4-营养与食品安全选修课-元素3

矿物质（元素）

一、概述

1人体血液中和地壳中元素含量的相关性2无机盐的特点与自然界组成基本一致：人体组织中几乎含有自然界存在的各种元素，而且与地球表层元素组成基本一致。无机盐在体内，随年龄增长而增加，但元素间比例变动不大。3各种无机盐在人体新陈代谢过程中，每日都有一定量随各种途径如粪、尿、汗、头发、指甲、皮肤及粘膜的脱落排出体外，因此必须通过膳食补充。由于某些无机元素在体内，其生理作用剂量带与毒害剂量带距离较小，因此过量摄入常不仅无益有害，特别要注意用量不宜过大。4根据无机盐在食物中的分布及其吸收、人体需要特点，在我国人群中比较容易缺乏的有钙、铁、锌。在特殊地理环境条件下，可能有碘、硒及其他元素的缺乏问题5有机质（C、H、O、N）矿物质常量元素微量元素：必需微量元素60多种元素必需元素20多种分类6常量元素(macroelements):在人体中的含量大于体重的0.01%的元素。钙、磷、钠、钾、镁、氯、镁与硫等7种。我国人群中体内容易缺乏的是钙。微量元素(microelements)：在人体中的含量小于体重的0.01%的元素。7必需微量元素

1990年FAO/IAEA/WHO的专家委员会根据1973以来的研究结果和认识，提出了人体必需微量元素的概念：1.人体内的生理活性物质、有机结构中的必需成分；2.必须通过食物摄入，当从饮食中摄入的量减少到某一低限值时，将导致一种或某些重要生理功能的损伤。InternationalAtomicEnergyAgency,国际原子能组织8微量元素重新分为三类

第一类为人体必需的微量元素。八种

碘（I）、锌（Zn）、硒（Se）、铜（Cu）、钼（Mo）、铬（Cr）、钴（Co）、铁（Fe）9第二类为人体可能必需的微量元素。五种。锰（Mn）、硅（Si）、镍（Ni）硼（B）、钒（V）第三类具有潜在毒性，但在低剂量时，对人体可能具有必需功能的微量元素。八种。氟（F）、铅（Pb）、镉（Cd）汞（Hg）、砷（As）、铝（Al）锂（Li）、锡（Sn）10无机盐的生理功能(1)酶和维生素必需的活性因子许多金属酶均含有微量元素，如碳酸酐酶含有锌，呼吸酶含铁和铜，精氨酸酶含有锰，谷胱甘肽过氧化酶含有硒等。(2)构成某些激素或参与激素的作用如甲状腺素含碘，胰岛素含锌，铬是葡萄糖耐量因子的重要组成成分，铜参与肾上腺类固醇的生成等。11无机盐的生理功能(3)参与核酸代谢核酸是遗传信息的携带者，含有多种适量的微量元素，并需要铬、锰、钴、铜、锌等维持核酸的正常功能。(4)协助常量元素和宏量营养素发挥作用常量元素要借助微量元素起化学反应。如含铁血红蛋白可携带并输送氧到各个组织，不同微量元素参与蛋白质、脂肪、碳水化合物的代谢。12钙骨、牙（99.3%）1000-1200克细胞外液（0.1%）细胞内（0.6-0.9%）血钙（0.03%）混溶钙池人体内分布：13血钙的形式离子钙—血钙中直接发挥生理功能的钙一部分是与有机酸或无机酸结合的复合钙，另一部分则是游离状态的钙离子结合钙—指与血浆蛋白(主要是白蛋白)结合的钙，它们不易透过毛细血管壁，也不具有生理活性。非扩散性钙与钙离子钙之间可互相转换离子钙可扩散钙钙离子

47.5％

复合钙6.5％结合钙不可扩散钙（蛋白结合钙）46.0％14生理功能1.构成骨骼和牙齿：成分、骨钙的更新羟磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2基质骨细胞骨组织有机质：胶原矿物质：钙（39.9%）磷酸钙15(成骨细胞)

Osteoblasts

(破骨细胞)

Osteoclasts

BoneCa(混溶钙池）miscibleCapool)

更新速率婴儿期：100%幼儿期：50%儿童期：10%:1-2year成年人：5%40y以后：0.7%16生理功能2.维持多种生理学功能：离子钙维持神经与肌肉正常活动。影响毛细血管的通透性，维持生物膜的功能促进体现人某些酶的活性。参与血凝过程、激素分泌、维持体液酸碱平衡以及细胞内胶质稳定性17钙缺乏原因：摄入不足、吸收减少、消耗增加。婴儿钙缺乏：幼儿、学龄儿童、青少年：成人：激素分泌异常：雌激素、钙调节激素摄入不足18钙的缺乏症：表现——骨骼的病变

(1)儿童缺钙常伴随蛋白质和维生素D缺乏，可引起生长迟缓，新骨结构异常，骨钙化不良，骨骼变形，发生佝偻病。我国南方地区发病率在20％左右，北方有些地区更高达50％，该病多见于2岁以下婴幼儿，特别是早产儿和孪生儿。婴儿缺钙：手足抽搐症192021(2)成年人膳食缺钙骨骼逐渐脱钙，可发生骨质软化，特别是随年龄增加而钙质丢失现象普遍存在，女性40岁以后，男性60岁以后都会发生。(3)骨质疏松症

妇女绝经以后由于雌激素分泌减少，骨质丢失速度加快，骨密度降低到一定程度时就不能保持骨骼结构的完整，甚至压缩变形，以及在很小外力下即可发生骨折。22骨质疏松发病的决定因素骨量峰值低快速骨丢失骨量↓骨力学强度↓骨结构退行性改变疲劳性操作骨小梁断裂骨细胞死亡骨细胞修复骨折危险性速率增加能力下降2324钙的缺乏症RDA800mg。现状：成年人每日平均钙摄入量约为400mg农村居民钙摄入量仅为350mg妇女更低一些。总体看占RDA的50%。钙缺乏在我国居民中是个普遍而常见的有损于健康的问题。根据国人生活习惯，每天吃500克大米含钙量为35～280毫克，面粉含量较多为100～345毫克。靠主食只能摄取人体需钙量的10％～20％，因而必须要从副食中去弥补。25影响吸收的因素1需要量：需要量越大，吸收率越高钙的吸收率%262.机体状况（生理因素）：婴幼儿、孕妇、乳母由于需要增高，钙吸收率远大于成年男性。随年龄增长，钙吸收率也逐渐下降，60岁以上男女的钙吸收均明显降低，70～79岁老人与20～59岁的人比较，钙的吸收率减少数1/2左右273．膳食因素（1）摄入量（2）不利因素：

食物中的草酸盐、植酸盐：可与钙结合成难于吸收的盐类。粮食中植酸较多，某些蔬菜（如菠菜、苋菜、竹笋等）含草酸较多，钙的吸收率较低；28

膳食纤维：干扰钙的吸收，可能是其中的醛糖酸残基与钙结合所致；

脂肪消化不良：可使未被吸收的脂肪酸与钙形成钙皂，而影响钙的吸收（脂肪酸+钙）29（3）有利因素：

维生素D：特别是在肝、肾被羟化形成的1,25(OH)2D3；

乳糖：与钙鳌合；↓肠道PH；形成低分子量可溶性络合物，当其被肠道菌分解发酵产酸，使肠腔pH降低，均有利于钙吸收；膳食蛋白质充足：氨基酸与钙形成可溶性络合物。过多则增加尿钙排泄；4.药物：制酸剂等30制约中国人膳食中钙的含量两个主要因素

1、在传统膳食基础上，我国人民食物结构中含钙量丰富的食物并不多。因此，每日摄食的总钙量偏低，不可能满足维护健康的需要。2、妨碍钙吸收的植酸盐、草酸盐、磷酸盐及植物纤维等却很高，妨碍钙的吸收。我国居民以谷类为主要能量来源，食物中磷含量比钙高出很多，很难达到有利于机体吸收和利用的2：1甚至1：1的钙磷比例。31强化钙的食品、钙补充剂越来越多，钙过量的危害也越来越受到重视和强调。1．增加肾结石的危险性资料表明，随着营养改善，钙摄入增多，尿钙增加，高尿钙肾结石的一个重要危险因素。草酸、蛋白质和植物纤维摄入量高，是易与钙结合形成结石的相关因子。钙过量对健康的危害32钙过量对健康的危害2．钙和其他矿物质的相互干扰作用钙和其他一些矿物质之间存在着不良的相互作用，高钙膳食可能影响其他一些元素的生物利用率。(1)明显抑制铁吸收(2)高钙膳食可降低锌的生物利用率(3)高钙膳食对镁代谢有潜在副作用(4)高钙对磷的影响33来源：骨钙释放、肠道的吸收、肾小管的再吸收去路：成骨的钙、肾排出、肠道排出钙34钙营养状况评价

了解机体对钙是否满足需要的程度情况(一)评价钙营养状况的生化指标

不是反映机体营养状况的合适指标。

(1)血清钙2.25～2.75mmol(90～110mg)／L「其中游离钙1.125～1.375mmol(45～55mg)／L」。（2）头发钙成人头发含有900-3200μg/g属正常范围，低于900μg/g缺钙；儿童正常含钙量应在500-2000μg/g之间，低于250微克为严重缺钙，350微克中度缺钙，450微克一般性缺钙。35(二)骨矿物质的测量骨质的测量直接反映钙的营养状况，包括

骨矿物质含量(BMC)某一部位矿物质的含量

骨矿物质密度(BMD)(骨矿物质含量除以检查部位的骨面积)。两种测量均能定量地反映骨的健康状况，在正处于生长发育期的儿童，骨矿物质含量的变化是钙储留的有用指标。而骨矿物质密度则不如骨矿物质含量适用。在成人因骨骼已具有稳定的大小，则骨矿物质含量和骨矿物质密度同样适用。36(三)钙平衡测量钙平衡方法是目前实际可用的评价人体钙的营养状况，并据以制定人体钙需要量的方法。

摄入量=排出量(粪钙+尿钙+汗液钙):平衡；

摄入量<排出量:负平衡；

摄入量>排出量:正平衡。满足机体正平衡所需要后多余的钙，即为身体储留的钙。37(四)流行病学方法

测量目的是试图通过流行病学方法，来调查骨质疏松与骨折发生率，以鉴定钙摄入量的适宜度。38供给量不同的生理条件下对钙的需要量是不同的，如婴幼儿、儿童及青春期、孕妇、乳母等对钙的需要量增加。

钙的食物来源应考虑两个方面，钙含量及吸收利用率

钙的供给量及膳食来源39钙的供给量及膳食来源成人适宜摄入量(adequateintake,AI)为800mg/d，

可耐受最高摄入量(tolerableupperintakelevel,UL)为2000mg/d。WHO：每天应补充400mg-500mg，

FNB：(FoodandNutritionBoard)认为800mg更合适，绝经期前1000mg，绝经后1500mg。40中国居民膳食钙参考摄入量(DRIs)(mg／d)年龄／岁AlUL年龄／岁AlUL0～0.5～1～4～7～11～3004006008008001000一一200020002000200014～18～50～孕中期孕晚期乳母1000800100010001200120020002000200020002000200041含钙食物：

奶与奶制品含钙丰富，乳糖、蛋白质，吸收率也高，是理想（最佳）的钙来源。500ml鲜牛奶可补充600mg钙。肉类与禽蛋较好来源水产品中小虾皮含钙特别多。牡蛎是钙的丰富来源。罐装沙丁鱼和其他罐装带骨鱼也含有大量的钙。其次是海带、紫菜、裙带菜42豆和豆制品大豆制品中含有的植物性雌激素异黄酮对骨质疏松的防治有很好的作用。豆腐干(100g可补充200mg钙)蔬菜、油料种子含钙也不少。蔬菜类：芹菜、油菜、胡萝卜、萝卜缨、芝麻、香菜、雪里蕻、黑木耳、蘑菇等。水果与干果类柠檬、枇杷、苹果、黑枣、杏脯、桔饼、桃脯、杏仁、山楂、葡萄干、胡桃、西瓜子、南瓜子、桑椹干、花生、莲子、芡实等。43

骨头汤或骨头提取物同样富含钙质，经常食用这种汤，不喝牛奶也能得到充足的钙。要获得含钙量高的提取物，首先将鸡、火鸡、猪或鱼的碎骨放入醋中，然后用火慢炖，最后直到骨头变软，表明它们所含的钙都已经全部进入了酸液中。这时大部分醋都已蒸发掉。可用这种汤料代替水去做汤、做饭和烧菜，一汤匙汤料的含钙量可以超过100mg。44

含钙丰富的食物mg/100g食物含量食物含量食物含量虾皮虾米河虾泥鳅红螺河蚌鲜海参991555325299539306285苜蓿荠菜雪里蕻苋菜乌塌菜油菜苔黑芝麻713294230187186156780酸枣棘花生仁紫菜海带(湿)黑木耳全脂牛乳粉酸奶43528426424124767611845名称含钙量名称含钙量名称含钙量人奶34海带(干)1177蚕豆93牛奶120发菜767腐竹280奶酪590银耳380花生仁67蛋黄134木耳357杏仁(生)140标准粉24紫菜343西瓜子(炒)237标准米10大豆367南瓜子(炒)235虾皮2000豆腐丝284核桃仁119猪肉(瘦)11豆腐240~277小白菜93~163牛肉(瘦)6青豆240大白菜61羊肉(瘦)13豇豆100油菜140鸡肉(瘦)11豌豆84韭菜105含钙食物的含钙量46名称含钙量名称含钙量名称含钙量人奶34海带(干)1177蚕豆93牛奶120发菜767腐竹280奶酪590银耳380花生仁67蛋黄134木耳357杏仁(生)140标准粉24紫菜343西瓜子(炒)237标准米10大豆367南瓜子(炒)235虾皮2000豆腐丝284核桃仁119猪肉(瘦)11豆腐240~277小白菜93~163牛肉(瘦)6青豆240大白菜61羊肉(瘦)13豇豆100油菜140鸡肉(瘦)11豌豆84韭菜105含钙食物mg/100g47补钙应遵循原则——如何补钙？1、平衡膳食、选择富含钙的食物

常吃奶类、豆类及其制品，宜在夜间补充钙质。适当吃杂粮、注意食物中钙磷的比例。

2、科学烹调、提高钙的吸收率

主食强化、面粉发酵、熬骨头汤加醋、用柠檬或醋，蔬菜焯水（菠菜、苋莱、竹笋、茭白、韭菜）食物应保鲜贮存，3、健康的生活方式

包括多运动和晒太阳。少喝咖啡、浓茶和可乐，不要吸烟、酗酒。4、适当选择钙制剂[Casupplements(钙补充剂)]48专家建议：

美国骨质疏松症全体会议中推荐的是牛奶。美国骨骼与矿物质研究协会建议选择食物来补充钙。美国国家科学研究院的“饮食与健康报告”的结论是食物是最佳选择。美国《营养学》第八版每餐选择富含钙的食品。

49牛奶饮用量的参考标准

年龄段推荐的美国日摄入量

儿童250g青少年375g

成人250g怀孕或哺乳期的妇女375g

怀孕或哺乳期的少女500g

牛奶每百克含钙100～120毫克，每袋市售牛奶中含钙约为240～280毫克，而且容易被人体吸收，被认为是最理想的钙源。如果每天喝500毫升奶，就可以补充600毫克钙，再辅以含钙丰富的蔬菜、豆制品、面包等，基本上可以达到摄钙标准。50

健康骨髂的终生计划（USA）0～18岁：在营养均衡的饮食中，选择牛奶作为主要的饮料，积极参加体育运动及其他活动，少看电视，不要吸烟饮酒；饮用氟化水；19～25岁：选择牛奶作为主要饮品，如果牛奶引起不适则选择其他钙源，坚持体育运动，不要吸烟饮酒—如果已经开始的话，要戒掉；饮用氟化水。26～50岁：和19-25岁一样生活；女性闭经期间应该检查是否可以用合适的雌性激素代用品进行治疗；保证食物中摄人的钙达到要求：服用钙与氟的补品时谨遵医嘱。51岁以上：和19～25岁一样生活，服用雌性激素与补品时要谨遵医嘱，继续尽量从食物中获取充足的钙，继续进行增加骨强度的锻炼。51了解使用钙补品的风险①破坏体内的铁平衡：钙抑制铁的吸收。②加速钙的流失：含钙的抗酸剂也含有氧氧化铝与氢氧化镁，总的结果是钙流失。③某些人易患尿道结石与肾损伤：只能选择柠檬酸钙。④接触很多污染物：一些骨粉以及白云石制剂含有危险剂量的砷、镉、汞、铅。⑤维生素D中毒：⑥血液中的钙含量过高；⑦牛奶碱性综合症：⑧干扰其他营养物质：钙抑制镁、磷和锌的吸收。⑨药物反应：钙与四环素形成了一种不溶性络合物，可以同时影响了矿物质与药物的吸收，⑩胃肠疼痛：常见有便秘、胃肠气胀和气体过多。52钙剂的选择目前认为碳酸钙是钙剂的理想选择，钙含量高，价廉，副作用小。其中钙元素的理论含量为40%，加工后因赋型剂的使用使其含量降低，但不低于35%，其吸收率（0.296±0.054）中等。在葡萄糖酸钙中，因有与钙相结合的大分子量有机基团存在，故通常钙含量较低，仅为9%。53乳制品钙骨骼钙葡萄糖酸钙柠檬酸钙碳酸钙54补钙制剂的科学选择补钙的误区1、广告宣传全民缺钙，补钙跟着广告走。2、仪器简单测试就能确定是否缺钙。3、必须通过吃钙保健品才能迅速补钙。4、补钙产品越贵，含钙量越高，吸收率就越高，效果也越好。5、老年人单纯补钙就能防治骨质疏松症。6、儿童也必须通过服用钙保健品补钙。7、补钙首选含维生素Ｄ的产品。

理性思考，平和看待，切勿听信夸大宣传。提倡合理地改进膳食结构，尽量从天然食品中获取钙，通过食补增加钙摄入量。55铁占体重的量<0.01%，总量约4～5g60～75%在Hb中，3%在肌红蛋白中；1%含铁酶类；以上为功能性铁25%为储存铁：铁蛋白、含铁血黄素。分布在肝、脾和骨髓中。56生理功能：

构成血红蛋白：

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。铁与红细胞形成和成熟有关，铁在骨髓造血组织中，进入幼红细胞内，与卟啉结合形成正铁血红素，后者再与珠蛋白合成血红蛋白。缺铁时．新生的红细胞中血红蛋白量不足，甚至影响DNA的合成及幼红细胞的分裂增殖，还可使红细胞变形能力降低，寿命缩短，自身溶血增加。57构成肌红蛋白：参与组成组织呼吸酶类等：其他：铁还参与许多重要功能，如催化促进β-胡萝卜素转化为维生素A、膘吟与胶原的合成、抗体的产生、脂类从血液中转运以及药物在肝脏的解毒等。58

至于铁在体内对感染的关系尚有争论，但大多数人认为许多有关杀菌的酶成分、淋巴细胞转化率、吞噬细胞移动抑制因子、中性粒细胞吞噬功能均与铁水平有关。但当感染时，过量铁往往促进细菌的生长，对抵御感染不利。

59吸收与代谢血红素铁与非血红素铁食物中的铁主要以三价铁形式存在，少数食物中为还原铁(亚铁或二价铁)形式.肉类等食物中的铁约一半左右是血红素铁，而其它为非血红素铁。60非血红素铁在吸收前，必须与结合的有机物分离，如蛋白质、氨基酸和有机酸等.也必须在转化为亚铁后方可被吸收，因而，影响非血红素铁吸收的因素很多。61影响非血红素铁吸收的因素：抑制因素：植酸盐，草酸盐，多酚类物质（茶叶、咖啡）等，纤维素促进因素：维生素C、B2，某些单糖，有机酸和肉类（肉因子，肉鱼禽因子）等。62体内铁需要量与贮存量：需要量↑，贮存量↓时，吸收率↑；需要量↓，贮存量↑时，吸收率↓。锌、钙：缺锌、钙时，锌、铁的吸收增加；无机铁与无机锌的吸收有竞争作用，卟啉铁可直接吸收，不受草酸和植酸的影响。63

食物中铁的吸收率：大米为1％，玉米和黑豆为3％，莴苣为4%、小麦面粉为5％，鱼为11％，血红蛋白为25%，动物肉、肝为22％，蛋类因存在一种磷酸糖蛋白——卵黄高磷蛋白(phosvitin)的干扰，吸收率仅有3％。牛奶是一种贫铁食物，且吸收率不高，以至缺铁动物模型建立可以采用牛奶及其制品喂养动物。64铁缺乏及缺铁性贫血高危人群：4月以上的婴幼儿，孕妇及乳母原因：各种显性和隐性出血；铁吸收不良；65铁缺乏对机体的影响：贫血。工作效率降低、学习能力下降，烦躁，抗感染力下降。此外，常有自述心慌、气短、头晕、冷漠呆板；缺铁儿童易烦，眼花，精力不集中防治：铁剂补充；食物强化；营养教育；防治原发病。66铁过量原因：误服；长期过量服用铁剂；长期大量服用含铁高的食物。表现：含铁血黄素沉着于网状内皮细胞和某些组织的实质细胞67推荐摄入量及食物来源推荐摄入量：成年男女分别为15mg和20mg，孕妇、乳母为25～35mg。膳食中铁的良好来源为动物肝脏及全血、畜禽肉类、鱼类。蔬菜中含铁量不高，油菜、苋菜、菠菜、韭菜等利用率不高(见表1—5—3)。6869锌含量：人体含锌2—2.5g，主要存在于肌肉、骨铬、皮肤。按单位重量含锌量计算，以视网膜、脉络膜、前列腺为最高，其次为骨骼、肌肉、皮肤、肝、肾、心、胰、脑和肾上腺等。70血液中锌含量：红细胞约占75％--88％，红细胞膜上锌浓度较高；血浆12％--22％；白细胞3％。71存在形式：主要以金属酶和碳酸酐酶、碱性磷酸酶的组分存在；血浆中锌主要与蛋白质相结合，其中与白蛋白结合为60％，与a2—巨球蛋白结合为30％，而7％左右与氨基酸(组氨酸、半胱氨酸)结合。此外，有一小部分与运铁蛋白、金属硫因及核蛋白结合，游离锌含量很低。72一、生理作用1．酶的组成成分或酶的激活剂锌是人体许多重要酶的组成成分，已知含有锌的酶不下80种，除上述外，乳酸脱氢酪、羧肽酶、胸腺嘧啶核苷激酶等也是。而RNA聚合酶、DNA聚合酶呈现活性也需锌的参与。73

2．促进生长发育与组织再生锌是调节DNA复制、转译和转录的DNA聚合酶活性所必需，与蛋白质和核酸的合成，细胞生长、分裂和分化等各过程都