第二十章矿物质及其营养功能 第一节矿物质营养元素的分类及其存在形式 、矿物质营养元素的分类 构成生物体的元素已知有50多种,除去C、H、O、N四种构成水分和有机物质的元素以外,其他元 素统称为矿物质成分。标准人体的化学组成如表20-。其他元素还有锗、钨、硒、溴、汞、硅、氟等也被 发现在各种生物体中。在人和动物体内,矿物质总量不超过体重的4%~5%,但却是人和动物体不可缺少 的成分。 表20-1标准人体的化学组成 元素 人体内含量 元素 人体内含量 65.0 45500 <14×10-4 12600 <1.3×10-4 <0.09 100 7000 3.0 2100 1.5 碳氢氮钙磷硫钾钠氯镁铁锌铷锶铜铝铅锡碘镉锰 砷锑镧铌钛镍硼铬钌 7×10-5 <7×10→ <005 <14×l <0.01 2.5×10 <14×10-5 2×10 8.6×10 0.006 15×10 <8.6×10 15×10 <8.6×10 <0.006 <86×10-5 5.7×10-3 <70×10 <0.005 3.3×10- <4.3×10 1.7×10 <3×10 <0.002 2×10 0.14 <14×10 <0.001 1.4×10 0.1 铊锆钼钴铍金银锂铋钒铀铯镓 <14×10-6 0.001 14×10-4 <1.3×10-6<9×10 1.1×10-4 0.08 <43×10-7<3×10-4 43×10-5 0.03 <14×10-7 4.3×10- 0.03 3×10-8 2×10 4.3×10-3 0.03 <14×10-8 0.02 <3×10-8 <2×10-6 2.3×10 0.016 14×10-1310-10 注:①转引自铃本庄亮:保健科学,1971,(3):155: ②人体内含量以体重x0kg计 从食物与营养的角度,一般把矿物质元素分为必需元素、非必需元素和有毒元素三类 必需元素是指这种元素在一切机体的所有健康组织中都存在,并且含量浓度比较恒定,缺乏时所 发生的组织上和生理上的异常,在补给这种元素后可以恢复正常,或可防止这种异常发生。但这种区分是 有条件的,所有的必需元素在摄取过量后都会有毒。 微量元素在生物体内已经发现的几十种元素中,含量在001%以上者称为大量元素或常量元素,低 于此限者称为微量元素或痕量元素。这些微量元素中有些可能的确是必需的(在一定范围内),有些则可能 333
333 第二十章 矿物质及其营养功能 第一节 矿物质营养元素的分类及其存在形式 一、矿物质营养元素的分类 构成生物体的元素已知有 50 多种，除去 C、H、O、N 四种构成水分和有机物质的元素以外，其他元 素统称为矿物质成分。标准人体的化学组成如表 20-l。其他元素还有锗、钨、硒、溴、汞、硅、氟等也被 发现在各种生物体中。在人和动物体内，矿物质总量不超过体重的 4%～5%，但却是人和动物体不可缺少 的成分。 表 20-1 标准人体的化学组成 人体内含量 人体内含量 元素 (%) (g) 元素 (%) (g) 氧 碳 氢 氮 钙 磷 硫 钾 钠 氯 镁 铁 锌 铷 锶 铜 铝 铅 锡 碘 镉 锰 钡 65.0 18.0 10.0 3.0 1.5 1.0 2.5×10＿1 2×10＿1 1.5×10＿1 1.5×10＿1 5×10＿2 5.7×10＿3 3.3×10＿3 1.7×10＿3 2×10＿4 1.4×10＿4 1.4×10＿4 1.1×10＿4 4.3×10＿5 4.3×10＿5 4.3×10＿5 3×10＿5 2.3×10＿5 45 500 12 600 7 000 2 100 1 050 700 175 140 105 105 35 4 2.3 1.2 0.14 0.1 0.1 0.08 0.03 0.03 0.03 0.02 0.016 砷 锑 镧 铌 钛 镍 硼 铬 钌 铊 锆 钼 钴 铍 金 银 锂 铋 钒 铀 铯 镓 镭 <1.4×10＿4 <1.3×10＿4 <7×10＿5 <7×10＿5 <2.1×10＿5 <1.4×10＿5 <1.4×10＿5 <8.6×10＿6 <8.6×10＿6 <8.6×10＿6 <8.6×10＿6 <7.0×10＿6 <4.3×10＿6 <3×10＿6 <1.4×10＿6 <1.4×10＿6 <1.3×10＿6 <4.3×10＿7 <1.4×10＿7 3×10＿8 <1.4×10＿8 <3×10＿8 1.4×10＿13 <0.1 <0.09 <0.05 <0.05 <0.015 <0.01 <0.01 <0.006 <0.006 <0.006 <0.006 <0.005 <0.003 <0.002 <0.001 <0.001 <9×10＿4 <3×10＿4 <10＿4 2×10＿5 <10＿5 <2×10＿6 10＿10 注：①转引自铃本庄亮：保健の科学，1971，(3)：155； ②人体内含量以体重 70kg 计。 从食物与营养的角度，一般把矿物质元素分为必需元素、非必需元素和有毒元素三类。 必需元素 是指这种元素在一切机体的所有健康组织中都存在，并且含量浓度比较恒定，缺乏时所 发生的组织上和生理上的异常，在补给这种元素后可以恢复正常，或可防止这种异常发生。但这种区分是 有条件的，所有的必需元素在摄取过量后都会有毒。 微量元素 在生物体内已经发现的几十种元素中，含量在 0.01%以上者称为大量元素或常量元素，低 于此限者称为微量元素或痕量元素。这些微量元素中有些可能的确是必需的(在一定范围内)，有些则可能
是通过食物和呼吸偶然地进入体内的,目前已知有14种是人和动物的营养所必需,即Fe、Zn、Cu、I、 Mn、Mo、Co、Se、Cr、Ni、Se、Si、F、V。 二、矿物质的存在形式 矿物质元素除了少量参与有机物的组成(如S、P)外,大多数以无机盐形式存在,尤其是一价元素都成 为可溶性盐,大部分解离成离子的形式。而多价元素则以离子、不溶性盐和胶体溶液形成动态平衡的形式 存在。 金属离子多以螯合物形式存在于食品中。螯合物形成的特点是:配位体至少提供两个配位原子与中心 金属离子形成配位键。配位体与中心金属离子多形成环状结构。在螯合物中常见的配位原子是O、S、N、 P等原子。影响螯合物稳定的因素很多,如配位原子的碱性大小、金属离子电负性以及pH等。一般来说 配位原子的碱性愈大,形成的螯合物愈稳定。但是螯合物的稳定性随着pH值减小而降低。在金属离子中 尤其是过渡金属容易形成螯合物。在食品中常见的环状螯合物有下列几种结构: O=C-0 C-0 草酸螯合物 磷酸螯合物-氨基酸螯合物 聚磷酸螯合物 其中六元环螯合物的例子除ATP、ADP等聚磷酸化合物外,还有叶绿素、血红素、维生素B2和钙酪蛋 白等 三、食品中的矿物质 (-)乳品中的矿物质 乳品中矿物质含量受来源、饲料等因素的影响。牛乳中,以K、Ca、Cl、P、Na和Mg等元素含量高。 乳中钾的含量比钠高3倍,均以可溶状态存在。钙、镁则与酪蛋白、磷酸和柠檬酸结合,一部分呈胶体状 态,一部分呈溶解状态存在。乳品在加工过程中,如热处理和蒸发都能改变盐的平衡而影响蛋白质的稳定 性。当乳加热后,钙和磷从可溶态改变为胶体态;当pH降低至52时,乳中所有的钙和磷又以胶体状态 变为可溶态。 (二)肉类中的矿物质 肉类中矿物质的含量一般为0.8%~1.2%。肉中常量元素以钠、钾和磷的含量较高,微量元素中铁的 含量较多。因此,肉类是饮食中磷和铁的重要来源 肉类中的矿物质一部分以无机盐呈可溶性状态存在,另一部分则与蛋白质结合而呈不溶性状态存在。 在肉类组织中,离子平衡对肉类的持水性起重要作用。 (三)植物产品中的矿物质 植物中矿物元素除极少部分以无机盐形式存在外,大部分都与植物中的有机化合物相结合而存在,或 者本身就是有机物的化学组成。如粮食中含量较高的矿物元素磷,是磷酸糖类、磷脂、核蛋白、辅酶、核 苷酸以及植酸盐等化合物中的一部分。 植酸盐是谷类、豆类中磷存在的主要形式。如小麦麸皮及胚中植酸的磷,分别占其总磷量的85.96% 和4798%‰。在大豆中有70%~80%的磷以植酸形式存在 植酸盐是肌醇磷酸酯的钾钙镁复盐。植酸是肌醇和磷酸所组成的酯类,亦称肌醇酯,结构如右
是通过食物和呼吸偶然地进入体内的，目前已知有 14 种是人和动物的营养所必需，即 Fe、Zn、Cu、I、 Mn、Mo、Co、Se、Cr、Ni、Se、Si、F、V。 二、矿物质的存在形式 矿物质元素除了少量参与有机物的组成(如 S、P)外，大多数以无机盐形式存在，尤其是一价元素都成 为可溶性盐，大部分解离成离子的形式。而多价元素则以离子、不溶性盐和胶体溶液形成动态平衡的形式 存在。 金属离子多以螯合物形式存在于食品中。螯合物形成的特点是：配位体至少提供两个配位原子与中心 金属离子形成配位键。配位体与中心金属离子多形成环状结构。在螯合物中常见的配位原子是 O、S、N、 P 等原子。影响螯合物稳定的因素很多，如配位原子的碱性大小、金属离子电负性以及 pH 等。一般来说， 配位原子的碱性愈大，形成的螯合物愈稳定。但是螯合物的稳定性随着 pH 值减小而降低。在金属离子中 尤其是过渡金属容易形成螯合物。在食品中常见的环状螯合物有下列几种结构： P O O O M M C O C O O O M C O R C N O H H H M O O O O P P P P O O O O O O O O O O 草酸螯合物 磷酸螯合物 聚磷酸螯合物 α-氨基酸螯合物 其中六元环螯合物的例子除ATP、ADP等聚磷酸化合物外，还有叶绿素、血红素、维生素B12和钙酪蛋 白等。 三、食品中的矿物质 (一)乳品中的矿物质 乳品中矿物质含量受来源、饲料等因素的影响。牛乳中，以 K、Ca、C1、P、Na 和 Mg 等元素含量高。 乳中钾的含量比钠高 3 倍，均以可溶状态存在。钙、镁则与酪蛋白、磷酸和柠檬酸结合，一部分呈胶体状 态，一部分呈溶解状态存在。乳品在加工过程中，如热处理和蒸发都能改变盐的平衡而影响蛋白质的稳定 性。当乳加热后，钙和磷从可溶态改变为胶体态；当 pH 降低至 5.2 时，乳中所有的钙和磷又以胶体状态 变为可溶态。 (二)肉类中的矿物质 肉类中矿物质的含量一般为 0.8%～1.2%。肉中常量元素以钠、钾和磷的含量较高，微量元素中铁的 含量较多。因此，肉类是饮食中磷和铁的重要来源。 肉类中的矿物质一部分以无机盐呈可溶性状态存在，另一部分则与蛋白质结合而呈不溶性状态存在。 在肉类组织中，离子平衡对肉类的持水性起重要作用。 (三)植物产品中的矿物质 植物中矿物元素除极少部分以无机盐形式存在外，大部分都与植物中的有机化合物相结合而存在，或 者本身就是有机物的化学组成。如粮食中含量较高的矿物元素磷，是磷酸糖类、磷脂、核蛋白、辅酶、核 苷酸以及植酸盐等化合物中的一部分。 植酸盐是谷类、豆类中磷存在的主要形式。如小麦麸皮及胚中植酸的磷，分别占其总磷量的 85.96% 和 47.98%。在大豆中有 70%～80%的磷以植酸形式存在。 植酸盐是肌醇磷酸酯的钾钙镁复盐。植酸是肌醇和磷酸所组成的酯类，亦称肌醇酯，结构如右。 334
o=P(Ohh (HO2P—O HO)2P一O O-P(Oh) (HOhP=O 植酸 植酸盐中的磷不易被动物充分利用,人体中植酸盐中的磷有60%被排出体外。植酸盐在植酸酶作用下 水解成磷酸和肌醇,在小麦、稻谷及其他谷类的糠麸中均含有丰富的植酸酶。许多微生物也含有较高活性 的植酸酶 矿物质在粮粒中的分布是不均匀的。在壳、皮、糊粉层以及胚部含量较多,而胚乳中含量较少。因此 在粮食加工制品中,精度越高,其灰分含量越少,颜色越白(如面粉)。果蔬中含有多种矿物质,以硫酸盐、 磷酸盐、碳酸盐或与有机物结合的盐类存在。 第二节人体对矿物质的吸收与代谢 、人体对矿物质营养的吸收与平衡 人体营养所需的矿物质成分,一部分来自作为食物的动、植物组织,一部分来自食盐和饮水。 无机盐类与水分一起在肠内被吸收。胃肠道对无机盐的吸收多在小肠内进行,但不同元素的吸收部位 有所不同,一般需在胃内酸性条件下与食糜中的配体形成复合物后才易吸收。金属元素铁、锌、铜等主要 经十二指肠和空肠吸收,但十二指肠对锌的吸收能力更强,锰的吸收部位主要是十二指肠,摄入消化道的 钴主要在空肠吸收。三价铬最易被吸收的部位是空肠,其次是回肠和十二指肠。非金属元素碘在整个胃肠 道均可被吸收,但在胃和小肠吸收迅速,空腹时1~2小时可完全吸收,在胃肠道有内容物时3小时也可 完全吸收。进入消化道的氟主要经胃和小肠吸收。可溶性硒和食物中的硒大部分在十二指肠被迅速吸收 小部分由小肠吸收。肠对盐的吸收没有限制,因为盐的吸收而产生的体内渗透压和离子成分的变化是通过 加速排尿(经肾排盐)和大量饮水来消除的 非金属元素氟、硒、碘等由于机体不存在吸收调节机制,摄入量增加,吸收量也相应增加,其吸收率 可达70%~90%以上。水溶性的氟几乎可全部吸收,食物中的氟约80%被吸收,碘几乎可以被完全吸收, 粪便中排出的碘很少。元素硅虽然经饮食摄入较多(约300mgd),但其吸收率仅1%。金属元素的吸收率也 有较大差别,正常人经口摄入的铜,吸收率可达32%,钼在胃肠道的吸收率约为50%,水溶性钒离子的吸 收率为10%,锰在胃肠道的吸收速度慢、吸收率低,一般不超过进入胃肠道内锰的3%~4%,但患缺铁性 贫血的病人对锰的吸收率可达70%。无机铬的吸收率较低,约为0.4%~3%。CrCl在人体内的吸收率为 0.5%~0.69%,而天然的有机铬配合物较易吸收,吸收率为10%~15%。葡萄糖耐量因子形式的铬,其吸 收率为无机铬的100倍。人对食物中钻的吸收率可达63%以上,其转运过程与铁在十二指肠的转运相似。 般说来,动物性食品的血红蛋白、肌红蛋白经胃酸和蛋白酶消化后而游离出的血红素铁,能直接被肠粘 膜细胞摄取,在细胞内经血红素氧化酶分解成原卟啉和铁而被吸收。食物中最易吸收的铁化合物—一血红 素铁在小肠内的吸收率高达37%,而非血红素铁如来自铁盐、铁蛋白、含铁血黄素及植物性食品中的高铁 化合物等仅为5%左右 进入消化道的液体,在吸收过程中很快变成与血清等渗的液体。水分和盐分由肠液进入血液与淋巴 或由血液与淋巴进入肠液。与水一起经肠吸收后的盐类,一部分贮存于器官、组织内,一部分进入血液的 组分内,剩余的盐类则以不同方式排出体外,一部分通过尿及粪便,一部分通过汗腺经皮肤排出。 、矿物质在生物体内的功能 335
O O O O O O P(OH)2 P(OH)2 P P P P O O O O O O (HO)2 (HO)2 (HO)2 (OH)2 植酸 植酸盐中的磷不易被动物充分利用，人体中植酸盐中的磷有 60%被排出体外。植酸盐在植酸酶作用下 水解成磷酸和肌醇，在小麦、稻谷及其他谷类的糠麸中均含有丰富的植酸酶。许多微生物也含有较高活性 的植酸酶。 矿物质在粮粒中的分布是不均匀的。在壳、皮、糊粉层以及胚部含量较多，而胚乳中含量较少。因此 在粮食加工制品中，精度越高，其灰分含量越少，颜色越白(如面粉)。果蔬中含有多种矿物质，以硫酸盐、 磷酸盐、碳酸盐或与有机物结合的盐类存在。 第二节 人体对矿物质的吸收与代谢 一、人体对矿物质营养的吸收与平衡 人体营养所需的矿物质成分，一部分来自作为食物的动、植物组织，一部分来自食盐和饮水。 无机盐类与水分一起在肠内被吸收。胃肠道对无机盐的吸收多在小肠内进行，但不同元素的吸收部位 有所不同，一般需在胃内酸性条件下与食糜中的配体形成复合物后才易吸收。金属元素铁、锌、铜等主要 经十二指肠和空肠吸收，但十二指肠对锌的吸收能力更强，锰的吸收部位主要是十二指肠，摄入消化道的 钴主要在空肠吸收。三价铬最易被吸收的部位是空肠，其次是回肠和十二指肠。非金属元素碘在整个胃肠 道均可被吸收，但在胃和小肠吸收迅速，空腹时 1～2 小时可完全吸收，在胃肠道有内容物时 3 小时也可 完全吸收。进入消化道的氟主要经胃和小肠吸收。可溶性硒和食物中的硒大部分在十二指肠被迅速吸收， 小部分由小肠吸收。肠对盐的吸收没有限制，因为盐的吸收而产生的体内渗透压和离子成分的变化是通过 加速排尿(经肾排盐)和大量饮水来消除的。 非金属元素氟、硒、碘等由于机体不存在吸收调节机制，摄入量增加，吸收量也相应增加，其吸收率 可达 70%～90%以上。水溶性的氟几乎可全部吸收，食物中的氟约 80%被吸收，碘几乎可以被完全吸收， 粪便中排出的碘很少。元素硅虽然经饮食摄入较多(约 300mg/d)，但其吸收率仅 1%。金属元素的吸收率也 有较大差别，正常人经口摄入的铜，吸收率可达 32%，钼在胃肠道的吸收率约为 50%，水溶性钒离子的吸 收率为 10%，锰在胃肠道的吸收速度慢、吸收率低，一般不超过进入胃肠道内锰的 3%～4%，但患缺铁性 贫血的病人对锰的吸收率可达 70%。无机铬的吸收率较低，约为 0.4%～3%。CrCl3在人体内的吸收率为 0.5%～0.69%，而天然的有机铬配合物较易吸收，吸收率为 10%～15%。葡萄糖耐量因子形式的铬，其吸 收率为无机铬的 100 倍。人对食物中钴的吸收率可达 63%以上，其转运过程与铁在十二指肠的转运相似。 一般说来，动物性食品的血红蛋白、肌红蛋白经胃酸和蛋白酶消化后而游离出的血红素铁，能直接被肠粘 膜细胞摄取，在细胞内经血红素氧化酶分解成原卟啉和铁而被吸收。食物中最易吸收的铁化合物⎯⎯血红 素铁在小肠内的吸收率高达 37%，而非血红素铁如来自铁盐、铁蛋白、含铁血黄素及植物性食品中的高铁 化合物等仅为 5%左右。 进入消化道的液体，在吸收过程中很快变成与血清等渗的液体。水分和盐分由肠液进入血液与淋巴， 或由血液与淋巴进入肠液。与水一起经肠吸收后的盐类，一部分贮存于器官、组织内，一部分进入血液的 组分内，剩余的盐类则以不同方式排出体外，一部分通过尿及粪便，一部分通过汗腺经皮肤排出。 二、矿物质在生物体内的功能 335
矿物质在人体内的生理功能,可归纳如下六个方面: (1)矿物质成分是构成机体组织的重要材料。钙、磷、镁是骨骼和牙齿中最重要的成分,硫、磷是构成 某些蛋白质的材料,磷又是核酸中重要组成元素之一。细胞中普遍含有钾,而体液中普遍含有钠。 (2)酸性、碱性的无机离子适当配合,加上碳酸盐和蛋白质的缓冲作用,维持人体的酸碱平衡。人体内 pH值的恒定由两类缓冲体系共同维持,即有机缓冲体系(蛋白质、氨基酸等两性物质)和无机缓冲体系(碳 酸盐缓冲体系,磷酸盐缓冲体系)。 (3)各种无机离子,特别是保持一定比例K、Na、Ca2、Mg2是维持神经、肌肉兴奋性和细胞膜通透 性的必要条件。 (4)无机盐与蛋白质协同维持组织、细胞的渗透压。体液渗透压的恒定主要以NaCl及少量其他无机盐 来维持。细胞能维持紧张状态,物质出入细胞,都与细胞内外液体的滲透压有关。人体血液与组织液中渗 透压的恒定主要由肾脏来调节,肾脏通过把过剩的无机盐或水分排出体外来恒定渗透压。此外,体液中的 蛋白质也参与渗透压的维持。 (5)维持原生质的生机状态。作为生命基础的原生质蛋白的分散度、水合作用和溶解性等性质,都与组 织细胞中电解质的盐类浓度、种类、比例等有关,维持原生质的生机状态必须有某些无机离子存在 (6)参与体内的生物化学反应。参与反应的形式有两种:即直接参与(如体内的磷酸化作用)和间接参与 (如作为酶的激活剂、抑制剂,酶的重要组成成分,辅酶等)。如过氧化氢酶中含有铁;酚氧化酶中含有铜 唾液淀粉酶的活化需要氯;脱羧酶需要锰等。 成酸食物与成碱食物 成酸食物和成碱食物与食物的酸碱性有本质的不同,食物的酸碱性是以食物本身的pH值大小来衡量 而成酸食物或成碱食物的酸度或碱度不是用pH值来表示,而以每100g食物灼烧后所得到的灰分中和时所 需O.lmol/L氢氧化钠或0. Imol/L的盐酸的毫升数来表示。食物进入消化系统,无论原来为酸性、中性还是 碱性,均不断进行氧化分解,放出热量,供给身体所需的能量。糖类、脂肪及有机酸等分解为CO2和H2O, 蛋白质中的氮生成尿素,均排泄出体外,但剩余的Na,K,Mg2等阳离子多的,则在体内呈碱性;而Po, C及SO等阴离子多的,则在体内呈酸性。因此,正确划分食物酸碱的方法是:凡含有金属元素钾、钠、 钙、镁较多的食物,在体内氧化成带阳离子的碱性氧化物,所以在生理上叫“成碱食物”。大多数水果、 蔬菜、大豆等属于成碱食物。水果中含有各种有机酸,在味觉上呈酸性,但进入体内后彻底氧化成CO2和 H2O排出体外,余下碱性氧化物要酸性物质去中和,所以水果在体外是酸性,在体内则是碱性。相反,凡 含有非金属元素磷、硫、氯较多的食物,它们在体内氧化后生成带阴离子的酸根如PO冫C1,So等,需要 碱性物质去中和,所以在生理上叫“成酸食物”,如肉、鱼、禽、蛋以及粮谷类。也有些食物不影响体内 的酸碱性,例如纯净的糖和脂肪,有些虽含有碱性钙,但也基本上含有等量的酸性磷,进入体内酸碱也是 平衡的。经测定表明,成碱食物碱度大小依次为:海带>黄豆>甘薯>土豆>萝卜>柑桔>番茄>苹果;成酸食 物酸度大小依次为:鸡>猪肉>牛肉>鱼肉>蛋>糙米>大麦>蚕豆>面粉 健康人血浆保持在pH7.35~745之间,保持人体pH值恒定极为重要,低于7.35或高于745时就会发 生中毒,前者叫酸中毒,后者叫碱中毒,酸中毒会危及生命。人体有多种办法使体内多余的酸碱中和,除 了血液中的无机和有机缓冲系统参与恒定pH值外,肾脏的作用特别大。食物代谢产生的酸性物质在肾脏中 与氨结合成铵盐被排出体外;代谢产生的碱性物质与CO2结合成各种碳酸盐从尿中排出。如果饮食中各种 食品搭配不当,容易引起人体生理上酸碱平衡失调。因为人们的主食都属于酸性食品,所以易导致血液偏 酸性。这样不仅会增加钙、镁等碱性元素的消耗,引起人体出现缺钙症,而且使血液的色泽加深,粘度增 大,严重时会引起各种酸中毒。所以在饮食中必须注意酸性食品和碱性食品的适当搭配,尤其应控制酸性 食品的比例。这样就能保持生理上的酸碱平衡,防止酸中毒。同时也有利于食品中各种营养成分的充分利 用,以达到提高食品营养价值的功效。 第三节食物中矿物质成分的生物有效性 考察一种食物的营养质量时,不仅要考虑其中营养素的含量,而且要考虑这些成分被生物体利用的实 际可能性,即生物有效性的问题。在研究食品的营养以及食品制造中矿物质强化工艺时,对生物有效性的 336
矿物质在人体内的生理功能，可归纳如下六个方面： (1)矿物质成分是构成机体组织的重要材料。钙、磷、镁是骨骼和牙齿中最重要的成分，硫、磷是构成 某些蛋白质的材料，磷又是核酸中重要组成元素之一。细胞中普遍含有钾，而体液中普遍含有钠。 (2)酸性、碱性的无机离子适当配合，加上碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，维持人体的酸碱平衡。人体内 pH 值的恒定由两类缓冲体系共同维持，即有机缓冲体系(蛋白质、氨基酸等两性物质)和无机缓冲体系(碳 酸盐缓冲体系，磷酸盐缓冲体系)。 (3)各种无机离子，特别是保持一定比例K+ 、Na+ 、Ca2+、Mg2+是维持神经、肌肉兴奋性和细胞膜通透 性的必要条件。 (4)无机盐与蛋白质协同维持组织、细胞的渗透压。体液渗透压的恒定主要以 NaCl 及少量其他无机盐 来维持。细胞能维持紧张状态，物质出入细胞，都与细胞内外液体的渗透压有关。人体血液与组织液中渗 透压的恒定主要由肾脏来调节，肾脏通过把过剩的无机盐或水分排出体外来恒定渗透压。此外，体液中的 蛋白质也参与渗透压的维持。 (5)维持原生质的生机状态。作为生命基础的原生质蛋白的分散度、水合作用和溶解性等性质，都与组 织细胞中电解质的盐类浓度、种类、比例等有关，维持原生质的生机状态必须有某些无机离子存在。 (6)参与体内的生物化学反应。参与反应的形式有两种：即直接参与(如体内的磷酸化作用)和间接参与 (如作为酶的激活剂、抑制剂，酶的重要组成成分，辅酶等)。如过氧化氢酶中含有铁；酚氧化酶中含有铜； 唾液淀粉酶的活化需要氯；脱羧酶需要锰等。 三、成酸食物与成碱食物 成酸食物和成碱食物与食物的酸碱性有本质的不同，食物的酸碱性是以食物本身的pH值大小来衡量， 而成酸食物或成碱食物的酸度或碱度不是用pH值来表示，而以每 100g食物灼烧后所得到的灰分中和时所 需 0.1mol/L氢氧化钠或 0.1mol/L的盐酸的毫升数来表示。食物进入消化系统，无论原来为酸性、中性还是 碱性，均不断进行氧化分解，放出热量，供给身体所需的能量。糖类、脂肪及有机酸等分解为CO2和H2O， 蛋白质中的氮生成尿素，均排泄出体外，但剩余的Na+ ，K+ ，Mg2+等阳离子多的，则在体内呈碱性；而 ， C1 3− PO4 － 及 等阴离子多的，则在体内呈酸性。因此，正确划分食物酸碱的方法是：凡含有金属元素钾、钠、 钙、镁较多的食物，在体内氧化成带阳离子的碱性氧化物，所以在生理上叫“成碱食物”。大多数水果、 蔬菜、大豆等属于成碱食物。水果中含有各种有机酸，在味觉上呈酸性，但进入体内后彻底氧化成CO 2− SO4 2和 H2O排出体外，余下碱性氧化物要酸性物质去中和，所以水果在体外是酸性，在体内则是碱性。相反，凡 含有非金属元素磷、硫、氯较多的食物，它们在体内氧化后生成带阴离子的酸根如 ,C1 3− PO4 － , 等，需要 碱性物质去中和，所以在生理上叫“成酸食物”，如肉、鱼、禽、蛋以及粮谷类。也有些食物不影响体内 的酸碱性，例如纯净的糖和脂肪，有些虽含有碱性钙，但也基本上含有等量的酸性磷，进入体内酸碱也是 平衡的。经测定表明，成碱食物碱度大小依次为：海带>黄豆>甘薯>土豆>萝卜>柑桔>番茄>苹果；成酸食 物酸度大小依次为：鸡>猪肉>牛肉>鱼肉>蛋>糙米>大麦>蚕豆>面粉。 2− SO4 健康人血浆保持在pH7.35～7.45 之间，保持人体pH值恒定极为重要，低于 7.35 或高于 7.45 时就会发 生中毒，前者叫酸中毒，后者叫碱中毒，酸中毒会危及生命。人体有多种办法使体内多余的酸碱中和，除 了血液中的无机和有机缓冲系统参与恒定pH值外，肾脏的作用特别大。食物代谢产生的酸性物质在肾脏中 与氨结合成铵盐被排出体外；代谢产生的碱性物质与CO2结合成各种碳酸盐从尿中排出。如果饮食中各种 食品搭配不当，容易引起人体生理上酸碱平衡失调。因为人们的主食都属于酸性食品，所以易导致血液偏 酸性。这样不仅会增加钙、镁等碱性元素的消耗，引起人体出现缺钙症，而且使血液的色泽加深，粘度增 大，严重时会引起各种酸中毒。所以在饮食中必须注意酸性食品和碱性食品的适当搭配，尤其应控制酸性 食品的比例。这样就能保持生理上的酸碱平衡，防止酸中毒。同时也有利于食品中各种营养成分的充分利 用，以达到提高食品营养价值的功效。 第三节 食物中矿物质成分的生物有效性 考察一种食物的营养质量时，不仅要考虑其中营养素的含量，而且要考虑这些成分被生物体利用的实 际可能性，即生物有效性的问题。在研究食品的营养以及食品制造中矿物质强化工艺时，对生物有效性的 336
考虑是特别重要的。 一、影响生物有效性的因素 (一)食物的可消化性 种食物只有被人体消化后,营养物质才能被吸收利用。相反,如果食物不易消化,即使营养成分丰 富也得不到吸收利用。因此,一般说来,食物营养的生物有效性与食物的可消化性成正比关系。例如动物 肝脏、肉类中的矿物质成分有效性高,人类可充分吸收利用,而麸皮、米糠中虽含有丰富的铁、锌等必需 营养素,但这些物质可消化性很差,因而不能利用,生物有效性很低。即动物性食物中矿物质的生物有效 性优于植物性食物。 (二)胃肠道酸碱度 在胃液的酸性环境下,矿物质从食物成分中解离出来,呈离子状态,如铁、铜、锰、铬等均可形成可 溶性氯化物而利于其吸收。胃液中的胃酸含量对非血红素铁的溶解是很重要的,溶解状态的铁大多在5分 钟内即被吸收。当胃液pH>2.5时,铁的溶解度明显降低,三价铁的吸收更易受胃内pH的影响。胃酸缺 乏的病人服用盐酸产生药剂后,明显改善二价铁的吸收,而三价铁的吸收改善更显著。胃中的酸性环境可 影响食物中铜的释放,并为胃蛋白酶消化提供条件,使铜从天然有机络合物中释放出来。一旦胃内容物排 空进入十二指肠,肠腔内pH上升便影响铜的吸收程度。在小肠内的碱性环境下,矿物质易形成不溶性复 合物而不易被吸收,但若矿物质在胃内与配体(如氨基酸等)形成复合物后进入小肠,其吸收率则不受肠道 碱性环境的影响。同时,胆汁中的胆汁酸也可与金属元素铁结合成可溶性复合物而促进铁的吸收。 (三)人体内环境稳态调节 人体在神经、内分泌系统的协同作用下,具有调节体内环境使之不受外界环境变化的影响而保持相对 稳定的能力,称为机体内环境稳态调节。机体内环境稳态调节的一个典型实例是铁的吸收。体内铁的代谢 非常旺盛,因为体内红细胞的寿命为120天,即每天约有Ⅵ20的红细胞需要更新,衰老红细胞释放的血 红素铁约90%又可被重新利用,供给新生红细胞合成血红蛋白。这部分铁约有数十毫克,而机体每天从胃 肠道吸收补充到血液中的铁仅lmg即能满足生理需要。两者相比,相差数十倍。胃肠道中进入肠粘膜细胞 的铁是否能被及时释放到血液中,则取决于机体对铁的需要程度。 (四)矿物质的物理化学形态 矿物质的化学形态对矿物质的生物有效性影响相当大,甚至有的矿物质只有某一化学形态才具有营养 功能,例如,钴只有以氰基钴胺(维生素B12)供应才有营养功能:又如铁,血色素铁生物有效性比非血色素 铁高。许多矿物质成分在不同的食物中,由于化学形态的差别,生物有效性相差很大。矿物质的物理形态 对其生物有效性也有相当大的影响,在消化道中,矿物质必须是溶解状态才能被吸收,颗粒的大小会影响 可消化性和溶解性,因而影响生物有效性。若用难溶物质来补充营养时,应特别注意颗粒大小。 (五)矿物质与其他营养素的相互作用 矿物质与其他营养素的相互作用对生物有效性的影响应视不同情况而定,有的提高生物有效性,有的 降低生物有效性,相互影响极为复杂。饮食中一种矿物质过量就会干扰对另一种必需矿物质的作用。例如, 两种元素会竞争在蛋白载体上的同一个结合部位而影响吸收,或者一种过剩的矿物质与另一种矿物质化合 后一起排泄掉,造成后者的缺乏。如铁、锰对钴的吸收有抑制作用,因为钴与铁在十二指肠的转运过程相 似而存在吸收竞争,缺铁时人对钴的吸收率比正常人高1倍。锌抑制铜的吸收作用主要是由于锌可诱导肠 粘膜细胞合成金属硫蛋白,后者对铜的亲和力明显高于锌,因此进入细胞的锌更易与之结合,从而减少了 铜的吸收。营养素之间相互作用,提高其生物有效性的情况也不少,如氨基酸促进铁的吸收,维生素A、 C也有利于铁的利用,乳酸促进钙的利用等。 (六)螯合作用 生物系统中有三种螯合物:①传送和贮存金属离子的螯合物,如氨基酸与金属离子螯合物:②新陈代 谢所必需的螯合物,如亚铁血红素-血红蛋白的螯合部分;③降低生物有效性,干扰营养的螯合物,如植酸 金属螯合物。同一种螯合剂,可能干扰和降低一种元素的生物有效性,却可能增加另一种元素的生物有效 性。例如,在低有效锌的食物中添加10opm的EDIA,相当于增加8ppm的锌,但是却干扰了对铁、锰的 利用。金属螯合物的稳定性和溶解度决定了金属元素的生物有效性。 (七)加工方法 337
337 考虑是特别重要的。 一、影响生物有效性的因素 (一)食物的可消化性 一种食物只有被人体消化后，营养物质才能被吸收利用。相反，如果食物不易消化，即使营养成分丰 富也得不到吸收利用。因此，一般说来，食物营养的生物有效性与食物的可消化性成正比关系。例如动物 肝脏、肉类中的矿物质成分有效性高，人类可充分吸收利用，而麸皮、米糠中虽含有丰富的铁、锌等必需 营养素，但这些物质可消化性很差，因而不能利用，生物有效性很低。即动物性食物中矿物质的生物有效 性优于植物性食物。 （二）胃肠道酸碱度 在胃液的酸性环境下，矿物质从食物成分中解离出来，呈离子状态，如铁、铜、锰、铬等均可形成可 溶性氯化物而利于其吸收。胃液中的胃酸含量对非血红素铁的溶解是很重要的，溶解状态的铁大多在 5 分 钟内即被吸收。当胃液 pH＞2.5 时，铁的溶解度明显降低，三价铁的吸收更易受胃内 pH 的影响。胃酸缺 乏的病人服用盐酸产生药剂后，明显改善二价铁的吸收，而三价铁的吸收改善更显著。胃中的酸性环境可 影响食物中铜的释放，并为胃蛋白酶消化提供条件，使铜从天然有机络合物中释放出来。一旦胃内容物排 空进入十二指肠，肠腔内 pH 上升便影响铜的吸收程度。在小肠内的碱性环境下，矿物质易形成不溶性复 合物而不易被吸收，但若矿物质在胃内与配体(如氨基酸等)形成复合物后进入小肠，其吸收率则不受肠道 碱性环境的影响。同时，胆汁中的胆汁酸也可与金属元素铁结合成可溶性复合物而促进铁的吸收。 （三）人体内环境稳态调节 人体在神经、内分泌系统的协同作用下，具有调节体内环境使之不受外界环境变化的影响而保持相对 稳定的能力，称为机体内环境稳态调节。机体内环境稳态调节的一个典型实例是铁的吸收。体内铁的代谢 非常旺盛，因为体内红细胞的寿命为 120 天，即每天约有 1⁄120 的红细胞需要更新，衰老红细胞释放的血 红素铁约 90%又可被重新利用，供给新生红细胞合成血红蛋白。这部分铁约有数十毫克，而机体每天从胃 肠道吸收补充到血液中的铁仅 1mg 即能满足生理需要。两者相比，相差数十倍。胃肠道中进入肠粘膜细胞 的铁是否能被及时释放到血液中，则取决于机体对铁的需要程度。 (四)矿物质的物理化学形态 矿物质的化学形态对矿物质的生物有效性影响相当大，甚至有的矿物质只有某一化学形态才具有营养 功能，例如，钴只有以氰基钴胺(维生素B12)供应才有营养功能；又如铁，血色素铁生物有效性比非血色素 铁高。许多矿物质成分在不同的食物中，由于化学形态的差别，生物有效性相差很大。矿物质的物理形态 对其生物有效性也有相当大的影响，在消化道中，矿物质必须是溶解状态才能被吸收，颗粒的大小会影响 可消化性和溶解性，因而影响生物有效性。若用难溶物质来补充营养时，应特别注意颗粒大小。 (五)矿物质与其他营养素的相互作用 矿物质与其他营养素的相互作用对生物有效性的影响应视不同情况而定，有的提高生物有效性，有的 降低生物有效性，相互影响极为复杂。饮食中一种矿物质过量就会干扰对另一种必需矿物质的作用。例如， 两种元素会竞争在蛋白载体上的同一个结合部位而影响吸收，或者一种过剩的矿物质与另一种矿物质化合 后一起排泄掉，造成后者的缺乏。如铁、锰对钴的吸收有抑制作用，因为钴与铁在十二指肠的转运过程相 似而存在吸收竞争，缺铁时人对钴的吸收率比正常人高 1 倍。锌抑制铜的吸收作用主要是由于锌可诱导肠 粘膜细胞合成金属硫蛋白，后者对铜的亲和力明显高于锌，因此进入细胞的锌更易与之结合，从而减少了 铜的吸收。营养素之间相互作用，提高其生物有效性的情况也不少，如氨基酸促进铁的吸收，维生素 A、 C 也有利于铁的利用，乳酸促进钙的利用等。 (六)螯合作用 生物系统中有三种螯合物：①传送和贮存金属离子的螯合物，如氨基酸与金属离子螯合物；②新陈代 谢所必需的螯合物，如亚铁血红素-血红蛋白的螯合部分；③降低生物有效性，干扰营养的螯合物，如植酸 -金属螯合物。同一种螯合剂，可能干扰和降低一种元素的生物有效性，却可能增加另一种元素的生物有效 性。例如，在低有效锌的食物中添加 100ppm 的 EDTA，相当于增加 8ppm 的锌，但是却干扰了对铁、锰的 利用。金属螯合物的稳定性和溶解度决定了金属元素的生物有效性。 (七)加工方法
加工方法也能改变矿物质营养的生物有效性。磨得细可提高难溶元素的生物有效性;添加到液体食物 中的难溶性铁化合物、钙化合物,经加工并延长贮存期就可变为具有较高溶解性和较高生物有效性的形式; 发酵后面团中锌、铁的有效性可显著提高 二、矿物质成分的生理功能及生物有效性 (一)钙 、钙的生理功能 钙是组成人体骨胳和牙齿的主要成分。成年人体内钙含量约为200~2000g,约占体重的2%,其中99% 以羟基磷灰石结晶[Ca3(PO- Ca(oh)2l的形式存在于牙齿和骨骼中。其余1%与柠檬酸螯合或与蛋白质结合, 但大多数呈离子状态存在于软组织、细胞外液及血液中,这部分钙统称为混溶钙池。它与骨骼钙维持动 态平衡。混溶钙池的钙是维持所有细胞正常生理状态所必需的,只有钙、镁、钾和钠等离子保持一定比例, 组织才能表现出适当的感应性,例如心脏的正常搏动,肌肉、神经正常兴奋性的维持,都必须有一定量钙 离子的存在。此外,钙还参与血凝过程,并对一些酶系统(如三磷酸腺苷酶)激活作用,钙还是各种生物 膜的一种成分,对细胞膜通透性有重要的影响。钙作为钙调蛋白的重要组分而参入细胞内信息的传递、放 大与代谢调控 儿童、青少年缺钙引起骨骼、牙齿发育不正常,引起佝偻病;成年人缺钙会引起骨质软化病及骨质疏 松症。肌肉痉挛、高血压等疾病也与缺钙有关 2、食品中钙的生物有效性及影响因素 钙在肠道中的吸收率取决于钙化合物的溶解度,只有呈溶解状态时,钙才能被吸收。植酸、草酸及脂 肪酸等阴离子与钙形成不溶性钙盐,降低了钙的吸收率。维生素D能促进钙的吸收,乳糖与钙螯合成相对 分子质量低的可溶性螯合物,蛋白质消化产生的氨基酸与钙形成可溶性钙盐,因而都能促进钙的吸收。适 当比例的磷(P:Ca≈1)也有利于提高食品中钙的生物有效性 、钙的供给量和主要食物来源 我国推荐供给量:成年男女600mg/天,孕妇1500mg/天,乳母2000mg天,青少年1000mg天。WHO 推荐标准成年男女400~500mg/天,孕妇、乳母000~1200mg/天 食物中钙最好的来源是牛奶及其他乳制品,不但含量丰富,而且吸收率高,此外海产品如鱼类、虾类、 可食性海藻、豆类及其制品、蔬菜等都是钙良好的来源。 缺钙在儿童、青少年、老年人中较普遍,在儿童食品、老年人食品中适当强化一些钙化合物是必要的。 骨糊、骨粉、葡萄糖酸钙、乳酸钙等都是很好的强化剂。不过,应注意过多地摄入钙会加重动脉硬化,引 发肾结石等疾病。 (二)磷 磷广泛存在于动、植物组织中,并与蛋白质或脂肪结合成为核蛋白、磷蛋白和磷脂,也有少量其他有 机磷和无机磷化合物。除植酸形式的磷不能被机体充分吸收和利用外,其他大都能为机体所吸收和利用。 谷类种子、大豆中主要为植酸形式的磷,利用率很低,但当用酵母发面或预先将谷粒、豆粒浸泡于热 水中,植酸能被酶水解生成肌醇与磷酸盐从而提高其吸收率 在蛋黄中磷大多数是以卵磷蛋白、磷脂体、甘油磷酸等形式存在。在贮存过程中这些磷化合物会逐步 分解成无机磷酸,有助于人体吸收。维生素D也有助于磷的吸收。但在食物中镁、铁等元素过多时,会和 磷酸结合形成不溶性或难溶性的盐,妨碍磷的吸收 用于磷强化食品的物质有正磷酸盐、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、偏磷酸钠和骨粉等。常用的为脱胶骨粉, 其中P2O5含量为24%~30% (三)镁 镁在人体内70%存在于骨骼和牙齿中,成磷酸镁的形式存在,其余分布在软组织和体液中,是细胞中 的主要阳离子。镁能与体内许多重要成分形成复合物,为许多酶的激活剂,对维持心肌正常生理功能有重 要作用。镁的缺乏与胆固醇一起发挥作用导致冠状动脉病变。人体缺镁会导致心肌坏死,出现抑郁、肌肉 软弱无力和晕眩等症状,儿童严重缺镁会出现惊厥,表情淡漠。 渼广泛分布在植物中,肉和脏器也富含镁,但奶中则较少。因此,平常应多吃一些绿色蔬菜、水果以 338
338 加工方法也能改变矿物质营养的生物有效性。磨得细可提高难溶元素的生物有效性；添加到液体食物 中的难溶性铁化合物、钙化合物，经加工并延长贮存期就可变为具有较高溶解性和较高生物有效性的形式； 发酵后面团中锌、铁的有效性可显著提高。 二、矿物质成分的生理功能及生物有效性 (一)钙 1、钙的生理功能 钙是组成人体骨胳和牙齿的主要成分。成年人体内钙含量约为l200～2000g，约占体重的 2%，其中 99% 以羟基磷灰石结晶[Ca3(PO4)2Ca(OH)2]的形式存在于牙齿和骨骼中。其余 1%与柠檬酸螯合或与蛋白质结合， 但大多数呈离子状态存在于软组织、细胞外液及血 液中，这部分钙统称为混溶钙池。它与骨骼钙维持动 态平衡。混溶钙池的钙是维持所有细胞正常生理状态所必需的，只有钙、镁、钾和钠等离子保持一定比例， 组织才能表现出适当的感应性，例如心脏的正常搏动，肌肉、神经正常兴奋性的维持，都必须有一定量钙 离子的存在。此外，钙还参与血凝过程，并对一些酶系统(如三磷酸腺苷酶)起激活作用，钙还是各种生物 膜的一种成分，对细胞膜通透性有重要的影响。钙作为钙调蛋白的重要组分而参入细胞内信息的传递、放 大与代谢调控。 儿童、青少年缺钙引起骨骼、牙齿发育不正常，引起佝偻病；成年人缺钙会引起骨质软化病及骨质疏 松症。肌肉痉挛、高血压等疾病也与缺钙有关。 2、食品中钙的生物有效性及影响因素 钙在肠道中的吸收率取决于钙化合物的溶解度，只有呈溶解状态时，钙才能被吸收。植酸、草酸及脂 肪酸等阴离子与钙形成不溶性钙盐，降低了钙的吸收率。维生素 D 能促进钙的吸收，乳糖与钙螯合成相对 分子质量低的可溶性螯合物，蛋白质消化产生的氨基酸与钙形成可溶性钙盐，因而都能促进钙的吸收。适 当比例的磷(P׃Ca≈1)也有利于提高食品中钙的生物有效性。 3、钙的供给量和主要食物来源 我国推荐供给量：成年男女 600mg/天，孕妇 1500mg/天，乳母 2000mg/天，青少年 1000mg/天。WHO 推荐标准成年男女 400～500mg/天，孕妇、乳母 l000～l200mg/天。 食物中钙最好的来源是牛奶及其他乳制品，不但含量丰富，而且吸收率高，此外海产品如鱼类、虾类、 可食性海藻、豆类及其制品、蔬菜等都是钙良好的来源。 缺钙在儿童、青少年、老年人中较普遍，在儿童食品、老年人食品中适当强化一些钙化合物是必要的。 骨糊、骨粉、葡萄糖酸钙、乳酸钙等都是很好的强化剂。不过，应注意过多地摄入钙会加重动脉硬化，引 发肾结石等疾病。 (二)磷 磷广泛存在于动、植物组织中，并与蛋白质或脂肪结合成为核蛋白、磷蛋白和磷脂，也有少量其他有 机磷和无机磷化合物。除植酸形式的磷不能被机体充分吸收和利用外，其他大都能为机体所吸收和利用。 谷类种子、大豆中主要为植酸形式的磷，利用率很低，但当用酵母发面或预先将谷粒、豆粒浸泡于热 水中，植酸能被酶水解生成肌醇与磷酸盐从而提高其吸收率。 在蛋黄中磷大多数是以卵磷蛋白、磷脂体、甘油磷酸等形式存在。在贮存过程中这些磷化合物会逐步 分解成无机磷酸，有助于人体吸收。维生素 D 也有助于磷的吸收。但在食物中镁、铁等元素过多时，会和 磷酸结合形成不溶性或难溶性的盐，妨碍磷的吸收。 用于磷强化食品的物质有正磷酸盐、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、偏磷酸钠和骨粉等。常用的为脱胶骨粉， 其中P2O5含量为 24%～30%。 (三)镁 镁在人体内 70%存在于骨骼和牙齿中，成磷酸镁的形式存在，其余分布在软组织和体液中，是细胞中 的主要阳离子。镁能与体内许多重要成分形成复合物，为许多酶的激活剂，对维持心肌正常生理功能有重 要作用。镁的缺乏与胆固醇一起发挥作用导致冠状动脉病变。人体缺镁会导致心肌坏死，出现抑郁、肌肉 软弱无力和晕眩等症状，儿童严重缺镁会出现惊厥，表情淡漠。 镁广泛分布在植物中，肉和脏器也富含镁，但奶中则较少。因此，平常应多吃一些绿色蔬菜、水果以
补充镁。成年人每日镁的需要量为200~300mg。 (四)钠、钾及氯 在体内,一切组织液中均含有以离子状态存在的钠和钾,主要与氯离子共存。但是钠、钾在生理作用上 是一个独立的因素,在一定范围内,与所配合的阴离子(如氯、酸性碳酸根、乳酸根、磷酸根、蛋白质和氨 基酸阴离子)没有关系,在细胞内以钾含量多,而在细胞外液(血浆、淋巴、消化液)中则钠离子含量多。Na 和K是人体内维持渗透压最重要的阳离子,而C则是维持渗透压最重要的阴离子 人体中的Na和C1主要来自于食物中的食盐,钠和氯一般不易缺乏,故其实际需要量未确定。但在过 度炎热、剧烈运动以至大量出汗时,大量NaCl随汗流失,如再大量饮入淡水,常会引起腹部及腿部抽筋, 以至虚脱、神志不清。在这种情况下应饮淡盐水以补充失去的钠和氯。人体如果摄入过多的食盐,会使人 体渗透压升高,产生浮肿等症状,尤其会对高血压、心脏病、肾功能衰竭等患者造成很大危害,这类病人 应进食低钠膳食。 人体中钾主要来源于水果、蔬菜等植物性食物。缺钾可对心肌产生损害,引起心肌细胞变性和坏死 此外,还可引起肾、肠及骨骼的损害。由于各种原因缺钾的病人,可出现肌肉无力、水肿、精神异常、低 血压等。钾过多时由于血管收缩,可出现四肢苍白发凉、嗜唾、动作迟笨、心跳减慢以至突然停止。一般 植物性食物含有丰富的钾,每人每日可从食物中获2 般不会发生缺钾。人及动物进食钠过多则钾 的排出增加,反之亦然 (五)铁 铁是人体中最丰富的一种微量元素,是血红素和一些酶的成分。成年人体内含铁约为4~5g,其中55% 存在于血液中,10%在肌肉中,其余则含于各种脏器及骨髓中。缺铁时引起贫血,血液中红血球数目和血 红素含量都降低,多见于儿童、妊娠妇女和慢性病患者。 铁在食品中广泛存在,但是由于铁在食品中存在的形态不利于机体对它吸收利用,所以人们容易引起 缺铁症。铁在食品中的存在有下列两种形式: (1)高铁离子高铁离子主要以Fe(OH)3络合物的形式存在于植物性食品中,与其结合的有机分子有蛋 白质、氨基酸和有机酸等。这种形式的铁必须先与有机部分分开,并还原成亚铁离子后,才能被吸收。若 饮食中有较多的植酸盐或磷酸盐,则会形成不溶性铁盐而降低其吸收率。谷类食物中的铁吸收率低,原因 就在于此。抗坏血酸有助于高铁离子的吸收,它不仅能把Fe还原成Fe2,而且还可与Fe2形成可溶性络合 物。半胱氨酸对铁的吸收也有类似的促进作用,肉类食品可以提高植物性食品中铁的吸收率,与肉类中较 丰富的半胱氨酸有关 (2)血色素型铁与血红蛋白及肌红蛋白中的血红素结合的铁为血色素型铁。此种类型的铁不受植酸或 磷酸的影响,能以血红素铁的形式直接被肠粘膜上皮细胞吸收,其吸收率比亚铁离子还要高。一般情况下, 动物性食品中的铁比植物性食品中的铁易于吸收 植物性食品中的铁,吸收率多在10%以下,例如大米为1%,菠菜和大豆为7%,玉米和黑豆为3%, 莴苣为4%,小麦为5%。动物性食品的铁吸收率高,例如鱼类为11%,血红蛋白为12%,动物肌肉、肝脏 可高达22%。蛋类中的铁吸收率较低,约为3%。这是由于蛋黄中磷蛋白与高铁离子结合成不溶性的铁盐, 从而难于被吸收。铜对铁的吸收有促进作用。过量的锌、多酚类(茶叶、咖啡中含量丰富)等抑制铁的吸收。 常用强化食品的铁化合物有:硫酸亚铁、元素铁、正磷酸铁和焦磷酸铁钠。其中以硫酸亚铁容易被机 体吸收,但是容易使食品褪色或氧化。元素铁亦容易被吸收,并且对食品质量变化影响不大。 由于缺铁性贫血很普遍,适当在一些食品中添加一些铁强化剂和多吃一些富含铁的食物是预防和治疗 缺铁性贫血的有效措施,但应注意防止补铁过量,过量的铁质会影响到人体重要器官功能的发挥以及抵抗 病菌的能力。过量铁质聚积在人体重要器官如心脏、肝脏、胰腺、肾脏等,造成这些器官的铁锈症,此外, 过量的铁质,还会抑制肠道对锌、镁的吸收。 (六)锌 人和动物体内很多重要的酶都含有锌。锌对皮肤、骨胳和性器官的正常发育是必需的。缺锌会引起食 欲不振、生长停滞、性功能发育不良、味觉及嗅觉迟钝、创伤愈合率低等症状。青少年期在面部产生的“青 春豆”或称“粉刺”的皮肤病亦与缺锌有关。用ZnSO4液涂擦面部即可治愈 动物性食品是锌的可靠来源,其生物有效性优于植物性食品。谷物中含有的植酸盐与锌结合形成不溶
339 补充镁。成年人每日镁的需要量为 200～300mg。 (四)钠、钾及氯 在体内,一切组织液中均含有以离子状态存在的钠和钾，主要与氯离子共存。但是钠、钾在生理作用上 是一个独立的因素，在一定范围内，与所配合的阴离子(如氯、酸性碳酸根、乳酸根、磷酸根、蛋白质和氨 基酸阴离子)没有关系，在细胞内以钾含量多，而在细胞外液(血浆、淋巴、消化液)中则钠离子含量多。Na+ 和K+ 是人体内维持渗透压最重要的阳离子，而Cl—则是维持渗透压最重要的阴离子。 人体中的Na+ 和C1—主要来自于食物中的食盐，钠和氯一般不易缺乏，故其实际需要量未确定。但在过 度炎热、剧烈运动以至大量出汗时，大量NaCl随汗流失，如再大量饮入淡水，常会引起腹部及腿部抽筋， 以至虚脱、神志不清。在这种情况下应饮淡盐水以补充失去的钠和氯。人体如果摄入过多的食盐，会使人 体渗透压升高，产生浮肿等症状，尤其会对高血压、心脏病、肾功能衰竭等患者造成很大危害，这类病人 应进食低钠膳食。 人体中钾主要来源于水果、蔬菜等植物性食物。缺钾可对心肌产生损害，引起心肌细胞变性和坏死， 此外，还可引起肾、肠及骨骼的损害。由于各种原因缺钾的病人，可出现肌肉无力、水肿、精神异常、低 血压等。钾过多时由于血管收缩，可出现四肢苍白发凉、嗜唾、动作迟笨、心跳减慢以至突然停止。一般 植物性食物含有丰富的钾，每人每日可从食物中获 2～4g，一般不会发生缺钾。人及动物进食钠过多则钾 的排出增加，反之亦然。 (五)铁 铁是人体中最丰富的一种微量元素，是血红素和一些酶的成分。成年人体内含铁约为 4～5g，其中 55% 存在于血液中，10%在肌肉中，其余则含于各种脏器及骨髓中。缺铁时引起贫血，血液中红血球数目和血 红素含量都降低，多见于儿童、妊娠妇女和慢性病患者。 铁在食品中广泛存在，但是由于铁在食品中存在的形态不利于机体对它吸收利用，所以人们容易引起 缺铁症。铁在食品中的存在有下列两种形式： (1)高铁离子 高铁离子主要以Fe(OH)3络合物的形式存在于植物性食品中，与其结合的有机分子有蛋 白质、氨基酸和有机酸等。这种形式的铁必须先与有机部分分开，并还原成亚铁离子后，才能被吸收。若 饮食中有较多的植酸盐或磷酸盐，则会形成不溶性铁盐而降低其吸收率。谷类食物中的铁吸收率低，原因 就在于此。抗坏血酸有助于高铁离子的吸收，它不仅能把Fe3+还原成Fe2+，而且还可与Fe2+形成可溶性络合 物。半胱氨酸对铁的吸收也有类似的促进作用，肉类食品可以提高植物性食品中铁的吸收率，与肉类中较 丰富的半胱氨酸有关。 (2)血色素型铁 与血红蛋白及肌红蛋白中的血红素结合的铁为血色素型铁。此种类型的铁不受植酸或 磷酸的影响，能以血红素铁的形式直接被肠粘膜上皮细胞吸收，其吸收率比亚铁离子还要高。一般情况下， 动物性食品中的铁比植物性食品中的铁易于吸收。 植物性食品中的铁，吸收率多在 l0%以下，例如大米为 1%，菠菜和大豆为 7%，玉米和黑豆为 3%， 莴苣为 4%，小麦为 5%。动物性食品的铁吸收率高，例如鱼类为 11%，血红蛋白为 12%，动物肌肉、肝脏 可高达 22%。蛋类中的铁吸收率较低，约为 3%。这是由于蛋黄中磷蛋白与高铁离子结合成不溶性的铁盐， 从而难于被吸收。铜对铁的吸收有促进作用。过量的锌、多酚类(茶叶、咖啡中含量丰富)等抑制铁的吸收。 常用强化食品的铁化合物有：硫酸亚铁、元素铁、正磷酸铁和焦磷酸铁钠。其中以硫酸亚铁容易被机 体吸收，但是容易使食品褪色或氧化。元素铁亦容易被吸收，并且对食品质量变化影响不大。 由于缺铁性贫血很普遍，适当在一些食品中添加一些铁强化剂和多吃一些富含铁的食物是预防和治疗 缺铁性贫血的有效措施，但应注意防止补铁过量，过量的铁质会影响到人体重要器官功能的发挥以及抵抗 病菌的能力。过量铁质聚积在人体重要器官如心脏、肝脏、胰腺、肾脏等，造成这些器官的铁锈症，此外， 过量的铁质，还会抑制肠道对锌、镁的吸收。 (六)锌 人和动物体内很多重要的酶都含有锌。锌对皮肤、骨胳和性器官的正常发育是必需的。缺锌会引起食 欲不振、生长停滞、性功能发育不良、味觉及嗅觉迟钝、创伤愈合率低等症状。青少年期在面部产生的“青 春豆”或称“粉刺”的皮肤病亦与缺锌有关。用ZnSO4液涂擦面部即可治愈。 动物性食品是锌的可靠来源，其生物有效性优于植物性食品。谷物中含有的植酸盐与锌结合形成不溶
性盐而使锌的利用率下降。促使植酸水解的酶是含锌的酶,缺锌时其活力下降。酵母菌具有较高活性的植 酸酶,因此面粉发酵后,植酸含量减少,锌的溶解度和生物有效性増加。铜、钙和粗纤维等都不利于锌的 吸收。 成年人要求摄入锌量为15mg/天。肉类、蛋品和海味都是有效锌的良好来源,其次为奶和谷类原粮制 品等。绿叶蔬菜和水果中含锌量很少。常用强化食品的锌化合物有葡萄糖酸锌和硫酸锌等。 (七)铜 铜在体内以铜蛋白的形式存在。铜促进血红蛋白的合成和红血球细胞的发育,也是一些氧化酶的成分。 缺铜时可发生贫血和心脏肥大、脸色苍白、生长停滞、食欲不振、易激动等症状。铜不足还影响铁的利用。 一般情况下人不会发生营养性的缺铜症,但以牛奶、炼乳、谷类制品或配制代乳品为主要食物的婴儿会因 铜不足而出现腹泻、生长发育停滞等症状。 一般每天的铜需要量(μg/kg体重)为:婴儿,80;儿童,40;成人,30。肝、肾、豆类、贝类、鱼、绿 叶蔬菜是铜的良好来源。食品中的氨基酸有利于铜的吸收,但钼、锌、镉和硫化物则不利于铜的吸收。铜 的氨基酸盐、有机酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、氯化物等盐中的铜都能很好地被利用;氧化铜、氧化 亚铜及焦磷酸铜的生物有效性较低;而金属铜、硫化铜和卟啉铜则不能被利用。增加膳食中的蛋白质可促 进铜的吸收和贮存。减少铜的需要量,增加锌的摄入时,机体对铜的需要量增加,铜的吸收下降。长期补 锌会引起铜的缺乏。 (八)碘 碘是甲状腺激素的组成成分。缺碘使甲状腺素合成困难,因而引起甲状腺反射性肿大、精神疲惫、四 肢无力。缺碘是世界性的地方病。 成人日需碘量为50~75μg;儿童及妊娠、哺乳期的妇女为100~300μg。海产食物海带、紫菜、鱼 类)和海盐是碘的良好来源。大多数植物性食物中含碘量均低。补充膳食碘简便的方法是食用碘化食盐(含 KI 10-500ppm)o (九)铬 铬有三价和六价两种氧化态,六价铬有毒,三价铬才是必需营养元素。在生物体中,不发生铬氧化态 铬在人体中通过促进胰岛素的功能而影响糖代谢。缺铬时出现生长停滞、血糖增高、产生糖尿。食物 中只有能被乙醇提取的结合态铬才具有生物活性。人类铬的补充主要依靠食物获得。除鱼以外的大多数动 物蛋白质、全谷原粮制品、酵母等都是有效铬的良好来源 (十)硒 硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组分,某些蛋白质中亦结合有活性硒。硒与胰岛素的活性有关,可防 止胰岛细胞氧化破坏。含硒酶类可促使体内过氧化物分解,对人体组织起保护作用。缺硒引起克山病、诱 发糖尿病等多种疾病。硒多量引起中毒。人体摄入的硒主要来自食物。硒酵母(有效成分为硒代蛋氨酸等, 即硒可取代氨基酸分子中的硫原子而掺入到蛋白质中)和Na2SeO3是最易利用的硒化物。其中硒代氨基酸或 含硒蛋白的生物利用率高,且毒性小 (十一)其他微量元素 氟:氟对维持牙齿健康,防止龋齿具有重要作用,对婴儿和儿童更为重要。氟在骨组织和牙齿珐琅质 的构成过程中起重要作用,此外,氟还能加速伤口愈合,促进铁吸收。氟离子主要来自于饮水,但有些地 区饮水中含有异常大量的氟会使牙齿釉质发育不全,发生“牙氟中毒”。饮水中的含氟量以0.0001%~0.000 15%为宜。 钴:钴是维生素B12和一些酶的成分,有造血作用。钴必须以特殊形式—氰基钴胺(即维生素B12)供应 才能在人体内有生理作用,一般日需要量为0045~0090g,即相当于1~2g维生素B 锰:锰是正常骨结构、生殖和中枢神经的正常机能所必需的元素,与多种酶的活性有关系,对造血和 脂肪代谢有密切关系。人体缺乏时对人体生长、造骨、生殖均有妨碍。人类明显缺锰的现象不多,坚果、 豆类、粮谷是锰良好的来源,其次是蔬菜、水果、茶叶中含锰特别多 钼:已经证明是好几种氧化酶的成分。虽然人体缺钼的具体症状还不清楚,但钼既是酶的组成成分, 就说明它对肌体有重要作用。肾、豆类、粮谷是钼良好的来源
340 性盐而使锌的利用率下降。促使植酸水解的酶是含锌的酶，缺锌时其活力下降。酵母菌具有较高活性的植 酸酶，因此面粉发酵后，植酸含量减少，锌的溶解度和生物有效性增加。铜、钙和粗纤维等都不利于锌的 吸收。 成年人要求摄入锌量为 15mg/天。肉类、蛋品和海味都是有效锌的良好来源，其次为奶和谷类原粮制 品等。绿叶蔬菜和水果中含锌量很少。常用强化食品的锌化合物有葡萄糖酸锌和硫酸锌等。 (七)铜 铜在体内以铜蛋白的形式存在。铜促进血红蛋白的合成和红血球细胞的发育，也是一些氧化酶的成分。 缺铜时可发生贫血和心脏肥大、脸色苍白、生长停滞、食欲不振、易激动等症状。铜不足还影响铁的利用。 一般情况下人不会发生营养性的缺铜症，但以牛奶、炼乳、谷类制品或配制代乳品为主要食物的婴儿会因 铜不足而出现腹泻、生长发育停滞等症状。 一般每天的铜需要量(µg/kg 体重)为：婴儿，80；儿童，40；成人，30。肝、肾、豆类、贝类、鱼、绿 叶蔬菜是铜的良好来源。食品中的氨基酸有利于铜的吸收，但钼、锌、镉和硫化物则不利于铜的吸收。铜 的氨基酸盐、有机酸盐、硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、氯化物等盐中的铜都能很好地被利用；氧化铜、氧化 亚铜及焦磷酸铜的生物有效性较低；而金属铜、硫化铜和卟啉铜则不能被利用。增加膳食中的蛋白质可促 进铜的吸收和贮存。减少铜的需要量，增加锌的摄入时，机体对铜的需要量增加，铜的吸收下降。长期补 锌会引起铜的缺乏。 (八)碘 碘是甲状腺激素的组成成分。缺碘使甲状腺素合成困难，因而引起甲状腺反射性肿大、精神疲惫、四 肢无力。缺碘是世界性的地方病。 成人日需碘量为 50～75μg；儿童及妊娠、哺乳期的妇女为 100～300μg。海产食物(海带、紫菜、鱼 类)和海盐是碘的良好来源。大多数植物性食物中含碘量均低。补充膳食碘简便的方法是食用碘化食盐(含 KI 10～500ppm)。 (九)铬 铬有三价和六价两种氧化态，六价铬有毒，三价铬才是必需营养元素。在生物体中，不发生铬氧化态 的转变。 铬在人体中通过促进胰岛素的功能而影响糖代谢。缺铬时出现生长停滞、血糖增高、产生糖尿。食物 中只有能被乙醇提取的结合态铬才具有生物活性。人类铬的补充主要依靠食物获得。除鱼以外的大多数动 物蛋白质、全谷原粮制品、酵母等都是有效铬的良好来源。 (十)硒 硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组分，某些蛋白质中亦结合有活性硒。硒与胰岛素的活性有关，可防 止胰岛细胞氧化破坏。含硒酶类可促使体内过氧化物分解，对人体组织起保护作用。缺硒引起克山病、诱 发糖尿病等多种疾病。硒多量引起中毒。人体摄入的硒主要来自食物。硒酵母(有效成分为硒代蛋氨酸等， 即硒可取代氨基酸分子中的硫原子而掺入到蛋白质中)和Na2SeO3是最易利用的硒化物。其中硒代氨基酸或 含硒蛋白的生物利用率高，且毒性小。 (十一)其他微量元素 氟：氟对维持牙齿健康，防止龋齿具有重要作用，对婴儿和儿童更为重要。氟在骨组织和牙齿珐琅质 的构成过程中起重要作用，此外，氟还能加速伤口愈合，促进铁吸收。氟离子主要来自于饮水，但有些地 区饮水中含有异常大量的氟会使牙齿釉质发育不全，发生“牙氟中毒”。饮水中的含氟量以 0.000 l%～0.000 15%为宜。 钴：钴是维生素B12和一些酶的成分，有造血作用。钴必须以特殊形式⎯⎯氰基钴胺(即维生素B12)供应 才能在人体内有生理作用，一般日需要量为 0.045～0.090µg，即相当于l～2µg维生素B12。 锰：锰是正常骨结构、生殖和中枢神经的正常机能所必需的元素，与多种酶的活性有关系，对造血和 脂肪代谢有密切关系。人体缺乏时对人体生长、造骨、生殖均有妨碍。人类明显缺锰的现象不多，坚果、 豆类、粮谷是锰良好的来源，其次是蔬菜、水果、茶叶中含锰特别多。 钼：已经证明是好几种氧化酶的成分。虽然人体缺钼的具体症状还不清楚，但钼既是酶的组成成分， 就说明它对肌体有重要作用。肾、豆类、粮谷是钼良好的来源
锗:随着营养学界对人体微量元素的深λ硏究,锗的生理功能和药理功能日益被发现,虽然目前尚未 列入必需微量元素,但已越来越被人们认识和重视。有机锗参与新陈代谢,有促进血液循环、细胞功能活 化作用,对预防和治疗癌症、心血管疾病、糖尿病等多种疾病具有良好的作用,对提高人体免疫功能也有 很好的作用。 镍:镍是多种酶的激活剂,在生物体内能激活许多酶,包括精氨酸酶、酸性磷酸酶、脱羧酶、脱氧核 糖核酸酶等。镍还可以激活肽酶,促进细胞生成。镍大量存在于DNA和RNA中,在DNA、RNA和蛋白 质的结构或功能方面起作用。健康的成年人每日从饮食中摄入0.3~05mg的镍,主要来自于蔬菜和谷类 世界卫生组织报道成人每日对镍的需要量为002mg,若按0.5%的吸收率计算,成人每日摄取0.4mg的镍 可满足生理需要。人体新陈代谢对镍的需求量极微,而环境中的镍来源充足,因此还未发现正常饮食情况 下镍缺乏而导致人体健康受影响。镍具有刺激造血功能的作用,能促进血红细胞的再生。镍还是胰岛素分 子中的一个组成部分,相当于胰岛素的一个辅基。镍还可以通过垂体激素而间接影响胰岛素分泌。 锡:锡为人体必需的微量元素,能促进蛋白质和核酸的合成,与黄素酶的活性有关,对维持某些化合 物的三维空间也很重要。从饮食中摄入适量的锡能促进机体的生长发育。锡可以影响人体其他微量元素的 代谢,影响较多的是锌,其次是铜、铁、钙和硒。锡通过食物及水进入体内后能在体内形成一个或多个具 有抗癌活性的含锡甾族类或肽类化合物。这种含锡甾族类或肽类化合物达到足够的生理水平时,便可直接 杀死肿瘤细胞或阻止肿瘤增殖。所以适当补充含锡甾族化合物可预防癌症的发生。 钒:钒能促进骨和牙齿中无机间质的沉积,对骨和牙齿的正常发育起一定作用。钒离子在牙釉质和牙 质内可增加羟基磷灰质的硬度,同时可增加有机物和无机物之间的粘合作用。牙釉质和牙质都属于磷灰石, 牙釉质和牙质,钒可置换到磷灰石分子中。所以钒可预防龋齿。钒还能刺激造血功能发挥作用。可促进血 液中红细胞的成熟,促进血红蛋白的再生。钒能促进心脏配糖苷对肌肉的作用,使心血管收缩,增强心室 肌的收缩力。 硅:硅是一个与长寿有关的微量元素,硅缺乏可导致衰老。人主动脉的硅含量也随年龄的增长而降低 动脉粥样硬化与体内硅缺乏有关。组织中硅含量的下降可引起人体内分泌功能减退而促进衰老。硅对心血 管有保护作用。硅含量较高的地区,冠心病死亡率较低,而缺硅地区冠心病死亡率较高。硅还能维持骨骼、 软骨和结缔组织的生长,同时参与其他一些重要的生命代谢活动。硅在人体内的含量为260mg/kg,是人体 内含量最多的微量元素。吸收进入血液中的硅很快经血液分布到全身组织。硅主要集中在骨骼、肺、淋巴 结、胰腺、肾上腺、指甲和头发中。 第四节加工方法对微量元素的影响 微量元素不会因酸碱处理、接触空气、氧气或光线等情况而损失,但加工方法会影响到食物矿物质的 含量和可利用性 磨粉对微量元素的影响 小麦因磨粉而损失矿物质是由于除去了胚芽和外面的麦麸层而引起的。因矿物质在麦粒中的分布不同, 损失量在不同矿物质间也有差异。损失量在70%以上的有钴、锰、锌、铁、铜等;损失接近5%的有钼和 铬;硒则损失16%左右。 二、加工对大米和蔗糖中微量元素的影响 加工精度愈高,大米和蔗糖中的微量元素损失愈多。精碾大米损失75%的铬和锌;锰、铜和钴损失 26%~45%。同白砂糖相比,粗糖和废糖蜜是微量元素更好的来源。 三、加工对大豆微量元素的影响 大豆在加工过程中不会损失大量的微量元素,而且某些微量元素如铁、锌、硒等可得到浓缩。因为大 豆蛋白质经过深度加工后提高了蛋白质的含量,这些矿物成分可能结合在蛋白质分子上。其他如锰、铜、 钼和碘等矿物质则变化不大。 总之,各种加工方法对食物中矿物质的含量和组成均有一定的影响。在加工过程中,富含矿物质的食 品组分流失或去除,则造成某些矿物成分的含量下降;如食品成分被浓缩或矿物成分从加工器械中溶出 则某些矿物元素含量会增加;如果在加工过程中产生矿物盐类的沉淀或溶解,则会影响矿物营养的生物有 效性
341 锗：随着营养学界对人体微量元素的深入研究，锗的生理功能和药理功能日益被发现，虽然目前尚未 列入必需微量元素，但已越来越被人们认识和重视。有机锗参与新陈代谢，有促进血液循环、细胞功能活 化作用，对预防和治疗癌症、心血管疾病、糖尿病等多种疾病具有良好的作用，对提高人体免疫功能也有 很好的作用。 镍：镍是多种酶的激活剂，在生物体内能激活许多酶，包括精氨酸酶、酸性磷酸酶、脱羧酶、脱氧核 糖核酸酶等。镍还可以激活肽酶，促进细胞生成。镍大量存在于 DNA 和 RNA 中，在 DNA、RNA 和蛋白 质的结构或功能方面起作用。健康的成年人每日从饮食中摄入 0.3～0.5mg 的镍，主要来自于蔬菜和谷类。 世界卫生组织报道成人每日对镍的需要量为 0.02mg，若按 0.5%的吸收率计算，成人每日摄取 0.4mg 的镍 可满足生理需要。人体新陈代谢对镍的需求量极微，而环境中的镍来源充足，因此还未发现正常饮食情况 下镍缺乏而导致人体健康受影响。镍具有刺激造血功能的作用，能促进血红细胞的再生。镍还是胰岛素分 子中的一个组成部分，相当于胰岛素的一个辅基。镍还可以通过垂体激素而间接影响胰岛素分泌。 锡：锡为人体必需的微量元素，能促进蛋白质和核酸的合成，与黄素酶的活性有关，对维持某些化合 物的三维空间也很重要。从饮食中摄入适量的锡能促进机体的生长发育。锡可以影响人体其他微量元素的 代谢，影响较多的是锌，其次是铜、铁、钙和硒。锡通过食物及水进入体内后能在体内形成一个或多个具 有抗癌活性的含锡甾族类或肽类化合物。这种含锡甾族类或肽类化合物达到足够的生理水平时，便可直接 杀死肿瘤细胞或阻止肿瘤增殖。所以适当补充含锡甾族化合物可预防癌症的发生。 钒：钒能促进骨和牙齿中无机间质的沉积，对骨和牙齿的正常发育起一定作用。钒离子在牙釉质和牙 质内可增加羟基磷灰质的硬度，同时可增加有机物和无机物之间的粘合作用。牙釉质和牙质都属于磷灰石， 牙釉质和牙质，钒可置换到磷灰石分子中。所以钒可预防龋齿。钒还能刺激造血功能发挥作用。可促进血 液中红细胞的成熟，促进血红蛋白的再生。钒能促进心脏配糖苷对肌肉的作用，使心血管收缩，增强心室 肌的收缩力。 硅：硅是一个与长寿有关的微量元素，硅缺乏可导致衰老。人主动脉的硅含量也随年龄的增长而降低。 动脉粥样硬化与体内硅缺乏有关。组织中硅含量的下降可引起人体内分泌功能减退而促进衰老。硅对心血 管有保护作用。硅含量较高的地区，冠心病死亡率较低，而缺硅地区冠心病死亡率较高。硅还能维持骨骼、 软骨和结缔组织的生长，同时参与其他一些重要的生命代谢活动。硅在人体内的含量为 260mg/kg，是人体 内含量最多的微量元素。吸收进入血液中的硅很快经血液分布到全身组织。硅主要集中在骨骼、肺、淋巴 结、胰腺、肾上腺、指甲和头发中。 第四节 加工方法对微量元素的影响 微量元素不会因酸碱处理、接触空气、氧气或光线等情况而损失，但加工方法会影响到食物矿物质的 含量和可利用性。 一、磨粉对微量元素的影响 小麦因磨粉而损失矿物质是由于除去了胚芽和外面的麦麸层而引起的。因矿物质在麦粒中的分布不同， 损失量在不同矿物质间也有差异。损失量在 70%以上的有钴、锰、锌、铁、铜等；损失接近 5%的有钼和 铬；硒则损失 16%左右。 二、加工对大米和蔗糖中微量元素的影响 加工精度愈高，大米和蔗糖中的微量元素损失愈多。精碾大米损失 75%的铬和锌；锰、铜和钴损失 26%～45%。同白砂糖相比，粗糖和废糖蜜是微量元素更好的来源。 三、加工对大豆微量元素的影响 大豆在加工过程中不会损失大量的微量元素，而且某些微量元素如铁、锌、硒等可得到浓缩。因为大 豆蛋白质经过深度加工后提高了蛋白质的含量，这些矿物成分可能结合在蛋白质分子上。其他如锰、铜、 钼和碘等矿物质则变化不大。 总之，各种加工方法对食物中矿物质的含量和组成均有一定的影响。在加工过程中，富含矿物质的食 品组分流失或去除，则造成某些矿物成分的含量下降；如食品成分被浓缩或矿物成分从加工器械中溶出， 则某些矿物元素含量会增加；如果在加工过程中产生矿物盐类的沉淀或溶解，则会影响矿物营养的生物有 效性