维生素及矿物质.pptx
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1、第三节矿物质,第五节 矿物质,1概念 由于进化原因,人体组织内几乎含有自然界存在的各种元素,而且与地球表层的元素组成基本一致这些元素中,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)又分常量(宏量)元素(macroelements)占体重0.01%以上,日需要量100mg以上。微量元素(microelements / trace elements),体内在吸收、贮存上存在平衡调节关系*,吸收 利用上存在拮抗-协同作用,体内不生成 也不消失 必需经膳食补充,体内分布极不均匀,随年龄而 但元素间比例变动不大,2无机盐的代谢特点
2、,机体组织重要构成成分,在细胞内外液,参与酶系激活,3无机盐的生理功能,一、钙,一、钙(calcium,Ca)出生时体内含钙总量约为28g,成年时达850-1200g(约为体重的1.5-2.0%)分布极不均匀是含量最多的无机元素,199%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。其中少数为无定形钙,此部分在婴儿期占较大比例,以后随年龄增长而逐渐减少2其余1%,有一半与柠檬酸螯合或与Pro结合;另一半则以离子形式存在于软组织、细胞外液、血液等组织中组成混溶钙池(miscible calcium pool),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,
3、体内有强大的保留钙和维持细胞外液中钙浓度的机制当膳食钙严重缺乏或机体发生钙异常丢失时可通过这些机制使骨脱矿化以纠正甚至是轻微的低钙血症,而保持血钙的稳定,(一) 功能,(一)钙的生理功能1构成骨骼和牙齿的主要成分2维持神经与肌肉活动3促进体内某些酶的活性4参与凝血过程、激素分泌、维持体液酸碱平衡以及细胞内胶质稳定性及毛细血管渗透压等,(二)吸收代谢,(二)吸收与代谢1食物钙吸收、影响因素*主要在小肠吸收,返回,*生活中有那些常见食品是发酵食品?,发芽、发酵可破坏植酸。酸浸也可去除部分,发酵食品?,草酸,草酸*主要存在于一些蔬菜和水果中,可与钙、铁等形成不被人体分解的螯合物可用在开水中汆(cua
4、n)的方法去除部分或大部分,2钙的排泄钙营养状况良好时,成人的钙排泄量肠吸收量1)体内钙大部分经肠粘膜上皮细胞的脱落、消化液的分泌排入肠道,其中一部分被重吸收,其余由粪中排出(内源性粪钙,约125-180mg/d)2)钙从尿中的排出量约为摄入量的20%左右(约100-200 mg/d)3)汗液也是钙的排泄途径,但个体差异较大,如高温作业者经汗丢失钙可高达1g/d,4)乳母通过乳汁约排出钙150-300mg/d5)在整个妊娠期,约30g的钙由母亲转运给胎儿6)补液、酸中毒、高蛋白或高镁膳,甲状腺、肾上腺皮质激素、甲状旁腺素或Vit D过多,以及卧床均可使钙排出增多,3钙的储留钙在体内的储留受膳食
5、供给水平所左右,人体对钙的需要程度也有影响高磷膳食对钙储留的影响不大高钠摄入可钙在骨骼中的储留,并骨密度氟骨症、糖尿病均对钙代谢有不利影响,4钙缺乏*主要影响骨骼发育和结构,表现为儿童佝偻病成人骨质软化症老年人骨质疏松症其他如骨质增生、抽搐等,(三)RNI,(三)钙的供给量钙的需要量估计方法有两种1平衡法:适用于成年人2直接测定法:可用于儿童钙的无可观察到副作用水平(non-observed adverse effect level,NOAEL)为1500mg成年男女性均为800mg,(四)来源,(四)食物来源*良好来源:乳及乳制品主要来源:豆及豆制品、蔬菜水果,二、镁,成人身体镁总含量约25
6、 g,其中60-65存在于骨骼、齿齿,27分布于软组织。血清中镁恒定,不能反映镁缺乏,即使机体缺,血清镁亦不降低。,生理功能,(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。2)抑制钾、钙通道。镁可封闭不同的钾通道,阻止钾外流。可抑制钙通过膜通道内流。若镁耗竭,细胞内钙增多。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,影响着钙的吸收。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。 低度硫酸镁溶液可使短期胆汁流出,促使胆囊排空,具有利胆作用。 碱性镁盐可
7、中和胃酸。 镁离子在肠道中吸收缓慢,促使水分滞留,具有导泻作用。,镁缺乏: 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。 可导致胰岛素抵抗和骨质疏松。镁中毒: 用镁盐抗酸、导泻、利胆、抗惊厥或治疗高血压脑病,因肠、肾及甲状旁腺等能调节镁代谢,并不至于发生镁中毒。 腹泻是评价镁毒性的敏感指标。过量镁摄入,有恶心、胃肠痉挛等。,膳食参考摄入量,中国营养学会提出成人镁适宜摄入量(AI)为350 mg日。膳食中镁吸收率约为30。影响镁吸收的因素:氨基酸、乳糖等可促进镁的吸收。维生素D促进镁吸收。过多的磷、草酸、植酸和膳食纤维等可抑制镁的吸收。镁与钙的吸收途径
8、相同,竞争吸收而相互干扰。,食物来源,由于叶绿素是镁卟啉的螯合物,所以绿叶蔬菜是富含镁的。食物中糙粮、坚果也含有丰富的镁,肉类、牛奶中的镁含量中等。精制食品的镁含量很低的。从饮水中也可以获得少量镁,硬水中含有较高的镁盐,软水中含量相对较低。,三、磷 磷在成人体内含量为650g左右,相当于体重的1左右,占体内无机盐总量的1/4。总磷量的8590以羟磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2形式存在于骨骼和牙齿中。其余1015与蛋白质、脂肪、糖及其他有机物结合,分布于几乎所有组织细胞中。,一、生理功能构成骨骼和牙齿构成生命的重要物质 磷是组成核酸、磷蛋白、磷脂、多种酶等的成分调节能释放 机体代谢中能量的
9、贮存、转移和释放离不开ADP、ATP、磷酸肌酸等物质,ATP是细胞内化学能的主要来源。调节酸碱平衡 磷酸盐能与氢离子结合,并从尿中以不同形式、不同数量磷酸盐类排出,从而调节着体液的酸碱度。,二、吸收与代谢,1吸收 磷主要在小肠吸收,摄入混合膳食时,吸收率达6070。以牛乳喂养的婴儿的磷吸收率为65%75,人乳喂养者85。Vit D对磷吸收是必要的,植酸抑制磷的吸收,钙、镁、铁和铝等常与磷酸形成难溶性盐而影响磷的吸收。,2排泄 磷主要从肾排出,当肾功能正常时,尿磷约为膳食摄入磷量的2/3。禁食、雌激素、甲状旁腺紊乱、高血钙等均能降低肾小管对磷的重吸收,尿磷排出增加。Vit D增加,加强肾小管的重
10、吸收,减少尿磷的排泄。,三、缺乏与过量 一般不会出现膳食原因引起的营养性磷缺 乏,只有在一些特殊情况下才会出现。 一般情况下,不易发生由膳食摄入过量磷的 问题。特殊情况下可引起血清无机磷浓度 过高,形成高磷血症。,四、供给量与食物来源 磷的需要量随年龄增加而下降,同时还 取决于蛋白质摄入量,据研究,维持平衡时 需要磷量为5201200mg/d。磷的来源广 泛,一般都能满足需要。 2000年,中国营养学会制订的磷的适宜 摄入量(AI)为700mg/d。,磷在食物中分布广泛磷与蛋白质并存,瘦肉、蛋、奶、动物肝脏的含量很高海带、花生、干豆类、坚果粗粮含磷丰富粮谷中的植酸磷,不经加工处理,吸收利用率低
11、,四、钾,正常成人体内总量约为50mmolkg。体内钾主要存于细胞内,约占总量的98,其他存在于细胞外。,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。如1g 糖原的合成约需0.6mmol 钾,三磷酸腺苷的生成过程中也需要一定量的钾。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,可激活肌肉纤维收缩或发生肌
12、肉麻痹。,生理功能,4)维持心肌的正常功能钾缺乏时,心肌兴奋性增高;钾过高时又使心肌自律性、传导性和兴奋性受抑制;两者均可引起心律失常。5)维持细胞内外正常的酸碱平衡钾代谢紊乱,细胞失钾时,细胞外液中钠与氢离子进入细胞内,引起细胞内酸中毒和细胞外碱中毒。6)降低血压:补钾可降低高压及正常压。,钾缺乏,主要表现为肌肉无力或瘫痪、心律失常、横纹肌肉裂解症及肾功能障碍等。影响因素:疾病或其他原因需长期禁食或少食。静脉补液内少钾或无钾时。频繁的呕吐、腹泻、胃肠引流、长期用缓泻剂或轻泻剂等;肾脏疾病,可使钾从尿中大量丢失;高温作业或重体力劳动者,因大量出汗使钾丢失。,膳食参考摄入量,钾需要量的研究不多。
13、中国营养学会于2000 年制订的DRIs 中,参考国内外有关资料,提出了中国成人膳食钾的适宜摄入量(AI):2000mg/d。,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。蔬菜和水果中200500mg,每100g 食物含量高于800mg 以上的食物有紫菜、黄豆、冬菇、赤豆等。常见食物钾含量见表3-20。,五、钠人体内含钠70-100克。多分布于骨骼和细胞外液。分别占总量的40-47%和44-50%。细胞内液含量较少。,一、生理功能1、维持体内水分与渗透压2、维持神经肌肉兴奋功能3、钠泵钠钾离子主动转运,使钠离子主动从细胞内排出,维持细胞内外渗透压。钠对ATP的生成利用、心血管功能
14、、能量代谢都有关系。4、维持细胞内外的酸碱平衡,二、吸收与代谢由小肠上段吸收,吸收率极高;空肠被动吸收,回肠主动吸收。主要经肾排出,98%以上自尿排出。钠与钙在肾小管内的重吸收过程竞争。高钠膳食对骨丢失有很大影响。汗中钠含量高,中等劳动强度4小时,可失钠盐712g。,三、钠的缺乏与过量缺乏:禁食、重体力劳动、过量出汗、反复呕吐或某些疾病等使钠过量排出时,可引起钠的缺失。早期症状不明显,倦怠、无神。严重时可出现恶心、呕吐、血压下降、心律加速甚至休克,终因肾功能衰竭而死亡。过量:钠摄入过多、尿中Na+/k+笔直增高,是高血压的重要因素。急性中毒,可出现水肿、血压上升、血浆胆固醇升高等,婴儿摄入过多
15、可导致死亡。,四、需要量与食物来源适宜摄入量(AI)成人为2200mg/d动物性食物含量高于植物性食物,但人体钠主要来自食盐、加工中加入以及腌渍、烟熏制品、发酵豆制品等。,二、铁,微量元素:指人体中含量小于体重0.01%。分为三类:人体必需微量元素:铁(Fe)、碘(I)、锌(zn)、硒(se)、铜(cu)、钼(Mo)、铬(cr)、钴(co) 八种;体内含量体重的0.01%。可能必需微量元素:锰(Mn)、硅(si)、镍(Ni)、硼(B)、钒(V)等五种;第三类具有潜在毒性,但在低剂量时,对人体可能具有必需功能:氟(F)、铅(Pb)、镉(cd)、汞(Hg)、砷(As)、铝(A1)、锂(Li)、锡(
16、Sn)。,一、铁(iron,Fe)体内必需微量元素中含量最多,总量约4-5g分布极不均匀 “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6075,3在肌红蛋白,1为含铁酶类(细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶等),参与氧的转运和利用。 “贮存铁”,以铁蛋白和含铁血黄素形式存在于肝、脾与骨髓中,约占体内总铁的2530。人体器官铁含量,以肝、脾为最高,其次为肾、心、骨骼肌与脑。,(一)功能,(一)生理功能1参与O2、CO2转运、交换和细胞呼吸过程 铁与红细胞形成和成熟有关2催化促进-胡萝卜素转化为Vit A, 催化促进嘌呤与胶原的合成 促进机体抗体生成,增加抵抗力 促进脂类在血液
17、中的转运 促进药物在肝脏的解毒3对行为智力有影响,(二)吸收代谢,(二)吸收与代谢吸收率1-25%受铁存在形式等多因素影响食物中铁的存在形式及吸收影响因素*,动物性食物的非血红素铁(non-haem iron)吸收影响因素较少,且存在血红素铁(haem iron),其吸收率多在10-25%,较植物性食物(多10%)的高,(三)铁缺乏,铁减少期( 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-6
18、yr婴幼儿青春期少年妊娠后半期严重寄生虫感染个体,(三)铁缺乏及缺铁性贫血,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,(四)来源、RNI,(四)食物来源及供给量良好来源为动物肝、血、畜禽鱼肉少数植物性食物如木耳、香菇、芝麻等的铁含量较高,但吸收不好成年男性15mg,成年女性20mg,孕妇、乳母25-35mgNOAEL 65mg UL 50mg,四、碘(一)功能,二、碘(iodine,I)人体内含碘约20-50mg,相当于0.5mg/kg。其中20%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(一)生理功能主要
19、参与甲状腺素合成,通过甲状腺素表现其生理功能甲状腺素主要是促进、调节代谢和生长发育,1活化酶包括细胞色素酶系、琥珀酸氧化酶系等一百多种,促进生物氧化和代谢,协调氧化磷酸化过程,调节能量转化2促进Pro合成、调节Pro合成与分解3促进糖和Fat代谢4促进维生素的吸收和利用5调节组织中水盐代谢6促进神经系统、组织的发育、分化,(二)吸收代谢,(二)吸收与代谢无机碘离子在绝大多数情况下极易被吸收,1hr内大部分被吸收,3hr完全吸收有机碘在肠道内降解为碘化物被吸收,部分有机碘则可能被完整地吸收食物中的甲状腺素80%可直接吸收大部分被甲状腺摄取并合成甲状腺素。甲状腺素在分解代谢后,部分被重新利用,部分
20、经肾脏和胆汁排出体外乳汁中可排出一定量的碘(约7-14 g/dl),(三)碘缺乏,食物性缺碘有地区性(地方性甲状腺肿),主要在内陆地区,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,胎儿和新生儿期缺碘可引起生长损伤,尤其是神经、肌肉,认知能力低下,即呆小症(克汀病)胚胎期和围产期死亡率上升成人缺碘引起单纯性甲状腺肿,有些食物中含有抗甲状腺素物质如十字花科植物(白菜、萝卜等)含有-硫代葡萄糖苷等可影响碘的利用,在加热烹调时,可破坏释放这些物质前体的酶此外,Pro不足,钙、锰、氟过高或钴、钼不足对甲状腺素合成也有一定影响,单纯性甲状腺肿大,F1-碘缺,(四)碘过量,(
21、四)碘过量部分地区的食物或水中的碘含量高,食用这些食物或水会造成高碘甲状腺肿限制高碘的摄入即可防治但碘化盐的使用未见碘过量,(五)来源、RNI,(五)食物来源*及供给量目前主要通过加碘食盐来摄取食盐中碘化钾/碘酸钾(稳定)等碘化物加入量在120000-50000海产品含碘高干海带 24000g/100g 干紫菜 800g/100gRNI 成人150g NOAEL 1000 g UL 850 g,五、锌,三、锌(Zinc,Zn)含锌2-2.5g,主要存在于肌肉、骨骼、皮肤单位重量计则以视网膜、脉络膜、前列腺最高,(一)功能,1,2,3,4,5,体内多种酶的组成成分或酶激活剂,促进生长发育与组织再
22、生,促进Vit A代谢和生理作用,参与免疫功能,促进食欲,(一)生理功能,(二)吸收代谢,(二)吸收、代谢小肠,主动吸收影响因素*植酸: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%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)缺乏、过量,1,2,3,4,5,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
23、,(三)锌缺乏与过量,一般膳食未见锌中毒。就目前研究而言,补锌量略高于RNI,未见干扰其它微量元素的作用(四)食物来源及供给量海产品含锌丰富,肝、肉、蛋次之粮豆类有一定含量,但吸收差RNI 成人 男15.5mg 女11.5mgNOAEL 30mg,六、硒(一)功能,四、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(一)生理功能*1抗氧化作用与Vit E的抗氧化作用具有协同作用,2解毒和细胞保护作用硒与金属有很强的亲和力动物实验发现硒可黄曲霉毒素B1急性损伤、减轻肝中心小叶坏死程度与死亡率3保护心血管、维护心肌的功能
24、血硒高的地区心血管疾病发病率低动物实验表明硒对心肌纤维、小动脉及微血管的结构及功能有重要作用以心肌损害为特征的克山病可能与缺硒有关,4促进生长和繁殖、保护和改善视觉器官功能及抗肿瘤作用5参与辅酶A、辅酶Q的合成,在机体合成代谢、电子传递中起重要作用;可增加血中抗体数量,起免疫佐剂作用,(二)吸收代谢,(二)吸收*与代谢小肠吸收无机硒、有机硒都易于吸收,其吸收率大都在50%以上吸收率高低与其化学结构、溶解度有关如蛋氨酸硒 无机硒;溶解度大 低代谢后的硒大部分尿排出,少数 肠道、汗液、肺排出,(三)缺乏过量,硒缺乏,克山病重要病因,缺硒地区肿瘤发病率明显较高,生长迟缓,白内障患者补硒后视觉功能有改
25、善,可能大骨节病发生率,硒过量,水土 食物硒含量过高,中毒,(三)硒缺乏、过量,(四)来源/RNI,(四)食物来源及供给量良好来源:动物性食品肝、肾、肉类及海产品、大蒜等RNI 50 g NOAEL 200 g UL 400 g,七、铜,五、铜(copper,Cu)人体内铜总量约50-120mg广泛分布于各组织中肝、脑:浓度最高。肝中含量约占铜总量15%,脑约占10%左右肌肉中浓度较低,但总量约占铜总量40%肝、脾:铜的储存器官,(一)功能,(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(cytochrome oxidase)超氧化物歧化酶 *(superoxide d
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