第6章 矿物质(Minerals)
第6章矿物质（Minerals）
6.1概述
所谓矿物质（Minerals）是指食品中各种无机化合物，大多数相当于食品灰化后剩余的成分，故又称粗灰分（Crude ash，CA）。矿物质在食品中的含量较少，但具有重要的营养生理功能，有些对人体具有一定的毒性。因此，研究食品中的矿物质目的在于提供建立合理膳食结构的依据，保证适量有益矿物质，减少有毒矿物质，维持生命体系处于最佳平衡状态。
食品中矿物质含量的变化主要取决于环境因素。植物可以从土壤中获得矿物质并贮存于根、茎和叶中；动物通过摄食饲料而获得。
食物中的矿物质可以离子状态、可溶性盐和不溶性盐的形式存在；有些矿物质在食品中往往以螯合物或复合物的形式存在。
6.1.1 矿物质的功能
6.1.1.1 机体的构成成分
食品中许多矿物质是构成机体必不可少的部分，例如钙、磷、镁、氟和硅等是构成牙齿和骨骼的主要成分；磷和硫存在于肌肉和蛋白质中；铁为血红蛋白的重要组成成分。
6.1.1.2 维持内环境的稳定
作为体内的主要调节物质，矿物质不仅可以调节渗透压，保持渗透压的恒定以维持组织细胞的正常功能和形态；而且可以维持体内的酸碱平衡和神经肌肉的兴奋性。
6.1.1.3 某些特殊功能
某些矿物质在体内作为酶的构成成分或激活剂。在这些酶中，特定的金属与酶蛋白分子牢固地结合，使整个酶系具有一定的活性，例如血红蛋白和细胞色素酶系中的铁，谷胱苷肽过氧化物酶中的硒等。有些矿物质是构成激素或维生素的原料，例如碘是甲状腺素不可缺少的元素，钴是维生素B12的组成成分等。
6.1.1.4 改善食品的品质
许多矿物质是非常重要的食品添加剂，它们对改善食品的品质意义重大。例如，Ca2+是豆腐的凝固剂，还可保持食品的质构；磷酸盐有利于增加肉制品的持水性和结着性；食盐是典型的风味改良剂等。
6.1.2矿物质的分类
食品中矿物质按其对人体健康的影响可分为必需元素（Essential element）、非必需元素（No Essential element）和有毒元素（Toxic element）三类。必需元素是指这类元素存在于机体的健康组织中，对机体自身的稳定具有重要作用。当缺乏或不足时，机体出现各种功能异常现象。例如，缺铁导致贫血；缺硒出现白肌病；缺碘易患甲状腺肿等。但必需元素摄入过多会对人体造成危害，引起中毒。非必需元素又称辅助营养元素，有毒元素通常指重金属元素如汞、铅、镉等。
食品中的矿物质若按在体内含量的多少可分为常量元素（Macro-element）和微量元素（Micro-element）两类。常量元素是指其在人体内含量在0.01%以上的元素如钙、磷等；含
量在0.01%以下的称为微量元素如铁、碘、硒、锌、锰、铬等。无论是常量元素还是微量元素，在适当的范围内对维持人体正常的代谢与健康具有十分重要的作用。
6.1.3 动物性食品中的矿物质
6.1.3.1 牛乳中的矿物质
牛乳中的矿物质含量约为0.7%，其中钠、钾、钙、磷、硫、氯等含量较高，铁、铜、锌等含量较低。牛乳因富含钙常作为人体钙的主要来源。乳清中的钙占总钙的30%且以溶解态存在；剩余的钙大部分与酪蛋白结合，以磷酸钙胶体形式存在；少量的钙与α-乳清蛋白和β-乳球蛋白结合而存在。有人提出，钙之所以能维持酪蛋白的稳定主要是钙在磷酸根和酪蛋白磷酸基团之间形成钙桥。牛奶加热时钙、磷从溶解态转变为胶体态。牛奶中的主要矿物质含量见表6-1。
表6-1 牛乳中主要矿物质含量（mg/100g）
矿物质范围平均值溶解相分布（%）胶体相分布（%）总钙110.9～120.3 117.7 33 67
离子钙10.5～12.8 11.4 100 0
镁11.4～13.0 12.1 67 33
钠47～77 58 94 6
钾113～171 140 93 7
磷79.8～101.7 95.1 45 55
氯89.8～127.0 104.5 100 0
6.1.3.2 肉中的矿物质
肉类是矿物质的良好来源（表6-2）。其中钾、钠、磷含量相当高，铁、铜、锰、锌含量也较多。肉中的矿物质有的呈溶解状态，有的呈不溶解状态。不溶解的矿物元素与蛋白质结合在一起。肉在解冻时由于滴汁发生钠的大量损失，而钙、磷、钾损失较小。
表6-2 牛肉中的矿物质含量（mg/100g）
矿物质含量矿物质含量
全钙86 可溶性无机盐95.2 可溶性钙38 钠168.0 全磷24.2 钾244.0 可溶性磷17.7 氯48.0
全无机磷233.0
6.1.3.3 蛋中的矿物质
蛋中的钙主要存在于蛋壳中，其他矿物质主要存在于蛋黄中。蛋黄中富含铁，但由于卵黄磷蛋白（Prosvitin）的存在大大影响了铁在人体内的生物利用率。此外，鸡蛋中的伴清蛋白（Conalbumin）可与金属离子结合，影响了在体内的吸收与利用。鸡蛋中的伴清蛋白与金属离子亲和性大小依次为Fe3+>Cu2+>Mn2+>Zn2+。
6.1.4 植物性食品中的矿物质
植物性食品中的矿物质分布不均匀，其钾的含量比钠高。谷类食品中的矿物质主要集中在麸皮或米糠中，胚乳中含量很低（表6-3）。当谷物精加工时会造成矿物质的大量损失。豆类食品钾、磷含量较高，是人体的优质来源（表6-4），但大豆中的磷70%～80%与植酸结合，影响了人体对其他矿物质如钙、锌等的吸收。
表6-3 小麦不同部位中矿物质含量
部位P（%）K（%）Na（%）Ca（%）Mg（%）Mn（mg/kg）Fe（mg/kg）Cu（mg/kg）全胚乳0.10 0.13 0.0029 0.017 0.016 24 13 8
全麦麸0.38 0.35 0.0067 0.032 0.11 32 31 11
0.35 0.34 0.0051 0.025 0.086 29 40 7
中心部
分
胚尖0.55 0.52 0.0036 0.051 0.13 77 81 8
0.41 0.41 0.0057 0.036 0.13 44 46 12
残余部
分
整麦粒0.44 0.42 0.0064 0.037 0.11 49 54 8
表6-4 大豆（干重）中矿物质含量（%）
矿物质范围平均值
灰分 3.30～6.35 4.60
钾0.81～2.39 1.83
钙0.19～0.30 0.24
镁0.24～0.34 0.31
磷0.50～1.08 0.78
硫0.10～0.45 0.24
氯0.03～0.04 0.03
钠0.14～0.61 0.24 蔬菜中的矿物质以钾最高（表6-5），而水果中的矿物质含量低于蔬菜（表6-6）。不同品种、产地的蔬菜和水果中矿物质含量有差异，主要是与植物富集矿物质的能力有关。虽然蔬菜和水果中水分高，矿物质含量低，但它们仍然是膳食中矿物质的一个重要来源。
表6-5 部分蔬菜中矿物质含量（mg/100g）
蔬菜钙磷铁钾
菠菜72 53 1.8 502
莴笋7 31 2.0 318
茭白 4 43 0.3 284 苋菜（青）180 46 3.4 577
苋菜（红）200 46 4.8 473
芹菜（茎）160 61 8.5 163 韭菜48 46 1.7 290
毛豆100 219 6.4 579
表6-6 部分水果中矿物质含量（mg/100g）
水果镁磷钾
橘子10.2 15.8 175
苹果 3.6 5.4 96
葡萄 5.8 12.8 200
樱桃16.2 13.3 250
梨 6.5 9.3 129
香蕉25.4 16.4 373
菠萝 3.9 3.0 142
6.2 食品中主要的矿物质
6.2.1 常量元素（Macro-elements）
6.2.1.1 钠和钾
钠（Sodium，Na）和钾（Potassium，K）的作用与功能关系密切，二者均是人体的必需营养素。钠作为血浆和其他细胞外液的主要阳离子，在保持体液的酸碱平衡、渗透压和水的平衡方面起重要作用；并和细胞内的主要阳离子钾共同维持细胞内外的渗透平衡，参与细胞的生物电活动，在机体内循环稳定的控制机制中起重要作用；在肾小管中参与氢离子交换和再吸收；参与细胞的新陈代谢。在食品工业中钠可激活某些酶如淀粉酶；诱发食品中典型咸味；降低食品的A w，抑制微生物生长，起到防腐的作用；作为膨松剂改善食品的质构。钾可作为食盐的替代品及膨松剂。
钠的主要来源是食盐和味精，钾的主要食物来源是水果、蔬菜和肉类。人们一般很少出现钠、钾缺乏症，但当钠摄入过多时会造成高血压。表6-7列出了动物性食品中的钠、钾含量。
表6-7 动物性食品中钠和钾的含量（mg/100g）
食物名称钾钠猪肉（后腿）330 11.0
猪肝230 20.0 牛肉（后腿）330 11.0
牛奶157 49.0
鸡肉340 12.0
鸡蛋60 73.0
鸭蛋60 82.0
带鱼220 112.0
鲤鱼359 44.0
黄鳝325 47.0
对虾150 20.0
6.2.1.2 钙和磷
钙（Calcium，Ca）和磷（Phosphorus，P）也是人体必需的营养素之一。体内99%的钙和80%的磷以羟磷灰石的形式存在与骨骼和牙齿中。钙对血液凝固、神经肌肉的兴奋性、细胞的粘着、神经冲动的传递、细胞膜功能的维持、酶反应的激活以及激素的分泌都起着决定性的作用。磷作为核酸、磷脂、辅酶的组成部分，参与碳水化合物和脂肪的吸收与代谢。
由于钙能与带负电荷的大分子形成凝胶如低甲氧基果胶、大豆蛋白、酪蛋白等，加入罐用配汤可提高罐装蔬菜的坚硬性，因此，在食品工业中广泛用作质构改良剂。磷在软饮料中用作酸化剂；三聚磷酸钠有助于改善肉的持水性；在剁碎肉和加工奶酪时使用磷可起到乳化助剂的作用。此外，磷还可充当膨松剂。
钙的主要来源有乳及其制品、绿色蔬菜、豆腐、鱼和骨等；磷主要来源于动物性食品。植物性食品中含有大量的磷，但大多数以植酸磷的形式存在（表6-8），难以被人体消化与吸收。可通过发酵或浸泡方式将其水解，释放出游离的磷酸盐，从而提高磷的生物利用率。人体缺钙时，幼年易患佝偻病，成年或老年易患骨质疏松症。一般很少出现磷缺乏症。
表6-8 食品中植酸磷的含量（g/kg干物质）
食品总磷植酸磷食品总磷植酸磷大米 3.5 2.4 豌豆 3.8 1.7
小米 3.5 1.91 大豆7.1 3.8
小麦 3.3 2.2 土豆 1.0 0
玉米 2.8 1.9 燕麦 3.6 2.1
高粱 2.7 1.9 大麦 3.7 2.2
6.2.1.3 镁
镁（Magnesium，Mg）虽然是常量元素中体内总含量较少的一种元素，但具有非常重要的生理功能。镁是骨骼和牙齿的重要组成成分之一，它与钙、磷构成骨盐，与钙在功能上既协同又对抗。当钙不足时镁可部分替代；当镁摄入过多时，又阻止骨骼的正常钙化。镁是细胞内的主要阳离子之一，和Ca、K、Na一起与相应的阴离子协同，维持体内的酸碱平衡和神经肌肉的应激性。细胞内大多数镁集中线粒体中作为辅基参与体内的各种磷酸化反应；通过对核糖体的聚合作用，参与蛋白质的合成，使mRNA与70S核糖体连接；参与DNA 的合成与分解，维持核酸结构的稳定。
食品工业中镁主要用作颜色改良剂。在蔬菜加工中常因叶绿素中的镁脱去生成脱镁叶绿素，使色泽变暗。膳食中的镁来源于全谷、坚果、豆类和绿色蔬菜中。一般很少出现缺乏症。
6.2.1.4 硫
硫（Sulphur，S）对机体的生命活动起着非常重要的作用，在体内主要作为合成含硫氨基酸如胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸的原料。食品工业中常利用SO2和亚硫酸盐作为褐变反应的抑制剂；在制酒工业中广泛用于防止和控制微生物生长。硫分布广，富含含硫氨基酸的动植物食品是硫的主要膳食来源。
6.2.2 微量元素
6.2.2.1锌
锌（Zinc，Zn）主要通过体内某些酶类直接发挥作用来调节生命活动，例如Cu/Zn超氧化物歧化酶、RNA聚合酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）等。作为负责调节基因表达的反式作用因子的刺激物，参与DNA、RNA和蛋白质的代谢。锌与胰岛素、前列腺素、促性腺素等激素的活性有关；锌具有提高机体免疫力的功能，与人的视力及暗适应能力关系密切。此外，锌可能是细胞凋亡的一种调节剂。
一般动物性食品中锌的含量较高，肉中锌的含量约为20mg/kg-60mg/kg，而且肉中的锌与肌球蛋白紧密连接在一起，提高肉的持水性。除谷类的胚芽外，植物性食品中锌含量较低如小麦含20mg/kg-30mg/kg，且大多与植酸结合，不易被吸收与利用。水果和蔬菜中含锌量很低，大约2mg/kg。有机锌的生物利用率高于无机锌。
6.2.2.2 铁
铁（Iron，Fe）是人体必需的微量元素，也是体内含量最多的微量元素。机体内的铁都以结合态存在（表6-9），没有游离的铁离子存在。铁是血红素的组成成分之一（图6-1）；铁参与血红蛋白和肌红蛋白的构成；参与细胞色素氧化酶、过氧化物酶的合成；维持其他酶类如乙酰辅酶A、黄嘌呤氧化酶等活性以保持体内三羧酸循环顺利进行。在机体氧的运输、交换与组织呼吸中发挥重要作用。铁还影响体内蛋白质的合成，提高机体的免疫力。此外，铁在“隔室封闭破坏（Descompartmentalized）”及“自由基（Free radical）”致病理论中占有重要地位。铁失去隔室封闭可能是许多严重疾病如风湿热、恶性肿瘤、多发性坏死、先天性畸形及分子水平的发病机制。
表6-9 人体内铁的分布
名称总量（g）含铁量（mg）含铁百分率（%）血红蛋白900 3100 73
肌红蛋白40 140 3.3
细胞色素0.8 3.4 0.08
过氧化氢酶 5.0 4.5 0.11
铁传递蛋白7.5 3.0 0.07
铁蛋白和血铁黄素 3.0 690 16.4
未鉴定成分300 7.1
食品工业中铁主要有以下几方面的作用。1、通过Fe2+与Fe3+催化食品中的脂质过氧化。
2、颜色改变剂。与多酚类形成绿色、蓝色或黑色复合物，在罐头食品中与S2-形成黑色的FeS；在肌肉中以其价态不同呈现不同的色泽如Fe2+呈红色，而Fe3+呈褐色。
3、营养强化剂。在越来越多的食品中使用铁进行营养强化。不同化学形式的铁，其强化后的生物可利用性也不同（表6-10）。
表6-10 不同化学形式铁的生物有效性（%）
化学形式相对生物有效性
硫酸亚铁100
柠檬酸铁铵107
硫酸铁铵99
葡萄糖酸亚铁97
柠檬酸铁73
焦磷酸铁45
还原铁37
氧化铁 4
碳酸亚铁 2
动物性食品如肝脏、肌肉、蛋黄中富含铁，植物性食品如豆类、菠菜、苋菜等中含铁量稍高，其他含铁较低，且大多数与植酸结合难以被吸收与利用。
6.2.2.3 铜
人体中的铜（Copper，Cu）大多数以结合状态存在，如血浆中大约有90%的铜以铜兰蛋白的形式存在。铜通过影响铁的吸收、释放、运送和利用来参与造血过程。铜能加速血红蛋白及卟啉的合成，促使幼稚红细胞成熟并释放。铜是体内许多酶的组成成分如超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）；对结缔组织的形成和功能具有重要作用；与毛发的生
长和色素的沉着有关；促进体内释放许多激素如促甲状腺激素、促黄体激素、促肾上腺皮质
激素和垂体释放生长激素等；影响肾上腺皮质类固醇和儿茶酚胺的合成，并与机体的免疫有关。
食品加工中铜可催化脂质过氧化、抗坏血酸氧化和非酶氧化褐变；作为多酚氧化酶的组成成分催化酶促褐变，影响食品的色泽。但在蛋白质加工中，铜可改善蛋白质的功能特性，稳定蛋白质的起泡性。绿色蔬菜、鱼类和动物肝脏中含铜丰富，牛奶、肉、面包中含量较低。食品中锌过量时会影响铜的利用。
6.2.2.4 碘
碘（Iodine，I）在机体内主要通过构成甲状腺素而发挥各种生理作用。它活化体内的酶，调节机体的能量代谢，促进生长发育，参与RNA的诱导作用及蛋白质的合成。面粉加工焙烤食品时，KIO3作为面团改良剂，能改善焙烤食品质量。机体缺碘会产生甲状腺肿，幼儿缺碘会导致呆小病。
海带及各类海产品是碘的丰富来源（表6-11）。乳及乳制品中含碘量在200μg/kg～400μg/kg，植物中含碘量较低。食品加工中一些含碘食品如海带长时间的淋洗和浸泡会导致碘的大量流失。内陆地区常会出现缺碘症状，沿海地区很少缺碘。一般可通过营养强化碘的方法预防和治疗碘缺乏症。目前，通常使用强化碘盐即在食盐中添加碘化钾或碘酸钾使每克食盐中碘量达70μg。
表6-11 部分食品中碘的含量（μg/kg）
食品含量食品含量海带（干）240,000 蛏干1,900
紫菜（干）18,000 干贝1,200
发菜（干）11,000 淡菜1,200
鱼肝（干）480 海参（干）6,000
蚶（干）2,400 海蛰（干）1,320
蛤（干）2,400 龙虾（干）600
6.2.2.5 硒
硒（Selenium，Se）是1837年由瑞典科学家Berzelius发现的第一种非金属元素。长期以来，人们一直认为它是有毒物质，直到1957年研究发现硒是机体重要的必需微量元素。硒参与谷胱苷肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSH-Px）的合成，发挥抗氧化作用，保护细胞膜结构的完整性和正常功能的发挥。硒的抗氧化功能是通过GSH-Px来实现的。GSH-Px催化还原型谷胱苷肽转变成氧化型的谷胱苷肽，将脂肪酸氧化产生的氢过氧化物
（ROOH，H2O2）还原成羟基脂肪酸，并使H2O2分解。其反应模式如图6-2。
GSH-Px
ROOH+2GSH ROH+GSSG+H2O
GSH-Px
ROOH+2GSH GSSG+2H2O
图6-2 谷胱苷肽过氧化物酶（GSH-Px）抗氧化反应
硒能加强维生素E的抗氧化作用，但维生素E主要防止不饱和脂肪酸（Unsaturated fatty acid，UFA）氧化生成氢过氧化物（ROOH），而硒使氢过氧化物（ROOH）迅速分解成醇和
水。硒还具有促进免疫球蛋白生成和保护吞噬细胞完整的作用。硒可能通过诱发神经细胞凋亡而降低细胞存活率。
硒的生物利用率与硒化合物的形态有关（表6-12），最活泼的是亚硒酸盐，但它化学性质最不稳定。许多硒化合物有挥发性，在加工中有损失。例如脱脂奶粉干燥时大约损失5%的硒。硒的食物来源主要是动物内脏，其次是海产品、淡水鱼、肉类；蔬菜和水果中含量最低。
硒缺乏与中毒与地理环境有关。我国黑龙江克山县一带是严重缺硒地区，土壤中的含硒量仅为0.06mg/kg，这些地区的人易患白肌病（White muscle disease，WMD）或大骨节病；而陕西的紫阳和湖北的恩思部分地区为高硒区，硒的含量变化为0.08 mg/kg～45.5 mg/kg，平均为9.7 mg/kg，常会出现硒中毒现象。
表6-12 无机化合物中硒的生物利用率（%）
化合物硒的价态利用率
硒化钠-2 44
硒0 3
亚硒酸钠 4 100
硒酸钠 6 74
6.2.2.6铬
自1957年Schwarz和Mertz首次提出并证实啤酒酵母中含有葡萄糖耐量因子（Glucose Tolerance Factor，GTF）的假设，并与1959年进一步证实了GTF中具有重要生物活性的结构部分是Cr3+后，铬（Chromium，Cr）的生物学功能引起了人们的广泛关注。现已证明，铬是人和动物必需的微量元素，在体内具有重要的生理功能。铬通过协同和增强胰岛素的作用，影响糖类、脂类、蛋白质及核酸的代谢。目前尚未完全清楚GTF的化学结构，普遍认为它是一种铬的烟酸盐，含有Cr3+、烟酸和另外三种氨基酸（谷氨酸、胱氨酸和甘氨酸）（图6-3）。
Cr3+在葡萄糖磷酸变位酶中起着关键性的作用。铬作用于细胞上的胰岛素敏感部位，增加细胞表面胰岛素受体的数量或激活胰岛素与膜受体之间二硫键的活性，加强胰岛素与其受
体位点的结合，刺激外周组织对葡萄糖的利用，维持体内血糖的正常水平。铬可增强脂蛋白脂酶和卵磷脂胆固醇酰基转移酶的活性，促进高密度脂蛋白（High density lipoprotein,HDL）的生成。铬可促进氨基酸进入细胞，影响核蛋白、RNA和核酸的合成，保护RNA免受热变性，维持核酸结构的完整性。Cr3+可能具有改变和调节基因的功能。铬与DNA作用的色谱学研究表明，Cr3+催化核苷三磷酸分子脱去焦磷酸，并且通过DNA-DNA交联而促进DNA 的聚合。
铬的最丰富来源是啤酒酵母；制品、动物肝脏、胡萝卜、红辣椒等中含铬较多。有机铬易被吸收，Fe、Zn、V及植酸盐等妨碍铬的吸收，而Mn、Mg及草酸盐可促进铬的吸收。膳食中缺铬时导致一系列的代谢紊乱。例如，缺铬时血清胆固醇及血糖均升高，产生动脉粥样硬化，这主要与内皮细胞通透性增高有关。表6-13列举了部分食物中铬的含量。
表6-13部分食物中铬的含量（ng/kg）
食物含量食物含量
麦麸 2..18 粗红塘0.24～0.35
粗面粉 2.19 精白糖0.02～0.13
全小麦 1.75 糖浆0.75
细面粉0.60 玉米糖0.15
精面粉0.23 葡萄糖0.03
黑面包0.40 蜂蜜0.29
白面包0.14
6.2.2.7 钴
钴（Cobalt，Co）是早期发现的人和动物体内必需的微量元素之一。1879年Azary指出钴对机体造血有利；1933年Filmer首次报道了缺钴动物可产生严重贫血；1935年钴被正式认定为人和动物营养中必需的微量元素。
钴可增强机体的造血功能，可能的途径有：1、直接刺激作用。钴促进铁的吸收和贮存铁的动员，使铁易进入骨髓被利用。2、间接刺激作用。钴能抑制细胞内许多重要的呼吸酶的活性，引起细胞缺氧，从而使促红细胞生成素的合成量增加，产生代偿性造血机能亢进。钴在造血过程中的作用及机制见图6-4。钴通过维生素B12参与体内甲基的转移和糖代谢；钴还可以提高锌的生物利用率。
食物中钴的含量变化较大。豆类中含量稍高，大约在1.0mg/kg，玉米和其他谷物中含量很低，大约在0.1mg/kg。
6.2.2.8 其他微量元素
（1）锰。1931年人们发现缺锰会引起啮齿动物的生长不良和生殖功能障碍，从而确定了它是一种必需的元素。现已证明，锰（Manganese，Mn）是体内精氨酸酶、丙酮酸羧化酶和MnSOD等的组成成分以及转葡萄糖苷酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶和谷氨酰胺合成酶等的激活剂。锰参与体内蛋白质代谢，清除体内过多的O2-2，与粘多糖中硫酸软骨素的合成有关；参与凝血酶原的合成以及抑制恶性肿瘤等作用。茶叶和咖啡中含量最高，范围是300μg/ml～600μg/ml；谷物、坚果、干果等含锰丰富，大约为20μg/g；肉、鱼中含量较低（0.2μg/g），蔬菜中含量为0.5μg/kg～2μg/kg。图6-5描述了锰在糖代谢中的作用。
（2）氟。氟（Fofluorine，F）是人体必需的微量元素，对牙齿和骨骼的形成和结构有
重要作用，是唯一能降低儿童和成人龋齿患病率或减轻龋齿病情的营养素。适量的氟可促进铁的吸收，有利于体内钙、磷的利用，增强钙、磷在骨中的沉积，加强骨骼的形成，增强骨骼的硬度。此外，适量的氟能被牙釉质中的羟磷灰石吸附，形成坚硬质密的氟磷灰石表面保护层，具防龋齿作用。海鱼中氟的含量高达5mg/kg～10mg/kg，干旱地区茶叶中含氟量为100
mg/kg。过量的氟会损害牙齿和骨骼，典型症状为“牙氟中毒”。
（3）钼。钼（Molybdenum，Mo）发现于1778年。1953年因发现黄嘌呤氧化酶是含钼的金属酶而首次确定了它是一种必需的微量元素。钼在体内作为黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶和亚硫酸氧化酶的组成成分。其中黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶参与细胞内电子传递，加速细胞色素C的还原作用；黄嘌呤氧化酶在核酸代谢中具有关键作用，主要催化体内的嘌呤化合物的氧化代谢，催化肝内的铁蛋白释放铁，加速铁进入血浆的过程，使Fe2+很快氧化成Fe3+，并迅速与β1球蛋白结合形成运铁蛋白运送至肝脏、骨髓以及其他细胞利用；钼还具有一定的防龋齿作用。一般谷物种子、豆类、乳及其制品、动物肝脏、肾脏富含钼，水果中含量很低。
（4）砷。一直以来，人们认为砷（Arsenic。As）是有毒物质的同义词，但砷制剂作为治疗厌食、营养障碍、梅毒、神经痛、风湿病、哮喘、糖尿病、疟疾、结核病、皮肤病和各种血液学疾病的特效药被人们广泛接受。砷影响蛋氨酸、精氨酸形成的各种代谢物；影响不稳定甲基的代谢和某些酶的活性，使未致敏和植物血凝素刺激的人淋巴细胞DNA合成增加。此外，砷可能调节基因表达。亚砷酸盐可诱导细胞内产生某些蛋白质如热休克蛋白应与应激反应蛋白。谷类、豆类、蔬菜一般含砷在0.1mg/kg以下，但海产品含砷量较高（表6-14）。
表6-14 几种海产品中含砷量（mg/kg干重）
海产品总砷量有机砷量无机砷量
海带51.2±14.92 0.8±0.47 43.6±13.8
紫菜30.4±9.5 0.5±0.48 28.8±15.32
虾皮30.9±15.3 0.1 30.8±15.32
淡菜9.25±11.3 0.2 9.1±1.33 （5）硼。1923年Warrington提出硼（Boron，B）是植物的必需元素。现已证明硼也是包括人在内的高等动物必需的营养素。硼的生物学功能目前尚未完全清楚，但硼可能是代谢调节剂，通过与多种在有利部位有羟基的底物或反应物形成复合物起作用，从而改变某些酶的活性。另外，硼影响细胞外钙的转运、由凝血酶激活大鼠血小板在细胞内释放钙以及植物细胞膜转运中的氧化还原作用。硼以硼砂或硼酸的形式在食品中常用作防腐剂。植物性食品中以非柑橘类水果叶菜、果仁、豆类含硼丰富，肉、鱼、奶类含硼较少。
（6）镍。镍（Nickel，Ni）是1751年发现的。研究发现镍能促进红细胞的再生，调节体内激素的释放，增强体内某些酶的活性，影响体内矿物质的代谢，具有DNA和RNA结构的功能。富含镍的食物主要有巧克力、果仁、干豆和谷类。
（7）硅。硅（Silicon，Si）主要通过影响软骨成分及最终的软骨钙化来影响骨的形成。
缺乏时主要表现骨代谢异常。硅的最丰富来源是含高纤维的未精制的谷类及其制品、根茎类蔬菜。
（8）矾。矾（V anadium，V）在元素周期表中位于第23位，是一种白色的过渡性金属，性质极活泼。矾对造血有影响，参与蛋氨酸和体内甲基化的代谢过程，抑制胆固醇的合成，促进骨骼和牙齿的钙化。
（9）铝。铝（Aluminum，Al）在地壳中含量很丰富，仅次于氧和硅。在体内铝对于各种元素的平衡和相互间的作用意义重大。铝可阻碍磷的吸收。有人提出铝与人的衰老有关，对此方面还需进行深入研究。
（10）锗。研究表明，锗（Germanium，Ge）的最突出生理功能是有机锗的抗肿瘤活性。其丰富来源有麦麸、蔬菜及豆科种子等。
（11）锡。在体内，锡（Stannum，Sn）主要影响血红素氧化酶的活性，与胸腺免疫及体内稳态平衡功能有关。其主要来源是罐头食品。
（12）锶。食品中的锶（Strontium，Sr）进入人体后，作为骨骼和牙齿的正常组成成分参与骨骼的形成；锶与神经和肌肉的兴奋性有关。
（13）钛。钛（Tetanium，Ti）在自然界分布很广，在地壳中含量仅次与铝和铁。钛主要影响糖类、脂类和蛋白质的代谢，抑制体内酪氨酸酶的活性。主要来源于绿色蔬菜的叶片。
（14）镉。微量元素镉（Cadmiun，Cd）是1817年冶金学家F. Stromyer在提炼氧化锌中发现的一种重金属元素。WHO确定为优先研究的食品污染物，联合国环境规划署提出12种具有全球性意义的危险化学物质，镉被列为首位。镉与铜、铁、锌具有拮抗作用，镉降低小肠对铁的吸收，抑制前运铁蛋白转化为铁蛋白，镉严重中毒时表现的普遍明显症状是贫血。虽然镉具有毒性作用，但在生理剂量内发挥一定的生物学功能。例如，镉是体内某些酶的激活剂和抑制剂；可降低和消除黄曲霉素的毒害作用等。
（15）汞。汞（Hydroargyrum，Hg）是一种白色液状金属，在室温下能蒸发。常见的有机汞主要用于农业杀菌剂。鱼是最能富集汞的生物，环境中某些微生物能将无机汞化合物转化成甲基汞化合物，甲基汞的毒性比无机汞大，当水源被汞污染后，水中微生物能将汞甲基化再转给鱼类，并通过食物链造成对人的危害。日本发生的两起严重的水俣病就是由环境汞污染所引起的（表6-15）。硒酸盐和亚硒酸盐能缓解汞的毒性。被汞污染的粮食，无论用碾磨和不同烹调方法都不能将所含的汞除净；鱼体内的甲基汞，用冻干、油炸、干燥等方法均不能除净。所以长期食用被汞污染的食物容易发生中毒。
表6-15 1958年～1960年日本水俣湾鱼贝类含汞量（mg/kg）鱼贝类含量鱼贝类含量
黄花鱼14.9 海螺10.9
鲈鱼16.6 蛤仔20.6
黑鲷鱼24.1 蟹14.0 （16）铅。铅（Lead，Pb）是一种有毒的金属元素，它常常通过污染的食物和饮水进入体内。在大剂量下引起慢性中毒，导致神经系统、造血系统和血管的病变，而且还抑制血
红蛋白的合成代谢以及一定程度的溶血，造成贫血。
6.3 矿物质的生物可利用性
6.3.1 概念
矿物质的生物可利用性是指食品中的矿物质实际被机体吸收和利用的程度。机体对食品中矿物质的吸收与利用，依赖于食品提供的矿物质总量以及可吸收程度，并与机体的机能状态等有关。因此，矿物质的生物可利用性受许多因素的影响。测定矿物质生物可利用性的方法有化学平衡法、生物检验法、离体试验以及放射性同位素示踪技术等。
6.3.2 影响矿物质生物可利用性的因素
影响矿物质生物可利用性的因素主要有矿物质本身的化学形式、溶解性、食品组成、食品加工、机体的状态等。
6.3.2.1 矿物质的化学形式
同一矿物元素处于不同的化学形式，其生物可利用性不同。例如，Fe2+比Fe3+更易被机体利用；血红素中铁的生物可利用率远高于无机铁离子；与酶蛋白结合的锌更易被吸收和利用。
6.3.2.2 溶解性
由于矿物质消化与吸收需要水，在体内转运和发挥功能也常以水为媒介。因此，矿物质的溶解性影响着其生物利用性。例如，多价离子的磷酸盐和碳酸盐难被吸收，而钾、钠、氯等元素的化合物吸收率较高。
6.3.2.3 食品组成
食品中含有大量膳食纤维时会与矿物质形成螯合物，影响其吸收如铁、锌、钙等；食品中某一矿物质含量过高会抑制另外的一些矿物质的吸收。例如，过多的铁抑制了锌、锰等的吸收。此外，蛋白质、脂类和维生素也会影响到某些矿物质的生物可利用性。例如，维生素C可将Fe3+还原成Fe2+，促进铁的吸收；蛋黄中的卵黄磷蛋白抑制了铁的吸收，从而降低了蛋黄铁的生物有效性；脂类摄入过量时会影响钙的吸收等。
6.3.2.4 食品加工
食品加工也会影响到矿物质在体内的利用。例如，饼干在焙烤后使面粉中强化的Fe2+转变成Fe3+，降低铁的生物有效性。添加维生素C或除去植酸盐均可提高铁的生物可利用性。
6.3.2.5 生理因素
人体的机能状态对矿物质的吸收与利用影响较大。缺铁者对铁的吸收增加；消化系统疾病可影响矿物质的吸收，如胃酸分泌不足阻碍铁和钙的吸收。此外，年龄、性别也会影响矿物质的生物可利用性。女性对铁的吸收量男性大；老人对矿物质的吸收与利用较低。
6.4 矿物质在食品加工和贮藏过程中的变化
6.4.1 遗传因素和环境因素
食品中矿物质在很大程度上受遗传因素和环境因素的影响。有些植物具有富集特定元素
的能力；植物生长的环境如水、土壤、肥料、农药等也会影响食品中的矿物质。内地与沿海地区比较，食品碘的含量低。动物种类不同，其矿物质组成有差异。例如，牛肉中铁含量比鸡肉高。同一品种不同部位矿物质含量也不同，如动物肝脏比其他器官和组织更易沉积矿物质。
6.4.2 食品加工中变化
食品中矿物质的损失与维生素不同。在食品加工过程中不会因光、热、氧等因素分解，而是通过物理作用除去或形成另外一种不易被人体吸收与利用的形式。
6.4.2.1 预加工
食品加工最初的整理和清洗会直接带来矿物质的大量损失如水果的去皮、蔬菜的去叶等。
6.4.2.2 精制
精制是造成谷物中矿物质损失的主要因素，因为谷物中的矿物质主要分布在糊粉层和胚组织中，碾磨时使矿物质含量减少。碾磨越精，损失越大（表6-16）。需要指出的是由于某些谷物如小麦外层所含的抗营养因子在一定程度上妨碍矿物质在体内的吸收。因此，需要适当进行加工，以提高矿物质的生物可利用性。
表6-16 碾磨对小麦矿物质含量的影响
矿物质
含量（mg/kg）
相对损失率（）全麦面粉麦胚麦麸
铁43 10.5 67 47～78 76
锌35 8 101 54～130 77
锰46 6.5 137 64～119 86
铜 5 2 7 7～17 60
硒0.6 0.5 1.1 0.5～0.8 16
6.4.2.3 烹调过程中食物间的搭配
溶水流失是矿物质在加工过程中的主要损失途径。食品在烫漂或蒸煮等烹调过程中，遇水引起矿物质的流失，其损失多少与矿物质的溶解度有关（表6-17）。烹调方式不同，对于同一种矿物质的损失影响也不同（表6-18）。
烹调中食物间的搭配对矿物质也有一定的影响。若搭配不当时会降低矿物质的生物可利用性。例如，含钙丰富的食物与含草酸盐较高的食物共同煮制，就会使形成螯合物，大大降低钙在人体中的利用率。
表6-17 菠菜烫漂后矿物质的损失
矿物质
含量（g/100g）
损失率（）未烫漂烫漂
钾 6.9 3.0 56 钠0.5 0.3 43 钙 2.2 2.3 0
镁0.3 0.2 36
磷0.6 0.4 36
硝酸盐 2.5 0.8 70
表6-18 不同烹调方式对马铃薯中铜含量的影响
烹调方式含量（mg/100g鲜重）
生鲜0.21±0.10
煮熟0.10
烤熟0.18
油炸薄片0.29
马铃薯泥0.10
法式油炸0.27
6.4.2.4 加工设备和包装材料
食品加工中设备、用水和包装都会影响食品中的矿物质。例如，牛乳中镍含量很低，但经过不锈钢设备处理后镍的含量明显上升；罐头食品中的酸与金属器壁反应，生产氢气和金属盐，则食品中的铁和锡离子的浓度明显上升，但这类反应严重时会产生“胀罐”和出现硫化黑斑。
6.5 矿物质的营养强化
6.5.1矿物质营养强化概况
一种优质的食品应具有良好的品质属性，主要包括安全性、营养、色泽、风味和质地。其中营养是一重要的衡量指标。但是，没有一种天然食物含有人体需要的各种营养素，其中也包括矿物质。此外，食品在加工和贮藏过程中往往造成矿物质的损失。因此，为了维护人体的健康，提高食品的营养价值，根据需要有必要进行矿物质的营养强化。对此，我国有关部门专门制定了食品营养强化剂使用标准（附录1）。
根据营养强化的目的不同，食品中矿物质的强化主要有三种形式：1、矿物质的恢复（Restoration）。添加矿物质使其在食品中的含量恢复到加工前的水平。2、矿物质的强化（Fortification）。添加某种矿物质，使该食品成为该种矿物质的丰富来源。3、矿物质的增补（Enrichment）。选择性地添加某种矿物质，使其达到规定的营养标准要求。
6.5.2 矿物质强化的意义
人们由于饮食习惯和居住环境等不同，往往会出现各种矿物质的摄入不足，导致各种不足症和缺乏症。例如，缺硒地区人们易患白肌病和大骨节病。因此，有针对性的进行矿物质的强化对提高食品的营养价值和保护人体的健康具有十分重要的作用。通过强化，可补充食品在加工与贮藏中矿物质的损失；满足不同人群生理和职业的要求；方便摄食以及预防和减少矿物质缺乏症。
6.5.3 食品矿物质强化的原则
食品进行矿物质强化必须遵循一定的原则，即从营养、卫生、经济效益和实际需要等方面全面考虑。
6.5.3.1 结合实际，有明确的针对性
在对食品进行矿物质强化时必须结合当地的实际，要对当地的食物种类进行全面的分析，同时对人们的营养状况作全面细致的调查和研究，尤其要注意地区性矿物质缺乏症，然后科学地选择需要强化的食品、矿物质强化的种类和数量。
6.5.3.2 选择生物利用性较高的矿物质
在进行矿物质营养强化时，最好选择生物利用性较高的矿物质。例如，钙强化剂有氯化钙、碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙和乳酸钙等。其中人体对乳酸钙的生物利用率最好。强化时应尽量避免使用那些难溶解、难吸收的矿物质如植酸钙、草酸钙等。另外，还可使用某些含钙的天然物质如骨粉及蛋壳粉。因为骨粉含钙30%左右，其钙的生物可利用性为83%；蛋壳粉含钙38%，其生物可利用性为82%。
6.5.3.3 应保持矿物质和其他营养素间的平衡
食品进行矿物质强化时，除考虑选择的矿物质具有较高的可利用性外，还应保持矿物质与其他营养素间的平衡。若强化不当会造成食品各营养素间新的不平衡，影响矿物质以及其他营养素在体内的吸收与利用。
6.5.3.4 符合安全卫生和质量标准
食品中使用的矿物质强化剂要符合有关的卫生和质量标准，同时还要注意使用剂量。一般来说，生理剂量是健康人所需的剂量或用于预防矿物质缺乏症的剂量；药理剂量是指用于治疗缺乏症的剂量，通常是生理剂量的10倍；而中毒剂量是可引起不良反应或中毒症状的剂量，通常是生理剂量的100倍。
6.5.3.5 不影响食品原来的品质属性
食品大多具有美好的色、香、味等感官性状，在进行矿物质强化时不应损害食品原有的感官性状而致使消费不能接受。根据不同矿物质强化剂的特点，选择被强化的食品与之配合，这样不但不会产生不良反应，而且还可提高食品的感官性状和商品价值。例如，铁盐色黑，当用于酱或酱油强化时，因这些食品本身具有一定的颜色和味道，在合适的强化剂量范围内，可以完全不会使人们产生不快的感觉。
6.5.3.6 经济合理，有利于推广
矿物质强化的目的主要是提高食品的营养和保持人们的健康。一般情况下，食品的矿物质强化需要增加一定的成本。因此，在强化时应注意成本和经济效益，否则不利于推广，达不到应有的目的。
思考题
1矿物质字生物体内的功能有哪些？
2解释肉在腌制中添加食盐的作用。
3肉制品中添加三聚磷酸钠的作用。
4为什么面粉发酵后可提高矿物质的利用率？5铁的生理功能及在食品中的应用。
6简述碘的生理功能、缺乏症以及防止方法。7硒的生理功能及典型缺乏症。
8矿物质在食品加工中的损失途径。
9矿物质的生物利用性以及影响因素。
10、铬的生理功能以及来源。
11、矿物质营养强化的三种方式。
12、矿物质营养强化应注意哪些问题？
附录1 食品矿物质强化剂使用卫生标准
（GB14880-1994）及2000年增加品种或扩大使用品种
续表
维生素和矿物质
维生素和矿物质 第二次世界大战之前，即使在像美国这样的工业化国家，维生素和矿物质缺乏症也颇为常见。如今，随着食品供给的强化及综合维生素的广泛应用，典型的维生素缺乏症，例如坏血病和佝偻病，已经非常罕见，除了下列情况： ?特殊疾病状态。 ?药物对于维生素的影响。 ?贫穷导致的极度营养不良。 就全球而言，维生素缺乏症仍出现在许多大国，例如印度和中国，其范围涵盖城市和乡村。维生素缺乏症可进一步细分为特定维生素缺乏疾病，如低日照地区会有缺乏维生素D的症状，这是近年来才被发现及重视的维生素缺乏问题，专家学者建议应通过补充营养补充品来解决这个问题。 建立每日膳食营养素参考摄入量 中国营养学会制定了每日膳食营养素供给量(RDA)作为膳食的质量标准，设计和评价群体膳食的依据，并作为制订食物发展计划和指导食品加工的参考。膳食营养素参考摄入量(Dietary Reference Intakes)，
简称DRI 是在RDA基础上发展起来的一组每日平均膳食营养素摄入量的参考值，包括4项内容：平均需要量、推荐摄入量、适宜摄入量和最高摄入量。 脂溶性维生素缺乏症 脂溶性维生素A、D、E和K各有不同的功能。维生素A和D均与类固醇激素有着密切的关联，它们能够诱导特定的蛋白质合成，维持正常的细胞功能。罕见的维生素A缺乏症会导致夜盲症及腮腺炎。维生素D缺乏会导致骨骼疾病——佝偻病，如果摄取不足也会埋下各种癌症的隐患。维生素E富含植物细胞壁中作为抗氧化剂的八大化合物。人体并不会缺乏维生素E，不过这些复合物除了具有抗氧化的功用外，还可在人体内发挥其它重要的功能。维生素K是一种脂溶性维生素，K是来自于德文的koagulation，意思是凝血。凝血是指血液的凝固，维生素K对蛋白质的凝血作用至关重要。 水溶性维生 不像脂溶性维生素只需要经过一次摄取就可以长时间储存在体内，水溶性维生素必须要定期经由食物和营养补充品来供给，以避免维生素的缺乏。在工业化社会中，除了流浪汉或酗酒者会出现水溶性维生素不足的问题，对于其他人群还是很少见的。最近因为肥胖症而进行胃绕道手术的人越来越多，导致维生素B12吸收不良，从而形成了另一个缺乏维生
维生素和矿物质每日需要量
营养素功能每日需要量来源 维生素A 1.维生素A在视网膜的杆细胞与视蛋白合成视紫红质和青紫质。对弱 光敏感在暗处视物时起作用。 2.保护上皮组织结构的完整与健全。 3.促进骨骼与牙齿的发育 4.有免疫作用 200-800μg 视黄醇当量 肝、肾、鱼肝油、乳 类、蛋黄。 维生素A原存在于 绿色蔬菜与黄色水 果中。 维生素B1参与糖代谢过程中α-酮酸（如丙酮酸、α-酮戊二酸）的氧化脱羟反应； 抑制胆碱脂酶的活性。 0.4-1.8 mg 肝、肉（特别是猪 肉）、乳类、米糠、 麦麸、豆类、硬壳果 维生素B2具有可逆的氧化还原特性在组织中通过参与构成各种黄酶的辅酶（黄 素单核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸）而发挥其在生物氧化过程中的递 氢作用，参与氨基酸、脂肪与碳水化合物的代谢和细胞呼吸、视网膜 色素代谢和对光的适应。 0.4-1.8 mg 蛋黄、乳类、肝、瘦 肉、鱼、绿色蔬菜、 全麦和豆类 维生素B6作为氨基酸转氨酶的辅酶，也是某些氨基酸脱羟酶和半胱氨酸脱硫酶 等的辅酶，参与蛋白质代谢，作用于色氨酸使成烟酸，参与脂肪代谢 0.3-2.0 mg 蛋黄、肉、鱼、乳类、 谷物、蔬菜 维生素B12参与1碳单位代谢，增加叶酸的利用，影响核酸和蛋白质的生物合成， 促成红细胞的发育与成熟。参与许多重要化合物的甲基化作用，参与 胆碱的合成过程。 0.5-3 μg 肝、肉类、蛋、鱼、 乳 维生素C(抗坏血酸)在体内氧化与还原反应中发挥作用。促进铁的吸收和叶酸的代谢。使 高铁血红蛋白还原为血红蛋白，促进结缔组织成熟，参与酪氨酸等芳 香族氨基代谢，并能促进肾上腺皮质激素、免疫球蛋白、神经递质等 的合成。 30-60 mg 桔子、柚子、山楂、 鲜枣等新鲜水果，番 茄、辣椒、白菜、萝 卜等新鲜蔬菜 维生素D 1.调节小肠钙磷的吸收，1-25（OH）2-D3在小肠黏膜的胞浆内，促 进钙结合蛋白质的合成，参与钙的运载而促进钙的吸收。1-25（OH） 2-D3尚能促进磷的吸收。 2.通过与甲状旁腺的协同作用促进骨钙游离入血，转运到新骨使之钙 化。 3.增加肾曲管对钙磷的回吸收。 10 μg肝、蛋、鱼肝油 维生素E 是一种有效的抗氧化剂，如保护胡萝卜素、维生素A和亚油酸在小肠 不被氧化，并可保护红细胞膜的不饱和脂肪酸免于氧化破坏，抗血管 硬化。 4-7 mg麦胚油、豆类和蔬菜 维生素K 伤不完全清楚，主要促进凝血酶原合成，凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ是 依赖维生素K的因子。 绿叶植物及肝 烟酸在体内与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的辅酶主要是辅酶Ⅰ和辅酶 Ⅱ，这两种辅酶结构中的烟酰胺具有可逆的加氢和脱氢的特性，在生 物氧化中起着递氢的作用。 4-18 mg 肉类、肝、花生、酵 母 叶酸体内1碳单位代谢的辅酶，参与嘌呤、嘧啶的合成，是核酸合成的主 要原料。 30-400 μg绿色蔬菜
维生素和矿物质思考及练习题
第七章维生素和矿物质思考及练习题 一、名词解释 1、维生素（vitamin）：是指人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量有机物质，或者说维生素是细胞为维持正常的生理功能所必须而需量极微的天然有机物质。简言之，维生素是指生物生长和代谢所必需的一类微量有机物。 2、维生素原（provitamin;previtamin）：能在人及动物体内转化为维生素的物质称为维生素原或维生素前提。换言之，天然存在的维生素前体，在动物体内可转变成有生理活性维生素的物质。 3、同效维生素：化学性质与维生素相似，并有维生素生命活性的物质称为同效维生素。 4、维生素的生物利用率：是指摄入的维生素经肠部吸收和在体内起的代谢功能或利用的程度。 5、矿物质：食品中除去C、H、O、N等四种构成水和有机物质元素外，其他元素统称为矿物质，又称灰分、无机质。 6、生物有效性：食品中营养素被生物体利用的实际可能性。 7、碱性食品：带阳离子金属元素较多的食品，生理上称之为碱性食品，如钠、钾、钙、镁等。 8、酸性食品：带阴离子非金属元素较多的食品，生理上称之为酸性食品，如磷、硫、氯等。 二、填空题 1、维生素的生物利用率包括摄入维生素的（吸收）和（利用）两个方面，但与在摄入之前维生素的损失（无关）。 2、维生素C的动物来源为（牛乳）和（肝）。 3、没有【硫胺素（V )】究就没有能量。 B1 具有食物来源的广泛多样性，尤其在粮谷类的（表皮）部分含量更4、硫胺素V B1 高，故碾磨精度不宜（过度）。 5、饮食由高度地加工食品所组成的人，特别是当（精制米饭）是唯一的食物时 】。 容易缺乏【硫胺素（V B1 6、所有维生素中最稳定的维生素是【烟酸（V ）】。 B5
维生素矿物质种类和用量
维生素矿物质种类和用量 维生素、矿物质种类与用量 名称最低量最高量 钙,Ca 250mg/天1000mg/天 镁,Mg 100mg/天300mg/天 钾,K 600mg/天1200mg/天 铁,Fe 5mg/天20mg/天 锌,Zn 5mg/天20mg/天 硒,Se 15μg/天100μg/天 铬,Cr3+ 15μg/天150μg/天 铜,Cu 0、5mg/天1、5mg/天 锰,Mn 1、0 mg /天3、0 mg /天 钼,Mo 20μg/天60μg/天 视黄醇当量(维生素A或 维生素A加b—胡萝卜素) 250μgRE/天800μgRE/天 b—胡萝卜素1、5mg/天5、0mg/天(合成) 7、5mg/天(天然) 维生素D,VitD 1、5μg/天10μg/天 维生素E,VitE(以α— 生育酚当量计) 5mg a—TE/天150mg a—TE/天 维生素K,VitK 20μg/天100μg/天 维生素B1,VitB1 0、5mg/天20mg/天 维生素B2,VitB2 0、5mg/天20mg/天 维生素PP: 烟酸5mg/天15mg/天 烟酰胺5mg/天50mg/天 维生素B6,VitB6 0、5mg/天10mg/天 叶酸100μg/天400μg/天 维生素B12,VitB12 1μg/天10μg/天 泛酸2mg/天20mg/天 胆碱150mg/天1500mg/天 生物素10μg/天100μg/天 维生素C,VitC 30mg/天500mg/天 表1 维生素、矿物质的种类与用量 名称最低量最高量钙,Ca 250mg/天1000mg/天镁,Mg 100mg/天300mg/天钾,K 600mg/天1200mg/天铁,Fe 5mg/天20mg/天锌,Zn 5mg/天20mg/天
维生素、矿物质种类和用量
精心整理维生素、矿物质种类和用量 名称最低量最高量 钙，Ca 250mg/天 1000mg/天 镁，Mg 100mg/天 300mg/天 钾，K 600mg/天 1200mg/天 铁，Fe 5mg/天 20mg/天 锌，Zn 5mg/天 20mg/天 硒，Se 15μg/天100μg/天 铬，Cr3+ 15μg/天150μg/天 铜，Cu 0.5mg/天 1.5mg/天 锰，Mn 1.0mg/天 3.0mg/天 钼，Mo 20μg/天60μg/天 视黄醇当量（维生素A或 维生素A加b—胡萝卜素）250μgRE/天800μgRE/天 b—胡萝卜素 1.5mg/天 5.0mg/天（合成） 7.5mg/天（天然） 维生素D，VitD 1.5μg/天10μg/天 维生素E，VitE(以α— 生育酚当量计) 5mga—TE/天 150mga—TE/天 维生素K，VitK 20μg/天100μg/天 维生素B1，VitB1 0.5mg/天 20mg/天 维生素B2，VitB2 0.5mg/天 20mg/天 维生素PP: 烟酸 5mg/天 15mg/天 烟酰胺 5mg/天 50mg/天 维生素B6，VitB6 0.5mg/天 10mg/天 叶酸100μg/天400μg/天 维生素B12，VitB12 1μg/天10μg/天 泛酸 2mg/天 20mg/天 胆碱 150mg/天 1500mg/天 生物素10μg/天100μg/天 维生素C，VitC 30mg/天 500mg/天 表1 维生素、矿物质的种类和用量 名称最低量最高量 钙，Ca 250mg/天1000mg/天 镁，Mg 100mg/天300mg/天
7第六章 矿物质
第六章矿物质(Mineral) §6-1 食品中矿物质的分类和存在形式 §6-2 人体对矿物质的吸收和代谢 §6-3 矿物质的生物有效性 §6-4 食品加工方法对矿物质的影响 §6-5 矿物质的DRI §5-1 食品中矿物质的分类和存在形式 一、分类 构成生物体的所有元素中，除C、H、O、N以外的元素统称为矿物质。 食品中的矿物质，按含量多少可分为常量元素和微量元素。 含量在0.01%以上的为常量元素，如钙、镁、钾、钠、磷、氯、硫； 含量低于0.01%的为微量元素，如铁、锌、铜、锰、碘、氟、钼、硅、镍、钴、硒、锡、铬、钒。 二、矿物质的生理功能 1、构成机体组织的重要成份：钙、磷、镁--骨骼、牙齿。缺乏钙、镁、磷、锰、铜，可能引起骨骼或牙齿不坚固。 2、为多种酶的活化剂、辅因子或组成成份：钙--凝血酶的活化剂、锌--多种酶的组成成份。 3、某些具有特殊生理功能物质的组成部分：碘--甲状腺素、铁--血红蛋白 4、维持机体的酸碱平衡及组织细胞渗透压：酸性(氯、硫、磷)和碱性(钾、钠、镁)无机盐适当配合，加上重碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，维持着机体的酸碱平衡；无机盐与蛋白质一起维持组织细胞的渗透压；缺乏铁、钠、碘、磷可能会引起疲劳等。 5、维持神经肌肉兴奋性和细胞膜的通透性：钾、钠、钙、镁是维持神经肌肉兴奋性和细胞膜通透性的必要条件。 人体内矿物质不足可能出现许多症状。 6、矿物质如果摄取过多，容易引起过剩症及中毒。所以一定要注意矿物质的适量摄取。 三、矿物质在食品中的存在形式 矿物质在食品中大多数是以无机盐的形式存在。 一价元素——可溶性盐，大部分解离成离子的形式，如阳离子K+、Na+，阴离子Cl－、等。 多价元素——离子、不溶性盐和胶体粒子形成动态平衡而存在，还常常以螯合态形式存在，如磷酸螯合物、草酸螯合物、聚磷酸螯合物、α-氨基酸螯合物。食品组分中的叶绿素、血红素、维生素B12、钙酪蛋白等化合物均螯合有相应的矿物质。 四、食品中的矿物质 （一）牛乳中的矿物质 牛乳中含矿物质0.7%~0.75%。 钾大部分以氯化物、磷酸盐及柠檬酸盐的可溶性状态存在。 钙、镁则与酪蛋白、磷酸、柠檬酸结合，一部分呈胶体状态，一部分呈溶解状态。牛乳中钙含量高，其2/3形成酪蛋白酸钙、磷酸钙及柠檬酸钙，呈胶体状态，其余1/3为可溶性钙。无机成分在加工上对牛乳的稳定性起着重要的作用 牛乳中的钙、镁与磷酸盐、柠檬酸盐之间保持适当的平衡，是保持牛乳热稳定性的必须条件。如果钙、镁含量过高，牛乳在较低温度下就产生凝聚，这时加入磷酸盐或柠檬酸盐就可防止
第6章矿物质-第六章矿物质
第六章矿物质 本章要点 1.常量元素的种类及其生理功能 2.微量元素的种类及其生理功能 食物或机体灰分中那些为人体生理功能所必需的无机元素称为矿物质，也称无机盐。人体已发现有20余种必需的无机盐，约占人体重量的4%～5%。其中含量较多的（＞5g）为钙、磷、钾、钠、氯、镁、硫七种，它们每天的膳食需要量都在100mg以上，称为常量元素。另外一些含量低微，随着近代分析技术的进步，利用原子吸收光谱、中子活化、等离子发射光谱等痕量分析手段，发现了铁、碘、铜、锌、锰、钴、钼、硒、铬、镍、硅、氟、钒等元素也是人体必需的，它们每天的膳食需要量甚微，称为微量元素。 第一节常量元素 一般将占人体体重0.01%以上，每人每日需要量在100mg以上的元素称为常量元素。常量元素在体内的主要生理功能： ①构成人体组织的重要成分，大部分是由钙、磷和镁组成，软组织含钾较多； ②在细胞外液中与蛋白质一起调节细胞膜的通透性，控制水分，维持正常的渗透压和酸碱平衡，维持神经肌肉兴奋性； ③构成酶的成分或激活酶的活性参与物质代谢。 常量元素在人体新陈代谢过程中，会有一部分被排出体外，必须通过膳食补充。许多国家都制定了钙、磷、镁、钾、钠和氯等6种常量元素的RDA（推荐的膳食供应量）和AI（适宜摄入量）。 一、钙和磷 钙和磷是硬组织骨和牙的重要矿物成分。骨的钙、磷比几乎是恒定的，二者之一在体内的含量显著变动时，另一个也随之改变，因此钙和磷常一起考虑。 ㈠钙 ⒈钙在体内的分布 钙是人体内含量较多的元素之一。人体内含钙量约为1000 ～ 1200g。其中大约99%的钙以磷酸盐的形式集中在骨骼和牙齿内，统称为“骨钙”；其余1%的钙，大部分以离子状态存在于软组织、细胞液及血液中，少部分与柠檬酸螯合，或与蛋白质结合，这一部分统称为“混溶钙池”（也称“混合钙库”）。“混溶钙池”中的钙与骨钙维持着动态平衡。 ⑴骨钙：骨组织储藏的钙占体钙的99%以上，因此骨被誉为钙库。骨钙和血液循环不断地进行着缓慢的交换，每天可达250～1000mg。成人每天约有700mg的钙出入于骨组织。在人的一生中，骨钙的沉淀与溶解始终在不断地进行着。随着年龄的增大，钙的沉淀逐渐缓慢，到了老年，钙的溶出占优势，因而骨质疏松。幼儿的骨骼1～2年就要更新一次，成年人约需10～12年更新一次。男性在18岁以后，骨长度开始稳定，女性则更早一些，但骨密度仍在不断地增加。40岁以后，开始有骨质疏松现象出现，一
第六章 矿物质营养讲课讲稿
第六章矿物质营养 填空题： 1. 必需矿物质元素具有两面性是指营养作用、毒害作用。 2. 泛酸大多是以辅酶A 形式存在，猪典型反选缺乏症是鹅步病。 3.鸡缺乏核黄素的典型症状是卷爪麻痹症。 注：本题考查矿物质和维生素的缺乏症的掌握。P128 4. 钙的主要吸收部位是胃和小肠上段，磷的主要吸收部位是十二指肠。 5. 动物必需的常量矿物质元素包括：钙磷钾钠氯硫镁。 6. 常用的表示矿物质元素利用率有静利用率、相对利用率、和净吸收率。 7. 畜禽缺钠的典型症状为异食癖，镁缺乏的典型症状为草痉挛。 8. 镁与锰的缺乏都会引起骨骼疾病，那么禽类缺锰导致的是骨短粗症或滑腱症。 9. 在饲料营养物质中，如果缺少矿物质元素会引起动物引起不同的疾病，畜禽缺少钠会引起典型的异食癖，缺少镁元素就会引起草痉挛，缺乏钙磷则使幼畜产生佝偻病。等 10. 必须矿物元素具有两面性营养作用和毒害作用其中常量元素包括钙、磷、硫、钠、氯、镁、钾 7种。 11.除了维生素B12 外，水溶性维生素主要经尿排出，几乎不在体内贮存，所以一般不会产生中毒症状。 12. 禽类缺乏锰元素会出现滑腱症。 13. 钙、磷缺乏会使动物骨质病变。常见的骨骼病变有：幼畜的佝偻病成年动物的骨软症或骨质疏松症和产乳热。 14．钙的主要吸收部位是胃和小肠上段，磷的主要吸收部位是十二指肠。 15. 动物缺硒与维生素E不足的许多症状相似，其主要症状有营养性肝坏死、白肌病、渗出性素质症、胰腺纤维变性。 16. 与造血有关的微量元素包括铁﹑铜﹑钴 17.骨短粗症和软骨营养障碍是禽类缺锰的表现。 18. 碘最主要的功能是：作为甲状腺素成分，参与调节体内物质代谢和能量代谢，对繁殖、生长、发育、红细胞生成，血液循环等起调控作用。 19. 微量元素除了用于合成血红蛋白；肌红蛋白及许多酶外其余则为储备铁主要是以铁蛋白和血铁黄素形成的。 20. 反刍动物消化道内镁主要经前胃胃壁吸收，单胃动物主要经小肠吸收。 21. 钙磷缺乏造成常见的骨骼病变有佝偻病、骨软症、产乳热 22. 中国4中熟悉的地方病分别是克山病、大骨节病、地方性甲状腺和地方性氟中毒。 23. 钙和磷的典型缺乏症有佝偻病、骨质软化症、软骨症 25. 正常动物体内钙、磷比例为 2：1 。 26. 幼畜的佝偻病是_ Ca 缺乏的典型症状，异食癖是 Na 缺乏的典型症状，“草痉挛”是 Mg 缺乏的典型症状，低色素小细胞性贫血是 Fe 缺乏的典型症状，滑腱症是 Mn 缺乏的典型症状，白肌病是 Se 缺乏的典型症状，甲状腺肿大是 I 缺乏的典型症状，皮肤不完全角化症是 Zn 缺乏的典型症状。 27. 异食症是由于缺乏钠引起的，引起反刍动物“草痉挛”的是镁缺乏。 28. 钙和磷是动物体内含量最高的元素。 29. 常用的表示矿物元素利用率的方法有净利用率、相对利用率、净吸收率。
维生素、矿物质种类和用量
维生素、矿物质种类和用量 名称最低量最高量 钙，Ca 250mg/天1000mg/天 镁，Mg 100mg/天300mg/天 钾，K 600mg/天1200mg/天 铁，Fe 5mg/天20mg/天 锌，Zn 5mg/天20mg/天 硒，Se 15μg/天100μg/天 铬，Cr3+ 15μg/天150μg/天 铜，Cu 0.5mg/天 1.5mg/天 锰，Mn 1.0 mg /天 3.0 mg /天 钼，Mo 20μg/天60μg/天视黄醇当量（维生素A或 维生素A加b—胡萝卜素）250μgRE/天800μgRE/天 b—胡萝卜素 1.5mg/天 5.0mg/天（合成） 7.5mg/天（天然） 维生素D，VitD 1.5μg/天10μg/天 维生素E，VitE(以α— 生育酚当量计) 5mg a—TE/天150mg a—TE/天 维生素K，VitK 20μg/天100μg/天 维生素B1，VitB1 0.5mg/天20mg/天 维生素B2，VitB2 0.5mg/天20mg/天 维生素PP: 烟酸5mg/天15mg/天 烟酰胺5mg/天50mg/天维生素B6，VitB6 0.5mg/天10mg/天 叶酸100μg/天400μg/天 维生素B12，VitB12 1μg/天10μg/天 泛酸2mg/天20mg/天 胆碱150mg/天1500mg/天 生物素10μg/天100μg/天 维生素C，VitC 30mg/天500mg/天 表1
维生素、矿物质的种类和用量 名称最低量最高量 钙，Ca 250mg/天1000mg/天 镁，Mg 100mg/天300mg/天 钾，K 600mg/天1200mg/天 铁，Fe 5mg/天20mg/天 锌，Zn 5mg/天20mg/天 硒，Se 15μg/天100μg/天 铬，Cr3+15μg/天150μg/天 铜，Cu 0.5mg/天 1.5mg/天 锰，Mn 1.0 mg /天 3.0 mg /天 钼，Mo 20μg/天60μg/天 视黄醇当量（维生素A或维生素A加b—胡萝卜素）250μgRE/天800μgRE/天b—胡萝卜素 1.5mg/天 5.0mg/天（合成） 7.5mg/天（天然）维生素D，VitD 1.5μg/天10μg/天 维生素E，VitE(以α—生育酚当量计) 5mg a—TE/天150mg a—TE/天维生素K，VitK 20μg/天100μg/天 维生素B1，VitB10.5mg/天20mg/天 维生素B2，VitB20.5mg/天20mg/天 烟酸5mg/天15mg/天 维生素PP 烟酰胺5mg/天50mg/天 维生素B6，VitB60.5mg/天10mg/天
维生素和矿物质表
维生素和矿物质表
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生理功能缺乏症过量危害RNI 食物来源备注 钙 骨骼和牙齿；维持肌肉和神经 的正常运动；参与凝血；其他婴儿手足抽搐症；成人骨质疏松 肾结石；奶碱综合症；干 扰铁、锌、镁、磷 800 2000 奶和奶制品； 豆类和坚果； 小鱼小虾；绿 色蔬菜 有利：VD，氨基酸，乳糖， 钙磷比 不利：植酸，草酸，膳食纤 维，碱性磷酸盐，脂肪等， 抗酸药、四环素、肝素，蛋 白质摄入过高 铁造血；免疫力；VA转化等乏力面色苍白肝脾轻度肿大；贫血性心脏病；生长发育智力 发育；免疫抗感染能力下降；严重时黏膜组织变化口腔炎舌 炎舌乳头猥琐；皮肤干燥毛发发黄；神经异常异食癖 15、20 50 动物肝脏；全 血；畜禽肉类； 鱼类。 有利：VC，单糖，有机酸， 动物肉类 不利：植酸，草酸，多酚类， 胃酸缺乏 因素：需要量，储存量，肠 胃吸收不良综合征 锌催化；结构酶；调节功能 生长缓慢；皮肤愈合；味觉；胃 肠道疾患；免疫功能减退生长发育侏儒症；性发育； 味觉异食癖；皮肤钥匙甲 口腔溃烂；伤口愈合不良 免疫减退 15.5 45 肉 有利：VD， 不利：植酸，鞣酸，纤维素， 过多铜镉钙亚铁离子 硒 GPX；抗氧化；甲状腺激素； 抗肿瘤；抗艾滋；生育克山病（地方性心肌病）；大骨 节病 头发脱落，指甲变形 50ug 400 内脏，海产品 3 / 5
铜催化；正常造血；促进结缔组 织形成；维护中枢神经系统； 黑色素形成；SOD 2mg 8mg VA（视黄醇）视觉功能；上皮组织细胞；骨 骼；生长和生殖；免疫 眼部：干眼病角膜软化夜盲症暗适应；皮肤：上皮角化、蟾 皮病；骨骼：牙齿锯齿；生殖：受孕、胎儿畸形，精子减少； 免疫：呼吸道感染和腹泻 800 3000 肝脏、鱼肝油、 全奶、蛋黄、 绿色蔬菜 胆汁；抗氧化剂；脂肪；肠 道寄生虫 VE（生育酚）抗氧化；红细胞完整，治疗溶 血性贫血；调节合成；繁殖和 生育 婴儿：红细胞溶血、贫血 14 800mg 植物油 VD 促小肠粘膜钙吸收；骨组织钙 化；促肾小管对钙磷重吸收婴幼儿-佝偻病：多汗、夜惊；肋骨串珠、漏斗胸；发育不 良神经呆滞； 成人-骨软化症：骨痛肌无力、骨压痛、鸭步 10ug 20ug 海鱼、动物肝 脏；蛋黄；奶 油；干酪 VK 血凝；骨代谢； 不易缺微生物能合成；新生儿出 血症；凝血障碍男120ug 女90ug 绿色植物；动 物肝脏，鱼类 VC 羟化反应(胶原合成)；还原作 用（四氢叶酸形成）；解毒； 清除自由基等 疲倦无力、食欲减退；出血；贫血：缺铁性贫血、长期出血、 影响铁吸收；骨骼：坏血病串珠；水肿、发热；伤口愈合不 良；易感染。 100mg 1000 蔬菜；水果； 枣辣椒 VB1 糖代谢构成辅酶；胃肠蠕动；疲乏无力烦躁不安；神经型：脑型脚气病综合征；心血管型：男1.4mg 酵母；谷物、 4 / 5
矿物质及维生素作用
矿物质及维生素作用 1、钙：钙是构成人体骨骼和牙齿的主要成分，且在维持人体循环、呼吸、神经、内分泌、消化、血液、肌肉、骨骼、泌尿、免疫等各系统正常生理功能中起重要调节作用。维持人体所有细胞的正常生理状态，都要依赖钙的存在。可以说，人体没有任何系统的功能与钙无关，钙代谢平衡对于维持生命和健康起到至关重要的作用。 【儿童】当孩子出现下面一些症状时，就应诊断为缺钙：不易入睡、不易进入深睡状态，入睡后爱啼哭、易惊醒，入睡后多汗；阵发性腹痛、腹泻，抽筋，胸骨疼痛，“X’型腿、“O”型腿，鸡胸，指甲灰白或有白痕；厌食、偏食；白天烦躁、坐立不安；智力发育迟、说话晚；学步晚，13个月后才开始学步；出牙晚，10个月后才出牙，牙齿排列稀疏、不整齐、不紧密，牙齿呈黑尖形或锯齿形；头发稀疏；健康状况不好，容易感冒等。 【青少年】青少年缺钙会感到明显的生长疼，腿软、抽筋，体育课成绩不佳；乏力、烦躁、精力不集中，容易疲倦；偏食、厌食；蛀牙、牙齿发育不良；易过敏、易感冒等。 【青壮年】一般情况下，青壮年都有繁重的生活压力，紧张的生活节奏往往使他们疏忽了身体上的一些不适，加之该年龄段缺钙又没有典型的症状，所以很容易掩盖病情。当有经常性的倦怠、乏力、抽筋、腰酸背疼、易过敏、易感冒等症状时，就应怀疑是否缺钙。 【孕妇】处于非常时期的妇女，缺钙现象较为普遍。不过，随着优生优育知识的普及，人们对此期缺钙的症状较为熟悉。当她们感觉到牙齿松动；四肢无力、经常抽筋、麻木；腰酸背疼、关节疼、风湿疼；头晕，并罹患贫血、产前高血压综合征、水肿及乳汁分泌不足时，就应诊断为缺钙。 【老年人】成年以后，人体就慢慢进入了负钙平衡期，即钙质的吸收减少、排泄加大。老年人大多是因为钙的流失而造成缺钙现象。他们自我诊断的症状有老年性皮肤病痒；脚后跟疼，腰椎、颈椎疼痛；牙齿松动、脱落；明显的驼背、身高降低；食欲减退、消化道溃疡、便秘；多梦、失眠、烦躁、易怒等。 2、铁：铁是人体必需的、含量最多的微量营养素，体内的铁按其功能可分为功能铁与非功能性储存铁两部分。功能铁占体内铁总量的70%，主要以血红素形式存在于血红蛋白、肌红蛋白、脑红蛋白、血红素酶类、辅助因子等中，因此我们称血红素为人体的功能铁。 ①、功能铁参与血红蛋白、肌红蛋白、脑红蛋白等的合成，主要起到运输和存储氧气的作用。 ②、功能铁参与能量代谢：功能铁参与含铁酶的组成，促进过氧化氢酶，过氧化物酶、单胺氧化酶等铁依赖酶的活性，从而影响人体细胞能量代谢。功能铁缺乏，人体细胞能量代谢就没法正常进行。 ③、功能铁与免疫功能：功能铁还是多种酶的活性中心。实验表明，缺铁时中性白细胞的杀菌能力降低，淋巴细胞功能受损，在补充铁后免疫功能可以得到改善。在中性白细胞中，被吞噬的细菌需要依赖超氧化物酶等杀灭，在缺铁时此酶系统不能发挥其作用。 ④、功能铁是参与氧气、二氧化碳运转、交换和组织呼吸、传递电子，促进生物氧化还原反应的铁。 缺铁主要表现为缺铁性贫血，免疫力低下。 3、锌：锌的生理功能：正常成人含锌1.5--2.5g，其中60%存在于肌肉中，30%存在于骨胳中。身体中锌含量最多的器官是眼、毛发和睾丸。跟铜有些相似的是锌也是多种
第六章磁性矿物
第六章磁性矿物 （Lisa Tauxe著，刘青松译） 推荐读物 Evans & Heller (2003)和Dunlop & ?zdemir (1997)两部专著的第三章 6.1前言 古地磁学研究的核心内容就是确定由何种磁性矿物携带剩磁以及揭示岩石是如何被磁化的。为了理解这些问题，我们需要了解自然界重要磁性矿物的种类、鉴定特征、形成过程以及它们的磁性特征。本章中，我们要讨论一些与地质过程密切相关的重要磁性矿物。表6.1列举了一些主要磁性矿物的磁学性质。 铁是太阳系中含量最高的过渡元素。因此，大部分古地磁研究涉及与铁有关的各种磁性矿物，例如：铁镍合金（它对地球以外的行星磁场研究特别重要），铁氧化物（诸如磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿)，铁的氢氧化物（iron-oxyhydroxide，如针铁矿），以及铁硫化物（如胶黄铁矿和黄铁矿）。因为地球上铁镍合金非常稀少，所以我们只重点讨论后面的几种。 6.2铁氧化物 图6.1：铁氧化物的三元成分图(修改自O’Reilly, 1984)。带箭头的虚线表示氧化程度（z）增加的方向。实线代表固溶体系列。 古地磁学研究中有两种重要的固溶体系列，即钛铁尖晶石磁铁矿（ulv?spinel magnetite）系列和钛铁矿赤铁矿（ilmenite hematite）系列（见图 6.1）。在这个三元图中，Fe2+在最左端，Fe3+在最右边，Ti4+在最顶端。相关的氧化物为FeO（方铁矿wustite），Fe2O3（赤铁矿或磁赤铁矿）和TiO2（金红石rutile）。在三元图中的每一点都代表三种阳离子的组合。每一个实箭头（标记为钛磁铁矿
titanomagnetite和赤钛铁矿hemoilmenite）代表在磁铁矿和赤铁矿的晶体中钛的含量逐渐增加。在钛磁铁矿中钛的含量用x表示，而在赤钛铁矿中则用y代表。x和y的值在0（对应于磁铁矿或赤铁矿）和1（对应于钛铁尖晶石或钛铁矿）之间。 钛磁铁矿（Fe3-x Ti x O4） 在前面有关岩石磁学的章节中，我们讨论了磁铁矿。在第四章中提到，磁铁矿(Fe3O4)具有反尖晶石结构(AB2O4)。氧原子构成一个面心立方晶格，阳离子充填于八面体或者四面体结构中。每一个单位晶胞具有四个四面体位置(A)和八个八面体位置(B)。四个氧离子(O2-)，两个Fe3+离子和一个Fe2+离子达到电荷平衡。Fe3+有5个未配对电子，Fe2+则有四个。每一个未配对电子都携带一玻尔磁子(Bohr magneton, m b)。二价铁离子都充填在在八面体位置，而三价铁离子则均匀分布在八面体位置和和四面体位置，因此磁铁矿的结构式可以表达为Fe3+Fe3+Fe2+O4。A区和B区的电子自旋反向平行排列，磁铁矿表现为亚铁磁性。因此，0 K时每个磁铁矿分子的净磁化强度是(95=4) m b。 钛磁铁矿（titanomagnetite）可以作为主要矿物产于火成岩中。赤铁矿以及赤钛铁矿（hemoilmenite）系列中的矿物也可通过高温氧化过程形成。沉积物的磁铁矿通常是碎屑成因，但也可以通过细菌活动或自生成岩作用中形成。 Ti4+离子没有未配对的电子，因此Ti4+离子替代其他阳离子对钛磁铁矿的磁学性质有深刻的影响。Ti4+替代一个三价铁离子，为了保持电荷平衡，另外一个三价铁离子变成二价铁离子。这一固溶体系列的终端产物是： 磁铁矿magnetite钛铁尖晶石ulv?spinel Fe3+Fe3+Fe2+O4Fe2+Fe2+Ti4+O4 x=0x=1 钛铁尖晶石具有反磁性，因为其A区和B区具有相同的净磁矩。当x在0和1 之间时，我们称之为钛磁铁矿。如果x=0.6，相应的矿物叫做TM60。 钛含量（x）对钛磁铁矿性质的影响如图6.2。因为Ti4+没有未配对电子，钛磁铁矿的饱和磁化强度随着x的增加而减小(图6.2a)，但是晶胞(cell dimensions)随x的增加而增大(图6.2b)，同时导致居里温度降低(图6.2c)。其矫顽力也会稍微增加(未显示)。 磁铁矿具有较大的饱和磁化强度(M s)，因此它受形状各向异性的控制。尽管如此，磁晶各向异性(magnetocrystalline anisotropy)也能够用来检测磁铁矿的存在。磁晶各向异性能是温度的函数。当从0 K增温到大约120 K，磁晶各向异性常数受温度的强烈影响。从绝对零度升温到约100C，磁晶各向异性常数的变化可以导致磁化强度的急剧降低，叫做Verwey转换(Verwey transition)(见第四章)。Verwey转换的存在意味着剩磁由磁晶各向异性控制。此外，氧化程度对Verwey转换温度的影响较大，磁赤铁矿化甚至能够完全压制这一转换(见Dunlop & ?zdemir, 1997)。 值得注意的是，自然界中的钛磁铁矿经常含有杂质(通常是Al, Ma, Cr等)。这些杂质也会对钛磁铁矿的磁学性质产生影响。如果有10%的Al3+替代进入钛磁铁矿的晶格中，它的M s就会降低25%，同时居里温度降低约50C。如果TM60的晶格中有Mg2+替代，它的M s会降低约15%。
维生素及矿物质的主要作用
维生素和矿物质的作用 缺乏维生素A：眼睛干燥畏光、多泪、视觉含糊，皮肤干粗;常看电视者与心血管疾病患。指甲出现深刻明显的白线，头发枯干，皮肤粗糙，记忆力减退，心情烦躁及失眠;。 缺乏维生素B1：手脚发麻、气色欠安、消化不良、患有多发性神经炎和脚气病者。对外界刺激比较敏感，小腿有间歇性的酸痛。 缺乏维生素B2：患黑白炎、舌炎、唇炎、眼炎、皮肤炎症、继发性血虚。嘴角破裂溃烂，出现各种皮肤性疾病，手脚有灼热感觉。对光有过度敏感的反应。 缺乏维生素B3：失眠、口臭、无缘故原由的头痛、精力疲倦。舌头红肿，口臭，口腔溃疡，情绪低落。 缺乏维生素B5：易患皮炎、腹泻、神经炎者，应多服牛奶、鸡蛋和其他蔬菜。 缺乏维生素B6：肌肉痉挛、外伤不愈合、怀胎过分恶心吐逆。舌苔厚重，嘴唇浮肿，头皮特多，口腔黏膜干燥。 缺少维生素B12：行动易失平衡，身体时有间歇性不定位置痛楚，手指及脚趾酸痛。 缺少维生素C：伤口不易愈合，虚弱，牙齿出血，舌苔厚重。
缺乏维生素E将会引起不育、肌肉崣缩、心肌异常、贫血等；新生婴儿（特别是早产儿）患有维生素Ｅ缺乏症（起因于红血球寿命缩短）时，具有浮肿，皮肤损伤，血液异常等症状。 维生素Ｅ缺乏症患者不能吸收脂肪，血液和组织中生育酚水平低，增加红血球脆性，缩短红血球的寿命，并增加尿中肌酸的排泄。 素Ｃ又叫抗坏血酸，是一种水溶性维生素。在所有维生素中，维生素Ｃ是最不稳定的。在贮藏，加工和烹调时，容易被破坏。它还易被氧化和分解。 一、维生素Ｃ主要生理功能 1、促进骨胶原的生物合成。利于组织创伤口的更快愈合； 2、促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢，延长肌体寿命。 3、改善铁、钙和叶酸的利用。 4、改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢，预防心血管病。 5、促进牙齿和骨骼的生长，防止牙床出血。； 6、增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力。 二、维生素Ｃ缺乏和疾病 维生素Ｃ缺乏时，其症状表现为： 1．牙龈肿胀出血，牙床潰烂、牙齿松动。
维生素、矿物质种类和用量
维生素、矿物质种类和用量 名 称最低量最高量 钙，Ca 250mg/天 1000mg/天 镁，Mg 100mg/天 300mg/天 钾，K 600mg/天 1200mg/天 铁，Fe 5mg/天 20mg/天 锌，Zn 5mg/天 20mg/天 硒，Se 15μg/天100μg/天 铬，Cr3+ 15μg/天150μg/天 铜，Cu 天 天 锰，Mn mg /天 mg /天 钼，Mo 20μg/天60μg/天 视黄醇当量（维生素A或 维生素A加b—胡萝卜素）250μgRE/天800μgRE/天 b—胡萝卜素天 天（合成） 天（天然） 维生素D，VitD μg/天10μg/天 维生素E，VitE(以α— 生育酚当量计) 5mg a—TE/
天 150mg a—TE/天 维生素K，VitK 20μg/天100μg/天 维生素B1，VitB1 天 20mg/天 维生素B2，VitB2 天 20mg/天 维生素PP: 烟酸5mg/天 15mg/天 烟酰胺5mg/天 50mg/天 维生素B6，VitB6 天 10mg/天 叶酸100μg/天400μg/天 维生素B12，VitB12 1μg/天10μg/天 泛酸2mg/天 20mg/天 胆碱150mg/天 1500mg/天 生物素10μg/天100μg/天 维生素C，VitC 30mg/天 500mg/天 表1
维生素、矿物质的种类和用量 名称最低量最高量 钙，Ca250mg/天1000mg/天 镁，Mg100mg/天300mg/天 钾，K600mg/天1200mg/天 铁，Fe5mg/天20mg/天 锌，Zn5mg/天20mg/天 硒，Se 15μg/天100μg/天 铬，Cr3+15μg/天150μg/天 铜，Cu天天 锰，Mn mg /天 mg /天 钼，Mo20μg/天60μg/天 视黄醇当量（维生素A或维生素A加b—胡萝卜素）250μgRE/天800μgRE/天b—胡萝卜素天天（合成） 天（天然） 维生素D，VitDμg/天10μg/天 维生素E，VitE(以α—生育酚当量计)5mg a—TE/天150mg a—TE/天维生素K，VitK20μg/天100μg/天 维生素B1，VitB1天20mg/天
第6章 矿物质(Minerals)
第6章矿物质（Minerals） 6.1概述 所谓矿物质（Minerals）是指食品中各种无机化合物，大多数相当于食品灰化后剩余的成分，故又称粗灰分（Crude ash，CA）。矿物质在食品中的含量较少，但具有重要的营养生理功能，有些对人体具有一定的毒性。因此，研究食品中的矿物质目的在于提供建立合理膳食结构的依据，保证适量有益矿物质，减少有毒矿物质，维持生命体系处于最佳平衡状态。 食品中矿物质含量的变化主要取决于环境因素。植物可以从土壤中获得矿物质并贮存于根、茎和叶中；动物通过摄食饲料而获得。 食物中的矿物质可以离子状态、可溶性盐和不溶性盐的形式存在；有些矿物质在食品中往往以螯合物或复合物的形式存在。 6.1.1 矿物质的功能 6.1.1.1 机体的构成成分 食品中许多矿物质是构成机体必不可少的部分，例如钙、磷、镁、氟和硅等是构成牙齿和骨骼的主要成分；磷和硫存在于肌肉和蛋白质中；铁为血红蛋白的重要组成成分。 6.1.1.2 维持内环境的稳定 作为体内的主要调节物质，矿物质不仅可以调节渗透压，保持渗透压的恒定以维持组织细胞的正常功能和形态；而且可以维持体内的酸碱平衡和神经肌肉的兴奋性。 6.1.1.3 某些特殊功能 某些矿物质在体内作为酶的构成成分或激活剂。在这些酶中，特定的金属与酶蛋白分子牢固地结合，使整个酶系具有一定的活性，例如血红蛋白和细胞色素酶系中的铁，谷胱苷肽过氧化物酶中的硒等。有些矿物质是构成激素或维生素的原料，例如碘是甲状腺素不可缺少的元素，钴是维生素B12的组成成分等。 6.1.1.4 改善食品的品质 许多矿物质是非常重要的食品添加剂，它们对改善食品的品质意义重大。例如，Ca2+是豆腐的凝固剂，还可保持食品的质构；磷酸盐有利于增加肉制品的持水性和结着性；食盐是典型的风味改良剂等。 6.1.2矿物质的分类 食品中矿物质按其对人体健康的影响可分为必需元素（Essential element）、非必需元素（No Essential element）和有毒元素（Toxic element）三类。必需元素是指这类元素存在于机体的健康组织中，对机体自身的稳定具有重要作用。当缺乏或不足时，机体出现各种功能异常现象。例如，缺铁导致贫血；缺硒出现白肌病；缺碘易患甲状腺肿等。但必需元素摄入过多会对人体造成危害，引起中毒。非必需元素又称辅助营养元素，有毒元素通常指重金属元素如汞、铅、镉等。 食品中的矿物质若按在体内含量的多少可分为常量元素（Macro-element）和微量元素（Micro-element）两类。常量元素是指其在人体内含量在0.01%以上的元素如钙、磷等；含
矿物质、维生素推荐摄入量及作用汇总表
名称推荐摄入量来源作用钙成年人：800mg/d 11-18岁：1000mg/d 奶和奶制品 铁AI:男-15mg/d,女-20mg/d UL:50mg/d 动物肝脏、全血、畜禽肉类、 鱼类 提高机体免疫力，过量时促进细菌生长，对抵御 感染不利。 碘海洋生物甲状腺肿，克丁病 锌贝壳类海产品、红色肉类、内 脏缺乏：厌食、异食癖，也可能是影响儿童第二性征发育的营养素 硒缺乏症：克山病或大骨节病
名称推荐摄入量来源作用 维A 男性：800ugRE/d 女性：700ugRE/d 动物肝脏、鱼肝油、全奶、 蛋黄、有色蔬菜 正常视觉功能、维护上皮组织细胞的健康、维持骨骼正常生长发育，促进生长 与生殖，防癌、抗氧化、免疫调节 V D成年人：5μg/d 脂肪含量高的海鱼、动物肝 脏、蛋黄、奶油、干酪 造成钙、磷吸收和利用障碍，佝偻病、软骨病 维E （生育酚）AI:14mg/d 高等植物叶子和其他绿色 部分 维B1 （硫胺素）成年男：1.4mg/d 成年女：1.3mg/d 葵花籽仁、花生大豆粉、猪 瘦肉、小麦粉，玉米，小米、 大米等谷类食物 缺乏引起脚气病，神经炎 维B2 （核黄素）成年男：1.4mg/d 成年女：1.2mg/d 动物肝脏，蛋、奶眼、口、舌、皮肤、粘膜的炎症变化。
维B6 (吡哆素） AI:成年人1.2mg/d 抗心血管疾病 维B3 (维pp，烟酸）成年男：14mgRE/d 成年女：13mgRE/d 以玉米味主食容易缺乏癞皮病，出现3D症状：皮炎、腹泻、痴呆 维B9 (叶酸）成年人：400μ gDFE/d 动物肝、肾、鸡蛋、豆类、 酵母、绿色蔬菜、水果、坚 果 引起巨幼红细胞贫血，高同型半胱氨酸败血症，胎儿神经管畸形 维C （抗坏血酸） 100mg/d， UL:1000mg/d 蔬菜、水果参与化反应，还原作用，其他作用，坏血病 膳食纤维30g 润肠通便，预防痔疮；降低血清胆固醇，预防冠心病；预防胆结石的形成；预 防能量过剩和肥胖；维持血糖正常平衡，防治糖尿病；预防结肠癌