食品科学概论：人体矿物质及其重要性

人体组织中的各种元素，除碳、氢、氧和氮主要以有机化合物形式存在外，其余的统称为矿物质，也称为无机盐或灰分。人体已发现有20余种无机盐，占人体重量的4%～5%。

（一）矿物质的分类

1.从人体需要量的角度分类

从人体需要量的角度，矿物质可分为常量元素和微量元素。常量元素也称为宏量元素，是指体内含量占生物体总质量0.01%以上的化学元素，包括钙（Ca）、镁（Mg）、磷（P）、钾（K）、钠（Na）、硫（S）和氯（Cl）。微量元素是指在机体内含量小于体重0.01%的化学元素，如铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、碘（I）、硒（Se）等。

2.从营养学的角度分类

1995年FAO、WHO和IAEP三个国际组织的专家委员会重新界定必需微量元素的定义，并按其生物学的作用将之分为三类。

（1）人体必需微量元素：共8种，包括铜（Cu）、钴（Co）、铬（Cr）、铁（Fe）、碘（I）、钼（Mo）、硒（Se）和锌（Zn）。

（2）人体可能必需微量元素：共5种，包括锰（Mn）、硅（Si）、镍（Ni）、硼（B）和钒（V）。

（3）具有潜在的毒性，但在低剂量时，可能具有人体必需功能的微量元素：共7种，包括氟（F）、汞（Hg）、砷（As）、铝（Al）、镉（Cd）、锡（Sn）和铅（Pb）。

知识链接

富硒乳酸菌

硒是人体和动物必需矿物质元素之一，具有增强免疫力、抗氧化等生理功能。硒的价态一般为元素硒、硒化物、亚硒酸盐和硒酸盐，其化学形式影响着功能的发挥。一些研究者通过生物富集法将有毒性的无机硒转化为有机硒，这样就降低无机硒的毒副作用，并提高了硒的生理活性和吸收率。乳酸菌作为人体内的益生菌，被诸多研究证实了具有硒富集及转化硒的能力，其富硒代谢产物具有多种生理功能。

乳酸菌富硒能力与多种环境因素有关，如硒浓度、加硒时间、培养时间、pH值、接种量和培养基等。富硒乳酸菌及其有机硒具有抗氧化、抗菌、提高免疫力、延缓衰老、促进生长等多种作用。

（二）矿物质的特点

1.不能在体内合成，必须由外界环境供给

在人体新陈代谢过程中，每天都有一定量的矿物质通过特定途径（如肾脏、肠道、皮肤等）排出体外，因此机体必须不断从食物和饮水中补充矿物质。同时，除非被排出体外，矿物质不可能在体内经代谢而消失。

2.矿物质在体内分布极不均匀

矿物质在体内分布极不均匀，如钙、磷主要存在骨骼和牙齿中，铁集中在红细胞，碘集中存在于甲状腺，钴主要存在于造血器官，锌主要存在于肌肉组织，钒主要存在于脂肪组织等。体内各种矿物质的含量随年龄增长而增加，但元素间比例变动不大。(www.xing528.com)

3.矿物质相互之间存在协同或拮抗作用

在体内，各种矿物质元素在吸收、分布和利用方面存在着复杂的相互关系。如膳食摄入的过量镁能够在消化道内形成磷酸镁，从而抑制磷的吸收和利用；锌与铜的化学性质类似且吸收部位均在小肠，二者在肠黏膜或金属硫蛋白中可互相竞争结合部位，从而互相抑制吸收和利用。

4.某些微量元素易产生毒性作用

微量元素的摄入量是其生物效应作用的关键，具有明显的剂量反应关系。某些微量元素在体内需要量很少，但其生理剂量与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用。例如，硒元素是人体必需的微量矿物质营养素，适量的硒能够促进人体健康，但摄入过量硒则能够引起中毒，因此对硒的强化应注意用量不宜过大。

（三）矿物质的生理功能

1.构成机体组织的重要成分

如钙、磷和镁是骨骼和牙齿的主要成分，铁是血红蛋白的主要成分，磷是核酸的主要成分。如果食物中长期缺乏矿物质，会造成生长发育不良，身材矮小。

2.细胞内、外液的组成成分，对维持细胞内、外液的渗透压和物质交换起重要作用

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、正常的渗透压以及所有细胞正常功能的必要条件。

3.维持体液酸碱平衡

矿物质能促进无机盐中金属离子和非金属离子的相互配合以及重碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，共同维持体液pH值的稳定。

4.构成体内具有特殊功能的物质

如血红蛋白和细胞色素系统含有铁元素，甲状腺素含有碘，谷胱甘肽过氧化物酶含有硒。

5.构成酶的辅基、激素、维生素、蛋白质和核酸的成分，参与酶的激活

矿物质是生物酶系统中的辅助因子和激活剂、如钙离子是凝血酶系统的激活剂等。

6.维持神经、肌肉的兴奋性

各种组织中的钠、钾、钙、镁离子浓度保持一定比例，是维持神经及肌肉兴奋性、细胞的通透性及细胞正常功能发挥的必要条件。