营养成分化学水和无机盐

第二章 营养成分化学水和无机盐,第一节 水,人对水的需要仅次于氧，水是人体最重要的组成部分(约60%)，也是人体内含量最多的一种化合物。 水是良好溶剂，其对人体的重要性超过食物，与生命活动关系十分密切。,一、水的功能 1 、机体重要的组成成分；是人体内含量最大和最重要的物质。是维持生命、保持体细胞外形、构成各种体液所必须的。 2 、水是体内化学作用的介质，亦是化学反应的反应物和产物，是组织或细胞所需养分和代谢物质以及排泄物质转运的载体，促进营养素的消化、吸收、代谢和排泄。 3 、水的比热大，是体温良好的稳定剂。4 、水可对体内的机械摩擦产生润滑，减少损伤。,二、水的需要量及来源 一般正常成年人每天摄入的水总量大约为20002500mL其中饮水约1200mL。1 、人体水分的来源大致可分： （ 1 ）饮料水：包括咖啡、汤、乳，含水量大（48）。 （ 2 ）食物水：来自半固体和固体食物的水（40）。 （ 3 ）代谢水：来自体内氧化或代谢过程的水（约12）。三、水的平衡1、平衡的原则 水的摄入量与水的排出量应大致相等。,2、体内水平衡调节,（1） 化学调节 如钠盐可促进水在组织中贮存。夏天饮淡盐水可以防中暑就是利用钠盐减少身体失水（如出汗过多）保持水平衡的措施。,（2）激素调节 某些激素如垂体生长激素，促甲状腺素有利尿的作用。,（3）神经调节 口渴思饮是身体缺少水分的信号，排尿是体内水分过多的结果。口渴与排尿都受神经系统的调节。,3、水欠缺的影响和水的必需量 人在不吃食物但有水喝的情况下，可以生存几个星期，但如果没有水喝，只能活23天，由此可见水对机体是十分重要的。一般机体内失水达10%，生命就会有危险，当失水达2022时，将会导致死亡。 正常情况下，成人每天需要摄入的水分约为20002500mL，当外界环境温度升高时或机体活动量增大时，由于呼吸、排汗等原因，消耗的水分大量增加，为了保持机体水分的平衡，摄入的水分也必须同时加大，否则容易导致缺水症状；在吃高蛋白或油腻重的食物时，也需要多喝水。,婴儿和儿童对水的需要量相对比成人高，成人每摄入4.184J（1kal)能量约需水1ml，婴儿则需水1.5ml。成人每天水的流通量约为体重的6，而婴儿大约为体重的15。婴儿需水量为成人的34倍。,人体每日需要量估算值表,孕妇因怀孕时细胞外液间隙增加，加上胎儿的需要和羊水，水分需要量增多。 对于老年人，在保障正常水平衡的基础上，也应适当增加水的摄入。,四、饮用水的种类与安全,1、地下水和地表水（1）地下水 可以是泉水、井水等，由于经过地下水的渗透和过滤，溶入了各种可溶性矿物质。地下水是否适宜于饮用取决于具体水源地水中矿物质种类与含量。地下水一般流量不大，大规模使用受到很大限制。（2）地表水 主要来自江河、湖泊和水库，是主要的水源，特别是大工业用水。地表水易受外界因素影响，水质差别较大。地表水更易受环境污染的影响，工业废水、生活废水、农业上农药与化肥等对地表水也构成重大污染。故地表水一般须经不同处理后才能作为生活饮用水。 应特别注意保护好饮用水源的水质。,2、生活饮用水 生活饮用水又称公共用水，适宜水源的水要作为居民生活饮用水，一般经过一定的水处理达到生活饮用水卫生标准GB574985后，才可能作为自来水供应城市居民。 一般水处理包括沉淀、过滤、软化和消毒处理。大多数国家的自来水，最后都采用加氯消毒，消毒后水中难免残留氯气。长期饮用用氯气消毒的地表水对人体的存在不利影响（现在有用效果较好二氧化氯消毒的）。 为排除残氯的副作用，各国也尝试其他消毒方法，如臭氧消毒、紫外线消毒等。但成本较高，多用于瓶装水生产中。,加热煮沸法，作为家庭饮用水消毒的措施是一种值得保留的安全处理方法，可以起到驱除残氯、降低硬度的作用。,3、瓶装水及饮料（1）瓶装水 瓶装水是将水（地下水、地表水或自来水）经消毒处理，然后罐装在一定容器内销售。可见瓶装水和自来水在水源上没有区别，但加工过程与公共用水相比更严格。瓶装水的消毒大多采用臭氧和紫外线，由于无残氯，所以无氯味及其他异味，一般口感较好。一般按其矿物质含量多少将其分为三大类：, 矿泉水 含有一定的矿物质、微量元素、含有或不含有二氧化碳气体。能补充人体所需的微量元素和调节人体的酸碱平衡，因而受到人们的青睐。 纯净水 经过蒸馏、反渗透、离子交换等方法处理的水称为“纯净水”，含很少或不含有矿物质，它人为去除了对人体健康有益的矿物质和微量元素。纯净水并非越纯净越好，尤其是儿童，老年人和孕妇要慎重饮用纯净水。, 净化水 用活性炭吸附的方法去除水中三卤甲烷（氯消毒后在水中形成的化合物）、铁、铬、农药、藻类毒素和其它有机污染物，但不能去除水中溶解性矿物质和微量元素。,2、饮料 一般饮料是在水中加入一定量的辅料后罐装销售。饮料根据酒精含量小于0.5%的称为软饮料，大于0.5% 的成为含醇饮料。软饮料中又根据是否加入二氧化碳气体，可分为充气饮料和不充气饮料两类。,五、饮用水标准细菌学指标 不得含有致病菌，细菌总含量应该很低，我国规定的细菌学指标为，细菌总数1mL水中不得超过100个，大肠菌群1L水中不超过3个。毒理学指标 各种有毒成分不得超过规定指标。我国规定，饮用水中不得超过（mg.L-1）:氟化物1.0，氰化物0.05，砷0.04，硒0.01，镉0.01，铅0.1，铬（六价）0.05。,化学指标 要求酸碱度适宜，一般为pH值68，并有爽口感，符合一定的硬度要求。同时，对于铁、锰、锌、硒等离子的含量也有所限制。外观 必须无色无臭，不含可见物质。各种有色饮料，已不属于饮用水的范畴，所以不受这里外观的限制。,第二节 无机盐,一、矿物质概念 人体所有各种元素中，除碳、氢、氧、氮主要以有机化合物形式存在外，其它各种元素无论含量多少统称为矿物质。人体内矿物质的总量大约占人体重的4 5%；虽然矿物质的绝对含量很低，但都是构成机体组织和维持正常生理功能必不可少的物质。,二、矿物质的特点 1 、矿物质在体内不能合成，必须从食物和饮水中摄取。2 、矿物质在体内分布极不均匀。3 、矿物质相互之间存在协同或拮抗作用。 4 、某些微量元素在体内虽需要量很少，但作用很大。大多数微量元素的生理作用剂量与中毒剂量范围都比较窄，并且比较接近，摄入过多易产生毒性作用，故不宜用量过大，这一点与其它营养素不同。,三、矿物质分类 1 、常量元素：又称宏量元素，体内的元素其含量大于体重0.01%者为常量元素。如钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫等。 2 、微量元素：体内的元素其含量小于体重0.01%者为微量元素。（ 1 ）必需微量元素： 铜、钴、铬、铁、氟、碘、锰、钼、硒、锌 、铝、镍、硅和钒等14种。（ 2 ）非必需微量元素，包括有益元素、沾染元素、有害元素。,四、矿物质的生理功能 1、构成人体组织的重要成分。 2、维持细胞的渗透压与机体的酸碱平衡。 3、维持神经和肌肉的兴奋性。 4、组成激素、维生素、蛋白质和多种酶类的成 分，具有机体的某些特殊生理功能。 5、改善食品的感官性状与营养价值。,五、矿物质缺乏与过量矿物质缺乏的主要因素 1、地球环境中各种元素的分布不平衡 2、食物中含有天然存在的矿物质拮抗物 3、食物加工过程中造成矿物质的损失 4、摄入量不足或不良饮食习惯 5、生理上有特殊营养需求的人群 体内矿物质摄入过多也会造成不同程度的中毒症状，特别是一些微量元素，缺乏或过量都会对人体造成不同程度的危害，并可能成为某些疾病的重要病因，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影响。,六、机体酸碱平衡及成酸成碱食品,人体要维持正常的生理代谢，机体pH值必须维持在一个相对稳定的范围。人体各组织有不同代谢特点，故各个部位组织中的pH值有差别。占机体组织液最大比例的血液，其pH值的范围在7.357.45之间，正常pH值为7.4。 体液pH值是由溶解于其中的无机盐、有机物共同作用的结果，其中H浓度决定pH值。机体内酸碱物质可来自于食物的消化吸收及机体内的代谢产物，并通过体内的调节达到酸碱平衡。,1、机体的调节作用(1)、体液内物质的缓冲作用 体液的缓冲物质主要有蛋白质、碳酸盐、磷酸盐三大类。各种蛋白质分子都为两性电解质，具有很强的缓冲作用。碳酸盐和磷酸盐也具有缓冲作用，正常的CO2溶解条件下，一般维持血液pH值在7.4左右。(2)、肺呼吸调节作用 主要通过呼吸排出CO2及部分酮体、小分子有机酸达到排酸的目的，可阻止血液pH值下降。如体内 1min不呼吸，血液pH值可从7.4降至7.1，正常呼吸则可使体液pH值缓冲保持相对不变。,2、体内酸碱物质的来源,(3)、肾脏对酸碱物质排出的调节作用 肾脏通过排H+保Na+，排NH4+保Na+，促进NaHCO3的重新吸收等方式来保持血液中的酸碱平衡。,体内酸碱物质主要是在分解代谢过程中产生的。在普通膳食条件下，正常人体内酸性物质大大超过碱性物质。另外，一部分酸碱物质也可直接来自食物。（1）酸性物质的来源 人体酸性物质中，首要的是碳酸，它是糖、脂肪、蛋白质氧化分解的最终产物CO2溶于水而产生。,（2）碱性物质来源 一类碱是由于氨基酸产生的NH3，血液中的NH3可在肝中代谢生成尿素而降低其碱性。另一类是食物中含有的碱金属（K、Na、Ca、Mg等）物质，分解后释放的矿物质进入体液导致HCO3-增加，而使体液呈碱性。这类食物称为成碱性食物，一般这类食物多为植物源性食物。,3、成酸和成碱性食品,食物的成酸和成碱性是指食物摄入后，经过消化、吸收、代谢最终在体内有变酸性或碱性“残渣”的特性。 体内的酸性物质可来自于食物，但主要以食物在体内代谢的中间产物和最终产物的形式产生。大部分肉类、鱼类、蛋类及其制品、谷类及其制品为成酸性食品。,体内成碱物质主要从食物中摄入，成碱性食品多为水果、蔬菜。,在调整食物营养时，既要考虑能量供应及营养素种类的需要与平衡，同时，还要考虑到食物的成酸性和成碱性，摄取各类食物之间的比例应适当，以便于维持机体正常的酸碱平衡。食用蔬菜、甘蔗、马铃薯及柑橘之类的水果，由于它们的成碱作用，可以消除机体中过剩的酸，降低尿的酸度，增加尿酸的溶解度，减少尿酸在膀胱中形成结石的可能。,注意： 并非具有酸味的食品就是成酸食品。食物中的酸味物质多为有机酸类，如水果中的柠檬酸及其钾盐，在体内可以彻底氧化，柠檬酸可最后生成二氧化碳和水，而在体内留下碱性元素，故此类食品是成碱食品。,如果在膳食中食物搭配不当，容易引起人体生理酸碱失调，通常酸性食品在饮食中容易超过所需要的数量，因中国传统主食都属于酸性食品，这样会导致血液偏酸性，不仅增加钙、镁的溶解消耗，引起缺钙等病症，还使血液的黏度增加，引起各种中毒症。,各种矿物质元素的简介常量元素一、钙 钙是人体中含量最多的一类矿物质元素，成人体内含钙量为 1200 克，占体重的 1.5%-2% ，其中 99% 与磷元素结合形成骨盐，集中存在于骨骼和牙齿等硬组织中。其余则以游离或结合形式存在于体液和软组织中，这部分钙统称为混溶钙池，混溶钙池中的钙与骨骼钙保持着动态平衡。,（一）生理功能 1、构成骨骼和牙齿的成分； 2、维持神经与肌肉活动； 3、促进体内某些酶的活性； 4、参与血凝过程、激素分泌、维持体液酸碱平衡等作用。（二）人体缺钙的原因：1、膳食中缺乏含钙的食物2、人体处于特殊生理阶段，机体对钙的需要量增加3、膳食中或机体内存在影响钙吸收的因素等。,（三）钙的缺乏与过量 长期缺乏钙和维生素D可导致儿童生长发育迟缓，骨软化，骨骼变形，严重缺乏者可导致佝偻病，中老年易患骨质疏松，钙的缺乏者易患龋（q）齿，影响牙齿质量。 过量摄入钙增加肾结石的危险性，骨硬化，以及影响其他元素（如铁、锌）的吸收和利用。,Left normal bone, right osteoporotic bone,Left normal bone, right osteoporotic bone,（骨质疏松）,（四）参考摄入量1. 钙需要量的测定方法 直接测定法 平衡法2.推荐摄入量 中国营养学会推荐钙的AI值(适宜摄入量)为0岁300mg，0.5岁-400 mg，4岁-800 mg，11岁-1000 mg，18岁（大学生）-800 mg，50岁-1000 mg，孕妇1000 mg，乳母1200 mg。,（六）食物来源 钙的食物来源应考虑钙含量及利用率。 奶与奶制品。 绿色蔬菜如甘蓝，花椰菜，小白菜、油菜，韭菜等。 海产如小虾皮、海带、紫菜。 一般肉类。 豆与豆制品。 饮水。,资料：我国居民膳食钙摄入状况,1992年全国营养调查结果：人均摄入钙405mg/日，达RDA的49.2%。18岁以下儿童青少年缺乏尤为严重，钙摄入在50%RDA以下：城市：男 72%75%，女 75%79%农村：81%，88%,二、磷 磷是人体含量较高的元素之一，磷在成人体内含量为650克，85%90%存在于骨骼和牙齿中。（一）生理作用 磷是构成骨骼、牙齿及软组织的重要成分 是许多维持生命物质如核酸、酶、磷蛋白等的重要成分。 组成辅酶的成分参与能量代谢 调节酸碱平衡,参考摄入量 中国营养学会推荐磷AI值，成人700 mg。,食物来源：各种食物中均含有较多磷元素。,三、铁 铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，总量为45克。体内铁60%75%存在于血红蛋白中，3%在肌红蛋白，1%为含铁酶类。以上铁的存在形式又称之为功能性铁。其余25%为贮存铁。 （一）生理作用 铁为血红蛋白与肌红蛋白、细胞色素A以及某些呼吸酶的成分，参与体内氧与二氧化碳的转运、交换和组织呼吸过程。,（二）铁缺乏及缺铁性贫血 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。,当体内缺铁时，铁损耗可分三个阶段，即铁减少期、红细胞生成缺铁期和缺铁性贫血期。铁缺乏对人体的影响： 引起贫血。还会引起与铁有关的代谢病。 工作效率降低、学习能力下降、冷漠呆板；儿童表现为易烦躁，抗感染能力下降；女性易发生缺铁性贫血。,2. 我国居民的贫血患病率和铁摄入量 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%）。, 膳食铁摄入量 全国第三次营养调查（1992）结果：平均每标准人日摄入铁23.415.7mg，占RDA的176.5%。 问题的原因 可能为1988年修订RDA时，膳食铁吸收率定为10%偏高。,（三）参考摄入量与食物来源1、铁的适宜摄入量 婴幼儿由于生长较快，需要量相对较高，需从食物中获得铁的比例大于成人；妇女月经期铁损失较多；孕期铁需要量增加，为此摄入量应适当增加。中国营养学会推荐铁的AI值成年男子15 mg，成年女子20 mg；孕妇、乳母25 mg 。,2. 食物来源 铁的良好来源为动物肝脏、动物全血、禽畜肉类、鱼类。 其他食物含铁量低、利用率不高。 鸡蛋含有卵黄高磷蛋白干扰铁的吸收，铁吸收率仅为3%。 奶类是贫铁食物（人乳含铁0.1mg/ 100g，牛乳含铁0.11.7mg/100g）。3.铁的食物强化补充 乙二胺四乙酸铁钠 （铁强化酱油）,四、碘 人体内含碘约2050毫克。甲状腺组织含碘最多，约占体内总碘量的70%80。其余分布于骨骼肌、肺、卵巢、肾、淋巴结、肝、睾丸和脑组织。 碘缺乏可引起甲状腺肿大。因碘缺乏多由于环境、食物缺碘造成。我国西南、西北、以及内陆山区均为缺碘地区，故为地方性甲状腺肿大以及克汀病（呆小症）的流行区域。孕妇严重缺碘，可殃及胎儿发育，使新生儿生长损伤，产生呆小病。采用碘强化食盐（也有采用碘化油）方法，可以预防碘缺乏。,（一）生理作用 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表现出来。,1、促进生物氧化，协调氧化磷酸化过程，调节能量转化。2、促进蛋白质合成，调节蛋白质合成和分解。3、促进糖和脂肪代谢。4、调节组织中水盐代谢。5、促进维生素的吸收和利用。6、活化许多重要的酶。7、促进生长发育。,(二)碘缺乏与过量,碘摄入不足将导致碘缺乏病（iodine deficiency disorders, IDD)。 成人：甲状腺肿（goiter) 婴幼儿：呆小症（克汀病）(cretinism) 碘摄入过量引起碘性甲状腺肿，碘性甲状腺功能亢进症。,甲状腺肿 (goiter),甲状腺肿 (goiter),甲状腺肿 (goiter),呆小症儿童和正常儿童身高的比较,（四）参考摄入量与食物来源 中国营养学会推荐的RNI值（推荐摄入量）为成人150g，孕妇、乳母200 g，UL（最高摄入量）：1000 g/d 。食物来源：有海产品，如海带、紫菜、淡菜、海参等。*十字花科植物（白菜、萝卜、甘蓝、花生、黄豆、核桃、木薯、栗子等）含-硫代葡萄糖苷，可致甲状腺肿大。,五、锌 人体含锌22.5克，主要存在于肌肉、骨骼、皮肤。（一）生理作用 锌的生理作用表现在多方面：是酶的组成成分或酶的激活剂。人体约80多种酶的活性与锌有关，如碳酸酐酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、羧肽酶、RNA聚合酶、DNA聚合酶等。促进生长发育与组织再生。锌与蛋白质和核酸的合成，细胞生长、分裂和分化等过程都有关。,促进食欲。锌参与构成唾液蛋白而对味觉与食欲发生作用。促进维生素A代谢和生理作用。参与免疫功能。（二） 缺乏与过量 锌缺乏表现为：生长迟缓、食欲不振、味觉迟钝甚至丧失、皮肤创伤不易愈合、易感染、性成熟延迟等。 锌过量常可引起铜的继发性缺乏，使机体的免疫功能下降。,（三）参考摄入量与食物来源 中国营养学会推荐锌的RNI值为成年男子15 mg，成年女子11.5 mg，50岁-11.5 mg，孕妇16.5 mg 乳母21.5 mg。 锌的食物来源广泛，但动物性食物特别是海产品的锌含量较高。牡蛎含锌量最高（每100g含锌高达100mg以上）。,六、硒 硒在人体总量1420mg，广泛分布于组织和器官中。 （一）生理作用 1. 硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分。 硒在体内能特异地催化还原型谷胱甘肽，与过氧化物发生氧化还原反应，具有抗氧化功能；从而保护生物膜免受损害，维持细胞正常功能。,2. 硒与金属有很强亲和力 在体内硒与金属如汞、镉和铅等结合形成金属硒蛋白复合物而解毒，并使金属排除体外。 3. 保护心血管、维护心肌的健康。 在我国以心肌损害为特征的克山病，发现缺硒是一个重要因素。 4. 促进生长、保护视觉器官以及抗肿瘤，抗癌症等作用。,（二）硒缺乏与过量 硒缺乏已被证实是发生克山病的重要原因。临床主要症状为心脏扩大、心功能失代偿、心力衰竭或心源性休克、心率失常、心动过速或过缓等。生化检查可见血浆硒浓度下降，红细胞谷胱甘肽过氧化物酶活性下降。此外，缺硒与大骨节病也有关。 硒摄入过量可致中毒。主要表现为头发变干、变脆、易断裂及脱落，皮肤损伤，神经系统异常等。（三）参考摄入量与食物来源 中国营养学会RNI值为成人50 g。动物性食品肝、肾、肉类及海产品是硒的良好来源。,七、铜 铜在人体内约为50120mg，分布于体内各组织器官中，其中以肝和脑中浓度最高。（一）生理作用 铜在体内与十余种氧化酶的活性有关，因此也以这些酶的形式参与许多作用。1. 铁代谢 参与铜蓝蛋白催化Fe2+氧化为Fe3+，对于形成运铁蛋白促进铁的转运与贮存有重要作用。2. 蛋白交联 参与赖氨酰氧化酶的作用