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1、矿物质(Minerals),Yan Zhao (Associate Prof.) Department of Nutrition & Food Hygiene Harbin Medical University,1. Overview,人体组织中含有自然界各种元素，元素的种类和含量与其生存的地理环境表层元素的组成及膳食摄入量有关。研究发现，约有20余种元素为构成人体组织、机体代谢、维持生理功能所必需。 All of the chemicals on earth, apart from the carbon-containing organic compounds made in living
2、organisms, are known as “minerals”. 在这些元素中，除碳、氢、氧和氮组成有机化合物，如碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素等，其余的元素均称为矿物质，亦称无机盐或灰分。,常量元素(macroelements)：凡体内含量体重0.01%的矿物质，如Ca、P、Na、K、Cl、Mg、S等 微量元素(microelements or trace elements)：凡体内含量体重0.01%的矿物质 人体必需微量元素：Fe、Cu、Zn、Se、Cr、I、Mn、F、Co、Mo 人体可能必需微量元素：Si、Ni 、B、V 具有潜在毒性，但低剂量可能具有功能作用的微量元素：Pb、C
3、d、Hg、As、Al、Sn、Li,Classification,1.1 Features,Minerals can not be synthesized in our body and should be taken from food and water. 矿物质在体内不能合成，必须从食物和饮水中摄取 Minerals are distributed unevenly. 体内分布极不均匀 There exists synergism or antagonism. 矿物质相互之间存在协同或拮抗作用 Some are toxic. 易中毒性,1.2 Deficiency,矿物质与机体的健康和疾病
4、具有密切的关系，若长期摄入不足，可引起亚临床缺乏症状甚至缺乏病，如影响胎儿的生长发育、贫血、骨质疏松等。 由于各种矿物质在食物中的分布及人体对其吸收、利用和需要的不同，在我国人群中较容易缺乏的矿物质主要是Ca、Fe、Zn、I、Se等。,矿物质缺乏的主要原因,地球环境中各种元素的分布不平衡 食物中含有天然存在的矿物质拮抗物 食物加工过程中造成矿物质的损失 摄入量不足或不良饮食习惯 生理上特殊营养需求的人群,2. Calcium,钙是人体含量最多的无机元素，正常成人体内含钙总量约为1000-1200g，相当于体重的2.0% 99% - found in bones and teeth - hydr
5、oxyapatite 集中在骨骼和牙齿中，主要以羟磷灰石形式存在 chelated with citrate or bound with protein 1% 与柠檬酸螯合或蛋白质结合 distributed throughout soft tissues, extracellular fluid and blood in the form of free calcium ions 以离子状态分布于软组织、细胞外液和血液中 统称为混溶钙池(miscible calcium pool),2.1 Functions,1. Bone and teech formation 构成骨骼和牙齿的成分 骨骼
6、中的钙不断地从破骨细胞中释放进入混溶钙池，混溶钙池的钙又不断地沉积于成骨细胞中，由此使骨骼不断更新。 幼儿骨骼每12年更新一次，以后更新速度随年龄的增长而减慢 成年人1012年更新一次 4050岁以后骨吸收大于骨生成，骨组织中钙量逐渐减少，约每年下降0.7% 妇女停经后因雌激素水平下降，骨组织中钙量明显降低，易引起更年期骨质疏松症,2. Maintenance of nerve and muscle activities 维持神经和肌肉的活动 3. Regulators of enzymes 促进体内酶的活动 4. Others including blood clotting, cell s
7、ignaling, membrane stability, hormone excretion, acid-base balance 其他功能，钙还参与血液凝固、激素分泌、维持体液酸碱平衡以及调节细胞正常生理功能,2.2 Absorption & metabolism,Absorption 吸收 主要在小肠上段，以需要能量的主动转运吸收为主，钙浓度高时也可通过被动扩散而吸收。 在主动转运钙的过程中，1,25-(OH)2-D3通过促进钙结合蛋白合成和激活钙的ATP酶调节钙的吸收。 通常膳食中约20%30%的钙由肠道吸收进入血液，机体根据需要调节钙的主动吸收，当膳食钙不足或机体对钙的需要增加时，肠
8、道对钙的吸收最为活跃，其吸收率可达40%以上。,Factors inhibiting calcium absorption,Plant foods 植物性食物 Dietary fiber 膳食纤维 Fatty acid 脂肪酸 Drugs 一些碱性药物,Factors enhancing calcium absorption,Vitamin D 维生素D Amino acids 某些氨基酸 Lactose 乳糖 Drugs 一些抗生素,Excretion & storage 排泄和储存 营养状况良好时，每天进出体内的钙大致相等，处于平衡状态 正常膳食时，尿钙排出量较恒定，约为摄入量的20% 蛋
9、白质的摄入与尿钙量呈正相关，磷摄入增加可降低尿钙排出 汗、乳汁、补液、酸中毒及甲状腺素和肾上腺皮质激素等均可使钙排出增加 钙的储存量与膳食钙摄入量呈正相关 高钠摄入时可降低骨骼中钙的储存,2.3 Deficiency & excess,人群中钙的缺乏比较普遍，钙摄入量多不足AI的50% 长期缺乏钙和维生素D可导致儿童生长发育迟缓，骨软化、骨骼变形，严重缺乏者可导致佝偻病 中老年人易患骨质疏松症 缺钙易患龋齿，影响牙齿质量 过量钙的摄入可能增加肾结石的危险性。高钙膳食可明显抑制Fe、Mg、P的吸收及降低Zn的生物利用率。,2.4 Nutritional evaluation,生化指标 钙平衡测定
10、 骨质的测量,2.5 Dietary requirements & food sources,Dietary calcium needs vary with gender, ethnicity, age and the magnitude of obligatory calcium loss. 膳食钙的需要量因性别、种族、年龄和必要钙损失的程度而异。 Recommended by CNS in 2000：AI 800mg/d for adults，UL 2000mg/d. 婴幼儿、儿童、孕妇、乳母、老人均适当增加钙的供给量。 Food sources：奶和奶制品是钙的良好来源；小虾皮、海带、豆
11、类、芝麻酱和绿色蔬菜等也较丰富,3. Iron,One of important essential microelements. The total body iron content is about 35g. 铁是人体重要的必需微量元素之一，总量约为35g 分布以肝、脾含量最高，其次为肾、心、骨骼肌和脑。含量因年龄、性别和营养状况不同而存在着较大的个体差异。,3.1 Functions,Oxygen transport and tissue respiration 参与体内氧的运送和组织呼吸过程 Formation of red blood cells 维持正常的造血功能 Others
12、参与其他重要功能,1. Absorption 吸收 主要在十二指肠和空肠，肠黏膜上的转铁蛋白受体(transferrin receptor, TfR)对铁吸收起调节作用。 Two categories of iron are present in food. Haem iron 血红素铁主要存在于动物性食物中，可与血红蛋白和肌红蛋白结合 Non-haem iron非血红素铁主要存在于植物性食物中，受植酸盐、草酸盐、碳酸盐、磷酸盐等因素影响而吸收率较低,3.2 Absorption & metabolism,Factors affecting iron absorption,- Inhibiti
13、ng factors Plant foods 植物性食物 - Enhancing factors Animal food 动物性食物 Amino acids 某些氨基酸(胱氨酸、赖氨酸、组氨酸等) Lactose 乳糖 Vitamin C 维生素C Increase in need 机体需要量增加,2. Storage & excretion 储存和排泄 机体对铁具有贮存、再利用的代谢特点。正常成人每日血红蛋白分解代谢相当于2025mg铁，人体能保留代谢铁的90%以上，并能将其反复利用，包括细胞死亡后其内部的铁也同样被保留和利用。 机体对铁的排泄能力有限，成人每天约排出铁0.90-1.05mg
14、，其中90%从肠道排出，尿中排出量极少。另外，月经、出血等也为铁的排出途径。,3.3 Deficiency,长期膳食中铁供给不足，可引起体内铁缺乏或导致缺铁性贫血，多见于婴幼儿、孕妇及乳母。 原因 铁摄入不足 机体对铁的需要量增加 膳食铁的生物利用率低 疾病（痔疮、消化道溃疡、肠道寄生虫病等）,The development of iron deficiency is characterized by sequential changes,Iron deficiency store (IDS) 铁减少期 Iron deficiency erythropoiesis (IDE) 红细胞生成缺铁期
15、 Iron deficiency anemia (IDA) 缺铁性贫血期,3.4 Nutritional evaluation,serum ferritin (SF) 血清铁蛋白 serum iron (SI) 血清铁 free erythrocyte protoporphyrin (FEP) and zinc protoporphyrin (ZPP) 游离原卟啉和血液锌原卟啉 serum transferrin receptor (sTfR) 血清运铁蛋白受体,3.5 Dietary requirements & food sources,Liver and blood 动物肝脏、动物全血含
16、有丰富的铁 Meat, fish, poultry and vegetables 肉类、鱼类、畜禽类和蔬菜也是铁的良好食物来源 Milk and dairy products 牛奶及奶制品中含铁量不高，且生物利用率低,4. Zinc,Each adult contains 22.5g of zinc, making it the second most abundant microelements in the body. 成人体内含锌（zinc）量约22.5g Zinc is present in all cells, tissues, organs, fluids and secretions, although 90% of the bodys zinc is in muscle and bone. 锌分布于人体所有的组织器官，以肝、肾、肌肉、视网膜、前列腺内含量为高。血液中75%85%的锌分布在红细胞中，3%5%在白细胞，其余在血浆。,4.1 Functions,Component of metalloenzym
