公共营养学矿物质

矿物质,人体由很多元素组成，其质和量都与地球表层的元素组成相一致。,已发现有20多种元素是构成人体组织、维持生理功能和生化代谢所必需的。,生物体必需的化学元素称为生物必需元素或生命必需元素。,除氧、碳、氢、氮在体内作为有机大分子蛋白质、脂肪和碳水化合物的组成成分外，其他元素被称为矿物质(minerals)、无机盐或无机元素。,食物完全燃烧后留下的灰分主要是这类物质。这些无机元素依其在人体内含量的多少分为宏量元素及微量元素两大类。,凡占体重的0.01以上者，如钙、磷、镁、钠、钾、氯、硫等称为宏量元素；而占体重的0.01以下者称为微量元素或痕量元素，并依其在体内生物学作用的不同分为必需、可能必需及非必需三类。,目前认为，必需的微量元素有铁、碘、铜、锌、锰、钴、钼、硒、铬、镍、锡、硅、氟、钒等14种。,矿物质在体内的含量随年龄的增长而增加，但相互间的比例变动不大。,矿物质在体内的分布有其特殊性。如铁主要在红细胞，碘主要在甲状腺，钴主要在红骨髓，锌主要在肌肉，钙和磷主要在骨骼和牙齿，钒主要在脂肪组织。,矿物质对人体的作用可分为结构和调节两大方面。,它们除了可作为组织细胞的组成成分外，在维持体内的水、电解质、酸碱平衡，调节细胞膜的通透性和细胞内外液的渗透压，维持神经肌肉的正常兴奋性和酶系统活动的正常方面发挥着重要的作用。,人体每天都有一定数量的矿物质通过各种途径排出体外，如粪、尿、汗、头发、指甲、皮肤及黏膜细胞的脱落等，且机体不能生成矿物质，因而必须从食物中予以补充。,应该注意，有的元素在体内的生理浓度与中毒剂量的间距是很窄的，因而，在给儿童服用制剂时，谨防中毒。,据报道，夏季发热患儿增多与补钙过多有关。因为小儿在夏季容易得到阳光的照射，体内合成的维生素D增多，补钙和维生素D可使血钙持续升高，小儿的神经系统尚未发育完善，钙可使交感神经兴奋，产热增加，同时使皮肤血管收缩，散热减少，引起发热。,钙、铁、碘、锌,是儿童少年、孕妇和乳母最易缺乏的无机元素。,钙,钙是人体内含量最多的元素，约占成人体重的1.5%2.0%。成人体内含钙量约为达10001200g，99%集中在骨骼和牙齿中。,骨骼以外的钙以游离或结合的形式存在于体液（血液和细胞外液）和软组织中，虽然只占体内总钙量的1%，但却有非常重要的作用，这部分钙统称为混溶钙池。血液中的钙可分为扩散性钙和非扩散性钙。,非扩散性钙是指与白蛋白等血浆蛋白结合的钙，不易透过毛细血管壁，也不具有生理活性。在扩散性钙中，一部分是与有机酸和无机酸结合的复合钙，一部分是离子钙。只有离子钙才有生理活性。,混溶钙池与骨骼钙维持着动态平衡。骨骼中的钙不断地被释放，进入混溶钙池，混溶钙池的钙也不断地沉积在成骨细胞中，使骨骼不断地更新。,年龄越小，更新速度越快。随着年龄的增加，骨骼中钙的含量减少。,生理功能,钙是构成机体骨骼和牙齿的主要成分，对机体起着重要的支撑作用。,离子钙参与调节神经肌肉的兴奋性，影响细胞膜和毛细血管的通透性，参与调节生物膜的完整性，参与调节多种激素和神经递质的释放，参与凝血过程，对神经冲动的传导、肌肉的收缩、心脏的正常搏动也有重要的调节作用，同时是多种酶的激活剂。,细胞外液的钙和其他元素一起调节细胞内外液的渗透压，控制水分的流动，维持体液的稳定。摄入充裕的钙可减少结肠癌发生的危险性。,低钙可影响精子的质量，导致不育。,调查结果显示，成人血钙与血压有相关关系，虽然血钙并不反映钙的摄入水平，但补钙可使血压降低，并可改善糖尿病性骨量减少和相关症状。,影响钙吸收的因素,由于膳食结构不尽合理，含钙丰富且吸收率高的奶类所占的比例较小，我国居民钙的摄入量普遍偏低，仅达推荐摄入量的50左右，每天约为400500mg。,人体吸收钙的能力较差，膳食中的钙只有2030%可被吸收。当机体对钙的需要量增加时，钙的吸收率也增加，婴儿时期可达60%。,维生素D、乳糖促进钙的吸收；蛋白质消化过程中游离出的部分氨基酸与钙作用，使之成为可溶性钙盐，使钙的吸收增加。,植酸、草酸、磷酸、脂肪酸可与钙形成不溶性钙盐，不利于钙的吸收。,磷减少钙从尿中排出与降低钙在肠道的吸收相互抵消，其摄入量的高低对体内总钙的平衡似乎没有影响，故现在不再强调膳食中钙磷比值的问题。但随着年龄的增长，磷摄入过多仍会促使骨质的丢失。,谷类、豆类含植酸较多，菠菜、苋菜等含草酸较多，不但它们本身所含的钙不易被吸收，而且还会抑制同时摄入的其它食物中的钙的吸收，所以，菠菜豆腐汤的吃法不科学，特别是在食谱较单调时。,发酵可使谷类中的植酸水解，对钙吸收有利。,可见，膳食原料偏素、炒菜用油太多对钙的吸收利用均有影响。,镁缺乏会引起低血钙。,钠的摄入量高时，钙在肾小管中的重吸收减少，尿钙排泄增加，加速骨质的丢失。,体内钙内环境的稳定,血液中钙的水平取决于钙的摄入、吸收和排泄，从而维持体内钙内环境的稳定性，而三者所起作用的比重因生理状况的不同而有差异。,人体内有一个灵敏的维持钙内环境稳定性的生物控制系统，涉及甲状旁腺素（PTH）、降钙素（CT）和1,25-（OH）,2,D,3,。,PTH和CT的合成和分泌受与细胞外液钙离子浓度有关的调节机制的影响。,在肝细胞内质网和微粒体内25-羟化酶作用下由VitD,3,转化而成的25-OHD,3,在肾脏近球小管上皮细胞线粒体中由1-羟化酶催化形成1,25-（OH）,2,D,3,的过程受PTH和CT以及细胞外液钙磷浓度的调节。,当血钙浓度低时，诱导PTH的分泌，释放至肾及骨细胞。,在肾脏，PTH除刺激1-羟化酶与抑制24-羟化酶外，还促使磷从尿中排出，钙在肾小管中再吸收。,在骨中，PTH与1,25-（OH）,2,D,3,协同作用，将钙从骨中动员出来。,在小肠中，1,25-（OH）,2,D,3,促进钙的吸收。,通过这三条途径使血钙恢复到正常水平又反馈控制PTH的分泌及1,25-（OH）,2,D,3,的合成。,在血钙高时，刺激甲状腺细胞产生降钙素，阻止钙从骨中动员出来，并促使钙及磷从尿中排出。,当钠、葡萄糖、1,25-（OH）,2,D,3,及血清磷低时（8mg以下），刺激1,25-（OH）,2,D,3,的合成，促进小肠对钙、磷的吸收。,钙缺乏,钙缺乏症是较常见的营养性疾病，包括佝偻病、骨质软化症和骨质疏松症。,骨是由钙和磷所构成的结晶沉着于由胶原组成的基质上而形成的，也即骨量是骨基质和骨矿物质的总和。,正常骨骼的骨基质与骨矿物质保持一定的比例。,骨基质无改变而骨矿物质含量减少时称骨质软化症，当两者同时减少时称骨质疏松症。,骨软化症在成人后发病，2岁以下婴幼儿发生的骨软化症称佝偻病。,所以骨软化症和佝偻症的发病机理基本相同，即都是骨矿化障碍，表现为骨组织内类骨组织（未钙化骨基质）的过多聚积。,佝偻病的主要表现是生长迟缓、骨骼变形。缺乏蛋白质和维生素D时更易发生。患儿还出现足手抽搐和惊厥等症状，主要是由于缺钙使神经肌肉的兴奋性增高所致。,孕妇缺钙易患骨质软化症，表现为骨矿物质含量（bone mineral content，BMC）减少，骨质密度（bone mineral density BMD）降低，骨结构高度稀疏，骨小梁模糊而粗糙，肌肉乏力，尤其是双下肢的肌肉，继而出现腰部及背部酸痛。,骨骼渐渐显畸形，最明显的部位为脊柱、骨盆及下肢，其中以骨盆畸形的危害最大，骨盆上口形成“三叶形”，骨盆下口也随坐骨支的接近和耻骨弓的缩窄而趋于变小，以致胎儿不能正常分娩，造成难产。,骨质软化症也见于哺乳期妇女。,老年人缺钙则易患骨质疏松症，表现为骨量减少，骨矿物质和骨基质等比例地降低，骨脆性增加，骨折的危险性增加，伴有腰背疼和腿痛性痉挛。,同时采用药物疗法（补充雌激素及钙剂）、物理疗法（根据疼痛的部位和性质选用超短波、离子导入、电刺激及紫外线照射等）和运动疗法（据个人喜好选择舞蹈、太极拳、徒手操、骑自行车、步行等）是综合治疗绝经期妇女骨质疏松症的良好办法。,钙过量,随着强化钙的食品越来越普遍及钙补充剂越来越增多，钙过量的不利影响也逐渐增加。,钙摄入增多与肾结石患病率增加有直接的关系。高钙尿是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。,此外，钠、磷、镁对结石形成也有影响，所以过量钙摄入只是肾石病发展中的一种重要因素。,高钙膳食还可降低铁、锌、镁的吸收，从而影响它们的生物利用率。,参考摄入量,钙的AI 6个月前为300mg，6个月后为400mg；,1岁、4岁、7岁、11岁、14岁分别为600mg、800mg、800mg、1000mg、1000mg；,成年人为800mg；,老年人为1000mg；,孕早期为800 mg，孕中期和孕晚期分别为1000 mg和1200 mg；,乳母为1200 mg。,食物来源,奶与奶制品含钙较丰富，而且吸收率高，是最理想的钙的来源，日本的“牛奶计划”被认为是促进儿童少年生长发育有效的措施之一。豆类及其制品也是钙的较好来源，我国儿童少年目前的人均牛奶饮用量还不到日本儿童少年的1/10，在牛奶中加入豆浆在我国是改善儿童少年钙营养状况经济合理的方法。,食物来源,粮谷类食品如米、麦、玉米的含钙量不高，一般在2060mg/100g之间，且钙的吸收还受植酸的干扰。富含钙的食品还有：虾皮、虾米、海带、豆腐干、银耳、芝麻、绿色蔬菜等。,铁,铁是研究最多和了解最深的人体必需微量元素之一，也是必需微量元素中含量最多的。,但是，铁缺乏也是全球，特别是发展中国家最主要的营养问题之一。,我国膳食中提供的铁普遍高于供给量，但缺铁性贫血却是人群中普遍存在的营养问题，特别是儿童少年、孕妇和乳母。这种情况的出现与我国的膳食结构不合理有关。,我国目前所使用的铁供给量是估计膳食中铁的吸收率约为10%制定的，而以植物性食品为主的膳食铁的吸收率仅为5%，专家认为，我国膳食中铁的吸收率究竟如何，膳食中应供给多少铁才能满足人群的需要，是急待解决的问题。,我国人群平均铁的摄入量高于RDA，但缺铁性贫血患病仍然很高的矛盾现象及少数膳食中铁吸收利用的研究结果提示，我国膳食中铁的吸收率可能10%。,铁在体内的含量虽少，约为45g，但对生命却极为重要。,60%75%存在于血红蛋白，3%在肌红蛋白，1%在含铁酶，如细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶，这部分铁为功能性铁。,铁蛋白和含血铁黄素为储存性铁，主要存在于肝脏、网状内皮细胞和骨髓。,功能与缺乏,含铁的血红蛋白和肌红蛋白、细胞色素A和一些呼吸酶参与氧和二氧化碳的转运及交换。,铁与红细胞的成熟有关。在骨髓造血组织，铁进入幼红细胞，与卟啉形成正铁血红素。后者与珠蛋白结合成血红蛋白。,铁缺乏分3个阶段。,铁减少期：主要是体内储存铁减少，血清铁蛋白浓度下降；,缺铁性红细胞生成期：除血清铁蛋白浓度下降外，血清铁也下降，铁结合力上升，运铁蛋白饱和度下降，有利原卟啉浓度上升；,缺铁性贫血期：Hb、血细胞比容下降，可导致,贫血,。临床表现为面色苍白、食欲不振、乏力、心悸、头晕、毛发干燥、指甲变脆、反甲等。,许多流行病学研究表明，孕早期贫血与早产、低出生体重儿及胎儿死亡有关。,由于脑组织对氧的浓度很敏感，缺铁还会出现头晕、眼花精力不集中、工作和学习效率降低。,大小不均的异型低色素红细胞,典型小细胞性低染色红细胞。低染色是因为血红蛋白降低,铁缺乏可引起心理活动和智力发育的损害以及行为的改变。即使是尚未出现贫血时的铁缺乏，也可损害儿童的认知能力，而且在以后补铁后也难以恢复。,长期铁缺乏明显影响身体耐力。动物实验表明，铁缺乏对动物跑动能力的损害与血红蛋白水平无关，而是因为铁缺乏使肌肉中肌红蛋白的氧化代谢受损所致。,缺铁会降低机体的抗感染能力和在寒冷环境中保持体温的能力。,膳食中的铁包括血红素铁和非血红素铁两类，分别为有机铁和无机铁。,血红素铁主要来自肉、禽和鱼的血红蛋白和肌红蛋白；非血红素铁主要存在于植物性食品和乳制品中，占膳食铁的绝大部分。,铁主要在小肠上部吸收，肠粘膜上有吸收血红素铁和非血红素铁两种不同的受体。,膳食中铁的吸收率差异很大，从1%到50，与机体铁的营养状况、膳食中铁的含量及存在形式以