无机盐及微量元素.ppt
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1、公共营养师(基础知识),TO STUDY,无机盐,【本章提要】,本章重点介绍了人体无机盐的组成、常量元素和微量元素等基本概念。论述了10余种常量元素和微量元素的主要生理生化和营养功能,介绍了这些元素的主要来源,人体对无机盐的需要量,无机盐缺乏症与过多症对人体健康的影响以及预防和纠正。,【本章提要】,第一节 人体无机盐组成及其生理意义第二节 宏量元素第三节 微量元素,第一节 人体无机盐组成及其生理意义,人体组织中含有自然界存在的各种元素,而且与地球表层元素组成基本一致(天人合一)。组成人体的元素有数十种,这些元素在机体内按照严格的方式和规律,有条不紊地进行着一系列相互联系的化学反应。其中碳、氢、
2、氧、氮元素主要以有机化合物形式构成有机化学物质和水分,约占整个人体重量的95%左右。其余部分均统称为矿物质(灰分),又可称为无机盐(4-5%左右)。,第一节 人体无机盐组成及其生理意义,一、人体无机盐的组成与分布 无机盐:人体内无机盐总量超过人体体重0.01%以上(6克/60千克),分为常量元素和微量元素。常量元素:又称为宏量元素,总量占人体重量0.01%以上,一般每日摄入量大于100毫克,如钾、钠、钙、镁、硫、磷、氯7种。微量元素:总量占人体体重的0.01%以下、日需要量在100毫克以下的元素称为微量元素,有铁、硅、碘、锌、镍、铜、锰、硒、氟、钼、钴、铬等。,第一节 人体无机盐组成及其生理意
3、义,人体必需微量元素8种:铁、锌、铜、硒、钴、钼、铬、碘。人体可能必需微量元素5种:锰、硅、硼、矾、镍;有争议微量元素:而氟、铅、镉、汞、砷、铝、锡等微量元素对人体具有潜在毒性,但是在低剂量时可能还对人体有一定益处。,第一节 人体无机盐组成及其生理意义,人体无机盐的分布:人体内矿物质随年龄增长而增加,但元素间比例变动不大。矿物质在体内分布极不均匀。钙、磷集中在骨筋和牙齿中,铁集中在红细胞中,碘集中在甲状腺组织中,钴集中在造血器官中(B12),锌集中在肌肉组织与皮肤中。矿物质不能在体内合成,只能通过膳食补充。,二、无机盐的生理功能,无机盐是构成机体组织和调节生理功能以及维持生命活动的重要物质,故
4、有“生命元素”和“无机营养素”之称。1.构成机体组织:如钙、磷、镁构成骨骼和牙齿,氟是牙轴质成分等,磷、硫构成组织蛋白,铁构成血红蛋白和细胞色素酶系;碘是甲状腺素,铜是多酚氧化酶,锌是胰岛素,细胞内液钾,细胞外液钠。,二、无机盐的生理功能,2.维持体液渗透压(与蛋白质协同):体液渗透压主要由矿物质(主要是NaCl/晶体)和蛋白质(胶体)来维持。在体液移动和储留过程中起重要的作用,保持各组织细胞渗透压,细胞蓄留一定水分,保持细胞紧张状态,并在细胞内外物质的迸出方面起重要的调节作用。3.维持酸碱平衡:碱性(钙、镁、钾、钠等金属元素)、酸性(磷、氯、硫等非金属元素)无机离子的适当配合,加上重碳酸盐和
5、蛋白质的缓冲作用,以及食物,维持着机体的酸碱平衡。,4.很多酶系的激活剂或组成成分:如镁离子对于氧化磷酸化的多种酶类可起到激活作用,盐酸对于胃蛋白酶原,氯离子对于唾液淀粉酶。5.维持神经和肌肉的正常功能:各种无机离子、特别是保持一定比例的钾、钠、钙、镁离子是维持神经肌肉兴奋性(动作电位)和细胞膜通透性的必要条件;钙对血液凝固、心脏和肌肉收缩、神经细胞调节。6.特殊生理功能:维持机体某些具有特殊性生理功能的重要成分之一,如血红蛋白和细胞色素酶系中的铁、甲状腺激素中的碘和谷胱甘肽过氧化物酶中的硒(抗氧化)。,二、无机盐的生理功能,由于新陈代谢,每天都有一定数量的无机盐从各种途径排出体外,因而有必要
6、通过膳食予以补充。无机盐在食物中分布很广,一般都能满足机体需要;在我国人群中,比较易缺乏的有钙、铁、锌。在特殊地理环境或其他特殊条件下,也可能有碘、硒等的缺乏问题。特别是对正在生长发育的儿童、青少年、孕妇和乳母,钙、铁或锌的缺乏较为常见。实验证明,体育运动使体内无机盐的代谢和需要量发生变化,因此,我们可根据体内无机盐代谢的变化情况,来评定运动员的机能状态或训练效果。,第三节 常量元素,一、钙 二、磷三、镁四、钾五、钠六、氯七、硫,(一)钙的含量、分布与吸收含量:钙是构成人体的重要组分,是机体含量最多的矿物质。正常人体内,男性成年人有10001100克钙,女性约800克,其含量仅次于碳、氢、氧、
7、氮。初生婴儿体内的钙量约占体重的0.8%,待到成年人时体内的钙占体重的1.5%2.0%。分布:其中约99以羟磷灰石形式存在于骨骼和牙齿中;其余游离钙以游离或结合的离子态存在于软组织、细胞外液及血液中,与骨骼中的钙维持着动态平衡,对血液凝固、肌肉收缩以及神经传导都是必需和至关重要的。,一、钙,分布:钙在人体内的分布与激素有关。维生素D和降钙素:它促使钙在骨中沉积,从而降低血钙;甲状旁腺素:它可使骨钙游离入血,使血钙升高,从而使体内钙的分布处于动态平衡。血液中钙的浓度为10毫克/100毫升。雌激素:分泌减少可导致骨质钙丢失加速,最终可产生骨质疏松/女性。,(一)钙的含量、分布与吸收,吸收:人体对钙
8、盐的吸收主要在小肠上部完成。在普通膳食中,摄入的钙仅有20%30%(吸收率)由小肠吸收并进入血液,而70%80%的钙将从粪便、尿、汗中排出,未被吸收。,(一)钙的含量、分布与吸收,影响钙吸收的有利因素维生素D:能促进钙的吸收;适量蛋白质和一些氨基酸:有利于钙的吸收,可能由于蛋白质消化所释出的氨基酸与钙形成可溶性钙盐。乳糖:对钙的吸收也有促进作用,钙与乳糖螯合,形成低分子量可溶性螯合物所致。低磷膳食、一些药物(如青霉素和新霉素)。肠内酸性物质:都有利于钙的吸收,如乳酸、醋酸、氨基酸均能促进钙的吸收。食物中钙浓度高或机体需要量大。,(一)钙的含量、分布与吸收,影响钙吸收的不利因素草酸和植酸:与钙形
9、成不溶性的草酸钙、植酸钙。在选择食物时,应注意草酸、植酸含量。膳食中磷酸盐:与钙结合成难溶性的正磷酸钙,膳食钙、磷应有适宜比例,成年人钙磷之比为 1:l-l:2,儿童为1.5:1。钙磷之比小于1时,会引起骨质疏松。可乐型饮料含磷过高。脂肪过多:特别是饱和脂肪酸过多可抑制钙的吸收。因为脂肪与钙结合可形成不溶性钙皂,称为皂化作用。年龄和肠道状态。钙的吸收随年龄的增大而逐渐减少。腹泻时肠道蠕动太快,食物在肠道停留时间短,有碍于钙的吸收。膳食纤维中的糖醛酸残基、一些碱性药物(如抗酸药、肝素)。,(一)钙的含量、分布与吸收,(二)钙的生理功能,1骨骼和牙齿主要成分:钙以羟磷灰石形式构成骨骼,以磷酸钙形式
10、构成牙齿。2.信号传递的信使(激素):细胞内信使,一些激素发挥作用时是以钙离子激素与相应膜受体作用,使细胞膜的钙离子通道开放,增加细胞内钙离子的浓度,通过钙离子与钙调蛋白的结合,激活钙调蛋白激酶而发挥激素的刺激作用。,3.参与肌肉收缩 在肌肉细胞的兴奋收缩偶联过程中,钙离子与肌原蛋白C结合,使后者构型改变,引发一系列的改变,表现出肌肉收缩的现象。4.维持神经肌肉兴奋性 血浆钙对维持神经和肌肉细胞的兴奋性有重要的作用。低血钙时,引起神经和肌肉细胞应激性增高,肌肉、手足痉挛;高血钙时/输液,肌肉软弱无力,心脏和呼吸衰竭。,(二)钙的生理功能,5.参与血液凝固(VK)凝血酶原转变为凝血酶时钙起着催化
11、剂作用,进而促使可溶性纤维蛋白原转变为纤维蛋白,凝血。6.酶的激活 钙是某些酶的激活剂,如ATP酶、脂肪酶、琥珀酸脱氢酶、蛋白分解酶等需钙才能被激活,发挥其催化活性。7.维持酸碱平衡和渗透压:方面也有一定的作用。,(二)钙的生理功能,8.可以预防近视的发生(VA)钙是眼球发育的必要物质,如果给予足够的钙。9.提高免疫功能 钙维持体内的正常免疫功能,如果缺钙,机体免疫功能下降,一些疾病也随之而来。,(二)钙的生理功能,(三)钙缺乏症及钙过量的危害,1.佝偻病(婴幼儿时期)生长发育旺盛,如长期摄入钙不足,并常伴随蛋白质和维生素 D 缺乏,可引起佝偻病,显现O形或X形腿、串珠肋、鸡胸、方颅、枕秃等体
12、征;同时牙齿发育不良,容易患龋齿。但维生素 D 摄入过多,骨垢过早形成,也会影响儿童正常发育,甚至形成小脑儿。,(三)钙缺乏症及钙过量的危害,2.骨质疏松/骨萎缩(成年人或老年人)缺钙,骨骼逐渐脱钙,形成骨质疏松症。周身骨痛,以腰背疼痛最为明显,易骨折。峰值骨度:20岁以前,为骨的生长阶段,其后10余年骨质继续增加,在35-40岁,单位体积内的骨质达到顶峰,称为峰值骨度。骨质疏松症此后骨质逐渐丢失,尤其妇女绝经以后,骨度(质)降低到一定程度时,甚至压缩变形,以致在很小外力下即可发生骨折,即为骨质疏松症。老年人骨萎缩:随着年龄的增长可能会出现个子变矮,这是由于缺钙可以造成骨萎缩。,(三)钙缺乏症
13、及钙过量的危害,3.骨质增生经常同时折磨老年人的骨质疏松症与骨质增生症是缺钙引起的一对孪生骨病。骨质增生是骨质疏松一种代偿。在缺钙的情况下甲状旁腺素与降钙素均分泌增加。其中,甲状旁腺素是促进破骨吸收增加,从而骨质疏松加剧,降钙素促进成骨加速新骨的生成,然而这种骨质丢失的代偿作用所形成的新骨远不能代替丢失的旧骨,这些新骨主要是在关节部位形成骨质增生。,(三)钙缺乏症及钙过量的危害,4.缺钙的人其它症状经常神经紧张,而且脾气暴躁,尤其是女性的月经前后和更年期,血钙降低,更容易出现这种情况。妇女在妊娠期与更年期出现的腰酸腿痛、牙齿酸痛等症状也与缺钙有关。腿抽筋、肠痉挛,吃饭、说话速度快等现象。,(三
14、)钙缺乏症及钙过量的危害,钙过量:一般认为每日补钙超过2000毫克就可称之为钙过量(强化钙食品及钙强化剂)。会在人体其他组织中沉积溶解:当过量补充钙质,超过血液的溶解能力时。若沉积在关节处,便会引起关节疼痛,沉积在心脏会引起传导障碍,导致心律紊乱。并且,过量的补钙会造成高钙血症、肾结石等疾病,严重的还会导致肾衰竭等多种器质性病变。,(三)钙缺乏症及钙过量的危害,高钙血症:当人体血清钙浓度大于10.5毫摩尔/升,或钙离子水平大于4.24.8毫摩尔/升,称为高钙血症。是过量补钙所导致的最常见的疾病。神经系统、消化系统、肾脏损伤、肾功能减退、肾脏钙沉积、低钾血症、心律失常,严重者可危及生命。影响必需
15、矿物质生物利用率:如铁、锌、镁、磷等。婴儿和儿童:食欲不振,影响其他营养物质吸收,骨骼过早钙化闭合,使得身高受到限制。,(四)钙的供给量和主要食物来源,世界卫生组织():推荐的钙供给标准为:成年男女400500毫克/天,孕妇、乳母10001200毫克/天。中国营养学会:对中国居民膳食钙推荐供给量为:成年男女800毫克/天,孕妇10001200毫克;乳母1200毫克。运动员:在高温环境中训练时,由于汗钙丢失使钙的需要量增加。训练情况下,钙的需要量每日1000-1200毫克(+200mg),大运动量训练时,钙的需要每日可增加到10001500毫克。运动时肌肉抽筋:可能与钙、镁离子代谢紊乱有关。,奶
16、和奶制品主要来源,不但含量高,吸收率也高,是婴幼儿最理想的钙来源。豆类、坚果类;可以连骨吃的小鱼小虾、虾皮;一些绿叶蔬菜、海藻类、木耳;硬水。食用骨粉。在儿童及青少年的膳食中加入食用骨粉(含钙20,吸收率约70)亦为膳食中补充钙的有效措施。,(四)钙的供给量和主要食物来源,(四)钙的供给量和主要食物来源,中国居民膳食钙参考输入量(DRIs),钙质较丰富的食物及其含量P114,常见食物钙含量(毫克/100g),(四)钙的供给量和主要食物来源,(三)钙缺乏的预防与平衡饮食,增加烹饪原料中的奶类,提高菜品中钙的吸收率如水焯可降低蔬菜草酸含量,面粉发酵可降低植酸含量,烹调中加醋可促进动物性食物中钙的吸
17、收等。其次要增加户外活动:日光浴/晒太阳:可增加皮肤中维生素D的转化。,二、磷,(一)磷的吸收与分布含量:磷是人体含量最高的元素之一,仅次于钙。正常人体内含磷600700克,每千克无脂肪组织约含磷12克。分布:体内磷85%90%集中于骨和牙,其余10%15%与蛋白质、脂肪、糖等有机物结合形成磷蛋白、磷脂(神经组织)及磷酸盐的形式,分布于全身各组织及体液中,其中一半存在于肌肉组织中。血磷浓度的正常范围成人为34.5毫克100毫升血液,儿童为47毫克100毫升血液。,(一)磷的吸收与分布,吸收:游离的磷酸盐在小肠的空肠段被吸收,其吸收过程与钙密切相关,钙磷的吸收有一个固定的比例,当食物中二者含量比
18、例不适宜时,过多的一种便随粪便排出。钙磷比例:成年人钙磷之比为 1:1-1:2,儿童为1.5:1。钙磷之比小于1时,会引起骨质疏松。调节:钙磷的吸收与代谢都由维生素D、降钙素和甲状旁腺素(破骨)调节,这样才能以恒定的比例存在于血清中。,(二)生理功能,1.构成骨骼和牙齿(磷和钙都是骨骼牙齿重要构成材料)。正常人骨骼中含磷总量为600900克左右,约占体内含磷总量的80。2.组成生命的重要物质(构成组织细胞中很多重要成分的原料)。核酸、磷蛋白、磷脂、环腺苷酸、环鸟苷酸、辅酶、细胞膜。3.参与许多重要生化反应理功能。如碳水化物和脂肪的吸收和中间代谢都需要有磷酸化合物存在。4.参与能量代谢(ATP和
19、CP中的磷具有储存和转移能量的作用)。5.调节酸碱平衡(尿中磷酸盐排出数量和形式有助于机体酸碱平衡调节),一般说来,如果膳食中钙和蛋白质含量充足,则所得到的磷也能满足需要。运动员磷每日需要量与钙呈适宜的比例,有报道,当运动量加大时,可引起磷的负平衡,因此,运动员膳食中应增加磷酸盐的供应。运动员磷的需要量每日为2-2.5克,力量性和耐力性项目运动员的需要量每日为4-4.5克。,(三)需要量,(四)磷的食物来源,磷广泛存在于动植物组织中:并与蛋白质或脂肪结合为核蛋白、磷蛋白和磷脂等,也有少量其他有机磷和无机磷化合物。谷类种子:主要为植酸形式的磷,利用率很低。但当用酵母发面时,或预先将谷粒浸泡于热水
20、中,则可大大降低植酸磷的含量而增高无机磷酸盐的含量,从而提高其吸收率。若长期食用大量谷类食品,可形成对植酸磷的适应力,植酸磷的吸收率可有不同程度提高。富含蛋白质食物中:牛奶及奶制品、蛋类、瘦肉、肝、肾很高;较丰富:海带、紫菜、芝麻酱、花生、干豆类、坚果粗粮。,(五)磷的缺乏,一般不会由于膳食原因引起营养性磷缺乏,只有在一些特殊情况下才会出现。如早产儿若仅喂以母乳,因人乳含磷量较低,不能满足早产儿骨磷沉积的需要,可发生磷缺乏,出现佝偻病样骨儒异常。,(六)磷的过量,一般情况下,不易发生由膳食摄入过量磷的问题。在某些特殊情况下,如医用口服、灌肠或静脉注射大量磷酸盐后,可引起血清无机磷浓度升高达1.
21、67毫摩尔(50毫克)/升,形成高磷血症;肾脏疾病,也会影响磷的排泄,导致高磷低钙血症。高磷血症,会影响骨髓的健康,干扰钙的吸收,严重可损害肝脏,引起脂肪肝及肝坏死。可乐等高磷酸饮料。,三、镁,叶绿素是广泛存在于植物叶茎中的色素,镁是叶绿素的中心离子。在各种食物中绿色蔬菜中含量最高,叶绿素经酸处理就会失去镁变成褐色的脱镁叶绿素,绿色蔬菜经腌渍后变色就是这一原因。可以说,没有镁就没有绿色的世界,镁对于人体健康也非常重要。镁是人体必需元素之一,在机体所含众多金属离子中,镁的含量居第四位。由于它在宏量元素中相对含量最低,故学术界称之为宏量元素中的微量元素。,三、镁,(一)生理功能1.多种酶的激活剂(
22、氧化磷酸化酶调节)镁是细胞内阳离子,主要浓集于线粒体中,对很多酶系统、特别对于氧化磷酸化有关的酶系统生物活性极为重要。2.维护骨骼生长(参与构成骨骼和牙齿;VD、钙和镁、V)成年人体内含镁2028克,70%以磷酸盐和碳酸盐形式参与骨骼和牙齿组成,为骨骼牙齿重要成分之一,25%的镁存在于软组织,主要与蛋白质络合物。,3.维持神经肌肉兴奋性,与钙、钾、钠合作。4.对神经系统的作用镁严重缺乏,大脑思维混乱、丧失方向感,沮丧,神经错乱,幻觉等。癫痫患者的血液和细胞中明显的缺乏镁,服用镁后效果较好。,(一)生理功能,5.维持心肌正常功能和结构:实验性镁缺乏在动物可引起心肌坏死。临床上镁对缺血性心脏病有治
23、疗效果,是由于在心脏缺血性损伤时,镁有维持心脏正常节律的作用。6.维持核酸结构稳定。阻止脱氧核糖核酸的合成和细胞生长。,(一)生理功能,(二)镁的缺乏症,血清钙下降,钙和镁失去平衡,神经肌肉兴奋性亢进情绪容易激动、疲乏感、脾气暴躁易怒、抑郁、心跳加快,对声音敏感,严重可出现抽筋颤抖、心律不齐、肌肉无力、痉挛、抽搐等。心血管功能潜在影响:房室性早搏、房颤以及室速与室颤,心肌梗塞,半数高血压升高;胰岛素抵抗;绝经后骨质疏松症。婴儿夜间不停地啼哭,幼儿可发生惊厥。,(二)镁的缺乏症,镁缺乏的原因:镁摄入不足、吸收障碍、丢失过多、加工精制的食物、动物性食物摄入过多;一些慢性疾病,如厌食、腹泻、呕吐、糖
24、尿病酮症、甲状腺机能亢进,肝脏或肾脏疾病等均可以出现镁缺乏。动物性食物摄入过多:而影响植物性食物的摄入,就容易出现镁缺乏。由于镁主要存在于植物性食品中。,(五)镁的缺乏的危害,血清钙下降,钙和镁失去平衡,神经肌肉兴奋性亢进情绪容易激动、脾气暴躁易怒,对声音敏感,严重可出现抽筋颤抖、心律不齐、肌肉无力、痉挛等。心血管功能潜在影响,房室性早搏、房颤以及室速与室颤,半数血压升高;胰岛素抵抗;绝经后骨质疏松症。婴儿夜间不停地啼哭,幼儿可发生惊厥。,(二)缺镁的影响因素,生活中的应激状态:可使体内镁的排泄大量增加而造成缺镁。是心理负荷超载导致致死性、缺血性心血管病的机理之一。饮酒会使食物中镁在肠道吸收困
25、难,并使镁排泄增强(尿续增多)。咖啡和茶喝得太浓、太多也会引起体内缺镁。镁钠钙协调:食盐过多使细胞内钙增多,镁续减少,血压升高。镁钾协调:肾疾病所致水肿病人常服失钾性利尿剂,当利尿反应出现后人们往往只注意补钾,而忽视补镁,此时服用富含镁钾的新鲜菜汁比单纯用氯化钾溶液效果要好。含磷化合物:是鱼、肉、蛋、虾等动物性食物中,丰富的含磷化合物阻碍镁离子的吸收,饮料中也存在含磷化合物过高的弊病镁代谢平衡失调是高血压、冠心病、糖尿病及其致命的血管并发病的共同发病原因。,(三)镁的过量,在正常情况下,机体能够调节镁正常代谢,一般不易发生镁中毒,但某些疾病时易缺乏。例如:肾功能不全者、糖尿病酮症的早期、肾上腺
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