人体所需矿物质种类与理化作用

人体所需矿物质种类与理化作用一、矿物质的概述1、概念及分类已知构成生物体的元素有50 多种，除碳、氢、氧、氮主要以有机化合物的形式存在外，生物体内其他金属和非金属元素统称为矿物质（Mineral）或无机盐。

尽管人和动物体内矿物质总量不超过其体重的4%-5%，但它们是人和动物健康必不可少的营养素。

矿物质不能在体内合成，只能从体外获得，人体所需的矿物质可来源于食物、饮水和食盐。

人体所需矿物质的种类很多，一般按照其在体内含量和对人体健康的影响进行分类：（1）按矿物质在体内含量高低来分。

按其在体内含量高低，矿物质可分为常量元素和微量元素。

常量元素，也称大量元素（Major Element）或宏量元素，它们在人体内含量较多，占人体总重量的0.01%以上，占人体总灰分60%-80%，包括钾、钠、钙、镁、磷、硫、氯7 种元素。

微量元素（Trace Element）也叫痕量元素，在人体内含量很低，约占人体总重量0.01%以下，而且均在低浓度下才具有生物学作用。

根据它们对人体作用的不同，又可分为必需微量元素和非必需微量元素。

人体健康必需的微量元素有14 种，即铁、锌、硒、碘、氟、钴、铜、锰、钼、铬、钒、镍、锡、硅。

（2）按矿物质对人体健康影响来分。

按其对人体健康影响，矿物质可分为必需元素、非必需元素和有毒元素。

所谓必需元素是指维持人体健康所必需的元素，缺乏时可使机体组织和功能出现异常，补充后即可恢复正常。

然而，所有必需元素在摄入过量时都会有毒。

必需微量元素的生理作用剂量和中毒剂量间距很小，因此过量摄入不仅无益，而且有害于健康，应特别注意不要盲目“进补”矿物质，尤其是微量元素。

微量元素对人体的作用贵在微量。

至于有毒元素则通常指一些重金属（如铅、汞、镉）和非金属（如砷）。

在正常情况下，这些重金属元素的分布比较稳定，不会对人体健康构成威胁。

但是，当食物受到“工业三废”污染，或在食品加工过程中因设备或容器使用不当受到污染时，大量重金属溶出并进入食品后就会引起人体中毒。

2、矿物质的生理功能人体是由许多元素组成的，它们在人体内的含量与当地的土壤、水、食物和空气中的含量密切相关。

特别是微量元素，在土壤、水和食物中含量极微，容易受环境因素的影响。

矿物质是构成机体内调节生理功能的重要物质，所以缺乏时就会引起疾病。

我国一些地区与水土有关的常见三大地方病，即地方性甲状腺肿大、克山病和大骨节病就与某些微量元素的缺乏有关。

矿物质在体内的主要作用是构成机体组织和维持机体正常的生理功能，每种元素又具有各自特殊的作用，归纳起来主要有以下几个方面的作用：（1）构成机体组织。

钙和镁是构成骨骼和牙齿的主要成分，并使骨骼有一定的强度和硬度。

磷和硫是构成组织蛋白的成分。

（2）调节功能。

矿物质和蛋白质一起维持着细胞内外的渗透压平衡，对体液的贮留和移动起重要作用。

矿物质中酸性离子和碱性离子的适当配合，与碳酸盐、磷酸盐以及蛋白质组成一定的缓冲体系可维持机体的酸碱平衡，使血液pH 值维持在7.35-7.45 正常范围内，以便维持机体内环境的稳定和代谢活动的正常。

组织液中矿物质特别是具有一定比例的钾、钠、钙、镁离子对保持神经肌肉的兴奋性、细胞膜通透性，以及维持所有细胞的正常功能都十分重要，如钾、钠离子可提高神经肌肉的兴奋性，钙、镁离子可降低神经肌肉的兴奋性。

矿物质在体内是构成多种生理活性物质的成分，如血红蛋白和细胞色素酶系中的铁，甲状腺激素中的碘，谷胱甘肽过氧化物酶中的硒，超氧化物歧化酶中的铜、锌以及碳酸酐酶中的锌等，能参与机体多种生理活动。

机体在新陈代谢过程中，随时都有一定量的矿物质从不同途径排出体外，且机体不能自身合成矿物质，因此必须通过膳食给予补充。

此外，从饮水和食盐中也可获得一定量的矿物质。

对于正常膳食成年人而言，一般不易发生矿物质缺乏，但一些对矿物质需要量较大的特殊生理状况、特殊工作环境以及特殊地理条件的人群会发生某些矿物质的缺乏，应给予特殊的补充。

3、食品的成酸与成碱作用食品的成酸或成碱作用是指摄入的食物经过消化吸收代谢后变成酸性或碱性“残渣”留在体内的作用。

体内成碱性物质只能直接从食物中获取，而成酸性物质既可以来自食物，又可以通过食物在体内代谢的中间产物和终产物的形式提供。

体外测定食品的成酸或成碱作用是将食品灰化后对灰分进行中和滴定，若滴定时消耗酸，则为成碱性食品；若滴定时消耗碱，则为成酸性食品。

实际上，人们一般根据食品的化学组成特点来进行判断。

在7 种常量元素中，有 3 种元素，如磷、硫、氯在溶液中往往呈酸性，故称为酸性元素；钾、钠、钙、镁在溶液中呈碱性，故称为碱性元素。

因此，当一种食物中所含碱性元素在总量上超过酸性元素时，那么这种食物就为成碱性食物，反之则为成酸性食物。

一般来说，成酸性食品通常含有丰富的蛋白质、脂肪和碳水化合物，但纯油脂和纯糖除外。

这些食物中含有较多磷、硫、氯酸性元素，在体内代谢后生成成酸性物质，因此肉、鱼、禽、蛋、米、面及其制品一般均为成酸性食品。

这类成酸性食物食用过多会增加血液粘度，引起各种酸中毒症状。

中老年人酸中毒表现为神经痛、血压升高、动脉硬化等。

另外，血液偏酸性会增加体内钙等碱性元素的消耗，引起缺钙。

因此，在日常饮食中必须注意成酸性食品和成碱性食品的适宜搭配，尤其是应控制成酸性食品的比例。

成酸性食物与成碱性食物的适宜搭配，不仅有利于维持体内酸碱平衡，而且还有利于食物中各种营养素的充分利用。

蔬菜、水果、大豆、海藻、牛乳中含有丰富的钾、钠、钙、镁元素，在体内代谢后则生成碱性物质，故蔬菜、水果等植物性食物和牛乳一般为成碱性食品。

应当指出的是，并非具有酸味的食品都是成酸性食品。

食品酸味主要来源于其中所含的有机酸（如柠檬酸、苹果酸等），这些酸味物质在食品中通常以钾盐的形式存在，它们在体内彻底氧化生成二氧化碳和水后，在体内留下碱性元素，故此类具有酸味的食品仍为成碱性食品。

食用适宜的酸性或碱性食物后，人体有自身调节功能，以维持血液pH 值相对恒定。

其中，金属元素多以带阳离子的碱性氧化物与二氧化碳结合成碳酸盐从尿液中排出体外，而非金属元素在体内氧化后生成带阴离子的酸根，与氨结合为铵盐，排出体外。

4、食品中矿物质的生物学有效性矿物质的生物学有效性是指食品中矿物质实际被机体吸收、利用的程度，它取决于食品中矿物质含量及可吸收程度，并与机体机能状态有关。

一种食品中矿物质的含量尚不足以评价其矿物质的营养价值高低，因为食物中矿物质含量并不能决定人体的吸收和利用情况，而在很大程度上取决于促进和抑制吸收的因素，有些矿物质的可吸收利用程度比绝对含量更为重要，如菠菜中铁含量为5mg/100g，其利用率为3%，实际利用量为0.15mg；猪肉中铁含量为3mg/100g，利用率为15%，实际利用量为0.45mg。

一般来说，动物性食物中的矿物质吸收利用程度高于植物性食物，这是由于一方面植物性食物中矿物质含量较低，另一方面植物性食物中存在的抑制性因子太多。

影响食物中矿物质的生物有效性的因素有很多，包括食品的可消化性、矿物质的物理化学状态、螯合作用、加工方法以及与其他成分的相互作用等。

二、钙1、存在和功能钙为人体含量最丰富的矿物质，成人体内含钙量约为1200g，约占人体化学组成的2%。

其中，99%的钙是以羟基磷灰石的形式存在于骨骼和牙齿中，让骨骼和牙齿维持坚硬的结构支架，其余约1%的钙常以游离或结合的离子状态存在于软组织、细胞外液和血液中，这部分钙统称为混溶钙池。

混溶钙池与骨钙维持着动态平衡，即骨中钙不断地从破骨细胞中溶出进入混溶钙池，保持血浆钙的浓度相对恒定，而混溶钙池中的钙又不断沉积于成骨细胞。

这种钙的更新，成年人每日约700mg。

钙的更新速度随年龄的增长而减慢，幼儿的骨骼每1-2 年更新一次，成年人的骨骼每10-12 年才能更新一次。

男性约18 岁以后骨的长度开始稳定，女性更早一些，身高的发育速度逐渐停止，但骨密度仍继续增长数年。

通常在40 岁以后，骨骼中钙、磷等无机物质的含量逐渐减少，若不充分补充钙质，可能会出现骨质疏松现象，且女性重于男性。

钙在体内具有两大方面的功能，一为结构功能，99%的钙是构成人体骨骼和牙齿的主要成分；二为调节功能，主要包括以下几个方面：（1）参与血液凝固过程。

钙作为凝血酶的激活因子，在凝血酶原转变为凝血酶时起催化作用，然后凝血酶使纤维蛋白原聚合为纤维蛋白，使血液凝固。

（2）维持神经和肌肉的兴奋性，调节心脏活动。

钙与肌肉的收缩和舒张有关，当血液中钙浓度降低时，神经和肌肉的兴奋性增高，肌肉出现自发性收缩，严重时出现抽搐，而当血液中钙浓度增加时，则神经和肌肉的兴奋性降低。

（3）激活多种酶。

钙可激活三磷酸腺苷酶、脂酶、蛋白酶和淀粉酶等，而且是淀粉酶活性必不可少的成分。

（4）钙还参与体内多种激素和神经递质的合成，调节内分泌，增强人体免疫功能，维持正常血压和血管的正常通透性等。

2、缺乏症日常生活中钙缺乏较为常见，当人体缺钙时，骨骼与牙齿首先受到影响。

钙缺乏多发生于婴幼儿、青少年、孕妇、乳母及老年人，其表现因年龄而异。

婴儿和儿童缺钙会产生佝偻病，成年人则发生骨质软化症和骨质疏松症，表现为腰背酸痛、易骨折。

研究表明，缺乏钙质的成年人变得紧张、脾气也变得急躁，他们常常无法轻松，并且发生与工作强度不成比例的疲劳。

服用适量的钙制剂，则能避免上述现象。

因此，医生们常把钙质当作一种“催眠剂”推荐给那些失眠者，或建议失眠者在睡前饮用一杯牛奶。

成年人缺钙易发生肌肉痉挛现象，通常发生在小腿腓肠肌。

婴幼儿佝偻病的早期表现为枕部多汗及脱发形成“帽圈”，易惊、夜啼等，较为严重的表现为方颅、鸡胸、肋骨串珠，下肢因承重而变形为“X”形腿或“O”形腿，这种情况多见于 1 岁左右的婴儿。

3、吸收膳食中钙在肠道中吸收，但吸收率较低，通常小于30%，其余70%～80%未被吸收的钙通过粪便排出，这主要是由于钙与食物中共存的植酸、草酸、饱和脂肪酸等形成了难溶性钙盐所致。

与发达国家相比，我国居民乳及乳制品的食用量明显不足，因此膳食中钙来源并不丰富。

此外，以植物性食物为主的膳食结构中存在着许多影响钙吸收的因素，因而钙利用率也不高，所以容易发生钙缺乏，尤其是那些对钙需要量较大的敏感人群，如婴幼儿、青少年、孕妇、乳母及老年人。

影响钙吸收的因素包括正反两个方面，即促进因素和抑制因素，前者包括维生素D、乳糖、膳食蛋白质以及机体对钙的需要量，后者包括植酸、草酸、膳食纤维和饱和脂肪酸等。

其中草酸主要存在于涩味的蔬菜中，如菠菜、竹笋、鱼腥草、苋菜、牛皮菜、空心菜等。

4、参考摄入量和食物来源（1）参考摄入量。

我国居民每日膳食中钙适宜摄入量（AI）和可耐受的最高摄入量（UL）见表7-1。

表7-1 中国居民每日膳食中钙参考摄入量（2）食物来源。

食物中钙的来源以乳及乳制品为最好，它不但含量丰富，而且吸收率高，是婴幼儿最理想的钙源；小虾米皮、海带、紫菜及豆制品中也含有丰富的钙；十字花科蔬菜（如花菜、卷心菜、雪里蕻、油菜）钙的含量及吸收率均较高；而菠菜、牛皮菜、空心菜等含有较高的钙，但因大量草酸的存在吸收率很低。