矿物质概述

第八章矿物质第一节矿物质一、矿物质概述二、矿物质的功能三、食品的成酸与成碱作用四、食品中的矿物质含量五、食品加工对矿物质含量的影响六、食品中矿物质的生物有效性七、重要的矿物质元素矿物质概述人体中的的各种营养素，除矿物质元素外，均由碳、氢、氧、氮组成的有机化合物的形式存在，当生命停止、肌体火化时，有机化合物都变成了气体扩散到空气中，而只有矿物质元素留在了骨灰中，这些骨灰就是人一生中从各种食物中摄入并保留在体内的60多种矿物质元素，约占人体的百分之四。在人体中含量超过0.01%，需要量在每天100mg以上，称为大量元素或常量元素，它们是钙、镁、钾、钠、磷、硫、氯等；而低于此数的其它元素则称为称为微量元素或痕量元素，它们是铁、铜、碘、锌、锰、硒、铬等。矿物元素是构成人体机体组织和维持正常生理功能所必需的人体其实是由各种元素（宏量和微量）组成的。其中很多矿物质元素为酶的必需组分，可调节多种生理功能（如维持渗透压，氧转运，肌肉收缩，神经系统完整性），也是组织和骨的生长及维持所必需的。有些（如钙，磷，钠，镁，硫，氯化物）含量较大，有些则仅微量。人类必需的微量元素有钴（如维生素B12中），铜，氟，碘，铁，锌，铬，硒，锰，钼。就其对实验动物的影响而言，镍，锡，砷也应认为是必需的。大多数矿物质（锌除外）都广泛分布于各种食品中，可以由平衡和多样化膳食中得到充分补充。但对长期依靠静脉营养的病人，婴儿以及老年人或由于地区的土质及水质造成的地区性缺乏时就需另外适当补充。微量元素即使存在很少但却很重要。其中一些必须通过食物摄入，称必需微量元素。1973年WHO专家委员会认为有14种必需微量元素，即铁、锌、铜、碘、锰、钼、钴、硒、铬、镍、氟、锡、矾等。1995年WHO/FAO界定必需微量元素定义，按生物学作用分三类：1。人体必需微量元素10种，铁、锌、铜、碘、锰、钼、钴、硒、铬、氟2。人体可能必需微量元素4种，硅、镍、硼、矾3。具有潜在毒性，但低剂量可能具人体必需功能元素为铅、镉、汞、砷、铝、锂、锡。矿物质的功能1．构成机体组织的重要成分。骨骼和牙齿中含有大量的钙、磷、镁，人体内99%的钙，80%的磷存在于骨骼中。骨头为什么这样硬，原因就在这里。蛋白质中含有硫、磷等。食物中长期缺乏矿物质，会造成生长发育不良，身材矮小。2．与蛋白质一起维持着细胞内、外液的渗透压的平衡。缺乏矿物质，体液就失去平衡，发生脱水。细胞外液的主要成分是氯化钠，静脉补液的生理盐水，就是100毫升蒸馏水加入0.9克氯化钠制成的溶液，与细胞外液的含钠量接近。从静脉输入可以补充体内水分和钠的不足。其实，对于健康的人来说，不需要在食物中加入盐分。因为，食物中本来就含有盐分，人体又能很好的保存盐分。但是，由于人们养成了食盐的习惯，在食物烹调时就要加盐，否则就会感到谈而无味。当然适当的盐摄入量对人体并无大碍，但过高的摄人量就会有害人体了。如高盐摄入地区的人群，心脏病发病率明显升高，大鼠试验证明，用高盐食物喂养能诱发高血压。3．酸性、碱性无机离子的适当配合，加上重碳酸盐和蛋白质的缓冲作用是维持机体酸碱平衡的重要机制。4．在组织液中的各种矿物元素，特别是保持一定比例的钾、钠、钙、镁离子是维持神经、肌肉兴奋性，细胞膜通透性以及所有细胞正常功能的必要条件。5．是构成某些具有特殊生理功能的物质的重要成分。如血红蛋白和细胞色素系统中的铁，甲状腺素中的碘和谷胱甘肽过氧化物酶中的硒。缺乏某种矿物质，就会引起某种生理障碍。血液凝固时，必须有钙的存在；否则血液就凝固不起来。由于铁的吸收率一般只有10%—20%，加之动植物食品中一般含铁量都较低，谷物中的植酸，蔬菜中的草酸，茶叶中的鞣酸，都会抑制铁的吸收。人工喂养婴儿易出现缺铁，因为母乳中铁的吸收率为50%，而牛奶仅为10%。持续缺铁会引起缺铁性贫血。6是人体细胞各种生化反应的催化剂。7改善食品感官性状与营养价值，氯化钙是豆腐凝固剂，还可防止果蔬制品软化。此外，还可将铁盐、钙盐用于食品强化，借以提高食品营养价值。机体的新陈代谢过程中需消耗部分矿物元素，因而有必要通过膳食给以补充。无机盐在食物中的分布很广，一般都能满足机体需要。在特殊地理环境或其他特殊条件下，适量补充某种元素也是必须的。三、食品的成酸与成碱作用在正常状态下，人类的血液和体液都稍偏碱性，pH值保持在7.35～7.45之间，此时人体健康状态最佳。而如何达到酸碱平衡呢，首先要从食物的酸碱性说起，食物的酸碱性是由食物经人体消化、吸收、代谢后的产物所决定的。食品的成酸与成碱作用:摄入的食物经机体代谢成为体液的酸性物质或碱性物质体内碱性物质：只来源于食物体内酸性物质：来源于食物及食物的代谢产物成酸食物和成碱食物1、“成酸食物”：酸性食品是指含有人体内能形成酸的无机盐如磷、硫、氯等元素及其它元素，可使体液表现为酸性的食物。一般来说含氟、氯、硫、磷等非金属元素较多的食物，称为“成酸食物”。例如：肉禽类、蛋类、鱼类、粮食、油脂、花生、白糖、啤酒等。这些食品中的硫、磷含量高，在人体内代谢后形成硫酸、磷酸，使体液的酸度升高。强酸性食品：蛋黄、乳酪、白糖做的西点或柿子、乌鱼籽、柴鱼等。中酸性食品：火腿、培根、鸡肉、鲔鱼、猪肉、鳗鱼、牛肉、面包、小麦、奶油、马肉等。弱酸性食品：白米、花生、啤酒、酒、油炸豆腐、海苔、文蛤、章鱼、泥鳅。2、“成碱食物”：而在体内形成碱的无机盐如钙、钠、钾、铁、镁等元素占优势的食物，可使体液表现为碱性的食品。这些食物中的有机酸参与体内代谢，在人体内氧化后，(三羧酸循环)会产生氧气、二氧化碳和水排出体外，剩下的金属离子能使体液的碱度升高。强碱性食品：葡萄、茶叶、葡萄酒、海带、柑橘类、柿子、黄瓜、胡萝卜。中碱性食品：大豆、蕃茄、香蕉、草莓、蛋白、梅干、柠檬、菠菜等。弱碱性食品：红豆、苹果、甘蓝菜、豆腐、卷心菜、油菜、梨、马铃薯。3、“中性食物”：食物所含的金属元素与非金属元素基本均衡，进入人体后代谢产物的酸碱性基本平衡，称为“中性食物”。例如：牛奶、芦笋等各种食物含有的元素不同，绝大多数蔬菜、水果、豆类中以钠、钾、钙、镁等金属元素为主，在体内氧化生成碱性氧化物，属于成碱食品；大部分肉、鱼、禽、蛋等动物性食品含有丰富的硫，米、面及其制品含磷较多，属于成酸食品。如各种食品搭配不当，则易引起酸碱不平衡。成酸食品过多，可增加钙、镁等碱性元素的消耗，导致人体缺钙，需引起注意。酸味食品和成酸食品食物的酸碱性不是用简单的味觉来判定的。所谓食物的酸碱性，是指食物中的无机盐属于酸性还是属于碱性。食物的酸碱性取决于食物中所含矿物质的种类和含量多少的比率而定：钾、钠、钙、镁、铁进入人体之后呈现的是碱性反应；磷、氯、硫进入人体之后则呈现酸性。四、食品中的矿物质含量食物中无机盐的含量比较丰富，一般都能满足机体的需要。只有当膳食调配不当，偏食或患某些疾病时，才容易造成缺乏。从实用营养学的观点出发，比较容易缺乏的元素是钙和铁，在特殊地理环境或其他特殊条件下也可能造成碘、锌、硒的缺乏。一些元素也可因摄入过量而发生中毒。不同食品中矿物质的含量变化很大。这主要取决于生产食品的原料品种的遗传特性，农业生产的土壤、水分或动物饲料等。其它因素也很重要。据报告，影响食品中铜含量的环境因素就有：土壤中的铜含量、地理位置、季节、水源、化肥、农药、杀虫剂和杀真菌剂等。经测定，我国不同食物100g食部的铜含量为：大米0.30mg，小米0.54mg，马铃薯O.12mg，黄豆1.35mg，油菜0.06mg，菠菜0.10mg，桃0.05mg，猪肉(肥瘦)0.06mg，鸡0.07mg，带鱼0.08mg。值得特别提出的是，不同食物受前述因素影响，其每l00g食部铜含量变化很大，如一般苹果的铜0.06mg，而红香蕉苹果为0.22mg，可是安徽砀山县香玉苹果的每l00g食部铜含量仅为0.01mg，彼此相差数倍乃至数十倍。对于动物不同部位的铜含量亦不相同，如前述猪肉每100g食部的铜含量为0.06mg，而猪舌为0.18mg，猪心为0.37mg，猪肝则为0.65mg，彼此差别也很大。五、食品加工对矿物质含量的影响食品加工时矿物质的变化，随食品中矿物质的化学组成、分布以及食品加工的不同而异。其损失可能很大，也可能由于加工用水及所用设备不同等原因不但没有损失，反而可有增加。1、烫漂对食品中矿物质含量的影响食品在烫漂或蒸煮时，若与水接触，则食品中的矿物质损失可能很大，这主要是因烫漂后沥滤的结果。至于矿物质损失程度的差别则与它们的溶解度有关。菠菜在烫漂时矿物质的损失如表8—l所示。值得指出的是在此过程中钙不但没有损失，似乎还稍有增加，至于硝酸盐的损失无论从防止罐头腐蚀和对人体健康来说都是有益的。2、烹调对食品中矿物质含量的影响烹调对不同食品的不同矿物质含量影响不同。尤其是在烹调过程中，矿物质很容易从汤汁内流失。此外，马铃薯在烹调时的铜含量随烹调类型的不同而有所差别，铜在马铃薯皮中的含量较高，煮熟后含量下降，而油炸后含量却明显增加。豆子煮熟后矿物质的损失非常显著，其钙的损失与其它常量元素相同而与菠菜相反，至于其它微量元素的损失也与常量元素相同。3、碾磨对食品中矿物质含量的影响谷类中的矿物质主要分布在其糊粉层和胚组织中，所以碾磨可使其矿物质的含量减少，而且碾磨越精，其矿物质的损失越多。矿物质不同，其损失率亦可有不同。当小麦碾磨成粉后，其锰、铁、钴、铜、锌的损失严重。钼虽然也集中在被除去的麦麸和胚芽中，但集中的程度比前述元素低，损失也较低。铬在麦麸和胚芽中的浓度与钼相近。硒的含量受碾磨的影响不大，仅损失15.9％。至于镉在碾磨时所受的影响似乎很小。4、大豆加工对食品中矿物质含量的影响大豆可加工成脱脂大豆蛋白粉，并进一步制成大豆浓缩蛋白与大豆分离蛋白。在上述加工过程中，大豆和大豆制品中的微量元素可有变化。可从中看出某些趋势。例如大豆加工与谷类碾磨不同，其微量元素除硅外无明显损失，而铁、锌、铝、锯等元素反而都浓缩了。这可能是大豆深加工后提高了蛋白质的含量，上述元素与蛋白质组分相结合，因而受到浓缩。此外，食品中的矿物质还可因加工用水、设备，以及与包装材料接触而有所增加。尤其是食品加工时使用的食品添加剂更是食品中矿物质增加的重要原因。通常用于食品强化的矿物质有钙、铁、锌、铜、碘等。总之食品加工对矿物质含量的影响与多种因素有关。它不但包括加工因素，而巳还与食品加工前的状况有关。例如食品中的碘含量，首先取决于其所处的地理位置。海产品和近海的蔬菜等含有较多的碘，动物食用高碘饲料可使乳制品含碘量增高，食品加工可损失一定量的碘。烫漂和沥滤也可使食品中的碘有所损失，鲜鱼中的碘在煮沸时损失可达80％，不需与水接触的加工则损失较小。至于食品中不同形式碘的损失，目前尚未深入研究。此外，在食品加工中由于加工用水、设备、包装条件，以及所用食品添加剂等尚可获得一定的矿物质，对缺碘地区供给碘化盐就是一个例子第六节、食品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，还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。测定方法测定矿物质生物有效性的方法有化学平衡法，实验动物的生物检验法、离体试验及放射性同位素示踪法等。影响矿物质营养生物有效性的因素①食物的可消化性，如果食物不易消化，即使营养成分丰富也得不到利用。如：麸皮、米糠中含很多Fe、Zn，但这些物质的可消化性很差，因而不能利用。②矿物质的化学与物理形态：在消化道中呈溶解状态的矿物质才能被吸收，矿物质颗粒的大小会影响可消化性和溶解度，因而也是影响生物有效性的因素。③与其它营养物质的相互作用饮食中一种矿物质过量往往会干扰对另一种必需矿物质的利用，如Ca2+、Mg2+。此外，草酸、植酸等会与Ca2+形成不溶物而减少Ca2+的吸收，而Ca2+与乳酸成盐，铁与氨基酸成盐，都使这些矿物质形成可溶态，有利于吸收。④加工方法如磨碎、增加细度可提高难溶元素的生物有效性，发酵后的面团中锌的有效性可提高不少。几种主要矿物元素的生物有效性1、Ca与P实验