中国疾病预防控制中心营养与食品安全所胡小琪
写在课前的话
人体所需营养素矿物质是人体的构成组织、保持人体正常生理功能所必需的。在本课件中，作者介绍了矿物质的分类、特点、生理功能、矿物质缺乏的主要因素和钙、磷、铁、碘、锌、硒、铜、锰、铬的生理功能、供给量、食物来源等相关内容，通过学习，学员要掌握以上内容。
一、矿物质的概述
（一）定义
人体组织几乎含有自然界存在的各种元素.存在于人体的各种元素中，除碳、氢、氧
氮构成机体有机物质和水分（约占全重的95％左右）外，其余各种元素无论存在的形式如何，含量多少，都称为矿物质。目前认为有20余种矿物质是构成人体组织、保持正常生理功能所必需的。
矿物质的分类是怎样的？
（二）分类
根据体内它的含量和我们人体每天对它们的需要量不同，把它分为常量元素和微量元素。
1．常量元素：日需要量100mg以上，钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫等。
2．微量元素：
（1）必需微量元素：铜、钴、铬、铁、氟、碘、锰、钼、硒、锌
（2）可能必需微量元素：硅、镍、硼、钒
（3）有潜在毒性，但低剂量可能有功能作用的微量元素：铅、镉、汞、砷、铝、锡、锂。
（三）矿物质的特点
1．矿物质在体内不能合成，必须从食物和饮水中摄取
2．矿物质在体内分布极不均匀
3．矿物质相互之间存在协同或拮抗作用
4．某些微量元素在体内虽需要量很少，但因其生理剂量与中毒剂量范围较窄，摄入多易产生毒性作用。
（四）矿物质的生理功能
矿物质与其它营养素不同，不能在体内合成，也不能在代谢中消失，必须通过膳食进行补充，它的生理功能有：
1．构成人体组织的重要成分，如骨骼和牙齿等硬组织，大部分是由钙、磷、镁组成，铁为血红蛋白的组成成分；
2．在细胞内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；
3．维持神经和肌肉的兴奋性；
4．组成激素、维生素、蛋白质和多种酶类的成分。
（五）矿物质缺乏的主要因素
1.地球环境中各种元素的分布不平衡
2.食物中含有天然存在的矿物质拮抗物
3.食物加工过程中造成矿物质的损失
4.摄入量不足或不良饮食习惯
5.生理上有特殊营养需求的人群
二、常量元素
（一）钙
成人体内的钙总量约为1200g，为体重的2%。主要以羟磷灰石结晶[3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2]形式存在于骨骼与牙齿中；混溶钙池与骨骼钙间呈现动态平衡。
1．生理功能
⑴构成骨骼和牙齿的成分；⑵促进体内酶的活动；⑶维持神经和肌肉的活动：钙离子参与骨骼肌、心肌的收缩，平滑肌及非肌肉细胞活动兴奋性的维持。当钙离子浓度低时，神经肌肉兴奋性增强，可引起手足抽搐，而浓度过高时，则可损害肌肉收缩功能，引起心脏和呼吸衰竭；
⑷其他功能：参与血液凝固、激素分泌、维持体液体酸碱平衡、调节细胞正常生理功能。
?
上表显示了钙的代谢过程。首先食物钙进到小肠后有两个途径，第一，将近1/3的钙被人体吸收；第二将近80%的钙进入粪便排除，近30%的钙到身体以后变成血浆钙，受甲状旁腺激素和降钙素的调节，而后形成牙齿和骨骼，占体内99%的钙；另外还有1%的钙在软组织和细胞外液里，调节酸碱平衡，维持神经肌肉的兴奋性，血浆钙的另一排泄途径是通过肾脏随尿液排泄。
2．钙的吸收作用：依赖于机体对钙的需要、食物的种类和钙的摄入量。影响钙吸收利
用的膳食因素有促进作用维生素D、某些氨基酸（赖氨酸、色氨酸）、乳糖、酸性物质、钙磷比；抑制作用的有植酸、草酸、膳食纤维、脂肪酸。
3．钙的供给量：成人适宜摄入量(adequateintake,AI)为800mg/d，可耐受最高摄入量(UL)为2000mg/d。
不同人群钙的适宜摄入量(AI)mg/d
年龄 钙 年龄 钙 0～
0.5～
1～
4～
7～
11～
14～ 300
400
600
800
800
1000
1000 18～
50～
孕妇
早期
中期
晚期
乳母 800
1000
?
800
1000
1200
1200 ?
钙的供给量和食物来源有哪些？
4．供给量和食物来源
⑴奶和奶制品是钙的主要来源，含量和吸收率均高。
⑵在饮用牛奶的同时，不仅得到了充足的钙，还提供了其它营养素。
⑶小虾皮、海带、豆类、芝麻酱和绿色蔬菜等含钙也较丰富。
如图所示成年人的骨量存积50%以上都是在儿童青少年时期存积下来的，骨量随年龄的变化是不一样的。在20岁左右比较陡峭，最高峰在35岁左右。35岁以后补充多少钙，曲线都不可能再往上走，呈下滑趋势。最陡峭的在10岁左右，在青春期前后是补充钙最关键的时期，黑的实线是充足钙摄入曲线，骨量的曲线比较高，比较宽。粉红色的虚线，比较低，比较平。50岁左右女性出现绝经期，在绝经期由于急速变化，钙的摄入、吸收和绝经以前不一样，钙的吸收很低，骨量的存积也越来越少。在20岁以前，如果能把曲线拉高，绝经期以后，骨折区域图钙的摄入充足，骨折可能发生的年龄也许到70岁。如果曲线钙摄入不足，没有到绝经期，在四十几岁可能就会发生骨折。
（二）磷
1．磷的生理功能：构成骨骼和牙齿的重要成分；参与能量代谢；构成生命物质成分；酶的重要成分；调节酸碱平衡。
2．磷的供给量：成人磷的AI为700mg/d；UL为3500mg/d。钙磷比例维持在1:1～1.5之间比较好。
3．磷的食物来源：瘦肉、禽、蛋、鱼、坚果、海带、紫菜、油料种子、豆类等，几乎所有的食物均有磷，所以磷缺乏较少见。
三、微量元素
（一）铁
铁是人体重要的必需微量元素之一，一般体内铁的含量约为3-5克，其中70%的铁存在于血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类、辅助因子等中，称为“功能性铁”。其余30%的铁作为体内贮存铁，主要以铁蛋白和含铁血黄素形式存在于肝、脾和骨髓中。
1．铁的生理功能及缺乏症
（1）合成血红蛋白、肌红蛋白的原料：铁是制造血红蛋白的重要原料，血红蛋白是红细胞内的主要功能物资，担负氧的运输和代谢。血红蛋白含铁占全身总量的75％以上，婴幼儿、青少年、育龄妇女，尤其是孕妇、乳母和一些老年人是缺铁性贫血的好发人群；
（2）含铁酶的功能下降：铁缺乏使重要的含铁酶如细胞色素类、过氧化物酶、过氧化氢酶等酶功能下降，这些酶在物质和能量代谢中起重要作用；
（3）机体抗感染能力降低：临床研究表明，铁缺乏的婴幼儿腹泻、呼吸道感染患病率高，补铁后下降。
铁缺乏对健康的效应
2．食物中的铁有两种存在形式：血红素铁是血红蛋白及肌红蛋白中的铁，吸收率23%；非血红素铁主要以Fe（OH）3的形式存在于食物中，此类铁必须先溶解，与有机部分分离，还原为亚铁离子后，才能被吸收，吸收率3-8%。
3．铁吸收影响因素：促进铁吸收的抗坏血酸（维生素C）、动物蛋白质；抑制铁吸收有植酸、草酸、鞣酸、高磷低钙膳食；血红素铁以卟啉铁的形式直接被肠粘膜上皮细胞吸收,不受影响。
4．供给量及食物来源：制定每日铁的供给量与诸多因素有关：⑴铁的更新与丢失⑵生长发育所需的铁⑶不同生理条件下额外补偿的铁。铁含量丰富的食物有动物肝脏、全血、瘦肉、黑木耳、红糖、蛋黄、菌藻类、花生、核桃；奶和奶制品并非铁的良好食物来源。
不同人群铁的适宜摄入量(AI)mg/d
年龄 性别 铁 年龄 性别 铁 0～
0.5～
1～
4～
7～
11～
?
14～ —
—
—
—
—
男
女
男
女 0.3
10
12
12
12
16
18
20 18～
?
50～
孕妇
早期
中期
晚期
乳母 男
女
—
?
—
—
—
— 15
20
15
?
15
25
35
25 （二）碘
1．生理功能
⑴促进生物氧化，参与磷酸化过程，调节能量转换；
⑵促进蛋白质的合成和神经系统发育，这对胚胎发育期和出生后早期生长发育，特别
智力发育尤为重要；
⑶促进糖和脂肪代谢；
⑷激活体内许多重要的酶；
⑸调节组织中的水盐代谢；
⑹促进维生素的吸收和利用。
2．碘缺乏症
⑴婴幼儿缺碘会导致呆小病又称克汀病。临床表现有生长发育受阻、智力低下、身材矮小，而导致痴呆、聋哑。
⑵成年人缺碘会导致甲状腺肿大，而长期摄入过量碘也可以造成甲状腺肿。碘的UL为1000μg/d。
不同人群碘的推荐摄入量(RNI)μg/d
年龄 碘 年龄 碘 0～
0.5～
1～
4～
7～
11～
14～ 50
50
50
90
90
120
150 18～
50～
孕妇
早期
中期
晚期
乳母 150
150
?
200
200
200 3．碘的食物来源有海带、紫菜、蛤干、蚶干、干贝、淡菜、海参、海蜇等。我国是用碘盐补碘的方法来防治碘缺乏。其中合格碘盐的碘浓度应不低于20mg/kg。
（三）锌
1．分布：主要存在于肌肉、骨骼、皮肤、头发、视网膜、前列腺、精子等组织器官。
2．锌的生理功能
⑴金属酶的组成成分或酶的激活剂；
⑵促进生长发育；
⑶促进机体的免疫功能；
⑷维持细胞膜的结构；
⑸合成味觉素；
⑹对皮肤和视力有保护作用。
3．缺锌的危害：孕妇缺锌，则胎儿的核酸和蛋白质的合成会降低从而导致胎儿发育不良，体重减轻，畸形率增高（尤以神经管缺陷、性器官发育异常居多），容易引起胎儿宫内发育迟缓、智力低下等不良情况。而且锌缺乏与胎儿的生长延迟、神经系统发育缓慢、免疫功能下降也有密切关系。
锌含量的高低与哪些因素有关？
4．锌含量的高低与学习、记忆呈明显的正相关
锌主要结合在脑细胞膜上，在调节神经元的γ－氨基丁酸(中枢神经递质)浓度中发挥关键作用，特别是人脑海马区锌浓度较高，而海马是学习记忆的重要核团。因此，儿童缺锌影响海马区的正常代谢，影响学习记忆。孕妇缺锌会使子女的学习和记忆能力下降，缺锌发生越早，对学习记忆能力的危害就越大，且造成大脑海马区发育不良。成人缺锌促进神经细胞退化，甚至引起损伤。
5．缺锌的临床表现：
⑴食欲减退；
⑵生长发育停滞；
⑶性发育迟缓；
⑷味、嗅觉下降；
⑸伤口愈合不良等；⑹孕妇缺锌，会导致胎儿可发生先天性畸形。
6．锌中毒:在锌正常的摄入量和产生有害作用剂量之间有一个相对较宽的范围，加之人体内是有效的体内平衡机制，所以一般情况下人体不易发生锌中毒。但是如果成人一次性摄入2g以上的锌就会发生锌中毒，它的主要特征之一是锌对胃肠道的直接刺激作用会导致恶心、呕吐、上腹疼痛、腹泻。
7．锌的供给量：锌的RNI成人男性15mg/d、女性11.5mg/d；UL成人男为45mg/d，女性37mg/d
不同人群锌的推荐摄入量(RNI)mg/d
年龄 性别 锌 年龄 性别 锌 0～
0.5～
1～
4～
7～
11～
?
14～ —
—
—
—
—
男
女
男
女 1.5
8.0
9.0
12.0
13.5
18.0
15.0
19.0
15.5 18～
?
50～
孕妇
早期
中期
晚期
乳母 男
女
—
?
—
—
—
— 15.0
11.5
11.5
?
11.5
16.5
16.5
21.5 8．锌的食物来源：极好的来源有贝壳类海产品（牡蛎）、红色肉类、动物内脏类；良好来源有干酪、虾、燕麦、花生酱、花生、干果类、谷类胚芽和麦麸；微量来源有普通饮料、动物脂肪、植物油、水果、蔬菜、奶糖和白面包等。
(四)硒
1．生理功能
⑴参与酶的组成：硒是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的组成部分。GSH-Px在体内具有抗氧化作用，清除体内脂质过氧化物，阻断活性氧和自由基的损伤作用。保护细胞膜及组织免受过氧化物损伤，维持细胞的正常功能。在缺硒的情况下其活性下降；
⑵保护心血管和心肌的健康：能降低心血管疾病的发病率，减轻或消除心绞痛。缺硒严重时，可能会引起心肌细胞坏死、心肌小动脉和毛细血管损伤；
⑶有毒重金属的解毒作用；
⑷其他的功能有促进生长、保护视觉、抗肿瘤。
2．克山病、大骨节病：克山病是一种地方性心肌病，它的主要特点是散发于心肌的多发性局灶性心肌坏死。而大骨节病则是一种地方性畸形性骨关节病，它们两者的高发地区常重叠。
硒与克山病、大骨节病有着密切的关系。经调查发现，以低硒为中心的代谢紊乱是克山病、大骨节病人群共同具有的基本生化特征，在食物中加硒或口服亚硒酸盐可以控制克山病、大骨节病的发病率。
下列哪项元素的缺乏会导致克山病、大骨节病（）
窗体顶端
A.硒
B.铜
C.钙
D.碘
窗体底端
A.硒 B.铜 C.钙 D.碘 正确答案：A
解析：以低硒为中心的代谢紊乱是克山病、大骨节病人群共同具有的基本生化特征，在食物中加硒或口服亚硒酸盐可控制克山病、大骨节病。
不同人群硒的推荐摄入量(RNI)μg/d
年龄 硒 年龄 硒 0～
0.5～
1～
4～
7～
11～
14～ 15
20
20
25
35
45
50 18～
50～
孕妇
早期
中期
晚期
乳母 50
50
?
50
50
50
65 成年人硒的UL为400μg/d
3．硒的食物来源有海产品和动物内脏：如鱼子酱、海参、牡蛎、蛤蛎和猪肾。
（五）铜
1．铜的生理功能
⑴维持正常的造血功能；
⑵维护中枢神经系统的完整性；
⑶促进骨骼、血管和皮肤健康；
⑷抗氧化作用；
⑸与胆固醇代谢、心脏功能、免疫功能、激素分泌等有关。
2．铜的供给量和食物来源：2000年经中国营养学会提出成人铜：AI为2.0mg/d，UL为8mg/d，铜食物来源有牡蛎、贝类、动物肝、肾及坚果类、谷类胚芽、豆类等。正常膳食是可以满足人体对铜的需要，所以一般不易缺乏。
（六）锰
1．生理功能
⑴酶的组成成分或激活剂；
⑵维持骨骼正常发育；
⑶促进糖和脂肪代谢及抗氧化功能；
⑷与生殖功能有关；
⑸与神经功能有关，当缺乏时可能会引起神经障碍，发生抽搐、共济失调等症状。
2．锰的供给量与食物来源：经中国营养学会制订每日锰的AI成人为3.5mg/d，UL为10mg/d。
食物来源有糙米、米糠、麦芽、麦麸、核桃、海参、鱿鱼、茶叶、花生、干豆、莴苣、土豆、甘蓝。
（七）铬
1．铬的生理功能
⑴铬是体内葡萄糖耐量因子(glucosetolerancefacto,GTF)的重要组成成分，能增强胰岛素的作用；
⑵有提高高密度脂蛋白和载脂蛋白A的浓度及降低血清胆固醇的作用；
⑶三价铬与DNA结合，可增加其启动位点的数目，增强RNA和DNA的合成。
2．铬的供给量与食物来源：成人AI为50μg/d，UL为500μg/d，铬的食物来源有动物性食物肉类和海产品（牡蛎、海参、鱿鱼等）；植物性食物谷物、豆类、坚果类、黑木耳、紫菜等。
矿物质与其它营养素不同，不能在体内合成，也不能在代谢中消失，必须通过膳食补充，根据体内的含量和人体每天的需要量不同，分为常量元素和微量元素。在日常生活中一定要注意这些元素的供给量与食物来源。我们必须合理饮食，保持各种元素的摄入量，才能正常维持体内的矿物质。 ?
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