矿物质营养素哪种最好？七大营养素之，矿物质钙磷镁篇
人体组织中含有自然界各种元素，目前在地壳中发现的92种天然元素在人体内几乎都能检测到，其元素的种类和含量与其生存的地理环境表层元素的组成及膳食摄入量有关。
这些元素除了组成有机化合物的碳、氢、氧、氮外，其余的元素均称为矿物质，亦称无机盐或灰分。按照化学元素在机体内的含量多少，通常将矿物质元素分为常量元素和微量元素两类。凡体内含量大于体重0.01％的矿物质称为常量元素或宏量元素，它包括钙、磷、钠、钾、硫、氯、镁；凡体内含量小于体重0.01％的称为微量元素。
1996年WHO组织公布，由FAO／IAEA／WHO组织共同讨论，其中21种元素被认为是构成人体组织、参与机体代谢、维持生理功能所必需的矿物质元素，共分为三类。其中，铁、铜、锌、硒、铬、碘、钴和钼被认为是必需微量元素；锰、硅、镍、硼、钒为可能必需微量元素；氟、铅、镉、汞、砷、铝、锡和锂为具有潜在毒性微量元素，但低剂量可能具有功能作用的微量元素。当然把元素定义为必需或者有毒并不恰当，因为任何一种物质都有潜在的毒性，关键在于人群所暴露的剂量。其他微量元素为功能未知元素或是偶然进入人体的非必需元素。
矿物质的特点
1．矿物质在体内不能合成，必须从外界摄取。矿物质与蛋白质、脂肪和碳水化合物等营养素不同，不能在体内合成，且每天都有一定量的矿物质随尿、粪便、汗液、毛发、指甲、上皮细胞脱落以及月经、哺乳等过程排出体外。因此，为满足机体的需要，矿物质必须不断地从饮食中得到补充。
2．矿物质是唯一可以通过天然水途径获取的营养素。除了存在于食物外，在天然水中含有大量的矿物质元素，并容易被机体吸收。但长期饮用矿物质含量超标的水，容易导致毒性作用，如我国氟中毒高发地区，其中饮水型氟中毒是最主要类型，患病人数也最多，主要分布在华北、西北、东北地区。
3．矿物质在体内分布极不均匀。如钙和磷主要分布在骨骼和牙齿，铁分布在红细胞，碘集中在甲状腺，钴分布在造血系统，锌分布在肌肉组织等。
4．矿物质之间存在协同或拮抗作用。一种矿物质元素可影响另一种的吸收或改变其在体内的分布。例如摄入过量铁或铜可以抑制锌的吸收和利用，而摄入过量的锌也可以抑制铁的吸收！而铁可以促进氟的吸收。
5．某些矿物质元素在体内的生理剂量与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用。如我国居民氟的适宜摄入量为1.5mg／d，而其可耐受最高摄入量仅为3.5mg／d
人体矿物质缺乏与过量的原因
1．地球环境因素 地壳中矿物质元素的分布不平衡，致使某些地区表层土壤中某种矿物质元素含量过低或过高，导致人群因长期摄入在这种环境中生长的食物或饮用水而引起亚临床症状甚至疾病。以我国为例，占我国国土72％地区（包括东北、中部和西部等地区）土壤硒含量仅为0.25～0.95mg／kg，为缺硒或低硒地区。流行病学调查发现硒缺乏与克山病的分布一致，硒缺乏是当地居民克山病高发的重要因素。而我国湖北恩施地区土壤表层硒含量高达50～7150mg／kg，该地区居民因长期摄入富含硒食物而导致慢性硒中毒。
2．食物成分及加工因素 食物中含有天然存在的矿物质拮抗物，如菠菜中含有较多草酸盐可与钙或铁结合成难溶的螯合物而影响其吸收。馒头、面包在制作过程中，经过发酵能够降低植酸的含量。尼罗河三角地区居民因习惯食用未发酵面包，导致面粉中植酸与锌结合成不溶性物质，抑制锌的吸收利用，从而导致儿童出现锌缺乏疾病。食物加工过程中可造成矿物质的损失，如粮谷表层富含的矿物质常因碾磨过于精细而丢失；蔬菜浸泡于水中或蔬菜水煮后把水倒掉可损失大量矿物质。食品加工过程所使用的金属机械、管道、容器或食品添加剂品质不纯，含有矿物质杂质，可以污染食品。
3．人体自身因素 由于摄人不足，消耗增加导致矿物质缺乏，如厌食、挑食、疾病状态导致食物摄人不足或摄人食物品种单调，使矿物质供给量达不到机体需求量；生理需求增加引起的钙、锌、铁等矿物质缺乏，如儿童、青少年、孕妇、乳母阶段对营养素需求的增加导致矿物质的不足。当机体长期排泄功能障碍时有可能造成矿物质在体内蓄积，引起急性或慢性毒性作用。
钙
钙是人体含量最多的矿物质元素，占成人体重的1.5%~2.0%。其中约99％的钙集中在骨骼和牙齿中；其余1％的钙分布于软组织、细胞外液和血液中，统称为混溶钙池。
生理功能
1．构成骨骼和牙齿的成分 人体骨骼和牙齿中无机物的主要成分是钙的磷酸盐，多以羟磷灰石或磷酸钙的形式存在。体内骨骼中的钙与混溶钙池保持着相对的动态平衡，骨骼中的钙不断地从破骨细胞中释放进入混溶钙池，混溶钙池中的钙又不断地沉积于成骨细胞中，由此使骨骼不断更新。
2．维持神经和肌肉的活动 Ca2 可与细胞膜的蛋白和各种阴离子基团结合，具有调节细胞受体结合和离子通透性及参与神经信号传递物质释放等作用，以维持神经肌肉的正常生理功能，包括神经肌肉的兴奋性、神经冲动的传导、心脏的搏动等。当血浆Ca2 浓度明显下降时可引起手足抽搐和惊厥；而血浆Ca2 浓度过高则可引起心力衰竭和呼吸衰竭。
3．促进细胞信息传递 Ca2 作为细胞内最重要的“第二信使”之一，在细胞受到刺激后，胞浆内的Ca 浓度升高，引起细胞内的系列反应。通过Ca2 调控的组织和细胞间的反应非常广泛，如基因的表达和调控，腺体的分泌，细胞的增殖、分化和骨架的形成，中间代谢反应，视觉形成过程，神经末梢递质的释放等。
4．血液凝固 凝血因子IV就是Ca2＋，能够促使活化的凝血因子在磷脂表面形成复合物而促进血液凝固，去除Ca2 后血液即不能凝固。
5．调节机体酶的活性 Ca2 对许多参与细胞代谢的酶具有重要的调节作用，如腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羟化酶等。
6．维持细胞膜的稳定性 细胞外介质中的Ca2 不仅可与细胞膜的某些蛋白质结合，而且可与磷脂的阴离子基团结合，导致膜结构的构象发生变化，使细胞膜的疏水性增强，以维持和发挥细胞膜正常的生理功能。
7．其他功能 钙还参与激素的分泌，维持体液酸碱平衡及调节细胞的正常生理功能
缺乏与过量危害
婴幼儿及儿童长期钙缺乏和维生素D不足可导致生长发育迟缓，骨软化，骨骼变形，严重缺乏者可导致佝偻病，出现“O”形或“X”形腿、肋骨串珠、鸡胸等症状。钙摄入不足者易患龋齿，影响牙齿质量。中老年人随年龄增加，骨骼逐渐脱钙，尤其绝经妇女因雌激素分泌减少，钙丢失加快，易引起骨质疏松症；然而骨质疏松是一种复杂的退行性疾病，除与钙的摄入有关外，还受到其他因素的影响，目前关于绝经期妇女的大样本人群补充试验以及荟萃分析表明，单纯增加钙的摄入对预防和控制中老年人骨质疏松和骨折的发生作用较小。
过量摄入钙也可能产生不良作用，如高钙血症、高钙尿、血管和软组织钙化，肾结石相对危险性增加等。也有研究表明绝经期妇女大量补充钙剂后，致细胞外钙水平升高，由于雌激素水平降低，对心脑血管的保护性下降，从而增加了绝经期妇女心脑血管疾病的发生风险。
参考摄入量与食物来源
2013年中国营养学会推荐成人钙的RNI为800mg/天，可耐受最高摄入量（UL）为2000mg/天。
摘自：孙长颢. 营养与食品卫生学. 7版
摘自：荫士安. 现代营养学.9版
磷
磷是人体含量较多的矿物质元素之一，成人体内磷含量约600-900g，约占体重的1%。
生理功能
1．构成骨骼和牙齿的重要成分 在骨的形成过程中2g钙需要1g磷，形成无机磷酸盐，主要成分为羟磷灰石。最佳钙磷比例：2：1
2．参与能量代谢 碳水化合物，如葡萄糖是以磷酰化化合物的形式被小肠黏膜吸收；葡萄糖-6-磷酸酯和丙糖磷酸酯是葡萄糖能量代谢的重要中间产物；磷酸化合物如腺苷三磷酸（ATP）等是代谢过程中作为储存、转移、释放能量的物质。
3．构成细胞成分 磷酸基团是核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）的组成成分。磷脂为构成所有细胞膜所必需的成分，与膜的离子通道有关。磷脂存在于血小板膜上，可黏附凝血因子，促进凝血过程。磷脂参与脂蛋白组成。此外，质膜内的多磷酸肌醇磷脂及其分解产物三磷酸肌醇为钙激活受体信号系统的组成部分。
4．组成细胞内第二信使 磷是环磷酸腺苷酸（cAMP）、环磷酸鸟苷酸（cGMP）和肌醇三磷酸（IP3）等的成分。
5．酶的重要成分 磷酸基团是组成体内许多辅酶或辅基的成分，如焦磷酸硫胺素、磷酸吡哆醛、辅酶I（NAD）和辅酶II（NADP）等。
6．调节细胞因子活性 磷参与细胞的磷酸化和去磷酸化过程，发挥信号转导作用，具有激活蛋白激酶，调控细胞膜离子通道，活化核内转录因子，调节基因表达等作用。
7．调节酸碱平衡 磷参与组成体内磷酸盐缓冲体系，磷酸盐可与氢离子结合为磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，并从尿中排出，从而调节体液的酸碱平衡。
缺乏与过量危害
几乎所有的食物均含有磷，所以磷缺乏较少见，只有在一些特殊情况下才会出现。如早产儿仅喂以母乳，乳汁含磷量较低，不能满足早产儿骨磷沉积的需要，可发生磷缺乏，出现佝偻病样骨骼异常。在临床上长期使用大量抗酸药、肾小管重吸收障碍或是禁食者易出现磷的缺乏，严重的情况下发展为低磷酸血症，出现厌食、贫血、肌无力、骨痛、佝偻病和骨软化、全身虚弱、对传染病的易感性增加、感觉异常、共济失调、精神错乱甚至死亡。细胞外液中磷浓度过高主要是由于肾脏对磷排泄的不足。如在甲状旁腺功能低下时，不能有效地抑制肾小管重吸收磷，或是当肾小球滤过率下降时，肾小管再吸收磷的作用并不相应按比例地下降而导致的体内磷过量。过量的磷在体内可能会对骨产生不良影响，还会引起非骨组织的钙化。过量的磷范围内也可引起低血钙症，导致神经兴奋性增强，手足抽搐和惊厥。
参考摄入量与食物来源
中国营养学会推荐成人膳食磷的RNI为720mg/天，UL为3500mg/天。
磷广泛分布于各种食物中，瘦肉、禽、蛋、鱼、坚果、海带、紫菜、油料种子、豆类等均是磷的良好来源。谷类食物中的磷主要以植酸磷形式存在，其与钙结合不易吸收。
镁
正常成人体内含镁约20～38g，其中60％～65％存在于骨骼，27％存在于肌肉、肝脏、心脏、胰腺等组织。镁主要分布在细胞内，细胞外液的镁不超过1％。红细胞含镁约2.2～3.1mmol／L（53～74mg／L），血清镁含量为0.75～0.95mmol／L（18～23mg／L）。
生理功能
1．多种酶的激活剂 镁作为多种酶的激活剂，参与体内300多种酶促反应。镁可激活磷酸转移酶及水解肽酶系的活性，对葡萄糖酵解、脂肪、蛋白质、核酸的生物合成等起重要调节作用。镁可激活Na-K-ATP酶，该酶是一种镁依赖性酶，细胞内游离镁浓度低可降低Na-K-ATP酶的活性，使心肌兴奋性增高。镁还可能激活钙泵，钙泵是镁依赖性Ca2 -ATP酶，可将钙从细胞内泵出。
2．对钾、钙离子通道的作用 镁可封闭不同钾通道的外向性电流，阻止钾的外流，当镁缺乏时，这种作用受到阻滞。另外，镁作为钙阻断剂，具有抑制钙通道的作用，当镁浓度降低时，这种抑制作用减弱，导致钙进入细胞增多。
3．促进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，可影响骨的吸收，具有维持和促进骨骼生长的作用。镁和钙有拮抗作用，两者可与某些酶竞争结合，由镁引起的中枢神经和肌肉接点处的传导阻滞可被钙拮抗。
4．影响胃肠道功能 硫酸镁溶液可使奥狄括约肌松弛，促使胆囊排空，具有利胆作用。碱性镁盐可中和胃酸。镁离子在肠道中吸收缓慢，促使水分滞留，具有导泻作用。
5．调节激素作用 血浆镁的变化可直接影响甲状旁腺激素的分泌，当血浆镁增加时可抑制甲状旁腺激素分泌，血浆镁水平下降则可促进甲状旁腺激素分泌。
另外，流行病学调查表明，镁的摄入量和高血压呈明显负相关，补充镁能使血管张力和血管紧张性下降。镁具有降低血清胆固醇浓度、TG浓度，使HDL-C升高，降低LDL-C，扩张血管，抑制血小板聚集、预防动脉粥样硬化的作用。
缺乏与过量
由于饥饿、蛋白质-能量营养不良及长期肠外营养等因素可引起镁的摄入不足，胃肠道感染、肾病及慢性酒精中毒等也可造成机体镁的不足。镁缺乏可引起神经肌肉兴奋性亢进，常见肌肉震颤、手足搐搦、反射亢进、共济失调等临床症状，严重时出现谵妄、精神错乱甚至惊厥、昏迷。机体镁的缺乏引起的镁代谢异常还会对其他电解质及体内酶活性产生影响，如出现低钾血症、低钙血症及心脑血管疾病等。
一般情况下不易发生镁中毒，但肾功能不全者或接受镁剂治疗者，常因体内镁过量而易引起镁中毒。糖尿病酮症者早期因脱水，镁从细胞内溢出到细胞外引起血清镁升高。过量的镁可引起腹泻，恶心，胃肠痉挛等胃肠道反应，重者可出现嗜睡、肌无力、膝腱反射弱、肌麻痹等临床症状。
参考摄入量与食物来源
中国营养学会推荐成人膳食镁的RNI为330mgl/d。
绿叶蔬菜、大麦、黑米、荞麦、麸皮、苋菜、口蘑、木耳、香菇等食物含镁较丰富。糙粮、坚果也含有丰富的镁，肉类、淀粉类、奶类食物镁含量属中等。除食物之外,从饮水中也可以获得少量的镁,硬水中含有较高的镁盐,但软水中含量相对较低。精加工食物中镁含量最低,随着精制的加工食品消费量不断地增加,膳食镁的摄入量呈减少趋势。
