常量元素是指在人体内含量大于体重的0.01%的矿物质,包括钠、钾、钙、磷、镁、氯、硫等,占到体重的4%~5%。其中而钠、钾、钙、镁为金属元素,磷、氯是非金属元素。常量元素在人体内含量从高到低排序依次为钙、磷、钾、钠、硫、氯和镁。
钠是人体必需的元素之一,是机体重要的电解质,在自然界中以化合物的形式分布。正常人体内钠含量为60mmol/(kg·bw),其中50%分布于细胞外液,10%在细胞内液,40%在骨骼中。
钠是细胞外液中主要的带正电离子,参与水的代谢,保持体内水的平衡,调节体内水分含量与渗透压,维持体内酸碱平衡,维持正常的血压,增强神经肌肉兴奋性,是消化液、汗水和泪水等的组成成分。钠对ATP(腺嘌呤核苷三磷酸)的生产和利用、肌肉运动、心血管功能、能量代谢都有关系,此外,糖代谢、氧的利用也需有钠的参与。
人体缺钠时会出现倦怠、淡漠、血压下降,甚至休克、死亡。正常情况下,钠摄入过多并不会在体内蓄积,但某些疾病可引起体内钠过多,如心源性水肿、肝硬化腹水期、肾病综合征、脑肿瘤等可能出现高钠血症。大量研究证实高盐饮食是高血压病最主要的危险因素之一。国内研究结果显示,膳食钠盐摄入量平均增加2g/d,收缩压增高2.0mmHg(267Pa),舒张压增高1.2mmHg(160Pa)。高盐会带来多系统的损害,包括左心室肥厚、心室纤维化、氧化应激、血管内皮损伤。
钠的需要量取决于生长的需要、环境温度、排泄丢失量以及膳食中钾的含量。中国居民膳食营养素参考摄入量中推荐了不同年龄人群的适宜摄入量(AI)和预防非传染性慢性病的建议量(PI-NCD),见表2-29。
表2-29 中国居民膳食钠参考摄入量 单位:mg/d
根据GB 25596—2010、GB 29922—2013和GB 14880—2012的规定,在特医食品中允许使用的钠的化合物来源有碳酸氢钠、磷酸二氢钠、柠檬酸钠、氯化钠、磷酸氢二钠。在特医食品中的添加量须符合GB 25596—2010或GB 29922—2013中钠的含量要求。
钾是人体必需的常量元素之一,正常成人体内含钾约100~150g,约占矿质元素总量的5%,主要分布于肌肉(约70%)、皮肤10%、红细胞6%~7%、骨髓6%、脑4.5%、肝4%。在机体内,98%的钾存在于细胞内液(浓度为150mmol/L),而细胞外液如血浆浓度仅3.5~5.3mmol/L。
钾具有重要的生理功能,主要表现在以下几个方面:①参与糖、蛋白质的代谢;②维持正常的渗透压和酸碱平衡;③维持神经肌肉的应激性;④维持心肌的正常功能;⑤预防慢性病。
由于长期禁食、少食、偏食或厌食等造成钾摄入不足,或者由于疾病而造成钾排出增加,都会造成钾缺乏。人体内钾含量减少可引起神经肌肉、消化、心血管、泌尿、中枢神经等系统的功能性或病理性改变。轻度钾缺乏无明显症状。当体内钾缺失达到10%以上,开始出现明显症状。当钾摄入过多或排出困难时,会引起血钾浓度升高,出现高钾血症。钾过多可使细胞外K+上升,静息点位下降,心肌自律性、传导性和兴奋性受抑制以及细胞内碱中毒和细胞外酸中毒等。
钾的需要量与环境温度、体力活动等相关。中国居民膳食营养素参考摄入量中推荐了不同年龄钾的适宜摄入量(AI)和预防非传染性慢性病的建议量(PI-NCD),见表2-30。
表2-30 中国居民膳食钾摄入量 单位:mg/d
根据GB 25596—2010、GB 29922—2013和GB 14880—2012规定,特医食品中允许使用的钾的化合物来源有5种,葡萄糖酸钾、柠檬酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和氯化钾。在特医食品中的添加量须符合GB 25596—2010或GB 29922—2013中对钾的含量要求。
钙是人体含量最多的矿物元素,占人体总量的1.5%~2.0%。人体绝大多数的钙集中分布于骨骼和牙齿,少量的钙则以结合或游离的离子状态存在于软组织、细胞外液及血液中,统称为混溶钙池。
钙是牙齿和骨骼的主要成分,骨钙在破骨细胞与成骨细胞的作用下与混溶钙池保持相对的动态平衡,以实现骨钙的不断更新和血钙的稳定。机体混溶钙池中的钙是维持多种正常生理功能所必需,钙离子是细胞对刺激发生反应的媒介,包括对骨骼肌、心肌的收缩,平滑肌及非肌肉细胞活动神经兴奋性的维持,此外钙离子还参与血液凝固过程,并对多种酶有激活作用。
正常生理状态下,机体不会出现钙缺乏或过量。在病理状态下可出现血钙过低,导致神经过度兴奋,引起腓肠肌和其他部分肌肉痉挛等。钙缺乏在儿童主要表现为骨骼钙化不良,严重者会出现骨骼变形和佝偻病。而在成人中钙缺乏主要导致骨质疏松。由于钙强化食品的增加以及钙补充剂的使用,钙摄入过量的现象也逐渐增加,主要的不良后果包括高血钙症、高尿钙症、血管及软组织钙化、肾结石等。
中国居民膳食营养素参考摄入量中规定了不同年龄人群钙的平均需要量(EAR)、推荐摄入量(RNI)和可耐受最高摄入量(UL),见表2-31。
表2-31 中国居民膳食钙参考摄入量 单位:mg/d
根据GB 25596—2010、GB 29922—2013和GB 14880—2012的规定,特医食品中允许使用的钙的化合物来源为碳酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、L-乳酸钙、磷酸氢钙、氯化钙、磷酸三钙(磷酸钙)、甘油磷酸钙、氧化钙和硫酸钙,共10种。在特医食品中的添加量要符合GB 25596—2010或GB 29922—2013中对钙的含量要求。(www.daowen.com)
磷是人体必需常量元素,成人体内磷的含量仅次于钙,约为600~900g,占体重的1%,其中85%以上的磷存在与骨骼和牙齿中,14%的磷与蛋白质、脂肪、糖及其他有机物结合,分布在骨骼肌、皮肤、神经组织等软组织中,1%分布于生物膜和体液中。骨骼中的磷主要为无机磷酸盐,在生物膜和软组织中的磷大部分以有机磷(如磷蛋白和磷脂等)形式存在,血浆中磷75%为有机磷,25%为无机磷,其他生物体液中主要以磷酸氢盐形式存在。食物中的磷多以磷酸酯形式存在,需水解为游离的无机磷酸盐才能被吸收,吸收率为60%~70%。
磷是骨骼、牙齿钙化及生长发育所必需的。磷还参与构成ATP及磷酸肌酸等调节能量释放,供应神经、肌肉能量;在调节机体酸碱平衡和维持正常渗透压等方面起着重要的缓冲作用;维持红细胞和血小板的正常功能,血磷过低时易有出血倾向。磷参与构成核酸、细胞膜及其他维持生命的重要化合物的成分,参与多种酶的构成和调节,在糖类、脂肪及蛋白质代谢过程中起着重要作用。磷还有促进生长、修补组织、刺激肌肉有规律地收缩、促进烟酸和维生素B12消化、维持神经和精神的健康活动等功能。
由于许多食物含磷丰富,人体一般不会出现磷缺乏。早产儿会因母乳中磷含量较低,不能满足需要时,会发生磷缺乏,出现佝偻病样骨骼异常。除此外患有甲亢、创伤、败血症等疾病时容易出现低磷血症。同样,一般情况下,也不会有膳食的原因引起磷过量。但是在肾功能降低、透析等患者容易出现高磷血症。高磷血症可能会造成肾性骨病、非骨组织钙化、干扰钙吸收等危害。
磷在骨形成或血钙水平调控方面有重要作用。与其他营养素一样其摄入量须满足机体生理和代谢的需要,过量和缺乏均不利于机体健康。中国居民膳食营养素参考摄入量中推荐了不同年龄人群磷的平均需要量(EAR)、推荐摄入量(RNI)和可耐受最高摄入量(UL),见表2-32。
表2-32 中国居民膳食磷参考摄入量 单位:mg/d
根据GB 25596—2010、GB 29922—2013和GB 14880—2012中的规定,特医食品中允许添加的磷的化合物来源主要有磷酸三钙(磷酸钙)与磷酸氢钙两种。在特医食品中的添加量须符合GB 25596—2010或GB 29922—2013中对钙的含量要求。
镁是人体必需的常量元素,成人体内含有镁元素约20~38g,其中60%~65%存在于骨骼,约27%存在于肌肉、心、肝、胰等软组织中。镁主要分布于细胞内液,细胞外液中镁的不超过1%。人体摄入的镁主要在空肠末端和回肠被吸收,吸收率约30%,并受摄入量和膳食成分等多种因素影响。
镁作为酶的激活剂,参与300种以上的酶促反应。糖酵解、脂肪酸氧化、蛋白质的合成、核酸代谢等均需要镁离子参与。在骨骼中镁是仅次于钙、磷的必需矿物元素,在促进骨形成和骨再生,维持骨骼和牙齿的强度、密度方面具有重要作用。镁还能抑制钾离子和钙离子通道,镁、钙、钾离子协同可维持神经肌肉的兴奋性。镁维护胃肠道和激素的功能。镁也是重要的神经传导物质,它可以让肌肉放松下来。
镁广泛分布于各种食物,加上肾对镁排泄的调节作用,镁缺乏与中毒都非常少见。体内镁过量可产生镁中毒,但正常情况下,肠、肾及甲状旁腺等能调节镁代谢,一般不易发生镁中毒。
中国居民膳食营养素参考摄入量中规定了不同年龄人群镁的平均需要量(EAR)和推荐摄入量(RNI),见表2-33。
表2-33 中国居民膳食镁参考摄入量 单位:mg/d
根据GB 25596—2010、GB 29922—2013和GB 14880—2012中的规定,镁的化合物来源主要有硫酸镁、氯化镁、氧化镁、碳酸镁、磷酸氢镁和无水葡萄糖酸镁。在特医食品中的添加量须符合GB 25596—2010或GB 29922—2013中对镁的含量要求。
氯是人体必需的常量元素之一,是维持体液电解质平衡所必需的,也是胃液的一种必需组成成分。人体含氯约80~100g,主要以氯离子形式与钠、钾以化合物的形式存在。如氯化钠主要存在于细胞外液中,氯化钾主要存在于细胞内液中,少量氯离子存在于骨骼和结缔组织中。
氯离子作为细胞外液中最主要的阴离子,直接影响着细胞外液容量、渗透压与酸碱平衡。此外,氯离子还参与胃酸的形成、维持神经细胞膜电位的稳定、参与血液CO2的运输。氯离子进出细胞主要依靠主动转运方式,除此外还可以通过氯离子通道。氯离子通道广泛分布于机体的细胞膜和细胞器膜,参与细胞兴奋性调节、pH调节,跨上皮细胞离子转运以及细胞容量和离子平衡调节,以及免疫应答、细胞增殖、凋亡。
正常情况下,人体不会因膳食引起氯缺乏。但在大量出汗、腹泻呕吐、肾功能改变等情况下可引起氯缺乏,会引起掉发和牙齿脱落,肌肉收缩不良,消化受损并影响生长发育等。在严重失水、持续摄入大量氯化钠或氯化铵时,血清氯离子水平高于109mmol/L时,可导致代谢性酸中毒。
中国居民膳食营养素参考摄入量中规定了不同年龄人群氯的适宜摄入量(AI),见表2-34。
表2-34 中国居民膳食氯参考摄入量 单位:mg/d
GB 25596—2010、GB 29922—2013和GB 14880—2012中均无特医食品允许食品的氯的化合物来源,但是氯可以通过其他矿物质的氯化物带入,以达到GB 25596—2010或GB 29922—2013中氯的含量要求。
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