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第六节 矿物质
人体由多种化学元素组成,除碳、氢、氧、氮主要以有机物形式存在外,其余化学元素都以无机物的形式存在,统称矿物质,亦称无机盐。凡体内含量大于体重0.01%的矿物质称为常量元素,有钙、磷、钾、钠、镁、硫、氯7种;含量小于0.01%的称为微量元素,目前认为人类必需的微量元素有碘、铁、锌、硒、铜、钼、铬、钴8种。
矿物质在体内有重要的生理功能:构成机体组织的重要材料;细胞内外液的重要成分;维持细胞内、外液的渗透压和体液的酸碱平衡;维持神经、肌肉的正常兴奋性;构成酶的辅酶、激素、维生素、蛋白质、核酸的成分。食物中的矿物质一般含量较为丰富,能满足机体需要。只有在饮食调配不当,偏食或患某些疾病时,才容易造成缺乏。我国居民饮食中比较容易缺乏的矿物质是钙、铁、锌,生活在某些特殊地区的人群还有硒的缺乏,但应注意一些矿物质摄入过量也可引发中毒。
一、钙
钙(Ca)是人体含量最多的一种矿物质,占体重的1.5%~2%,正常人体内含有1000~1200g的钙,其中99%存在于骨骼和牙齿中,主要以羟磷灰石结晶的形式存在,其余则以游离或结合形式存在于软组织、血液、细胞外液中,称为混溶钙池。骨骼钙与混溶钙池之间维持着动态平衡,为维持体内所有细胞的正常生理状态所必需。
(一)生理功能
构成骨骼和牙齿、调节神经肌肉兴奋性、参与调节生物膜的完整性和通透性、参与调节多种激素和神经递质的释放、促进某些酶的活性、参与血液凝固过程、调节血压、参与铁的跨膜转运等。
(二)影响钙吸收的因素
影响钙吸收的因素主要包括机体与饮食两个方面。
1.机体因素
因钙的吸收与机体的需要程度密切相关,故生命周期的各个阶段钙的吸收情况不同。婴儿时期因需要量大,吸收率可高达60%,儿童约为40%,成人期降至20%~40%,老年人会进一步降低,孕中晚期可增高至50%~60%。成年人仅为20%左右。
2.饮食因素
(1)饮食中钙的摄入量:
摄入量高,吸收量相应也高,但吸收量与摄入量并不成正比,摄入量增加时,吸收率相对降低。
(2)维生素D:
饮食中维生素D的存在与量的多少,对钙的吸收有明显影响。
(3)乳糖:
乳糖与钙形成可溶性低分子物质,以及乳糖被肠道菌分解发酵产酸时,肠道pH降低,均有利于钙吸收。
(4)蛋白质和氨基酸:
适量的蛋白质和一些氨基酸如赖氨酸、精氨酸、色氨酸等可与钙结合成可溶性络合物,有利于钙吸收,但当蛋白质超过推荐摄入量时,则未见进一步的有利影响。
(5)脂肪:
高脂饮食可延长钙与肠黏膜接触的时间,可使钙吸收有所增加,但脂肪酸与钙结合形成脂肪酸钙,则影响钙吸收。
(6)磷:
低磷饮食可提高钙的吸收率,而食物中碱性磷酸盐可与钙形成不溶解的钙盐而影响钙吸收。
(7)植酸、草酸、膳食纤维:
谷类中的植酸会在肠道中形成植酸钙而影响吸收。某些蔬菜如菠菜、苋菜、竹笋中的草酸与钙形成草酸钙亦可影响吸收。膳食纤维中的糖醛酸残基与钙螯合而干扰钙吸收。
(三)参考摄入量与食物来源
钙的每日膳食参考摄入量(RNI)为:成人800~1000mg,孕早期800mg,孕中期、孕晚期、乳母1000mg,幼儿、儿童、青少年按年龄不同分别为600~1000mg。成年人及4岁以上儿童钙的可耐受最高摄入量(UL)为2000mg/d。
奶和奶制品含钙丰富,吸收率高,是钙的最好来源。大豆及其制品是钙的良好来源,可连骨吃的小鱼小虾及一些绿色蔬菜也是钙的较好来源。
二、磷、镁、钠、钾、氯
磷、镁、钠、钾、氯在人体一般不会缺乏,他们的主要生理功能和食物来源,见表2-8;膳食参考摄入量见附录2-2。
表2-8 其他常量元素的生理功能和食物来源
三、铁
铁(Fe)是人体含量最多的一种必需微量元素,总量4~5g,其中60%~75%存在于血红蛋白中,3%在肌红蛋白中,1%在含铁酶类中,以上均称功能性铁。此外,还有25%~30%以铁蛋白和含铁血黄素形式存在于肝、脾、骨髓中,称为贮存铁。
(一)生理功能
铁是血红蛋白和肌红蛋白的组成成分,参与氧的运输;铁是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶与过氧化物酶等的重要成分,参与组织呼吸,促进生物氧化还原反应;铁与红细胞的形成和成熟有关,维持正常的造血功能。
(二)影响铁吸收的因素
铁在食物中主要以三价铁形式存在,少数食物中为亚铁或二价铁。肉类等食物中的铁约40%左右是血红素铁,而其他为非血红素铁,后者在吸收前,必须与结合的有机物,如蛋白质、氨基酸和有机酸等分离,转化为亚铁后方可被吸收,因而有很多因素可影响非血红素铁的吸收。
1.机体状况
食物通过肠道的时间太短、胃酸缺乏或过多服用抗酸药时,影响铁离子释放而降低铁的吸收。铁的吸收受体内铁贮存量的影响,当铁贮存量多时,吸收率降低,贮存量减少时,需要量增加,吸收率亦增加,缺铁性贫血时铁吸收率增高。胃肠吸收不良综合征也影响铁的吸收。
2.饮食因素
(1)蛋白质与“肉因子”:
畜、禽、鱼类食物中铁的吸收率较高,除了与其中含有较多血红素铁有关外,也与肉类中一种“肉因子”有关,它能促进非血红素铁的吸收。
(2)脂类与碳水化合物:
饮食中适当含量的脂类对铁吸收有利,过高或过低均降低铁的吸收。各种碳水化合物对铁的吸收与存留也有影响,作用最大的是乳糖,其次为蔗糖、葡萄糖,以淀粉代替乳糖或葡萄糖,则明显降低铁的吸收率。
(3)矿物质:
钙含量丰富,可部分减少植酸、草酸对铁吸收的影响,有利于铁的吸收。但大量的钙不利于铁的吸收,原因尚不明确。无机锌与无机铁之间有较强的竞争作用,当一种过多时,就可干扰另一种的吸收。
(4)维生素:
维生素A与β-胡萝卜素在肠道内可能与铁络合,保持较高的溶解度,防止如植酸、多酚类对铁吸收的不利作用;维生素B 2有利于铁的吸收、转运与储存;维生素C具有酸性和还原性,能将三价铁还原为二价铁,并与铁螯合形成可溶性小分子络合物,有利于铁吸收。
(5)有机酸:
如枸橼酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸等具有弱的螯合性质的有机酸,也可促进铁的吸收。
(6)膳食纤维、多酚类化合物、植酸盐与草酸盐:
植物性食物中上述化合物能结合阳离子的铁、钙等,与铁形成不溶性盐,从而干扰铁的吸收。
(7)卵黄高磷蛋白:
蛋类中的卵黄高磷蛋白可干扰铁的吸收,使蛋类铁吸收率降低,仅为3%。
(三)参考摄入量和食物来源
每日铁的膳食推荐摄入量(RNI)为:18~50岁成年男女分别为 12mg、20mg,50岁后均为12mg;孕早、中、晚期分别为 20mg、24mg、29mg,乳母为 24mg,幼儿、儿童、青少年按年龄不同分别为 9~20mg。
一般动物性食物中的铁含量和吸收率均较高,是铁的良好来源,如动物肝脏、动物全血、畜禽肉类、鱼类。牛奶中铁含量很低,为贫铁食物。
四、锌
锌(Zn)在成人体内含量2.0~2.5g,以肝、肾、肌肉、视网膜、前列腺为高。血液中75%~85%的锌分布在红细胞,3%~5%分布于白细胞,其余在血浆中。
(一)生理功能
参与人体许多金属酶的组成,起抗氧化和催化作用;促进机体发育和组织再生;促进维生素A的正常代谢和生理功能;促进食欲;促进性器官与性机能正常发育;保护皮肤健康;参与免疫功能。
(二)影响锌吸收利用的因素
植物性食物中含有的植酸、鞣酸和纤维素等均不利于锌的吸收,而动物性食物中的锌生物利用率较高,维生素D可促进锌的吸收。我国居民的饮食以植物性食物为主,锌的生物利用率一般为15%~20%。
(三)参考摄入量与食物来源
每日锌的膳食推荐摄入量(RNI)为:成年男、女分别为12.5mg、7.5mg,孕妇为9.5mg,乳母为12mg,幼儿、儿童、青少年按年龄不同分别为4~11.5mg。
贝壳类海产品、畜肉类、动物内脏是锌的极好来源;干酪、虾、燕麦、花生等为良好来源;干果类、谷类胚芽和麦麸也富含锌;蔬菜水果含锌量很低。
五、硒
硒(Se)遍布于人体各组织器官和体液中,肾中硒浓度最高,肝脏次之,血液中相对较低。肌肉中的硒占人体总硒量的一半。成人体硒总量在3~20mg。人体硒量的不同与地区饮食硒摄入量的差异有关。
(一)生理功能
硒是若干抗氧化酶的组成成分,具有抗氧化作用;几乎存在于所有免疫细胞中,有免疫作用;调节甲状腺激素;维持正常生育功能;可与体内重金属结合,起排毒和解毒作用;抗肿瘤作用。
(二)参考摄入量和食物来源
每日硒的膳食推荐摄入量(RNI)为:成年人为 60μg,孕妇为 65μg,乳母为 78μg,幼儿、儿童、青少年按年龄不同分别为25~60μg。
动物肝肾、肉类、海产品是硒的良好食物来源,但植物性食物的硒含量与环境土壤的硒含量有关,动物性食物的硒含量则受其饲料产地的影响。
六、碘、铜等其他微量元素
碘、铜等其他微量元素主要生理功能和食物来源,见表2-9;膳食参考摄入量见附录2-2。
表2-9 其他微量元素生理功能和食物来源