第五节 矿物质 1．概念 自然界存在的各种元素中，约20种左右的元素为人体必需,除碳、氢、氧、氮主要以有机化合物存在外,其余统称无机盐（矿物质 / 灰分，minerals）

2.分类 常量元素(macroelements) 矿物质 微量元素(microelements) 体内含量较多的元素。 （mineral） 钾、钠、钙、镁、磷、硫、氯等七种 含量最多 矿物质 （mineral） 微量元素(microelements) 体内含量占体重0.01%以下的元素。 铁、锌、铜、碘、硒、钼 、铬、钴 8种 为人体必需，称为必需微量元素 (essential microelements)。

矿物质的特点 1、体内不能合成，必须通过食物提供； 2、体内分布极不均匀； 3、存在拮抗-协同作用； 4、某些微量元素的生理剂量与中毒剂量 范围较窄，过多、过少均有害。

生理功能 构成人体组织的重要成分 调节细胞膜的通透性 维持神经肌肉兴奋性 组成激素、维生素、蛋白质 和多种酶类的成分

矿物质缺乏 原因： 1、地球环境中分布不均匀； 2、食物中含有天然拮抗物； 3、加工过程中的损失； 4、摄入不足； 5、生理需要量增加。

一、钙 （calcium，Ca）

一、钙（calcium，Ca） 1、99%以羟磷灰石结晶[3Ca3(PO4)·(OH)2]形式集中在骨骼、牙齿，是钙的储存库。 2、其余1% 柠檬酸螯合或与Pro结合； 离子形式存在于软组织、细胞外、血液等组织中组成混溶钙池，与骨骼钙维持着动态平衡，是维持细胞正常生理状态所必需。

钙的生理功能 1．构成骨骼和牙齿 2．维持神经与肌肉活动 3．参与凝血过程及毛细血管渗透压等 4. 维持细胞内胶质稳定性,激素分泌以及体液酸碱平衡 5.促进某些酶的活性

骨骼的结构：T-bone steak 骨骼类型 ‧致密骨 小婴儿350块骨骼 成人206块骨骼 小婴儿350块骨骼 骨骼类型 　‧致密骨 (cortical bone) 　‧海绵骨 (trabecular bone) 　‧骨髓

骨盆的骨骼 Pelvic bone：X 光图

染料与骨钙作用呈绿色 骨骼切片与染色

绿色为钙化之骨骼， 红色为未钙化之软骨

骨质疏松之骨骼 硬骨与软骨均减少，整体骨量减少，孔隙增大 正常骨骼与骨质疏松症之骨骼切片 绿色为钙化骨骼，红色为骨髓细胞，白色为脂肪细胞 正常骨骼 骨质疏松之骨骼 硬骨与软骨均减少，整体骨量减少，孔隙增大

软骨症 rickets 骨骼矿质化不足，而软骨(紧邻绿色 之红色部位)裸露

肾脏病人的骨骼切片 肾脏功能不良引发之骨骼病变 蚀骨细胞osteoclast(特别活跃) 造骨细胞osteoblast 橘色为骨质 红色小点为蚀骨细胞

负责骨骼新陈代谢的细胞 造骨细胞 (osteoblast) ‧制造新骨 ‧制造蛋白质 ‧控制矿物质沉淀 蚀骨细胞 (osteoclast) 　 ‧分解骨矿物质 · 骨细胞 (osteocytes) 　 ‧调节骨骼代谢 　 ‧由造骨细胞转成 　 ‧被新骨所包围 负责骨骼新陈代谢的细胞

Left normal bone, right osteoporotic bone

Left normal bone, right osteoporotic bone

噬骨细胞或蚀骨细胞负责骨骼之分解

（二）钙的吸收与代谢

影响 钙吸收的因素 有利吸收 Vit D、乳糖、蛋白质、需要增加 不利吸收 食物的草酸、植酸、脂肪酸、膳食纤维 草酸-蔬菜和水果，与钙形成螯合物 开水中汆-去除 有利吸收 Vit D、乳糖、蛋白质、需要增加 不利吸收 食物的草酸、植酸、脂肪酸、膳食纤维

（三）钙的缺乏与过量 钙缺乏的临床表现 * 婴儿的佝偻病 * 成人骨质软化症 * 老年骨质疏松症 钙过量 1、肾结石 2、骨硬化

儿童佝偻病

儿童佝偻病 骨质软化症

Rickets and Netherlands

Family with rickets, Paris, 1900.

表 不同人群钙的适宜摄入量(AI) mg/d （四）钙的供给量 成人适宜摄入量为1000mg/d，无明显损害水平为1500mg/d。 可耐受最高摄入量为2000mg/d。 表 不同人群钙的适宜摄入量(AI) mg/d 年龄 钙 0～ 0.5～ 1～ 4～ 7～ 11～ 14～ 300 400 600 800 1000 18～ 50～ 孕妇 早期 中期 晚期 乳母   1200

（五）钙的 食物来源 * 奶及制品 * 海产品 * 豆类及制品、坚果类 * 野菜及绿色蔬菜

含钙丰富的食物 mg/100g 食物 含量 虾皮 虾米 河虾 泥鳅 红螺 河蚌 鲜海参 991 555 325 299 539 306 285 苜蓿 荠菜 雪里蕻 苋菜 乌塌菜 油菜苔 黑芝麻 713 294 230 187 186 156 780 酸枣棘 花生仁 紫菜 海带(湿) 黑木耳 全脂牛乳粉 酸奶 435 284 264 241 247 676 118

四、铁（iron，Fe）

血球型态与来源

血球的分化与成熟 网状红血球 前巨母红血球

铁营养与红血球 正常红血球 1000 x 缺铁性贫血 1000 x

铁营养状况对骨髓的影响 Bone marrow Iron deficiency Normal 深蓝色为供造血用的储存之铁

铁营养状况与血液中的红血球 缺铁贫血 缺铁贫血治疗中

铁的功能与利用 · 形成细胞内外各种含铁的蛋白质和酵素 　‧血红素：氧气运送 (肌红素) 　‧铁硫蛋白质：粒线体产生能量 ‧Ribonucleotide reductase：制造DNA的原料

铁的吸收与运送 负责蛋白质 · 转铁蛋白(transferrin) 　‧血液中铁的运送 · 储铁蛋白(ferritin) 　‧细胞内铁的储存 　‧肝脏，脾脏，网状内皮细胞

铁的利用 铁经由血液运送到各组织利用 · 骨髓造血，生成红血球 · 肌肉，合成肌红素 · 各组织，合成酵素与各种功能性蛋白质

External iron exchange 人体的铁平衡 (iron balance) · 人体总铁量 　‧男性 3-4公克 　‧女性 1-2公克 · 铁之分布 　‧功能性铁占 75% 　‧储存性铁占 25% 　　(女性储存铁量偏低)

Internal iron exchange 人体内的铁动力学(ferrokinetics) 人体对铁的利用有高度的资源回收效率 每天老化的红血球在脾脏分解，铁质回收后，经由血液运送，到骨髓造血组织利用，合成新的红血球。 体内铁质并不会从尿液排出，经常接受输血的人体内铁的存量会增多。

血液铁含量对铁营养之影响 · 血红素含铁量：3.35 mg/g Hb · 血红素浓度与铁量 　12 g/dL = 0.40 mg Fe/mL 　14 g/dL = 0.47 mg Fe/mL · 月经流失铁量：血液量 25 ml/period 　= Fe 10 – 11.7 mg /period 　= Fe 0.33 – 0.39 mg /day = Fe 120 mg /yr · 贫血治疗目标：血红素上升 > 0.1 g/dL/day 　= Fe 0.335 mg/dL/d = 吸收铁量 13.4 mg/d · 贫血时铁吸收率20%，铁摄取量 > 65 mg/d

Link between iron and youth cognitive skills? (JADA 2001;101:1308-9) · 婴幼儿期缺铁贫血对行为与发育有长期性的不良影响 (Pediatrics 2001;105/4/e51) · 无贫血性缺铁的后果？ 　‧对认知与学习成就的影响？ 　‧其它？

铁补充对少女认知能力的影响 (Lancet 1996;348:992-996) · 716位高中女生，铁营养评估筛检 　‧ferritin < 12, 血红素正常：98位无贫血性缺铁 · 81位参加研究，平均约16 yr，随机分为两组 　‧补充组：ferrous sulfate 650 mg x2 (20% Fe) 　‧安慰剂组： · 73位完成8周实验 　‧4 项认知能力测验：SDMT, VSAT, BTA, HVLT 　　(Hopkins verbal learning test, 字汇认识与记忆)

铁补充介入实验后血液指标表现

铁补充介入实验前后HVLT结果

食物铁 （二）铁的吸收与代谢 血红素铁 非血红素铁 动物性食物中，可与Hb和Mb中原卟啉结合，直接被肠黏膜上皮细胞吸收。（肉：30%；鱼：15%） 食物铁 植物性食物中，与有机酸分离、转化为亚铁后方能吸收。受膳食因素影响。

影响 铁吸收的因素 有利吸收 VC、有机酸、肉类因子、需要增加 不利吸收 食物草酸、植酸、胃酸缺乏或抗酸性药物

铁缺乏的原因 * 摄入不足或吸收障碍 * 体内需要量增加 * 慢性失血 铁缺乏的临床表现 * 缺铁性贫血 ( 低血色素小细胞性贫血)

（三）铁缺乏及缺铁性贫血 铁减少期 RBC生成缺铁期 缺铁性贫血期 分为三个阶段 铁缺乏 高发人群 早产儿 6m-6yr婴幼儿 青春期少年 ( iron decreasing，ID ) RBC生成缺铁期 ( iron deficiency erythrocyte，IDE ) 缺铁性贫血期 ( iron deficiency anemia，IDA ) 分为三个阶段 铁缺乏 高发人群 早产儿 6m-6yr婴幼儿 青春期少年 妊娠后半期 严重寄生虫感染个体

铁缺乏症状 缺铁性贫血 智力和行为改变 工作能力↓ 抗感染力↓ 耐寒能力↓ 食欲减退 面色苍白 心慌 气短 头晕 眼花等

叶酸缺乏性贫血红细胞 正常红细胞 缺铁性贫血红细胞

缺铁性贫血 所致‘反甲’

铁的食物来源 （四）铁的供给量： 15岁以上 男 15 mg /d 女 20 mg /d 孕妇、乳母 25-35mg /d 丰富来源：动物血、肝脏、黑木耳、芝麻酱、大豆 良好来源：畜禽肉类、红糖、蛋黄、动物肾脏 一般来源：鱼、谷物、菠菜、芥菜 微量来源：奶类、蔬菜、水果

五、碘（iodine，I） 人体内含碘约20-50mg，相当于0.5mg/kg。其中70%~80%集中于甲状腺，用于合成甲状腺素。其它分布在肌肉与其它组织中。

甲状腺素

（三）碘缺乏 碘缺乏 甲状腺素合成分泌↓ 垂体促甲状腺激素代偿性合成分泌↑ 甲状腺增生、肥大 食物性缺碘有地区性（地方性甲状腺肿） 胎儿和新生儿期→克汀病; 成人→单纯性甲状腺肿

单纯性甲状腺肿大

甲状腺肿 (goiter)

甲状腺肿 (goiter)

甲状腺肿 (goiter)

临床表现 1、精神发育迟滞：智力落后是主要特点。黏肿型克汀病的智力障碍比神经型较轻。 2、聋哑：听力和言语障碍突出， 3、斜视：颅神经受损所致，在神经型更多见。 4、运动功能障碍：由于神经系统受损所造成，神经型的神经损伤和运动障碍比黏液水肿型更突出。 5、甲状腺肿

6、生长发育落后：体格矮小，性发育落后； 克汀病面容：面容愚笨，反应迟钝，头大，鼻梁下陷，两眉间短宽，眼睛小，眼距宽，舌厚而大，常外伸，流涎，傻笑。 7、甲状腺功能减退：主要见于黏液水肿型病人。出现黏液性水肿；肌肉发育差、松弛、无力；皮肤粗糙、干燥；严重者低温、怕冷；进食少，多有便秘等。 　　

呆小症儿童和正常儿童身高的比较 Dwarf: 侏儒。

克汀病病人的智力缺陷是不可恢复的，严重者生活不能自理，甚至不会主动进食，将终生成为家庭和社会的负担。 　案例： 　黑龙江省种树县苏家店乡有一个“傻子屯”，70年代末这村11%的人口是克汀病病人。这个村经济文化极为落后，外村姑娘没有愿意嫁到这个村的。缺碘导致智力缺陷后患无穷 据统计，全国智力残疾人约1000多万，绝大多数由于缺碘所致。目前全国有克汀病病人约20万，患有严重智力缺陷；亚克汀病病人88—1000万，智力遭到不同程度的损害。经测试严重缺碘地区儿童的智力比非缺碘地区同龄儿童的智商值低10－15％。中国每年要出生2000万个新生儿，其中近700万个出生在严重缺碘地区。如果按那儿的儿童智商要比正常儿童低 10％计算，每年我国因为缺碘造成的智力损失至少就是7000万智商值。

（三）诊断及鉴别诊断 1、必备条件： （1）出生、居住于低碘地方性甲状腺肿地区； （2）有精神发育不全，主要表现为不同程度智力障碍。 （1）出生、居住于低碘地方性甲状腺肿地区； （2）有精神发育不全，主要表现为不同程度智力障碍。 2、辅助条件： （1）神经系统症状：有不同程度的听力、语言及运动神经障碍；　　 （2）甲状腺功能低下症，有不同程度的身体发育障碍，克汀病形象如傻相、面宽、眼距宽、塌鼻梁、腹部膨隆等）； 粘液水肿、皮肤毛发干燥、X线骨龄落后和骨骺愈合延迟、血浆PBI降低、血清T4、TSH升高。 　　具备必备条件和辅助条件中的任何一项或一项以上而又可排除其他疾病可诊断为地克病。

3、鉴别诊断 一般聋哑：无智力障碍，尿碘、吸收率正常，无缺碘或碘饥饿表现。

（四）治疗及预防 预防为主！ 大力推行碘化食盐消灭地方性甲状腺肿，地方性克汀病亦随之消灭。 孕妇妊娠末3-4各月可加服碘化钾或肌肉注碘油1次2ml。多吃含碘食物。

（四）碘过量 造成高碘甲状腺肿 限制高碘的摄入即可防治 碘化盐的使用未见碘过量

（五）食物来源**及供给量 加碘食盐 海产品含碘高 食盐中碘化钾/碘酸钾（稳定）等碘化物加入量在1∶20000-50000 干海带 24000µg/100g 干紫菜 800µg/100g RNI 成人150µg NOAEL 1000 µg UL 850 µg

六、锌 （Zinc，Zn） 含锌2-2.5g，主要存在于肌肉、骨骼、皮肤 单位重量计以视网膜、脉络膜、前列腺最高

植酸：纤维素、某些微量元素（如二价非血红素铁）过多时可抑制锌吸收 （二）吸收、代谢 小肠，主动吸收 人奶锌吸收率40%，牛奶32%，一些豆类配方食品仅14%。在牛奶中加入与豆类配方食品等量的植酸钠，则降为16% 影响因素 植酸：纤维素、某些微量元素（如二价非血红素铁）过多时可抑制锌吸收 混合食物：锌吸收率约20-40%

（三）锌缺乏与过量 缺乏原因： 1、摄入不足，偏食； 2、需要量增加； 3、排出量增加。 过量原因： 1、盲目补锌； 2、锌污染。

锌缺乏临床症状 1 儿少生长发育迟缓 青春期性发育延迟 2 性功能减退 (hypogonadism) 精子产生过少 锌缺乏 3 4 5 儿少生长发育迟缓 青春期性发育延迟 性功能减退 (hypogonadism) 精子产生过少 味觉 嗅觉功能下降 甚至丧失或有异食癖 创伤愈合不良 抵抗力下降 易感染 孕妇缺锌可致胎儿中枢神经系统先天畸形 锌缺乏 6 智力下降

缺锌所致皮肤粗糙 缺锌所致肠原性肢体皮炎

（五）锌的 食物来源 海产品含锌丰富 肝、肉、蛋次之

含锌较高的食物 mg/100g 食物 含量 小麦胚粉 花 生 油 黑 芝 麻 口蘑白菇 鸡蛋黄粉 23.4 8.48 6.13 9.04 花 生 油 黑 芝 麻 口蘑白菇 鸡蛋黄粉 23.4 8.48 6.13 9.04 6.66 山羊肉 猪 肝 海蛎肉 蛏 干 鲜扇贝 10.42 5.78 47.05 13.63 11.69 鲜赤贝 红 螺 牡 蛎 蚌 肉 章 鱼 11.58 10.27 9.39 8.50 5.18

浓度高的有肝、胰、肾、心、牙釉质及指甲，脂肪组织中最低 七、硒（Selenium，Se） 硒总量约14-20mg，广泛分布于各组织中 浓度高的有肝、胰、肾、心、牙釉质及指甲，脂肪组织中最低

（四）硒的供给量及食物来源 良好来源： 海产品和动物性内脏:如鱼子酱、海参、牡蛎等及动物肝、肾、肉类等。 不同人群硒的推荐摄入量（RNI） 见表1-22。

含硒较高的食物 μg/100g 食物 含量 鱼子酱 海参 牡蛎 蛤蜊 鲜淡菜 鲜赤贝 蛏子 章鱼 203.09 150.00 86.64 77.10 57.77 57.35 55.14 41.68 青鱼 泥鳅 黄鳝 鳕鱼 猪肾 猪肝(卤煮) 羊肉 猪肉 37.69 35.30 34.56 24.8 111.77 28.70 32.20 11.97 瘦牛肉 干蘑菇 小麦胚粉 花豆(紫) 白果 豌豆 扁豆 甘肃软梨 10.55 39.18 65.20 74.06 14.50 41.80 32.00 8.43

八、铜（copper，Cu） 人体内铜总量约100-150mg，其中50%~70%在肌肉和骨骼，20%在肝脏，5%~10%在血液。 肝、肾、心、脑：浓度最高。 肝、脾：铜的储存器官

（一）生理功能** 主要以含铜金属酶形式发挥作用。如 铜蓝蛋白;细胞色素氧化酶;超氧化物歧化酶 SOD) 酪氨酸酶;多巴-β-羟化酶;赖氨酰氧化酶等 1．铁代谢 2．蛋白交联 3．超氧化物转化 4．与儿茶酚胺的生物合成、 维持中枢神经系统的正常功能

（四）食物来源、供给量 一般食物均含铜 肝、肾、鱼坚果与干豆类含量较丰富 蔬菜含量低 牛奶含铜也少 AI 2.0-3.0 mg NOAEL 9 mg UL 10 mg

矿物质