘过量引起 高碘性地方性甲状腺肿,（5）碘的参考摄入量与食物来源,中国居民膳食碘参考摄入量（DRIs，g/d）,（5）碘的参考摄入量与食物来源,食物来源 海产品富含碘：海带、紫菜、发菜、淡菜等 可从饮水、食物和食盐中获得 碘盐 3515mg/kg 每日摄入食盐6g，摄入碘210ug,8.3.5 氟,（1）氟的生理功能 预防龋齿和老年性骨质疏松症 构成人体骨骼和牙齿的重要成分，氟以氟磷灰石(Ca2(PO)6F2)的形式，构成牙齿珐琅质，对骨骼和牙齿的生长具有重要作用，氟化物与钙结合能使骨骼和牙齿更强健。 成人体内含氟约4.9g，每公斤正常骨组织含氟为400-500mg。 氟是烯醇化酶的抑制剂,8.3.5 氟,（2）氟的缺乏症与毒性 摄入氟化物过少可导致儿童龋齿或骨质疏松等疾患 摄入过多(如通过牙膏、茶和加入氟化物的自来水)也可能对身体造成损害，牙齿珐琅质也会被损害，产生氟斑牙，引起慢性氟中毒。 饮水型：水氟含量大于1.0mg/L 食物型：每日食物摄取超过6mg,中国居民膳食氟参考摄入量(DRIs) 单位：mg/d,8.3.5 氟,（3）氟化物的来源 人体内的