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1、矿物质（minerals）公共卫生学院营养学系 马静 教授矿物质人体是由很多元素组成的，其 质和量都与地球表层的元素组成相 一致，人体中几乎含有自然界存在 的所有元素。已发现有20多种是构 成人体组织、维持生理功能、生化 代谢所必需。 矿物质在这些元素中，碳（C）、氢（ H）、氧（O）、氮（N）主要构成 有机化合物，如蛋白质、脂肪和碳 水化物；其它的元素则构成无机盐 。无机盐约占人体重量的5%，一般 统称为矿物质 宏量元素（macroelements） 又称为常量元素，体内含量大于 0.01%，需要量相对较多，一般都在 克或毫克的水平，较重要的有钠(Na) 、钾(K)、钙(Ca)、磷(P)、镁
2、(Mg)、 氯(Cl)、硫(S)微量元素（microelements或trace elements） 微量元素在体内含量小于0.01%，需 要量也相对较少，一般都在毫克或 微克的水平，较重要的有铁(Fe)、铜 (Cu)、钴(Co)、碘(I)、氟(F)、锰 (Mn)、钼(Mo)、镍(Ni)、锌(Zn)、硒 (Se)、锡(Sn)、钒(V)、硅(Si)矿物质的特点 体内不能合成，必须从食物和饮水 中摄取 在体内有特殊的组织分布 相互之间存在协同或拮抗作用 需要量很少，生理剂量和中毒剂量 范围较窄矿物质的生理功能 构成人体组织的重要成分 调节细胞膜的通透性 维持神经和肌肉的兴奋性 组成激素、维生素、蛋
3、白质和多种 酶类的成分矿物质缺乏的原因 土壤中缺乏导致食物中缺乏 食物中含有天然存在的拮抗物，影 响吸收利用 食品加工过程中造成损失 摄入量不足或不良饮食习惯 需要量增加钙（calcium） 是人体含量最高的无机元素，成人 体内总钙量1200g，99%集中在骨骼 和牙齿 其它组织或体液中的钙称为混溶钙 池（miscible calcium pool） 混溶钙池的钙与骨骼钙保持动态平 衡，以维持体内细胞正常生理功能血钙及其调控 血钙浓度为2.252.75mmol/L， 46.0%蛋白结合钙，6.5%复合钙， 47.5%离子钙（0.941.33mmol/L） 甲状旁腺激素、降钙素、维生素D3 等钙
4、的生理功能 构成骨骼和牙齿成分 维持多种正常生理功能促进体内酶的活动维持神经和肌肉的活动其他功能钙的吸收与代谢 吸收：小肠上端以主动转运吸收为 主 影响钙吸收的因素：维生素D的水平 与活性；食物中的影响因素或药物 ；钙的来源和形式；食物钙含量和 机体需要量；年龄促进钙吸收的因素 维生素D 大部分必需氨基酸 乳糖钙缺乏与过量 缺乏：佝偻病，骨质软化症，骨质 疏松症，手足痉挛症 过量：中毒、胚胎畸形、软组织转 移性钙化或结石佝偻病: (儿童，多见于1-3岁儿童) - 婴儿颅骨软化 - 骨佝段增大 (rachitic rosary)- 踝关节及腕关节增粗 - 脊柱侧弯scoliosis-承重骨弯曲(
5、X,O形腿) -鸡胸、肋骨串珠 - 韧带松弛 - 肌肉:欠发达 -骨质疏松症的症状 骨折：一般在骨折发 生之前并无明显症状 脊椎衰弱引起的酸痛 驼背 身高变矮20岁50岁80岁骨质疏松症 - 静悄悄的流行病 大于30岁以上女性发病率为 21% 在中国约有6500万骨质疏松 患者 约有46%的患者未得到诊断与 治疗 更年期骨质疏松的发生率随 年龄增加而升高 女性更年期骨质疏松发病率一般高于男性6-10倍住院有 症 状无 症 状骨质疏松患病率3个女性其中之112个男性其中之1随年龄增长, 男性及女性的骨质含量均降低成长期： 男性骨沉积量较女性高成熟期： 男性骨质含量较女性高衰退期： 女性在停经后
6、骨质流失会加速中国妊娠及哺乳期妇女每天钙摄入量 低于推荐剂量 ！单位：（mg/天）5838611200乳母5838611200孕晚期3836611000339617孕中期差额适宜摄入量 2 （AI）实际摄入量1组别中国营养学会，中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIs)，第一版，北京：中国轻工业出版 社,2000:144 339617339617妊娠哺乳期妇女骨代谢特 点苏宜香等, 中国临床营养杂志, 2000, 8(2):136-138营养状况评价 生化指标 钙平衡测定 骨质测量骨矿物质含量（BMC）骨密度（BMD）钙的参考摄入量 中国营养学会推荐钙的AI值 0岁 300mg/d 0.5岁 4
7、00 mg/d 4岁 800 mg/d 11岁 1000 mg/d钙的参考摄入量 中国营养学会推荐钙的AI值 18岁 800 mg 50岁 1000 mg 孕妇 1000 mg 乳母 1200 mg UL 2000mg/d钙的食物来源 钙的食物来源应考虑钙含量及利 用率。含钙较高的食物如奶与奶 制品、小虾皮、海带、发菜和豆 与豆制品 钙在日常食物中的含量(每1000克/每1000毫升)( (毫克毫克) )食物消费量年人均食物摄入量 kg磷（phosphorus） 磷是人体所含重要无机元素，成人体内 磷含量约为650g，占体重的1% 8590%以羟磷灰石形式存在于骨骼和牙 齿，其余1015%与蛋
8、白质、脂肪、糖及 其它有机物结合，分布在细胞膜、骨骼 肌、皮肤、神经组织、体液磷的生理功能 构成骨骼和牙齿的重要成分：2g钙 1g磷 参与能量代谢 构成生命物质成分 酶的重要成分 调节酸碱平衡磷的吸收与代谢 吸收：以无机磷酸盐的形式在小肠被吸 收 促进磷吸收的因素：合理的钙磷比例， 维生素D 排泄：无机磷酸盐形式从肾脏排出磷的食物来源和供给量 在食物中含量丰富 钙磷比例1:1或1:1.5最利于吸收 AI 700mg/d镁（Magnesium） 镁是多种细胞基本生化反应中必需 的物质。人体含2030g镁，约占体 重的0.05%，大部分存在于骨骼中， 其余存在于软组织和体液中。主要 分布于细胞内，
9、细胞外液的镁不超 过1。镁的生理功能1、维持酶活性体内葡萄糖转化为丙酮酸的糖酵解过程中 ，有7个关键酶需要单独的镁离子或是与 ATP或AMP结合的镁离子激活。 2、维持骨骼正常和神经肌肉的兴奋性镁是骨细胞结构和功能所必需的元素，与 钙的兴奋作用相拮抗。 3、维护胃肠道和激素功能镁缺乏 神经兴奋性亢进 早搏、房颤 血压升高 骨质疏松 血清镁低于0.7mmol/L可诊断为缺乏镁过量 腹泻 胃肠道反应 肌肉麻痹 血清镁高于7mmol/L心脏完全传导阻滞或 心搏停止参考摄入量与食物来源 成人 AI 350mg/d UL 700mg/d 食物来源广泛，日常膳食不易缺乏铁（iron） 人体重要的必需微量元
10、素之一 体内总铁量45g，70%为功能性铁，如 血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类等， 30%为储存铁，如铁蛋白（ferritin），含 铁血黄素（hemosiderin）铁的生理功能 参与体内氧的运输和组织呼吸过程：血 红蛋白（1球蛋白+4铁卟啉）能与氧可逆 性结合；肌红蛋白、细胞色素 维持正常的造血功能 其他重要功能：免疫、认知铁的吸收与代谢 吸收：食物中三价铁经胃酸作用还 原成二价铁被小肠吸收 食物中2种铁存在形式，吸收率不同 ： 血红素铁 1030%非血红素铁 25%影响铁吸收的因素 蛋白质与肉因子（meat factor） 脂类与碳水化和物 矿物元素：钙 维生素:A，B2，C有助于铁吸收
11、 机体铁需要量和贮存量铁的贮存与排泄 铁主要贮存在肝、脾、心、脑、骨 骼肌 机体对铁具有贮存和再利用的特点 铁的排泄主要是粪便，0.901.05mg /d，月经、出血铁缺乏 铁缺乏的原因 1）摄入量不足 2）需要量增加 3）排出过多铁缺乏 铁缺乏的表现（三个阶段） 1）铁减少期（iron deficiency store, ID）： 储存铁下降 2）红细胞生成缺铁期（ iron deficiency erythropoiesis, IDE）：血清铁、运铁蛋 白浓度下降，游离原卟啉升高 3）缺铁性贫血期（ iron deficiency anemia, IDA） ：血红蛋白下降铁的需要量和食物来
12、源 AI：1535mg/d 动物性食物 红肉 白肉碘（iodine） 成人体内含碘 2050mg 7080%存在于甲状腺组织，其生理 功能以甲状腺素形式表现；其余分 布在骨骼肌、肺、卵巢、肾、肝等 组织中碘的生理功能 促进生物氧化，参与磷酸化过程，调节 能量转换 促进蛋白质合成和神经系统发育 促进糖、脂代谢 激活体内部分重要酶系 调节水、电解质代谢 促进维生素的吸收和利用碘的吸收与代谢 食物中的碘进入胃肠道后以碘化物形式 吸收 在促甲状腺激素（thyrotropic stimulating hormone, TSH）刺激下，碘由血液进入 甲状腺的滤泡细胞内 经碘过氧化物酶作用，碘离子氧化成碘
13、分子，在甲状腺球蛋白内与酪氨酸结合碘缺乏与过量 甲状腺肿大，呆小病（克丁病） 高碘性甲状腺肿，甲亢，乔本氏甲 状腺炎碘的需要量和食物来源 RNI：150200mg 海产品含碘丰富：海带、紫菜、贝 类、海参、海蛰等锌（zinc） 体内含量22.5g，分布在人体所有的 组织器官锌的生理功能 金属酶的组成成分或酶的激活剂 促进生长发育 促进机体免疫功能 维持细胞膜结构锌的吸收与代谢 锌由小肠吸收，吸收率2030%，体内锌 缺乏，吸收率升高 先集中到肝，然后分布于其它组织 锌与蛋白形成复合物很容易被组织吸收 动物性食物中锌的生物利用率高锌缺乏与过量 膳食摄入不平衡 需要量增加 疾病：腹泻、感染、肾病、
14、创伤、利尿 药物使用等 异嗜癖、生长发育停滞、皮肤粗糙、免 疫功能下降 补锌 2g以上/d可发生锌中毒锌的需要量和食物来源 RNI：年龄不同差距较大，成人 1115mg/d 贝类海产品、红肉、内脏、蛋、豆 类等含锌丰富硒（selenium） 硒是人体必需微量元素是20世纪后半叶 最重要的发现 硒遍布于人体组织器官和体液中，肌肉 、肾脏、肝脏和血液是硒的组织贮存库硒的生理功能1、构成含硒蛋白与含硒酶的成分谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px, GPX）硫氧还蛋白还原酶（thioredoxin reductase, TR ）碘甲腺原氨酸脱碘酶（iodothyronine deiodinase, ID） 2、抗氧化作用 3、对甲状腺素的调节作用 4、维持正常免疫功能 5、预防疾病硒缺乏与过量 1、硒缺乏 2、硒中毒：脱发、指甲变形、骨痛 3、硒营养状况评价硒含量GPX活性来源及供给量 植物性食物含硒量与当地土壤含硒 量有关 成人RNI 50g/dUL 400g/d铜（Copper） 铜在人体内总量为50120mg，分布 于各器官组织中，其中以肝和脑中 的浓度最高，其次为肺、肠和脾， 肝、脾为铜的储存器官。正常情况 下，血清铜浓度为1024mol /L。铜的生理功能1、构成含铜酶和铜结合蛋白的成分： 铜在体内是许多
