医学专家对人体的研究表明,人体是由多种元素组成的,其中碳、氢、氧、氮、钾、钠、钙、镁、硫、磷、氯11种元素占人体总重量的99.95%,称人体中的宏量（常量）元素。仅占0.05%的其他元素,称为人体中的微量元素。各种元素在人体内的丰度曲线与在地壳中的丰度曲线基本一致。
1979年世界卫生组织公布了14种人体必需的微量元素为：铁(Fe)、锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、氟(F)、碘(I)、硒(Se)、钒(V)、镍(Ni)、钼(Mo)、锶(Sr)和锡(Sn)。近年来人们又发现和证实了锂(Li)、硅(Si)、溴(Br)、硼(B)、等对人体健康有益。而对人体健康明显有害的，主要是一些毒性很强的元素,如铍(Be)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)、铊(Te)、锑(Sb)和碲(Te)等。
微量元素虽然只占人体总重量的0.05%左右,但它的营养作用与对人类的新陈代谢均有重大意义,这些元素是我们人体赖以生存所必须摄取的。美国著名的医学科学家H.A.施罗德博士（1965）曾作过这样精辟的论述：“对于生命,微量元素比维生素更为重要,因为它们不能像维生素那样可以合成,但是,它们必然以一狭窄的浓度范围存在于环境之中……”越来越多的研究证据显示,人体健康的关键是保持每一处组织、体液、细胞和器官内矿物元素含量的平衡。
矿物元素的生理功用
微量矿物元素的生理功用主要包括以下几个方面：
（1）微量矿物元素是在酶系统中起着特异的活化作用中心：有些微量元素是机体内多种酶的重要成分。酶是大的极为复杂的蛋白质结构,它能加速生物化学的反应。在已知的酶中,大多数都含有一个或几个金属原子。当酶分子中失去了微量金属时,酶的活力就丧失或下降。
（2）微量矿物元素帮助机体的激素发挥效用。激素是人体的内分泌腺分泌物进入血流中的化学物质。激素能调节人体重要的生理功能。因为激素只需要与细胞表面或细胞内部的几个关键位置相互作用,而微量元素正是能够促使激素发挥这样的效力。例如碘在甲状腺素中就起这样的作用。
（3）把普通元素运送到全身：微量元素铁是红细胞血红蛋白的重要成分,血红蛋白把氧带到组织细胞中,如缺铁就不能合成血红蛋白,氧就无法输送,组织细胞就不能进行正常代谢。
（4）平衡人体生理功能：微量矿物元素在体液内能调节渗透压、离子平衡和酸碱并以维持人体正常的生理功能。
（5）遗传作用：微量矿物元素与核酸的功能有关。核酸是遗传信息的携带者,而核酸中带有相当多的微量元素(铬、铁、锌、铜、锰、镍等)。动物实验表明,这些元素能影响核酸的代谢,所以微量元素可能在遗传中起着某种作用。
（6）参与维生素的结构：某些微量矿物元素是维生素的活性组成部分，例如维生素B12中的钴，没有钴就不能合成维生素B12。
大量证据显示矿物元素的存在与否以及这些元素之间的平衡起着重要的生化和营养功用。人体对矿物元素的吸收依赖于很多因素,包括年龄、胃酸分泌量、肠道菌群、肠道疾病和寄生虫以及膳食纤维的摄入量等。
一种食物不管营养有多么丰富,如果不能被吸收就等于零。营养元素若不能顺利通过肠粘膜细胞从而进入血液循环,就等于没有被吃下。营养元素必须进入细胞周围的水溶性微环境,才能参与到细胞的新陈代谢活动,而这是全部组织所赖以生存的关键。
年龄的增长导致胃功能退化以及胃酸分泌量的减少,从而使得从食物中摄取矿物元素的功能衰减，这也是加速人体老化的一个重要原因。
表1列出了八种依赖于胃酸才能被人体吸收的矿物元素：铬、铜、铁、镁、锰、钼、锌和硒。这些元素不论在食物中以何种形式存在,都得经由胃酸中的盐酸转化成离子态才能被人体吸收利用。
表1
锌存在于人体内各个体液、组织、细胞和器官中。锌元素的摄入不足会影响体内超过200种生化酶的正常工作,例如碱性磷酸酶。在厌食症的病人中,锌的缺乏直接影响到大脑对食物需求与否的神经认知和感受。近来的研究也表明,暴饮暴食症同样是由锌缺乏引起的。元素镁参与人体内超过300种生化酶的反应,这其中有很多与心血管病有着直接的联系。
还有两个因素不可忽视：疾病和药物-营养元素的相互作用。疾病会增加身体对多种微量元素的需求量。比如,情绪的紧张都会增加锌元素的需求。药物-营养元素的相互作用会导致细胞内矿物元素的缺乏和失衡。例如,肠道对铁元素的吸收会受到抗酸剂和四环素的影响。镁和锌元素会由于口服利尿剂、肾脏药物、青霉胺和抗酸剂的使用而过量代谢。
表2总结了一些典型的矿物元素的健康益处。
表2
近来的研究表明,矿物元素在对抗退行性疾病中起着重要作用。最新的研究显示,各种矿物元素达到平衡时起着非经典的生化功能,这些都和衰老等健康问题紧密相关。
毒性矿物元素和保护性矿物元素
毒性矿物元素例如铅、镉、汞和铝等的存在会使得有益的矿物元素在人体细胞中失衡。表3列出了这些毒性元素会影响到的组织和器官。
表3
镉主要来源于香烟烟雾和工业污染,它导致神经紧张、癌症以及免疫系统失常,同时还会大大增加其他元素的毒性。例如,镉会和氯结合释放出立氯化苯,改变肝脏正常的新陈代谢。镉也会积聚在肿瘤细胞中,研究发现前列腺癌中,镉的含量与癌变程度呈线性关系。幸运的是,几乎很少有镉从口腔中摄入,这得益于保护性的营养元素和矿物质。表4列出了这些具有保护性功能的营养元素和矿物质。
表4
无机与有机矿物
时不时地有营养品公司宣称她们的矿物补充产品更优越,因为是有机质结合态的,而不是无机态的。这些宣传产生了误导,值得在此讨论。
从植物生理学角度来说,矿物质以离子形式进入植物的根部是众所周知的。当有机结合态的矿物元素要进入植物根部时,必须首先被分解成离子形式才能顺利通过木质素层。然后向上通过各种膜进入树叶和其他部分。
矿物元素与皮肤健康
矿物元素在皮肤生长和生理功能的发挥中起到关键作用。矿物元素以多种酶的关键组分及一种特别的金属复合蛋白质--金属硫因的形式存在于皮肤组织中。
金属硫因是一种锌和铜复合分子,他能保护皮肤免受多余的锌的伤害。金属硫因存在于表皮的基础角蛋白细胞和毛囊细胞中,而且在受到化学激励或伤口愈合时能激发繁殖基础角蛋白细胞。在活性分裂角蛋白细胞中观察到的高浓度的金属硫因表明了锌在表皮繁殖过程中的重要作用。
人体内6%的锌元素存在于皮肤中,表皮和真皮中,其中表皮中的含量要高5倍。从皮肤生理学的角度来说,锌元素能稳定细胞膜,在几种金属酶中起着必要辅助因子的作用,并参与基底细胞的分裂和异化过程。锌元素也存在于皮肤中许多锌基酶中,包括基质金属蛋白酶、超氧化物歧化酶、碱性磷酸酶和RNA/DNA聚合酶。
缺锌会使得皮肤着色变化,毛发和指甲生长停滞以及皮肤损伤。
硒元素在皮肤细胞中以各种硒酶的形式存在,包括PHGPx和TDR,他们是抗氧化酶,能够消除过氧化物以保护皮肤免受自由基的伤害。TDR也和角蛋白细胞膜紧密相连,并降低UVB射线的伤害。
缺硒会增加几种患癌的风险,包括皮肤癌。缺硒或者硒含量过高都会导致皮肤生变。
硫是对消化和肝脏排毒起到关键作用的一种元素。所有的关节和连接组织包括毛发、皮肤和指甲都需要它。
铜对于女性生殖系统和性功能至关重要,它随着雌激素水平上下波动。铜对于健康的动脉血管,毛发和皮肤的着色,血液的生成,能量制造以及神经传导素比如多巴胺,至关重要。
钴是维他命B12的关键组分。神经系统和血液的生成都需要钴。缺钴导致贫血和痴呆。钴也是健康的皮肤、毛发、指甲的必要成分。VB12帮助细胞繁殖和皮肤的更新,缺VB12会导致皮肤干燥、痤疮和皱纹产生以及毛发和指甲变脆。
死海矿物盐含有多达35种矿物元素,人们发现它对皮肤病(牛皮癣、皮炎、湿疹、头皮屑、疥疮和皮脂溢),皮肤过敏(疹、疡、荨麻疹、瘙痒、接触性皮炎和某些过敏反应)和一般的皮肤问题(皱纹和皮肤松弛)都非常有帮助。研究显示死海盐能够使皱纹深度减少多达40%,同时还能帮助保湿、排毒、软化皮肤等。
矿物元素和DNA以及免疫系统
大量研究证据表明,微量矿物元素的缺乏会使得免疫系统受损,从而增加疾病和感染的几率。只有足够的摄入量才能保证免疫系统的正常运作和健康。
元素铁存在于和新陈代谢相关的每一个活性组织中。人体中有几百种含铁的蛋白质和酶。核苷酸还原酶是一种非常依赖于铁的生物酶,它是DNA合成过程不可或缺的。因此多种生理功能包括生长、繁殖、愈合和免疫都需要铁。
镁在人体结构和功能中扮演重要角色。成年人体有大约25克镁，60%的镁存在于骨骼中,27%于肌肉中,6-7%于其他细胞中,<1%于细胞外,DNA和RNA以及蛋白质合成过程中的许多步骤需要镁的参与。参与碳氢化合物和脂质体的合成的几种酶也需要镁。谷胱甘肽,一种重要的抗氧化剂,它的合成也需要镁。
元素钼存在于几乎所有含钼的酶中,在人体中,钼是四种酶的辅助因子：亚硫酸氧化酶,黄嘌呤氧化酶(催化DNA/RNA的前体核酸的分解,形成尿酸),醛氧化酶和线粒体偕胺肟还原组分(mARC)。
矿物元素是存在于所有身体组织和体液中的无机物质，它们的存在对于生命所依赖的许多生理化学过程至关重要。这些矿物元素可以广义的分为宏量(基本)元素例如钙、磷、钠、氯和微量元素例如铁、铜、钴、钾、镁、碘、锌、锰、钼、氟、铬、硒和硫。这些矿物元素是不同于蛋白质、脂肪、碳水化合物和维他命等的营养实体。尽管量不多,但这些它们是各种酶、激素和细胞的组成部分,它们之间的新陈代谢相互关联也影响到其它组织。
矿物元素对人体健康和人类福祉的重要性已经被意识到。这些营养元素的缺乏或紊乱会对新陈代谢和组织结构产生重要影响,从而导致多种疾病的产生。不幸的是,大多数人并没有从膳食中摄取到足够的这些必要元素。而且,随着年龄的增长,人体对这些基本和微量元素的需求都会增加,同时某些药物的服用也会助长这些元素的缺乏。因此获得摄取的膳食和水中矿物元素含量的信息,以及加工方法对其中的矿物元素含量的影响非常重要。
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微量元素对对身体的重要作用以及食物中所含微量元素
一、铁元素—贫血
瘦肉、莲子、黑木耳、海藻、黄花菜、香蕉、蘑菇、油菜、芝麻、动物肝和血、黄小豆、芹菜、海带、海蜇、谷类、胡萝卜、大豆制品、鱼、蛋黄、动物肾、绿色菜
二、碘——对能量代谢和小儿的生长发育非常重要
海带、紫菜、鲜鱼、干贝、海参、海蜇、蚶干
三、硒——有抗氧化作用
坚果类、鸡蛋、动物内脏、鱼类
四、锌——对小孩的生长发育、伤口愈合都有很好的作用
莲子、花生、芝麻、蛋类、瘦肉、动物肝、奶制品、紫菜、海带、红小豆、荔枝、栗子、虾类、海鱼类、瓜子类、杏仁、芹菜、柿子
五、铜——维持正常的造血功能和维护中枢神经系统的健康有重要作用
柿子、芝麻、柑橘、杏子、栗子、豆类、山楂、红糖、蘑菇、动物肝、绿色蔬菜、鱼虾
六、钙——骨质疏松
牛奶、杏、虾类、鱼类、海蜇、海带、棒子、萝卜、橄榄、杏仁、西红柿、大骨头汤（喝时加醋、可以使钙溶出）、蛋类
七、镁
糙粮、坚果、胡萝卜、黑枣、香蕉、菠菜、新玉米、谷类、黄花菜、菠萝、大豆制品、紫菜、花生
八、磷
坚果类、葡萄、虾、杏等
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七大营养要素对人体的重要性
人体重要的七大营养要素
1、蛋白质：伤口的自动缝合机
2、脂类：身体的能源库
3、碳水化合物：热量最主要的来源
4、维生素：防止疾病的重要物质
5、矿物质：营养的活跃分子
6、膳食纤维：杜绝消化道癌
7、水：没有它七天就会死
一、蛋白质：
蛋白质是一切生命的物质基础,约占人体总重的20%,占总固体量的45%,是构成和制造肌肉、血液、皮肤、骨骼等多种身体组织的主要物质,没有蛋白质就没有生命。
蛋白质在人体内是一个动态平衡状态。蛋白质是由碳氢氧氮组成的含氮化合物,基本结构是氨基酸。构成人体的氨基酸有22种,其中有9种是人体自身不能合成的,必须从饮食中摄取,称为必需氨基酸。其它13种为非必需氨基酸。氨基酸的不同组合构成人体不同种类的蛋白质。蛋白质作为能量代谢时,因含氮元素而不能被完全氧化,会产生尿酸、肌酐、尿素等废物经肾脏排出体外。肾功能有病变者,控制蛋白质的摄入量。
蛋白质的作用：
1.制造和修护人体组织。构成人体的肌肉、血液、皮肤、骨骼、头发、指甲等人体各种组织和器官,制造新组织,修护坏组织,如帮助伤口愈合。
2.构成人体内多种重要生理作用的物质,如酶、激素、抗体、血红蛋白等。
酶在人体内主要起崔化作用,参与人体的各种化学反应。激素在人体内主要起着重要的调节作用,促进和控制身体各种腺体、器官的活动信息。如甲状腺负责新陈代谢等。抗体制造免疫细胞,β淋巴细胞和T淋巴细胞有记忆功能,它们对以前遇到过的任何感染能快速作出反应,提高人体的免疫力。血红蛋白供给人体氧气,带走二氧化碳。
3.提高能量。每克蛋白质提供4千卡热量
二、脂类：
脂类是脂肪、胆固醇、磷脂、脂蛋白、糖脂的总称。
脂类是构成人体各种细胞的主要成份之一,其中磷脂和胆固醇是构成所有生物膜的主要成份。脂肪含量占人体总重量的15%左右,最低13%,最高占50%。脂肪是由甘油和脂肪酸构成的甘油三酯,其中脂肪酸又分为：饱和和不饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸又分为：单不饱和和多不饱和脂肪酸。有几种脂肪酸是人体自身不能合成,必须从饮食中摄取称为必需脂肪酸,亚油酸、亚麻酸。在膳食供给中,饱和脂肪酸、单不饱和、多不饱和脂肪酸的比例应为1∶1∶1。动物油提供的主要是饱和脂肪酸,植物油中提供的主要是不饱和脂肪酸。胆固醇是人体内重要的固醇类物质,80%由内分泌提供,20%由食物中摄取,血液中胆固醇的含量主要由膳食摄入量决定。胆固醇可以转化为多种类的固醇类激素,维生素D及胆汁的前体,在人体内起着重要的作用。卵磷脂由胆碱、肌醇、不饱和脂肪酸等共同合成,存在于细胞膜和神经外膜上,能降低血液中的胆固醇、分解脂肪酸,促进脂肪代谢,是降血脂、防止动脉粥样硬化的重要物质,称为血液的清道夫。卵磷脂还有健脑、预防老年痴呆症的功能。
脂类的作用
1.细胞膜、生物膜的主要成份。固定身体组织和器官,脂肪又是器官、关节的隔离层,填充和避免磨擦。
2.供给能量和储存能量。脂肪的摄入量应占总能量的20-25%。1克脂肪提供9千卡热量。每天还需要脂肪量70-80g。
3.促进脂溶性维生素的消化和吸收。
4.维持体温
三、碳水化合物(糖类)
糖类是由碳氢氧组成的碳水化合物。糖类分单糖、双糖、多糖。
1、单糖是糖类的基本单位,能被人体直接吸收和利用,常见的食物中有葡萄糖、果。
2、双糖是两个单糖组成,常见的有蔗糖、麦芽糖、乳糖。双糖基本上能被人体全部吸收和利用。
3、多糖是由多个单糖分子构成的化合物,主要指食物中的淀粉、膳食纤维。多糖需要经过淀粉酶分解之后才能被人体吸收和利用。多糖中的纤维素因人体内没有纤维酶而不能被人体吸收和利用。
碳水化合物(糖类)的作用：
1.提供能量。
主要是提供能量,并可以以糖原的形式储存能量,储存的能量一般在1200千卡左右,即一天的基本能量。人体的60-70%能量靠糖类提供。1克葡萄糖能提供4千卡热量。纯糖(葡萄糖、蔗糖)的摄入应限制在总能量的10%以下。1罐汽水含糖150千卡。
2.构成人体组织,如糖蛋白、核糖、糖脂等。
3.保护肝脏解毒,肝糖充足时,肝脏对乙醇、砷等有较强的解毒作用。
四、维生素
维生素又叫维它命,是生物体代谢所必须的一类低分子有机化合物。在人体含量很少,但生理作用很大,绝对不能缺少,一旦缺乏某种维生素,身体必有对应的临床表现。维生素分脂溶性和水溶性维生素两种类型。脂溶性维生素有：A、D、E、K。水溶性维生素有：C和B族。脂溶性维生素可以储存于肝脏中,缺乏症状较缓慢,摄入过多可引起中毒。水溶性维生素不能大量储存,缺乏症状出现快,每天必需摄入足够的需要量。多摄入可通过尿液排出体外,一般对身体无毒性。
维生素的作用：
维生素主要以辅酶的形式参与酶的功能,在调节人体广泛的物质代谢过程中起着十分重要的作用。维生素A：维生素A也叫视黄醇,和视力有关。主要表现为“暗适应”能力差,甚至患上夜盲症。
1.维持正常视觉：构成视紫红质物质,维持暗适应功能。
2.维持上皮细胞的正常生长与分化：包括皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道。
3.抗氧化剂：保护微血管免受自由基侵害,提高免疫力。β-胡萝卜素这一功能更强,转化为维生素A后功能减弱。
4.预防贫血：改善铁的吸收和运输。
5.促进生长发育：促进蛋白合成和骨细胞。
五、矿物质
矿物质是指人体必需的矿物质营养素。人体不能合成,必须由膳食摄入,用量少但生理作用很大,缺乏就会有相应的症状。矿物质分为：常量元素和微量元素。
1、常量元素：每日需要在100mg以上,包括钙、镁、钾、钠、氯、硫等。
2.微量元素：铁、铜、辛、锰、硒等。
矿物质的作用：
构成组织、构成酶,构成激素、激活酶。参与代谢,维持渗透压和酸碱平衡,维持神经肌肉的兴奋兴等。钙是人体内第五位含量最多的元素,是含量最多的无机元素,占人体总重量的1.5-2%,其中99%在骨骼和牙齿中,1%在体液和软组织中。
1.构成骨骼和牙齿。
2.维持渗透压和酸碱平衡,对血压有调控作用。
3.维持和增强神经传导作用,有安定、镇静作用。
4.维持和增强肌肉神经的兴奋性,肌肉的收缩需钙离子的参与。
5.参与血液凝固,钙离子担任着激活酶的作用。
6.参与合成胶原蛋白,血管和软组织增加弹性。
六、纤维素
膳食纤维素是指植物中不能被人体消化、吸收和利用的多糖类碳水化合物。纤维素本身不能提供能量,没有营养价值,但是对调节胃肠的消化、吸收、排泄、降低胆固醇、减缓糖类的吸收速度起着重要作用,是预防多种慢性病的重要物质,近年来被列为第七大营养素,被称为肠道的清道夫。联合国粮农组织颁布的纤维食品指导大纲指出,健康人每日常规饮食中应有30至50克(干重)纤维素。膳食纤维主要是从植物性食品(谷物及各种瓜果蔬菜)中获得。全麦粉的纤维含量可达25%以上,每人每天只吃200克,就可以获得充足的膳食纤维。精白面粉的纤维含量低于5%。大米的纤维含量更低,以米饭为主食的人群纤维缺乏现象更为严重。所以要想摄入足够的膳食纤维,只能依靠主食--谷物。
纤维素的作用：
1.能与胆固醇、甘油三酯结合,再随粪便排出体外,降低胆固醇、甘油三酯,预防心脑血管疾病。
2.刺激肠蠕动并保持水分,增大粪便体积,软化粪便,促进排便,防治便秘。
3.减缓葡萄糖的吸收速度,防治糖尿病。
4.促进毒素排泄,预防肠癌,并有养颜功效。
七、水
是地球上最常见的物质之一,是包括人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水是人体内的“润滑剂”,水在生命演化中起到了重要的作用。人类很早就开始对水产生了认识,东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素,水是中国古代五行之一；西方古代的四元素说中也有水。
水的作用：
1.人体构造的主要成分,水占成人体重的50%---60%
2、营养物质的溶剂和运输载体
3.调节体温和润滑组织
