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任务五
矿物质

钾就是人体必需的矿物质元素之一。什么是人体所需的矿物质?

矿物质(又称无机盐),是人体内无机物的总称,是地壳中自然存在的化合物或天然元素。矿物质和维生素一样,是人体必需的元素,也是人体必需的七大营养素之一。矿物质是无法自身产生、合成的,每天矿物质的摄取量也是基本确定的,但随年龄、性别、身体状况、环境、工作状况等因素有所不同。

矿物质在体内不能合成,必须从食物和饮用水中摄取;矿物质在体内组织器官中的分布不均匀;矿物质元素相互之间存在协同或拮抗效应;部分矿物质需要量很少,生理需要量与中毒剂量的范围较窄,过量摄入易引起中毒。根据矿物质元素在动物体内的含量多少,可将其分为常量元素和微量元素。

一、矿物质的种类及生理功能

(一)矿物质的定义及种类

人体中含有的各种元素,除了碳、氧、氢、氮等主要以有机物的形式存在以外,其余的60多种元素统称为矿物质(也叫无机盐)。其中25种为人体营养所必需。钙、镁、钾、钠、磷、硫、氯7种元素含量较多,约占矿物质总量的60%~80%,称为常量元素。其他元素如铁、铜、碘、锌、锰、钼、钴、铬、锡、钒、硅、镍、氟、硒共计14种,存在数量极少,在机体内含量少于0.005%,被称为微量元素。

(二)矿物质的生理功能

(1)构成机体组织的重要成分:钙、磷、镁是骨骼、牙齿的主要成分,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、辅因子或组成成分:钙可作为凝血酶的活化剂,锌是多种酶的组成成分;

(3)某些具有特殊生理功能物质的组成部分:如甲状腺素中含有碘,铁离子可携带血红蛋白等;

(4)维持机体的酸碱平衡及组织细胞渗透压;

(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。

(三)酸性食品和碱性食品

所谓酸性食物或碱性食物,并不是指味道酸或咸的食物,而是指食物经过消化吸收和代谢后产生的阳离子或阴离子占优势的食物。也就是说,某种食物如经代谢后产生的钾、钠、钙、镁等阳离子占优势的则属碱性食物;而代谢后产生磷、氯、硫等阴离子占优势的食物属酸性食物。柠檬、柑橘、杨桃等味道虽酸,但它经代谢后,有机酸变成了水和二氧化碳,后者经肺呼出体外,剩下的阳离子占优势,仍属碱性食物;同理,肉、鱼、蛋类和米面虽无酸味,但代谢后产生的阴离子较多,仍属于酸性食物。因此,不能从食物的味道来区分酸性或碱性食物。

二、常量元素

(一)钾(K)

1.生理功能

(1)钾可以调节细胞内适宜的渗透压和体液的酸碱平衡;

(2)有助于维持心跳规律正常,可以预防中风;

(3)协助肌肉正常收缩;

(4)在摄入高钠而导致高血压时,钾具有降血压作用。

2.缺乏症

缺钾时会造成全身无力、疲乏、心跳减弱、头昏眼花,严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡;当人体钾摄取不足时会导致水肿。另外,临床医学资料还证明,中暑者均有血钾降低现象。

钾过量时会出现高钾血症,指血K + 浓度高于5.5mmol/L,除因细胞内外转移而致外,高钾血症常反映总体K + 过多。人体摄入过多含钾食物一般并不会导致高K + ,对于身体健康的人,会自动将多余的钾排出体外。但伴有肾功能不全者则可能发生高钾血症,会出现肌肉无力,甚至瘫痪,心律紊乱等症状。

3.摄入量及食物来源

(1)摄入量。中国成人膳食钾的适宜摄入量(AI)为2000mg/d,孕妇和乳母为2500mg/d。

(2)食物来源。含钾丰富的水果有香蕉、草莓、柑橘、葡萄、柚子、西瓜等;菠菜、山药、毛豆、苋菜、大葱等也比较丰富;据测定茶叶含有1.1%~2.3%的钾,所以茶水是夏季最好的消暑饮品。

(二)钙(Ca)

钙是构成人体的重要组分,正常人体内含有1000~1200g的钙。其中99.3%集中于骨骼、牙齿组织,只有0.1%的钙存在于细胞外液,全身软组织含钙量总共占0.6%~0.9%(大部分被隔绝在细胞内的钙储存小囊内)。在骨骼和牙齿中的钙,为矿物质形式。而在软组织和体液中的钙则以游离或结合形式存在,这部分钙统称为混溶钙池。机体内的钙,一方面先构成骨骼和牙齿,另一方面则参与各种生理功能和代谢过程。

1.生理功能

(1)构成骨骼和牙齿;

(2)维持所有细胞的正常生理状态,如心脏的正常搏动;

(3)控制神经感应性及肌肉收缩,如减轻腿抽筋,帮助肌肉放松;

(4)帮助血液凝固;

(5)减轻经前症状;

(6)减少疲劳,加速精力恢复;

(7)增强人体抵抗力。

2.缺乏症

缺钙导致的症状非常多,而且不同的人群缺钙会引起不同的症状:儿童、青少年表现为长不高、发育迟、牙齿不齐、佝偻病、“O”形或“X”形腿;妇女表现为抽筋、腰酸背痛、骨关节痛、浮肿、牙齿松动;中老年人表现为骨质疏松、易骨折、驼背、掉牙脱发、腰酸背痛。

缺钙虽然可引起很多症状但是过量补钙也会对身体带来危害。高钙摄入能影响铁、锌、镁、磷的生物利用率,钙和其他矿物质还有相互干扰作用,严重者还会引起肾结石。

3.摄入量及食物来源

(1)摄入量。中国制定钙的每日推荐摄入量,少年及青年摄入量为1000mg/d,25~45岁的摄入钙量应为800mg/d,65岁以上的老人摄入量以1000mg/d为最佳,孕妇800~1200mg/d,哺乳期妇女的摄入量为1200mg/d。

(2)食物来源。钙含量丰富的来源有牛奶、酸奶、奶酪、虾皮、海产品、芝麻、芝麻酱、大豆、豆制品。此外鸡蛋、绿叶蔬菜、硬果、食用菌藻类、鱼粉、鱼松等也是钙良好来源。奶中钙含量丰富且吸收率高,因此被称为钙的良好来源。

(三)钠(Na)

钠是一种可溶性的元素,在胃肠道被吸收,进入血液后循环至全身各处。钠离子的量由肾脏进行精确控制,多余的钠与水分经由肾脏被一起排出体外,因此钠摄入过量时会增加肾脏的负担。此外血液中钠的含量升高会使渗透压升高,人会感到口渴,就会摄入大量的水分,多余的水分和钠必须通过肾脏来排出体外,这也增加了肾脏的负担。

1.生理功能

(1)钠是细胞外液中带正电的主要离子,参与水的代谢,保证体内水的平衡。

(2)维持体内酸和碱的平衡。

(3)是胰汁、胆汁、汗和泪水的组成成分。

(4)参与心肌肉和神经功的调节。

2.缺乏症

在日常的饮食中一般不会发生钠缺乏,钠缺乏时可造成生长缓慢、食欲减退、由于失水体重减轻、哺乳期的母亲奶水减少、肌肉痉挛、恶心、腹泻和头痛。此外,过多出汗和盐量不足可同时使能量耗尽,在这种情况下,应服用盐片和补充大量水分。

如果膳食中钠过多,钾过少,钠钾比值偏高,血压就会升高。体内水量的恒定主要靠钠的调节,钠多则水量增加,钠少则水量减少,所以摄入过多的食盐,易发生水肿。

3.摄入量及食物来源

(1)摄入量。根据《中国居民膳食营养素参考摄入量》,18岁以上成人每天钠的适宜摄入量为2200mg(约为6g食盐)。

(2)食物来源。除了食盐和其他有咸味的调味品外,钠含量丰富的食物为一些动物食品,如肉类和鱼类,还有虾、贝等水产品,以及奶类。植物性食品含钠较少,但是藻类含有较多的钠。

(四)镁(Mg)

镁是维持人体生命活动的必需元素,具有调节神经和肌肉活动、增强耐久力的功能。此外,镁也是高血压、高胆固醇、高血糖的“克星”,它还有助于防治中风、冠心病和糖尿病。

1.生理功能

(1)激活多种酶的活性:镁作为多种酶的激活剂,参与300余种酶促反应;

(2)维护胃肠道和激素的功能;

(3)维护骨骼生长和神经肌肉的兴奋性。

2.缺乏症

明显的镁缺乏症很少能看到,只有在各种原因引起的吸收不良、酒精中毒性营养不良、儿童时期的蛋白质能量营养不良等时出现镁的严重缺乏。常见的表现有肌肉震颤、手足抽搐、反射亢进、共济失调以及麻痹。有时听觉过敏、幻觉,严重时出现精神错乱、定向力失常,甚至惊厥、昏迷等。低镁血症患者可有房、室早搏等心律失常,房颤以及室速与室颤,半数有血压升高,在手足抽搐发作时更为明显,四肢厥冷而呈青紫色,自觉麻木。心电图呈现心速及室早搏较为多见。也有镁缺乏导致胰岛素敏感性降低、骨质疏松症等。

过量镁摄入,常伴有恶心、胃肠痉挛等胃肠道反应;严重者则出现嗜睡、肌无力、膝腱反射弱、肌麻痹甚至发生心脏完全传导阻滞或心搏停止。

3.摄入量及食物来源

(1)摄入量。一般认为,成人每日适宜的镁供给量为200~300mg。美国的食品和营养委员会对镁的推荐量为1岁以内婴儿每日为50~70mg,1~3岁为150mg,4~6岁为200mg,7~10岁为250mg;男性11~14岁为350mg,15~18岁为400mg,18岁以上的则均为350mg;女性11岁以上至成年300mg,妊娠和哺乳期增加150mg。中国营养学会的“安全和适宜的摄入量”指南,与美国的推荐量相似。

(2)食物来源。镁的丰富来源有海参、榛子、西瓜子、鲍鱼、燕麦片、小茴香、小米、苋菜、葵花籽、虾皮、砖茶、绿茶、花茶、海蜇皮、黄豆、木耳、海米、咖啡、可可粉、棉籽粉、花生粉、黑芝麻、大豆粉。

(五)磷(P)

磷存在于人体所有细胞中,是维持骨骼和牙齿的必要物质,几乎参与所有生理上的化学反应。磷还是使心脏有规律地跳动、维持肾脏正常机能和传达神经刺激的重要物质。

1.生理功能

(1)磷和钙都是骨骼牙齿的重要构成材料,是促成骨骼和牙齿的钙化不可缺少的营养素。有些婴儿因为缺少钙和磷,常发生软骨病或佝偻病。骨骼和牙齿的主要成分叫作磷灰石,它就是由磷和钙组成的。人到成年时,虽然骨骼已经停止生长,但其中的钙与磷仍在不断更新,每年约更新20%。也就是说,每隔5年就更新一遍。可是牙齿一旦长出后,便会失去自行修复的能力。如果儿童长牙时缺钙,牙齿就容易损坏;

(2)保持体内ATP代谢的平衡;

(3)磷是组成遗传物质核酸的基本成分之一,而核苷酸是生命中传递信息和调控细胞代谢的重要物质——核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的基本组成单位;

(4)参与体内的酸碱平衡的调节,参与体内能量的代谢。人体中许多酶也都含有磷。碳水化合物、脂肪、蛋白质这3种含能量的营养素在氧化时会放出能量,但这种能量并不是一次性放出来的,这其中磷在贮存与转移能量的过程中扮演着重要角色。

2.缺乏症

食物中有很丰富的磷,故磷缺乏是少见的,磷摄入或吸收的不足可以出现低磷血症,引起红细胞、白细胞、血小板的异常,软骨病;因疾病或过多的摄入磷,将导致高磷血症,使血液中血钙降低导致骨质疏松。

3.摄入量及食物来源

(1)摄入量。中国营养学会推荐磷的适宜摄入量为11~17岁1000mg/d,18岁及以上成人、妊娠期和哺乳期的妇女均为700mg/d。

(2)食物来源。磷在食物中分布很广,无论动物性食物或植物性食物,在其细胞中都含有丰富的磷,动物的乳汁中也含有磷,所以磷是与蛋白质并存的,瘦肉、蛋、奶、动物的肝、肾含量都很高,海带、紫菜、芝麻酱、花生、干豆类、坚果粗粮含磷也较丰富。但粮谷中的磷为植酸磷,不经过加工处理,吸收利用率低。

三、微量元素

(一)铁(Fe)

铁是人体的一种必需微元素,在人体内的分布非常广,几乎所有组织都包含铁,以肝、脾含量为最高,肺内也含铁。铁是血红蛋白的重要组成部分,是血液里输送氧和交换氧的重要元素,铁同时又是很多酶的组成成分与氧化还原反应酶的活化剂。

1.生理功能

(1)铁参与血红蛋白和肌红蛋白的组成,在氧和二氧化碳的运输和利用中起重要作用。缺铁严重时,可造成血红蛋白合成下降,出现缺铁或营养性贫血。

(2)铁是部分酶的构成成分,如NADH脱氢酶和琥珀酸脱氢酶等中含有铁,在氧化还原反应中发挥作用。

(3)铁与机体的免疫功能有关。缺铁使体液免疫和细胞免疫功能都受到不同程度的损失,使机体容易发生感染。

(4)铁是一些参与能量代谢和体温调节的辅助因子,缺铁将引起这些酶的生理作用发生改变。

2.缺乏症

铁是人体造血的重要元素之一,缺铁会导致缺铁性贫血,是世界上最常见的营养缺乏症之一,表现为乏力、易倦、头晕、儿童生长发育迟缓、智力低下、易感染等症状。

铁摄入过多时,身体会减少吸收率,因此通过食物摄入的铁并无中毒的风险。

但过量补充铁剂,使进入体内的铁量增加,可使铁在人体内贮存过多,因而可引起铁在体内潜在的有害作用,体内铁的贮存过多与多种疾病如心脏和肝脏疾病、糖尿病、某些肿瘤有关。肝脏是铁储存的主要部位,铁过量也常累及肝脏,成为铁过多诱导的损伤的主要靶器官。肝铁过载会导致肝纤维化甚至肝硬化和肝细胞瘤。

3.摄入量及食物来源

(1)摄入量。婴幼儿由于生长较快,需要量相对较高,需从食物中获得铁的比例大于成人;妇女月经期铁损失较多,孕期铁需要量增加,为此摄入量应适当增加。中国营养学会推荐铁的AI值成年男子15mg/d,成年女子20mg/d,孕妇、乳母25mg/d。

(2)食物来源。食物中含铁丰富的有动物肝脏、肾脏;其次是瘦肉、蛋黄、鸡、鱼、虾和豆类;绿叶蔬菜中含铁较多的有苜蓿、菠菜、芹菜、油菜、苋菜、荠菜、黄花菜、番茄等;水果中以杏、桃、李、葡萄干、红枣、樱桃等含铁较多;干果有核桃,其他如海带、红糖、芝麻酱也含有铁。食物中铁的吸收率在1%~22%,动物性食物中的铁较植物性食物易于吸收和利用。动物血中铁的吸收率最高,在10%~76%;肝脏、瘦肉中铁的吸收率为7%;由于蛋黄中存在磷蛋白和卵黄高磷蛋白,与铁结合生成可溶性差的物质,所以蛋黄铁的吸收率还不足3%;菠菜和扁豆虽富含铁质,但是由于它们含有植酸(小麦粉和麦麸中也有),会阻碍铁的吸收,铁的吸收率很低。

(二)锌(Zn)

锌作为人体的必需元素之一,是一种微量元素,不能在体内合成,只能通过食物来获取。

1.生理功能

(1)生理调节作用。锌是很多酶的组成成分,也是某些酶的激活剂。例如,锌参与糖代谢,每一个胰岛素分子内含有两个锌原子,锌与胰岛素的产生、分泌、贮存以及胰岛素的活性有密切的关系;参与红细胞运送氧气和二氧化碳有关的酶中也有锌;

(2)促进生长作用。锌与核酸及蛋白质的合成及对细胞的生长有密切的关系。含锌酶参与骨骼生长与营养物质代谢;锌还是维持皮肤正常生长所必需的元素;

(3)促进性功能发育作用;

(4)促进伤口愈合作用。锌可以维持上皮黏膜组织的正常黏合,加快伤口愈合;

(5)维持正常的暗视能力作用。锌有助于维生素A的合成和代谢,所以可以提高暗光视觉,改善夜间视力;

(6)保持正常味觉和食欲作用;

(7)提高免疫能力作用。

2.缺乏症

缺锌是引发各国重视的营养缺乏问题之一。缺锌会影响儿童生长发育,导致生长迟缓,身材矮小,影响男性性功能的发育;缺锌会使食欲下降,出现厌食甚至异食癖;缺锌还会造成机体的免疫功能低下。

3.摄入量及食物来源

(1)美国科学研究委员会推荐半岁以内婴儿每人每天需锌3mg,1岁以内5mg,1~10岁儿童(儿童食品)每天10mg。11岁以后至成年均需15mg。妇女妊娠期每天增加5mg,哺乳期增加10mg。中国营养学会推荐的每日膳食中锌的供给量与美国相似,但儿童从10岁起便每日增加15mg,而孕妇(孕妇食品)和乳母均每天只增加5mg。

(2)食物来源。膳食中锌主要来自一些蛋白质丰富的食物,如肉类、鱼类、贝类、虾蟹和动物内脏。甲壳类动物如牡蛎、田螺、蛤蜊等也富含锌。种子当中也含有锌,如芝麻、松子、葵花籽等。植物中的谷胚、坚果和粗粮也是锌的来源,但是吸收率低。

(三)碘(I)

碘是人体的必需微量元素之一,健康成人体内的碘的总量为30mg(20~50mg),其中70%~80%存在于甲状腺。

1.生理功能

碘在体内是合成甲状腺素的原料,甲状腺素有调节蛋白质的合成分解、促进糖和脂肪的代谢、调节机体水盐的代谢、促进维生素的吸收和利用、增强酶活力及促进生长发育的作用。

2.缺乏症

碘是一种需要量极少的矿物质,但也是世界上缺乏人群最多的一种营养素。

碘缺乏对不同生命阶段的影响:孕妇缺碘会导致流产、胎儿畸形、新生儿死亡率上升,出现呆小症、智力低下等;儿童及青少年缺碘会导致甲状腺肿及发育迟缓;成人缺碘会导致甲状腺肿及并发症,精神功能受损。碘缺乏病是一种地方性疾病,发病人群往往集中在一个地区,主要与当地的地质、水质和饮食有关。

需要注意的是碘摄入过多也有危害,同样会造成甲状腺肿。

3.摄入量及食物来源

(1)摄入量。中国营养学会推荐6个月以内婴儿每天需碘40mg,6个月~1岁50mg,7岁以前70mg,以后120mg,13岁以后至成年(包括老年)均为150mg,但孕妇增至175mg,乳母增至200mg。

(2)食物来源。碘的丰富来源有大型海藻、海产品和生长在富含碘的土壤中的蔬菜(蔬菜食品)。一般及微量来源有许多谷类(谷类食品)、豆类、根茎类和果实类食品。

(四)氟(F)

1.生理功能

氟是人类所需要的一种矿物质元素,是牙齿和骨骼不可缺少的矿物质,少量的氟有助于骨骼和牙齿的正常发育,可以促进牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀的抵抗力,有明显的预防龋齿的作用;同时,氟对骨骼的健康,尤其是预防骨质疏松症颇有帮助。据有关部门的统计,氟摄取较高的地区,老年人罹患骨质疏松症的比率也会降低。

2.缺乏症

身体中缺少氟会产生龋齿,使牙齿出现龋洞,还会造成骨质疏松,但氟长期过量时会产生危害,主要有氟斑牙、氟骨症。

(五)硒(Se)

1.生理功能

硒是一种强抗氧化剂,和维生素E一起作用,两者相辅相成,可起到抗衰老、增强免疫力和预防癌症等功效;硒参与构成很多酶类,特别是谷胱甘肽过氧化酶,可以保护细胞和组织,维持其正常功能;硒还有解毒功效,因为硒和金属有很好的亲和性;硒对甲状腺激素具有调节作用;硒还可以维持正常生育功能。

2.缺乏症

体内缺硒会导致体内自由基过多,引起衰老,抵抗力低下,易患感冒,严重缺硒会引发心肌病及心肌衰竭,还可引起克山病、大骨节病。

硒过量有一定的毒性,使指甲变厚、毛发脱落,肢端麻木,偏瘫。

3.摄入量及食物来源

(1)摄入量。中国营养学会制定硒的每日供应量1岁以内为15μg,1~3岁为20μg,4~6岁为40μg,6岁至成年人为50μg。

(2)食物来源。硒的丰富来源有芝麻、动物内脏、大蒜(大蒜食品)、蘑菇、海米、鲜贝、淡菜、金针菇、海参、鱿鱼、苋菜、鱼粉、黄油(油食品)、啤酒酵母、小麦胚和龙虾。良好来源有海蟹、干贝、带鱼、松花鱼、黄鱼、龙虾、羊油、豆油、猪肾脏、全小麦粒(粉)、螃蟹、猪肉和羊肉。一般来源有小茴香、冬菇、桃酥、红萝卜、全燕麦粉、啤酒、大米、橘汁和全脂牛奶。微量来源有玉米、小米、核桃、奶油蛋糕、油饼、水果(水果食品)和糖。

四、矿物质在食品加工过程中的营养价值变化

食品加工过程中,矿物质的损失和其他营养素不同,往往不是因为某些化学反应引起的,而是通过矿物质的流失和与其他物质形成不被人体所吸收的结合体而损失的。食品加工过程中清洗、整理、烫漂、蒸煮等手段都是矿物质损失的主要途径。在加工过程中也有矿物质增加的情况,一般是由于加工用水、食品添加剂的加入而引起的,或者是通过食品包装和加工容器接触造成的。 vheoUL3ilgiDaMV+w36oHaELn+fe5n+a2V2samAPZ+uIi7K0+S9jnksTR/pQfYvX

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