第二十五章 无机盐(Inorganic Salts)
生物体所必需的化学元素称为生物元素(Bioelement)o 不同的生物所需要的生物元素有一定差异，如碘对高等动物 是必不可少的，而对植物和微生物并不需要。目前认为，人体 的生物元素有三十余种,其中氧、碳、氢、氮是机体有机物一 蛋白质、脂类、糖类等的主要组成元素，其他元素无论其含量 多寡均以盐的形式存在，统称为无机盐或矿物质(Mineral)o
(-)人体无机盐的组成
人体内的无机元素按其含量的多寡可分为常量元素和微 量元素。常量元素在体内含量较多，包括钙、磷、硫、钾、钠、 氯、镁。微量元素在体内存在的数量极少，含量不足万分之 一，有的甚至只有痕量，又称痕量元素。人体的主要元素组成 列于表7-L
人体的新陈代谢，每天都有一定数量的无机盐通过各种 途径排出体外，因此经常要从食物中给予补充。无机盐在食 物中分布很广，常见食物含钾、钠、镁比较丰富，蔬菜、豆类和 乳制品含钙较多，氯在食物中含量虽不高，但调味的食盐富含 氯和钠。总的说来，食物中的无机盐一般都能满足机体的需 要。只有几种无机元素比较容易缺乏，如钙、铁、碘。
表7-1人体生物元素的组成及其分布
类别 生物元素 体内含量（%） 主要分布
氧 6 65.0 蛋白质、脂类、糖、碳酸盐、磷酸盐、水
组成有机物 碳 C 18.0 蛋白质、脂类、糖、碳酸盐
的主要元素 氢 H 10.0 蛋白质、脂类、糖、水
氮 N 3.0 蛋白质、磷脂、核酸
钙 Ca 1.8 骨盐、细胞外液
磷 P 1.0 核酸、骨盐、磷脂、糖代谢中间产物
钾 K 0.35 细胞内液
蛋白质、硫酸氨基多糖、谷胱甘肽、辅酶
常■无机元素 硫 S 0.25 A
钠 Na 0.15 细胞外液
氯 C1 0.15 细咆内、外液
镁 Mg 0.05 骨盐、细胞内液
微量元素的供给在营养上是不噫止中奏因此 元素则不能维持正常生长'但过量摄取匕鸞如篇于或菖 必需的微量元素供给，应有一个最佳的需要量范围’、 于这一范围均是不可取的。
（二）无机盐的一般生理功能
1,构成组织的组成成分
磷酸钙、碳酸钙、碳酸镁等钙、镁盐是骨骼和牙齿的主要 成分，它们使身体具有固定的形态。铁是血红蛋白、肌红蛋白 和细胞色素的重要组成成分。磷是核酸的基本成分。
2.酶的成分和激活剂
酶是生物催化剂，机体的新陈代谢是体内各种酶促生化 反应的综合结果。不少酶本身含有无机盐类物质，如过氧化 物酶含铁、碳酸酊酶含锌、酚氧化酶含铜。某些无机离子可提 高酶的活性，称为酶的激活剂，如氯离子是淀粉酶的激活剂, 可提高酶对淀粉的消化能力。
3.维持细胞渗透压
无机盐和蛋白质协同作用可维持组织细胞的渗透压，防 止组织脱水或水过多（水中毒）。
4.维持酸碱平衡
酸性、碱性无机高子的适当配比在体内对酸、碱有缓冲作 用，能维持酸碱平衡。
5.维持神经肌肉正常的兴奋性
各种无机离子对神经肌肉的兴奋性有不同的影响，有些 可增加其兴奋性，有些则抑制其兴奋性。
体内钙、镁离子浓度增高，神经肌肉的兴奋性降低;而钠、 钾离子浓度升高,兴奋性增强。由于无机离子之间的拮抗作 用，使各组织器官维持正常的状态。
（三）主要矿质元素的生理功能
1.钙的代谢与生理功能
成年人体内含钙总量约为1200克,其中约99%集中于 骨骼和牙齿中，其余1%则以游离或结合的离子状态存在于 软组织、细胞外液和血液中，统称为混溶钙池。正常情况下， 混溶钙池与骨钙维持动态平衡,即骨钙在破骨细胞作用下不 断溶解释出，进入混溶钙池，而混溶钙池的钙在成骨细胞的作 用下又不断沉积于骨中，从而使骨质既不断更新又维持了混 溶钙池钙浓度的恒定。成年人每日约有700毫克钙更新。钙 的更新速率随年龄的增长而减慢,幼儿的骨骼每1 2年更新 一次,成年人更新一次则需10&12年。40岁以后的中老年 人可能出现骨质疏松的症状，是因为钙的吸收随年龄增长而 逐渐减弱，可能导致混溶钙池的钙降低，同时由于蛋白质合成 失常，骨的基质不能形成，以致骨盐无法沉积所造成。骨质疏 松的速度因人而异，女性一般大于男性，而体力活动可延缓这一进程。
食物中钙的来源以乳及乳类制品最好,不但含量丰富，而 且吸收率高，是最理想的钙质来源。豆类和蔬菜含钙也较多, 小虾米皮含钙特别丰富。表7-2列出部分食物的钙磷含量。
表7-2部分食物中的钙和磷含量（mg/100g）
食品 钙 磷 食品 钙 磷
牛奶 104 73 黄豆 191 465
牛奶粉（全） 659 571 腐竹 77 284
鸡蛋 44 182 海带 348 52
鸭蛋 62 226 小白菜 90 36
红菟菜 187 59
蕴菜 99 38
小麦粉 27 114
人体对钙的吸收及需要量随年龄、生理状况不同而有所 差异。我国规定钙的供给量：成年男女每天800毫克，孕妇 1500毫克，乳母2000毫克。
钙在肠道中的吸收率较低，仅20% 30%。影响肠道中 钙的吸收率的主要因素是膳食中的植酸、草酸等阴离子，它们 可与钙形成不溶性钙盐，影响钙的吸收。谷类含植酸较多，以 谷类为主食的膳食应考虑供给更多的钙。含草酸较多的食 物，不但本身所含的钙不容易被吸收，而且还影响同时摄入的 其他食物中钙的吸收，所以选用供钙食品时，不能单纯考虑食 物中钙的含量，还应注意其中草酸含址（表7-3）。
哀7-3几种常见鶏菜中钙和草酸的含量
蔬菜名称 100g蔬菜中钙和草酸R 100g鮮菜中
可利用钙量（mg）
钙(mg) 草酸（mg）
大白菜 224 691 -83
菟菜 159 1142 -140
圆叶蔬菜 102 606 一 167
* 100g鲜菜可利用钙量=（输赢-草酸鬻赢）x 4。 （钙相对原子质髭=40,草酸相对分子质S = 90）
影响钙吸收的因素较多。维生素D可促进钙的吸收;膳食 中蛋白质充足，有利于钙的吸收,这可能是因为蛋白质的水解 产物氨基酸与钙形成可溶性钙盐，从而促进了钙的吸收;适量 脂肪对钙的吸收有利，但过量脂肪可因未被吸收的脂肪酸与钙 形成难溶钙盐而阻碍钙的吸收;膳食中的钙磷比例（Ca：P）也影 响钙的吸收，钙磷比约为1：1.5时对两种元素吸收均有利，磷 酸盐含量过高，可与钙结合成难溶于水的磷酸钙，从而降低钙 的吸收。
2.磷的代谢与生理功能
磷和钙都是组成骨骼和牙齿的重要成分。成年人体内含 磷约700克（约占体重1%）,其中80%以上存在于骨骼。骨 骼中的磷和钙，既是骨的重要结构组分，又是体内磷、钙的储 存库。
磷是细胞中很多重要物质的合成原料，如核酸和某些辅 酶。磷参与很多重要生化反应,如糖和脂肪的吸收和中间代 谢。骨盐形成需要磷和钙，每存留2克钙需要1克磷。组织 细胞内含有大量蛋白质和有机磷,每存留17克氮也需要1克 磷。
3.钾、钠、氯的代谢与生理功能
钾是细胞内液中的主要阳髙子，也是血液的重要成分。 细胞内的钾离子对维持细胞内的酸碱平衡及保持细胞渗透压 起重要作用。钾能加强神经肌肉的兴奋性，维持心跳规律，如 果血钾含量不正常,会影响横纹肌的活动，造成神经肌肉传导 不正常。钾还参与蛋白质、糖以及能量代谢的过程。
钠是细胞外液的主要阳离子，在维持细胞外液的渗透压 和正常的酸碱度方面起重要作用，并对细胞的水分、渗透压、 应激性、分泌、排泄等具有调节功能。
动物细胞内液的K+浓度约为Na*的10倍，而细胞外液 中的浓度则完全相反，这种细胞内外离子的浓度梯度靠以 ATP为动力的钠-钾泵系统来维持。小肠粘膜细胞对葡萄 糖 .鏡基酸的吸收均是借助N公+驱动性载体运转的。
表7-4部分食品中钾、钠、氯的含量（mg/lOOg）
天然食物 钾 钠 氣 加工食品 钾 钠 氯
柚米 172 2 20 馒头 152 44 一
标面粉 195 2 15 油条 411 846 一
黄豆 1810 1 7 豆腐 163 7 36
黄豆芽 330 47 22 奶油 16 870 -
鸡蛋 60 73 4 巧克力 42 120 —
日常的膳食中不缺钾、钠、氯，正常情况下人体不会发生 缺乏症。但在炎夏，人体出汗多，易缺钠，导致出现疲倦、恶 心、无力、厌食、心律加快、血压下降等现象。因此，高温季节 应注意补充盐分，可饮用盐汽水。
由于正常人对钾的消耗量要小于钠，因此，钾在人体的贮 留量高于钠。成年人钾日需要量约4克,氯化钠10 12克， 夏季应加量至15克。
4.镁的代谢与生理功能
成年人体内含镁20-30克,其中约70%以磷酸盐和碳 酸盐的形式存在于骨骼和牙齿中，是骨骼和牙齿的重要成分 之一;其余主要分布于肌肉和肝脏、心脏、胰脏等脏器中。
镁是细胞内重要的阳离子，它能维持核酸结构的稳定性， 还是多种酶的激活剂或辅助因子。镁能抑制神经肌肉的兴奋 性。缺镁时，人体肌肉颤抖、精神紧张、手足抽搐，还易引起惊 厥及失眠。
镁广泛地存在于动植物组织中,食物中以谷类、豆类的含 镁量最为丰富（表7-5）。日常膳食中的镁，仅有1/3左右在 小肠被吸收，其余随粪便排出体外。
成年人镁日需要量约300毫克（孕妇加25毫克,乳母加 75毫克）,1-2岁幼儿100*克，3 6岁儿童200毫克，6
表7-5部分食品中镁的含量（mg/100g）
食品 镁 食品 镁 食品 镁
柚米 34 小米 107
粗面粉 50 白玉米 95 牛奶 11
精白面粉 32 黄豆 199 奶酪 6
燕麦片 177 绿豆 125 鸡蛋 11
10岁儿童250毫克。以谷物为主食，缺镁症极罕见，仅在饮 酒过度时血镁含量一时偏低，甚至出现缺镁的症状。
5.铁的代谢与生理功能
铁是人体的一种重要微量元素。成年人体内含铁总量为 4~5克。其中约70%结合于血红蛋白，存在血液的红细胞 中，约3%分布于肌红蛋白，约0.3%分布于含铁叶嚇的酶类 （如细胞色素、过氧化物酶等），这部分铁直接参与了一定的生 理功能，统称为功能性铁。其余以铁蛋白的形式贮存于肝脏、 脾脏、骨髓网状内皮系统，称为储备铁。
在人体内，血红蛋白担负了氧气和二氧化碳运输的功能。 如果铁缺乏或不足,将导致血红蛋白减少，氧气运输效率下 降,继而影响机体代谢。特别是脑组织对氧的浓度特别敏感， 氧气不足,立即出现头晕、全身无力、恶心等症状。由于铁的 缺乏引起的贫血称为缺铁性贫血。
铁在体内的代谢过程中可反复被利用。一般情况下，除 肠道分泌以及皮肤、消化道、尿道上皮脱落而损失少量（養每 日1毫克）夕卜，几乎不存在其他途径的损失。因此机体对帙的 需要量不多。我国规定的铁供给量为成年男性每日12嫌克, 女性为15毫克。
藻菌类尤其丰富（表7-6）。
表7 - 6部分食物的含铁ft（mg/100g）
食品 铁 食品 铁 食品 铁
粧米 2.3 香菇 10.5 瘦猪肉 3.0
标面粉 3.5 木耳 97.4 猪肝 22.6
黄豆 8.2 紫菜 54.9 牛肉 3.2
黑豆 7.0 海带 4.7 牛肝 9.0
绿豆 6.5 发菜 99.3 鸡肝 12.0
腐竹 16.5 菟菜 5.4 鸡蛋 2.3
淡菜 12.5 芥菜 1.5 鸡蛋黄 6.1
铁在食物中有两种存在形式——血色素型铁和非血色素 型铁。血色素型铁即与叶嚇结合的铁，如血红蛋白、肌红蛋白 和细胞色素中的铁,此种形式的铁能直接被肠粘膜细胞吸收， 且不受其他酸性物质影响。非血色素型铁主要以Fe+ + +的 形式与蛋白质、氨基酸、有机酸等络合,需先与有机物分离后 再还原成亚铁离子（FV才能被吸收。食物中的植酸和磷 酸还可与铁离子结合成不溶性铁盐而降低铁的吸收率。抗坏 血酸、半胱氨酸可提高铁离子的吸收率。一般而言，植物性食 物含较多植酸，其铁的吸收率较低，动物性食物铁的吸收率较 高（表7-7）。蛋类铁的吸收率较低，可能其中存在某种干扰 铁吸收的物质。
一般说来,成人膳食中铁的摄入量基本可以满足需要，但 由于铁的吸收率较差，故缺铁的问题应引起足够的重视。四 个月以上的婴儿，其体内原有的储备铁已耗尽,而奶的含铁量 较低，应逐步补充含铁丰富的食物,如肝脏、蛋黄、蔬菜等。缺 铁现象还可由于消化道疾患引起，如胃及十二指肠溃疡、腹 泻、胃炎等疾病，均会影响铁的吸收。
缺铁性贫血可用硫酸亚铁治疗。但如果属于吸收铁的机 能障碍，单服铁剂则达不到治疗效果,应进行综合性治疗。
6.碘的代谢与生理功能
成年人体内含碘量约30毫克，其中1/5 1/3存在于甲 状腺内，是构成甲状腺素的成分，其余的分布于肌肉中。女性卵巢中碘的含量仅次于甲状腺，为肌肉中的3 4倍,但在青 春期之前和停经之后的卵巢含碘量很少，说明卵巢中的碘与 卵巢的功能有密切的关系。
碘是合成甲状腺素的材料。甲状腺素最突出的功能是促 进幼小动物的生长发育，增加基础代谢率和耗氧量。当碘进 食不足时，甲状腺素合成量减少，因而引起甲状腺代偿性增 生，腺体肿大。儿童缺碘患呆小病，成人缺碘则患粘液性水 肿。患者代谢速度降低，皮下结缔组织增加，体力不佳，智力 低下。
机体所需的碘可从饮水、食物和食盐中取得。食物中的 含碘量主要取决于各地区生物地质化学状况（表7 - 8）。
表7-8几种食物的含碘量（咫/kg）
食物 非甲状腺肿 地区 甲状腺肿 地区 食物 非甲状腺肿 地区 甲状腺肿 地区
稻米 12 3 鸡蛋 97 63
小麦 9 3 牛奶 28
小米 8 0 海带 2.4X105
玉米 31 4 紫菜 1.8X104
高粱 10 . 0.4 海盐 39
大豆 21 9
地处沿海地区，各种食物和饮用水含碘量较高，特别是经 常吃到含碘极丰富的海产品如海带、紫菜等，不易缺碘。内陆 山区食物含碘量较少，容易引起碘缺乏而产生地方性甲状腺 肿大。我国采用食盐加碘是预防地方性甲状腺肿的重要措 施。含碘丰富的食物均为海产品，如虾干、蛤干、海晳等。
人体对碘的日需要量甚微，成年人每日摄入碘量1°°~ 150微克即可满足生理需要。
碘极容易被吸收，吸收的主要部位是小肠。碘被吸收后 大部分进入甲状腺，并在短时间内合成甲状腺素。若进入的 数量超过腺体的需要，则无机碘仍可返回血液而被排出体外, 所以在甲状腺内几乎没有游离碘。碘极易排泄，肾脏、肝脏、 肠、皮肤，甚至唾液、乳腺都是碘排泄的途径，其中以肾脏为 主。
7.锌的代谢与生理功能
成人体内含锌量1.5~2克,其中约20%分布于皮肤，前 列腺和眼睛的脉络膜的锌含量也相当高。
锌是多种酶的组成成分或为酶表现活性所必需的因子。 已知含锌的酶有碳酸酣酶、碱性磷酸酶、梭肽酶和多种脱氢 酶，它们对机体的代谢和生长发育有重要作用。青少年缺锌 会出现生长停滞、贫血、肝脾肿大、生殖器官和第二性征发育 不全等现象。幼儿缺锌，出现厌食等现象。胰岛素含锌，而且 糖尿病患者的胰腺中含锌量仅及正常人的1/2,这一事实已 引起了研究者的注意。
人类对锌的需要量所知甚少，根据平衡试验结果，建议每 千克体重日摄取量约0.3毫克。
锌在多数动植物组织中含量丰富。人乳中锌的营养价值 较高。坚果中锌含量也比较高，可以适当补充。夏日炎热，出汗过多，也可引起锌相对不足。
8.铜的代谢与生理功能
成人体内的铜含暈约100毫克。
铜是多种氧化酶的组成成分,是维持氧化酶活性的必需 因子.铜能促进俠的吸收与利用,血浆中的铜蓝蛋白与铁的转移有关。缺铜早期,血浆中铜蓝蛋白减少，使铁蛋白中铁的 利用受阻，肝中铁浓度增加,导致铁血黄素沉着与贫血。缺铜 后期，肝脏、肌肉、神经组织中的细胞色素氧化酶活性明显下 降，氧化磷酸化受阻,ATP生成减少,生物合成机能降低。
铜可从动植物性食物和饮用水中获得。人体日需要量为 每千克体重30微克。长期摄入过多铜,会引起慢性铜中毒。
9.硒的代谢与生理功能
过去一直认为，硒是一种有毒的微量元素。近年的研究 结果表明，硒对维持人体健康、防止疾病是不可缺少的。
硒对细胞膜有保护作用。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的组 成成分，广泛存在于组织和体液中，催化过氧化氢等物质氧 化，从而保护细胞膜中脂类物质免受氧化作用的破坏,起着抗 氧化的作用。
硒对重金属有解毒作用。硒与重金属有很强的亲和力， 形成重金属一硒一蛋白质的复合物，起解毒作用，如对汞、镉 等都有解毒作用。
硒对许多致癌物质有抑制作用。调查结果表明，硒与癌 症的发病率成负相关。
硒能维护心肌健康。动物缺硒，体重下降,最终导致心肌 坏死而死亡。我国黑龙江省克山县是贫硒区,发现一种地方 性疾病 克山病，病症主要表现为心肌坏死，患者多是生育 期的妇女和学龄前的儿童。经十多年研究证明克山病由缺硒 引起,研究者用亚硒酸钠进行预防和治疗，收到了良好效果。 这是我国医学科学的重大成果和贡献。
硒主要存在于粮食和蔬菜中。食物的硒含量与地売、水 土中硒含童有关，贫硒区的粮食和疏菜缺硒是导致人体缺硒的地方性疾病发病的首因。硒的需要量极微，正常人每日需 要量30 50微克。硒过多会引起中毒，症状表现为脱发、乏 力、易激动等。
人体内似乎不存在对硒吸收控制机制，体内硒的含賞也 可通过排泄机制来调节。
10.氟的生理功用
成年人体内含氟量约2.6克，遍布全身各组织，以骨胳、 牙齿中的含氟量最高。
氟是骨骼和牙齿的组成成分，对骨骼和牙齿的结构、形成 以及磷钙代谢均有重要作用。适量氟，能被牙釉质中的羟基 磷石灰吸附,形成坚硬的氟磷灰石保护层，防止頓齿。适量氟 有利于磷、钙的利用，促进钙、磷在骨骼中沉积,加速骨形成， 增强骨骼硬度。
氟缺乏可诱发龈牙,氟过多可使牙釉质出现不透明或黄 色斑点 斑釉症。
人体的氟主要来源于饮用水，自来水的含氟量一般为 1 x 10-6（即每克水含1微克氟）。成年人氟的日需要量0.5~ 1.5毫克，即每日饮水（自来水开水）以及食物水1.5~2升， 即可满足机体需要。氟供给量过大会引起慢性中毒。
11.镒、钻、铭等元素的生理功能
锭:镒是多种酶的激活剂，能保护骨骼正常发育，是维持 正常生殖的必要元素。但人类尚未发现典型的缺乏病例。
钻:钻是维生素旦2的组成成分，参与一碳基团代谢和促 进红细胞发育、成熟。
铭:铭是耐葡萄糖因子的组分，耐糖因子具有潜在的胰岛 素功能。铭是胰岛素的激活剤，严重缺情时,胰岛素活性下 118
降，可产生空腹高血糖、糖尿等症状。此外，核酸和核蛋白中 也含有铭，但生物学意义尚不清楚。
另外，如铝、镣、飢、硅、楊等微量元素也是人类健康所必 需的，适量供给对人体有利。微量元素的研究范围在不断扩 大，近年对有机错的研究表明，错具有抗癌活性。然而，就人 类必需的微量元素而言，它们都带有一定的毒性，有一个最合 适的需要量范围。低于这个范围，可产生缺乏症状;高于这个 范围，又可能出现中毒反应。确定每一种微量元素的最适需 要范围，是营养学中微量元素与健康的一个重要课题。
人体主要的必需矿质元素的生理功能、需要量、主要食物 来源总结于表7-9。