新编营养师手册(第三版)
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第六节 矿物质

一、概述

人体组织中几乎含有自然界存在的各种元素。矿物质占人体重量的5%左右。

按矿物质在体内的含量可以分为常量(宏量)元素和微量元素(以占人体重量的0.01%为界限)。钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫为常见的常量(宏量)元素;微量元素中以铁的含量为最高,还有锌、碘、铜、钴、氟、钼、锰、硒、铬等。

矿物质在机体内不能生成、不能转化,但是可以从各种途径排出人体,如粪、尿、汗、毛发、指甲、皮肤、肠、黏膜的脱落细胞,因此每天需要一定的摄入量。矿物质在体内随着年龄的变化而变化,且其在体内的分布极不均匀。

各种食物中都含有数量不同的矿物质,从食物中摄取矿物质是我们获得矿物质的主要途径。根据中国人的膳食习惯、生活方式以及人体的生长特点、生长时期,容易出现钙、铁、锌缺乏病。

矿物质的主要生理功能有:构成人体组织的重要成分,如骨骼、牙齿中的钙、磷、镁;(与蛋白质等一起)维持细胞内外的通透性、控制水分、维持渗透压以及酸碱平衡,维持神经肌肉的兴奋性(K、Na、Ca);构成酶的辅基、激素、维生素(钴)、蛋白质和核酸的成分,参与酶系的激活。

二、钙

钙在人体含量较多,占体重的1.5%~2.0%,成人有1200g钙,其中绝大多数(99%)集中在骨骼和牙齿。人体内的钙主要以羟基磷灰石结晶3Ca3(PO42·(OH)2的形式出现,少量为无定形钙Ca3(PO42,无定形钙是羟基磷灰石的前体。其余0.5%的钙和枸橼酸螯合或和蛋白质结合,另外0.5%为离子状态存在于软组织、细胞外液和血液中,称为混钙溶池,它与骨骼钙维持动态平衡,对机体许多生理功能都起到直接作用。当钙摄入过少、消耗过多时,人体以损失骨骼的钙含量来维持混钙溶池和血钙的平衡。

1.生理功能

(1)人体内最丰富的矿物质 以羟基磷灰石结晶形式存在于骨骼和牙齿。成人每年更新2%~4%,幼儿骨骼需要每1~2年更新一次,40~50岁以后每年骨骼的钙含量减少0.7%。

(2)肌肉纤维、心肌和骨骼肌的收缩都需要钙离子的参与 神经传递,神经冲动传导到神经接头,释放神经递质时需要钙离子的激发。细胞膜上的钙结合部位能影响细胞膜的通透性和稳定性。

(3)促进体内某些酶的活性以及激素的分泌。

(4)血液的凝固 凝血酶原在钙离子的催化下转变为凝血酶,后者将纤维蛋白原转化为纤维蛋白,使血液凝固。酸碱平衡等也都需要钙。

2.吸收、代谢与排泄

(1)小肠的上部是吸收钙的主要部位。婴幼儿时期钙的吸收率为50%,儿童期为40%,成人为20%,老年人为15%,不被人体吸收的钙在粪便中排出。影响钙吸收的因素有:

①机体缺钙时,如长期低钙摄入、生长期、骨折愈合期。

②维生素D能帮助钙的吸收。

③蛋白质分解出来的氨基酸(特别是赖氨酸、精氨酸)与钙形成可溶性钙有利于钙的吸收。

④脂肪消化不良时,未被吸收的脂肪酸与钙形成钙皂,影响钙的吸收。

⑤乳糖可以与钙螯合,形成低分子量可溶性络合物而有利于钙的吸收。

⑥酸性物质可增加钙的溶解度,促进钙吸收(而止酸剂可减少钙吸收)。

⑦草酸和植酸可以与钙形成不溶性钙盐,减少钙吸收,如蕹菜、菠菜、竹笋等含草酸较高。

(2)体内钙大部分通过肠黏膜上皮细胞的脱落、消化液分泌而排入肠道,有部分重吸收。正常膳食时有20%的钙从尿中排出,一般每天排出100~200mg钙;补液、酸中毒、高蛋白质饮食、高镁膳食、甲状腺素、肾上腺皮质激素、甲状旁腺素、维生素D以及长期卧床等都对钙的排泄有影响。

乳母通过乳汁每日排出150~300mg钙。在妊娠期间有30g的钙由母亲转输给胎儿。

(3)体内的钙代谢受体内的钙量以及内分泌系统的调控。

3.缺乏与过量

我国居民钙摄入量普遍偏低,因此钙缺乏病是常见的营养性疾病。主要表现为骨骼的病变,在儿童表现为佝偻病;成年人则表现为骨质疏松症。

钙为毒性最小的一类元素,但过量摄入钙也可能产生不良影响。高钙尿是肾结石的一个重要危险因素。此外,当钙与碱同时大量服用时可出现十分罕见的高钙血症,表现为肌张力松弛、便秘、多尿、恶心、昏迷,甚至死亡,临床上称“乳碱综合征”。症状表现可能有很大差异,其严重程度取决于钙和碱摄入量的多少和持续时间。

4.供给量和食物来源

钙的摄入量与蛋白质的摄入量有关,认为每摄入100g蛋白质需要1g钙。高温作业需要较多的钙;阳光不足地区,钙吸收不良,需要较多的钙摄入。

成人钙离子的需要量为800mg/d。随着不同的生长时期,钙的摄入量也不相同。钙的可耐受最高摄入量(UL)是2000mg/d。

奶和奶制品含钙量高且吸收率高,是钙的良好来源。其他食物如虾皮、海带、豆类、芝麻等钙含量也较高。常见食物的钙含量见表1-5。

表1-5 常见食物的钙含量

三、磷

磷是机体重要的元素,正常人体内含磷量为600~700g。体内的磷85%~90%以羟磷灰石形式存在于骨骼和牙齿中,其余10%~15%与蛋白质、脂肪、糖类及其他有机物结合,分布在细胞膜、骨骼肌、皮肤、神经组织及体液中。

1.生理功能

(1)构成骨骼和牙齿的重要成分 在骨的形成过程中每2g钙需要1g磷,形成无机磷酸盐。

(2)参与能量代谢 高能磷酸化合物如三磷酸腺苷及磷酸肌酸等为能量载体,在细胞内能量的转换、代谢中,以及作为能源物质在生命活动中起重要作用。

(3)组成生命的重要物质 磷是组成环腺苷酸、环鸟苷酸、肌醇三磷酸、核酸、磷蛋白、多种酶等的成分。

(4)调节酸碱平衡。

2.吸收与代谢

磷的吸收部位在小肠,代谢过程与钙相似,主要排泄途径是经肾脏。

3.缺乏与过量

一般情况下,机体不会由于膳食原因出现磷缺乏或磷过量。在一定特殊情况下,如早产儿仅喂以母乳,因母乳含磷量较低,可现出佝偻病样骨骼异常。

4.食物来源

磷在食物中分布广泛,无论动物性食物或植物性食物,都含有丰富的磷。

四、镁

正常成年人体内含镁20~28g,其中60%~65%存在于骨骼,27%分布于肌肉、心、肝、胰等组织。镁主要分布在细胞内,细胞外液的镁不超过1%。

1.生理功能

(1)激活多种酶的活性 镁作为多种酶的激活剂,参与体内300多种酶促反应。

(2)对钾、钙离子通道的作用 镁可封闭不同钾离子通道的外向性电流,阻止钾的外流;另外,镁作为钙阻断剂,具有抑制钙离子通道的作用,当镁浓度降低时,钙进入细胞增多。

(3)促进骨骼生长和神经肌肉的兴奋性。

(4)促进胃肠道功能。

(5)对激素的调节作用。

2.吸收与代谢

人体摄入的镁30%~50%在小肠吸收。正常人肠及肾的吸收与排泄机制,可调节镁在机体内稳态平衡。

3.缺乏与过量

由于饥饿、蛋白质-热能营养不良及长期肠外营养等因素可引起镁的摄入不足,胃肠道感染、肾病及慢性酒精中毒等也可造成机体镁的不足。镁缺乏可引起神经肌肉兴奋性亢进。一般情况下不易发生镁中毒。

4.食物来源

绿叶蔬菜、大麦、黑米、荞麦、苋菜、口蘑、木耳、香菇等食物含镁量较丰富。

五、钾

正常成人体内钾含量约50mmol/kg,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

(1)参与碳水化合物、蛋白质的代谢 葡萄糖和氨基酸经过细胞膜进入细胞合成糖原和蛋白质时,必须有适量的钾离子参与。

(2)维持细胞内正常渗透压 由于钾主要存在于细胞内,因此钾在细胞内渗透压的维持中起主要作用。

(3)维持神经肌肉的应激性和正常功能 细胞内的钾离子和细胞外的钠离子联合作用,可激活Na+-K+-ATP酶,产生能量,维持细胞内外钾钠离子浓差梯度,发生膜电位,使膜有电信号能力,膜去极化时在轴突发生动作电位,激活肌肉纤维收缩并引起突触释放神经递质。

(4)维持心肌的正常功能 心肌细胞内外的钾浓度对心肌的自律性、传导性和兴奋性有密切相关。

(5)维持细胞内外正常的酸碱平衡 当细胞失钾时,细胞外液中钠离子与氢离子可进入细胞内,引起细胞内酸中毒和细胞外碱中毒,反之,细胞外钾离子内移,可引起细胞内碱中毒与细胞外酸中毒。

2.吸收与代谢

摄入的钾大部分由小肠吸收,吸收率约为90%。肾是维持钾平衡的主要调节器官,约90%的钾经肾脏排出。

3.缺乏与过量

当体内缺钾时,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致死亡。此外,低钾会使胃肠蠕动减慢,导致肠麻痹,加重厌食,出现恶心、呕吐、腹胀等症状。

钾离子紊乱是临床上最常见的电解质紊乱之一,且常与其他电解质紊乱同时存在。血钾高于5.5mmol/L称为高钾血症,>7.0mmol/L则为严重高钾血症。高钾血症有急性与慢性两类,急性发生者为急症,应及时抢救,否则可能导致心搏骤停。临床表现主要为心血管系统和神经肌肉系统症状,其严重性取决于血钾升高的程度和速度,有无其他血浆电解质和水代谢紊乱合并存在。

4.食物来源

大部分食物都含有钾,但蔬菜和水果是钾最好的来源。

六、钠

钠是人体肌肉组织和神经组织的重要成分之一。钠主要以盐的形式广泛分布于陆地和海洋中。

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。钠对细胞外液渗透压调节与维持体内水量的恒定,是极其重要的。此外,钠在细胞内液中同样构成渗透压,维持细胞内水分的稳定。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。钠离子总量影响着缓冲系统中碳酸氢盐的比例,因而对体液的酸碱平衡也有重要作用。

(3)钠泵的作用 钾离子的主动运转,由Na+-K+-ATP酶驱动,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。钠与ATP的生成和利用、肌肉运动、心血管功能、能量代谢都有关系,钠不足均可影响其作用。此外,糖代谢、氧的利用也需有钠的参与。

(4)增强神经肌肉兴奋性 钠、钾、钙、镁等离子的浓度平衡,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.吸收与代谢

钠主要在小肠上段吸收,进入人体的钠部分通过血液输送到胃液、肠液、胆汁以及汗液中。每日从粪便中排出的钠不足10mg,在正常情况下,钠主要从肾脏排出。钠还可以从汗中排出,不同环境温湿度下,不同个体汗中钠的浓度变化较大。

3.缺乏与过量

人体内钠在一般情况下不易缺乏。但在某些情况下,如禁食、少食,膳食钠限制过严而摄入量非常低时,或在高温、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,可发生钠缺乏。钠缺乏早期症状不明显,有的可表现为倦怠、淡漠、无神、甚至起立时昏倒。失钠达0.55/kg体重以上时,可出现恶心、呕吐、血压下降、痛性肌肉痉挛,尿中无氯化物检出。当失钠达0.75~1.2g/kg体重时,可出现恶心、呕吐、视物模糊、心跳加速、脉搏细弱、血压下降、肌肉痉挛、疼痛反射消失,甚至淡漠、木僵、昏迷、外周循环衰竭、休克,终因急性肾功能衰竭而死亡。

钠摄入量过多、尿中Na+/K+比值增高,是引发高血压的重要因素。研究表明,尿Na+/K+比值与血压呈正相关,而尿钾与血压呈负相关。在高血压病家族人群较普遍存在对盐敏感的现象,而对盐不敏感的或较耐盐者,在无高血压病家族史者中较普遍。

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。急性钠中毒,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。

4.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,但人体钠的主要来源为食盐,加工、制备食物过程中加入的钠或含钠的复合物(如谷氨酸钠、碳酸氢钠等),以及酱油、盐渍或腌肉或烟熏食品、酱咸菜类、发酵豆制品、咸味休闲食品等。

七、铁

铁是人体必需微量元素中含量最多的一种,总量在4~5g。铁可分为功能铁和贮存铁两类。功能铁主要存在于血红蛋白中,占60%~75%;3%在肌红蛋白;1%为含铁酶类。贮存铁以铁蛋白和含铁血黄素形式贮存在肝、脾、骨髓中,占25%。

1.生理功能

铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素a和某些呼吸酶的辅酶的成分,参与二氧化碳、氧的转运、交换和组织呼吸过程。与红细胞的成熟有关,铁进入幼红细胞内,与卟啉结合形成血红素,与珠蛋白结合形成血红蛋白。

铁能催化胡萝卜素转化为维生素A,参与嘌呤与胶原的合成、抗体的产生以及脂类从血液中的转移,药物在肝脏的解毒等。铁与抗感染以及与淋巴细胞的转化率有关。

参与细胞色素及某些呼吸酶的构成,对组织呼吸和能量代谢有着非常重要的意义。

2.吸收与代谢

膳食中的铁在整个消化道内被吸收,主要在小肠。铁是主动转运到身体各部分并贮存在黏膜细胞内。

铁吸收的量与铁存在的状态有关,血红素铁(色素铁)和二价铁容易被吸收。动物性食物中铁的含量比植物性食物要高,吸收率也要高,可达20%~30%。肉类食物含有大量的血红素铁,并含有“肉因子”,能促进铁的吸收。非血红素铁主要存在于植物性食物、奶和奶制品中,需要消化、解离出三价的铁,再还原为二价铁后被人体吸收,其吸收率的大小与共同进食的食物中影响铁吸收的因素有关;植物性食物中含有的植酸、草酸和膳食纤维都可以抑制铁的吸收,平均铁的吸收率为2%~3%。混合性膳食中铁的吸收率为10%左右。血红素铁不受外来因素的干扰。

还原性物质、维生素B2、单糖、有机酸、胃酸等能够促进铁的吸收,体内缺铁时,铁的吸收量增加。能抑制铁吸收的因素有抗酸药物、植酸、草酸、膳食纤维等。

胎儿体内的铁可供其六个月的消耗。

3.缺乏与过量

长期膳食中铁供给不足,可引起体内缺铁或导致缺铁性贫血,多见于婴幼儿、孕妇及乳母。我国7岁以下儿童贫血平均患病率高达57.6%,其中1~3岁的幼儿患病率最高。孕妇贫血率平均为30%左右,孕末期更高。主要因机体需要量增加且膳食铁摄入不足引起。因月经过多,痔、消化道溃疡、肠道寄生虫等疾病的出血,也是引起铁缺乏的重要原因。

缺铁性贫血的临床表现为食欲缺乏、烦躁、乏力、面色苍白、心悸、头晕、眼花、免疫功能降低、指甲脆薄、反甲等。

铁的过量积蓄可发生血色病。

4.供给量和食物来源

铁在机体内可以反复利用或储存,男子每天丢失1mg,女子丢失1.5mg。铁的平均吸收率为10%左右。我国建议铁的日供给量为:成年男子12mg;成年女子18mg;孕妇、乳母28mg。

常见食物中铁的优质来源见表1-6。

表1-6 常见食物中铁的优质来源

八、碘

人体内含碘20~50mg,甲状腺组织含碘最高,碘的含量为0.5mg/kg,占体内总碘量的70%~80%。碘在人体的功能也是通过甲状腺素的功能体现出来的。

1.生理功能

碘在体内主要参与甲状腺素的合成,它的功能也在甲状腺素上表现出来。

(1)促进生物氧化,协调氧化磷酸化过程,调节能量转化。

(2)促进蛋白质合成,调节蛋白质合成和分解。

(3)促进糖和脂肪代谢。

(4)调节组织中水盐代谢。

(5)促进维生素的吸收和代谢。

(6)活化酶,包括细胞色素酶系和琥珀酸氧化酶系。

(7)促进神经系统的发育。

2.吸收与代谢

食物中的碘必须被离子化才能吸收,进入胃肠道后1h内大部分被吸收,3h全部被吸收。钙、铬、氟可以抑制碘的吸收。吸收的碘迅速运至血浆与蛋白质结合,并分布到全身各组织。

代谢中分解脱落的碘,部分被重新利用,其他从尿道(90%)或胆汁(10%)排出。乳汁中含有一定量的碘。

贮存的碘可供机体2~3个月的内分泌激素使用。正常情况下,碘的摄入与排出呈动态平衡。

3.缺乏与过量

缺碘可导致智力低下、呆傻、白痴等智力残疾。缺碘可导致地方性甲状腺肿,俗称粗脖子病。严重缺碘可导致地方性克汀病,这主要是由于胎儿期及婴儿期严重缺碘,患者呆傻、矮小、聋哑、瘫痪,呈现特殊丑陋面容。孕妇缺碘可导致早产、流产、死产、先天畸形儿、先天聋哑儿等。缺碘不很严重时,虽未出现典型的克汀病的症状,但仍有智力低下或发育滞后,即所谓的亚克汀病。

碘过量可使甲状腺功能亢进症的发病危险性提高;可以使隐性甲状腺自身免疫疾病转变为显性疾病;长期碘过量可使甲状腺功能减退症和亚临床甲状腺功能减退症的患病危险性提高。

4.供给量和食物来源

海产品含碘量高,特别是海带。

九、锌

人体含锌2~2.5g,主要存在于肌肉、骨骼和皮肤。按单位重量计算,以视网膜、脉络膜、前列腺含锌为最高,其次为肌肉、皮肤、肝脏、肾脏、心脏、脑。血液中的锌含量为红细胞占75%~88%,血浆为12%~22%,白细胞为3%。锌主要以金属酶、碳酸酐酶和碱性磷酸酶等的组分形式存在和发挥生理功能。

1.生理功能

(1)锌是很多金属酶的组成成分和激活剂 六大酶系中近200多种酶的活性与锌有关。

(2)促进生长发育与组织再生 锌是调节DNA复制、转录和转译的DNA聚合酶所必需的,与蛋白质和核酸的合成,以及细胞的生长、分裂和分化等过程都有关系。对胎儿的生长发育也非常重要。对于促进性器官和性功能的正常发育都是必需的。锌可能是细胞凋亡的一种调节剂。

(3)促进食欲 锌参与唾液蛋白的合成,对味觉与食欲有激发作用。

(4)参与维生素A的代谢和生理作用 对促进视黄醇的合成和构型转化、参与维生素A的动员和稳定血浆维生素A浓度,以及维持暗适应都起到重要作用。对维持皮肤健康也是必需的。

(5)参与免疫功能 直接影响胸腺细胞的增殖,使胸腺正常发育,以维持细胞免疫功能的完整。

(6)维持生物膜的结构和功能 锌能维持细胞膜的稳定,影响其屏蔽功能、转运功能以及膜受体功能。

(7)对激素的作用 锌不仅对激素的产生、储存和分泌有作用,而且可以影响激素受体的效能和靶器官的反应。

2.吸收与代谢

锌主要在小肠吸收,肠道依赖金属运载蛋白吸收锌。体内缺锌时,其吸收率增加。肠道内锌浓度可直接影响锌吸收。影响膳食中锌吸收的因素很多,植酸、半纤维素、铜、钙、镉可以抑制锌的吸收,蛋白质、维生素D则可促进其吸收。

当体内锌处于平衡状态时,膳食中约90%的锌由粪便排出,锌主要通过胆道-粪便排出,其次还有尿、汗、头发。毛发可用于测定锌,但应注意取样的部位以及毛发的长度等;也可以测定血锌。

3.缺乏与过量

锌缺乏病表现为生长迟缓、免疫力降低、伤口愈合慢、皮炎、性功能低下、食欲缺乏、味觉异常、食土癖、暗适应减慢等。男性的第二性征发育和女性生殖系统的发育演变延缓,女性月经初潮延迟或闭经,骨骼发育受影响,影响脑功能,使智商降低。也可出现嗜睡症、抑郁症和应激性症状。

体内的锌元素过量对人体有危害。补锌太多,成年后还易发展成冠心病、动脉粥样硬化等。另外,锌摄入量过多,会在体内蓄积引起中毒,出现恶心、吐泻、发热等症状,引起上腹疼痛、精神不振,甚至造成急性肾功能衰竭,严重的甚至突然死亡。

4.供给量和食物来源

我国锌的推荐供给量为:1~9岁为10mg,10岁以上为15mg,孕妇、乳母为20mg,锌的无可见不良反应水平(NOAEL)为30mg。

动物性食物中锌的生物利用率大于植物性食物,前者为35%~40%,后者为1%~20%。

锌的食物来源见表1-7。

表1-7 锌的食物来源

十、硒

硒在人体内的总量为14~20g,广泛分布于所有的组织和器官,浓度以肝、胰、肾、脾、牙釉以及指甲为高,脂肪组织最低。

1.生理功能

(1)抗氧化作用 硒是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的重要组成部分,有清除自由基(包括过氧化氢)的作用,与维生素E的抗氧化作用具有协同性。维生素E主要防止不饱和脂肪酸氧化,而硒(GSH-Px)主要作用于细胞内的过氧化物的分解,从而起到共同保护细胞及细胞膜的作用。

(2)与金属有很强的亲和力 硒能与汞、甲基汞、镉、铅结合,形成金属硒蛋白复合物而解毒,并排出体外。

(3)保护心血管、维护心肌的健康 克山病发生在低硒地区。

(4)促进生长、保护视力、抗肿瘤的作用 白内障患者和糖尿病失明者,补充硒后视力有明显改善。缺硒地区的肿瘤发生率明显较高,如胃癌。

2.吸收与代谢

主要在小肠吸收,无机硒和有机硒都容易被人体吸收,吸收率在50%以上。蛋氨酸硒的吸收率高于无机硒。溶解度大的硒吸收率大,植物中硒的生物利用率高于动物中的硒。维生素A、维生素E、维生素C、维生素B2、蛋氨酸可促进其吸收。硒与蛋白质结合后转运到人体各器官和组织。

硒大部分从尿排出,粪便中的硒是未吸收的,汗液和肺部也有排出。

3.缺乏与过量

硒缺乏已被证实是发生克山病的重要原因。临床主要症状为心脏扩大、心功能失代偿、心力衰竭或心源性休克、心律失常、心动过速或过缓等。生化检查可见血浆硒浓度下降,红细胞谷胱甘肽过氧化物酶活性下降。此外,缺硒与大骨节病也有关。

硒摄入过量可致中毒。主要表现为头发变干、变脆、易断裂及脱落。

4.食物来源

动物肝脏和肾脏、海产品、大蒜、肉类等是硒的良好来源。

十一、铬

铬存在于人体内各部分,主要以三价铬的形式存在,六价铬的毒性很大。正常人体内总共含有6~10mg的铬,而且在体内分布很广。

1.生理功能

(1)加强胰岛素的作用 糖代谢中铬作为一个辅助因子,是葡萄糖耐量因子(GTF)的重要组成部分。GTF能刺激葡萄糖的摄取,促进葡萄糖转化为脂肪等。

(2)预防动脉粥样硬化 铬能提高高密度脂蛋白,降低血清胆固醇。动物缺铬时,血清胆固醇较高,喂铬以后可使血清胆固醇降低。

(3)促进蛋白质代谢和生长发育 DNA和RNA的结合部位有大量三价铬,在核酸的代谢或结构中发挥作用。缺铬动物生长发育停滞。营养不良的儿童补充铬后,观察其生长速率显著增加。

2.吸收与代谢

无机铬化合物在人体的吸收率很低,其范围为0.4%~3%或更少。维生素C能促进铬的吸收。铬在粪便、尿中排出。

3.缺乏与过量

铬缺乏病尚无独立的临床表现,而是出现血脂、胆固醇和血糖升高,使人易患心脑血管病和糖尿病,严重危害人类健康。

铬中毒是指六价铬污染环境而引起的人体中毒,如长期从事铬酸盐工业生产的工人,易患皮肤溃疡、接触性皮炎、皮肤癌;长期吸入铬酸盐粉尘者可诱发肺癌。铬中毒时还可出现口腔炎和齿龈炎等。对铬中毒的治疗目前尚无特效疗法,一般是对症处理。饮食营养要加强,增加富含维生素C的新鲜蔬菜和水果;也有人认为大量吃糖可增加尿中铬的排出。

4.食物来源

膳食铬主要来源于谷类(346μg/kg)、肉类及鱼贝类(458μg/kg)。

十二、钼

人体钼总量约为9mg,分布于全身各组织器官,其中肝、肾和皮肤含钼较高。

1.生理功能

钼主要作为酶的辅助因子而发挥作用,是黄素依赖酶的组成成分。黄素依赖酶的主要作用有:①催化组织内嘌呤化合物的氧化代谢及尿酸的形成;②催化肝脏铁蛋白中铁的释放,促进铁与血浆中β-球蛋白形成运铁蛋白并顺利转运至肝和骨髓及其他组织细胞。

2.吸收与代谢

食物中的钼很容易被吸收,吸收率达88%~93%。膳食中各种硫化物可干扰钼的吸收。人体吸收的钼大部分很快更新并以钼酸盐形式从尿中排出,尿钼的排泄是调节体内钼稳态的重要机制。也有部分钼随胆汁经肠道排出。

3.缺乏与过量

钼缺乏时,体内能量代谢过程发生障碍,可致心肌缺氧、坏死。缺钼时,肝脏内的黄嘌呤氧化酶活力降低,尿酸排泄减少,可形成肾结石和尿道结石。钼还可加强氟的防龋作用,缺钼时可导致龋齿的发生。钼还参与铁的代谢,缺钼可导致缺铁,缺铁可致婴儿脑细胞数减少或功能低下,影响小儿智力发育,并可引起缺铁性贫血。

钼在自然界中分布较为分散,而且不均衡,某些地区土壤中钼含量过高,聚集到植物内,人食用后可发生中毒。过多的钼可使体内的黄嘌呤氧化酶的活性激增,结果发生痛风综合征、关节痛和畸形,肾脏受损使血中尿酸过多等。钼中毒还表现为生长发育迟缓、体重下降、毛发脱落、动脉粥样硬化等。

4.食物来源

钼广泛存在于各种食物中,动物肝、肾含量最丰富,奶及奶制品、干豆和谷类也较丰富。

十三、氟

正常人体内含氟总量约为2.6g,主要存在于骨骼和牙齿中,少量分布在毛发、指甲及其他组织。人体的氟含量与环境和膳食中氟的水平有关,高氟地区人群体内的氟含量高于一般地区人群。

1.生理功能

(1)维持骨骼和牙齿结构稳定性 适量的氟有利于钙和磷的利用,促进骨的形成和增强骨质坚硬性,加速骨骼生长。

(2)防治龋齿 氟可与牙釉质中羟磷灰石作用,在牙齿表面形成一层坚硬且具有抗酸性腐蚀的氟磷灰石晶体保护层,减少酸性物质生成,起到防治龋齿的作用。

2.吸收与代谢

从膳食摄入的氟有75%~90%由胃肠道迅速吸收进入血液,以离子形式分布到全身。大部分骨骼组织中的氟离子迅速与骨盐羟基磷灰石晶体表面上的OH-或交换,形成氟磷灰石沉积在骨和牙齿钙化组织。氟与骨骼之间形成一种可逆性的螯合代谢池,根据生理需要可经离子交换或骨再建过程缓慢动员释放,因此氟在骨骼中沉积与年龄呈负相关。

3.缺乏与过量

氟缺乏可能影响骨的形成,研究发现,氟的摄入不足可引起老年人骨质疏松发病率增加。

过量氟可引起中毒,急性中毒多见于特殊职业环境,慢性中毒多为高氟地区居民长期摄入含氟高的饮水而引起。氟中毒主要是对骨的危害,引起氟骨症。氟骨症的主要临床表现为腰腿及关节疼痛、脊柱畸形、骨软化或骨质疏松等。另外,氟斑牙也是氟中毒的主要危害,常见牙齿失去光泽,出现白垩色、黄色、棕褐色或黑色斑点,牙面凹陷剥落,牙齿变脆,易于碎落等。氟过量还会引起神经系统损伤,主要临床表现是记忆力减退、精神不振、失眠和易疲劳等。儿童摄入过量的氟可能会出现智力发育障碍等情况。

4.供给量和食物来源

中国营养学会推荐氟成人AI为1.5mg/d,氟的UL为3.0mg/d。

饮用水是氟的主要来源,饮用水中氟含量取决于地理环境中氟元素水平。食物中除茶叶、海鱼、海带、紫菜等少数食物中氟含量较高外,其他含氟量均较低。

十四、钴

钴可经消化道和呼吸道进入人体,一般成年人体内钴含量为1.1~1.5mg。进入人体的钴最初贮存于肝和肾,然后贮存于骨、脾、胰、小肠以及其他组织。

1.生理功能

钴作为维生素B12的组成成分,其功能通过维生素B12来体现,主要是促进红细胞的成熟。

钴可能有拮抗碘缺乏的作用,产生类似甲状腺的功能。

2.吸收与代谢

钴主要在小肠中吸收,主要经肾脏排出,少量从粪便和汗液排出。

3.缺乏与过量

缺钴可致红细胞的生长发育受干扰,发生巨幼细胞贫血(即恶性贫血)、急性白血病、骨髓疾病等。钴通过维生素B12参与核糖核酸及造血系统有关物质的代谢,人体若缺钴及维生素B12,红细胞的生长和发育将发生障碍,不仅数量减少,而且体积大(巨)、不成熟(幼)、血红蛋白含量少,不合格的红细胞进入血液,即发生巨幼细胞贫血。白血病是造血系统的一种恶性肿瘤,近年来对其发病机制进行了大量的研究,结果显示其发病可能与体内多种微量元素缺乏有关。

调查和研究发现,人类或动物如果把钴过量地摄入体内,都是有害的。高钴同样会引起红细胞增多、皮肤过敏等不良反应,甚至中毒。

4.食物来源

我国未制定钴的参考摄入量。活性钴在海产品中含量较高,动物性食物如肝、肾含量较高。