一、矿物质

一、矿物质

存在于人体内的各种元素，除C、H、O、N主要以有机物的形式存在外，其余各种元素主要以无机物的形式存在，统称为矿物质，也称作无机盐。矿物质分为常量元素和微量元素。

（一）常量元素

在体内含量较多（＞0.01%体重），每日膳食需要量都在100 mg以上的矿物质，称为常量元素，有钙、镁、磷、钾、钠、氯共6种。

1.钙

钙约占体重的2%。成人体内含钙总量约为1 200 g，其中约99%集中在骨骼和牙齿，主要以羟磷灰石［Ca10（PO4）6（OH）2］及磷酸钙［Ca3（PO4）2］两种形式存在；约1%的钙常以游离的或结合的离子状态存在于软组织、细胞外液及血液中，统称为混溶钙池。

（1）生理功能

①形成和维持骨骼和牙齿的结构。钙是骨骼和牙齿的重要成分，成骨细胞与黏多糖等构成骨基质，羟磷灰石及磷酸钙沉积于骨基质，形成骨骼及牙齿。

②维持肌肉和神经的正常活动。钙离子与神经和肌肉的兴奋、神经冲动的传导、心脏的正常搏动等生理活动有密切的关系。如血清钙离子浓度降低时，肌肉、神经的兴奋性增高，可引起手足抽搐；而钙离子浓度过高时，则损害肌肉的收缩功能，引起心脏和呼吸衰竭。

③参与血凝过程。钙有激活凝血酶原使之变成凝血酶的作用。

此外，钙在体内还参与调节或激活多种酶的活性作用，如ATP酶、脂肪酶、蛋白质水解酶、钙调蛋白等。钙对细胞的吞噬、激素的分泌也有影响。钙摄入量过低可致钙缺乏症，主要表现为骨骼的病变，即儿童时期的佝偻病和成年人的骨质疏松症。钙过量对机体会产生不利影响，如增加肾结石的危险、奶碱综合征等。

（2）膳食参考摄入量　中国营养学会提出的成年人钙适宜摄入量（AI）为800 mg/d。膳食中的钙主要在pH值较低的小肠上段吸收，需有活性维生素D［1，25-（OH）2D3］参与。适量维生素D、某些氨基酸（赖氨酸、精氨酸、色氨酸）、乳糖和适当的钙、磷比例，均有利于钙吸收。

膳食中不利于钙吸收的因素有：谷物中的植酸，某些蔬菜（如菠菜、苋菜、竹笋等）中的草酸，过多的膳食纤维、碱性磷酸盐、脂肪等。抗酸药、四环素、肝素也不利于钙的吸收。蛋白质摄入过高，增加肾小球滤过率，降低肾小管对钙的再吸收，易使钙排出增加。

（3）主要食物来源　奶和奶制品是钙的最好食物来源，含量丰富，且吸收率高。豆类、坚果类、绿色蔬菜、各种瓜子也是钙的较好来源。少数食物如虾皮、海带、发菜、芝麻酱等含钙量特别高。常见食物中的钙含量见表2-7。

2.镁

正常成人身体镁总含量约25 g，其中60%～65%存在于骨骼和牙齿中，27%分布于软组织。镁主要分布于细胞内，细胞外液的镁不超过1%。血清中镁相当恒定。

（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。镁能与细胞内许多重要成分，如三磷酸腺苷，形成复合物而激活酶系，或直接作为酶的激活剂激活酶系。

②抑制钾、钙通道。镁可封闭不同的钾通道，阻止钾外流。镁也可抑制钙通过膜通道内流。当镁耗竭时，这种抑制作用减弱，导致钙经钙通道进入细胞增多。

③维护骨骼生长和神经肌肉的兴奋性。镁是骨细胞结构和功能所必需的元素，使骨骼生长和维持，影响着骨的吸收。在极度低镁时，甲状旁腺功能低下而引起低血钙，使骨吸收降低。镁与钙使神经肌肉兴奋和抑制作用相同，血中镁或钙过低，神经肌肉兴奋性均增高；反之，则有镇静作用。

④维护胃肠道的功能。镁离子在肠道中吸收缓慢，促使水分滞留，具有导泻作用。碱性镁盐可中和胃酸。低浓度镁可减少肠壁张力和蠕动，有解痉作用，并有对抗毒扁豆碱的作用。

镁摄入不足、吸收障碍、丢失过多等可使机体镁缺乏。镁缺乏可致神经肌肉兴奋性亢进；低镁血症患者可有房室性早搏、房颤以及室速与室颤，半数有血压升高。镁缺乏也可导致胰岛素抵抗和骨质疏松。

（2）膳食参考摄入量　中国营养学会提出的成年人镁适宜摄入量（AI）为350 mg/d。膳食中的镁在整个肠道均可被吸收，但主要在空肠末端与回肠，吸收率约为30%。影响镁吸收的因素主要有镁的摄入量，当摄入少时吸收率增加，摄入多时吸收率降低。过多的磷、草酸、植酸和膳食纤维等可抑制镁的吸收。此外，由于镁与钙的吸收途径相同，竞争吸收而相互干扰。

（3）食物来源　镁普遍存在于各种食物中，绿叶蔬菜富含镁。食物中诸如糙粮、坚果也含有丰富的镁，肉类、淀粉类食物及牛奶中的镁含量属中等。精制食品的镁含量一般很低。除了食物外，从饮水中也可以获得少量镁，水中镁的含量差异很大，故摄入量常难以估计，如硬水中含有较高的镁盐，软水中含量相对较低。

3.磷

人体磷的含量约为体重的1%。成人体内含磷400～800 g，其中85%存在于骨骼和牙齿中，15%分布在软组织及体液中。

（1）生理功能　磷和钙一样是构成骨骼和牙齿的成分，也是组织细胞中很多重要成分的原料，如核酸、磷脂以及某些酶等。磷还参与许多重要生理功能，如糖和脂肪的吸收以及代谢。另外，对能量的转移和酸碱平衡的维持都有重要作用。

（2）膳食参考摄入量　中国营养学会提出的成年人膳食磷的适宜摄入量（AI）为700 mg/d。磷的吸收部位在小肠，其中以十二指肠及空肠部位吸收最快，回肠较差。肠道酸度增加，有利于磷的吸收，当肠道中存在一些金属的阳离子时，如钙、镁、铁、铝等，可与磷酸根形成不溶性磷酸盐，而不利于磷的吸收。肠道中维生素D能增加肠黏膜对磷的运转，可促进磷吸收。

（3）食物来源　磷在食物中分布很广。瘦肉、蛋、鱼、干酪、蛤蜊、动物的肝和肾中磷的含量都很高。海带、芝麻酱、花生、干豆类、坚果等中的含量也很高。但是，粮谷中的磷多为植酸磷，吸收和利用率较低。由于磷的食物来源广泛，一般膳食中不易缺乏。

4.钾

钾为人体的重要阳离子之一。正常成人体内钾总量约为50 mmol/kg，成年男性略高于女性。体内钾主要存在于细胞内，约占总量的98%，其他存在于细胞外。

（1）生理功能　钾的生理功能主要是：维持糖、蛋白质的正常代谢；维持细胞内正常渗透压；维持神经肌肉的应激性和正常功能；维持心肌的正常功能；维持细胞内外正常的酸碱平衡；降低血压作用。

人体内钾总量减少可引起钾缺乏症，如肌肉无力、瘫痪、心律失常、横纹肌肉裂解症及肾功能障碍等。消化道疾患如频繁的呕吐、腹泻时可使钾损失；各种以肾小管功能障碍为主的肾脏疾病，可使钾从尿中大量丢失；高温作业或重体力劳动，大量出汗而使钾大量流失等。

（2）膳食营养素参考摄入量　要维持正常体内钾的储备、血浆及间质中钾离子的正常浓度，至少需摄入1 600 mg/d。中国营养学会提出成年人膳食钾的适宜摄入量（AI）为2 000 mg/d。

（3）食物来源　蔬菜和水果是钾最好的来源。每100 g食物含量高于800 mg以上的食物有紫菜、黄豆、冬菇等。常见食物中的钾含量见表2-8。

5.钠

钠是人体不可缺少的常量元素，在一般情况下成人体内钠含量为77～100 g，占体重的0.15%左右。体内钠主要在细胞外液，占总体钠的44%～50%，骨骼中含量高达40%～47%，细胞内液含量较低，仅为9%～10%。

（1）生理功能

①调节体内水分与渗透压。钠主要存在于细胞外液，是细胞外液中的主要阳离子，约占阳离子总量的90%，与对应的阴离子构成渗透压，维持体内水量的恒定。此外，钾在细胞内液中同样构成渗透压，钠、钾含量的平衡是维持细胞内外水分恒定的根本条件。

②维持酸碱平衡。钠在肾小管重吸收时与H+交换，清除体内酸性代谢产物（如CO2），保持体液的酸碱平衡。

③钠泵。钠钾离子的主动运转使钠离子主动从细胞内排出，以维持细胞内外液渗透压平衡。

④维持血压正常。膳食钠摄入与血压有关，血压随年龄增高，这种增高中有20%可能归因于膳食中食盐的摄入。

⑤增强神经肌肉兴奋性。钠、钾、钙、镁等离子的浓度平衡时，对于维护神经肌肉的应激性都是必需的，满足需要的钠可增强神经肌肉的兴奋性。

（2）膳食营养素参考摄入量　人体内的钠在一般情况下，不易缺乏。每日摄入的钠只有小部分是身体所需。进入体内的钠，大部分通过肾脏随尿排出。钠还随汗排出，不同个体汗中钠的浓度变化较大，在热环境下，中等强度劳动4 h，可使人体流失钠盐7～12 g。高温、重体力劳动、过量出汗、胃肠疾病、反复呕吐、腹泻（泻剂应用）使钠过量排出丢失时；或某些疾病，如阿狄森病引起肾不能有效保留钠时；胃肠外营养缺钠或低钠时；利尿剂的使用抑制肾小管重吸收钠而使钠丢失等造成体内钠含量的降低，而未能弥补丢失的钠时，均可引起钠缺乏。钠的缺乏在早期症状不明显，倦怠、淡漠、无神，甚至起立时昏倒。中重度失钠时，可出现恶心、呕吐、血压下降、痛性肌肉痉挛。

在正常情况下，钠摄入过多并不蓄积，但某些情况下，如误将食盐当作食糖加入婴儿奶粉中喂哺，则可引起中毒甚至死亡。急性中毒，可出现水肿、血压上升、血浆胆固醇升高、脂肪清除率降低、胃黏膜上皮细胞受损等。钠摄入量过多、尿中Na+/K+比值增高，是高血压的重要因素。钠在小肠上部吸收，吸收率极高，几乎可全部被吸收，故粪便中含钠量很少。

（3）食物来源　钠普遍存在于各种食物中，一般动物性食物钠含量高于植物性食物，但人体的钠来源主要为食盐，以及加工、制备食物过程中加入的含钠化合物（如谷氨酸钠、小苏打即碳酸氢钠等），酱油、盐渍或腌制食品等。建议每日钠的摄入量小于2.3 g，约相当于食盐6 g。

6.氯

氯是人体必需常量元素之一。氯在成人体内的总量为82～100 g，占体重的0.15%，广泛分布在全身，主要以氯离子形式与钠、钾化合存在。其中氯化钾主要在细胞内液，而氯化钠主要在细胞外液中。除红细胞、胃黏膜细胞有较高的氯含量外，在大多数细胞内氯的含量都很低。

（1）生理功能

①维持细胞外液的容量与渗透压。氯离子与钠离子是细胞外液中维持渗透压的主要离子，二者约占总离子数的80%，调节与控制着细胞外液的容量与渗透压。

②维持体液酸碱平衡。氯是细胞外液中的主要阴离子。当氯离子变化时，细胞外液中HCO3-的浓度也随之变化，以维持阴阳离子的平衡；反之，当浓度改变时，Cl-随之变化，以维持细胞外液的平衡。

③参与血液CO2运输。

此外，氯离子还参与胃液中胃酸形成，胃酸促进维生素B12和铁的吸收；激活唾液淀粉酶分解淀粉，促进食物消化；刺激肝脏功能，促使肝中代谢废物排出；氯还有稳定神经细胞膜电位的作用等。

（2）膳食营养素参考摄入量　膳食中的含氯总比含钠多，但氯化物从食物中的摄入和从身体内的流失大多与钠平行，因此，除婴儿外所有年龄的氯需要量基本上与钠相同。中国营养学会提出中国居民膳食氯适宜摄入量（AI）见表2-9。

（3）食物来源　膳食中的氯几乎完全来源于氯化钠，仅少量来自氯化钾。因此，食盐及其加工食品酱油、盐渍、腌制或烟熏食品、酱咸菜以及咸味食品等都富含氯化物。一般天然食品中氯的含量差异较大；天然水中也几乎都含有氯，估计日常从饮水中可提供40 mg/d左右。

（二）微量元素

在体内含量较少（＜0.01%体重），每日膳食需要量为微克至毫克的矿物质，称为微量元素。人体必需的微量元素包括铁（Fe）、碘（I）、锌（Zn）、硒（Se）、铜（Cu）、钼（Mo）、铬（Cr）、钴（Co）等。此外，氟也属于必需的微量元素。

1.铁

铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，人体内铁总量为4～5 g。体内铁可分为功能性铁和储存铁，功能性铁是铁的主要存在形式，其中血红蛋白含铁量占总铁量的60%～75%，3%在肌红蛋白，1%为含铁酶类。正常男性的铁储存约为1 000 mg，女性仅为300～400 mg。

（1）生理功能

①铁为血红蛋白与肌红蛋白、细胞色素A以及一些呼吸酶的主要成分，参与体内氧与二氧化碳的转运、交换和组织呼吸过程。

②铁与免疫功能关系密切，铁可提高机体免疫力，增加中性粒细胞和吞噬细胞的功能。但当感染时，过量铁往往促进细菌的生长，对抵御感染不利。此外，铁还有许多重要功能，如催化β-胡萝卜素转化为维生素A，参与嘌呤与胶原的合成、抗体的产生、脂类从血液中的转运以及药物在肝脏的解毒等。

③体内铁缺乏，引起含铁酶减少或铁依赖酶活性降低，使细胞呼吸障碍，因而影响组织器官功能，降低食欲。铁缺乏是一种常见的营养缺乏病，特别是在婴幼儿、孕妇、乳母中更易发生。

④铁过量可致中毒，急性中毒常见于误服过量铁剂，多见于儿童，主要症状为消化道出血，且死亡率很高。慢性铁中毒可发生于消化道吸收的铁过多和肠道外输入过多的铁。多种疾病如心脏病、肝脏疾病、糖尿病及某些肿瘤等与体内铁的储存过多也有关。肝脏是铁过载损伤的主要靶器官，过量铁可致肝纤维化、肝硬化、肝细胞瘤。

（2）膳食参考摄入量　铁在体内代谢中，可被身体反复利用，一般除肠道分泌和皮肤、消化道、尿道上皮脱落损失少量外，铁排出的量很少。从膳食中吸收少量加以补充，即可满足机体需要。成人铁适宜摄入量（AI）男子为15 mg/d，女子为20 mg/d；可耐受最高摄入量（UL）男女均为50 mg/d。

（3）主要食物来源　铁广泛存在于各种食物中，但分布极不均衡，吸收率相差也极大。一般动物性食物中铁的含量和吸收率均较高，因此是膳食中铁的良好来源，主要为动物肝脏、动物全血、畜禽肉类、鱼类。植物性食物中铁吸收率较动物性食物为低。牛奶是贫铁食物。蛋黄中虽含铁较高，但因含有干扰因素，吸收率仅为3%。

2.碘

人体内含碘20～50 mg，甲状腺组织含的碘最高，含量约为0.5 mg/kg，占体内总碘量的70%～80%。碘在体内的功能也是通过甲状腺的功能体现出来的。

（1）生理功能　碘在体内主要参与甲状腺素的合成，其生理作用也是通过甲状腺素的作用表现出来的。主要是促进生物氧化，参与能量代谢；促进蛋白质合成，调节蛋白质合成和分解；促进糖和脂肪代谢；调节组织中水盐代谢；促进维生素的吸收和代谢；促进神经系统发育和垂体激素作用。

碘缺乏会引起甲状腺肿和少数克汀病。孕妇严重缺碘会殃及胎儿发育，使新生儿生长损伤，尤其是神经、肌肉、认知能力，以及胚胎期和围产期死亡率上升。高碘、低碘都可引起甲状腺肿。

（2）膳食参考摄入量　成人碘推荐摄入量每天为150 μg；可耐受最高摄入量为1 000 μg/d。

（3）主要食物来源　人所需的碘，主要来自食物，其次为饮水与食盐。海洋生物含碘量丰富，是碘的良好来源，如海带、紫菜、海鱼、蚶干、蛤干、干贝、淡莱、海参、海蜇、龙虾等。

3.锌

成人体内锌含量为2.0～2.5 g，肝、肾、肌肉、视网膜、前列腺中较高。血液中75%～85%的锌分布在红细胞，3%～5%分布于白细胞，其余在血浆中。

（1）生理功能　锌的主要生理功能是催化作用，还有结构功能和调节功能。锌对激素的调节和影响有重要的生物意义。现已证实结晶胰岛素中含有相当数量的锌，锌在胰岛素释放中起调节作用。

人类锌缺乏的常见体征是生长缓慢、皮肤伤口愈合不良、味觉障碍、胃肠道疾患、免疫功能减退等。但成人一次性摄入2g以上的锌会发生锌中毒，长期每天补充100 mg较大量锌可发生贫血、免疫功能下降、高密度脂蛋白胆固醇（HDL—C）降低等。长期每天服用25 mg锌，可引起铜继发性缺乏，损害免疫器官和免疫功能。

（2）膳食参考摄入量　成年男子的锌推荐摄入量定为每天15.5 mg，可耐受最高摄入量为每天45 mg。植物性食物中含有的植酸、鞣酸和纤维素等均不利于锌的吸收，而动物性食物中的锌生物利用率较高，维生素D可促进锌的吸收。我国居民的膳食以植物性食物为主，含植酸和纤维较多，锌的生物利用率一般为15%～20%。

（3）主要食物来源　锌的来源广泛，但食物中的锌含量差别很大，吸收利用率也有很大差异。贝壳类海产品、红色肉类、动物内脏都是锌的极好来源。植物性食物含锌较低，粮食精细加工可导致大量锌丢失。如小麦加工成精面粉大约丢失80%的锌；豆类制成罐头比新鲜大豆锌含量损失60%左右。

4.硒

硒是人体必需的微量元素，成人体内硒总量在3～20 mg，广泛分布于人体各组织器官和体液中，肾中硒浓度最高，肝脏次之，血液中相对低些，脂肪组织中含量最低。

（1）生理功能　主要是构成含硒蛋白与含硒酶，抗氧化，对甲状腺激素的调节作用，维持正常免疫功能。硒还具有抗肿瘤作用，补硒可使肝癌、肺癌、前列腺癌和结直肠癌的发生率明显降低。

硒缺乏是发生克山病的重要原因。克山病临床上主要症状为心脏扩大、心功能失代偿、心力衰竭等。此外，缺硒与大骨节病也有关，补硒可以缓解一些症状，对病人骨骺端改变有促进修复、防止恶化的较好效果。硒摄入过多也可致中毒，体征主要是头发脱落和指甲变形，严重者可致死亡。

（2）膳食参考摄入量　中国营养学会提出的每日膳食硒参考摄入量，18岁以上者推荐摄入量为每天50 μg，最高摄入量为每天400 μg。

（3）主要食物来源　硒的良好来源是海洋食物和动物的肝、肾及肉类。谷类和其他种子的硒含量依赖它们生长土壤的硒含量，因环境的不同而差异较大。蔬菜和水果的含硒量甚微。

5.铜

铜是人体必需的微量元素，正常成人体内含铜总量为50～120 mg，广泛分布于各种组织中。

（1）生理功能　铜在机体内的生理功能主要是催化作用；铜对脂质和糖代谢有一定影响，缺铜可使血中胆固醇水平升高，但铜过量又能引起脂质代谢紊乱；铜对血糖的调节也有重要作用，缺铜后葡萄糖耐量降低，对某些用常规疗法无效的糖尿病患者，给以小剂量铜离子治疗，常可使病情改善，血糖降低。

（2）膳食参考摄入量　中国营养学会制定了不同年龄各人群铜的AI值，成年人为2 mg/d，可耐受摄高摄入量值每天为8 mg。铜对于大多数哺乳动物是相对无毒的。

（3）主要食物来源　铜广泛存在于各种食物中。牡蛎、贝类海产品以及坚果类是铜的良好来源，其次是动物肝、肾组织，谷类胚芽、豆类等。奶类和蔬菜的含量最低（≤0.1 mg/100 g）。

6.氟

正常人体内氟总量为2～3 g，约有96%积存于骨骼及牙齿中。

（1）生理功能　氟在骨骼与牙齿的形成中有重要作用。人体骨骼固体的60%为骨盐（主要为羟磷灰石），氟能与骨盐结晶表面的离子交换，形成氟磷灰石而成为骨盐的组成部分。骨盐中的氟多时，骨质坚硬，而且适量的氟有利于钙和磷的利用及在骨骼中沉积，可加速骨骼成长，促进生长，并维护骨骼的健康。氟也是牙齿的重要成分，氟被牙釉质中的羟磷灰石吸附后，在牙齿表面形成一层抗酸性腐蚀的、坚硬的氟磷灰石保护层。

氟缺乏时，易发生龋齿，钙磷的利用会受影响而导致骨质疏松。摄入过量的氟可引起急性或慢性氟中毒，长期摄入低剂量的氟（1～2 mg/L饮用水）所引起的不良反应为氟斑牙，而长期摄入高剂量的氟则可引起氟骨症。

（2）膳食参考摄入量　氟的需要量大体为每天1～2 mg。人体每日摄入的氟大约65%来自饮水，30%来自食物。我国制定成年人每天AI定为1.5 mg，UL定为3.0 mg，规定饮用水含氟量标准为0.5～1 mg/L。膳食和饮水中的氟摄入人体后，主要在胃部吸收。氟的吸收很快，吸收率也很高，饮用水中的氟可完全吸收。

（3）主要食物来源　在一般情况下，动物性食品中氟高于植物性食品，海洋动物中氟高于淡水及陆地食品，鱼（鲱鱼28.50 mg/kJ）和茶叶（37.5～178.0 mg/kg）的氟含量很高。