公共營養(yǎng)師三級基礎(chǔ)知識之礦物質(zhì)(1)

 　人體中幾乎含有自然界存在的所有元素。其中，有20多種是構(gòu)成人體組織、維持生理功能和生化代謝所必需的。這些元素在體內(nèi)按嚴(yán)格的規(guī)律和方式，有條不紊地進(jìn)行一系列互相聯(lián)系的化學(xué)反應(yīng)。其中碳、氫、氧、氮構(gòu)成有機物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物及水分，其余各種元素統(tǒng)稱為礦物質(zhì)或無機鹽。無機鹽約占人體重量的5%。

　　(一)礦物質(zhì)的分類

　　通常，可依據(jù)礦物質(zhì)在人體內(nèi)的含量對其進(jìn)行分類。若人體的需要量相對較多，含量大于0.01%，一般計量單位在克的水平者，如鈣、磷、鈉、鉀、氯、硫、鎂等，統(tǒng)稱為常量元素或宏量元素。若需要量相對較少，含量小于0.01%，一般計量單位僅為毫克或微克的水平者，如鐵、碘、銅、鋅、硒、錳、鈷、鉻、鉬、氟、鎳、硅、礬、錫等，即統(tǒng)稱為微量元素或痕量元素。上述14種微量元素是目前認(rèn)為是人體所必需的微量元素。

　　礦物質(zhì)在體內(nèi)的含量一般可隨年齡增長而增加，但各元素間比例變動不大。

　　(二)礦物質(zhì)的特點

　　1.礦物質(zhì)在體內(nèi)不能合成，必須由食物和飲水中攝取。攝入體內(nèi)的礦物質(zhì)經(jīng)機體新陳代謝，每天都有一定量隨糞、尿、汗、頭發(fā)、指甲及皮膚粘膜脫落而排出體外。因此，礦物質(zhì)必須不斷地從膳食中供給。

　　2.各種礦物質(zhì)在體內(nèi)的分布有其專一性。如鐵主要在紅細(xì)胞，碘主要在甲狀腺，鈷主要在紅骨髓，鋅主要在肌肉，鈣、磷主要在骨骼和牙齒，釩主要在脂肪組織等。

　　3.各種礦物質(zhì)之間存在協(xié)同或拮抗作用。如膳食中的鈣和磷比例不合適，可影響兩種元素的吸收;過量的鎂可干擾鈣的代謝;過量的鋅能影響銅的代謝;過量的銅可抑制鐵的吸收等。

　　4.某些微量元素在體內(nèi)雖需要量很少，但其生理劑量與中毒劑量范圍較窄。若攝入過多易產(chǎn)生毒性作用。

　　(三)礦物質(zhì)的生理功能

　　1.參與機體組織的構(gòu)成

　　無機鹽是骨、牙、神經(jīng)、肌肉、筋腱、腺體、血液的重要組成成分。在頭發(fā)、指甲、皮膚以及腺體分泌物中，都含有本身所特有的一種或多種元素。如鈣、磷、鎂是骨骼和牙齒的重要成分;磷和硫是蛋白質(zhì)的成分;鐵為血紅蛋白的組成成分等。

　　2.調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的通透性、維持滲透壓、維持內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡

　　多數(shù)無機鹽是以離子形式協(xié)同作用，為生命活動提供適宜的內(nèi)環(huán)境。礦物質(zhì)可調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的通透性，維持體液的滲透壓，保持水平衡;維持體液的中和性，保持內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡。

　　無機鹽中正負(fù)離子在血細(xì)胞和血漿中分布不同，加上蛋白質(zhì)和重碳酸鹽的作用，維持體液的滲透壓，使組織保持一定量的水分，并保持水平衡。

　　細(xì)胞活動必須在近于中性的環(huán)境中進(jìn)行。人體內(nèi)環(huán)境的酸堿度受到精密的調(diào)節(jié)。體液中主要正負(fù)離子的當(dāng)量總濃度相等，從而維持體液的中和性。

　　膳食中酸堿性食物配合得當(dāng)，對保持體液的酸堿平衡也有一定的意義。

　　3.維持神經(jīng)、肌肉的興奮性

　　鈣為正常神經(jīng)沖動傳遞所必需的元素;鈣、鎂、鉀對肌肉的收縮和舒張均有重要的調(diào)節(jié)作用;若要維持神經(jīng)、肌肉的正常興奮性，鉀、鈉、鈣、鎂必須保持合理比例;鎂、鉀、鈣和一些微量元素對維護(hù)心臟正常功能、保護(hù)心血管健康有十分重要作用等。

　　4.組成激素、維生素、蛋白質(zhì)和多種酶類的成分轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng)校edu24ol.com

　　如谷胱甘肽過氧化物酶中含硒和鋅;細(xì)胞色素氧酶中含鐵;甲狀腺素中含碘;維生素B12中含鈷等。

　　礦物質(zhì)是構(gòu)成金屬酶和酶系統(tǒng)的活化劑，在調(diào)節(jié)生理機能維持正常代謝方面起重要作用;礦物質(zhì)可供給消化液中的電解質(zhì)，亦是消化酶的活化劑，對消化過程有重要作用;磷、鉀、鎂等與微量元素一起參與生物氧化，調(diào)節(jié)能量和物質(zhì)代謝等。

　　(四)礦物質(zhì)的平衡

　　礦物質(zhì)總是存在于人體的新陳代謝中，每日都有一定的量隨各種途徑排出體外。礦物質(zhì)的代謝與年齡、攝入量、活動情況、需要量、有無維生素等都有密切關(guān)系。

　　1.礦物質(zhì)的吸收

　　食物中礦物質(zhì)的吸收與其化學(xué)性質(zhì)、腸內(nèi)環(huán)境等有關(guān)。同時，機體的需要程度、礦物質(zhì)在腸內(nèi)停留時間等因素對吸收也都有影響。

　　通常，低化學(xué)價的可溶性元素，如鈉、鉀、氯在小腸直接吸收，吸收率在90%以上;多化學(xué)價者不易吸收，多與腸液混合后即行排出。消化道的酸堿度可影響礦物質(zhì)的溶解度及吸收率。如胃酸和某些有機酸可促進(jìn)鈣、磷的吸收;而草酸、植酸、脂肪酸等與鈣結(jié)合形成不溶解的鹽則難以吸收;缺乏胃酸會影響鐵的吸收;維生素D的存在與否，鈣、磷之間的相互比例都會影響鈣磷的吸收等。

　　2.礦物質(zhì)的排泄

　　吸收后的礦物質(zhì)，可隨血液和淋巴液分布到身體各部，以補充消耗或貯存?zhèn)溆?。體內(nèi)的礦物質(zhì)不斷更新，但攝入量與排出量基本保持動態(tài)平衡。腎臟、腸腔及皮膚是其主要排出途徑。

　　礦物質(zhì)的代謝受激素調(diào)控，并受體內(nèi)需要及貯存條件所影響。需要多時，排出量減少;體內(nèi)貯存能力大者排出量低。成年人排出量與其吸收量相等(總平衡);兒童及青少年的排出量一般少于吸收量，體內(nèi)有所積存，以滿足其生長發(fā)育的需要。

　　(五)礦物質(zhì)的缺乏

　　礦物質(zhì)缺乏的主要因素：①地球環(huán)境中各種元素的分布不平衡，人群可因長期攝入在缺乏某種礦物質(zhì)的土壤上生長的食物而引起該種礦物質(zhì)的缺乏;②食物中含有天然存在的礦物質(zhì)拮抗物，如草酸鹽、植酸鹽等;③食物加工過程中造成礦物質(zhì)的損失，如碾磨過細(xì)、浸泡于水中、水煮后把水倒掉等;④攝入量不足或不良飲食習(xí)慣(挑食、攝入食物品種單調(diào)等)，可使礦物質(zhì)缺乏，如缺少肉、禽、魚類的攝入會引起鋅和鐵的缺乏，缺少乳制品或綠葉蔬菜的攝入可引起鈣的缺乏等;⑤生理上有特殊營養(yǎng)需求的人群，如兒童、青少年、孕婦、乳母、老年人結(jié)營養(yǎng)的需要不同于普通人群，較易引起鈣、鋅、鐵等礦物質(zhì)的缺乏。

　　根據(jù)我國人民的飲食結(jié)構(gòu)，人體中比較容易缺乏的元素是鐵、鈣和鋅。在某些地區(qū)還可能有碘或硒等元素的缺乏?，F(xiàn)在我國碘缺乏病的發(fā)生率已因食鹽加碘強化工程的實施而明顯降低。但我國人群中，鈣、鐵、鋅、硒等礦物質(zhì)的攝入仍普遍不足。若某些礦物質(zhì)長期攝入不足，可引起亞臨床缺乏癥狀，甚至發(fā)生缺乏性病。如兒童生長發(fā)育遲緩、缺鐵性貧血、骨質(zhì)疏松、克山病等。

　　一、宏量元素轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng)校edu24ol.com

　　(一)鈣

　　1.含量與分布

　　鈣是體內(nèi)含量最多的元素之一。一般情況下成人體內(nèi)含鈣量為1200克。其中99%是與磷形成骨鹽集中于骨骼和牙齒，1%以游離或結(jié)合形式存在于體液和軟組織中，這部分鈣稱為混溶鈣池?；烊茆}池的鈣與骨骼鈣保持著動態(tài)平衡。隨著年齡的增加，鈣在骨中含量逐漸下降。

　　機體通過甲狀旁腺激素和降鈣素及甾固醇激素1，25-(OH)2-D3相互作用調(diào)節(jié)鈣平衡，當(dāng)鈣攝入嚴(yán)重不足或機體鈣發(fā)生異常丟失時，可通過調(diào)節(jié)機制使骨脫礦化以保持人體血鈣的相對穩(wěn)定。

　　人體血液中的總鈣濃度比較恒定，為2.25~2.75mmol/L，有三種鈣的存在形式，其中46.0%為蛋白結(jié)合鈣(81%為白蛋白結(jié)合鈣，19%為球蛋白結(jié)合鈣)，6.5%為復(fù)合鈣，即與檸檬酸或無機酸結(jié)合的鈣鹽，其余47.5%為離子化鈣。血漿中離子化鈣是生理活性的形式，正常濃度為0.94~1.33mmol/L，對維持體內(nèi)細(xì)胞正常生理狀態(tài)，調(diào)節(jié)神經(jīng)肌肉興奮性具有重要的作用。

　　2.吸收與代謝轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng)校edu24ol.com

　　(1)吸收

　　鈣主要在十二指腸進(jìn)行吸收，以主動轉(zhuǎn)運吸收為主，鈣濃度高時也可通過被動擴散而吸收。

　　通常膳食中約20~30%的鈣由腸道吸收進(jìn)入血液，機體根據(jù)需要調(diào)節(jié)鈣的主動吸收，當(dāng)膳食鈣不足或機體對鈣的需要增加時，如青春發(fā)育期、孕婦和乳母期，腸道對鈣的吸收最活躍，其吸收率可達(dá)40%以上。

　　鈣的吸收率取決于維生素D的攝入量及受太陽紫外線照射量，同時也受膳食中鈣含量及年齡的影響，膳食中鈣含量高，其吸收率相對下降，并隨年齡增長吸收率降低，如嬰兒的鈣吸收率大于50%，兒童約為40%，成年人為20%，老年人僅為15%左右。轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng)校edu24ol.com

　　影響腸內(nèi)鈣吸收的主要因素：草酸、植酸、磷酸均可與鈣形成難溶的鹽類，阻礙鈣的吸收;膳食纖維可與鈣結(jié)合影響鈣的吸收;未被消化的脂肪酸與鈣結(jié)合影響鈣的吸收;一些堿性藥物，如蘇打、黃連素、四環(huán)素等與影響鈣的吸收。

　　促進(jìn)腸內(nèi)鈣吸收的因素：維生素D可促進(jìn)小腸對鈣的吸收;某些氨基酸可與鈣形成可溶性鈣鹽而促進(jìn)鈣的吸收;乳糖經(jīng)腸道菌發(fā)酵產(chǎn)酸，降低腸內(nèi)PH，與鈣形成乳酸鈣復(fù)合物可增強鈣的吸收;一些抗生素如青霉素、氯霉素有利鈣的吸收。

　　(2)代謝轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng)校edu24ol.com

　　營養(yǎng)狀況良好時，每天進(jìn)出體內(nèi)的鈣大致相等，處于平衡狀態(tài)。正常膳食時，鈣在尿中的排出量較為恒定，約為攝入量的20%左右。蛋白質(zhì)的攝入與尿鈣量呈正相關(guān)，因此，長期攝入高蛋白膳食可能導(dǎo)致鈣的負(fù)平衡。磷攝入增加可降低尿鈣排出，當(dāng)攝入磷1g時，尿鈣排出量為180mg，當(dāng)攝入磷2.5g時，尿鈣排出量降至107mg。鈣也可從汗中排出，高溫勞動者的汗液排出鈣占總排鈣量的30%，授乳期婦女的乳汁每日約排出150~300mg的鈣。補液、酸中毒及甲狀腺素和腎上腺皮質(zhì)激素等均可使鈣排出增加。

　　鈣的儲存量與膳食鈣攝入量呈正相關(guān)。正常情況下機體根據(jù)需要，通過甲狀旁腺激素、降鈣素和1，25-(OH)2-D3相互作用調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣的吸收、排泄與儲存，以維持內(nèi)環(huán)境鈣的穩(wěn)定。維生素D可促進(jìn)鈣的吸收，提高血鈣水平，有利于成骨作用。甲狀旁腺素可作用于破骨細(xì)胞與促進(jìn)腎小管對鈣的再吸收，使血鈣上升。降鈣素加強成骨細(xì)胞的活性，使血鈣降低。高鈉攝入時可降低骨骼中鈣的儲存。

　　3.生理功能轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng)校edu24ol.com

　　(1)構(gòu)成骨骼和牙齒的成分。體內(nèi)的鈣主要分布在骨骼和牙齒。骨骼中的鈣，在正常情況下不斷被釋放，進(jìn)入混溶鈣池;混溶鈣池中的鈣又不斷沉積于成骨細(xì)胞中，如此使骨骼不斷更新。成人每日體內(nèi)有700毫克的鈣進(jìn)行更新。年齡越小骨骼的更新速度越快，幼兒的骨骼每1~2年更新一次，成年人10~12年更新一次，40~50年以后骨吸收大于骨生成，骨組織中鈣量逐漸減少，約每年下降0.7%。婦女停經(jīng)后因雌激素水平下降，骨組織中鈣量明顯降低，易引起更年期骨質(zhì)疏松癥。

　　(2)促進(jìn)體內(nèi)酶的活動。鈣離子對許多參與細(xì)胞代謝的酶具有重要的調(diào)節(jié)作用。

　　(3)保持神經(jīng)和肌肉的活動。鈣離子可與細(xì)胞膜的蛋白和各種陰離子基團(tuán)結(jié)合，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞受體結(jié)合、離子通道通透性及神經(jīng)信號傳遞物質(zhì)釋放等作用，從而維持神經(jīng)肌肉的正常生理功能，包括神經(jīng)肌肉的興奮性、神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)和心臟的搏動等。

　　(4)其他功能。它還參與血液凝固、激素分泌、維持體液酸堿平衡以及調(diào)節(jié)細(xì)胞正常生理功能等作用。

　　4.缺乏與過量轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng)校edu24ol.com

　　我國居民人群中鈣的缺乏比較普遍，鈣攝入量僅為推薦攝入量(RNI)的50%以下。目前認(rèn)為鈣缺乏癥最重要的病因是缺乏維生素D、鈣磷比例不當(dāng)、影響鈣吸收利用因素存在。當(dāng)患嚴(yán)重的肝臟或腎臟疾病時，使維生素D和脂肪的吸收減少，更影響鈣的吸收和利用，也會引起鈣質(zhì)的缺乏。

　　長期缺乏鈣可導(dǎo)致兒童生長發(fā)育遲緩，骨軟化、骨骼變形，嚴(yán)重缺乏者可產(chǎn)生佝僂病;成人易發(fā)生骨質(zhì)軟化癥;老年人易患骨質(zhì)疏松癥;鈣的缺乏者易患齲齒，影響牙齒質(zhì)量。嬰幼兒患佝僂病初期，常因血鈣降低引起神經(jīng)興奮性增高，多以精神癥狀為主，患兒常形成“枕禿”。缺鈣繼續(xù)加重會出現(xiàn)骨骼方面的變化：乒乓頭、方顱、前鹵門閉合延遲、肋串珠、雞胸或漏斗胸、手腕處隆起手鐲、O形或X形腿、駝背或側(cè)彎等。預(yù)防骨質(zhì)疏松，最重要的是做好預(yù)防工作，越早開始預(yù)防效果越好。

　　過量鈣的攝入可能增加腎結(jié)石的危險性。持續(xù)攝入大量的鈣可使降鈣素分泌增多，以及發(fā)生骨硬化。

　　5.供給量與食物來源

　　針對我國居民鈣的攝入量不足的狀況，并且考慮到我國膳食以谷類食物為主，蔬菜攝入較多，而植物性食物中含有較多草酸、植酸、膳食纖維等影響鈣吸收的成分，2000年中國營養(yǎng)學(xué)會對鈣的供給量作了合理的調(diào)整，成人鈣的適宜攝入量(AI)修訂為1000mg/d，對嬰幼兒、兒童、孕婦、乳母、老人均適當(dāng)增加鈣的供給量，見下表。鈣的無明顯損害水平(NOAEL)為1500mg/d，可耐受最高攝入量(UL)為2000mg/d。

　　鈣的食物來源有乳類及乳制品、魚類、蛋類、堅果種子類、全谷類、豆類、綠色蔬菜等。

　　奶和奶制品不僅含鈣豐富，而且含有乳糖和氨基酸，可以促進(jìn)鈣的吸收，是最好的補鈣食品。

　　(二)磷

　　1.含量與分布

　　磷是人體內(nèi)含量較多的元素之一。人體磷含量約為體重的1%，約為650g左右，占無機鹽總量的四分之一。

　　磷是細(xì)胞膜和核酸的組成成分,也是骨骼的必需構(gòu)成物質(zhì)。體內(nèi)的磷約有85%~90%在羥磷灰石形式存在于骨骼和牙齒中，其余10%~15%與蛋白質(zhì)、脂肪、糖及其他有機物結(jié)合，分布于細(xì)胞膜、骨骼肌、皮膚、神經(jīng)組織及體液中。在細(xì)胞膜和軟組織中的磷大部分以有機磷酯形式存在，而骨骼中的磷主要為無機磷酸鹽。動物性食物和植物性食物中均含有豐富的磷。

　　一般食物中蛋白質(zhì)攝入量能滿足機體需要就能獲得足夠的磷，合理的膳食中磷含量往往超過人體的需要，不易引起缺乏。正常人血液中無機磷總量為0.87~1.45mmol/L，兒童為1.45~2.78mmol/L。

　　2.吸收與代謝

　　(1)吸收

　　磷廣泛存在于一切動植物組織中，主要與蛋白質(zhì)、脂肪相結(jié)合，形成核蛋白、磷蛋白和磷脂等。食物中的磷必須分解為游離的磷，然后以無機磷酸鹽的形式被吸收。

　　磷、鈣和維生素D是相輔相成的，磷的吸收和代謝過程與鈣相似。鈣磷比例適當(dāng)，約有70%的磷可被小腸吸收;維生素D能促進(jìn)磷的吸收。當(dāng)鈣在體內(nèi)利用不良，妨礙鈣磷的吸收;食物中的鈣、鎂、鐵、鋁等金屬離子及植酸可與磷酸形成難溶性鹽類而影響磷的吸收。谷糧中所含主要為植酸磷，難于吸收利用。

　　正常膳食中磷吸收率為60~70%，牛奶喂養(yǎng)的嬰兒對磷的吸收率為65~75%，母乳喂養(yǎng)者大于85%，低磷膳食其吸收率高達(dá)90%。

　　(2)代謝

　　磷的主要排泄途徑是腎臟。當(dāng)血中磷濃度降低時，腎小管對磷的重吸收增加，當(dāng)磷的濃度升高時，腎小管排出的磷較多。

　　血漿中磷濃度也和鈣一樣，保持恒定量是受維生素D、甲狀旁腺素和降鈣素的調(diào)節(jié)。但主要通過甲狀旁腺抑制腎小管對磷的吸收和排泄，調(diào)節(jié)血中磷濃度以維持體內(nèi)磷的平衡，當(dāng)其機能減退時，血磷濃度升高。

　　3.生理功能

　　(1)是構(gòu)成骨和牙齒的重要材料。磷為骨和牙齒的形成及維持所必需，在骨形成的過程中2克鈣需1克磷。

　　(2)參與能量代謝。碳水化合物和脂肪的吸收與代謝，都需要通過含磷的中間產(chǎn)物;磷參與形成三磷酸腺苷(ATP)、磷酸肌酸等供能、貯能物質(zhì)，在能量的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)遞過程起著非常重要的作用。

　　(3)構(gòu)成生命物質(zhì)成分。磷是核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)的組成成分。磷脂是所有細(xì)胞膜所必需的成分，并參與脂肪和脂肪酸的分解代謝。

　　(4)酶的重要成分。磷是體內(nèi)很多酶的輔酶或輔基的組成成分。B族維生素(B1.B6.尼克酸等)只有經(jīng)過磷酸化才能具有活性，從而發(fā)揮其輔酶的作用。

　　(5)調(diào)節(jié)酸堿平衡。磷酸鹽組成緩沖系統(tǒng)，參與維持體液的酸堿平衡。

　　4.缺乏與過量

　　幾乎所有的食物均含有磷，所以磷缺乏較少見。臨床所見磷缺乏的病人多為長期使用大量抗酸藥或禁食者。缺乏癥有發(fā)育不良、體重下降、疲倦、齡齒、精神緊張、神經(jīng)障礙。

　　過量的磷酸鹽可引起低血鈣癥，導(dǎo)致神經(jīng)興奮性增強，手足抽搐和驚厥。

　　5.供給量與食物來源

　　磷在食物中分布很廣，無論動物性或植物性食物都是由細(xì)胞構(gòu)成，而細(xì)胞含磷豐富，若食物中的蛋白質(zhì)能滿足機體需要，也就能滿足磷的需要。

　　瘦肉、蛋、魚、魚子、干酪、蛤蜊、動物的肝、腎含量很高。海帶、芝麻醬、花生、干豆類、堅果、粗糧含磷也很高。不過谷糧中的磷多為植酸磷，不經(jīng)過加工處理，吸收利用率低。

　　磷的供給量應(yīng)與鈣保持一定的比例。兒童、孕婦、乳母磷的供給量與鈣相當(dāng)，即鈣磷比例保持1：1，一般成人鈣磷比例保持在1：1.2~1.5為宜。牛奶的鈣磷比為1：1，人乳的鈣磷比例比牛奶更好，成熟母乳為1：1.5。

　　成人磷的AI為700mg/d，孕婦和哺乳期婦女磷的AI也定為700mg/d。磷的NOAEL為1500mg/d，UL為3500mg/d。

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