矿物质的概念、分类和作用

1、矿物质的概念、分类和作用教学目的要求：1.了解矿物质元素的共同特征和营养特点； 2.掌握Ca、Fe、Zn、I 、Se等元素的功能、吸收利用、膳食来源及其与人体健康的关系。学习重点：钙、镁、磷、铁、锌、碘、硒等的生理功能、吸收代谢以及缺乏或过多时对机体的危害。基本概念及分类： 1.矿物质：除碳、氢、氧和氮主要以有机化合物形式存在外，其余的存在于人体内的元素统称为矿物质（或无机盐或灰分）。 根据在体内的含量分为常量元素和微量元素： 2.常量元素：体内的元素其含量大于体重0.01%，每日需要量在100mg以上者为常量元素。如钙、磷、钠、钾、氯、镁与硫等7种。 3.微量元素：体内的元素其含量小于体重0

2、.01%，每日需要量在lOOmg以下，甚至以微克计者为微量元素 。有铜、钴、铬、铁、氟、碘、锰、钼、硒、锌、硅、镍、硼、锡等14种， 。一、矿物质的特点 矿物质与其它营养素不同，不能在体内生成，且除非被排出体外，不可能在体内消失。因此必须通过膳食不断予以补充。在体内，矿物质有如下特点：分布极不均匀； 其含量随年龄增加而增加，但元素间比例变动不大；元素之间尚存在拮抗与协同作用；元素特别是微量元素的摄入量具有明显的剂量反应关系。二、矿物质的功能 2.维持细胞的渗透压、保持机体的酸碱平衡 4.维持机体某些特殊生理功能三、常量元素（一）、钙 是人体中含量最丰富的矿物元素，约占人体总量的152，人体内含

3、钙达12001300g，其中99的钙集中在骨骼和牙齿等硬组织中，存在的主要形式为羟基磷灰石结晶hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2，也有部分是非晶形的磷酸钙，幼年时期非晶形的磷酸钙所占的比例较大，成年后结晶形的羟基磷灰石占优势。 体内其余1的钙以离子钙、蛋白质结合钙和少量复合钙(可能是柠檬酸盐)存在于软组织、细胞外液和血液中，这部分钙统称为混溶钙池(miscible calcium pool)，它们与骨骼中的钙进行着缓慢的交换，维持着动态平衡。血液中钙的浓度相对恒定，通常为2225mmolL即10mgdl 。 钙不仅是构成骨骼和牙齿的成分，并对骨、牙起支持和保护作用。生

4、长期的儿童和少年由于体重的增加，骨骼的形状和重量也在不断变化，钙的需要量随骨骼的生长速度而异，1314岁时需要量最大，通常1820岁时骨长度停止增长，即达到“成型”(modeling)，但骨密度的增加要往后延510年。 骨骼以外1的钙对维持机体的生命过程具有如下重要功能：钙作为各种生物膜的结构成分，并影响膜的通透性和完整性；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(excitability)有重要意义；钙参与正常神经脉冲传导，如乙酰胆碱(一种神经递质)的释放需要钙调节；钙离子还可激活多种酶（包括ATP酶、脂肪酶和某些蛋白分解酶） ；钙与某些激素的分泌有关，钙还参与血液凝固过程，维

5、持体液酸碱平衡等作用。 （1） 吸收 钙在小肠通过主动转运与被动转运吸收，一般钙吸收率为20%30%。 （2） 排泄 钙在体内代谢后的排泄途径主要有二个： 一部分由粪便排出，每日约400mg； 另一部分由尿排出，每日约100350mg。 此外，在高温环境中工作的人，每日从汗液排出的钙可达100mg，授乳期妇女每日可以从泌乳中排出100300mg。 钙缺乏常常与维生素D的营养水平有关，也与磷有关。 缺乏时对生长期儿童可表现出生长发育迟缓、骨和牙的质差，严重时骨骼畸形即佝偻病。 牙齿主要在妊娠后期及婴儿期形成，这段时期优质钙的供给十分重要。当血浆钙175mmol/L时，神经肌肉的兴奋性升高，出现手

6、足抽搐，肌肉痉挛。 长期缺钙，儿童可产生佝偻病，成人可发生骨质软化症，老年人易患骨质疏松。 食物中的钙以奶及奶类制品最好，不但含量丰富而且吸收率高，是婴幼儿理想的供钙食品； 水产品中的小虾皮钙含量尤其丰富，还有海带、芝麻、大豆及其制品都是钙的良好来源；蛋类，豆类和油料种子含钙也较多。许多蔬菜也含有相当数量的钙，水果、谷类及畜肉含钙较低。 我国居民膳食钙的适宜摄入量(AI)成人为800mgd，青少年、老年人、孕妇、乳母因生理需要量大，应增加至10001200mg。可耐受的最高摄入量(UL)成人为2000mgd。 第三章 基础营养蛋（二） 磷 1.生理作用 磷是构成骨骼、牙齿及软组织的重要成分，也

7、是许多维持生命物质如核酸、酶、磷蛋白等的重要成分。 磷在体内还有许多非结构性的功能，如ATP和磷酸肌酸参与体内能量代谢的全过程，磷与其他元素相互配合以维持体液的渗透压和酸碱平衡，磷还是许多酶系统的组成成分和激活剂。 磷在成人体内含量为650克，85%-90%存在于骨骼和牙齿中。l0的磷与蛋白质、脂肪等有机物结合参与构成软组织。3食物来源及适宜摄入量 磷在食物中分布很广泛，蛋类、瘦肉、鱼类、干酪及动物肝、肾的磷含量都很丰富，而且易吸收；植物性食品中海带、芝麻酱、花生、坚果及粮谷类含量也比较丰富。 我国居民膳食磷的适宜摄入量(AI)成人为700mgd；可耐受最高摄入量（UL）成人为3500mg/d

8、。2.吸收、排泄 食物中的磷常常与蛋白质、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，磷主要在小肠吸收，摄入混合膳食时，吸收率达60%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，如维生素D缺乏，可使血清无机磷酸盐浓度下降。因膳食原因不会引起磷缺乏。第三章 基础营养肉(三) 镁 摄入的镁3050在小肠内被吸收，代谢后经肾脏由尿液排出，未被吸收的由粪便排出。人体内含镁2028g，其中35集中在骨骼，25分散在肌肉和软组织。在软组织中镁同钾一样集中在细胞里，它是细胞内主要的阳离子之一，在血液中镁主要集中在

9、红细胞内。镁在人体生理、病理及临床治疗中占有重要地位，近年来已被引起广泛的注意。1生理功能 在体内镁以磷酸盐、碳酸盐的形式参与构成骨、牙。 在组织细胞内，镁与300多种酶的生化反应，它是许多酶的激活剂，参与体内核酸、碳水化合物、脂类和蛋白质等物质的代谢，并与能量代谢密切相关,镁几乎涉及生命活动的各个环节。 镁是心血管系统的保护因子。 镁盐有利尿和导泻作用。 镁在细胞内与钙、钾、钠等正离子以及其他相应的负离子协同，维持体内的酸碱平衡和神经肌肉的应激性。 由于镁在生理上有极重要的作用，近年有人提出镁缺乏可降低人体免疫机能而发生癌症。我国学者还发现克山病患者有低镁血症，镁缺乏可能是克山病的病因之一。

10、 镁广泛分布于各种食物中，而且肾脏有良好的保镁功能。因此由食入不足而导致缺镁者很少见。 因酒精中毒、恶性营养不良及急性腹泻等可导致镁缺乏。镁缺乏的特征可表现为肌肉痉挛 ( 颤抖、抽搐 ) 、心率过快、倦怠、恶心、糖尿病、脱屑性肾炎等，严重时可导致精神错乱。植物食品含镁较多，花生、芝麻、大豆、全谷、绿叶蔬菜含镁丰富，动物食品一般含镁少。其中，坚果是镁最丰富的来源之一。南瓜和南瓜核每100g 含152mg，全麦片135mg，杏66mg，花生51mg，胡桃48mg，豆腐29mg.冲洗和削皮都会使镁损失，某些食物加工过细，镁大部分被损失，因此，水可能是镁的主要来源。我国居民膳食镁的适宜摄入量(AI)成

11、人为350mgd；可耐受最高摄入量(UL)成人为700mgd。 四 其他常量元素 名称主要生理功能缺乏症状食物来源AI（成人）钾为细胞内的主要阳离子。参与维持细胞内正常渗透压、体内酸碱平衡、神经肌肉的应激性，并参与碳水化合物和蛋白质的正常代谢。倦怠、嗜睡、肌肉无力及心律失常水果、蔬菜、谷物、肉类2000mg/d钠为细胞内的主要阳离子。参与维持体内酸碱平衡、体内水分的恒定、神经肌肉的应激性，正常血压等生理过程、并参与碳水化合物和蛋白质的正常代谢。倦怠、恶心、心律加速、血压下降，严重缺乏可发生昏迷食盐2200mg/d氯为胃酸的主要成分，是细胞外液的主要阴离子，参与维持体内酸碱平衡、激活唾液淀粉酶。

12、食欲不振食盐3400mg/d五、微量元素 （一）铁 Iron生理功能缺乏症和铁过量吸收及代谢 影响铁吸收的因素参考摄入量与食物来源 铁的存在铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，成人体内总铁量男子平均约38g，女子约23g。体内铁分功能铁和贮备铁，功能铁约占70，它们大部分存在血红蛋白和肌红蛋白中，少部分存在含铁的酶和运输铁中。贮备铁约占总铁含量的30，主要以铁蛋白(ferritin)和含铁血黄素(hemosiderin)的形式存在于肝、脾和骨髓中。 铁在体内主要作为血红蛋白、肌红蛋白的组成分，参与氧和二氧化碳的运输;铁又是细胞色素系统、过氧化氢酶和过氧化物酶的组成成分，在呼吸和生物氧化过程中

13、起重要作用。 如血红蛋白可与氧可逆地结合，当血液流经氧分压较高的肺泡时，血红蛋白能与氧结合成为氧合血红蛋白，而当血液流经氧分压较低的组织时，氧合血红蛋白又离解而成血红蛋白和氧，从而完成把氧从肺泡送至组织的任务： Hb + O2 HbO2 (血红蛋白) (氧合血红蛋白) 肌红蛋白能在组织中贮存氧，细胞色素能在细胞呼吸过程中起传递电子的作用。人体缺铁可引起缺铁性(营养性)贫血，表现为食欲不振，面色苍白，疲倦、头晕、畏寒、气促、心动过速、记忆力减退等症状。它是一种世界性的营养缺乏症，在我国患病率也很高，处于生长阶段的儿童、青春期女青年、孕妇及乳母若膳食中的铁摄入不足就更易造成营养性贫血。如孕妇摄入铁

14、不足将导致新生儿体内贮存铁相对较少，在1岁以内出现贫血。轻微缺铁：红细胞未受到影响，供给身体的能量减少，活动减少，小孩会脾气暴躁或异食癖严重时，为缺铁性贫血，表现为疲惫、怕冷，苍白，并增加铅的吸收。婴幼儿生长迅速，需铁量大。月经，妊娠，哺乳： 月经丢失0.5-1毫克/天，孕晚期每天向胎儿运送3-4毫克，初乳的含铁量比成熟乳高5倍。 疾病失血： 血液中的铁占人体铁总含量的80%，失血意味着失铁，外伤等一次大量失血或痔疮等长期少量失血。铁吸收不良：消化系统疾病4. 铁过量与中毒铁中毒分急性和慢性。急性中毒发生在儿童，一些儿童将包装精美并有糖衣或糖浆的铁补充剂误当糖果食用后发生中毒，主要症状为消化道

15、出血，甚至引起死亡。慢性中毒则由于长期过量服用铁补充剂或慢性酒精中毒使铁吸收增加等引起，其症状为皮肤铁血黄素沉积、糖尿、肝硬化等。铁代谢的特征是在封闭系统中进行，即铁的吸收很少，由尿排出的量也极少，体内总铁量的大部分继续在全身几个代谢区再分配，除肠道等上皮脱离外，没有排泄多余铁的途径。剪指甲、理发以及表皮细胞的脱落只会损失极少量的铁。 食物中的铁主要是三价铁的无机物或有机物，它们进入体内后需在胃酸作用下溶出，或通过食物中的还原性物质如维生素 C 和巯基化合物等作用，形成亚铁离子或可溶性络合物后才能被小肠黏膜细胞吸收。 是否吸收铁的信号可能是在小肠黏膜细胞内产生的，被吸收入黏膜细胞的铁与一种或一

16、种以上的特异载体结合，这些载体对铁通过黏膜细胞到达血液起调节作用。 若进入细胞的铁超过载体系统的结合能力，过多的铁便以 Fe 3+ 的形式掺入铁蛋白，或运至肝、脾和骨髓以铁蛋白的形式保存。当血液中运铁蛋白饱和度降低时，肠黏膜中的铁蛋白便将铁离子转移至血液中的运铁蛋白这时又引起铁的吸收。 食物中血红素铁比非血红素铁吸收率要高，吸收过程不受其他膳食因素的干扰。若存在VC 、胱氨酸、赖氨酸、葡萄糖及柠檬酸等，能与铁整合成可溶性络合物，对植物性铁的吸收有利； 植物性食品中的草酸、膳食纤维及茶、咖啡和牛奶中的钙、磷等均可抑制铁的吸收。人体生理状况及体内铁的储备多少。mg铁在体内代谢中可被机体反复利用。0

17、-0.5 岁为 ， 0.5-1 岁为 10 ， 1-11岁为 12 ， 11 岁以上男性为 16 ， 11岁以上女性为 18 ， 14 岁以上男性为 20 ， 14 岁以上女性为 25 ， 18 岁以上男性为 11 ， 18 岁以上女性为 20 ， 50 岁以上为 15 ，孕妇中期为 25 ，孕妇后期为 35 ，乳母为 25 ，居民铁的 UL(mg/d) 分别定为， O 岁为 10 ， 1-10 岁为 30 ， 11岁以上及乳母为 50 ，孕妇为 60 。 丰富：动物血、肝脏、鸡珍（胗）良好：瘦肉、蛋黄、干果一般：鱼、谷类、菠菜微量：牛奶、蔬菜、水果（二）锌 Zinc生理功能吸收缺乏症参考摄入

18、量和食物来源锌概述 成人体内含锌约23g，存在于所有组织中，肝、肾、胰、脑等组织含锌量较多，正常血清锌浓度为1218molL，头发锌含量约为12gg，发锌含量可反映膳食中锌的长期供给水平，虽测定发锌取样方便，但不能作为确诊机体是否缺锌的依据。锌主要在小肠内吸收，进入小肠黏膜后与血浆中的白蛋白结合进入血液循环，代谢后通过胰脏分泌液由肠道排出，少量随尿、汗排出。人们平时从膳食中摄入1015mg锌，吸收率2030。锌可帮助200 多种酶： 合成部分细胞遗传物质，合成血红蛋白中的血红素，帮助胰腺发挥消化功能，参与蛋白质、脂肪、糖的代谢，释放肝脏中存储的VA，激活视紫红质中的VA，对儿童生长发育、味觉、

19、精子的形成皆有影响。防脱发、治疗“青春豆”效果好。预防癌症、降血糖、抗老化、清除自由基。通过恢复胸腺来恢复免疫功能。吸收率一般为20-30%。植酸、纤维素可影响其吸收。过多的铁会抑制锌的吸收，反之亦然。因为血液中有一种蛋白质同时运输铁和锌。锌的缺乏症状包罗万象。（下表）锌在人体组织内普遍存在，特别是皮肤、眼睛和精液中的含量最多。缺乏时，对这些组织的影响最大。 体征临床表现味觉障碍偏食、厌食或异食生长发育不良矮小、瘦弱、脱发胃肠道疾病腹泻皮肤疾病干燥、炎症、伤口愈合不良，反复性口腔溃疡眼科疾病白内瘴和夜盲免疫力减退反复感染、感冒次数多锌缺乏的临床表现体征临床表现性发育或功能障碍男性不育认知行为改

20、变认知能力不强，行为障碍妊娠反应加重呕吐、嗜酸胎儿发育迟缓低体重儿分娩合并症多产程长，早产、流产胎儿畸形多神经系统畸形我国居民膳食锌的 AI(mg/d)定为：0-0.5岁为1.5，0.5-1岁为8，1-4岁为9，11岁以上男性为18，1l岁以上女性为15，14岁以上男性为19，14岁以上女性为15.5，18岁以上男性为15，18岁以上女性为，50岁以上为11.5，孕妇中期为16.5，孕妇后期为16.5，乳母为21.5。 血锌正常应为100-140g/100mL.发锌正常应为125-250 g/ g.食物含锌量因地区、品种有较大差异。动物性食物含锌丰富且吸收率高，若以每千克食物计，牡蛎、贝类、鲜

21、鱼都在 1000mg以上，肝脏、瘦肉、牛奶、蛋类为20-40 mg，大豆、花生、芝麻为30-60mg，蔬菜水果类食品含锌很低。谷物碾磨越细丢失锌较多。 (三) 碘 成人体内仅含碘2550mg，约有15mg集中在甲状腺中，其中甲状腺素(T4)占162、三碘甲腺原氨酸(T3)占76、一碘酪氨酸(MIT)占327、二碘酪氨酸(DIT)占334，其他碘化物为101。血液中碘主要为蛋白结合碘(PBI)为36gd1（1升=10分升）。 食物中的碘进入消化道后，约lh内大部分被吸收，以I-形式进入血液循环，并在肾脏、唾液腺、胃黏膜及甲状腺等处浓集，但只有甲状腺能利用碘合成甲状腺素，而且浓集碘的能力最强。被浓

22、集在甲状腺滤胞细胞内的I-，通过过氧化物酶的作用迅速氧化成I0，I0又立即与已激活的酪氨酸结合生成一碘酪氨酸和二碘酪氨酸，二者再经耦合作用生成有活性的甲状腺素，即前述的T4和T3。1生理功能碘在体内的唯一功能是用来合成上述甲状腺素-T4、T3。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。甲状腺素可促进幼小动物生长发育并调节基础代谢，该激素能够促进细胞内的氧化作用，使糖、脂肪的氧化加强，从而加速氧的磷酸化的过程而使ATP生成量增加，为蛋白质合成及机体的生长发育提供充足的能量。甲状腺素还能调节组织中的水盐代谢，促进多种维生素的吸收和利用，并活化多种酶从而促进物质代谢，据估计细

23、胞中约有100多种酶系统需甲状腺素的活化。甲状腺素还能促进神经系统发育、组织发育分化，这些作用在胚胎发育期和出生后的早期尤为重要。 2缺乏症 地方性甲状腺肿(简称地甲肿)与地方性克汀病(简称地克病)，是典型的碘缺乏症;地甲肿的特征是甲状腺肿大而使颈部肿胀，这是由于膳食中碘供给不足，甲状腺细胞代偿性地增大，细胞体积增大以便从血液中吸取更多的碘。甲状腺肿大多发生在儿童、女性发育期及妊娠期，在地甲肿地区若孕妇严重缺碘，所生的婴儿又继续缺乏碘的供给可患一种侏儒型的呆小症，即前述的地克病，地克病患儿甲状腺机能低下，智力迟钝，运动失调，身材矮小，生长发育停滞。地克病流行于地甲肿较严重的病区。 碘摄入过量,

24、常发生摄入含碘高的海产品过多、含碘高的水作为饮用水大量食用或在治疗地区甲状腺肿大疾病过程中使用过量的碘剂等,造成高碘甲状腺肿。主要症状为心率加速、气短、急躁不安、失眠、多汗及食欲亢进等。这只要限制高碘食物，即可防治。4.食物来源及推荐摄入量含碘最丰富的食物为海产品如海带、紫菜等。机体需要的碘可从饮水、食物及食盐中获得。预防地甲肿可经常食用上述含碘丰富的海带、紫菜、发菜、淡菜、海参等海产品。无条件经常食用海产品的内陆山区可采用食盐加碘的办法最有效。我国为彻底消除碘缺乏的危害，已采用全民食用碘盐的行政性措施。碘化钾与食盐的配合比为1：100 000，这样若每日摄入含碘食盐15g，即相当于摄入碘11

25、2g，已达到每日推荐量的75以上，此外采用补充碘化油也是行之有效的。 我国居民膳食碘推荐摄入量(RNI)成人为150gd，可耐受最高摄入量(UL)成人为1 000gd。（四）硒 Selenium生理功能吸收缺乏与过量参考摄入量和食物来源无机和有机硒都易被吸收，吸收率为60-80%。代谢后经肾脏由尿排出。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，并与维生素E在抗脂类氧化中起协同作用。 硒能保护心血管和心肌健康（1/3的硒在肌肉尤其是心肌上），降低心血管病的发病率。 硒还能减轻体内重金属的毒害作用，在生物体内与汞、镉、铅等结合形成金属 - 硒 - 蛋白质复合物，而使这些金属得到解毒和排泄。硒缺乏可导致克山病，以心肌坏死为特征的地方性心脏病。硒摄入过量可致中毒，主要表现为头发变干、变脆、易断裂和脱落；肢端麻木等。 我国居民膳食硒的推荐摄入量 RNI( g d) 分别定为： 0-0.5 岁为 15 ， 0.5-1 岁为 20