人体矿物质和微量元素

人体矿物质和微量元素

第五节矿物质和微量元素

一、概述

（一）矿物质的定义

矿物质又称无机盐或灰分。在人体内，除以有机化合物形式存在的C、H、O、N四种元素组成有机化合物外，如碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素等，其余各种元素，无论其存在的形式如何，含量多少，统称为矿物质，也称无机化学元素、灰分或无机盐。

（二）矿物质的分类

按照矿物质在人体内的含量和膳食中的需要量不同，矿物质分为常量元素和微量元素两大类。

1. 常量元素

一般来说，在人体中，元素的含量在0.01%以上的称为常量元素（也称主要元素或宏量元素）即氧、碳、氢、氮、硫、磷、钙、钠、钾、氯和镁等11种元素。它们构成人体总量的99.95%.其中前6种是蛋白质、脂肪、碳水化合物与核酸的主要成分，占人体总重量的94％，又称基本构成元素；后五种是体液的必需成分，又称常量矿物元素。一般把钙、磷、硫、钾、钠、氯和镁称为必需常量矿物元素。

2. 微量元素

人体中含量在0.01%以下的称为微量元素（或者痕量元素）。目前已发现人体必需的或可能必需的微量元素有十四种，即铁、锰、钴、铜、锌、硒、钼、碘、氟、钒、镍、砷、铬、锂、硅、锡等十六种，另一类微量元素是必需性尚不明确的微量元素。另外铅、镉、汞、砷、铝、锡和锂低剂量可能具有功能作用，并具有潜在的毒性。

按生物学作用而言，微量元素可以分为两类：一类是已经被确认是维持机体正常生命活动不可缺少的必需微量元素。人体必需的微量元素目前认为有：铁、锰、钴、铜、锌、硒、钼、碘、氟、钒、镍、砷、铬、锂、硅、锡，某些元素的必需性还在研究中，有待确认。另一类微量元素是必需性尚不明确的元素，它的含量已查明，但生理作用还不太清楚。

无机盐既存在于植物性食物中，也存在于动物性食物中。植物性食物中的无机盐，来自土壤，动物需要的无机盐可从植物性食物中获得，或直接供给动物所

需要的无机盐。人类则主要是从植物性食物和动物性食物中摄取无机盐，以满足人体的正常需要。

（三）矿物质的特点

1.矿物质在体内不能合成，每天必须从食物和饮水中摄取。摄入体内的矿物质经过机体的新陈代谢，每天都有一定数量从粪、尿、汗、头发、指甲及皮肤粘膜脱落而排出体外，因此矿物质必须不断地从膳食中供给。

2.矿物质在体内分布极不均匀。如钙和磷主要分布在骨骼和牙齿，铁分布在红细胞，碘集中在甲状腺，钴分布在造血系统，锌分布在肌肉组织等。

3.矿物质相互之间存在协同或拮抗作用。如膳食中钙和磷比例不合适，可影响该两种元素的吸收；过量的镁干扰钙的代谢，过量的锌影响铜的代谢；过量的铜可抑制铁的吸收。

4.某些微量元素在体内需要量很少，但其生理剂量与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用，如硒易因摄入过量引起中毒，对硒的强化应注意用量不宜过大。

（四）矿物质的生理功能

矿物质（无机盐）不能产生热能，但无机盐在人体内有十分重要的营养生理功能，归纳起来有以下四个方面：

1.矿物质是构成机体组织的重要材料。如Ca、Mg、P是骨骼和牙齿的重要成分；P、S是构成组织蛋白的成分。（Fe是血红蛋白和细胞色素的重要成分；胰岛素中含有Zn等。）

2.矿物质调节细胞膜的通透性。维持着细胞内、外液酸性和碱性无机离子的浓度，维持细胞正常的渗透压和体内酸碱平衡。

3.维持神经和肌肉兴奋性。在组织液中的各种离子，特别是保持一定比例的钾、钠、镁离子能够维持神经、肌肉兴奋性和细胞膜的通透性。

4.无机盐是构成某些具有特殊生理功能物质的重要成分。如血红蛋白和细胞色素系统中的铁，甲状腺素中的碘和谷胱甘肽过氧化物酶中的硒。

由于新陈代谢，每天都有一定数量的无机盐通过各种途径排出体外，因而有必要通过膳食予以补充。无机盐在食物中的分布很广，一般都能满足机体需要。从实用营养的观点看，比较容易缺乏的无机元素有Ca和Fe，在特殊地理环境或其它特殊条件下，也可能有缺碘、硒和锌的问题。一些特殊人群，如儿童，青少年，孕妇，乳母，他们易发生铁、钙、碘、锌的缺乏。

二、主要常量元素

（一）钙（Ca）

钙是人体必需的常量元素，主要以无机盐的形式存在于体内，成年人体内含钙总量约为为1200克左右，相当于体重的1.5～2%，是体内最多的矿物质元素。其中99%的Ca存在于骨骼和牙齿中，其余的钙存在于体液和软组织中，其中血清钙的浓度较恒定。这种存在于体液和软组织中的钙称为混溶钙池（miscible calcium pool）。并与骨骼中的钙保持动态平衡。

存在于骨骼和牙齿中的钙有两种形式，一种是无定形的水合磷酸钙，另一种是结晶状态的羟磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]，它是一种磷酸钙和氢氧化钙的复合物，在骨中占绝大多数。年轻人的骨骼含无定形状态的钙较多，成熟的骨则含较多的羟磷灰石。

骨中的钙与混溶钙池中的钙保持动态平衡，骨中的钙从破骨细胞释放进入混溶钙池，而混溶钙池中的钙又沉积于成骨细胞中，这种平衡要受甲状旁腺素，VD 和降血钙素的调节。例如，当血钙（混溶钙池）下降时，甲状旁腺分泌开始增加，刺激1，25-二羟VD3的生物合成，使Ca在肠道内的吸收和骨骼钙的吸收增加。相反，血钙升高时，甲状旁腺素减少而降血钙素增加。

Ca的更新，成人每日700mg，更新的速度随年龄增长而减慢。幼儿的骨骼

1-2年可更新一次，成人则要10-12年，40岁以后，骨中的无机物质减少，易出现骨质疏松现象，女性一般较男性明显，故骨质疏松症较男性多，骨质疏松是由于蛋白质合成失调，骨基质不能形成，骨盐无法沉积所致。

1.生理功能

(1)钙是构成骨骼和牙齿的重要成分。

(2)钙与神经（细胞）肌肉的兴奋性有关。当液体中Ca2+浓度降低时，神经和肌肉的兴奋性增高，肌肉出现自发性的收缩，严重时出现抽搐；若体液钙增加，则抑制神经和肌肉的兴奋性。但是，钙对心肌的影响较特殊，钙离子有利于心肌收缩，它与有利于心肌舒张的钾离子相拮抗。

(3)钙参与凝血过程，是一种凝血因子。

(4)钙还是多种酶的激活剂（如三磷酸腺苷酶），此外，钙还是各种生物膜的一种成分，维持细胞内胶质完整性和细胞膜的通透性。

(5)维持体内的酸碱平衡。

2.吸收和排泄

钙主要在酸度较大的小肠上段，特别是十二指肠，被主动吸收。食物中的钙仅有少部分由肠吸收，大部分随粪便排出体外，钙的吸收需要能量，故要受能量代谢的影响，影响食物钙吸收的因素主要有以下几个方面：