第一篇　营养概论

1　热能

1.1　前言

食物在体内经过消化吸收后，在代谢过程中有各种形式的能量转换，以便对外做功，对内维持各种生理机能及其相互协调。研究人体热能代谢的目的在于研究能量平衡。一旦失衡，即有碍机体的正常生活。食物摄取过多，能量的摄取量大于消耗量，剩余的能量以脂肪的形式储存于体内，人体转为肥胖，带来一系列生理功能改变，甚至发生疾病。反之，食物摄取不足，能量的摄取量小于消耗量，人体逐渐消瘦，也会带来一系列不良后果。能量不仅是维持机体正常生活的基础，也影响其它营养素的正常代谢，因此，热能代谢是营养学中应首先考虑的问题。

1.2　人体热能代谢的测定

在人体热能代谢研究中，传统应用的能量单位为大卡也称千卡（kcal）。把一升水加热，其温度从15℃上升到16℃所需要的能（热）量称为1kcal。根据国务院1984年3月3日公布的法令，热量以千焦耳（kJ）为单位。1kcal=4.184kJ,1kJ=0.239kcal。

食物的能量可用弹式热量计直接测得。这种热量计是一个能承受很大压力的钢壁容器，即所谓的“弹”，其中有一可以通电的金属样品皿，放入一定量样品并且充以氧气。此“弹”放于四周有定量水的圆筒内，水与外界隔热。测定时通以电流，因有氧，遇火花样品完全燃烧，释放热量。读出水的温度变化后即可计算此样品所放出的热量。此为精确的直接测定法，但设备与操作均很繁复，应用不便。通常应用是从食物成份表计算食物内糖类、脂肪与蛋白质的含量，然后再分别按其生理热价值计算能量的含量。

人体释放的能量测定有直接法和间接法，间接法又分为循环式和开放式两种。前者的热量计结构复杂，建造费昂贵，多只用于某些特殊的实验研究，一般很少应用。

间接测热法所根据的原理是人体进行物质代谢释放能量时须消耗一定量的氧；测定人体一定时间内的氧耗量即可计算热能消耗量。循环式间接测热法是一个闭合的气体流通循环装置；这一装置依靠活门控制气体定向流通，其中安装有贮存一定氧气量（或已知成分的混合气体）的贮存器，CO2吸收剂（苏打石灰）贮存器及水分吸收剂（浓硫酸或其它吸水剂）贮存器，使之形成一个循环通路。人体通过此装置进行一定时间的呼吸，即可测出其氧耗量。并计算出热能消耗量。这种循环装置的优点是通过一定时间的呼吸，即可得出消耗的氧量，毋须进行气体分析。因为是固定装置，测定时人体不便活动，所以此法多为医院应用于基础代谢率的测定。

大气空气成分比较恒定，O2为20.94%,C02为0.03%，N2为79.03%,其它一些微量气体可略不计；同时，N2在人体气体代谢过程中，既不能吸收利用，也不能从体内增加而经肺排出。因而有可能采用开放式间接测热法以测定人体的能量消耗。测定时人体吸入外界空气，只收集呼出气进行分析，分析所得的O2与CO2的百分比与空气比较，结合一定时间呼出的气体量，即可计算一定时间内的氧耗量和CO2排出量。开放式间接测热法的经典方法是Douglas-Haldane法。这一方法主要是两部分组成。第一部分是通过装有呼吸活瓣的口鼻罩，把人体一定时间内的呼出气体收集于“多氏袋”（Douglas bag）中，然后经气量计测量袋中气量，最后计算成标准状态下每分钟通气量。标准状态采用STPD，即温度0℃，气压101kpa（760mmHg）时的干燥气体。测量气量时，从多氏袋留取一部分呼出气样品准备分析。第二部分是用Haldane气体分析器分析呼出气样品中的O2、CO2的含量。分析结果与外界空气成分比较，结合通气量即可计算得出氧耗量。目前，开放式间接测热法有很大的改进。主要在采用小型干式气量计，采用电极法分析O2与CO2。这两部分整个组装在一个背囊内，受试者穿戴这一装置，可以进行较长时间的能量消耗测定。

食物在体内分解释放能量时，必须消耗一定量的氧，产生一定量的CO2；CO2的产生量与O2的消耗量之间的比称为呼吸商。呼吸商随着体内消耗的能源物质不同而异。

糖氧化时的呼吸商约为1，以葡萄糖为例：

C6H12O6+6O2→6C02+6H20

呼吸商=6mol CO2/6mol O2=6×22.4/6×22.4=1.0

脂肪氧化时呼吸商约为0.7，以（三）软脂酸甘油酯为例：

2C51H98O6+145O2→102C02+98H20

呼吸商=102mol CO2/145mol O2=102×22.4/145×22.4=0.7

蛋白质的代谢过程比较复杂，它在体内未经彻底氧化，仍有一部分O及C与N结合随尿排出，即是尿素等，这部分物质在体外还可继续氧化放出能量。100g蛋白质在体内氧化大约需要138.18g的O2，产生152.17g的CO2，其呼吸商为：

呼吸商=（152.17/44×22.4）/（138.18/32×22.4）=77.47l CO2/96.73L O2=0.8

进食混合膳食时，可先从尿氮计算蛋白质的消耗量。1g尿氮相当于消耗6.25g蛋白质，同时消耗6.04LO2,产生4.84LCO2和释放110kJ的能量。从总的氧耗量及CO2产量中减去蛋白质氧化所消耗的氧量和CO2产量，则可得非蛋白呼吸商。按照下式，可以计算在不同的非蛋白呼吸商情况下，每消耗1LCO2所能放出的能量。这叫做每升氧的能当量。

每升氧的能当量（kJ）=15.962+5.155r R为非蛋白呼吸商。

因此，测定出尿氮和氧耗量后，即可计算热能消耗量。如果不测定尿氧，用总呼吸商计算所得的热能消耗量与非蛋白呼吸商计算所得者相差只是1.1%，所以现在大多直接用总呼吸商进行计算。

从上述推理来看，在一定时间内，测出之呼吸商可以代表体内代谢物质的种类。但是否确是如此，很多人提出疑义。从理论上讲，不可能出现小于0.7或者大于1.0的呼吸商，可是在实际中大于1.0的呼吸商屡见不鲜，小于0.7的也时有出现。导致出现这种异常呼吸商的因素是很多的。临床上长期摄取能量不足的病人或糖尿病患者，蛋白质及脂肪分解加速，糖原异生增多可能使呼吸商小于0.7；人体在劳动过程中，有时因为劳动强度大，通气量过大造成一时CO2呼出过多，有时因为出现体内乳酸蓄积，血液偏酸也使CO2一时呼出过多，所以呼吸商出现大于1.0。体内物质转换，如由糖转换为脂肪，因为糖分子的含氧量相对地比脂肪较多，转换时剩余的氧可供利用，机体可以从外界吸入较少的氧，所以CO2呼出量相对地多，呼吸商即可能大于1.0。可见呼吸商还受到其它因素的影响，并不能据此判断体内代谢物质的种类。同时因为呼吸商为1.0时，氧的能当量为21.12kJ·L-1，呼吸商为0.7时，氧的能当量为19.57kJ·L-1。两个极值相差变很小，所以有的学者主张用“正常”呼吸商0.9以计算每升氧的能当量。

1.3　人体的能量平衡

人体从食物中摄取能量以供给活动的需要，其中包括有基础代谢、劳动代谢和食物特殊动力作用三个方面。

1.3.1　供给人体能量的营养素

人体依靠糖、脂肪和蛋白质三大营养素供给能量。这三种物质在氧化成水和CO2过程中，释放大量的能量供机体应用。

糖在体外充分燃烧，彻底氧化至H2O及CO2时产生的能量为17.22kJ·g-1，这称为糖的粗热价。糖的消化吸收率为98%，在生理研究中，糖的供热量在进行校正后以16.80kJ·g-1进行计算，此称糖的生理热价。糖是体内的主要供能物质，它供给约70%人体所需的能量。脑组织所需能量的唯一来源是糖。这使糖在能量供给上，更具有其特殊重要性。人体虽然可以依靠其它物质供给能量，但必须定时进食一定量的糖，维持正常血糖水平以保障大脑的功能。另外，糖对脂肪的氧化过程也有很重要的作用。

脂肪也是人体重要的供能物质。它在体外充分燃烧氧化的粗热价为39kJ·g-1，生理热价为37.8kJ·g-1。脂肪水解成脂肪酸进入血液而运送到肝脏和肌肉等组织氧化利用。脂肪酸经β氧化形成乙酰辅酶A后，必须进入三羧酸循环才能彻底氧化成水及CO2并释放能量。乙酰辅酶A还可在肝脏形成酮体。在正常情况下，酮体进入血液，在骨骼肌和心肌中再形成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环继续氧化代谢。因此，脂肪的氧化必须依赖糖代谢。脂肪是机体储存能量的重要形式，在进行长时间劳动时，它可被动员经血液源源运送到骨骼肌，供给所需的能量。

蛋白体在体内的功能主要是构成体蛋白，而供给能量不是它的主要生理功能。蛋白质分解成氨基酸，进而再分解成非氮物质与氨基。非氮物质进入三羧酸循环被氧化利用。氨基则形成氨或尿素随尿排出。这部分尿氮在体外仍可进一步氧化释放出能量，其量约相当于5.05kJ·g-1蛋白质。蛋白质的粗热价为23.73kJ·g-1。顾景范根据我国资料统计得出蛋白质生理热价为23.73×80.5%-1.25=13.86kJ·g-1。在西方一般蛋白质的消化吸收率为92%，所以其生理热价约为16.8kJ·g-1。

1.3.2　基础代谢

为了比较个体间的代谢率，医学上采用在不影响代谢的一些情况下，进行代谢率的测定，其结果称为基础代谢率。基础代谢的意义是人体为了维持生命，各器官进行最基本的生理机能消耗的能量，如维持正常体温、基础血流和呼吸运动、骨骼肌的张力及某腺体的活动等。测定基础代谢时，受试者应处于完全安静、清醒而舒适的状态。周围环境气温在20～25℃之间。时间应在餐后12～14h以上。如按正常的生活规律安排，晚餐安排在下午6时左右，基础代谢率的测定正好在次日晨6～8时为宜。晚餐膳食须比较清淡以免食物对代谢的影响。从前一天起，受试者即应避免激烈运动，并且在测定前需要安静休息30min以上。

在正常情况下，人体的基础代谢率比较恒定，根据前人的研究成果，一个成年人在保持健康状态的情况下，其基础代谢率20年内不会偏离正常平均值的±5～10%；在同年龄、同体重、同性别的正常成年人群内，有85%的人其基础代谢率在正常平均值的±10%以内。我国人正常基础代谢率可见表1-1。

表1-1 我国人正常基础代谢率平均值[5]（kJ·体表面积（m2）-1·h-1）*

＊方括号内数值为“kcal·体表面积（m2）-1.h-1”

临床上用测定值与正常值比较来衡量基础代谢率的高低，在正常值的±10～15%以内者认为是正常的。计算方法，例如年龄为20岁的某男性，测得其基础代谢氧耗量为15L/h。估计正常呼吸商为0.85，可以采用20.42kJ·L-1为氧的热当量。假设此人的体表面积为1.6m2,此人的基础代谢率为15×20.42÷1.6=191.44kJ·体表面（m2）-1·h-1（表1-1）。因此，此人的基础代谢率高于正常值21%。

影响基础代谢率的因素如下：

（1）体表面积 身材大小不同，人体的基础代谢总量的显然不同，基础代谢与人体的体表面积呈比例关系。Rubner早在1894年发现，基础代谢率如果以单位体表面积表示，则比较恒定。因此基础代谢率·体表面积（m2）-1·h-1”表示。人体的体表面积与体重及身高显著相关。三十年代，Stevensen曾经得出我国人体表面积的计算公式。新中国成立以来。国人身材有很大变化，身高、体重都明显增加。赵松山等人于1983年对我国人体表面与身高、体重的关系进行了研究，得出我国成年人的体表面积可以按下式计算：

A=0.00659H+0.0126W-0.1603

A:体表面积（m2）

H：身高（cm）

W：体重（kg）

我国营养学会根据近期的调查，1981年提出我国18～40岁的成年男性平均身高为170cm，体重为69kg，女性平均身高为160cm，体重为53kg。在此平均值±10%的范围内，应视为正常体重。

Kleiber从实际应用出发，曾提出基础代谢率的正常值若以每小时表示，则为3×体重0.75若以第24h表示，则为70×体重0.75。这一标准可以应用于任何身材大小的动物。还有人认为代谢率与代谢活跃的组织关系密切，提出基础代谢率应以“去脂体重”（Lean bodymass）表示。但由于“去脂体重”的测量和计算方法现时尚未广泛普及，所以采用者不多。

（2）年龄性别 女性的基础代谢率略低于男性。婴儿时期，因为身体组织生长旺盛，基础代谢率最高，以后随着年龄的增长而逐渐降低，参看图1-1。

图1-1 不同性别与不同年龄的正常基础代谢率

（引自Guyton,AC:Textbook of MedicalPhysiology.p.883.Philadelphia W.B.Saunders Co,Lodon,1981）

(3)环境温度与气候 环境温度对基础代谢有明显影响，在舒适环境（20～25℃）中，代谢最低；在低温和高温环境中，代谢都会升高。环境温度过低可能引起不同程度的颤抖而影响代谢升高；当环境温度较高，因为散热而需要出汗，呼吸及心跳加快。因而影响代谢升高。

（4）甲状腺功能 甲状腺素可以增强所有细胞全部生化反应的速率。因此，甲状腺素的增多即可引起基础代谢率的升高。基础代谢率的测定是临床上甲状腺机能亢进的重要诊断指征之一。甲状腺机能亢进者，基础代谢率可比正常平均值增加40～80%，甲状腺机能低下者，可比正常值低40～50%。

（5）其它因素 影响人体基础代谢率的还有药物及交感神经活动等一些因素。食物对基础代谢的影响，将在食物特殊动力作用一节中详述。

1.3.3　劳动代谢

劳动代谢包括在生产与生活中全部体力活动的热能消耗。体力活动是影响机体能量消耗的主要部分。常见的中等强度劳动，其氧耗量的大约是基础代谢的4～5倍，较强劳动是基础代谢的7～8倍，有的极强劳动可达基础代谢的14～15倍。

糖在体内的分解代谢有两种形式。如果劳动强度适宜，人体的循环和呼吸系统能够供给骨骼以充分的氧，糖的代谢则为有氧氧化。1mol葡萄糖彻底氧化，可以净合成38mol的ATP，释放2881.20kJ能量。人体进行很强的劳动时，一时摄取的氧量不足，骨骼肌所需的能量则从糖的无氧酵解代谢获得，此时糖酵解为乳酸。1mol葡萄糖经酵解净合成2molATP，释放218.40kJ能量。人体进行劳动时，骨骼肌能否得到足够的氧，取决于肺通气量、血流输送的氧量及肌细胞对氧的利用。开始劳动时，机体的氧摄取量不能即时达到骨骼肌需氧量的水平，机体先动用肌细胞内储存的高能磷酸化合物（如ATP和磷酸肌酸）及（或）糖的无氧酵解以供给即时所需之能量。这时人体的氧耗量急剧增加，经一段时间后，氧耗量才达到一个稳态（steady state）,这段时间大约为2min。2min内机体的供氧量小于需氧量，不足的氧量称之为氧缺乏（oxygen deficit）。氧缺乏的大小随劳动强度而异。劳动强度适宜时，氧的摄取量可满足需要，体内储存的高能磷酸化合物在劳动中可得到补偿，产生的乳酸也可以部分继续氧化，体内不再进一步蓄积。因此，氧耗量表现为稳态。劳动强度过大时，氧的摄取量始终小于需要量，机体进行这种劳动主要依靠糖的无氧酵解供给能量，乳酸在体内蓄积，氧耗量不能呈现稳态。劳动停止后，需要一段较长的时间，氧耗才能回到安静水平。这部分劳动后超过安静水平的氧耗量即是氧债（oxygen debt）。次极量（submaximum）以下的劳动，稳态的氧耗水平的高低与劳动强度呈比例关系，对这种劳动只须测定劳动时的氧耗量，即可测知该项劳动的热能消耗量。对于过强的劳动。除测定劳动时的氧耗量以外，还必须测定劳动后的氧债。劳动代谢的供能特点见图1-2。

图1-2 不同强度运动的氧耗量变化过程图解

（a）运动的第一分钟氧耗量逐渐增加；以后，当氧摄取量能满足需要时则趋于平稳。运动停止后，氧摄取量逐渐减少，以偿还“氧债”

（b）自行车功率计上，在5～6分钟之内完成不同负荷的运动量时，氧摄取量变化的图解。

（c）b图实验中氧摄取量与运动功率的关系。250Watts已达到此一受试者的氧摄取能力的最大值，以300watts继续运动，未能引起氧摄取量的进一步增加，所增加的功率依靠无氧代谢完成。此人的最大有氧代谢能力为3.5L/分（可写成VO2max）。各种功率运动时血乳酸浓度也列于图中。

（引自Astand,P.O.et al:,Textbook of WorkPhysiology.MeGraw-Hill Book Company,New,York,1977.p.296）

在前面的讨论中，人体基础代谢率以每平方米体表面积每分钟的能量消耗表示。在劳动代谢中，因为体力活动总是移动身体，所以劳动代谢率以每公斤体重每分钟能量消耗表示为佳。劳动代谢的强度可以用氧耗率表示，如“L·min-1或ml·kg-1·min-1”，也可以用能量的单位表示。有的学者为了使劳动强度与安静代谢之间的关系有一较明了的概念，主张用“梅脱”（met）表示。其含意是安静代谢的倍数。1met相当于安静代谢的氧耗量；所谓2met即指需要2倍于安静代谢的氧耗才能完成的劳动。成年男性的安静代谢率约为250ml·min-1女性约为200ml·min-1。沼尻章吉建议用相对代谢率（relative metabolicrate,RMR）其意义与met近似，计算方法如下，表示净劳动氧耗量是基础代谢的多少倍。

相对代谢率=（劳动代谢-安静代谢）/基础代谢

1.3.4　食物特殊动力作用（specificdynamic action,SDA）

人体的代谢因进食而稍有增加。譬如，某人基础代谢率为168.80kJ·h-1，当摄取相当于168.80kJ的食物，并处于基础代谢条件下，经测定，这时的代谢率不是168.80kJ·h-1而是176.40kJ·h-1。显然，这部分增加的代谢值是因进食引起的。这一现象最早为Rubner发现，他称之为“食物特殊动力作用”。食物特殊动力作用与进食的总热量无关，而与食物的种类有关。进食糖与脂肪对代谢的影响较小，大约只是基础代谢的4%，持续时间亦只1h左右。但进食蛋白质对代谢的影响则较大，可达基础代谢的30%。持续时间也较长，有的可达10～12h。食物特殊动力作用的机理，是食物在消化、吸收和代谢过程中的耗能现象。例如，某些酶的活力增加，代谢过程中某些物质在细胞与间质间的主动转移等，氨基酸的脱氨基作用的耗能现象更加明显。Krebs曾经报道蛋白质的特殊动力作用引起的能量消耗增加与体内尿素的产生有关；Cairnie等人在股骨骨折的动物实验中，也观察到产热量与氮排出量平行地增加，并且认为这是因组织蛋白分解而增加氨基酸代谢所致。但Garrow等人的实验又不能说明进餐后代谢率的升高与尿素的产量有任何关系[11]。对于人体劳动时的食物特殊动力作用，有人在实验中发现几乎是安静时的2倍。由于这样，人体进行劳动或运动时，机体不仅要供氧给运动的骨骼肌，而且要耗氧于食物影响的产热过程，输氧系统负担加重，影响人体的耐力。如何使人体避免这种额外的负担，而又处于供能充分的最佳状态，所以，食物特殊动力作用仍然是需要进一步研究的课题。食物特殊动力作用在热能需要量的计算中，仍然不甚明确，也不统一。首先是食物的种类，食物引起的耗能增加，在热能需要量应占多少比例？其次是在劳动条件下应如何计算？一般认为对高蛋白饮食习惯者，食物特殊动力作用约占总热量的10%。我国营养学者主张一般膳食的食物特殊动力作用约占总热能需要量的6%。计算方法：

设 A为一日热能需要量；

C为生活观察一日热能消耗量；

6A/100为食物特殊动力作用。

计算式为：A=C+6A/100

简化之则得： A=10C/9.4

1.4　人体的热能需要量

在24h内，人体从事各种活动所需要的能量，即是热能需要量。热能需要量是营养素需要量中应该首先考虑的项目。除了它是机体维持生命活动的基本条件外，对于其它营养素的需要量也有很大影响。1981年中国营养学会对我国人的营养素需要量进行了修订，其中热能需要量见表1-2。

1.4.1　热能需要量的研究方法

（1）生活观察法对被观察者24h内的各种活动进行观察，记录其持续时间，归纳同类活动的总时间，然后根据各种活动的热能消耗率计算每种活动的热能消耗量。最后计算出全天热能消耗量。具体方法是用时表按时间先后顺序记录每个动作的起始时间；下一活动的起始时间减去上一活动的起始时间，即是上一活动的持续时间。并记录某一活动时的环境条件、动作的姿势及对象的反应等。此外进行观察期内的膳食调查，计算热能摄取量。根据观察和调查的结果，比较热能消耗和摄取在量方面的平衡情况和质方面的分配情况，最后作出评价。进行生活观察法时应注意两点：①根据研究目的，挑选具有代表性的观察对象；②工作日的代表性，工作日的内容，在具体情况下可能变化很大，应事先规定典型工作日的内容，不能因其它事情干扰观察日的劳动内容。计算热能消耗量和摄取量时，要应用各种活动热能消耗率和食物成分表[17，18]两个资料。在这两方面能够作些实地测定，其准确性就更高。尤其对某些特殊地区、特殊工种更应注意。

表1-2 膳食中热量供给量（kJ·d-1）（kcal·d-1）①

初生～6个月 6～12个月	婴儿（不分性别）② 504（120） 420（100
1岁以上 2岁以上 3岁以上 5岁以上 7岁以上 10岁以上	儿童（不分性别） 4620（1100） 5040（1200） 5880（1400） 6720（1600） 8400（2000） 9240（2200）
13岁③ 16岁④	少年 男 女 10080（2400） 9660（2300） 11760（2800） 10080（2400）
极轻体力劳动 轻体力劳动 中等体力劳动 重体力的劳动 极重体力劳动 孕妇 乳母	成年 男（体重60kg） 女（体重53kg）U+F+S） 氮平衡（B）是摄入氮量（I）和排出氮量[尿氮（U）、粪氮（F）、皮肤（S）]的差数。成年人摄入和排出的氮量大致相等，B等于或接近零（摄入氮的±5%以内），称为氮平衡；儿童在生长发育时期，有一部分蛋白质在体内储留，B为正数，称为正氨平衡；衰老、短暂的饥饿或某些消耗性疾病，排出氮量大于摄入氮量，B为负数，称为负平衡。 氮的摄入量和排出量可用实验方法测得。在测定中，由于食物未完全消化，摄入量的计算往往偏高；由于样品丢失或忽略不计，排出量的计算往往偏低。两者误差的总和可使摄入量和排出量相差10～15%。 氮平衡受热能摄入量的影响，热能有节省蛋白质的作用。如1973年FAO/WHO专家委员会报告，给受试者蛋白质0.57g·kg-1体重，当热能供给量充裕时，出现正氮平衡；而当热能供给量在维持水平时，出现负氮平衡。氮平衡还受生长激素、睾酮、皮质类固醇和甲状腺素等激素的影响。这些激素有促进蛋白质合成的作用，或促进蛋白质分解、抑制合成的作用。 2.5　蛋白质和氨基酸的需要量 人类对蛋白质需要量的研究，虽已有100多年的历史，但理论上的发展缓慢。50年代前后，Rose等人对人体各种必需氨基酸需要量进行了一系列的测定，以后国联和联合国曾多次召集专家讨论和修订蛋白质和氨基酸的需要量，有关的研究工作至今仍在进行中。 2.5.1　蛋白质的需要量和供给量 营养素的需要量是维持人体正常生理功能和健康所必需的最低量；供给量是能满足人群中绝大多数人需要的摄取量，是根据需要量制订的。蛋白质需要量的测定方法有要因加算法、氮平衡法两种。 要因加算法（factorial method）是用测定必需丢失氮（obligatory nitrogen loss）来确定蛋白质需要量的方法。人（或动物）在进食无蛋白膳的条件下所丢失的内源氮，包括尿、粪氮和皮肤氮等，称为必需丢失氮。为维持健康，每日丢失的氮必须给予补偿，从补偿量可以得出蛋白质的需要量。人从摄入普通膳改为无氮膳后，氮的排出量会逐日下降。约8～14天后达到稳定的最低值，此值即内源氮。FAO/WHO专家委员会在1965年介绍了要因加算法，1973年作了修改，其测定值和蛋白质供给量的计算见表2-5。 表2－5　用要因加算法计算成年男子蛋白质供给量（FAO/WHO1973） 平均必需丢失氮（mg·kg-1·d-1） 尿氮 37 粪氮 12 皮肤氮 3 其它氮 2 总氮 54 个体差异增加（%） 30 按卵蛋白计算增加（%） 30 氮供给量（mg·kg-1·d-1） 91 蛋白质供给量（g·kg-1·d-1） 0.57 蛋白质供给量（g·70kg-1·d-1） 40 平均必需丢失氮加上两个标准差（个体差异）可以得到满足97.5%人群需要的供给量，也可按照生物学个体差异的规律加上两个15%以计算供给量。此处按后者计算，54mg加上30%得70mg。为补偿丢失氮，用参考蛋白作用标准来换算蛋白质需要量。由于卵蛋白在常规大鼠实验中的利用率为95～98%，1965年用其作为天然参考蛋白，但以后在人体氮平衡实验中证明卵蛋白的利用率仅70%左右。因此，在1973年的计算中，为校正卵蛋白利用率的不足，在70mg氮上增加30%得91mg。以0.091g·kg-1体重氮乘上6.25,得蛋白质供给量0.57g·kg-1体重。有些国家在这种方法的基础上加以修改，提出本国蛋白的供给量。如美国（1980年）为0.8g·kg-1体重，日本（1980年）为1.18g·kg-1体重。 氮平衡法（nitrogen balance method）是在控制膳食中有同量蛋白质的情况下，求出达到维持氮平衡时的蛋白质摄入量，作为机体蛋白质的需要量。这种方法虽然古老，而且测定值又受体内蛋白质储备和热能摄入量的影响，但目前国际上仍作为测定人体蛋白质需要量的一种方法。1963年国际根据Sherman的氮平衡实验，提出成年人蛋白质需要量为1g/kg体重。王成发和陈学存对成年男子进行氮平衡实验，在热能供给充裕的情况下，蛋白质的需要量在0.9～ 1.0g·kg-1体重范围内。我国膳食以植物性食品为主，植物蛋白的生物价值稍低。因此，每日膳食中蛋质的供给量应按1.1g·kg-1体重，成年男子63kg体重为70g(1988年第五届全国营养学术会议修订)。儿童时期需要更多的蛋白质以保证生长发育，1岁以内婴儿蛋白质的需要量：人乳喂养者为2g·kg-1体重；牛乳喂养者3.5g·kg-1体重；混合喂养者4g·kg-1体重。1岁以后逐渐减少，直至成年人的1.1g·kg-1体重。妊娠期为保证母体和胎儿增长需要，在妊娠第4～6个月每日供给量增加15g、第7～9个月每日增加25g。乳母每日也增加25g。 2.5.2　必需氨基酸需要量 人体需要蛋白质，确切地说是需要蛋白中的氨基酸，因此测定氨基酸的需要量比测定蛋白质的需要量更有直接意义。 研究氨基酸需要量的方法是给实验对象先摄食缺乏某一种氨酸的食物，然后补充不同量的该种氨基酸。当达到氮平衡（成人）或促进生长发育（儿童）时，所需的最低量即该种氨基酸的需要量。Rose首先用氮平衡法得出成年男子各种氨基酸的需要量。以后，不少学者研究了不同年龄、性别的人群的必需氨基酸需要量。用氮平衡法得出的需要量一般选范围较大，现将Rose等人测定的需要量平均值列于表2-6。目前我国暂参照FAO/WHO（1973）数据，作为成年男子必需氨基酸需要量标准。 表2-6 人体必需氨基酸平均需要量（mg·kg-1·d-1） 婴儿（Holt） 儿童10～12岁（Nakagawa） 成年男子（Rose） 成年女子（Hegsted） 成人（FAO/WHO 1973） 组氨酸 25 - - - - 异亮氨酸 111(5.8) 28(7.0) 10(3.3) 10(3.3) 10(2.9) 亮氨酸 153(8.1) 49(12.3) 11(3.7) 13(4.3) 14(4.0) 赖氨酸 96(5.1) 59(14.8) 9(3.0) 10(3.3) 12(3.4) 蛋氨酸+胱氨酸 50(2.6) 27(6.8) 14(4.7) 13(4.3) 13(3.7) 苯丙氨酸+酪氨酸 90(4.7) 27(6.8) 14(4.7) 13(4.3) 14(4.0) 苏氨酸 66(3.5) 34(8.5) 6(2.0) 7(2.3) 7(2.0) 色氨酸 19(1.0) 4(1.0) 3(1.0) 3(1.0) 3.5(1.0) 缬氨酸 95(5.0) 33(8.3) 14(4.7) 11(3.7) 10(2.9) 总计（除去组氨酸） 680 261 81 80 83.5 （）内数值是根据原表以色氨酸为1的计算值。 摘自White,PL et(1974):"Total ParenteralNutrition",p.65 前已提到胱氨酸和酪氨酸在体内可以分别由蛋氨酸和苯丙酸合成。摄入此两种非必须氨基酸可分别节省蛋氨酸和苯丙氨酸，即胱氨酸可代替30%蛋白酸、酪氨酸可代替50%苯丙氨酸。 人体蛋白质和必需氨基酸的需要量（按kg体重计），都随年龄的增长而下降，但必需氨基酸下降的幅度更大些。成人每公斤体重必需氨基酸的需要量仅约为婴儿需要量的1/8。将各年龄组必需氨基酸的平均需要量加上30%计算成为97.5%人群的需要量，再和相应年龄组的蛋白质需要量比较，分别得出必需氨基酸的需要量占蛋白质需要量的比值：婴儿为43%；儿童为36%；成人为19～20%。婴幼儿的需要量比成人高的理由是：婴幼儿除了满足维持的需要量（补偿内源氧化损失的氨基酸）外，还有生长发育的需要。 各种必需氨基酸除了要求数量足够，还要求互相间的比例（或称模式）恰当。因为人体细胞蛋白质的氨基酸有一定的比例，膳食蛋白所提供的各种必需氨基酸和这种比例相近，才能充分为机体所利用。如果缺乏其中的一种，则tRNA就不可能及时地将所需要的各种氨基酸全部带给rRNA，其他氨基酸得不到充分利用，蛋白质的合成也就不能顺利进行。表2-6括号内的数值列举了各个模式。实验证明不给或给过量的某种氨基酸，造成与适宜模式有较大的偏离时，都可引起受试动物发生代谢障碍或出现毒性症状。如每日饲料中增加2%蛋氨酸，可使动物生长迟缓，肝、脾、胰发生退行性变性，肾脏肥大等；而蛋氨酸供给不足，也可引起物肝脏坏死；赖氨酸不足，大鼠可出现脂肪肝；色氨酸不足，造成烟酸缺乏。 还应指出：热能和非必需氨基酸的供应必须充裕，才能使表2-6中列举的必需氨基酸的量能够满足机体构成组织蛋白的营养效能。 2.5.3　影响蛋白质需要量的因素 膳食热能有节省蛋白质的作用，热能供给不足，蛋白质将氧化产生热能。Callowag（1974）等发现供给氮7～8g，逐步增加热能时，氮的损失就减少；当热能供给达到12600kJ时，就得到正氮平衡。因而在营养支持时和研究蛋白质需要量的实验中，都必须注意在给时，就得到正氮平衡。还要配合足够的热能。热环境对蛋白质需要量的影响，意见不一致。Consolazio分析热适应者在38.7℃下进行中等体力劳动时，手臂汗液氮含量为241mg·L-1，因而认为人在热环境下进行中等体力劳动时，蛋白质的摄取量应在一般摄入量的基础上增加13～14%。但Ashworth测定6名牙买加热适应者的全身汗液，发现汗氮浓度不高；Weinen测定6名坦桑尼亚青年的汗液，发现汗氮每日最大丢失量只有0.5～1g；Thaper还发现当汗氮浓度增高时，尿氮含量会代偿性降低；因此，他们认为即使在热环境多汗的情况下，也不必增加蛋白质的供给量。 重体力劳动时，热能需要量增高。蛋白质摄入量随着膳食摄入量的增加而有所增高。体力劳动是否增加蛋白质的需要量，也有不同的意见。较多的看法倾向于在劳动尚不熟练的阶段或在运动训练时期，提高蛋白质的供给对修补组织和预防运动性贫血是有益的。Buskirk等（1972）认为某些可能发生挫伤的运动，如足球或摔跤，蛋白质需要量增至每日2.5g·kg-1体重。实验研究报道我国体操运动员蛋白质需要量是1.8g·kg-1体重，其中2/3是优质蛋白，蛋白质占总热能的12～14%；儿童或者少年运动员按单位体重计算，蛋白质的需要量比成年人高，9～11岁体操运动员的需要量为3g左右。已知剧烈的肌肉活动可增加红细胞的破坏。Yamaji通过实验证明，在运动实验开始时，红细胞、血红蛋白、血清蛋白都下降。下降持续时间的长短和蛋白质摄取量有关，如每天摄取蛋白质1～1.5g·kg-1体重，血红蛋白和血清蛋白降低后不易恢复。Yoshimura称这种运动期间出现的贫血为运动性贫血。他根据动物实验推测运动性贫血的机理是：剧烈运动时，可能由于肾上腺素的作用，使脾脏收缩释放出溶血因子以破坏红细胞。从红细胞游离出的血红蛋白可用于制造肌红蛋白和新的红细胞，以适应运动的需要。为了预防运动性贫血，Yoshimura提出在体力锻炼期间，蛋白质供给量应为每日2g·kg-1体重。 在失眠、精神紧张、生活节律改变等应激情况下，蛋白质需要量增加6～12%不等，但个体差异较大。 2.6　蛋白质营养状况的评价 评价蛋白质营养状况的指标主要有以下数种。 2.6.1　上臂肌围（arm muscle circumference,AMC）和上臂肌区（arm muscle area,AMA） 上臂肌围和上臂肌区是评价总体蛋白储存的较可靠的指标。假设上臂为圆筒，上臂骨径不计，测量上臂中点处的围长（AC）和三头肌部皮褶厚度（TSF），即可计算上臂肌围和上臂肌区。其计算式： AMC（mm）=AC(mm)-3.14×TSF(mm) AMA(mm2)=[AC(mm)-3.14×TSF(mm)]2/(4×3.14) AMC评价标准：国际标准25.3cm(男)、23.2cm(女)，日本24.8cm（男）、21.0cm(女)。测定值＞90%标准值为正常。我国某单位根据1532舰艇人员（男）的测量，提出AMC≥237mm为正常，＜237mm为缺乏；AMA≥4490mm2为正常，＜4490mm2缺乏。 上臂肌围测算简便，评价结果和其他蛋白质营养状况的评价（总体K和肌肉CT）的结果有显著相关。但测量易有误差，由于上臂是纺缍形的，即使同一人操作，上臂围和皮褶厚度两处测量误差的合计可约达10%。此外，“上臂为圆筒形”“骨径不计”的假设是不妥当的。 2.6.2　血清蛋白 低蛋白膳可引起血浆蛋白合成降低。用血浆蛋白除去法（plasmaphresis）使动物丢失50%的血浆蛋白，再饲以高蛋白膳可在一日内迅速恢复其损失的1/3，并在二周内完全恢复到正常水平。如果血清总蛋白和白蛋白长期低于正常值，可以说明体蛋白不足。 血清蛋白中白蛋白（albumin,Alb）、前白蛋白（prealbumin,PreAlb）、运铁蛋白（transferrin,TFN）和视黄醇结合蛋白（retinol binding protein,RBP）主要都在肝脏合成。这几种血清蛋白浓度降低，可以认为是脏器蛋白缺乏、生化合成减低的缘故。 （1）白蛋白白蛋白是群体调查时常用的指标。人群调查发现平均血清白蛋白水平低，往往与膳食蛋白的摄入量不足有关。 Alb评价标准：＞35g·L-1正常，28～34g·L-1轻度缺乏，21～27g·L-1中度缺乏，＜21g·L-1严重缺乏。当白质蛋白浓度低于28g·L-1时，会出现水肿。 白蛋白测定样品易采集，方法简易。但白蛋白体库大（4～5g·L-1）、生物半寿期（20d）长，早期缺乏时不易测出。 （2）运铁蛋白运铁蛋白是输送铁的蛋白。和白蛋白比较，运铁蛋白体库较小、生物半寿期（8～10日）较短，故能及时地反映脏器蛋白急剧的变化。在高蛋白膳治疗时，血浆中浓度上升快，是判断治疗效果的良好指标。 TFN评价标准：2500～3000mg·L-1正常。1500～2000 mg·L-1轻度缺乏，1000～1500mg·L-1中度缺乏，＜1000 mg·L-1严重缺乏（用放射免疫法测定）。 运铁蛋白的浓度又受铁的影响。当蛋白质和铁的摄取量都低时，其血浆浓度出现代偿性增高，在评价时应注意。 （3）前白蛋白前白蛋白的主要功能是运输甲状腺素。它的体库很小，生物半寿期1.9天。 PreAlb评价标准：157～296 mg·L-1为正常，100～150mg·L-1轻度缺乏，50～100 mg·L-中度缺乏，＜50 mg·L-1严重缺乏。 在任何急需合成蛋白质的情况下，如创伤、急性感染，血清前白蛋白都迅速下降。因而从测试资料判断是否有蛋白质营养不良必须慎重。 （4）视黄醇结合蛋白视黄醇结合蛋白是运输维生素A醇的特殊蛋白。从肾小球滤过，在肾脏代谢，生物半寿期10h。是评价蛋白质营养不良急性变化的敏感指标。 RBP评价标准：2～76 mg·L-1为正常。此指标高度敏感，甚至在很小的应激情况下，也有变化，因而临床很少应用。肾脏有病变时，血清RBP浓度升高。 此外，血清总蛋白、球蛋白也用作评价指标。我国正常成年人血清总蛋白的正常值是65～80g·L-1、白蛋白/球蛋白的比是1.5～2.5:1。但这两项指标特异性差，尤其是球蛋白，在有感染和寄生虫病时都增高。 应该看到，血清蛋白浓度不仅与蛋白质摄取和合成有关，也受分解、血管内外运行、渗出和细胞外液增加等因素的影响。因此，在评价时必须综合分析，避免过于简单地下结论。 2.6.3　血清氨基酸比值（serum amino acid ratios,SAAR） 在蛋白质营养不良时，可能由于适应性代谢的结果，血清游离氨基酸的模式发生变化。蛋白质营养不良的儿童，空腹血亮氨酸、异亮氨酸等必需氨基酸和酪氨酸、精氨酸等非必需氨基酸减少；而其他非必需氨基酸正常或增高。 SAAR=（甘氨酸+丝氨酸+谷酰胺+牛磺酸）/（异亮氨酸+亮氨酸+缬氨酸+蛋氨酸） 评价标准：SAAR〈2为正常，〉3蛋白质营养不良。 此指标测试仪器复杂，而且受试者必须在热能摄入充足而蛋白质不足的条件下，才有意义，因而不常采用。 2.6.4　尿肌酸酐（urinary creatinine） 尿肌酸酐来自肌酸的磷酸肌酸，而后两者储于骨胳肌（参看2.2.3节）。因此，测定24h尿肌酸可作为瘦体组织营养状况评价的指标。人群调查表明瘦体组织和尿肌酸酐两者有非常显著的相关。但由于肌酸来自食物和体内合成两个部分，用尿肌酸评价廋体重约有0.3～0.5%的误差。在测定技术上，24h尿样很难准确收集，即使收尿时间有15min之差，也能使测定结果产生1%误差。 2.6.5　尿肌酸酐/身高指数（urinaryceratinine/height index,CHI） 尿肌酸酐/身高指数是24h尿肌酸酐（A）和同性别、同身高的成年人24h预期的尿肌酸酐（B）的比值： CHI=A/B×100 A=受试者24h尿肌酸酐 B=与受试者同身高中等体型理想体重的人预期的24h尿肌酸值[或采用肌酸酐系数23mg·kg-1(男)、18 mg·mg-1(女)体重计算]。 CHI评价标准：60～80%中度缺乏，＜60%严重缺乏。 这项指标评价体蛋白营养状况还存在一些问题：①24h尿难于准确收集；②理想体重不适用，有些病人正常时的体重不符合理想体重；③标准没有年龄差别，而实际上尿肌酸酐随年龄增长而降低。因而临床应用价值不大。 2.6.6　发根的生化和形态检查 头发生长时的毛基质细胞有高度合成蛋白质的能力、增殖快。检查头发的生化和形态可以作为早期判断蛋白质营养不良的指标。据Zain等人的调查，335名儿童发根中DNA和可溶性蛋白质随蛋白质营养不良的发展而有进行性的减少。Bradfield(1970)观察8名健康男子蛋白质的摄取和头发生长的关系。在摄食无蛋白膳15天后，见到发根球部明显萎缩，而血清蛋白尚未见到异常。Smelser介绍用拔毛发计测定拔发所需的功，可以反映蛋白质营养状况。拔毛用力度和体重、上臂肌围、血清白蛋白有显著相关。 上述指标，种类虽然很多，但各有不足之处，实际应用还须结合膳食史和临床观察进行综合评价。 2.7　食物蛋白质 2.7.1　食物氮的存在形式 食物来源于动、植物，其中氮的存在形式有很大差别。肉类绝大部分的氮以蛋白质形式存在，仅有少量游离氨基酸或肽以及核酸、磷脂氮、肌酸、鹅肌肽；鱼类则非蛋白氮含量丰富，约占总氮量的10～30%；乳氮约20%属于非蛋白氮。植物性食物含氮化合物的成分差异更大，种子类几乎95%的氮存在于蛋白质，而根茎类如土豆、胡萝卜等，蛋白质少于50%，多数氮以肽和游离氨基酸的形式存在，特别是土豆富含谷氨酰胺和门冬氨酸。此外，植物组织中含有不少非蛋白氨基酸，这些氨基酸有些能在体内代谢，而多数原样不变从尿排出；还有少量是有毒的，如刀豆中的刀豆氨酸、蚕豆中的β氰基丙氨酸。新的蛋白质来源如单细胞蛋白含核蛋白很高，其量可达蛋白质总量的50%。由于核酸在人体内最终代谢产物为尿酸，大量食用可引起血浆尿酸浓度增高，易形成尿结石和痛风症。因此，单细胞蛋白不经去核酸处理，不宜作为人类食物的来源。 食物中蛋白质的含量一般采用凯氏定氮法进行测定，然后换算成蛋白质的量。动、植物性食物蛋白的含氮量约为15.7～19%，平均16%。将测得的氮值乘以6.25（蛋白质换算系数），即得该食物的粗蛋白的含量。需要比较准确地计算时，可采用不同的换算系数（表2-7）。 表2-7 氮换算成蛋白质的换算系数 换算系数 面粉（中或低出粉率） 5.70 全麦 5.83 大米 5.95 花生 5.46 黄豆 5.71 芝麻 5.30 乳类 6.38 这种计算方法是按食物总氮全部以蛋白质的形式存在而计算的，对含非蛋白氮高的食物来说，蛋白质的计算的值无疑过高。因此用定氮法测得的蛋白质，称之为粗蛋白。 2.7.2　常用食物的蛋白质含量 食物成分表上食物的蛋白质含量是以每100g食物中的量表示的。这个量没有表达该食物的蛋白质和热能的关系。因为人体的热量需要决定了食物的摄取量。因此，食物作为蛋白质来源的价值也决定于其本身的热值。如我国成年男子从事轻体力劳动时，每日膳食热能供给量为10920kJ，蛋白质供给量为80g。由食物蛋白提供的热能约占总热能的11%。适宜的食物，其中蛋白质提供的热能占总热能的10～15%。因此，将食物中蛋白质用蛋白质的热能占食物总热能的百分数表示（表2-8），可以大体判断该食物作为蛋白质来源的价值。从表2-8看，花生、黄豆、鱼、瘦猪肉都是很好的食物蛋白的来源；如果选择大米作为膳食唯一的食物来源。其蛋白质显然不能满足人体蛋白质的需要量。 表2-8 几种食物的蛋白含量及其热能与食物总热能的比（%） 蛋白质 g·100g-1食物* kJ·100kJ-1食物** 苹果 0.3 2.8 稻米（上白梗） 6.7 7.8 带鱼 18.1 52.1 小麦粉（富强粉） 9.4 10.7 土豆 2.3 11.9 花生米 26.2 19.2 瘦猪肉 16.7 20.2 鸡蛋 14.7 34.6 黄豆 36.3 35. 豆腐（北） 7.4 41.1 牛肉 20.1 46. *摘自中国医学科学院卫生研究所:食物成分表 **按食物成分表计算得出 2.7.3　膳食蛋白质的质量评价 膳食的蛋白质的营养价值在很大程度上，取决于为机体合成含氮化合物所能提供必需氨基酸的量和模式。所有评定蛋白质质量的方法都是以此概念作为基础的。评价的方法有许多种，但任何一种方法都以一种现象作为评定指标，因而具有一定的局限性，所表示的营养价值也是相对的，因此，具体评价一种食物或混合食物蛋白时，应该根据不同的方法综合考虑。以下叙述几种常用的评价方法。 （1）蛋白质消化率（digestibility,D）食物的蛋白质消化率是指食物蛋白受消化酶水解后吸收的程度，用吸收氮量和总氮量的比值表示： D=吸收N/摄入N×100 食物蛋白质真实消化率（ture digestibility,TD）可用进食实验测得： TD=[摄入N-（粪N-粪代谢N）]/摄入N×100 粪氮不全是未消化的食物氮，其中有一部分来自脱落肠粘膜细胞、消化酶和肠道微生物。这部分氮称为粪代谢氮，可在受试者摄食无蛋白膳时，测得粪氮而知，其量约为0.9～1.2g·24h-1。如果粪代谢氮忽略不计，即为表观消化率(apparent digestibility,AD): AD=(摄入N-粪N)/摄入N×100 表观消化率比真实消化率低，对蛋白质营养价值的估计偏低，因此有较大的安全系数。此外，由于表观消化率的测定方法较为简便，故一般多采用。 用一般烹调方法加工的食物蛋白的消化率为：奶类97～98%、肉类92～94％、蛋类98%、大米82%、土豆74%。植物性食物蛋白由于有纤维包围，比动物性食物蛋白的消化率要低，但纤维素经加工软化破坏或除去后，植物蛋白的消化率可以提高。如大豆蛋白消化率为60%，加工成豆腐后，可提高到90%。 （2）蛋白质的生物价值（biological value,BV）蛋白质的生物价值是为维持和/或生长而在体内保留氮和吸收氮的比值： BV=[摄入N-（粪N-粪代谢N）-（尿N-尿内源N）]/[摄入N-（粪N-粪代谢N）]×100 蛋白质生物价值受很多因素的影响。对不同食物蛋白的生物价值进行比较时，实验条件应该一致，否则即使同一种食物也会得出不一致的结果。如鸡蛋蛋白的热能占总热能8%时，生物价值为91；占16%时为62。一般情况下，实验动物多采用初断乳的大鼠，饲料中蛋白质含量占10%。几种食物蛋白的生物价值见表2-9。 表2-9 几种食物蛋白的生物价值 生物价值 生物价值 生物价值 大米 77 土豆 67 全鸡蛋 94 小麦 67 大豆 64 牛肉 76 面粉 52 蚕豆 58 猪肉 74 甘薯 72 花生 59 虾 77 玉米 60 白菜 76 牛奶 85 （3）蛋白质净利用率（net proteinutilization,NPU）蛋白质生物价值没有考虑在消化过程中未吸收而丢失的氮，所以Miller等建议将生物价值乘以消化率，称之为蛋白质净利用率： NPU=BV×D=保留N/摄入N 动物的蛋白质净利用率也可用体氮法进行测定。用同窝断乳大鼠分别饲以含维持水平蛋白质的实验饲料（A组）和无蛋白的饲料（B组）各10d。记录各组每日摄食量。实验终了时测定各组动物尸体总氮量和饲料含氮量，按下列计算： NPU=（BF-BK+IK）/IF 式中: IF=A组N摄入量 BF=A组尸体总N量 BK=B组尸体总N量 IK=B组N摄入量 也可测定实验动物尸体的干重和含水量，利用已知的幼鼠尸体N/H2O的平均比值计算尸体含氮量，则操作更为简便。 （4）蛋白质效力比（protein efficiencyratio,PER）蛋白质效力比是摄入单位重量蛋白质的体重增加数： PER=体重增加（g）/摄入蛋白质（g） 通常用雄性断乳大鼠为实验对象。Osborne等证明PER随饲料中蛋白质的水平而改变，因而建议在适宜的蛋白质的水平上进行实验。习惯上用含10%蛋白质的饲料，AOAC提出的标准步骤则用含9.09%蛋白质的饲料饲养动物。 此测定最大的缺点是没有把维持所需的蛋白质考虑在内，因而所得结果常不成比例。例如PER为2时，其质量不等于PER为1时的两倍。不同实验测得的PER的重复性往往不佳，为了减少实验室间的变异，假设酪蛋白（参考蛋白）的PER值： 校正的PER=PER×（2.5/酪蛋白的实测PER） （5）相对蛋白质价值（realative proteinvalue,RPV）相对蛋白质价值是动物摄食受试蛋白的剂量-生长曲线斜率（A）和摄食参考蛋白的剂量-生长曲线斜率（B）比： RPV=A/B×100 以含3～4种不同剂量的受试食物蛋白喂养断乳大鼠，将大鼠体重增长数（Y）对受试蛋白的进食克数（X）绘制回归方程，求其斜率（A）。同时用含不同剂量的乳白蛋白（参考蛋白）喂养动物，同法得剂量-生长回归方程及斜率（B）。假设前一回归方程为Y1=2.35X1-0.36，后一回归方程为Y2=4.12X2-0.28，则此受试蛋白的相对蛋白质价值可计算如下： RPV=2.35/4.12×100=57 由受试蛋白测得的回归方程，斜率越大蛋白质利用率越高。 （6）氨基酸评分（amino acid score）或化学评分（chemicalscore） 1946年Block等指出在合成蛋白质的场所，构成蛋白质所必需的氨基酸（AA）必须同时存在，缺乏其中任何一种就会影响合成，因此用食物蛋白氨基酸的组成评价蛋白质。查表计算或测定某种受试食物蛋白或混合食物蛋白中每一种必需氨基酸的含量，与参考蛋白进行比较，以每种氨基酸与参考蛋白氨基酸的比值表示。比值最低的那种氨基酸，即为第一限制氨基酸，此最低比值即受试食物蛋白的氨基酸评分或化学评分。氨基酸评分可计算如下： 氨基酸评分=每克受试蛋白的某种AA含量（mg）/每克参考蛋白的该种AA含量（mg）×100 或 氨基酸评分=受试蛋白每克N的某AA含量(mg)/参考蛋白每克N的该种AA含量（mg）×100 食物蛋白中氨基酸的含量可用比较的参考蛋白的关系表示或用每克氮的关系表示。Block等原用卵蛋白作为与受试蛋白比较的参考蛋白，经后人修改现多采用FAO/WHO（1973）根据学龄前儿童最低需要量制定的理想氨基酸需要量模式（表2-10）与受试蛋白进行比较。 根据理想模式测得的氨基酸评分适用于儿童对食物蛋白利用率的评价；但对成年人则低估了该蛋白质的质量，因为成年人对每克蛋白质氨基酸的需要量较低。 表2-10 理想的氨基酸需要量模式 含量（mg·g-1蛋白质） 异亮氨酸 40 亮氨酸 70 赖氨酸 55 蛋氨酸+胱氨酸 35 苯丙氨酸+酪氨酸 60 苏氨酸 40 色氨酸 10 缬氨酸 50 表2-11 几种食物蛋白的氨基酸评分 蛋白质来源 氨基酸含量（mg·g-1蛋白质） 氨基酸评分（限制氨基酸） 赖氨酸 含硫氨酸 苏氨酸 色氨酸 理想模式 55 35 40 10 100 稻谷 24 38 30 11 44（赖氨酸） 豆 72 24 42 14 68（含硫氨酸） 奶粉 80 29 37 13 83（含硫氨酸） 谷、豆、奶粉混合（67：22：11） 51 32 35 12 88（苏氨酸） *根据Pellett,Pl etal(1978):“Nutritional Evaluation of Protein Foods”计算 2.7.4　蛋白质的互补作用 几种食物混食，由于必需氨基酸的种类和数量互相补充，而能更接近人体需要量的比值，使生物价值得到相应的提高，这种现象称为蛋白质的互补作用。如小麦、小米、牛肉、大豆各个单独食用时，其蛋白质生物价值分别为67、57、69、64，而混食的生物价值可高达89。中美洲和巴拿马营养研究所（INCAP）制成一种植物混合食物，称为“Incaparina”，其中含玉米粉29%、高梁29%、棉籽粉38%、啤酒酵母3%、碳酸钙1%及维生素A。这种混合食物是营养不良地区低蛋白膳食的良好补助食物，其蛋白质的生物价值仅略次于牛乳蛋白。 用限制氨基酸补充到相应的食物中，如用赖氨酸补充谷类蛋白，用蛋氨酸、赖氨酸和苏氨酸补充花生粉，同样可以起到互补作用。如在面粉中添加赖氨酸0.2%，面粉蛋白的生物价值可由47提高到71，学龄儿童食用这种赖氨酸强化食品一年后，身高、体重和抵抗力等均较对照组有显著提高。 因为组成蛋白质氨基酸必须同时存在才能合成蛋白质，而且机体内氨基酸的储存量很少，因此膳食中不同蛋白质必须在同一餐摄入才能起到互补作用。如每3h单独以一种必需氨基酸饲养大鼠，氨酸的利用不佳，大鼠不能生长。 2.7.5　加工对食物蛋白营养价值的影响 食物加工的方法有加热、冷冻、搅拌、高压、盐腌等，其中以加热对蛋白质的影响最大。蛋白质经过加热处理，构型（Configuration）改变，固有的生物活性丧失，这种变化称为变性。如蛋清受热凝固、瘦肉受热收缩变硬都是变性现象。各种蛋白质的耐热性能不一，多数在60～80℃开始变性。变性不同于变质，蛋白质的一级结构未变。 烹调和防止食物腐败往往采用100～200℃的加热法。在上述温度下和没有糖存在时，蛋白质发生变性，维持蛋白质空间构象（Conformation）的次级键发生断裂，破坏了肽键原有的空间排列。原来在分子内部的一些非极性基团暴露到分子表面，使蛋白质的溶解度降低，甚至凝固。同时各种反应基团如-NH2、-COOH、-OH、-SH释放出来，使蛋白质易于酶解，也变得容易消化。食物中氨基酸的损失不大。 某些食物中含有阻碍酶作用的抑制剂。如大豆中的抗胰蛋白酶、血球凝集素，蛋清中的卵粘蛋白等受热后因变性而失去活性。解除了对酶的抑制作用，从而提高了食物的营养价值。 大部分食品除蛋白质外，还含有具还原性的糖类。蛋白质过度加热，尤其在有还原糖存在的条件下，可产生非酶的美拉德（Maillard）反应。食物变成棕褐色，其中氨基酸主要是赖氨酸遭到破坏，减低了蛋白质的生物价值。同时蛋白质的酶解也下降，使食物不易消化。美拉德反应的过程甚为复杂，即使在较低温度下也能进行，只是反应速率相当缓慢。 参考文献 1．Munro HN andCrim MC:In“Modern Nutrition in Health and Disease”,Goodhart RS Ed.pp51～98,1980 2.王成发：营养学报3（4）：185，1981 3．陈学存等：第三届全国营养学术会议论文摘要汇编，1页，1981 4．曲绵域等：实用运动医学（修订版），人民体育出版社，152页，1982年 5．Grant TP etal:Surg Clin N Amer 61(3):437～464,1981 6.SmelserDN:AmJ Clin Nutr35(2):342,1982 3　脂类 3.1　脂类的种类和理化性质 3.1.1　脂类的种类 （1）脂肪酸的种类在天然脂肪中，脂肪酸的种类甚多。各种天然脂肪酸分子是由不同碳链（4～24C）所组成的直链脂肪酸。除个别例外，碳原子均为双数。此类脂肪酸有两种分类法：一种是根据碳原子数将脂肪酸分为短链（4-6C）、中链（8-12C）及长链（12C以上）脂肪酸。另一种是将脂肪酸分为饱和及不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸的一般分子式为CnH2nO2，而不饱和脂肪酸带有1、2、3个以至更多的双键，其一般分子式为CnH2n-2O2、CnH2n-4O2、CnH2n-6O2。其中有两个以上双键的亚油酸、亚麻酸及花生四烯酸称为多不饱和脂肪酸。 除直接脂肪酸外，还有环状脂肪酸，如治疗麻风病的大枫子油中的大枫子油酸与亚大枫子油酸。 重要的脂肪酸结构如下： 软脂酸CH3（CH2）14·COOH 硬脂酸CH3（CH2）16·COOH 油酸CH3（CH2）7CH=CH（CH2）7COOH 亚油酸CH3（CH2）4CH=CHCH2CH=CH（CH2）7COOH 亚麻酸CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH（CH2）7C00H 花生四烯酸 CH3（CH2）4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH（CH2）3COOH 大枫子油酸 （2）脂肪的种类脂肪有两种分类法，一种是根据其化学结构，另一种是根据其来源。脂肪的化学组成是甘油与三分子高级脂肪酸，故又称为甘油三酯，其结构如下 CH2─O─CO─R1 │ CH─O─CO─R2 │ CH2─O─CO─R3 R1、R2及R3分别代表三分子脂肪酸的羟基，根据它们是否相同将脂肪分成单纯甘油酯和混合甘油酯两类。如果其中三分子脂肪酸是相同的，构成的脂肪称为单纯甘油酯，如三油酸甘油酯。如果是不同的，则称为混合甘油酯，如α-软脂酸-β-油酸-α＇-硬脂酸甘油酯。人体的脂肪一般为混合甘油酯，所含的脂肪酸主要是软脂酸和油酸。 根据来源将脂肪分成动物性脂肪和植物性脂肪。动物性脂肪又有两大类，一类为水产动物脂肪，如鱼类、虾、海豹等，其中的脂肪酸大部分是不饱和脂肪酸，所以这一类脂肪的熔点低，并且也很易消化。另一类是陆生动物脂肪，其中大部分含饱和脂肪酸和较少量的不饱和脂肪酸。奶类中脂肪除含有一般的饱和与不饱和脂肪酸外，经常还有大量短链（4～8C）脂肪酸，显然这些脂肪酸是适于婴儿发育所需要的。植物性脂肪如棉子油、花生油、菜子油、豆油等，其脂肪中主要含不饱和脂肪酸，而且多不饱和脂肪酸（亚油酸）含量很高，占脂肪总量的40～50%。但椰子油中的脂肪酸主要是饱和的。 （3）磷脂的种类磷脂是包括各种含磷的脂类。它们在自然界的分布很广，种类繁多。按其化学组成大体上可分为两大类。一类是分子中含甘油的称为甘油磷脂，另一类是分子中含神经氨基醇的称为神经磷脂。甘油磷脂又按性质的不同再分为中性甘油磷脂和酸性甘油磷脂两类。前者如磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂、缩醛磷脂）、溶血磷脂酰胆碱等；后者如磷脂酸、磷脂酰丝氨酸、二磷脂酰甘油（心磷脂）等。神经磷脂中的神经氨基醇是一系列碳链长度不同的不饱和氨基醇，其中最常见的是含18个碳原子，在磷脂中常以酰胺即脑酰胺形式存在，如脑酰胺磷酸胆碱（神经磷脂、鞘磷脂）、脑酰胺磷酸甘油等。将其中几种主要的磷脂结构列述于下： （4）胆固醇的结构胆固醇是人和动物体内重要的固醇类之一，其结构含有一个环戊烷多氢菲环，大部分胆固醇与脂肪酸结合成为胆固醇脂的形式存在。胆固醇在7，8位上脱氢后的化合物是7-脱氢胆固醇，它存在于皮肤和毛发，经阳光或紫外线照射后能转变为维生素D3。 （5）血浆脂蛋白的种类脂蛋白存在于血浆、线粒体、微粒体、细胞膜中，是由脂类和蛋白质结合而成。 根据血浆脂蛋白的比重或电泳速度可分为α脂蛋白（亦称高密度脂蛋白，简写HDL）、β-脂蛋白（亦称低密度脂蛋白，简写LDL）、前β-脂蛋白（亦称极低密度脂蛋白，简写VLDL）和乳糜微粒（简写CM）四部分。 这些脂蛋白内的脂类有磷脂、胆固醇、胆固醇酯和甘油三酯。蛋白质有apoA(A-Ⅰ、A-Ⅱ、A-Ⅳ)、apoB、apoC(C-Ⅰ、C-Ⅱ、C-Ⅲ)、apoD(A-Ⅲ)、apoE(E1、E2、E3、E4)、apoF等。其化学组成如表3-1。 表3-1 血浆脂蛋白的化学组成 脂蛋白种类 化学组成（%） 蛋白质 甘油三酯 胆固醇 胆固醇脂 磷脂 高密度脂蛋白 50 4 2 20 24 低密度脂蛋白 23 10 10 36 21 极低度密度脂蛋白 10 52 5 13 20 乳糜微粒 2 87 2 4 5 脱辅基蛋白（apo）中有一部分的结构已搞清楚，如apoA-Ⅰ是一条由243氨基酸残基组成单多肽链，N-端为门冬氨酸，C-端为谷氨酰胺。apoA-Ⅱ含有两条完全相同的由77个氨基酸残基组成的多肽链，两条肽链在第6位残基上由二硫键联接成二聚体，它类似A-Ⅰ，C-端是谷氨酰胺。 脂蛋白颗粒的结构常呈球状，在颗粒的表面是极性分子，如蛋白质、磷脂，它们的亲水基团暴露在外，而疏水基团则处于颗粒之内。磷脂的极性部分与apo结合，非极性部分和其它脂类结合，将甘油三酯、胆固醇包裹在颗粒内。三种脂蛋白的结构列于图3-1、3-2、3-3。 图3-1 高密度脂蛋白结构模型 图3-2 低密度脂蛋白结构模型 图3-3 极低密度脂蛋白结构模型 3.1.2　脂类的理化性质 （1）脂肪酸和脂肪的性质 ①水溶性：脂肪酸分子是由极性烃基和非极性烃基所组成。因此，它具有亲水性和疏水性两种不同的性质。所以，有的脂肪酸能溶于水，有的不能溶于水。烃链的长度不同对溶解度有影响，低级脂肪酸如丁酸易溶于水。碳链增加则溶解度减小。碳链相同，有无不饱和键对溶解度无影响。 脂肪一般不溶于水，易溶于有机溶剂如乙醚、石油醚、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、苯等。由低级脂肪酸构成的脂肪则能在水中溶解。脂肪的比重小于1，故浮于水面上。脂肪虽不溶于水，但经胆酸盐的作用而变成微粒，就可以和水混匀，形成乳状液，此一过程称为乳化作用。 ②熔点：饱和脂肪酸的熔点依其分子量而变动，分子量愈大，其熔点就愈高。不饱和脂肪酸的双键愈多，熔点愈低。纯脂肪酸和由单一脂肪酸组成的甘油酯，其凝固点和熔点是一致的。而由混合脂肪酸组成的油酯的凝固点和熔点则不同。 脂肪的熔点各不相同，所有的植物油在室温下是液体，但几种热带植物油例外。例如棕榈果、椰子和可可豆的脂肪在室温下是固体。动物性脂肪在室温下是固体，并且熔点较高。脂肪的溶点决定于脂肪酸链的长短及其双键数的多寡。脂肪酸的碳链愈长，则脂肪的熔点愈高。带双键的脂肪酸存在于脂肪中能显著地降低脂肪的熔点。 ③吸收光谱：脂肪酸在紫外和红外区显示出特有的吸收光谱，可用来对脂肪酸的定性、定量或结构研究。饱和酸和非共轭酸在220nm以下的波长区域有吸收峰。共轭酸中的二烯酸在230nm附近、三烯酸在260～270nm附近、四烯酸在290～315nm附近各显示出吸收峰。测定此种吸光度，就能算出其含量。 红外线吸收光谱可有效地应用于决定脂肪酸的结构。它可以区别有无不饱和键、是反式还是顺式、脂肪酸侧链的情况以及检出过氧化物等特殊原子团。 ④皂化作用：脂肪内脂肪酸和甘油结合的酯键容易被氢氧化钾或氢氧化钠水解，生成甘油和水溶性的肥皂。这种水解称为皂化作用。通过皂化作用得到的皂化价（皂化1g脂肪所需氢氧化钾mg数），可以求出脂肪的分子量。 脂肪的分子量=3·氢氧化钾分子量·1000/皂化价 ⑤加氢作用：脂肪分子中如果含有不饱和脂肪酸，其所含的双键可因加氢而变为饱和脂肪酸。含双键数目愈多，则吸收氢量也愈多。 植物脂肪所含的不饱和脂肪酸比动物脂肪多，在常温下是液体。植物脂肪加氢后变为比较饱和的固体，它的性质也和动物脂肪相似，人造黄油就是一种加氢的植物油。 ⑥加碘作用：脂肪分子中的不饱和双键可以加碘，每100g脂肪所吸收碘的克数称为碘化价。脂肪所含的不饱和脂肪酸愈多，或不饱和脂肪酸所含的双键愈多，碘价愈高。根据碘价高低可以知道脂肪中脂肪酸的不饱和程度。 ⑦氧化和酸败作用：脂肪分子中的不饱和脂肪酸可受空气中的氧或各种细菌、霉菌所产生的脂肪酶和过氧化物酶所氧化，形成一种过氧化物，最终生成短链酸、醛和酮类化合物，这些物质能使油脂散发刺激性的臭味，这种现象称为酸败作用。 酸败过程能使油脂的营养价值遭到破坏，脂肪的大部分或全部已变成有毒的过氧化物，蛋白质在其影响下发生变性，维生素亦同时遭到破坏。酸败产物在烹调中不会被破坏。长期食用变质的油脂，机体会出现中毒现象，轻则会引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻，重则使机体内几种酶系统受到损害，或罹患肝疾。有的研究报告还指出，油脂的高度氧化产物能引起癌变。因此，酸败过的油脂或含油食品不宜食用。 脂类的多不饱和脂肪酸在体内亦容易氧化而生成过氧化脂质，它不仅能破坏生物膜的生理功能，导致机体的衰老，还会伴随某些溶血现象的发生，促使贫血、血栓形成、动脉硬化、糖尿病、肝肺损害等的发生。也是蛛网膜下出血引起脑血管挛缩，使大脑供血不足而导致死亡的重要原因之一。动物试验还证实，过氧化脂质具有致突变性，诱发癌瘤。 （2）磷脂的性质磷脂中因含有甘油和磷酸，故可溶于水。它还含有脂肪酸，故又可溶于脂肪溶剂。但磷脂不同于其它脂类，在丙酮中不溶解。根据此特点，可将磷脂和其它脂类分开。卵磷脂、脑磷脂及神经鞘磷脂的溶解度在不同的脂肪溶剂中具有显著的差别，可利用来分离此三种磷脂。兹将其溶解性列于表3-2。 神经鞘磷脂很稳定，不溶于醚及冷乙醇，但可溶于苯、氯仿及热乙醇。 卵磷脂为白色蜡状物，在空气中极易氧化，迅速变成暗褐色，可能由于磷脂分子中不饱和脂肪酸氧化所致。神经鞘磷脂对氧较为稳定，这一点与卵磷脂和脑磷脂不同。 表3-2 各种磷脂的溶解性 磷脂 乙醚 乙醇 丙酮 卵磷脂 溶 溶 不溶 脑磷脂 溶 不溶 不溶 神经鞘磷脂 不溶 溶于热乙醇 不溶 卵磷脂有降低表面张力的能力，若与蛋白质或碳水化和物结合则作用更大，是一种极有效的脂肪乳化剂。它与其它脂类结合后，在体内水系统中均匀扩散。因此，能使不溶于水的脂类处于乳化状态。 卵磷脂和脑磷脂均可由酶水解。眼镜蛇与响尾蛇等的毒液中含有卵磷脂酶，它使卵磷脂水解，失去一分子脂肪酸变成溶血卵磷脂，它具有强烈的溶血作用。此种酶对脑磷脂亦有相似作用，但其产物的溶血能力较差。 （3）胆固醇的性质胆固醇为白蜡状结晶片，不溶于水而溶于脂肪溶剂，可与卵磷脂或胆盐在水中形成乳状物。胆固醇与脂肪混和时能吸收大量水分，如羊毛脂中含有大量的胆固醇，能吸收水分，用以制成油膏能混入水溶性药物。 胆固醇不能皂化，能与脂肪酸结合成胆固醇酯，为血液中运输脂肪酸的方式之一。脑中含胆固醇很多，约占湿重的2%，几乎完全以游离的形式存在。 胆固醇溶于氯仿，加醋酸酐与浓硫酸少许即成蓝绿色，胆固醇定性的检验方法即根据此原理。洋地黄皂甙可使游离的胆固醇沉淀，如此可与胆固醇分开，分别进行定量分析。 胆汁中有不少胆固醇，由于胆盐的乳化作用，可形成乳状液。若胆汁中胆固醇过多或胆盐过少，胆固醇即可在胆道内沉淀形成胆石。胆固醇若沉淀于血管壁则易形成动脉粥样硬化。 （4）脂蛋白的性质血浆脂蛋白分为高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白（LDL）、极低密度脂蛋白（VLDL）及乳糜微粒（CM）。它们的性质列于表3-3[4]。 表3-3 血浆脂蛋白的性质 种类 分子大小 上浮率 密度 电泳位置 （A） （Sf值）* （gcm-3） HDL** 50×300 1．063～1.210 α1 LDL 200～250 0 ～20 1.006 ～1.063 β VLDL 250～800 20 ～ 400 0．960～1.006 前-β CM 800～5,000 ＞400 ＜0.960 原点 *　1单位Sf（漂浮系数）是指溶质分子在密度为1.063g·ml-1的食盐溶液中（26℃），每秒每达因（dyne）克离心力的力场下上浮10-13cm。 **　HDL是长椭球形，故其分子直径以50×300A表示。 3.2　脂类的生理功用 3.2.1　必需脂肪酸的功用 必需脂肪酸是指人体内不能合成的一些多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。 哺乳动物如果缺乏这些必需脂肪酸就会影响机体代谢，表现为上皮细胞功能异常、湿疹样皮炎、皮肤角化不全、创伤愈合不良、对疾病抵抗力减弱、心肌收缩力降低、血小板聚集能力增强、生长停滞等。 必需脂肪酸是组织细胞的组成成分，对线粒体和细胞膜的结构特别重要。在体内参与磷脂合成，并以磷脂形式出现在线粒体和细胞膜中。 花生四烯酸是体内合成前列腺素的前体。前列腺素是一组比较复杂的化合物，广泛存在于各组织中，具有广泛的生理作用。它能刺激子宫平滑肌收缩，帮助催娩和促使流产。它能抑制输卵管的蠕动，溶解黄体，使血黄体酮水平下降，具有抗生育作用。但它又能促使射精，延长精子的生命力和转移，促进精子和卵子的会合，帮助受孕。有的前列腺素使支气管平滑肌松弛，降低空气通路阻力，并能对抗支气管痉挛剂如组织胺和乙酰胆碱的刺激作用。哮喘患者用前列腺素后，有类似异丙肾上腺素的支气管扩张作用。有种前列腺素能够增加心输出量、降低外周阻力、降低血压。近年来，发现前列腺素PGG2和PGH2通过血小板微粒体中的凝血恶烷合成酶的催化而形成凝血恶烷A2（TXA2），它具有强烈的血小板聚集作用。不过在血管内皮微粒体内的前列腺素环衍生物合成酶的催化，从PGH2生成前列环素（PGI2），它不仅有拮抗TXA2的作用，还具有强烈的抑制血小板聚集作用。 目前，前列腺素在临床上用于催产、中期引产、抗早孕和催经等方面。有人甚至认为它可能成为第三代的避孕药。前列腺素有可能用于治疗哮喘、胃肠溃疡、鼻塞、男性不育，尤其在治疗心血管疾病、高血压、肿瘤等方面，已广泛引起人们重视。 胆固醇与必需脂肪酸结合后，才能在体内转运与进行正常代谢。如果缺乏必需脂肪酸，胆固醇就和一些饱和脂肪酸结合，不能在体内进行正常转运与代谢，并可能在血管壁沉积，发展成动脉粥样硬化。亚油酸还能降低血中胆固醇，防止动脉粥样硬化。因此，在临床上用于防止和治疗心血管疾病。 对于X射线引起的一些皮肤损伤，必需脂肪酸有保护作用。其作用机理可能由于新生组织生长和受损组织修复时均需要亚油酸。因此，有充足的必需脂肪酸存在时，受损组织才能迅速修复。 3.2.2　脂肪的功用 脂肪的主要功用是氧化释放能量，供给机体利用。1g脂肪在体内完全氧化所产生的能量约为37.7kJ，比糖和蛋白质产生的能量多1倍以上。因脂肪分子中碳原子数与氢原子数比氧原子数多得多，而糖分子则不然。如以三硬脂酸甘油酯和葡萄糖分子为例计算，前者C：H：O为10：18：1，后者为1：2：1。1分子三硬脂酸甘油酯彻底氧化成H2O和CO2时，总共产生458个ATP，而1分子葡萄糖彻底氧化只产生36个ATP。所以，脂肪氧化产生的能量比糖氧化产生的多。体内储存脂肪作为能源比储存糖为经济。 脂肪乳剂在肠外营养制剂占有一定的重要的地位。因为脂肪在代谢时可产生大量热量，并能满足成人每日热量需要的20～50%。给婴儿输注脂肪乳剂尤为有益。因其所需热量的一半通常由脂肪代谢来满足。它是完全肠外营养时热量的主要来源。此外，长时间以葡萄糖和氨基酸提供营养时，可发生必需脂肪酸的缺乏，如补给脂肪乳剂后，必需脂肪酸的缺乏可得到纠正。 脂肪尚可协助脂溶性维生素和胡萝卜素等的吸收。肠梗阻病人不仅有脂肪的消化与吸收发生障碍，也常伴有脂溶性维生素吸收障碍，造成维生素缺乏病。 脂肪组织较为柔软，存在于器官组织间，使器官与器官间减少磨擦，保护机体免受损伤。臀部皮下脂肪亦很多，可以久坐而不觉局部劳累。足底也有较多的皮下脂肪，使步行、站立而不致伤及筋骨。 脂肪不易传热，故能防止散热，可维持体温恒定，还有抵御寒冷的作用。肥胖的人由于在皮肤下及肠系膜等处储存多量脂肪，体温散发较慢。在冬天不觉得冷，但在夏日因体温不易散发而怕热。 脂肪在胃中停留时间较长，因此，富含脂肪的食物具有较高的饱感。脂肪还增加膳食的美味，促进食欲。 3.2.3　磷脂的功用 磷脂可与蛋白质结合形成脂蛋白，并以这种形式构成细胞的各种膜，如细胞膜、核膜、线粒体膜等，维持细胞和细胞器的正常形态和功能。由于磷脂内的不饱和脂肪酸分子中存有双键，使得生物膜具有良好的流动性与特殊的通透性。这些膜在体内新陈代谢中起着重要作用，如细胞只允许细胞与外界发生有选择性的物质交换，摄取营养素，推出废物。酶类可以有规律地排列在膜上，使物质代谢能有规律而顺利地进行，保证细胞的正常生理功能。 神经组织含有大量磷脂，以中枢神经系统而言，其干重的51～54%为脂类，而其中半数以上是磷脂。磷脂和神经兴奋有关。当神经膜处于静止状态时，在膜上形成三磷酸磷脂酰肌醇-蛋白质-Ca2+复合物，膜电阻加大，不能为离子通过。当加入乙酰胆碱或给予电刺激时，均能促使磷脂酰肌醇磷酸二酯酶活性增强，此酶能水解三磷酸磷脂酰肌醇变成二磷酸磷脂酰肌醇，Ca2+被乙酰胆碱或K+取代，膜的分子构型发生变化而改变膜的通透性，发生去极化。以后在酶的催化下，二磷酸磷脂酰肌醇又变成三磷酸磷脂酰肌醇，后者又与Ca2+结合，使神经膜恢复到静止状态。二磷酸磷脂酰肌醇和三磷酸磷脂酰肌醇如此反复变化，便完成离子的能动输送，使神经兴奋。 一磷酸磷脂酰肌醇与去甲肾上腺素的受体有密切关系。实验证明，两者有很强的结合力，Ca2+、Mg2+等两价金属离子能影响它们的结合，因而认为一磷酸磷脂酰肌醇可能是去甲肾上腺素受体的一种成分。 经去垢剂处理心肌细胞以除去膜磷脂后，胰高血糖素则不能使腺苷酸环化酶活化，只有在添加磷脂酰丝氨酸后，才能恢复其作用。因此，认为磷脂很可能与多肽类激素的信息传递有关，对激素的作用起一定的影响。 膜上许多酶的活性与磷脂关系密切。若以丙酮除去磷脂或用专一性的磷脂酶破坏磷脂，均可使此类酶活性下降或完全丧失。用磷脂酶C处理而失活的葡萄糖-6-磷酸酶，只要补加磷脂就可使酶活性恢复。这种酶称为脂类依赖性酶类，包括有β羟丁酸脱氢酶、脱氧皮质酮-11β-羟化酶、NADH-细胞色素还原酶、琥珀酸-细胞色素C还原酶、Na2+，K+-ATP酶等。此外，凝血酶原激酶的辅助基中含有脑磷脂，故脑磷脂还与血液凝固有关。 磷脂还是血浆脂蛋白的重要组成成分，具有稳定脂蛋白的作用。因此，组织中脂类如脂肪和胆固醇在血液中运输时，需要有足够的磷脂才能顺利进行。在胆汁中磷脂与胆盐、胆固醇一起形成胶粒，以利于胆固醇的溶解和排泄。 3.2.4　胆固醇的功用 胆固醇是细胞膜和细胞器膜的重要结构成分，它不仅关系到膜的通透性，而且是某些酶在细胞内有规律分布的重要条件，保证物质代谢的酶促反应顺利进行。胆固醇还是血浆脂蛋白的组成成分，可携带大量甘油三酯和胆固醇酯，在血液中运输。 胆固醇是体内合成维生素D3胆汁酸的原料。维生素D3缺乏时在成人发生骨质软化症，在小孩就会得佝偻病。胆汁酸的功能主要是乳化脂类，帮助脂类的消化与吸收，缺乏时还会引起脂溶性维生素缺乏病。胆固醇在体内可以转变成各种肾上腺皮质激素，如影响蛋白质、糖和脂类代谢的皮质醇，能促进水和电解质在体内保留醛固酮。胆固醇还是性激素睾酮、雌二醇的前体。 美国、瑞士的科学家认为血液中正常的胆固醇含量有一定的抗癌功能。因为人体血液中有一种“噬异变细胞白细胞”，这种白细胞能辨别异变细胞和癌细胞。当它识别出这些细胞时，就分泌出一种“抗异变素”来杀伤和吞噬异变癌细胞，从而使癌细胞失去活力。因此，通过这种白细胞可以防止癌细胞在血液中转移。血液中的胆固醇是维持“噬异变细胞白细胞”生存必不可少的物质，如果血液中胆固醇含量过低，这种白细胞对癌细胞的辨别力和吞噬力都显著下降。 神经髓鞘中含有大量的胆固醇和磷脂，它们是神经纤维间的重要绝缘体。防止神经冲动从一条神经纤维向其它神经纤维扩散。为神经冲动迅速定向传导创造条件。 3.3　脂类的生化代谢 3.3.1　脂类的消化和吸收 唾液中无消化脂肪的酶，胃液中虽含有少量的脂肪酶，但成人胃液酸度很强，不适于脂肪酶的作用，故脂肪在成人口腔和胃中不能消化。婴儿胃液的PH在5左右，奶中脂肪已经乳化，故脂肪在婴儿胃中可消化一部分。脂肪的消化主要在小肠内进行。食糜通过胃肠粘膜产生的胃肠激素刺激胰液和胆汁的分泌，并进入小肠。胆汁中的胆盐是强有力的乳化剂，脂肪受到胆盐的乳化，分散为细小的脂肪微粒，有利于和胰液中的脂肪酶充分接触。 胰液中的胰脂肪酶能将部分脂肪完全水解为甘油和游离脂肪酸，但有一半的脂肪仅能局部水解为甘油二酯或甘油一酯。因为胰脂肪酶能特异地和连续地作用于甘油三酯的1和3位置，开始解脱一个脂肪酸，形成甘油二酯。然后，再解脱一个脂肪酸，形成甘油一酯。胰脂肪酶对甘油三酯的水解率和其脂肪酸链的长短有关，不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸易于水解。还有小部分的脂肪完全不水解。 脂肪的水解产物游离脂肪酸和甘油一酯、甘油二酯进入肠粘膜细胞内，在滑面内质网上重新合成与体内脂肪组成成分相近的甘油三酯。新合成的甘油三酯的组成和构型适宜于以后的代谢。新合成的甘油三酯在粗内质网上与磷脂、胆固醇、蛋白质形成乳糜微粒，经肠绒毛的中央乳糜管汇合入淋巴管，通过淋巴系统进入血液循环。水解产物甘油因水溶性大，不需胆盐即可通过小肠粘膜经门静脉而吸收入血液。完全未被水解的脂肪亦能以乳胶微粒的形式直接进入肠粘膜细胞，在内质网上合成的乳糜微粒再由淋巴系统进入血液循环。因此，动物和植物脂肪几乎完全吸收。食后2h，可吸收24～41%，4h后吸收53～71%，6h后吸收68～86%,12h后吸收97～99%。 影响脂肪吸收的因素： （1）脂肪的熔点脂肪的熔点会影响其吸收。例如，羊脂的熔点为44～55℃，其吸收率为85%；而椰子油的熔点为28～33℃，其吸收率为９８％。一般说来，植物油的熔点较低，所以较易吸收。这是因为进入十二指肠中的脂肪应该是液态，这样才能乳化。脂肪的熔点比体温越高，就越难于乳化，所以也就越不容易消化吸收。 （2）脂肪摄取量因为脂肪吸收比较慢，小量食入时吸收率高。大量时有不少排泄掉，吸收率低。 （3）年龄1岁内的婴儿脂肪吸收率低，常易发生消化不良。老年人脂肪的吸收和代谢都比年轻人慢。 （4）脂肪酸组成一般来说，含短链脂肪酸的脂肪其吸收比长链的为快。含奇数碳链脂肪酸的脂肪，其吸收比偶数的为慢。棕榈酸在甘油第2位的脂肪（如猪油、人乳），其吸收比棕榈酸在其他位置或在第2位的其他脂肪酸的脂肪（牛油、羊油、牛乳）来得好。 （5）钙脂肪吸收时，虽然需要一定量的钙，但如钙量过高时，则脂肪吸收反而下降。特别是含月桂酸、豆蔻酸、软脂酸和硬脂酸等熔点高的脂肪。而含油酸和亚酸这些不饱和脂肪酸浓度高的脂肪，钙不影响其他吸收。 钙干扰饱和脂肪吸收的机理是由于形成难溶解的饱和脂肪酸钙。 3.3.2　磷脂的消化和吸收 卵磷脂在小肠内由四种酶进行分解，由胰腺分泌的磷脂酶A原，受胰蛋白酶激活成磷脂酶A，在胆盐和Ca2+存在下，作用于卵磷脂，释出一个脂肪酸，产生溶血卵磷脂。它有溶血作用。 磷脂酶B作用于卵磷脂，释出二分子脂肪酸，产生α-甘油磷酸胆碱。溶血卵磷脂亦可受磷脂酶B的作用，释出一分子脂肪酸后，生成α-甘油磷酸胆碱。 最后，甘油磷酸酶和胆碱磷酸酶分别作用于α-甘油磷酸胆碱，完全水解成甘油、磷酸及胆碱。 脑磷脂和磷脂酰丝氨酸的分解过程与卵磷脂相似。 除脂肪酸外，磷脂的消化产物大多数是水溶性的，在肠道内易于吸收。 小部分磷脂在胆盐的协助下，混合在乳胶微粒内，在肠内可以不经消化而能直接吸收。但大部分磷脂仍需水解后才被吸收。吸收的磷脂水解产物，也可以在肠壁重新合成完整的磷脂分子再进入血液中。 3.3.3　胆固醇的消化和吸收 食物中所含的胆固醇，一部分是与脂肪酸结合的胆固醇酯，另一部分是游离状态的。胰液和肠液中均含有胆固醇酯酶，在肠道内催化胆固醇脂水解，产生游离的胆固醇和脂肪酸。 胆固醇为脂溶性物质，故必须借助胆盐的乳化才能在肠内吸收。但是吸收的胆固醇约有三分之二在肠粘膜细胞内经酶的催化重新酯化，形成适合体内需要的胆固醇酯。再与部分未酯化的游离胆固醇、磷脂、甘油三酯及由肠粘膜细胞合成的脱辅基蛋白一起形成乳糜微粒，经淋巴系统进入血液循环。因此，淋巴和血液中的胆固醇大部分以胆醇酯的形式存在。 影响胆固醇吸收的因素： （1）食物胆固醇在摄食1、3或6g胆固醇后，其吸收率分别为60、40、30%，即吸收率随着摄食量的增加而递减。这是因为增加胆醇吸收的同时，发生两个代偿机制，即胆固醇排泄增加和体内合成减少。 （2）食物脂肪和脂肪酸食物中的脂肪和脂肪酸具有提高胆固醇吸收的作用。这是由于：①乳糜微粒中的胆固醇主要是胆固醇酯，脂肪和脂肪酸可以在肠粘膜中供给胆固醇以再酯化所需要的脂酰基，从而有利于胆固醇吸收；②高脂肪膳食具有促进胆汁分泌的作用。而胆汁中的胆汁盐能促使胆固醇形成微粒，有助于胆固醇的吸收。 （3）植物固醇各种植物固醇，如豆固醇、谷固醇等，不仅其本身吸收很差，而且还能抑制胆固醇的吸收。有人认为这可能是因为：①植物固醇的分子结构与胆固醇极为相似，竞争性抑制肠内胆固醇酯的水解，以及肠壁内游离胆固醇的再酯化，促使其由粪便中排泄；②植物固醇竞争性地占据微粒内胆固醇的位置，影响胆固醇与肠粘膜细胞接触的机会，从而妨碍其吸收。 （4）其它食物中不能被利用的多糖，如纤维素、果胶、琼脂等容易和胆汁盐结合形成复合物，妨碍微粒的形成，故能降低胆固醇的吸收。此外，肠细菌能使胆固醇还原为不易吸收的粪固醇。因此，长期服用广谱抗生素的病人，常能增加胆固醇的吸收。 3.3.4　脂肪的合成 脂肪合成有两条途径：一是利用食物中的脂肪转化而成人体脂肪；另一是将糖转变为脂肪，这是体内脂肪的主要来源。脂肪组织和肝脏是体内脂肪合成的主要场所。合成脂肪的原料是磷酸甘油和脂肪酸。 磷酸甘油是由糖代谢的中间产物磷酸丙糖还原而成，或从食物中消化吸收的甘油在甘油激酶的催化下，与ATP作用而生成磷酸甘油。 脂肪酸用于脂肪合成之前需经活化，即在脂肪酰CoA合成酶的催化下，与辅酶A、ATP作用生成脂酰辅酶A。二分子脂酰辅酶A经过脂酰转移酶的催化。将脂酰基转移到α-磷酸甘油分子上，生成α-磷酸甘油二酯，又称磷脂酸。后者经磷脂酸酶作用，脱去磷酸后再与另一分子脂酰辅A在甘油二酯转脂酰酶的作用下，结果就生成脂肪。 3.3.5　磷脂的合成 体内磷脂一部分是直接由食物中来，另一部分是在各组织细胞内，经过一系列酶的催化而合成。磷脂的种类很多，现仅将甘油磷脂和神经磷脂的合成简述如下： （1）甘油磷脂的合成甘油磷脂主要是在微粒体内合成，其原料为磷酸、甘油、脂肪酸、胆碱或乙醇胺等。其中必需脂肪酸由食物供应，其他原料可在体内合成。蛋白质分解产生的甘、丝及蛋氨酸即可作原料。甘氨酸在体内经亚甲基四氢叶酸作用变为丝氨酸，再脱羧变乙醇胺，由S-腺苷蛋氨酸供给甲基而变为胆碱。胆碱和ATP在胆碱磷酸激酶催化下生成磷酸胆碱，再和胞苷三磷酸（CTP）在胞苷酸转移酶作用下变为胞苷二磷酸胆碱（CDP-胆碱），他和甘油二酯在磷酸胆碱转移酶催化下脱掉胞苷一磷酸（CMP），就形成α-卵磷脂。 脑磷脂的合成与卵磷脂的合成过程基本相似，不同的的只是以乙醇胺代替胆碱。 磷脂还可以从另一条途径合成，即α-磷酸甘油二酯先与CTP作用生成CDP-甘油二酯，再与丝氨酸反应生成磷脂酰丝氨酸，后者直接脱羧即生成脑磷脂。脑磷脂甲基化即可生成卵磷脂。 （2）神经磷脂的合成人体内的神经磷脂种类很多，现仅将脑酰胺为中间产物的一种合成过程列于图3-4。 3.3.6　胆固醇的代谢 （1）胆固醇的合成人体内的胆固醇一部分（约40%）是由动物性食物中来，称为外源胆固醇；一部分是由体内组织细胞自行合成，称为内源胆固醇。 人体内几乎所有组织都具有合成胆固醇的能力，但合成的速率和总合成量并不一致，肝脏不仅合成快，而且合成量也最多，是人体合成胆固醇最活跃的场所，其次是小肠。 合成的原料可来自乙酰辅酶A。前后经30多步酶促反应，全部过程在细胞质内进行。 图3-4 脑酰胺磷酸胆碱的合成途径 为了储存和转运的目的，游离胆固醇和长链脂肪酸结合成胆固醇酯。组织中的胆固醇是在胆固醇酰基转移酶的作用下，接受脂酰CoA的脂酰基形成胆固醇脂。血浆胆固醇的酯化是在血浆中的卵磷脂胆固醇基转移酶（LCAT）催化下进行的。 （2）胆固醇合成的调节在调节胆固醇的合成中，β-羧-β-甲戊二酸（HMG）-CoA还原酶具有决定性意义，任何因素改变还原酶的活性时，则显著影响体内胆固醇的合成。食入高胆固醇后，当胆固醇含量升高时，可反馈抑制肝脏胆固醇的合成。此作用主要是还原酶活性下降之故。这种负反馈机制只发生于大鼠和其它动物的肝脏，而在胃肠道却没有发现。至于人体，外源性胆固醇不能降低肝外组织的胆固醇合成。其对肝脏的影响，仍有不同的意见。因此，大量摄食胆固醇后，血浆胆固醇仍有一定程度升高。 胆固醇合成速率在昼夜之间可相差4～5倍，午夜时合成最快，上午10时左右最慢，这与还原酶活性的变化是一致的。 还有许多激素也对此酶有影响，如肾上腺素和去甲肾上腺素能促进此酶的合成，因此使胆固醇合成增加。甲状腺素能增加组织对儿茶酚胺的敏感性，而后者又增加HMG-CoA还原酶的合成。但甲腺素又能增加胆固醇的分解和排出，而后者的作用却大于前者，结果使血清胆固醇降低。故甲亢病人常见血浆胆固醇降低，而甲状腺机能减退病人则血浆胆固醇增高。cAMP也有抑制胆固醇合成的作用，于是有人推测有些激素的作用是通过cAMP的变化而实现的。 肝脏内胆固醇的合成还受脂肪代谢的影响。当脂肪酸动员加强，不仅血甘油三酯升高，胆固醇合成也明显增强。运动能使血浆游离脂肪酸含量减少，从而使胆固醇合成缓慢。多不饱和脂肪酸可在体内转变成前列腺素，有人认为前列腺素可通过cAMP-蛋白质激酶系统而使HMG-CoA还原酶失活，或通过抑制脂肪动员，降低血浆游离脂肪酸而使肝中胆固醇合成减少。这可能是多不饱和脂肪酸降低血浆胆固醇的一个重要原因。 糖、脂肪和蛋白质分解而产生的乙酰CoA主要经三羧酸循环彻底氧化，但过量的乙酰CoA不仅可以合成脂肪，也可在微粒体酶系的作用下大量生成HMG-CoA。因此，HMG-CoA还原酶的酶促反应随之加快，胆固醇合成增加。 （3）胆固醇的转化胆固醇在体内能转变成一系列有生理活性的重要类固醇化合物：①转变为胆汁酸。胆固醇在肝脏内受7α-羟化酶的催化生成7α-羟胆固醇，后者经一系列反应转变为胆汁酸。这是胆固醇的主要去路，人体内约有80%的胆固醇可以在肝脏中转变为胆汁酸，其中主要是胆酸、脱氧胆酸和鹅脱氧胆酸。胆酸再与甘氨酸或牛磺酸结合成胆汁酸。胆汁酸以钠盐或钾盐的形式存在，称之为胆盐。它们对脂类的消化吸收起重要作用；②转变为维生素D3。在肝脏和肠粘膜细胞内，胆固醇可转变为7-脱氢胆固醇。后者经血液循环运至皮肤，再经紫外光照射，7-脱氢胆固醇可转变为维生素D3。维生素D3能促进钙磷吸收，有利于骨胳生成；③转变成类固醇激素。胆固醇在肾上腺皮质细胞内转变成肾上腺皮质激素，如醛固酮，皮质醇。再卵巢内可转变为孕酮与雌激素。在睾丸内可转变为睾酮。 （4）胆固醇的排泄部分胆固醇可以在组织内（主要是肝脏）还原，生成二氢胆固醇，与胆固醇一起分布于全身各组织。体内胆固醇由肝脏排入胆汁，随胆汁进入肠腔。一部分通过肠肝循环重新吸收入肝脏。一部分在肠道被经细菌作用后转变为粪固醇。未被吸收的二氢胆固醇以及很难吸收的的粪固醇统称为中性粪固醇，随粪便排出体外。 此外，尚有少量胆固醇和二氢胆固醇以皮脂形式由皮肤排出；小部分胆固醇和胆固醇脂随表皮细胞脱落，一起排出体外。 3.3.7　脂蛋白的代谢 血浆脂蛋白包括乳糜微粒、极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白。它们的代谢简述如下： （1）乳糜微粒（CM）的代谢CM的90%是甘油三酯，其余为磷脂、蛋白质和胆固醇。食物脂肪的水解产物经小肠吸收，并在小肠粘膜上皮细胞滑面内质网中重新合成甘油三酯。这些甘油三酯和从食物吸收的磷脂、胆固醇结合，同时与糙面内质网合成的脱辅基蛋白(apo)B和A-I形成原始的CM。它经过高尔基体加工后进入淋巴系统，称为淋巴CM。淋巴CM到达血液后，在组成成分和结构方面都发生一些改变。它主要包括接受由HDL转移来的apoC，同时还向血浆中释放磷脂和吸收胆固醇，这种CM遂变为成熟CM。 当血液经过脂肪组织、肝脏、肌肉等的毛细血管时，经管壁脂蛋白脂酶的作用，可使CM中的甘油三酯水解成脂肪酸和甘油。这些水解产物的大部分则进入细胞被利用或重新合成脂肪而储存。由于CM失去中心部分的甘油三酯而逐渐变小，这种CM称为CM残余。此时CM表面上的脱辅基蛋白、磷脂、胆固醇都脱离而移到HDL上。此种作用进行得很快，所以正常人空腹血浆几乎不易检出CM。有人认为CM残余可能在肝中转变为LDL。 （2）极低密度脂蛋白（VLDL）的代谢VLDL主要由肝实质细胞合成，其合成及分泌过程与小肠粘膜上皮细胞合成CM的过程基本相似。VLDL主要成分也是甘油三酯，但磷脂和胆固醇的含量比CM的多。其蛋白质部分除apoB以外，还有apoCⅠ、Ⅱ、Ⅲ，apoE，少量的apoAⅠ、Ⅱ和apoD。 肝细胞合成VLDL的甘油三酯，其来源是由糖在肝细胞中转变而来，也可由脂库中脂肪动员出来的游离脂肪酸在肝细胞的滑面内质网中重新合成。所以，VLDL是转运内源性脂肪的主要运输形式。此外，糙面内质网合成apoB，再与质膜的磷脂形成复合体，最后在高尔基体内结合成VLDL。它所含的胆固醇酯的来源不十分明了，可能是HDL输送来的。 VLDL和CM一样，经肝外脂蛋白脂酶的作用，使其中的甘油三酯水解成脂肪酸和甘油，被细胞利用或重新合成甘油三酯而储存。由于甘油三酯减少，胆固醇相对地增多，VLDL的结构遭受破坏。ApoC脱离这种已经改变的脂蛋白，使脂蛋白脂酶的作用停止。与此同时，LCAT酶被apoA-Ⅰ和apoC-Ⅰ激活，开始发挥催化作用，将一部分卵磷脂的β-脂酰基转移至胆固醇分子上，前者成为溶血卵磷脂，后者成为胆固醇酯。溶血卵磷脂的极性较大，便释放于血浆中。胆固醇没有极性，于是转移到脂蛋白的核心部分。经过上述变化，脂蛋白的体积比原来缩小，其所含的总胆固醇相对地增多，甘油三酯和apoC相对减少，但仍能维持一定的球形，通常把这种VLDL残骸称为中间低密度脂蛋白（ILDL）。 ILDL的成分是：apo15%，胆固醇29%～３３％（其中75％为酯型），磷脂17%，甘油三酯35～39%。与VLDL比较，它的酯型胆固醇含量较高，而甘油三酯含量较低。 （3）低密度脂蛋白（LDL）的代谢VDLD水解产物ILDL到达肝脏，与肝细胞膜上的ILDL受体结合，ILDL遭受分解，释放出“多精肽”与其它脂类，最后变成LDL。人体的VLDL不是全部的话，亦是绝大部分转变为LDL。 与VLDL相比，LDL的胆固醇酯增多，apoB几乎没有减少，甘油三酯显著下降，而除apoB以外的蛋白质、磷脂等成分都除去了。所增加的胆固醇酯，可能是由于HDL的胆固醇经LCAT的作用而酯化，并转移到LDL上来的。 LDL的分解主要在肝外实质细胞中进行。细胞表面上有LDL的特异的受体，LDL通过它的apoB的正电荷精氨酸残基与此受体结合。结合的LDL在细胞表面的凹陷结构内为表面膜包成小泡，被摄入细胞内。含LDL的小泡与细胞内的溶酶体融合，LDL的蛋白质被溶酶体内的蛋白酶水解为氨基酸。酸性脂肪酶将胆固醇酯分解为游离胆固醇和脂肪酸。这种游离胆固醇能抑制能微粒体内HMG-CoA还原酶的活性，因而阻止细胞内胆固醇的合成。同时，又使微粒体内的LCAT酶活化，使胆固醇转变为适于储存的胆固醇酯（图3-5）。当细胞内游离胆固醇水平增高以及胆固醇酯开始堆积时，LDL受体的合成受到抑制，LDL吸收率下降。这样能维持血浆中和细胞内胆固醇浓度的平衡。 图3-5 人体成纤维细胞内LDL降解步骤 在正常人体内每天降解的LDL为总量的45%，其中约有三分之二是通过LDL受体途径进行的。此外，还有另一个降解途径，就是通过清除细胞（Scavenger cells）的吸入和降解LDL。这种细胞是从事于非特异性的胞饮作用。由这条途径所降解的血浆LDL是个常数（15%）。 （4）高密度脂蛋白（HDL）的代谢在肝脏或小肠内，CM经脂蛋白脂酶的作用，将甘油三酯分解，水解产物及其表层的磷脂、游离胆固醇和apoA离开CM而形成双层脂类组成的颗粒，这就是新生HDL，它呈碟形。这种新生HDL进入血液后，其表面被来自周围组织和其它脂蛋白的大量游离胆固醇所占据。此时，这些颗粒成为LCTA的最适底物，在LCTA催化下，使表面的游离胆固醇转变为胆固醇酯，并由颗粒表面转入颗粒核内。因核内脂类含量剧增，内压升高，使磷脂双层压变为单层。原有的碟形排列消失，形成一种富含胆固醇酯的成熟球形颗粒。这样，富含游离胆固醇的碟形新生HDL就转变为富含胆固醇酯的球形成熟HDL。 FC-游离胆固醇　CE-胆固醇酯 PL-磷脂　TG-甘油三酯 图3-6 HDL代谢特点 由于HDL代谢的特点，它能从周围组织转运胆固醇到肝脏进行降解排泄（图3-6）。这样，能防止胆固醇沉积在血管壁上，甚至已经沉积的胆固醇，亦能由HDL予以转移，可以防止并有可能消除动脉粥样硬化的形成。 肝脏和小肠是HDL的主要降解部位。血液中的成熟HDL，和细胞膜上的受体结合，进入细胞内，由溶酶体予以降解。分解出来的胆固醇一部分不变，一部分转变为胆酸而从胆汁排出。少量的HDL亦可在肾脏、肾上腺、卵巢等器官内降解。 3.4　食物中的脂类及其营养评价 3.4.1　食物中脂类的来源 各种食物，无论是动物性的或是植物性的，都含有脂肪，只不过含量有多有少。 各类食物脂肪含量比较少，约含0.3～3.2%。但玉米和小米可达４％，而且约大部分的脂肪是集中在谷胚中。例如，小麦粒的脂肪含量约为1.5%，而小麦的谷胚中则含14%。在稻谷加工成大米时，可得到占稻谷总重5～6.5%的米糠。玉米提胚制粉时，一般可得到占玉米重量4～8%的玉米胚。米糠含有较多的脂肪，其含量与大豆相当。米糠油是优质食用油，不饱和脂肪酸占80%左右，还含有维生素B1、B2、E及磷脂等。米糠油不仅营养丰富，人体的吸收率也较高，一般可达92～94%。经研究表明，米糠油具有降低人体血清胆固醇的作用。玉米胚的特点是富含脂肪，可作为良好的食用油。玉米胚油是优质食用油，可作凉拌用。它含不饱和脂肪酸85%以上，亚油酸占47.8%。人体吸收率可达97%以上。实验证实食用玉米胚油可降低人体血胆固醇的含量，对冠心病有一定预防效果。玉米胚油中还含有较丰富的维生素E，每100g油中约含10mg。因此，玉米胚油不易氧化，性质稳定，耐储存。维生素E对人体亦有重要的营养意义。这两种油都是近年来开辟的食用油新资源。 常用的蔬菜类脂肪含量则更少，绝大部分都在1%以下。但是一些油料植物种籽、硬果及黄豆中的脂肪量却很丰富（表3-4）。因此，人们常利用其中一些油作为烹调用油，如豆油、花生油、菜籽油、芝麻油等。 表3-4 植物种籽和硬果中的脂肪含量 食物名称 脂肪含量（%） 食物名称 脂肪含量（%） 黄豆 18 花生仁 30～39 芥茉 28～37 香榧子 44 大麻 31～38 落花生 48 亚麻 29～45 榛子 49 芝麻 47 杏仁 47～52 葵花子 44～54 松子 63 可可 55 核桃仁 63～69 动物性食物中含脂肪最多的是肥肉和骨髓，高达90%，其次是肾脏和心脏周围的脂肪组织、肠系膜等。这些动物性脂肪，如猪油、牛油、羊油、禽油等亦常被用作烹调或食物用。动物内脏的脂肪含量并不很高，大部分都在10%以下。在各种乳中，脂肪含量随动物的种类、栖居地的气候以及营养情况而定。鱼类含的脂肪量差别较大，低的像大黄鱼只有0.8%，高的像鲥鱼达17%。近年来，发现有些海产鱼油中含有高量的廿碳五烯酸和廿二碳六烯酸。这两种脂肪酸具有扩张血管、降低血脂、抑制血小板聚集、降血压等作用，可以防止脑血栓、心肌梗塞、高血压等老年病（13）。 亚油酸的最好食物来源是植物油类（表3-5），但常吃的植物油中，菜油和茶油中的亚油酸含量比其它植物油少。小麦胚芽油中含量很高，1g油中含亚油酸502mg，同时还含亚麻酸57mg，在国内外已列入健康食品的行列。动物脂肪中亚油酸含量一般比植物油低，但相对说来，猪油的含量比牛、羊油多，而禽类油又比猪油高。鸡蛋内的含量亦不少，达13%。动物内脏含量高于肌肉，而肉类中亦以禽肉比猪、牛、羊肉的含量丰富。瘦猪肉却比肥肉含量高。 植物性食物不含胆固醇，而含植物固醇。胆固醇只存在于动物性食物中。一些常用食物中胆固醇的含量列于表3-6。 表3-5 食物中亚油酸含量（脂肪总量的%） 食物名称 含量 食物名称 含量 食物名称 含量 棉子油 55.6 牛油 3.9 鸡肉 24.2 豆油 52.2 羊油 2.0 鸭肉 22.8 小麦胚芽油 50.2 鸡油 24.7 猪心 24.4 玉米胚油 47.8 鸭油 19.5 猪肝 15.0 芝麻油 43.7 黄油 3.6 猪肾 16.8 花生油 37.6 瘦猪肉 13.6 猪肠 14.9 米糠油 34.0 肥猪肉 8.1 羊心 13.4 菜子油 14.2 牛肉 5.8 鸡蛋粉 13.0 茶油 7.4 羊肉 9.2 鲤鱼 16.4 猪油 6.3 兔肉 20.9 鲫鱼 6.9 从表3-6的数值看来，几种兽肉中胆固醇的含量大致相近，而肥肉则比瘦肉高。内脏则更高，脑中的含量特别多，竟达3100mg%。蛋类的含量亦不低，一个蛋的含量就约有300多mg。鱼类除少数外，一般和瘦肉的含量差不多，不过罐头凤尾鱼的含量不低。小白虾的胆固醇含量虽不高，但虾米、虾皮的含量却高出10倍多。脱脂奶粉比全脂奶粉低4倍。海蜇的含量很少，而海参则根本没有。 所有的动物均含有卵磷脂，但富含于脑、心、肾、骨髓、肝、卵黄、大豆中。脑磷脂和卵磷脂并存于各组织中，而神经组织内含量比较高。脑和神经组织含神经磷脂特别多。 3.4.2　脂类的营养价值 脂类营养价值的评价主要以下列四点为标准： （1）消化率在正常情况下，一般脂类都是容易消化和吸收的。婴儿膳食中的乳脂。吸收最为迅速。食草动物的体脂，含硬脂酸多，较难消化。植物油的消化率相当高。中碳链脂肪酸容易水解、吸收和运输，所以，临床上常用于某些肠道吸收不良的病入。 （2）必需脂肪酸的含量多烯不饱和脂肪酸的亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸，人体均不能合成，故称为必需脂肪酸。亚油酸在人体内能转变为亚麻酸和花生四烯酸。故不饱和脂肪酸中最为重要的是亚油酸及其含量。亚油酸能明显降低血胆固醇，而饱和脂肪酸却显著增高血胆固醇。 表3-6 常用食物中胆固醇含量（mg/100g-1） 食物名称 含量 食物名称 含量 食物名称 含量 猪肉（瘦） 77 脱脂奶粉 28 风尾鱼（罐头） 330 猪肉（肥） 107 全脂奶粉 104 墨斗鱼 275 猪心 158 鸭蛋 634 小白虾 54 猪肚 159 松花蛋 649 对虾 150 猪肝 368 鸡蛋 680 青虾 158 猪肾 405 鲳鱼 68 虾皮 608 猪脑 3100 大黄鱼 79 小虾米 738 牛肉（瘦） 63 草鱼 83 海参 牛肉（肥） 194 鲫鱼 83 海蜇头 5 羊肉（瘦） 65 麻哈鱼 86 海蜇皮 16 羊肉（肥） 173 鲫鱼 93 猪油 85 鸭肉 101 带鱼 97 牛油 89 鸡肉 117 梭鱼 128 奶油 168 牛奶 13 鳗鲡 186 黄油 295 （3）脂溶性维生素的含量脂溶性维生素为A、D、E、K。维生素A和D存在于多数食物的脂肪中，以鲨鱼肝油的含量为最多，奶油次之，猪油内不含维生素A和D，所以营养价值较低。 维生素E广泛分布于动植物组织内，其中以植物油类含量最高。每克麦胚油中高达1194ug，而鸡蛋内仅含11ug。 （4）脂类的稳定性稳定性的大小与不饱和脂肪酸的多少和维生素E含量有关。不饱和脂肪酸是不稳定的，容易氧化酸败。维生素E有抗氧化作用，可防止脂类酸败。 奶油的营养价值很高，就是因为它含有维生素A和D。同时，它所含的脂肪酸种类亦完全，而且多是低级脂肪酸，消化率很高。猪油的消化率虽与奶油相等，但它不含有维生素，且其脂肪酸主要为油酸，故其营养价值与奶油相比，相差很多。牛、羊脂肪则更差。植物油多为液体，其消化率均相当高，所含脂肪酸亦相当完全，而且不含胆固醇，且亚油酸的含量却很多，可以防止高脂血症和冠心病，虽然多不饱和脂肪酸易在体内形成过氧化脂质，但维生素E有保护作用。而植物油中维生素E含量很丰富，例如，每g花生油含维生素E189ug，菜籽油236ug，麦胚油高达1194ug，而猪油中仅有12ug。因此，植物油有其独特的营养价值，宜于中老年人使用。同时，稳定性强，不易酸败。 3.4.3　食用油脂在烹调中的作用 通常所用的食用植物油有豆油、花生油、菜籽油、芝麻油、棉籽油、茶籽油、葵花籽油、米糠油及玉米油等。除椰子油外，其它植物油中饱和脂肪酸含量少，多不饱和脂肪酸含量高，对防止高脂血症和冠心病有一定的益处。 食用动物油脂中猪油的熔点低，易为人体吸收，并有良好的口味和色泽，它是普遍使用的食用油。但猪油含饱和脂肪酸高，故中老年人宜少用。牛油和羊油的熔点高于人体的体温，不易消化吸收，且山羊油有膻味，在烹调中很少使用。 食用油脂在烹调中应用广泛，是烹调菜肴不可缺少的原料。油脂不仅能增加菜肴的色泽、口味、促进食欲，而且由于食用油脂的沸点很高，加热后容易得到高温，所以能加快烹调的速度，缩短食物的成熟时间，使原料保持鲜嫩。食用油脂还用于食品工业，生产糕点等。 高温加热可使油脂中的维生素A、E和胡萝卜素等遭受破坏。油脂中的不饱和脂肪酸经加热能产生各种聚合物，其中的二聚体可被人体吸收一部分，它的毒性较强，可使动物生长停滞、肝脏肿大、生育功能和肝功能障碍，甚至可能有致癌作用。不过在一般烹调过程中，油脂加热的温度不高，时间亦短，对营养价值的影响和聚合物的形成不很明显。但在食品工业中油炸食物时，油脂长期反复使用，加热温度又高，有可能降低营养价值和生成聚合物。因此，应尽量避免温度过高，减少反复使用的次数，或加入较多的新油，防止聚合物的形成。 3.5　脂类的供给量 营养素供给量和需要量不同。需要量指的是维持身体正常生理功能所需要的数量，低于这个量将对身体产生不利的影响。供给量是在满足身体正常生理需要的基础上，按食物生产和饮食习惯的情况而规定的“适宜”数量。一般地说，它比需要量充裕。 膳食中脂肪供给量不像蛋白质那么明确，主要原因是根据目前的资料很规定人体脂肪的最低需要量。因为脂肪的最低需要量可能是非常低的，这是由于Mitra在印度的Bihar省土著部落里进行过调查。他调查了3250个家庭，发现其中200家在烹调中不用任何油，每人每日总的脂肪摄取量为2.4～3.8g，大约占总热量的2%，但却有1g左右的必需脂肪酸，没有看到任何脂肪缺乏的症状。他们的营养状况和体格不比邻近摄取正常植物油的村民差。因此，有人认为能满足人们需要的脂肪量是非常低的。即使为了供给脂溶性维生素、必需脂肪酸以及保证脂溶性维生素的吸收等作用，所需的脂肪亦并不太多，一般认为每日膳食中有50g脂肪即能满足此项需要。 但是脂肪毕竟具有重要的生理功能，同时，脂肪可以提高烹调后菜肴的口味，随着生活水平的不断提高，我国人民膳食中动物性食品的数量亦将不断增多。因此，脂肪摄入量亦将随之而增加。所以，人们应该得到至少有占热量20%的脂肪。但由于脂肪过高易引起肥胖、高脂血症、冠心病及癌症，甚至影响寿命。因此，生活水平较高，活动少的中年者，其脂肪摄取量应限制在提供热量的25～30%。 根据世界各地的流行病学调查结果证实，膳食中的胆固醇和饱和脂肪酸摄入量与冠心病发病率和死亡率呈明显正相关，而多不饱和脂肪酸则有显著降血脂效果，有利于防止冠心病的发生。于是，不仅要控制过量的脂肪，同时，还应注意脂肪的质，即饱和脂肪酸（S）和多不饱和脂肪酸（P）应为1：1.5。现将一些常用食物中多不饱和脂肪酸的含量及其比值列于表3-7。 还要考虑亚油酸的供给量，因为它是最重要的必需脂肪酸，不仅能防止和治疗必需脂肪酸缺乏病，预防高脂血症和动脉粥样硬化。同时，在体内转变为花生四烯酸，进一步合成前列腺素。国外推荐亚油酸的供给量一般为热量的2～3%。 同时，胆固醇的量亦不宜过高，如西方人膳食中的胆固醇含量约为每天500mg，因而高血脂症和冠心病率很高。所以Levy等建议每日胆固醇摄取不宜超过300mg。 表3-7 常用食物中多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的含量 食物名称 含量（脂肪总量的%） 食物名称 含量（脂肪总量的%） 多不饱和（P） 饱和（S） P/S值 多不饱和（P） 饱和（S） P/S值 菜子油 21.5 4.5 4.78 猪肠 18.0 33.0 0.55 豆油 62.8 14.8 4.24 大黄鱼 20.2 37.3 0.54 芝麻油 46.6 12.5 3.73 带鱼 15.7 37.3 0.42 玉米油 48.3 15.2 3.18 对虾 15.4 37.2 0.41 棉籽油 55.6 27.9 3.11 瘦猪肉 13.8 34.9 0.40 花生油 37.6 19.9 1.89 猪肝 15.6 45.7 0.34 米糠油 35.2 20.8 1.67 羊肉 12.1 42.4 0.29 猪心 44.7 34.3 1.30 松花蛋黄 8.7 31.4 0.28 墨斗鱼 37.5 30.0 1.25 鸭蛋黄 5.7 27.7 0.21 鲤鱼 22.2 18.6 1.19 肥猪肉 8.7 41.7 0.21 鸡肉 29.9 25.6 1.17 猪油 8.5 42.7 0.20 鸡油 26.0 25.9 1.00 牛肉 9.0 46.3 0.19 鸭肉 23.8 25.2 0.94 牛油 6.3 51.6 0.12 鲫鱼 20.4 26.1 0.78 牛乳 6.7 59.6 0.11 鲢鱼 22.8 30.4 0.75 黄油 5.8 58.3 0.10 猪肾 28.2 44.7 0.63 全脂奶粉 4.9 62.1 0.08 兔肉 26.8 44.6 0.60 脱脂奶粉 4.5 63.1 0.07 鸡蛋黄 14.7 25.8 0.57 羊油 3.4 62.6 0.05 在动物实验中观察到脂肪较多的饮料比低脂肪饲料能使动物更好地保持体温，并可使动物对突然暴露低温中的耐受力增强。因此，寒冷地区膳食中脂肪量可略高于一般地区，但亦宜过高，一般认为可占总热量的35%左右。 膳食中脂肪量过多，可以促进铅在小肠中的吸收。动物实验证明，接触铅的动物，饲料中脂肪含量较高时，肝损害较重，动物存活时间也较短。故铅作业人员保健餐中脂肪含量不宜过多。 1979年修订的日本营养供给量中，对婴儿、儿童、孕妇和授乳妇女的脂肪供给量作了规定。未满半岁的婴儿脂肪供给量占热量的45%；6～12月的婴儿占30～40%；1岁以上的儿童及孕妇、授乳妇占25～30%。 关于老年人脂类的供给量，认为膳食中脂肪应占总热量的20～25%，即每日摄取脂肪量约为50g就满足机体的需要。身体肥胖者，还应适当减少。脂肪中的P/S比值约为1，胆固醇的摄取量应低于300mg，同时，还应供给适量的维生素E和磷脂。 参考文献 1．露木英男：营养学杂志，42（2）：81～90，1984 2．武汉医学院主编：营养与食品卫生学，16页，第一版，人民卫生出版社，1981年 4　碳水化物 4.1　碳水化物的分类、结构和性质 4.1.1　碳水化物的分类 碳水化物分单糖、双糖、低聚糖、多糖四类。糖的结合物有糖脂、糖蛋白、蛋白多糖三类。 （1）单糖不能水 解成更简单的糖的碳水化物叫单糖。单糖有3到7个碳原子，依碳原子数的多少，依次称为丙、丁、戊、已、庚糖。丙糖和丁糖以中间代谢物的形式存在，自然界存在最多是戊糖和已糖。 单糖具有醛基或酮基。有醛基者称醛糖，有酮基者称酮糖。 （2）双糖每分子能水解成两分子单糖的碳水化称双糖。营养上有意义的双糖有蔗糖、麦芽糖、乳糖三种。 （3）低聚糖每分子水解成3～8个分子单糖的碳水化物称低聚糖，也有人把水解成3～10个，甚至20个分子单糖的碳水化物归入这一类。可再分两类：水解产生的所有糖分子都是葡萄糖的称麦芽糖低聚糖，由3个葡萄糖分子组成的叫麦芽三糖，四个葡萄糖分子组成的叫麦芽四糖等等。另一类水解时产生不止一种单糖，称杂低聚糖。如大豆中的杂低聚糖水解产生棉子糖和木苏糖等，人不易消化，无法利用。但机体自己合成的杂低聚糖，有很重要的生理功用。 （4）多糖每分子更多分子的单糖的碳水化物是多糖。可再分α葡聚糖、β-葡聚糖、杂多聚糖三类。α-和β-葡萄聚糖都是葡萄糖分子组成的，但联结的方式不同，前者是以α-糖苷键联结的，后者则用β-糖苷键。α-葡聚糖有淀粉、糊精、糖原三类。组成杂多聚糖的不止一种单糖，膳食纤维属这一类，除纤维素外，膳食纤维还包括半纤维素、果胶、藻类、木质素。 （5）糖脂糖和脂质的结合物称糖脂。简单可分两类：脑苷脂和神经节苷脂。 （6）糖蛋白和蛋白多糖广义讲，碳水化物和蛋白质结合后的化合物都是糖蛋白。糖蛋白的种类很多，并有广泛的生理功用。30年代以来，好几个科学家提出了不同的分类方法。 1946年Stacey把蛋白质含量低，以碳水化物的化学反应为主的称粘多糖；蛋白含量高，化学反应以蛋白质为主的称粘蛋白。 1962年Gottschalk根据碳水化合的结构分成两大类。简言之，有重复出现的双糖单位的低聚糖链或多糖链，与蛋白质结合者称多糖蛋白，后人把它叫做Protegolycans,这个名字一直沿用至今，译作蛋白多糖。以没有重复出现双糖单位的低聚糖单位的低聚糖链与蛋白质相结合的称糖蛋白。 80年代以来的分类，从化学结构出发，分得很细，不予介绍了。本章的讨论，以Gottschalk的分类法为主。 粘多糖和粘蛋白的名字，现在营养学书上仍有出现，但含义与Stacey提出的略有不同。粘多糖（Mucopolyscaccharides）指Gottschalk分类的蛋白多糖中的碳水化物部分，或称氨基多糖（Glycosaminoglycans）。粘蛋白指Gotrtschalk分类中的糖蛋白。有时把糖脂、糖蛋白和蛋白多糖一起，统称糖结合物（Glycoconjugates）。 4.1.2　碳水化物的化学组成和结构 （1）单糖单糖中的最重要的是葡萄糖，它的结构式有五种表示方法，见图4-1。 葡萄糖有六个碳原子，以阿拉伯数字计数如图。在图4-1（A）中可看出第2、3、4、5个碳原子所连的四个基都不相同，是不对称碳原子。每个不对称碳原子有两个异构体，羟基在左面或右面代表两个不同的化合物。习惯上把与伯醇基[图4-1（A）中第6个碳原子]相连的碳原子的羟基在右面的称D系的糖。图4-1（A）中用虚线框出的部分是D系糖必备的结构。所以，图4-1（A）代表的是D-葡萄糖。 图4-1（A）所示的开链式结构可以环合起来，即第5个原子上羟基的氢移到第1个碳原子的羟基氧上，然后连成环，见图4-1（B）。这样，第1个碳原子也变成不对称的的。羟基在右面的称α，D-葡萄糖，羟基在左面的称β，D-葡萄糖。 但是六个碳原子是不在一条直线上的，六个碳原子的环是六角形的。为了区别不对称碳原子的构型，可把这个环表示如图4-1（C）。环的平面垂直纸面，粗线表示在环平面前面的链，细线代表的链在环平面的后面。图4-1（B）中右侧的 图4－1　葡萄糖的结构式 羟基写在环的平面之下，左侧的羟基写在环的平面之上。这样表示的结构式叫做Haworth投影式。 事实上，环的六个碳原子并不在一个平面上，X线衍射的结果说明它们是以椅形存在的，如图4-1（D）。但这样的表示方法书写困难，所以一般采用Haworth投影式。并且常简化如图4-1（E），这里把碳和氢都省了，仅用一条垂线表示羟基。现在国际上有一种通用的符号来代表糖及其衍生物，葡萄糖的是Glc。 自然界存在的葡萄糖，不论在单糖、双糖、低聚糖或多糖中，都以图4-1（D）的形式存在。只有在水溶液中，才有约1%以开链的形式存在。 糖有旋光性。在旋光计中，有的能使偏振光的平面右旋，有的使之左旋。命名时，右旋用（+）表示，左旋用（-）表示。不是所有的D系的糖都是右旋的。α，D-葡萄糖是右旋的，它的全名是α，D（+）葡萄糖。一般提到的葡萄糖，除特别指出的以外，都是α，D（+）葡萄糖。 果糖是D系的、β异构体、左旋的，全名是β，D（-）果糖。它的环由五个碳原子组成，在同一平面上。 图4－2　β，D（-）果糖 半乳糖是葡萄糖的异构体，所不同的是第4个碳原子上的羟基在环的上面，而葡萄糖的在环的下面。符号Gal。 （2）双糖在葡萄糖的环状结构中，第一个碳原子上有一个羟基。它可和另一个有羟基的化合物失水而成为糖苷，形成的键叫糖苷键。 葡萄糖　 葡萄糖苷 糖苷是自然界存在的一大类化合物，有些可作为药物。 如ROH是一个单糖分子，这样结合的就成为双糖。如两个单糖分子都是葡萄糖，以α-1，4糖甘键（即第一个葡萄糖分子的第1个碳原子上的羟基和第二个葡萄分子的第4个碳原子上的羟基脱水相结合而形成的键，亦写作α1→4）结合后得到的是麦芽糖。 蔗糖是α，D-葡萄糖和β，D-果糖以α-1→2糖苷键结合的。乳糖是β，D-半乳糖以β-1→4糖苷键和α，D-葡萄糖相结合的。 （3）低聚糖麦芽三糖到麦芽八糖，都是α，D-葡萄糖以α-1→4和α-1→6糖苷键结合的。杂低聚糖匠结构比较复杂，将于糖蛋白中加以介绍。 （4）多糖 ①淀粉淀粉是由许多葡萄糖分子组成的。与水调成糊状并加热到60～80℃后，可分成直链淀粉和支链淀粉两部分。前者约占15%，后者约占85%。 直链淀粉也由葡萄糖分子，以α-1→4苷键连成一条直链，并蜷曲如图4-3。 支链淀粉也由葡萄糖分子组成，它们不仅以α-1→4糖苷键连成直链，还有分支。分支处是以α-1→6糖苷键结合的。每一支有20～30个葡萄糖分子。图4-4是它的示意图。图4-5是图4-4中框出部分的放大，用以表示葡萄分子间的联结方式。 图4-3　直链淀粉示意图 图4－4　支链淀粉示意图 图4－5　葡萄糖分子在支链淀粉中的结合方式 ②糖原糖原由6000～3000个葡萄糖分子组成，结构式和支链淀粉相似，不过分支更多。每一分支约有11～18个葡萄糖分子。分支处是α1→6糖苷键，其余是α1→4糖苷键。 ③糊精和麦芽低聚糖二者都是淀粉水解的中间产物。结构中有α1→4和α1→6糖苷键。 ④纤维素纤维素是β-葡萄糖以β1→4糖苷键连成直链，每链约有2800个葡萄糖分子。结构如图4-6，图中葡萄糖分子的环，是前、后交替地与纸的平面垂直的。 图4－6　纤维素的结构式 ⑤膳食纤维 半纤维素是D-甘露糖、D-木糖、D-葡萄糖、D-半乳糖以β1→4糖苷糖连起来的，分支上有阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖醛酸。 果胶主链葡萄糖醛酸连成的，侧链上有鼠李糖、阿拉伯糖、岩藻糖、木糖。 藻类多糖主链由甘露糖、木糖、葡萄糖醛酸和葡萄糖组成，侧链有半乳糖。 木质素木质不是碳水化物，是苯丙烷的聚合物。由于和其余膳食纤维同时存在，且有类似的功用，所以把它作为膳食纤维中的一类。 膳食纤维和粗纤维不同。植物性食物中，有胃肠道不能消化的物质，统称膳食纤维；食物用酸碱处理后的不溶物称为粗纤维。经过这一处理，大部分膳食纤维都丢失，测得的数值仅有膳食纤维总量的20～50%。 ⑥单糖的衍生物低聚糖和多糖不仅能由单糖组成，还能由单糖的衍生物所组成。表4-1列出了它们的类别，每类举一例表示结构式及其名称和符号。 表4－1　单糖的衍生物 类别 结构式 名称 符号 氨基糖 β-D氨基葡萄糖 ΒDGlen 乙酰氨基糖 N-乙酰氨基-β-D葡萄 ΒDGlcNAc 糖醛酸 α-L-艾杜糖醛酸 Αltdu 硫酸酯 4-硫酸-β-D-半乳糖 ΒDGal-6SO3h 另有一类组成低聚糖和多糖的单糖衍生物，叫做唾液酸，除有乙酰氨基和羟基外，还和甘油连在一起。结构式见图4-7，符号NeuAc。 糖的醛基被氧化后，得糖酸如D-葡萄酸（图4-8）。醛基被还原成羟基后，得糖醇如山梨醇（图4-9）。 ⑦糖脂糖脂的基本结构是鞘氨醇（图4-10），它的氨基与脂肪酸（含14～16个碳原子）酰化后得脂酰鞘氨醇，符号为Cer。再与葡萄糖或半乳糖相连成脑苷脂。和低聚糖（由几个或多至30多个单糖或其衍生物组成）相连后成神经节苷脂。已确定结构式的有数十种，区别在于糖链和脂肪酸的不同。 图4－7　唾液酸 图4-8 D-葡萄酸 图4－9　山梨醇 糖脂的糖链，和蛋白多糖的糖链常有一部分相同。所以它们的生理功用，有不少相似之处。 图4-10糖脂的化学结构 ⑧糖蛋白中低聚糖糖蛋白中的单糖或基衍生物有以下种： 戊糖：阿拉伯糖（Ara）、木糖（Xy1）； 甲基戊糖：岩藻糖（Fuc）； 已糖：葡萄糖、半乳糖、甘露糖（Man）； 乙酰氨基已糖：乙酰氨基葡糖（GlcNAc）、乙酰氨基半乳糖（GallNAc）； 唾液酸。 不同的糖蛋白，由这些单糖或其衍生物中的一部分，组成不超过15个单体的低聚糖链，再和蛋白质结合而成。糖含量为1～85%。 ⑨蛋白多糖中的聚氨基糖这一类糖是多糖。糖链中有交替出现的糖醛酸（葡萄醛酸或艾杜糖醛酸）和氨基已糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖或基乙酰化产物）。习惯上说成有交替出现的双糖单位。共分七类，见表4-2。 在这七类中，透明质酸有羧基，其它六类都有硫酸基，因此聚氨基糖都是多价的阴离子。 究竟有多少单糖分子聚合成聚氨基糖？根据来源而不同，分子量自4000到1000000以上。 表4－2　蛋白多糖中的氨基糖的分类和组成 聚氨基糖 双糖单位 取代基 其它单糖 糖醛酸 氨基已糖 透明质酸 βDGel βDGleNAc Gal;Xyl 4-硫酸软骨素 ΒDGel ΒDGalNAc GalNAc 6位硫酸化 Gal;Xyl 6-硫酸软骨素 ΒDGel βDGalNAc GalNAc 6位硫酸化 硫酸皮肤素 βDGal αLIeU αDGlcN 部分IdU2位硫酸化 部分GalNAc4或6位硫酸化； Gal;Xyl 硫酸类肝素 ΒDGal αLIdU αDGlcN GlcN氨基乙酰化或硫酸化； 部分GlcN6位硫酸化； 部分IdU2位硫酸化 肝素 βDGal `αLIdU αDGlcN GlcN氨基乙酰化或硫酸化； 部分GlcN3或6位硫酸化； 部分IdU2位硫酸化 Gal;Xyl 硫酸角质素 βDGal βDGlcNAc 部分GleNAc6 GalN;Man;Fuc;NeuAc 透明质酸单独存在，一般都是单独的一条多糖链。其它六类中，除硫酸角质素外，都通过半乳糖-木糖和蛋白质的丝氨酸相连结的，一条肽链上可连几条糖链。 4.1.3　碳水化物的物理性质 （1）溶解度单糖、双糖、低聚糖、糊精都溶于水。淀粉不溶，与水加热后可吸水膨胀，变成糊状。淀粉经酸处理生成可溶淀粉。糖原能分散在水中得乳白色胶态“溶液”。纤维素不溶。果胶能溶于水。其余膳食纤维可吸水膨胀，吸水量依来源、周围液体的PH和离子浓度等而不同。如麦麸可吸收5倍生本身重量的水。吸水后膳食纤维呈海绵状，细菌和一些分子能穿插进去。糖脂糖的一端亲水，脂质的一端疏水。糖蛋白和蛋白多糖的糖也都亲水。 （2）甜度如以蔗糖的甜度作100，一些糖及糖醇的甜度见表4-3。其中转化糖是蔗糖的水解产物，含葡萄糖和果糖各50%。 表4－3　糖的甜度 糖或其衍生物 甜度 果糖 173 转化糖 130 蔗糖 100 葡萄糖 74 山梨醇 60 甘露醇 50 半乳糖 32 麦芽糖 32 乳糖 16 4．2 碳水化物的生化代谢 4.2.1　消化吸收 碳水化物要消化或单糖才吸收。消化的过程就是水解的过程。麦芽糖、乳糖、蔗糖、麦芽低聚糖都能消化。人能消化的多糖仅淀粉一种，糖原在制成食品时已不存在了。 消化从口腔开始，口腔里有唾液淀粉酶能水解交替α1→4糖甘键，但不能水解α1→6糖苷键和相邻的α1→6糖苷键。消化产物是糊精、麦芽低聚糖和麦芽糖。 胃里没有消化淀粉的酶。唾液淀粉酶的最适PH是6.6～6.8，在食糜没有被胃酸中和以前，能持续作用一段时间，使淀粉和低聚糖能再消化一部分。 小肠内有胰液的α-淀粉酶，其作用和唾液淀粉酶相同，把直链淀粉消化成麦芽糖和麦芽三糖，支链淀粉消化成麦芽糖、麦芽三糖及由4～9个葡萄糖分子组成的而有α1→6苷键的麦芽低聚糖。 肠粘膜上皮细胞中有吸收细胞，每一细胞约有3000条微绒毛，微绒毛间的空间的有效半径约0.4nm。只有上述消化产物能够通过，与微绒毛膜上的酶反应。膜上的酶有四种：①α1→4糖苷酶，把葡萄糖分子自上述产物一个个地切下来；②异麦芽糖酶，水解麦芽低聚糖的α1→6糖苷键；③蔗糖酶，消化蔗糖；④β-半糖苷酶，消化乳糖。 所以消化分两步进行：①肠腔内的消化，产物是双糖和麦芽低聚糖；②微绒毛膜上的消化，产物是单糖。 微绒毛双脂质层的（详后）。四种酶嵌在双脂质层内，活性位伸在膜外。在其近处，还有全部嵌在膜内的运输单糖的蛋白质，这样，消化的最终产物立刻可以被运输蛋白所结合。 运输蛋白在结合葡萄糖以前，先结合肠腔内的Na+排入肠腔，肠腔中Na+都带入细胞内，释放到胞浆中。Na+排入肠腔，肠腔中的Na+浓度比细胞内高，自低浓度排到高浓度要消耗能量，所需能量由ATP供应。糖进入细胞后，约有15%流回肠腔，25%扩散入血，60%与靠近基膜一端的质膜上的另一载体蛋结合而离开细胞。这一结合不需Na+，而且运输葡萄糖的速度比葡萄糖从肠腔进入吸收细胞的速度快，所以葡萄糖不会在吸收细胞中蓄积，从而提高了吸收效率。当食糜到达空肠下部时，95%的碳水化物都被吸收了。 4.2.2　中间代谢概述 小肠吸收的碳水化物主要是葡萄糖、果糖、半乳糖三种，经门静脉送到肝脏。葡萄糖进入肝细胞后与磷酸反应生成葡萄糖-6-磷酸，这样细胞内的葡萄糖浓度可维持在低水平，使葡萄糖不断进入肝细胞。在吸收的葡萄糖中，60%以上在肝内代谢，其余入大循环。果糖和半乳糖在肝中转变为葡萄糖。 葡萄糖在肝内经分解代谢提供机体所需要的能量，多余的合成糖原保留在肝内，再有多余就转变成脂肪运送到脂肪组织储存起来。 葡萄糖的分解代谢分三个阶段： （1）酵解葡萄糖分解的第一阶段是生成丙酮酸。这一系列反应和碳水化物在体外经酵母的作用生成丙酮酸相同，所以称为酵解。所不同的是发酵时丙酮酸进一步生成洒精；在体内，有氧时丙酮酸氧化成二氧化碳和水，无氧时还原成乳酸。 酵解分十步进行（图4-11）。为了要把葡萄糖的6个碳原子一分为二，先使它两端磷酸化，才能断列成两个接近相等的部分，然后脱去磷酸成丙酮酸。 上述反应都在细胞浆中进行。每一步都有特定的酶参加。第①、③两步消耗2分子ATP，说明葡萄糖分解代谢开始时要用能量来推动。⑥、⑨两步各产生2分子ATP。从葡萄到丙酮酸，净生2分子ATP，酵解产生的能量不多。 细胞浆中NAD+和NADH的总量基本恒定。如所有的NAD+都变成NADH，酵解就得停止。要使葡萄继续不断氧化成酮酸，必需把NADH的氢转移到另外的受体上去。有氧时氢经呼吸链氧化成水。无氧时氢交给丙酮酸使成乳酸⑩。乳酸过多时离开细胞入血。所以严重缺氧者可发生代谢性酸中毒。 （2）丙酮氧化成乙酰酶a 有氧时，丙酮酸进入线粒体。在丙酮酸脱氢酶系的帮助下，氧化脱羟成乙酰辅酸脱氢酶系的帮助下，氧化脱羟成乙酰辅酶A，同时产生1molATP和1molNADH。维生素B1B2、烟酰胺、泛酸参加。反应是不可逆的。 （3）三羧酸循环乙酰辅酶A上的两个来自葡萄糖的碳原子，经三羟酸循环生成2molCO2，完成葡萄糖的氧化。反应在线粒体中进行。这一过程分9步（图4-12）。 三羧酸循环中产生3molNADH,1molFADH2，1molGTP。 NADH把氢通过FAD和细胞色素交给氧，同时放出能量。每molNADH通过这一系列反应所放出的能量是220kJ（52.6kCal）。这些能量以ATP的形式贮存起来。每molATP能产生30.5Kj(7.3kCal)，理论上每molNADHRNUD氧化产生的能量可用来合成7molATP。这是指在标准状况（25℃，1个大气压，作用物和产物浓度都是1M/LPH7）下说的。在模拟体内的条件时，实验证明只能合成3molATP。如用反应式表示： NADH+H++1/2O2NAD++H2O+能量 3ADP+3H3PO4+能量3ATP+3H2o 前面一个是氧化反应，后面一个是磷酸化，二者偶合在一起，称为氧化磷酸化。 图4-11　糖的酵解 实验也证明FADH2氧化时产生2个ATP，GTP可生成1molATP。根据这些数值，葡萄糖完全氧化时，机体获得的能量可归纳如下： ①酵解：葡萄糖→2丙酮酸+8ATp ②丙酮酸氧化成乙酰辅酶A： 2丙酮酸→2乙酰辅酶A+2CO2+6ATp ③三羧酸循环： 2乙酰辅酶A→4CO2+24ATp 图4-12三羧酸循环 即每mol葡萄糖在体内氧化成6molCO2时可产生38molATP，机体可以利用的能量是38×30或1140kJ[（38×7.3）或277kCal]。每mol葡萄糖氧化成6molCO2和水时，自由能的改变是2870KJ（686kCal）。所以，机械效率=1140/2870×10=40%。 这是利用标准状况的数字计算的，在体内高一些，约60%。 从上面归纳的数字也可看出碳水化物提供的能量，在氧化的三个阶段中，以三羧酸循环最多。脂肪和蛋白质最后也通过三羧酸循环氧化。食物向机体提供的能量，90%来自三羧酸循环。 葡萄糖代谢另外还有一种途径，不通过果糖二磷酸，叫做已糖一磷酸通路。由于产生核榶，又叫做戊糖-磷酸通路。 （4）已糖-磷酸通路这一通路目的是提供合成核酸所需的核糖，以及合成脂肪酸、胆固醇等所需的能量供应者NADPH（还原型辅酶Ⅱ）（图4-13）。肝脏中约有30%的葡萄糖经过这一通过代谢。红细胞中这一通路也很活跃。它的失调可导致溶血性贫血。反应都在细胞浆中进行。 核糖-5-磷酸既可用于核酸的生物合成，又可与5-磷酸木酮糖反应生成甘油醛3-磷酸和果糖-6-磷酸。究竟走哪一条路，要看细胞本身对NADPH和核糖的需要量而定。许多细胞NADPH要得多，过剩的戊糖可经甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸酵解，或由果糖-6-磷酸转变成葡萄糖-6-磷酸而重走这一通路。 这一通路需维生素B1参加。要使此路畅通，膳食中需有足量的维生素B1。5-磷酸核酮糖转变为葡萄糖-6-磷酸的反应，可用于评价维生素B1参加。要使此路畅通，膳食中需有足量的维生素B1的营养状况。 （5）糖原葡萄糖到各个细胞发挥作用以后，多余的可储存起来。避免细胞内渗透压的升高，细胞把葡萄糖合成大分子的糖原。需要能量时糖原再分解葡萄糖。如肝糖原产生的葡萄糖，用以维持血糖的恒定。肌糖原产生的葡萄糖，直接用于供给能量。 图4-13　已糖-磷酸通路 4.2.3　三大营养代谢的关系 人习惯于三餐，饱腹和空腹交替产生。所以要具备能处理碳水货物增多和缺少时保证能量供应的两套本领。 餐后血糖升沿高，胰岛素分泌增加，胰高血糖素分泌减少。使更多的葡萄糖进入肝脏、肌肉和脂肪组织；增强酶活力，加速葡萄的氧化和肝糖原、肌糖原的合成。超过糖原的储存量后，肝脏可把葡萄糖经磷酸二羟丙酮还原成甘油-3-磷酸，与乙酰辅酶A合成的脂肪酸，利用NADPH提供的能量，生成脂肪。再和蛋白质结合成极低密度脂蛋白入血，运送到脂肪组织储存。过多的碳水化物也能合成某些非必需氨基酸。 餐后约4h，不能利用食物中的葡萄糖。胰高血糖素分泌增加，胰岛素减少，转为利用肝糖原以供给血糖。肝糖原储存量不多，成人能动用的不到70g,不够一个晚上的消耗。所以，从餐后8h开始，还得利用脂肪以提供能量。甘油可变成糖，但在脂肪中所占重量不多。脂肪酸只能供能，不能转变为葡萄糖。因此，血糖的来源不得不转向氨基酸了。一般说来，除亮氨酸和赖氨酸外，其他氨基酸都是能成糖的，但从能量的观点看，只有丙氨酸和谷氨酸可作葡萄糖的来源。此时血糖的90%来自丙氨酸，10%来自谷氨酸。 肝脏能把肌肉中送来的丙氨酸作用成丙酮酸而生成葡萄糖。空腹时，肌肉中进入血液的氨基酸增加，其总量的30～40%是丙氨酸。但肌肉蛋白质的丙氨酸含量不到10%。另外的丙氨酸从哪里来的？葡萄糖经酵解可生丙酮酸，再经转氨作用丙氨酸。但这样葡萄糖的量并没有增加。增加的丙氨酸实际来自其他氨其酸。 肾脏把谷氨酸去氨后得α酮戊二酸，再和运来的成糖氨基酸如丙酸起转氨作用而得丙酮酸，最后得葡萄糖。α-酮戊二酸也能经三羟酸循环形成苹果酸，最后成葡萄糖。 4.3　碳水化物的生理功用 4.3.1　供给能量 （1）产热量每mol葡萄糖氧化供能时，理论上最多得2870Kj(686 kcal)。葡萄糖的分子量是180，每克葡萄糖产热2870/180=15.94kJ(686/180或3.81kcal)。传统上取其整数16Kj(4kcal)。世界卫生组织，把葡萄糖订为16KJ(3.75kcal)，淀粉为18Kj(4.1kCal)。我国和美国药典规定配制输液用的葡萄糖含1mol结晶水，每克产热16×180/198或14.5kJ（3，75×180/198或3.41kCal）。静脉输液时葡萄糖提供的能量应以14.5Kj/g(3.41kCal/g)计算。 （2）膳食中碳水化物所占能量的百分比碳水化物没有规定的需要量，因为氨基酸和甘油在体内都能变成糖。但每人每天至少需摄食可以消化的碳水化物为50～100g。否则会引起酮病、组织蛋白分解过多，以及阳离子，特别是钠离子，和水的丢失。 食物中碳水化物太多也不好。根据营养学家的意见，总能量中的55%应由碳水化物来供应，其中单、双糖提供的不多于14%。 摄入多糖（主要是淀粉）的同时，能获得蛋白质、脂类、维生素、矿物质、膳食纤维。摄入单双糖（主要是蔗糖）时，不能取得除糖以外的其他营养素。而且摄入蔗糖过多能引起龋齿、心血管疾病和糖尿病。 （3）蔗糖过多的影响 ①冠心病：蔗糖过多，膳食纤维过少，冠心病的死亡率高。如本世纪以来，美国人的死亡率越来越低，而冠心病死亡率却明显升高。自1900年的每10万人中167.3人，增至1965年的237。7人。 从1909年到1965年，美国人的食物中，每人每天摄取的能量下降约10%。蛋白质的变化不大。脂肪在总量中所占的百分数，虽增加9%，但增加的主要不不饱和脂肪酸（以亚油酸为代表）。从食物中计算所得的胆固醇摄入量，1909～1913年每人每天是495mg，1965年是518mg。所以脂肪和胆固醇变化不大。最明显的变化是淀粉摄入减少，而单、双糖吃得多了。1909年～1913年每人每到摄取碳水化物492g，其中蔗糖占31.7%；1965年碳水化物374g，蔗糖占51.2%。 再从膳食纤维的角度看，半个世纪以来，美国人的摄入量也有所减少。他们吃的水果和蔬菜的总量不变，水果的品种从苹果改为多吃柑桔。苹果含量胶多，柑桔的果胶集中在桔皮中，一般不吃。这一改变导致了膳食纤维摄入量的减少。 从横的方面，Yudkin比较了15个国家的能量、总脂肪、动物脂肪、植物脂肪、奶油、人造奶油、总蛋白、动物蛋白、蔗糖的摄取量和冠心病死亡率的关系，发现只和蔗糖成正相关。 纵横两个方面的比较，都说明摄取量和冠心病死亡率高，膳食纤维也有一定影响。不少实验研究也都证明这一点。 ②糖尿病：Cohen把新移居以色列和长期定居在以色列的也门人的糖尿病发病率和碳水化物摄入量作了比较（表4-4）。说明蔗糖摄入多者，糖尿病发率高得多，而碳水化物总量和总能量在两组中出入不大。 表4－4　两组犹太人碳水第物摄入量和糖尿病发率的比较 组别 总能量（kCal） 碳水化物总量 蔗糖 糖尿病发病率，% Kcal 移居10年以内者 2237 343 1372 6.6 26.4 0.06 移居25年以内者 2559 377 1508 63.0 252.0 2.90 蔗糖多吃不好，那么究竟应吃多少？对健康人，每天每公斤体重2g，短期内不会增加血糖、甘油三酯和脂肪酸。心脏病和糖尿病患者，蔗糖所提供的能量占总能量的5%以下无害。 （4）营养补给时碳水化物的选择口服碳水化物补充能量时，不能选单、双糖。如需供能8400Kj(2000kCal)，用葡萄糖时需586g。但人对水的耐受量仅3L，因此必然要用近20%的溶液，这样它渗透压是血清的4倍，会引起腹胀、腹痛、腹泻。如选平均分子量是葡萄糖5倍的麦芽低聚糖，则25%时等渗，不会产生上述高渗性副作用。这种低聚糖很容易消化吸收。 周围静脉输液时，渗透压不能高于500mOsm·kg-1水，否则会引起血栓性静脉炎。10%葡萄糖（渗透压500mOsm·kg-1水,）只能短时间使用。糖醇的渗透压较低，但静脉注射的水梨醇，有20～40%都经肾脏排出，而且10%山梨醇对周围静脉血栓形成的可能性，和10%葡萄糖差不多。木糖醇能引起草酸尿和草酸盐在肾脏内的沉积，还有致癌的报道，也不能用麦芽低聚糖，因为不通过肝脏，低聚糖不能水解成葡萄糖供各个组织利用。故在需经周围静脉提供大量能量时，只能应用脂肪乳剂。如商品“Intralipid”，没有多少副作用，已广泛用于临床。 中心静脉所输液体很快能被血液衡释，不必考虑渗透压的问题，可用高达25%或50%葡萄糖浓溶液。 4.3.2　构成细胞和组织 每个细胞都有碳水化物，其含量约为2～10%，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在。分布在细胞膜、细胞器膜、细胞浆，以及细胞间基质中。 细胞膜有两层。外层糖被膜，主要由内层伸出的糖链所组成。内层质膜，由两层脂质（磷脂和糖脂）排列而成。脂质的脂肪链是非极性的，外层的向内，内层的向外，构成脂质双层（图4-14）。糖、磷酸及其他极性基团都在质膜的两侧。有些蛋白质嵌在脂质双层内，如系糖蛋白或蛋白多糖，糖链酸及其他极性基团都在质膜的两侧。有些蛋白质嵌在脂质双层内，而紧贴在膜上。嵌在膜内的有成纤维细胞、神经胶质细胞内皮细胞上的硫酸类肝素；紧贴在膜上的有肝细胞表面的透明质酸受体和硫酸类肝素。在体温下，脂质双层是液体的。脂质分子和蛋白分子都能在质膜内移动。质膜各组分的含量依细胞而不同，肝细胞质膜含蛋白质65%、脂质30%、碳水化物近5%。 除每个细胞都有碳水化物外，糖结合物还广泛存在于各组织中。脑和神经组织中含大量糖脂，主枯分布在髓鞘上。肾上腺、胃、脾、肝、肺、胸腺、视网膜、红细胞、白细胞等都含糖脂。 消化道、呼吸道分泌的粘液中有糖蛋白。骨和腱中的类粘蛋白，血浆中的前白蛋白、α1-、α2-、β-、γ-球蛋白、凝血酶原、纤维蛋白原、运铁蛋白，激素中的甲状腺素、促甲状腺激素、促卵腺激素、促红细胞生成素，酶中的蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、水解酶等都是糖蛋白。 蛋白多糖则存在于骨、软骨、肌腱、韧带、角膜、皮肤、血管、脐带、关节液、玻璃液中。 结缔组织的细胞间基质，主要是胶原和蛋白多糖所组成。 4.3.3　传递信息 多少年来，一直认为传递信息是蛋白质和核酸的事,碳水化物主要功用是供给热能和构成组织。近30年来，积累了大量实验证据，到1968年已公认碳水化物能携带信息，以后又有很大发展，具体表现在： 图4-14　质膜构成的示意图 а脂质双层，黑点代表极性基因，曲线代表脂肪链。 b嵌在膜内的糖脂，糖链伸在质膜外。　c嵌在膜内的糖蛋白，糖链伸在质膜外 d紧贴在膜上的蛋白多糖。　e胆固醇　f蛋白质分子 （1）作为糖蛋白和细胞被识别的标记细胞和细胞是能够相互识别的。他们可认出对方是和自己相同的，还属于另一脏器的，或者是属于另一个体的。如把肝脏、肾脏和胚胎的脑细胞放在同一个培养基里，他们会各自集中在一起。因为他们能认出伸出在对方细胞膜上的糖链是和自己相同的。又如将一个人的器官移植到另一个人身上去，会受到接受者白细胞的排斥和破坏。原因之一是他们能认出植入器官细胞膜上的糖链，和自身的不同。 在较简单的事例中，可把糖的识别作用看得更清楚。 机体中有些糖蛋白在完成一定任务后要被清除掉，细胞老化后也要处理。而正在发挥作用的糖蛋白和细胞则仍留在体内。二者的区别在完成任务或老化后他们糖链的结构起了改变。肝细胞质膜上的受体能识别这种改变了结构的糖链而结合他们，使他们进入肝细胞内，由溶酶体来使之降解。正在发挥作用的肝细胞不结合，因而不被销毁。 哺乳动物物肝脏，至少有四种能识别糖蛋白的受体： ①脱唾液酸后的糖蛋白的受体以人的免疫球蛋G为例，其低聚糖链的末端是唾液酸。唾液酸被酶解以后，末端是半乳糖。肝细胞能识别并结合末端是半乳糖的免疫球蛋白G，而不结合末端是唾液酸的免疫球蛋白G。 经这个受体清除的血清糖蛋白已知有21种，包括细胞反应的调节者促红细胞生成素、促卵泡成熟激素、绒毛膜促性腺激素、干扰素，载体蛋白如血浆铜蓝蛋白，血红素结合蛋白、维生素B12传递蛋白、皮质甾结合球蛋白、血型糖蛋白、α酸性糖蛋白、凝血酶原等。 这个受体本身也是糖蛋白，分子量41000，含糖10%。 老化的红细胞膜上的唾酸液含量，较新生的红细胞为少，能被肝细胞识别而被吞噬。新生的红细胞由于糖链末端有唾液酸，肝脏不结合，仍留在体内发挥作用。 ②岩藻糖受体在肝细胞膜上，结合人乳运铁蛋白。 ③磷酸甘露糖受体在肝细胞膜上，结合人乳运铁蛋白。 ④甘露糖或N-乙酰氨基葡萄糖受体在枯否细胞表面。 这些受体还存在于睾丸、脾脏、肺和肾中。寿命终止的红细胞也能被脾脏识别、结合和降解。 碳水化物所担负的这种识别作用，不仅有助于保持内环境的稳定，而且还能应用于临床。如：A靶向给药，把有生物活性的分子，结合在以半乳糖为末端的低聚糖链上，可以有选择性地到达某些细胞，如肝细胞上；B诊断，去掉唾液酸后的血清糖蛋白，能灵敏地被测定，可用来评价肝硬化、肝炎、原发性肝癌中肝细胞的损伤程度。又如完整的和脱唾液酸的运铁蛋白的比值，可用来估计肝肿瘤的大小。 （2）有抗原作用有些低聚糖有抗原作用。如人奶中的游离低聚与作为载体的多肽结合后，注射入体内，能产生抗体。这种抗体能识别作为抗原的低聚糖。糖链结构稍有改变，抗体就不结合他。多糖本身就有抗原作用。 决定血型分类的是红细胞膜上糖蛋白和糖脂的低聚糖链末端的糖分子。这种糖链由14个单糖分子组成，末端4个见图4-15。A型血者最末一个单糖是N-乙酰氨基半乳糖，B型血者是半乳糖，AB型血者这两种抗原链都有，O型血都没有这两个单糖分子，链上只有13个单糖分子。 图4-15不同血型抗原的低聚糖链的末端四个单糖 肿瘤细胞上也有能起抗原作用的糖链。如NIL细胞有一种糖链，糖链末端是唾液酸。在体外把这种细胞恶性化以后，糖链末端缺少了这个唾液酸分子。把恶性化的NIL细胞给地鼠注射后，在发生肿瘤的同时，地鼠血清中产生能与缺唾液酸的糖脂产生沉淀和补体结合反应的抗体。随着从质膜上分离糖脂和糖蛋白的手段越来越精细，以及分子生物学和医学的进步，这类抗原抗体的反应，很有可能用于癌症的治疗。 （3）在细胞和细胞的粘着中发挥作用细胞和细胞可粘着在一起。粘着的方式有两种： ①直接粘着细胞表面有糖基转移酶和糖脂或糖蛋白，这个酶可与糖（如半乳糖）结合，同时把糖加于另一细胞的糖脂或糖蛋白上，使这两个细胞粘连在一起，如图4-16。正常细胞上酶和糖脂或糖蛋白的距离远，不能在独自一个细胞上结合，只能与另一个细胞相结合。肿瘤细胞二者较近，可自身结合，所以肿瘤细胞容易转移。鸡胚神经细胞、血小板、正常和恶性化的成纤维细胞已证实在其表面有糖基转移酶。β-半乳糖苷酶可破坏这种粘着作用，说明图4-16中的糖，可能是半乳糖。 ②通过细胞间基质中的一种物质，与两个细胞结合已分离得到的有CSP糖蛋白，LETS糖蛋白、半乳糖蛋白α、纤粘连蛋白等。正常细胞能产生CSP和LETS；恶性化后不产生，所以细胞粘着少。如在恶性化的鸡胚成骨细胞或鼠肾细胞培养基中加入CSP或LETS，可增加他们的凝集。 图4-16　细胞粘着示意较图 e 代表酶　G 代表糖蛋白或糖脂　S 代表糖 细胞粘着失调可带来疾病。人的血小板表面有一种糖蛋白，低聚糖链末端是唾液酸。血管破裂后，血小板可通过唾液酸粘连在暴露出来的血管内皮上，起止血作用。BernardSoulier综合征患者血小板膜上这种糖蛋白含量很低，不易止血。 （4）细胞的接触抑制细胞培养时，正常细胞增加到一定的密度就不再生长。这种对生长的抑制作用，叫接触抑制。肿瘤细胞失去的接触抑制，在培养基里，密度比正常细胞高得多。这种抑制和细胞表面的糖链有很大的关系。 细胞膜的化学结构，在生长和代谢的不同阶段有所不同。在细胞生长时，一些糖链是暴露的，如肿瘤细胞和早期的胚胎细胞。正常细胞在有丝分裂时，某些糖链也是暴露的，但在有丝分裂后的短时间内，能合成一层蛋白质把这些糖链遮盖起来，使细胞互相接触后，质膜上的腺苷酸环化酶活力增加，细胞内cAMP浓度升高，把信息传到细胞核上，停止DNA的合成。肿瘤细胞能合成这层蛋白质，但边合成边被蛋白酶水解，所以不能有效地接触而推动抑制作用。胰蛋白酶能水解这层遮盖用的蛋白质，使正常的成纤维细胞失去接触抑制而不断生长。人鼻咽癌的上皮细胞和星形细胞瘤的细胞，可受二丁基cAMP(cAMP的一种衍生物，较cAMP更易进入细胞）的抑制，都是这一学说的证据。除此以外，细胞表面糖链结构的改变也是失去接触抑制的一个原因。已知的有肿瘤细胞的糖蛋白的唾液酸含量的增加，和糖脂的含量减少等。 4.3.4　起润滑作用 糖蛋白和蛋白多糖有滑润作用。关节液中有大量透明质酸，是关节活动的润滑剂。消化液中的糖蛋白，使食糜易于移动，且可包裹食糜和粪便，使肠粘膜免受机械和化学的操伤。呼吸道的糖蛋白，有防止支气管和肺泡上皮干燥、保护呼吸道免受气体和微生物侵入的作用。生殖系统的糖蛋白和蛋白多糖，有润滑和利于精子运动，保护胚胎等作用。 4.3.5　保护蛋白质不被蛋白酶消化 有些蛋白质，如酶和消化液中的糖蛋白，平常不被蛋白酶所消化，是由于分子中的糖链在保护他们。糖链结构的改变，如頜下腺分泌的糖蛋白去掉末端的唾液酸后，即被消化道的蛋白酶消化。 4.3.6　控制细胞膜的通透性 伸出在质膜外的糖链和其他极性基团，能控制水分子、无机离子和小分子的有机物的移动和进入细胞内部。如设法使糖链不能合成到蛋白上去，葡萄糖就不能进入鸡胚成纤维细胞中去，糖代谢发生障碍。 4.3.7　起蛋白质节省作用 食物中如碳水化物不足，机体不得不从蛋白质取得能量。因为能量需要量的迫切超过其他营养素。如要最大限度地把氨基酸用于蛋白质合成，在摄取必需氨基酸的同时，一定要有足够的碳水化物供应。 4.3.8　保证脂肪的充分氧化 食物中碳水化物不足，机体要利用储存的脂肪来供给能量。但机体对脂肪酸的氧化能力有一定限度。动用脂肪过多，其分解代谢的中间产物（酮体）不能完全氧化，因而引起酮病。膳食中的碳水化物可保证这种情况不会产生。 4.3.9　起解毒作用 肝中的葡萄糖醛酸能结合一些外来的化合物，以及细菌产生的毒素等，共同排出体外，起到解毒作用。 4.3.1　0作为合成生物大分子的前体 体内许多物质是利用碳水化物来合成的，如嘌呤、嘧啶、某些氨基酸、卟啉、胆固醇等。再由他们合成核酸、蛋白质及胆固醇的一些衍生物。食物中的戊糖人利用得很少。组成核酸的核糖和脱氧核糖是在体内自行合成的。 4.3.1　1膳食纤维的生理功用 人不能消化膳食纤维，但结肠内细菌的酶能使纤维素、半纤维素和果胶分解。所以大便中排出的纤维素只有食物中的20～70%，半纤维素15～45%，果胶约10%，麦麸约70%。分解产物是氢、二氧化碳、甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等。分解时也产生能量，人能利用其中的一部分。但其数量是微不足道的。 人虽不能利用膳食纤维，但他们仍有一定的生理功用。在口腔里，增加咀嚼，刺激唾液的分泌。咀嚼时间延长，也增加胃液的分泌。对小肠的吸收也有影响。如吃相当于1004kJ（24kCal）的苹果或苹果汁，第一小时仍未恢复。因为苹果汁中的糖吸收很快，刺激了胰岛素的分泌；苹果中有果胶，使糖逐渐吸收，避免了过多的胰岛素分泌。膳食纤维还可增加胆汁的分泌，吸附胆汁酸；缩短食物残渣通过大肠的时间，增加粪的重量，减少粪的硬度。 4.4　膳食纤维和一些疾病的关系 由于人不能消化和利用膳食纤维，所以长期以来认为它们除增加肠蠕动，防止便秘外，别无他用。1956年Cleave提出发达国家中的某些疾病由于食物中除去大部分膳食纤维（以精白面粉和蔗糖作碳水化物的来源）而引起。六十年代起，在发展中国家工作的西方医生，发现某些疾病在当地居民中远较发达国家为少。1972年Painter在食物中添加麦麸治疗憩室病得到良好的效果，更引起了对膳食纤维的重视。 4.4.1　与膳食纤维有关的疾病有： 印度城市居民以精白米为主，农村是糙米。巴基斯坦城市人吃精白面，农村是全粉制品。在这两个国家里，糖尿病都是城市高于农村。 小白鼠饲料中粗纤维占5%时出现高血糖，但不见于＞75%时。 用粗纤维或果胶治疗糖尿病有不少的报道。例如，13名用药治疗的糖尿病人，原来膳食中碳水化物占总能量的43%，脂肪占34%；改成碳水物占75%，脂肪占9%，并将粗纤维增加3倍。14天后用硫酰脲者全部可以停药。每天用胰岛素15～18单位的5人中4人停用。原用胰岛素40～55单位者3人可以降低剂量。15个月后随访，膳食中碳水化物占总重量的55～60%，停药的10人中7人仍不用药，血糖不高。 为澄清上述治疗效果是来自膳食纤维还是碳水化物，另一组学者将8个胰岛素的糖尿病者分为两组，碳水化物都是42%，膳食纤维分别为每天20和3g，胰岛素用量不变。10天后高纤维血糖平均1210，低纤维组平均1690mg·L-1。 高纤维组糖的吸收慢，胰岛素分泌比较平稳。所以膳食纤维对糖尿病患者有一定帮助。 4.4.2　缺血性心脏病 膳食纤维的多少和血清胆固醇浓度有一定关系。Harding和Stare报道素食者是2060，荤食者是2910mg·L-1。 膳食纤维少者，能量摄取多。胰岛素分泌增加，动脉容易硬化。胆汁酸在粪便中排出少，因而血浆胆固醇升高。这些都是缺血性心脏病的因素。给柑桔果胶3周，每天15g，血浆胆固醇降低13%；粪内脂肪增加44%，中性固醇类物质增加17%，胆汁酸增加33%。 4.4.3　胆石病 从尸检发现发达国家和发展中国家患胆石的百分率有很大差别。前者高，后者低。 胆石形成的原因是胆固醇合成过多胆汁酸合成过少。胆石病人在膳食中每天加麦麸20～40g，6周后胆汁中胆固醇含量降低。没有胆石的妇女，每天给麦麸30g，两个月后胆固醇在胆汁中的浓度也降低。 4.4.4　便秘和刺激性肠综合征 膳食纤维少后，大便量少、硬、成小块。发达与发展中国家的粪重有很大的区别，如英国平均每天重100～150g，乌干达农民470g。用X线观察小丸通过胃肠道的时间，英国是40～100h，乌干达36h。 刺激性肠综合重的症状有消化不良、食欲减退、胃灼热、恶心、腹胀、饱满感、无痛腹泻、交替的便秘和腹泻、腹痛甚至结肠铰痛等。现在认为是膳食纤维缺乏引起的肠功能改变。增加膳食纤维常有良好的效果。如每天增加麦麸30g，6周后腹痛的次数和程度、心及结肠活动都显著减少。特别是麦麸有调节肠习性的功能，每天吃30g，原来平均3.8天大便一次的可缩短到2.4天，原来1.0天一次的可延到1.72天。 4.4.5　憩室病 过去认为憩室病要用低渣膳食，现在正相反。70个患者改成高纤维膳（包括每天3～45g麦麸）后，62人中有36%症状减轻，52%症状消失。另48个患者以麦麸饼干增加膳食纤维4.5g，为期6个月到3年，73%的患者症状得到控制，33%%疼痛消失。用安慰剂作双盲法试验得到类似结果。 结肠内容物少后，肠腔狭窄，易形成闭合段，从而增加肠内的压力。同时，粪便硬和粘，需要更大的压力来排便，易得憩室病。膳食纤维增加粪的体积，能吸水，可降低硬度和粘度，有一定好处。 4.4.6　大肠癌 大肠癌的致癌物质，一般认为在粪中，可能是细菌的代谢产物如脱羟基的胆汁酸、脱氧的胆酸盐、氨、酚类等。而且肠内还常有亚硝基化合物。 流行病学调查说明大肠癌的发病率与食物中的肉类、脂肪、蛋类和总能量呈正相关，与谷类和豆类呈负相关。 大白鼠可用氧化偶氮甲烷或二甲肼引起结肠癌。在半合成饲料中如以麦麸代替蔗糖，得癌的鼠数从75%降到52%。饲料中加麦麸后，每只鼠的肿瘤数从平均6.4减少到2.7，长瘤的鼠数也从100%降到67%。 膳食纤维少后，大便量少，肠内水分少，致癌物质的浓度相对增高；粪在肠内停留时间长，细菌产生的致癌物质多，与肠粘膜时间长。在膳食纤维多的情况下刚相反。同时，纤维多后能量相对降低，而高能量膳食是容易致癌的。 4.4.7　龋齿和牙周病 龋齿、拔除和填补的牙数，发展中国家平均每人不到2枚。美国是10～25。英国3～4岁小孩平均3枚，15岁的少年8.4枚；2004人中84%有牙周病。 咀嚼增加唾液分泌，并增加其缓冲酸碱的能力，减少附着于牙上的食物，有利于防止牙周病。 4.4.8　痔和其他肛门疾病 高纤维膳食可使90%找高肛压痔疮患者的症状消失，有类似括约肌切开或肛门扩张的效果。高纤维膳食也可缓解肛裂的症状而避免手术。膳食纤维对肛门疾病有益已为许多学者所接受；低纤维膳食能否引起这类疾病则尚无定论。 4.4.9　膳食纤维对无机离子吸收的影响 膳食纤维可结合无机阳离子，减少他们以及磷的吸收。表4-15是用猪作试验的结果，对钙、镁的影响比较大。表4-6是5名男子和4名女子的结果，膳食纤维高者钙的负平衡相当严重。但有能适应这种情况，不过需6周或更长的时间。在这段时间内，维生素D摄入不足者不晒太阳者是有一定的危险的。 表4－5　纤维素对无机离子吸收的影响 低纤维素饲料 高纤维素饲料 摄入量（g） 吸收率（%） 摄入量（g） 吸收率（%） 钠 5.1 99 5.6 98 钾 4.6 97 4.3 86 钙 13.5 74 13.2 63 磷 9.9 81 10.2 74 镁 1.1 73 1.4 59 锌 0.12 60 0.13 76 表4－6　白面包和黑面包对钙吸收的影响 白面包* 黑面包 钙摄入量 钙平衡 钙摄入量 钙平衡 男子 580.2±40.0 -26.6±25.2 589.2±24.6 -111.6±26.9 女子 425.8±15.3 ± 520.3±9.8 -56.8±9.7 单位：mg·d-1 *白面包69粉，黑面包占总量能量的40～50％。 此外，膳食纤维可减少铁的吸收。铁不足者，特别是老年人和月经期的妇女，膳食纤维不宜过多 4.5　膳食中碳水化物的来源 食物中碳水化物的来源有五大类：谷物、蔬菜、水果、奶和糖。谷物中除淀粉和膳食纤维外，还有蛋白质、矿物质和维生素。薯类、豆类和植物的根和块茎都是淀粉的来源。所有蔬菜都有纤维素、蛋白质、矿物质和维生物。豆类还有脂肪。水果中有葡萄糖和蔗糖、膳食纤维、矿物质、维生素。糖是纯碳水化物，不含其他营养素，多吃后能影响食欲，降低其他营养素的摄取量。 动物性食物中只有奶能提供一定数量的碳水化物。乳糖在肠内停留时间较其他双糖长，有利于细菌的生长，某些细菌能产生维生素B12和其他B族维生素。人成年后乳糖酶逐渐消失，所以奶及奶制品会引起某些人的腹泻。 一般食物成分表上只有粗纤维的数字。表4-7列出几种食物膳食纤维含量。 表4－7　几种食物中膳食纤维的含量 （单位：每100克可食部分中的克数） 纤维素 果胶 木质素 膳食纤维总量 麦麸 8.0 3．2 44.0 白面包 0.7 痕量 2.7 全粉面包 1.3 1.2 8.5 苹果 0.5 0．5 1.4 番茄 0.4 0．3 0.3 1.4 马铃薯 1.0 0．2 痕量 3.5 卷心菜 0.7 0．7 0.4 2.8 胡萝卜 1.5 0．9 痕量 3.7 参考文献 1．MontreuilJ:Glycoproetins,I nComprehensive Biochemistry (Neuberger A-胡萝卜醛	72
γ-胡萝卜素	42～50	β-apo-8-胡萝卜酸	有
β-新胡萝卜素	20～40	脱水叶黄素	21
3，4去氢-β-胡萝卜素	75	玉米黄素（隐黄质）	57
β-胡萝卜素	21	反-顺异构体比全反式的活性要小
β-胡萝卜素	50

（2）维生素A的吸收及储存维生素A为主动吸收，需要能量，速率比胡萝卜素要快7～30倍。食物中的维生素A为酯式，经肠中胰液或绒毛刷状缘中的视黄酯水解酶分解为游离式进入到小肠壁内，又为肠内细胞微粒体中的酯酶所酯化，合成维生素A棕榈酸酯，摄取维生素A3～5h后，吸收达到高峰。维生素A也需要胆盐。维生素E也可防止维生素A氧化破坏。维生素A与乳糜微粒相结合由淋巴系统输送到肝，酯式水解进入肝，然后又再酯化为棕榈酸酯。肝实质细胞负责摄取及新进入的维生素A代谢，一部分维生素A由实际细胞转入类脂储存细胞（Lipocyte）,这种细胞中有许多类脂滴，如维生素A摄取量大，这些类脂滴大而多。85%的维生素A在类脂滴中，还有一些在高尔基体中。

维生素A的吸收与储存量均较大，大鼠每可吸收20，000IU。若维生素A摄入速度很快，VA酯与脂蛋白的结合已达饱合，多余者以酯式流入到血浆中。每日给大鼠50，000IU，4周后给以无维生素A膳食3周，血浆中维生素A酯较正常者多，而维生素A值正常。一方面由于组织的需要，维生素A从肝中释放经血流到靶组织，另一方面过剩的维生素A也从肝到血流中。

高蛋白膳食可以增加维生素A的利用，因而加速维生素A储存的空竭（Depletion）。蛋白质营养不良时，维生素A的吸收及胡萝卜素转变为维生素A的能力都受到影响，因而使维生素A的肝储存量降低。怀孕可使储存量增加，大鼠孕娠17～21天时，肝储存可增加2倍，为制造维生素A丰富的初乳及乳汁作准备。胎儿维生素A储存量甚少，不受母亲营养情况的影响。初生婴儿肝维生素A浓度仅为成人1/10。60岁以后储存量又低于成人。肝储存量可能与性别有关系，雌鼠比雄鼠储存较多。吃维生素A缺乏饲料，雄鼠肝储存空竭比雌鼠要快。男性的血清维生素A水平比女性稍高。夜盲的发生亦以男性较多。肾脏内也能储存维生素A，但其量仅为肝的1%。眼色素上皮组织内的维生素A是以酯式存在的，专为视网膜使用而储备，其空竭速率比肝中者要慢一些。

（3）维生素A的运输当靶组织需要维生素A时，维生素A从肝中释放出来，运输到靶组织。这个过程首先将肝内储存维生素A酯经酯酶水解为醇式，与视黄醇结合蛋白（Retionl BindingProetin,RBP）结合，再与前白蛋白（Prealbumin,PA）结合，形成维生素A-RBP-PA复合体后，才离开肝脏。经血流入靶组织。维生素A在一般情况下必须与蛋白质结合，使之具有水溶性，并较稳定。此外，还可减少维生素A对细胞的毒性，因细胞膜对复合体有识别能力，但对未结合的维生素A无识别力，以致对维生素A的摄取失去控制，过多维生素A进入细胞而产生毒性。

RBP为肝实质细胞合成的多肽，分子量21，000，电泳在α部分。肝每天能合成190mg，一分子RBP与一分子维生素A结合。维生素A-RBP-PA进入血流中，由于分子较大，不能从肾脏滤出。血流中RBP的水平受维生素A的影响，如果无维生素A可资运输时，RBP则积累于肝内。正常血浆RBP水平为40～50μg·m-1，维生素A缺乏的夜盲症状出现时，RBP则降为20μg·m-1。蛋白质缺乏，RBP合成减少，维生素A-RBP不能形成，维生素A结合的RBP-PA，其量为正常值的20%，但已变性，不能再与维生素A结合。PA的血浆浓度受维生素A营养状况的影响较少，其正常值为200～300μg·m-1，他不但与RBP结合，而且也与甲状腺素结合，两者互不影响。

维生素A-RBP-PA复合体随血流到肠粘膜、膀胱、角膜及上皮组织等靶细胞后，细胞膜上有RBP的特殊受全，可与RBP结合，并将维生素A释放出来，进入细胞内。RBP与维生素A分开后已变性，丧失与维生素A，PA或细胞膜上受体的结合能力。此种游离的RBP在肾小球中可滤过，而在肾小管重吸收，为肾皮层细胞所摄取，并在其溶酶体中分解为氨基酸。血浆中还有一种未与PA结合的维生素A-RBP，其量约为1μg·m-1。这部分可从肾小球滤过，在肾小管中重吸收，并浆维生素A释放出来。因此肾中有少量维生素A积累，然后酯化输送至肝。

维生素A进入到靶细胞后，立即与细胞视醇结合蛋白（Cellular retinol Binding Protein,CRBP）相结合。维生素A酸在运输过程中不需要与RBP相结合，但进入细胞内必须视黄酸结合蛋白相结合。

肝病患者的血浆蛋白合成受到影响，RBP及PA水平偏低而影响维生素A的血浆水平。肾病患者RBP分解代谢减弱，使RBP值增高。但囊纤维变性患者，肝内维生素A储存量适当，但血浆中RBP、PA及维生素A的水平均低。RBP也受内泌的调节，雄性动物血浆的RBP水平比雌性高。月经期或口服避孕药的妇女的RBP都有变化。新生儿的RBP只有成人的一半。这种水平一直维持至青春期，以后将增高。

（4）维生素A分解代谢及排出维生素A分解代谢途径可能如图5-3。视黄醇通过氧化转变为维生素A酸，其中一部分异构为β顺式。全反式或β顺式者均为维生素A的代谢产物，有维持上皮组织分化的活性，但体内不能储存，很快消失。注射维生素A酸4h后，肝中只剩下10%，24h后肝中已无。以后5，6位环氧化形成5，6环氧维生素A酸（5，6-epoxyretinoic acid）或环上4位羟基化，再进一步氧化形成4-氧-络维生素A酸（4-oxo-Retinoicaxcid）或形成葡萄视黄苷酸（retinoylglucronide）。大鼠注射标记维生素A酸后，在胆汁中60%为维生素A酸及基葡萄糖苷酸，少于40%的为13顺式葡糖视黄苷酸，还有少量5，6位从环氧维生素A酸及基葡萄糖视黄苷酸为0.2~0.4μg，这些维生素A代谢从胆汁流入小肠，形成肝肠循环。正常大鼠注射标记维生素A酸2h后，在小肠中的放射性约占剂量的7.2%，而胆道插管者仅为2.4%。在肾脏中也有维生素A代谢物。大鼠经胃给以标记的视黄醇或其酯后，在肾脏中除摄入物外，尚有全反式维生素A酸及5，6位环氧维生素A酸，但在血浆中并未发现后者，这种氧化作用可能仅在靶组织（如肾）中发生。他的活性仅为维生素A酸之1%，生物半寿期很短。

图5-3 维生素A的氧化代谢的可能途径

图5-4 维生素A的氧化代谢的可能途径

大鼠摄入维生素A后，大便及尿中都有其代谢物的排出。2/3排出物的异戊二烯侧链部分无改变。也有15-C氧化为CO2，有的侧链氧化分解成CO2及短链产品。大鼠给以20μg维生素A后，大便中排出以葡糖视苷酸为主，为主要排出途径，大便排出量变化较大，第2，3天达到高峰，约为剂量的9%，然后下降到较小数量。尿中排出24h内为剂量的8.7%，其中一半为水溶性者，一半为脂溶性者，尿排出量逐渐下降至第八天达到稳定，约为0.55%。尿中代谢产物β-紫罗兰酮环部分可氧化，甲基可脱去侧链中的双键可饱合，链也可缩枯木短。水溶性代谢物目前了解很少。

肝内储存的及摄入的维生素A都能被补充到需要维生素A的靶组织中去。因此，肝内维生素A的靶组织中。因此，肝内维生素A的储存量能影响维生素A的代谢率（即维生素A转变为尿及大便中维生素A代谢物之量）。SauberLich测定人的代谢率每天570～1250μg，这种差异由于肝储存量不同所致。注射标记维生素A，在试验中，发现维生素A有三种不同速率从尿中排出，亦即有三种不同代谢库：代谢库1代表新吸收的维生素A；代谢库2代表功能性和非功能性的维生素A；代谢库3代表功能性的代谢。在肝内储存空竭后的代谢率，才代表靶组织的功能性代谢率。新吸收的维生素A与体内储存者不同，二者在24h内不混合，血浆中新吸收者占90%，内源者仅占10%，二者逐渐混合，大鼠至第八天才完全混合。如果肝中维生素A储存量少，新吸收者在血浆中比例大，持续时间较长。如果肝储存量为0.6μg·m-1时，新吸收者由于其他维生素A已经空竭，需要维生素A补充，不能储存于肝内，而进入其他组织如肾等。若维生素A储存量较多时，肝储存量为18μg·m-1，60%存于肝内。从代谢库2来看，非功能性的代谢，即代表肝储存维生素A的分解。所以维生素A空竭的速率随维生素A储存量的指数而变化。大鼠的维生素A肝储存量可为全部生命需要量的数倍，但也可空竭，人体也是如此，储存量高代谢率亦高，摄入量高，代谢率也高。

5.2.3　生理功能

维生素A具有维持正常生长、生殖、视觉及抗感染的功能，但其作用机理迄今尚未完全清楚。

（1）维生素A与视觉的关系视网膜上有两种视细胞，即视杆细胞与视锥细胞，人类前者数量多，与暗视党有关；后者数量少，与明视觉及色觉有关，他们都有视色素，由视蛋白与生色团组成。各种动物的细胞的视蛋白不同，生色团由不同类型的维生素A醛组成。视杆细胞外段含有视色素是感光部分。视杆细胞膜连续不断地内陷，折起形成片层膜结成，每一层膜又由两层脂类分子膜由两层脂类分子膜构成称为双分子膜。视色素镶嵌在这种脂类双分子膜中。视色素视紫红质，由维生素A醛与视蛋白结合而成。维生素A醛由维生素A氧化而来，经异构酶作用使其变为11-顺式维生素A醛。维生素A醛由维生素A氧化而来，经异构酶作用使其变为11-顺式维生素A醛。维生素A醛由视蛋白之间的一级结构是11-顺维生素A醛的醛基与视蛋白中赖氨酸ξ氨基形成希夫碱（Schiff base）键，随之引起视蛋白高级结构改变，产生相互保护的二级结构，在黑暗中非常稳定。当光照时，一个视紫红质接受一个光子后，维生素A醛在11-C上扭成转成全反维生素A醛，视蛋白的立体构形也发生变化，维生素A醛又经视细胞外端的维生素A还原酶使成其变为维生素A，然后由色素上皮细胞微粒体中酯酶将其酯化而储存于色素上细胞内，需要时再异构为11-顺维生素A。暗适应按上述相反方式进行，又形成视紫红质。暗时Na+从视杆细胞内段移到外段，形成暗电流（Dark current flow）。当视紫红质经光异构后变为前光视紫红质（Prelumirhodopsin）,所结合的Ca2+在视杆细胞外段释放出来，中止了Na+流动及暗电流，其结果产生电压的波动，这种电位差使神经刺激加强传入脑中发生光感，也可用视网膜电图测定。

维生素A-RBP通过脉络膜微血管分布到视网膜上皮组织，其细胞表面有维生素A-RBP接受点，与维生素A结合力强，与RBP结合弱，维生素A进入到色素上皮细胞内以酯式储存于胞浆的油滴内。暗适应的眼中，有一半的维生素A为11-顺式，在视杆细胞的外段有少量的游离维生素A，其中60%为11-顺式，生理上很重要，视网膜细胞中有CRBP，但视网膜炎患者缺少这种蛋白，因而维生素A不能进入到细胞内。

喂以维生素A缺乏膳食时，首先肝内储存的维生素A释放供给其他组织，肝的储存量下降，血浆维生素A正常。当肝储存量将近空竭时，血浆维生素A水平才下降，但由于视网膜的色素上皮组织有维生素A积累，视紫红质的维生素A醛下降较慢。色素上皮细胞内维生素A缺乏时，才有夜盲症出现。若视杆细胞内视紫红质减少，影响光的吸收，电流也减少。如视紫红质为正常值之74%，光阈上升14倍，若为正常值之16%，光阈上升680倍，维生素A非常缺乏时，光蛋白也减少，视细胞可以溶解。

（2）对糖蛋白质合成的影响 缺乏维生素A的动物的某组织，如小肠、角膜、气管上皮组织及血清等的特殊糖蛋白减少，给以维生素A或维生素A酸可以促进其合成。细胞膜表面的蛋白主要为糖蛋白，细胞膜的功能如接触抑制、分化及识别环境的能力，可能与糖蛋白有关。膜上有糖基视黄醇磷酸，所以，维生素A可能与膜的糖蛋白合成有关。免疫球蛋白也是糖蛋白，维生素A营养状况影响免疫功能，可能与此有关。

糖蛋白的合成步骤，首先为合成多肽链，然后纳入单糖，单糖与多肽链上的丝或苏氨酸的羟基或门冬酰胺相偶联形成糖蛋白。糖蛋白中的糖为甘露糖、岩藻糖、半乳糖、葡萄糖及乙酰葡萄胺。糖蛋白的合成需要脂类-糖作为中间体，其中脂类多为异戊二烯醇类的多萜醇或视黄醇。将单糖从GDP-单糖或UDP-章糖转移到维生素A或多萜醇上。如章糖为甘露糖结合到维生素A上，则生成甘露糖视黄醇磷酸酯(Mannosylretinylphosphate,MRP)，若结合到多萜醇上生成甘露糖多萜醇磷酸酯（Dilichylphosphomannose,DMP），再将单糖转移至糖蛋白上。

维生素A在糖蛋白合成中变化分为三个步骤：①形成维生素A磷酸酯（Retinylphosphate,RP）；②由RP合成MRP，这一步骤在微粒体内合成；③将单糖转移至糖蛋白上（图5-5）。

图5-5 VA在糖蛋白合成中的作用

MRP与DMP都是蛋白糖基化的中间体，由MRP合成的糖蛋白的分子量比从DMP合成要小一些。维生素A缺乏的仓鼠肝微粒体合成的MRP少而合成的DMP多。有些特殊蛋白，如大鼠血清糖蛋白（α1-巨球蛋白）的合成需要VA，他在肝内合成，含有2～7%甘露糖。维生素A严重缺乏时，降低至正常值的20%。维生素A的靶组织（肝、胆管、肠）的上皮组织中，都有MRP或半乳糖视黄醇磷酸酯。维生素A可使上皮细胞正常，呈柱状分泌粘液。维生素A缺乏时，上皮组织鳞状变形而角化。维生素A在糖蛋白合成中的作用与上皮组织的生理功能的关系，尚须进一步研究。

5.2.4　来源

动物的肝、肾、蛋及奶中的都有维生素A，尤以肝中最丰富，绿色蔬菜及红黄色蔬菜与水果中有胡萝卜素，但各种胡萝卜素的生物效用不一样，以β-胡萝卜素最高。供应量为1500～4000IU时，食物中1μgβ-胡萝卜素相当于0.167μg的维生素A，其他胡萝卜素仅为其一半。植物中有些黄红色素并无维生素A的效用（表5-4）。

胡萝卜素为脂溶性的，在动植物中与脂类相结合，在消化道中可以酶解，烹调中胡萝卜素比较稳定。我国的炒菜方法，胡萝卜素的保存率为76～94%，如烹调时间短，用水量少，温度低都可减少损失。植物老化过程中，胡萝卜素转变为环氧化合物，为氧化破坏的第一步。加工烹调及储存过程也容易异构，减少生物活性，食物加工中使用亚硫酸，产生自由基，对胡萝卜素也有破坏作用。食品制作方法也影响胡萝卜素的利用。胡萝卜片的胡萝卜素76%由大便排出，在匀浆中者只有44%排出。

5.2.5　需要量的研究

VA过去以国际单位IU表示，现在以视黄醇当量RE表示，

1视黄醇当量=1μg维生素A

二次大战时，英国医学研究会给16人以维生素A缺乏膳食作为试验组，为期61/2～25个月。7人为对照组（其中2人每日补充25IU维生素A，5人每日补充5000IU胡萝卜素）。当被试者有缺乏症状后，补充不同剂量的维生素A或胡萝卜素以测定需要量，在此研究中观察指标较多，但仅血浆维生素A及暗适应较为灵敏。结果最低需要量为1300IU维生素A，1500IU胡萝卜素（从大便中排出者不计算在内），正常需要量为2500IU维生素A，胡萝卜素为3000IU，但各种食物的胡萝卜素有效剂量不一样，所以正常需要量以食物中胡萝卜素计应为7500IU。

美军也作了这方面工作，试验对象为8人，先给以维生素A缺乏膳，在血浆维生素A及视力不正常时，补充不同剂量。维生素A缺乏184天，血浆维生素A从57～78μg%降至20～32μg%。视力及血浆维生素A显出缺乏症的最短时间为361天，最长为771天。血浆维生素A浓度与缺乏症的关系列于表5-5。皮肤角化发生较早，视网膜电图不正常发现较晚。补充维生素A37.5～150，血浆维生素A上升不明显，补充300μg，血浆维生素A略有上升，补充600μg者，明显上升，补充胡萝卜素1200μg，血浆维生素A略有上升，补充2400μg上升较快，暗适应恢复的剂量比浆水平上升的剂量要小，视网膜电图恢复正常的剂量要更大一些，若摄入同等的剂量。则恢复时间要延长一些（表5-6）。

我国曾将维生素A血浆水平低的男青年56人（血浆30～65IU），分成7组，每组8人，分别给以400，2000，3100，3500，3800，4500，5500IU等不同剂量维生素A。试验期为11周，观察血浆维生素A、暗适应及生理盲点的变化，每日摄入2000～3000IU者，血浆维生素A水平略有上升，但未达到100～120IU%，3500～5000IU者，在9周时使血浆维生素A达到100IU%，11周时维持在107～130IU%，这次试验未观察到暗适应的变化，但在试验初期，几乎所有试验对象都有生理盲点扩大的现象，摄取量为400IU者，生理盲点继续扩大，一次1，000，000IU大剂量，24h内恢复正常。摄取量2000～3000IU两组，至11周时恢复正常，摄取量3500IU以上的各组，至5～9周时大都恢复正常。因此，维生素A供应量为3500IU时，不仅能使血浆维生素A达到正常，而且生理盲点也正常。上述三次人体试验的地区、人种、工作不同，但其维生素A正常需要量均为1200～1300μg。

表5-5 美军维生素A缺乏症状与相应的血浆浓度

表5－6 美军维生素A需要量

①血浆30μg%以上肝储存量为中等水平。维生素A代谢率为570～1250μg。

5.2.6　临床应用

维生素A除用以防治缺乏病外，尚用以治疗皮肤角化，并对某些癌有预防作用。

（1）维生素A与皮肤病维生素A可抑制皮肤角化，维生素A酸也有这种功能，但它不储存于肝内，运输不需要RBP，可进入组织中，迅速代谢，很快从体内消失，毒性较少。所以用维生素A酸及其衍生物治疗毛囊角化、痤疮等。β-顺式维生素A及芳香族维生素A酸衍生物（如Etretinate）疗效分别为全反式维生素A酸的2.5及10倍。β-顺式维生素A酸用以抑制皮脂形成治疗痤疮有效。用Etretinate治疗牛皮癣及其他衍生物可迅速达到上皮真皮。

（2）维生素A癌维生素A可维持正常上皮组织的分化，维生素A缺乏的某些组织的形态变化与某些上皮组织癌症的早期病变（癌前期）相近，都是上皮组织鳞状变形。因此，维生素A可能在这一阶段中，对癌细胞起回转修复作用。维生素A缺乏，可能增加某些靶组织对致癌物质的敏感性。维生素A只在癌前期起作用，到第三期癌出现后已无效。大鼠的试验证实上述说法。

摄取大量的维生素A，储存于肝，血液中含量受到RBP的 限制，到靶组织之量有限。预防癌变也多用维生素A酸。现在正研制无毒或毒性较小而又能作用于靶组织的维生素A酸衍生物：①β-紫罗兰酮环的改变，β变为α，或变为二甲基乙酰戊烯环。如3甲基甲氧基环已烯环酸即Etretinate，可以有效地减低吸烟者的气管组织变形，膀胱癌复发病也减低；②侧链上的改变，9，11，13共轭双键为维生素A活性必要部分，必须保留。顺式异构体有活性，β-顺式维生素A酸最先临床应用于防治膀胱癌呼吸道癌，但他的毒性比维生素A酸酯或维生素A乙基酰胺要大；③末端极性基团的改变，维生素A甲酯或丁酯毒性低，活性高，肝中积累少，而在乳腺中较多，可用以预防乳腺癌的诱导，但尚未用于人体。

维生素A对免疫系统也有影响，他不但对疾病抵抗力有关。而且对一病毒引起的癌也有预防作用。小鼠黑瘤癌细胞移植给小鼠，未补充维生素A者，75%在3～5周内发展成瘤，而补充维生素A（每日5000IU，共补充5日者仅5%有瘤。关于这方面工作也在进行。

维生素A对癌预防作用可能由于它与核作用使基因改变。维生素A靶细胞中有维生素A或维生素A酸结合蛋白（CRBP，CRABP）,维生素A或维生素A酸与之结合后，可能被携带运输至细胞核从而改变基因，影响细胞分化。CRBP在肾、肝、小肠、肺、脾、眼及睾丸中较多，而血清、脑、肌肉、脂肪、心脏中较中少。CRABP在胚胎及未分化的组织中多，有些癌组织中，CRABP的量比正常组织中者要多。组织中CRBP及CRABP之量决定维生素A或维生素A酸及其衍生物的生物作用。不同癌组织对维生素A及其衍生敏感性可能取决于细胞中CRABP之不同。

维生素A及胡萝卜素也试用于辅助治疗。癌在切除、放疗及化疗后，可使癌细胞水平降至低水平。维生素A或胡萝卜素对残余的癌细胞的分裂起到抑制作用，从而减少复发率或延长潜伏期。

（3）胡萝卜素与癌 流行病学调查中发现肺癌的发病率与胡萝卜素摄取量有相反关系，对于胃癌及前列腺癌也有相似的结果。美国麻省调查66岁以上的老人在5年内的死亡率，发现胡萝卜素摄取量多者，癌的危险性少些。

口腔粘膜细胞在烟、酒、X照射及咀嚼槟榔等刺激下，易有微核细胞（micronuclei cell）,这种细胞是DNA损伤染色体破碎的标记，可能发展为癌前期的病变，如果给以维生素A及胡萝卜与槟榔咀嚼者，可以减低这种细胞的百分率，补充的时间愈长，减少的愈多。

在小鼠试验中，大剂量β-胡萝卜素可抑制2甲基苯蒽诱导的皮肤致癌作用，有些类胡萝卜素无此作用。

一般认为，胡萝卜素在小肠及肝中转变为维生素A，肾中仅有少量的可转变。但最近小鼠的试验给以β-胡萝卜素后，肺及皮肤中可积累维生素A，所以有可能β-胡萝卜至少转变为维生素A后才起作用。有些人认为胡萝卜素能熄灭单线态氧（Singlet O2）或捕捉自由基，这种单线态氧的反应性强，对机体有副作用，动植物代谢中产生，植物中类胡萝卜素有熄灭光合作用下产生的这类有害物质。胡萝卜素的抗癌作用可能由于这些作用。

胡萝卜素大量摄取后，除在皮肤脂肪积累使基呈黄色外，尚未发现有其他毒性。

5.3　维生素D

5.3.1　结构与性质

维生素D（VD）是环戊烷多氢菲类化合物，可由维生素D原（ProvitaminD）经紫外线270~300nm激活形成。动物皮下7-脱氢胆固醇，酵母细胞中的麦角固醇都是维生素D原，经紫外线激活分别转化为维生素D3及维生素D2量少，但人工照射者多为此型（图5-6）。维生素D的最大吸收峰为265nm，比较稳定，溶解于有机溶媒中，光与酸促进异构作用，应储存在氮气、无光与无酸的冷环境中，油溶液加抗氧化剂后稳定，水溶液由于有溶解的氧不稳定。双键系统还原也可损失其生物效用。

图5-6 麦解固醇及7-脱氢基胆固醇在紫外线作用下转变为维生素D2及维生素D3

5.3.2　代谢

从食物中得来的维生素D，与脂肪一起吸收，吸收部位主要在空肠与回肠。胆汁帮助其吸收。脂肪吸收受干扰时，如慢性胰腺炎、脂肪痢及胆道阻塞都会影响他的吸收。吸收的维生素D与乳糜微粒相结合，由淋巴系统运输，但也可与维生素D运输蛋白（α-球蛋白部分）相结合在血浆中运输。有些与β-脂蛋白相结合，口服维生素D与乳糜微粒结合，比从皮肤中来的与蛋白结合者易于分解。

当维生素D运到肝脏中，在微粒体中经单氧酶系统作用，将其25位羟基化形成25（OH）D(25-hydroxy vitamin D3)(图5-7)，肝外的其他组织也可吸取维生素D及25-（OH）D3，因此组织中维生素D及25（OH）D3及其总量比血浆中多，如果靶组织需要，可将其释放出来，他们在脂肪组织中最多，释放速度最慢，当体重减轻，脂肪减少时，他们也可释放出来。静脉注射维生素D，较快的由血浆进入到组织中。血浆中25（OH）D3在注射后1～3天达到高峰，其浓度可达到20～40ng·ml-1,最高可达80ng·ml-1。浓度与摄入量有一定的关系，小于4 ng·ml-1,临床上可发生佝偻病及骨质软化。25（OH）D3在肾线粒体单氧酶作用下（酶系统包括细胞色素P450、铁硫蛋白及黄素蛋白），经羧基化，转变为1，25（OH）2D3(1,25-dihydroxy vxtamin D),他是维生素D的生物作用形式，现将其作为激素。其作用方式与其他固醇类激素相似。在靶组织中都有其受体，1，25（OH）2D3与受体形成复合物内，与细胞核或染色体相结合，通过DNA转录作用合成信使RNA（mRNA），并转译为蛋白质，1，25（OH）2D3在血浆中由分子量为52，00的蛋白质输送至靶组织（如小肠、骨、肾等），在这些组织中既有1，25（OH）2D3的受体，又有需要VD的钙结合蛋白（Calcium binding Protein,CaBP）,说明1，25（OH）2D3的影响。最近，报道胰脏内有1，25（OH）2D3及CaBP，二者均存在于分泌胰岛素的β细胞内，在维生素D空竭情况下，可以阻止胰岛素的分泌，也有人证明1，25（OH）2D3对于干细胞的生长与分化有关。

图5-7 25-（OH）D3及1a；25（OH）2D3的结构式

在肾中1位羧基化酶与24位羧基化酶相抑制，为血钙水平所控制。在正常血钙浓度下（9.5mg%）肾中1α羧基化酶与24位羧基化酶都有活力，所以既能合成1，25（OH）2D3也能合成24，25（OH）2D3，血清钙低时，刺激1位羧基化酶，钙多时抑制此酶。由此以调节1，25（OH）2D3合成之量。1，25（OH）2D3合成量多，24，25（OH）2D3合成量少，除血钙外，尚有其他因素影响1，25（OH）2D3如甲状旁腺素（Parthormone,PTH）、降钙素（Calcitonin,CT）、催乳激素都可使其增多。肾为2个羧基化的主要组织，但在体外试验已证明骨、胎盘、肠及蛋黄均有此功能。

1，25（OH）2D3的分解代谢与24，25（OH）2D3的途径相类似。24位羧基化后可进一步氧化成24位氧络物，然后23位羧基化，侧链分裂。26-C，27-C可氧化CO2水溶性代谢物有维生素D3-23羧酸(Calcitroic acid)，也可产生内酯及酸酯，维生素D的分解代谢主要场所在肝内，并将其代谢物排入到胆汁中，口服维生素D比从皮肤中得来的易于分解。25（OH）2D3及1，25（OH）2D3也可以葡糖苷酸形式通过胆肝形成肝肠循环或从大便中排出。口服生理剂量48h后，30%的剂量从大便中排出，仅2-～4%从尿中排出。

5.3.3　生理功用

（1）维持血清钙磷浓度的稳定 血钙浓度低时，诱导甲状旁腺素分泌，将其释放至肾及骨细胞。在肾中PTH除刺激1位羧化酶与抑制24位羧基化酶外，还促使磷从尿中排出，钙在肾小管中再吸收。在骨中PTH与1，25（OH）2D3协同作用，将钙从骨中动员出来。在小肠中1，25（OH）2D3促进钙的吸收。从这三条途径使血钙恢复到正常水平，又反馈控制PTH的分泌及1，25（OH）2D3的合成。在血钙高时刺激甲状腺C细胞，产生降钙素，阻止钙从骨中动员出来，并促使钙及磷从尿中排出。小肠吸收磷为主动吸收，需要能量，钠、葡萄糖、1，25（OH）2D3及血清磷低时（8mg%以下），刺激1，25（OH）2D3的合成，促进小肠对钙、磷的吸收。由于PTH不参加反应，所以钙从尿中排出而磷不排出，从而使血钙略有上升，而磷上升较多，使血磷恢复正常值。

（2）促进怀孕及哺乳期输送钙到子体 1位羧基化酶除受血清中钙磷浓度及膳食中钙磷供给量的影响外，还受激 素的影响，停经后的妇女1，25（OH）2D3浓度减低，易有骨质软化等症状。

在怀孕期间1，25（OH）2D3血浆浓度上升，哺乳期继续上升，断乳后母体逐渐恢复到正常水平。24，25（OH）2D3之水平与之相反，怀孕期下降，断乳后恢复到正常。胎盘也有1位羧基化酶，在怀孕期间无肾动物也能合成1，25（OH）2D3。乳腺也是1，25（OH）2D3的靶组织，对乳中钙的水平直接关系，怀孕及哺乳期间母亲可从自身的骨中将钙输出以维持胎儿婴儿正常生长，维生素D供应充足者，在断乳后，又可重新获得钙，维生素D缺乏者，这种恢复能力较差。

（3）1，25（OH）2D3作用机理 1，25（OH）2D3对小肠作用为诱导合成CaBP.1，25（OH）2D3与小肠细胞的受体形成复合体进入细胞核染色体上，促使CaBP的信使RNA(mRNA)的合成，此mRNA在胞浆内转录为CaBP。这种蛋白促使钙离子通过微绒毛刷状缘（microvillus brush border），积累于肠细胞的线粒体或其他部位。通过Na+将Ca2+挤出基底-外侧膜外(basal-lataaral mebrace)。1，25（OH）2D3对肾小管Ca2+的再吸收作用与在小肠中是一样的。1，25（OH）2D3也可以在低血浆钙及膳食中钙缺乏时，将钙从骨中动员出来，但在骨中未发现有CaBP,1，24,25（OH）2D3可以促进小肠吸收钙，但不能从骨中将钙动员出来，所以1，25（OH）2D3对骨的作用机理与对小肠者是不同的，但目前还不清楚。

骨的矿物化作用的机理尚未阐明，补充1，25（OH）2D3给缺乏维生素D的动物及人体，都不能有助于骨中矿物质的沉积。动物体内虽然分离出许多维生素D代谢产物但迄今尚未找出对骨的矿物化有明显作用者。在现阶段中只了解到维生素D促进钙磷的吸收，又可将钙磷从骨中动员出来，使血浆钙、磷达到正常值，促使骨的矿物化，并不断更新。

5.4.3　需要量

（1）维生素D的营养指标血清中碱性磷酸酶增加比维生素D缺乏的临床症状出现要早一些，他的增加幅度也与维生素D缺乏的程序有关，但是他是非特异性的（表5-7）。血清中Ca与P的乘积（mg%）,正常值为36～40。佝偻病及骨质软化患者的乘积在30以下。

表5-7 正常人及病人血清碱性磷酸酶、钙、磷浓度

静脉注射1mg维生素D后,测定其血清磷值,隔5天后再测定饥饿时血清磷值,若其值增加,则可为维生素D缺乏的指标。口服磷酸钠盐24h后，血浆Ca值减低。腕部骨骺部增大也是一个简单诊断佝偻病的方法。

现在用同位素蛋白结合方法测定25-(OH)D3，或1，25（OH）D3，正常人血中25-(OH)D3浓度为15.2±5.6ng·ml-1，若小于4ng·ml-1，临床上易有佝偻病及骨质软化。1，25（OH）D3血浆正常。水平为3～6ng·ml-1，但由于这方面工作不多，其正常低限与最理想水平尚未确定。

（2）维生素D需要量由于日光照射皮肤可产生维生素D，从外界应予补充量受日光照射的影响，宇身航员未得到日光照射1～3个月之久，每天给以维生素D或25（OH）D310ug可以维持血浆25（OH）D3的正常水平。从出生到青春期供应量为10ug（400IU）孕妇乳母10ug。在整个生命过程中，钙磷进行动态平衡，骨骼不断进行重建，成人也需要一定量的维生素D约为5ug。

5.3.5　来源

鱼肝油、牛奶、蛋黄等动物性食品中有维生素D3，蕈及麦角中维生素D2，皮肤中7-脱氢胆固醇经紫外线照射变为维生素D3前体（Previtamin D3），然后在一定温度下异构为维生素D3，这一过程比较缓慢，37℃时维生素D3可达80%，温度低时转换率小些。皮肤中维生素D3与前体仍继续异构为维生素D3为机体所利用。因其转变过程缓慢，不致产生毒性，血浆25（OH）维生素D3不超过80%，温度低时转换率小些。皮肤中维生素D­3与前体呈一定的平衡。血浆中有维生素D3结合蛋白，可将维生素D3从皮肤中带到血流中，这种蛋白不与前体结合。为了获得新的平衡，前体不断地变成维生素D3。停止照射后，皮肤中储存的前体仍继续异构为维生素D3为机体所利用。因其转变过程缓慢，不致产生毒性，血浆25（OH）维生素D3不超过80ng·ml-1，摄取大剂量者可上升到400 ng·ml-1，易产生毒性。

5.3.6　临床应用及大剂量的毒性

维生素D除防治维生素D3缺乏病外1，25（OH）2D3可防治下列病症：①肾性骨病，肾功能不全缺少1位羟基化酶，体内不能合成1，25（OH）2D3必须从体外摄取；②难治疗抗维生素D3佝偻病，由于遗传因素，磷从肾排出过多；③甲状旁腺素缺少症，患者不能在低血浆Ca时产生1，25（OH）2D3；④抗维生素D的佝偻病，维生素D供应正常但仍有佝偻病，由于代谢上的缺陷，不能1位羧基化；⑤癫痫病人使用苯巴比妥可能导致骨病。也可用25（OH）2D3的生理剂量为1μg/天。此剂量也可作为治疗剂量。

维生素D中毒剂量与生理剂量相差不多，婴儿服用50μg（200IU）或更少一些可以导致血钙过多，肾功能不全。成人中毒剂量个体差异较大，有人口服2000IU中毒现象，口服5000IU者易中毒，口服量不能超过800IU。用维生素D治疗时，要检查血钙水平，如血钙正常不致中毒，轻度中毒有呕吐，食欲不振等现象，重者可致死亡。维生素D毒性可由于血流中25（OH）2D3水平高代替1，25（OH）2D3与蛋白受体结合，因此1，25（OH）2D3不能进入细胞，也不能起控制钙的吸收及动员骨钙的作用，因此血钙水平高，而使肾、心脏及主动脉钙化，治疗维生素D过多时可用低钙膳及动员骨钙的作用，因此血钙水平高，而使肾、心脏及主动脉钙化，治疗维生素D过多时可用低钙膳及糖皮质激素以减低血清钙的水平。

中毒时尿中排出Ca量过多比血钙过高发生较早，尿钙过高易形成肾结石。

维生素D及25（OH）D3可以储存，维生素D储存时间一般为1～4个月，有的可达18个月之久。维生素D代谢物也可产生中毒现象，但由于其生物半衰期短，中毒时间也较短，25（OH）D3可达数周，1，25（OH）2OH3仅有数日。

5.4　维生素E

5.4.1　维生素E的结构与性质

维生素E（VitaminE，VE）是生育酚（Tocpherol,T）与三烯生育酚（Tocotrienol,T3）的总称。自然界共有8种化合物，都有一个色满醇基及植醇的侧链。G-3与T的区别在于前者侧链3｀，7｀及11位有双键，由于色满醇基上的甲基位置及数目之不同而有不同类型，生理活性也不同。对动物的生物活性以α-T为最高（表5-8及5-9），在体外对亚油酸抗氧化作用以δ型为最高，α型最小。在维生素E分子中有三个不对称的C，可以形成光学异构体，消旋式的生物活性仅为dα型之半。色满醇上的OH基可用NH2代替，与相应型的维生素E有相同的生物活性。以CH-NH2代替OH，其β或γ型的衍生物的生物活性与α型相同，色满醇环上三个甲基是生物活性所必需的，甲基数量少，活性低，但基位置不是主要的。

图5-8 8种自然界的维生素E的构造

表5-8 不同类型的维生素E及其衍生物的生物活性（以α-维生素E为100%）

表5-9 各种α-维生素E及其酯的生物活性

维生素E氧化为氢醌或醌，为光热及Fe3+,Cu2+所促进，在酸性溶液中或无氧情况下较稳定。酯式比游离式稳定。市售产品多为维生素E酯。烹调加工，食用油精制，面粉漂白过程中都有破坏，食物经辐射也有损失，但在低温度或真空下进行可减少损失。

5.4.2　代谢

维生素E及基酯的吸收率仅占摄入量的20～40%，酯在消化道内一部分水解为游离式，一部分仍为酯式。摄自变量时（以mg计）吸收率减低。各类型的维生素E在吸收上虽无新差别，但细胞可将其区分。如αγ-维生素E与γ-维生素E的吸收率类似，但组织储留γ-维生素E量有限。所以γ-维生素E的生物活性约为α-维生素E的10%，但也有认为是35%。

维生素E的吸收与脂肪一样，影响脂肪吸收因素影响维生素E的吸收。他是由β脂蛋白运输的。血浆中脂类量与维生素E浓度有相应的关系。组织中维生素E纳入量随摄取量的对数而变化，这点与其他维生素不同。其他维生素在各种组织中（除肝外）都有一定的阈值。组织上的维生素E为游离式，他在肾上腺、脑下垂体、睾丸及血小板中浓度最大。多烯脂肪酸量多的器官维生素E也较多，血浆浓度随脂类量而变化，但血小板浓度承受剂量而改变与类脂含量无关系。所以，以血小板浓度随脂类量而变化，但血小板浓度随剂量而改变与类脂含量无关系。所以，以血小板浓度作为营养指标比血浆中都准确，脂肪组织、肝及肌肉为维生素E最大的储存场所，在细胞内的分布，在肝中以线粒体内膜最多，肌肉中以肌浆网状膜为最多，红细胞中多在膜上，并为α型（表5-10）。由于摄取不同类型的维生素E，血浆中维生素E反映摄取情况，除α型外尚有其他型者。吃母乳的婴儿血浆中有α、γ二种类型，人式哺乳者有α、γ、δ三种类型。喂维生素E缺乏的膳食，血浆及肝中的维生素E容易空竭，其次则为骨骼骼肌及心肌内的，脂肪组织中的消耗最慢。体内可能有二种不同的代谢库，一种容易被动用，一种不容易损失，细胞膜上者可能属于后者。

表5-10 人体组织中α-维生素E含量

维生素E氧化产物维生素E醌或氢醌可以预防或治疗大鼠维生素E缺乏所致的生殖能力损害及营养性肌肉萎缩，维生素E内酯没有生物效用，与葡萄糖苷酸结合从尿中排出。

5.4.3　生理功用

（1）维生素E缺乏的症状根据大鼠的试验维生素E缺乏雄鼠睾丸不能生成精子，雌鼠卵不能植入子宫内，胎儿被吸收。维生素E缺乏动物，肌肉易病变，可有肌酸尿，肌肉麻痹，草食动物非常敏感，心肌易麻痹，突然死亡。早产或新生儿维生素E水平低，红细胞溶血试验敏感，维生素E缺乏动物红细胞存活时间短，长期缺乏的猴子有贫血现象。

维生素E缺乏大鼠的心脏、肌肉及睾丸不但有组织的病理病变，而且酶也有改变，三种组织中的肌酸磷酸激酶，肌肉及心脏中乳酸脱氢酶、谷草转氨酶及肌肉中丙酮酸激酶及谷丙转氨酶都降低而血浆中上述酶及酸性磷酸酶增加，可能由于这些酶从受损害的组织流入到血浆中所致，上述三种组织变化较肝明显。

（2）生化功能

①抗氧化作用：维生素E为细胞膜（或细胞器膜）上的主要抗氧化剂。细胞膜由蛋白质与脂类组成。蛋白分子嵌入磷脂基质之中，离子极性物质向外，除结构蛋白外，膜的表面尚有结合较松的外周蛋白，这两种蛋白都与酶有关。维生素E在膜上色，满醇部分在外而侧链在内，与不饱和脂肪酸[尤其是花生四烯酸（20：4酸）]作用，侧链4｀，8｀位甲基陷入脂肪酸系统所生成的自由基与之起作用，从而保护膜上的多烯脂酸免受自由基的攻击，维持了膜的完整性。

需要NADPH的氧化酶生成超氧化物，在超氧岐化酶（Superoxide dismutase,SOD）作用下，与膜上及其附近的H+作用下生成H2O2，H2O2分布于膜及胞浆内。在胞浆内谷胱甘肽过氧化酶（Glutathione Peroxidase,GSH-Px）将H2O2分解。在膜上H2O2与O3形成羧基自由基，维生素E氧化成醌，又藉谷胱甘肽将其还原为维生素E。维生素E缺乏或自由基过多时，维生素E用竭后，膜上多烯脂肪酸才受自由基的攻击。维生素E与上述酶（还包括过氧化氢酶，但这种酶在H2O2浓度低时，效果很小）构成了体内抗氧化系统。在维生素E缺乏动物，其他酶可能活力增加。

电镜观察，肌肉及心肌线粒体膜的破裂为维生素E缺乏的初期病变。正常细胞膜用四氧化饿固定，膜为二道黑中间亮的构造。维生素E者线粒体及内质网膜丧失明暗对比，补充维生素E后，可以恢复。从功能上也证明维生素E与细胞膜的关系。维生素E缺乏者的红细胞膜易破裂有溶血现象，一些酶由于膜的破坏，由组织流入血浆中。

维生素E的一些功能可由其他抗氧化剂所替代。

②对脂类代谢的影响：维生素E缺乏动物体内抗氧化功能减少，肝脏及血浆中脂类过氧化作用加强，尤以肝脏为甚，脂类代谢也有改变。维生素E缺乏大鼠甘油三酯（TG）在肝中增加73%，血浆中增加35%，胆固醇在肝及血浆中均增加，磷脂含量无变化。组成的脂肪酸也有改变。维生素E缺乏动物肝中单烯酸增加，在磷脂中亚油酸明显减少，C20：4酸增加，尤以TG增加的多，在血浆中都是油酸增加，亚油酸减少。维生素E缺乏大鼠肝内质网膜的脂肪酸碳链延长及脱氢作用增强，但如补充维生素E可在48h后恢复正常。

关于动脉壁脂类与维生素E关系，近年来也有研究。维生素E缺乏动物不论加以胆固醇与否动脉壁脂类过氧化物增加。补充维生素E者，动脉粥样硬化发病率及广泛性均较维生素E缺乏或补充其他抗氧化剂者为低。但在人体试验中，对血脂高者尚无报道，对血脂正常者，每日给以600IU维生素E8～16周，血浆脂类无变化。

③对衰老的影响：血及组织中脂类过氧化物水平随年龄而增加，维生素E缺乏动物也有类似的现象，脑、心肌、肌纤维中褐脂质（Lipofusin）比同年龄补充维生素E者要多。有些作者从维生素E对氮代谢影响阐述维生素E对衰老的作用。大鼠喂以不同水平维生素E83周。高维生素E体重增加到70周，睾丸也比对照组大，并推迟退化时间。N贮留9周时最多，22周起逐渐减少，66周时N损失量大于摄取量。但高维生素E者N排出量比低者要少。血浆总蛋白从9周到44周逐渐增加。高维生素E者比低者多9～16%，以后血浆总蛋白逐渐减低。试验末，高维生素E者为低者之121%。维生素E可能减缓动物成熟后蛋白质分解代谢的速度。有些老年病学者认为衰老的过程是自由基对脂类、DNA及蛋白质损害的积累，所以主张给以大剂量维生素E以减缓衰老过程。

④对前列腺素类化合物（Prostaglandin,PG）的影响：维生素E的功能如抗血小板聚集及肌肉退化可能都与PG有关。关于这方面工作尚在进行中，还未阐明。维生素E缺乏动物血小板合成PG增多，肌肉及睾丸等组织中合成又减少。每日剂量400～1200IU，维生素E也可减少人的胶原蛋白所诱导的血小板聚集。维生素E与其醌有同样效用。维生素E可能对血栓病人有好处，临床给予大剂量维生素E使血小板维生素E值为正常值3倍并减轻血小板聚集作用。PG是由C20：4酸藉脂类氧化酶作用形成羟基C20：4酸，再通过环氧化酶作用而合成。维生素E能抑制环氧化酶作用，因此，维生素E缺乏动物产生较多的PG（如凝血噁烷等）使血小板聚集作用加强，但也有人认为维生素E抑制脂类氧化酶作用，使C20：4酸变成羧基，20：4酸减少。

肌肉也是对维生素E营养状况敏感的组织。维生素E缺乏动物环氧化酶受到抑制，PGE2及PGF2合成减少，可能为肌肉发生病变及C20：4酸增多的原因。口服维生素E48h后PG合成能力、磷酸肌酸激酶活力恢复较慢，口服5日后才恢复。

⑤对眼睛的影响：视网膜色素上皮组织对维生素E营养状况特别敏感。维生素E缺乏大鼠色素上皮细胞多烯脂肪酸减少，脂类过氧化物积累，溶酶体数目增多，视网膜电流减少，光受体外段的远端的圆盘小泡化（Vesiculation），吃维生素E缺乏饲料6个月，再加以大量维生素E，视网膜细胞膜的损坏可以修复，色素上皮细胞仍有褐脂质积累。但吃终生E缺乏饲料一年左右，光受体内外段均消失，形态上的改变就不能修复。维生素A或E缺乏均使大鼠视网膜杆状细胞损失，二者均缺乏时比仅缺乏一种时损失更严重。

大剂量维生素E可以减少高O2对机体的损害，减轻眼晶体纤维化。早产儿呼吸困难常给以O2，可能产生眼晶体后纤维组织形成（RLF），注射维生素E可预防。

⑥对环境污染的抗击作用：许多环境毒素可产生自由基，维生素E可减少其毒性。城市空气中NO2及O3易使肺损伤。大鼠NO2暴露后，缺E组除肺维生素E量下降外，其他指标如肺重，蛋白质、脂类及抗击自由基酶系统活力均增加。补充维生素E者肺维生素E上升，其他指标无改变。缺E组无多余维生素可输送至肺。必须动用其他抗击自由基酶系统。

维生素E对半乳糖胺或CCl4所导致肝损伤的脂质过氧化也有一定的抑制作用，对甲基汞及铅中毒有一定上的解毒作用。

维生素E的抗癌作用在动物试验尚未肯定。但维生素E可破坏亚硝基离子，在酸性情况下反应快。在胃中维生素E对阻断亚硝胺的生成比维生素C更有效。

5.4.4　来源

维生素E广泛存在于植物食品中，动物性食品以dα型为主，植物油（橄榄油及椰子油了除外）的维生素E含量较多，与亚油酸等多烯脂肪酸含量相平行。维生素E为多烯脂肪酸的抗氧化剂，但维生素E在各种植物油中类型不同，α型较少，如豆油仅占8～10%。常见食品的α-维生素E含量及油中各类型的维生素E分别列入表5-11及表5-12中。

影响食物中维生素E含量的因素很多，食物成分表的数字不能代表某个样品的数字。如牛奶因季节不同，含量也不同。维生素E不稳定，在储存烹调过程中都有损失，炸土豆片在室温中储存2周，损失48%。植物油在储存过程中损失较少，精制及烹调时损失较多。面粉漂白也可以破坏维生素E，食物加热又与氧接触，维生素E损失较多。

表5-11 食品中α-维生素E270的含量（μg·g-1）

表5-12 植物油中维生素E的含量（μg·g-1）

5.4.5　需要量

（1）营养评价指标

①红细胞溶血试验：红细胞与2～2.4%H2O2保温后，溶血出来的血红蛋白量与蒸馏水保温所溶出者相比较，用百分数来表示，其值与血浆维生素E水平有一定的关系。

②血浆及红细胞的维生素E测定：红细胞中维生素E的正常平均值为230±13μg%,血浆为984±914μg%。红细胞的维生素E变化较小。血浆的维生素E水平低于0.5mg%为缺乏。但血浆值与总脂类相关。血脂低时，血浆维生素E低，维生素E可能并不缺乏。现在用血中维生素E与脂类比例来表示维生素E的营养情况，即每克脂类维生素E的含量不得少于0.8mg。常用的维生素E营养评价指标列在麦5-13。

（2）影响需要量的因素

①维生素C与维生素E的关系：维生素C与维生素E都有抗氧化作用，但维生素E为脂溶性者，防止生物膜的脂类过氧化更有效。二者有协同作用。缺E者若补充维生素C可使血浆维生素E水平升高，但不能减少脂类氧化及红细胞溶血作用及GSH水平。维生素C慢性缺乏豚鼠组织中维生素E水平降低50%，上述结果说明维生素C可节约维生素E。但大剂量维生素C作用与之相反，可以减低维生素E抗氧化能力。喂以0.41IU维生素E的豚鼠每日补充2或10mg维生素C，高维生素C组红细胞溶血及肝脂类过氧化作用加强，血浆维生素E及红细胞GSH减少。喂0.8IU红细胞溶血及脂肪过氧化作用不受影响，说明大剂量维生素C能减低体内抗氧化的能力，相应地提高维生素E需要量。

表5-13 维生素E营养评价指标

影响维生素B6需要量的因素有下列几种：

①膳食组成的影响：蛋白质摄取量高，维生素B6需要量也增多，如摄取100g蛋白质，每日应摄取1.75～2mg，低蛋白时为 1.25～1.50mg。

②激素的影响：口服雌激素类避孕药可以导致15～20%服药者的色氨酸代谢不正常，说明维生素B6=可以使75%色氨酸代谢不正常者恢复正常，给以30mg者，可以全部纠正。但给以正常供应量2mg维生素B6，血浆PLP，红细胞转氨酶正常。所以认为雌激素抑制色氨酸代谢中的犬尿氨酸酶。高甲状腺素者维生素B6辅酶活力减低，维生素B6需要量也增多。

③药物的影响：使用异烟肼治疗肺结核时，发生周围神经炎，补充维生素B6可以预防。环丝氨酸（抗结核药）所引起的神经上的不正常，尿中维生素B6排出量增多，大剂量维生素B6可以预防。

④怀孕：在妊娠后期，妇女的PLP浓度比未怀孕者要低，色氨酸代谢物从尿中排出增多，血浆PLP在怀孕一周后增加，在分娩时降低水平，哺乳期仍然很低，可用每日2～5mg剂量纠正之。

⑤年龄：年龄可能导致维生素B6代谢上的变化，使组织中维生素B6水平偏低。小白鼠试验证明老年的动物PLP的磷酸活力增加，使肝中PLP减少。

⑥酒精的影响：嗜酒者血液中维生素B6水平低。大鼠试验证明不拘维生素B6摄取量多少，酒精使血浆及肝中PLP水平降低。

（4）临床应用　 癫痫（Seicure）可能由于在中枢神经系统中，PLP对于谷氨酸脱氨酶的脱辅基酶蛋白不能结合，使γ-氨基丁酸（GABA）减少，GABA为中枢神经系统递质的抑制剂。早期给以大剂量维生素B6（10～25mmg），可以治疗。婴儿由于母亲维生素B6摄取量不足，奶中维生素B6缺少，或者人工哺乳者在加工及储存过程中，食品中维生素B6破坏等情况都可引起婴儿癫痫发作，可用2mg维生素B6治疗之。镰状红细胞也可以用大剂量维生素B6防治。缺铁性贫血症患者，给以2.5mg或更多的维生素B6，有利于血红素至少及红细胞的形式，但不能使之完全恢复正常。用左旋多巴胺治疗帕金森病若同时服用维生素B6，可减轻其副作用。亦有用于治疗怀孕期的呕吐、恶心，在有些情况如黄嘌呤尿、胱硫醚尿、高胱氨酸尿、高草酸尿、脉络丛及视网膜的环形萎缩（gyrate atrophy），有时给以维生素B6有效。

一般说来维生素B6毒性很小，每斤体重1gPN对狗、大鼠及兔子都无不良影响。PM毒性虽大，一般为PN2倍，但仍属于毒性很小的物质。但根据最近的报道，狗服用大剂量PN后，感觉神经传导的速率减慢，背侧神经佷的个别纤维的髓磷脂损失，病人服用大剂量（每日服用2～6g，持续时间为4～40月）有共济失调，远侧肢体的位置与震动感觉功能损失，腱反射消失等感觉神经病。关于大剂量维生素B6的毒性问题值得进一步观察。

5.10　叶酸

5.10.1　结构与性质

叶酸亦称蝶酰谷氨酸，他的结构式如图5-30。为黄色结晶，不溶于冷水，但其钠盐很容易溶解。在PH4以下被分解为其组成物：蝶啶（pteridine）、对氨基苯甲酸及谷氨酸。在PH5以上比较稳定。他不存在于自然界中也无生物活性；但为具有生物活性的叶酸盐（floate）的前体。从病毒到人都需要叶酸盐，它是-碳化合物转移的中间体。将叶酸盐必须有下列三点：①将吡嗪环还原为二氢及四氢叶酸两种形式。二氢叶酸（dihydro　 folate,fh2）在哺乳类动物中组织中的二氢叶酸还原酶作用，在NADPH参与下，还原为四氢叶酸（teetahydrofolate,THFP）；②将谷氨酸的数目增多，可增到7个；③在N5或N10处联结1-C基团。有些叶酸盐类似物如氨基蝶呤、氨甲蝶呤等能与二氢叶还原酶发生不可逆的结合，阻止了四氢叶酸的生成，从而抑制了1-C基团的转移。

图5-30　叶酸和四氢叶酸的结构式

5.10.2　代谢

食物中叶酸盐为谷氨酸结合型者，在消化道内被上皮细胞溶酶体结合分解成单谷氨酸，再还原至THFA，才被小肠吸收。在血及组织液中主要为N5-甲基THFA。在细胞内者以多谷氨酸形式贮存。体内储存约5～10mg，其中一半储存于肝内，但通过细胞壁运输时，被血浆或组织中结合酶所分解。血清中有两种叶酸盐结合蛋白，一种结合量大但亲和性较小；另一种结合最小但亲和性大。前者为白蛋白，后者为β-球蛋白。血清中结合蛋白对氧化型叶酸盐（FH2）的亲和力较还原型者（THFA）要大，可能由于把氧化型的运输至肝内加以还原。血清中叶酸盐含量男女成人儿童之间无区别，但孕妇中结合能力增加，血清叶酸盐含量较高。新生儿的血清结合能力高，血清及红细胞中叶酸盐水平都是最高的。

体内的叶酸盐与细胞中蛋白结合，或在细胞膜上，或在细胞内。

（1）细胞膜上结合蛋白 小肠上皮细胞膜，脉络膜，肝、肾细胞膜上都有这种蛋白。肾中结合蛋白可能与肾小管叶酸再吸收有关。腹腔注射[3H]叶酸盐后0.5h，放射性在核及微粒体膜上，但稍长时间后，大多数叶酸盐与细胞浆及线粒体的蛋白相结合，叶酸盐为还原型及含多谷氨酸，这个现象说明叶酸首先与质膜上的蛋白相结合，而进入到细胞内。

在脑脉络丛的质膜中，也有可以与叶酸结合的蛋白。他与N5-甲基THFA）与蛋白相结合。在肝中也有结合蛋白，主要在肝的线粒体及胞浆部分。胞浆部分的蛋白用交链葡萄聚糖胶G-150柱层析法分成三部分，即FBP-CⅠ、FBP-DⅡ及FBP-CⅢ。线粒体部为MFBP。结合的叶酸为多谷氨酸者的，未结合者为单谷氨酸者。FBP-CⅡ部分在肝中最多，其次为肾。叶酸盐供应不足时，其蛋白量不减，未结合之叶酸盐减少较多，结合者减少较少。MFBP，进一步用DEAE-纤维素层析法可分成二部分：一部分与2甲基甘氨酸脱氢酶相结合；另一部分与四基甘氨酸脱氢酶相结合。但是否参与这些酶的反应，尚待进一步探讨。

叶酸盐在尿中及胆汁中排出。排出物在尿中主要为乙酰氨基苯甲酰谷氨酸（Acetamidcbenzoyglutamicacid）,但也观察到注射标记的叶酸盐后，大部分放射活力从胆汁中由不具有生物活性的物质排出，其性质尚不明了。

5.10.3　生理功用

THFA可携1C基团，他是1C基团转移的中间物。

（1）丝氨酸与甘氨酸的转变　丝氨酸通过转羟甲基酶作用，将β碳原子转移至THFA上，并脱去一分子水，形成亚甲基THFA及甘氨酸，这个反应为可逆的，也可由甘氨酸合成丝氨酸。

（2）组氨酸中间代谢上的作用　组氨酸中间代谢产物N-亚氨甲基谷氨酸与THFA作用，生成N5-亚氨甲THFA及谷氨酸。

（3）高半胱氨酸与N5-甲基THFA作用合成蛋氨酸及THFA，在此反应中需要维生素B12参加，先将N5-甲基THFA高半胱氨酸转移酶上，然后再转移到高半胱氨酸上合成蛋氨酸，同时将N5甲基THFA变成了THFA。

（14）嘌呤的合成　从5-磷酸核糖焦磷酸起始，经过一系列酶促反应生成嘌呤核苷酸，其中有些步骤需要THFA衍生物将1-C基团转移，即嘌呤的2，8位C来源于THFA衍生物所携带的1-C基团。

（5）胸腺嘧啶核苷酸的合成　胸腺嘧啶核酸由尿嘧啶核苷酸，通过胸腺嘧啶核苷酸合成酶（thymidytesynthetase）作用，以维生素5，10亚甲基THFA为甲基供体转变而来。这个反应中所生成的FH2，为FH2还原酶催化，由NADPH供给氢，还原为THFA。

叶酸盐的缺乏导致巨红细胞性贫血，这种形态上的改变，可能由于叶酸盐缺乏影响核酸代谢，尤其是对胸腺嘧啶合成的影响所致。胸腺核苷酸为DNA合成的关键。细胞中有胸腺嘧啶激酶，可使细胞摄入已形成的胸腺嘧啶。这一途径对重新利用细胞破坏后分解出来的胸腺嘧啶提供可能性，但为胸腺嘧啶核苷酸的合成所抑制。若将脱氧尿嘧啶加入到正常骨髓细胞培养基中，由于可以合成胸腺嘧啶，因而抑制了已有的胸腺嘧啶纳到DNA。巨红细胞性贫血病人不能由尿嘧啶合成胸腺嘧啶，因此，不能抑制已有的有胸腺嘧啶的纳入。这个试验说明了正常人的骨髓细胞功能与患者不同，以及叶酸盐缺乏所导致的巨红细胞贫血的可能发病机理。

5.10.4　来源

叶酸盐在自然界广泛存在，动物物中都有。肝、肾、绿叶蔬菜、土豆、麦麸等含量丰富，但在自然界中为多谷氨结合型者。在烹调中及暴露于空气及光中易被破坏。在长时间烹调或作罐头的过程中，可破坏50～95%。牛乳可用巴氏消毒法毒后，含量约为168.9nmol/L,但煮沸1min，损失2/3。加入维生素C钠盐可以预防破坏，亦有利于叶酸的还原。

5.10.5　需要量

叶酸赵最低需要量为50μg，婴儿50μg，1～3岁100μg、4～6岁200μg，7～10岁300μg、孕妇800μg。FAO/WHO提出供应量为：成人200μg（完全吸收情况下）、婴儿50μg、儿童100μg、孕妇400μg、乳母6～8倍。出生时红细胞中叶酸衍生物浓度最高，早产婴儿没有正常新生儿高。在怀孕最后几周内及哺乳期从母体运输至胎儿的量增多，乳中也有叶酸盐结合蛋白，有利于叶酸盐从母亲血液中输入至乳中，在乳中叶酸盐与蛋白结合，使其不易为肠道细菌所利用，便于婴儿吸收。所以妊娠末期，乳母需要量增加，生长期儿童及青春期叶酸需要量都增加。

由于叶酸供应不足，妊娠末期产娠早期易有巨红细胞型贫血。某些药物及叶酸类似物如抗癌药4-氨基-N10-甲基-叶酸（methotrexate,MTX）及抗疟药2，4-二氨基-5-（氯苯基）-6-乙基嘧啶（pyrimethamine）,都对叶酸盐有拮抗作用。美国禁止使用大剂量叶酸，不得超过400μg。由于他虽可以治疗维生素B12的神经疾患，为了避免大量叶酸可以掩盖维生素B12之不足，所以不主张用大量的叶酸。

5.11　维生素B12

5.11.1　结构与性质

维生素B12（VB12）为钴胺素（Cobalamin）类化合物，他的分子中有4个还原性吡咯环联结在一起，这种构叫做咕啉，他与核苷酸（二甲基苯异咪唑）及核糖相联，另一方面与D-1-氨基-2-丙醇相连，钴与核苷酸之N相偶联（图5-31）。化学上称氰钴胺素为维生素B12，除CN后称钴胺至少。CN可为其他基团代替，成为不同类型的钴胺素。一般称对哺乳类有生理作用的为钴胺素，称对哺乳类及微生物都有作用的为维生素B12。本文中维生素B12泛称此类物。

氰钴胺至少自然界很少，为人工合成产品，可从其他类型转换而来。他是红色结晶，其活力为重金属及氧化还原剂所破坏，但在短期高压消毒（12℃）不被破坏，能溶解在1：80水中，溶液为中性，在PH4.5～5时最稳定。

辅酶B12（即5‘-脱氧腺钳钴胺素）（图5-32）及甲基B12（甲基钴胺素）为哺乳类（人类）组织中最主要的辅酶形式。前者在线粒体内，后者在胞浆内，为合成蛋氨酸所必需者。它们对光不稳定，光解后形成水钴胺素。在氰存在下变成氰钴胺素，维生素B12、B12a、B12b、B12c都可治疗维生素B12的缺乏。

图5-31　氰钴胺素分子式（CN可以其他基团代替）

图5-32　辅酶B12分子式

5.11.2　代谢

食物中维生素B12与蛋白质结合，在胃酸与胃蛋白酶作用下释放出来，又与胃中R蛋白结合，在PH2与8情况下，维生素B12与R蛋白亲和力要比与内因子（Intrinsicfactor,IF）的亲和力分别大50与3倍。因此，维生素B12不能从与R蛋白结合转至IF结合。在小肠中维生素B12-R复合物分解，在10min内维生素B12转移与IF结合。在小肠中维生素B12与IF结合。R蛋白不但在胃中有，唾液、胆汁及其他人体液中也有。IF与胃粘膜壁细胞内质网系统相联系，维生素B12-IF对蛋白酶很稳定。有及猪的每gIF可结合30μg维生素b12进入肠细胞内，在细胞表面游离的IF又可与维生素B12结合。但有人认为IF也进入细胞内。

维生素B12从肠细胞排出到门静脉与血浆中结合蛋白结合。人血浆中有三种维生素B12运输蛋ⅠⅡⅢ（即transcobalaminⅠ、Ⅱ、Ⅲ；TCⅠ、TCⅡ、TCⅢ）。TCⅠ即血浆R蛋白，血浆中80～100%的维生素B12与之结合。TCⅡ在肝中合成，1molTCⅡ与1mol维生素B12或其类似物相结合，血浆中只有10～20%的维生素B12与之结合，它的主要作用是将维生素B12从肠运输至其他组织，如肝、肾、能髓、红细胞、胎盘等。在这些靶组织上有他的受点，将TCⅡ-维生素B12包入，在溶酶体内将其分解，但有人认为分解的场所为溶酶体膜或胞浆内。

TCⅠ及TCⅢ的功用可能一方面保护维生素B12不为细菌所用，另一方面可能将维生素B12类似物如类咕啉及钴胺酰胺从水消化道及体内清除出去。在体内清除是将TCⅠ（或TCⅢ）-维生素B12类似物的复合体进入到肝细胞的溶酶体内将其分解，然后维生素B12类似物由肝排出至胆汁中，其再吸收可能性不大，因IF与维生素B12类似物结合能力比较弱。

维生素B12消化吸收与运输，需要多种因至少参加，因此较易发生维生素B12缺乏。①从食物中摄取量不够，尤其长期素食者维生素B12很容易缺乏；②胃酸过少，不能分解食物中蛋白-维生素B12复合体；③胃切除太多，没有足够胃粘膜产生足够的IF；④胰蛋白酶量不足以分解R蛋白-维生素B12复合体，以致IF与维生素B12结合减少；⑤回肠疾病，IF-维生素B12复合体的受体减少，影响吸收；及⑥TCⅡ运输蛋白缺乏，影响体内运输。

5.11.3　生理功能

1）在人及哺乳动物中有二种生化反应需要维生素B12作为辅酶。

（1）甲基丙二酸与琥珀酸的异构作用

这一反应为可逆的，由甲基丙二酸CoA变位酶催化，其辅酶为辅酶B12，使分子内部重新排列。甲基丙二酸-CoA，可从丙酸、异亮氨酸、缬氨酸而来。甲基丙二酸变为琥珀酸CoA后，可进入到代谢途径。维生素B12缺乏者，尿中甲基丙二酸排出量增多。

（2）高半胱氨酸甲基化变成甲硫氨酸（蛋氨酸）　高半胱氨酸在N5-CH3THFA及高半胱氨酸甲基转移酶作用下，接受甲基变成蛋氨酸。在这个酶系统中，甲基B12为辅助因子，还需要δ腺甘蛋氨酸及NADH。甲基从5N-甲基THFA转移至维生素B12，再转移至高半胱氨酸上而奕为甲硫氨酸。

2）维生素B12缺乏症与生化功能的关系　维生素B12缺乏并不是为巨红细胞型贫血及神经系统的疾患。神经系统的症状，起初为隐性的，先由周围神经开始，手指有刺痛感，后发展至脊柱后侧及大脑，记忆力右减退，易激动，嗅味觉不正常，运动也不正常等等。其主要原因为神经脱髓鞘。这个作用与已知的生化功能尚无明确的联系。

维生素B12缺乏的另一症象为巨红细胞型分血。缺乏维生素B12的贫血与缺乏叶酸者是一样的。现在用“甲基THFA陷阱”假说来解释，在高半胱氨酸转变为蛋氨酸的反应中，N5-甲基THFA，将甲基转移出去，变成THFA，这个反应需要维生素B12参加，如果维生素B12缺乏，这个反应不能进行，N5-CH3THFA不能转变为THFA，而且N5-CH3THFA为体内THFA的主要储存形式，所以导致叶酸（THFA）功能性的缺乏，不能形成其他THFA衍生物以携带1-C基团，而影响体的一些代谢，如嘌呤及胸腺嘧啶核苷酸的合成及组氨酸的代谢等。

维生素B12缺乏时的生化上变化也证实了“甲基THFA陷阱”假说，①恶性贫血而消化道无疾患，叶酸摄取量正常的病人，血浆N5-CH3THFA水平高，可用维生素B12来纠正；②维生素B12缺乏病人血清中N5-CH3THFA清除率慢，而其他叶酸衍生物清除速率快，以上两点都说明缺乏维生素B12，N5-CH3THFA转变为THFA的反应不能顺利进行；③维生素B12缺乏病人，给予大剂量组氨酸后，尿中亚胺甲基谷氨酸排出量比正常者要多，这是由于亚胺基THFA的合成受阻而影响组氨酸代谢，所以其中间代谢产物从尿中排出；④尿中5-氨基咪唑-4-甲酰胺，维生素B12缺乏病人增多，他是合成次黄嘌呤核苷酸的中间产物，需要进一步甲酰化才能变成次黄嘌呤，维生素B12缺乏，THFA减少，不能进行甲酰化，所以上述变化与叶酸缺乏是一致的。

5.11.4　来源

植物性食品中维生素B12含量甚少，豆类根瘤菌可合成一些。肉及乳中较多，人结肠中的微生物可以合成维生素B12，但不能吸收，在粪便中排出。素食者可能从微生物污染的食物及水中获得一些。食物中维生素B12主要为辅酶B12或甲基B12，而且与蛋白质相结合，对热稳定，在碱性中不稳定，在维生素C存在于也不稳定。牛乳经巴氏消毒法损失7%，煮2～5min损失30%，119～129℃消毒13min损失77%，但快速消毒（143℃）仅损失10%。

5.11.5　需要量

维生素B12体内储存量为1～10ng，其中50～90%存于肝内。辅酶B12为主要储存形式，甲基B12为运输形式。体内储存的维生素B12，可维持不摄取维生素b12者的健康达3～6年之久。

最低需要量为维持正常机体的正常功能的必须的外源摄入量。维生素B12最低需要量为0.1μg·d-1。

最低需要量（单位·d-1）=（体内可利用的储存量）/停止摄取后到发生缺乏的时间）（日），

美国供应量，成人、儿童、孕妇分别为3、2、4μg（估计食物中维生素B12有50%被吸收），FAO提出供应量成人为2μg，1～3岁0.9μg，4～9岁1.5μg，10岁以上2μg，孕妇3～4μg，乳母2.5μg，婴儿（人工喂养）0.3μg。

5.12　维生素C

5.12.1　结构与性质

维生素C又名抗坏血酸（Ascorbic　acid,VC）,为水溶性的，不易溶于乙醇，不溶于脂溶剂中。维生素C在抗坏血酸作用下脱氢，转化为脱氢抗坏血酸（DHVC）（图5-33）。

图5-33　维生素C的构造式及其氧化还原

许多动物能合成维生素C。人、猴及豚鼠不能合成，需要从外界摄取，它很容易氧化，加热、暴露于空气中，碱性溶液及金属离子Cu2＋、Fe3＋,都能加速其氧化。维生素C氧化为DHVC，这一反应为可逆的，因此在体内形成氧化还原系统，然后再由DHVC氧化到二酮古洛糖酸(dikotogulonicacicd),草酸等。

5.12.2　代谢

维生素C在体内的保存率与剂量有关，剂量有关，剂量愈小，在体内保存率愈高，可以完全不从尿排出。摄取100mg,可以完全保留在体内。180mg时保留76%，1.5g,保留50%，大剂量时未被吸收者残留在肠内，影响渗透压，可引起腹泻。维生素C已饱和者注射1g维生素C，收集24h尿，测定其生物半衰期为337h，24h内排出剂量的83%，其中84%为维生素C，其他为维生素C硫酸酯及草酸。在正常情况下，维生素C体库为1500mg，其大小不随身体大小而变化，分布在体内水溶液部分，以肾上腺、胰、脾、唾液及睾丸的浓度最高。维生素C缺乏时，浓度下降，豚鼠每日给予25及250mg维生素C，肾上腺及脑下垂体浓度上升，其他组织浓度不变，有些报告也认为组织及眼球维生素C，肾上腺及脑下垂体浓度上升，其他组织浓度不变，有些报告也认为脑组织及眼球维生素C浓度剂量上升，在脑中以浓度为最高。

当大量的维生素C摄入后，体库饱和，从尿中的排出，在血浆维生素C浓度低时，肾小管可将其吸收，血浆浓度升高到1.4mg%，肾小管不再吸收，以防止血浆浓度再上升，从尿中排出。Ginter认为最大的体库，应为所有组织达到饱和状态，每日300～600mg，即可达到这种水平，体库存为5g。尿中主要排出物除维生素C、DHVC外，尚有维生素C通过血脑屏障碍有关，游离维生素C能不迅速通过。人类维生素C的排出途径主要为尿，大便中维生素C及通过呼吸道（以CO2形式）排出均甚少。豚鼠但从尿中排出，也可从肠道及呼吸道中排出，说明豚鼠可以将维生素C完全氧化分解。

5.12.3　生理功能

（1）氧化还原作用　在生物体内，维生素C/DHVC的氧化还原反应与巯基（——SH）/双硫键（——S——S）系统相联系。因此维生素C可使体内——SH水平提高。维生素C在体内可能有清除自由基的作用，有些化学物质对机体的损害，都涉及到自由基的作用，如氧、臭氧、二氧化氮、洒精、四氯化碳及抗癌药中的阿拉霉素对心脏的损伤。维生素C作为体内水溶性的抗氧化剂，可与脂溶性抗氧化剂有协同作用，可能在防止脂类过氧化作用上起一定的作用、人眼晶体在光的作用下，也可产生O2的自由基，可能为白内障产生的原因。这些自由基在正常情况下为体内抗氧化剂如维生素C、麦胱甘肽所清除、所以大量的维生素C可以阻止这种过氧化作用的破坏。

（2）维生素C对结缔组织的影响　维生素C对结缔组织中胶原蛋白及基质中酸性粘多糖的合成都有影响。

①维生素C与胶原蛋白合成的关系：成纤维细胞合成的肽链中，部分脯氨酸及赖氨酸须分别经脯氨酸羧化酶及赖氨酸羧化酶的作用转变为羧脯氨酸及羧赖氨酸，这类酶需要α-酮戊二酸、氧、Fe2＋等因素的参加，维生素C不参与反应，它能使酶Fe2＋复合体中的铁保持2价。维生素C缺乏对快速生长的胶原组织，如伤口命愈合等有明显的影响。

②维生素C与胶原蛋白合成的关系：维生素C对透明质酸有氧化还原解聚作用。维生素C作用为分解透明质酸与蛋白质结合的大分子，因而增加皮肤的渗透性。维生素C也是影响硫酸软骨至少的形成，兔子喂以胆固醇饲料后，注射维生素C者主动脉基质中硫酸肝素及硫酸软骨素-4，都比注射生理盐水者要高，维生素C硫酸酯可能与体内硫酸化有关。

（3）维生素C与某些药物代谢的关系

①维生素C对肝微粒体酶系统的影响；一些脂溶性药物在肝微粒体酶系统作用下，进行羧基化及去四基化，成为极性化合物后，易于从胆汁及尿中排出解毒。有机氯杀虫剂能透发微粒体酶活力。但此酶系统对维生素营养情况反应比较敏锐。维生素C缺乏的程度尚未达到体重下降时，微粒体中羟基化酶系统的活力已下降，其中以细胞色素还原酶的减少最多，约减85%，补充维生素C后，组织中维生素C量在较短时间内恢复正常，但酶活力恢复较慢。

②对组胺的作用：维生素C影响组胺的分解代谢，因此有去组胺的作用。当喂豚鼠以无维生素C饱粒时，组织中维生素C水平降低而组胺水平上升。缺乏维生素C10～12日，组胺水平达到高峰，并维持此量，但若给以一次维生素C5mg·100g体重-1的剂量，可使组胺下降到正常水平。在一些应激情况下[如给以某种药物，毒素，冷（6±1℃）、热（39±1℃）环境，怀孕及烧伤等]，若不给以维生素C，血中组胺上升（约为110～160ng·ml-1）,但给予维生素C5mg·100g体重-1，组胺水平不上升（70ng/ml）。组胺有一定血管扩张作用，因而可增加血管的渗透作用。

③防止联苯胺、萘胺及亚硝盐的致癌作用：合成4-氨基联苯胺及2-萘胺的工人易患膀胱癌。因而怀疑这些物质的代谢产物，如邻羧或羟胺基的化合物，在尿中可能为膀胱的致癌物质，食物中色氨酸某些代谢产物，移植于小鼠膀胱中，也容易生癌。这些代谢物质容易氧化生成致癌物质，但若同时有一定量维生素C存在时，可以阻止其氧化。例如将羧基β苯胺的饱和溶液保温2h，可迅速氧化，但与20mg%维生素C一起保温，可以防止其氧化。如每人每日摄取量300mg时，尿中维生素C含量为4～Ｃ5mg%，可防止这些代谢物氧化。

众所周知，亚硝胺对动物有致癌作用，加工腊肠添加亚硝酸盐以使其色红，食物中的硝酸盐经过微生物作用可产生亚硝酸盐。亚硝酸盐可以与仲或叔胺作用，在胃中形成亚硝胺，这类物质有致癌作用。在食物添加剂及杀剂中常含有这些胺类。维生素C可与胺竞争，与亚硝酸盐作用，因而阻止亚硝胺的产生。但它须与亚硝酸盐同时存在于胃中，其浓度唯分子量计，应为亚硝酸盐的2倍。

④与芳香族氨基酸代谢的关系：酪氨酸为非必需的氨基酸，可以由苯丙氨酸羟化转变而来。这个羧化过程中需要四氢喋啶参加，但逐渐氧化失去作用，维生素C及NADPH将其还原，恢复其作用。

酪氧酸在分解代谢中，先经氨基转换酶作用变成对羧基丙酮酸，再变为尿黑酸，在些过程中有羧基化步骤，需要β-羧基丙酮酸氧化酶及其他因素，如O2、α-酮戊二酸、Fe2＋。维生素C为维持Fe2还原为状态。酪氨酸量少，维生素C缺乏时也可以进行分解代谢，但酪氨酸大量时，则需要维生素C。

体内一些具体生理作用的儿茶酚胺，由酪氨酸转变而来，酪氨酸羧基化变为多巴，然后去羧基变成多巴胺，再羧化为去甲基肾上腺素，再甲基化变化肾上腺素。维生素C营养状况与这些羧基化作用有关。维生素C摄取正常量时，其酪氨酸羧化酶（肾上腺、肝、脑中者）的活力约为缺乏组织的2～4倍。但在体外试验维生素C不能促进其活力。维生素C促进酪氨酸及色氨酸的羧基化作用与促进苯丙氨酸羧基化的作用机理是一样的。都是把在羧基化过程中，被氧化的喋啶还原成四氢喋啶。多巴胺转变成去甲肾上腺素需要的多巴-β-羧化酶。氧、维生素C、延胡索酸为辅助因素。多巴-β羧化酶是一个含铜蛋白，铜必须为Cu2＋，而在羧基化过程中Cu2＋→Cu2＋，维生素C将基还原成Cu2＋。。

⑤维生素C对环磷腺苷（cAMP）的作用：维生素C可使cAMP值增高，由于它能抑制磷酸二酯酶的作用，维生素C与cAMP有相似的结构，两者可竞争磷酸二酯酶上的作用点。如果二者所占的位置已达饱和，则互相竞争。当维生素C血浆浓度达到10-4mol（相当于2mg%），能阻止化酶对cAMP的分解作用。cAMP与cAMP结构也相似，也有竞争作用，所以维生素C增加时，占用了一部分磷酸二酯的作用点，以致cAMP与cAMP也竞争，而有拮抗作用。

（4）维生素C对心血管系统的作用　心肌维生素C含量很少，但血管丰富，维生素C可由白细胞供给，心肌梗塞病人，在发作后12h内，白细胞中维生素C降到低水平。大剂量注射维生素C可降低急性克山病人的死亡率。将患过心肌梗塞病人（40人）分成三组，一组不补充维生素C，第二组补充1g维生素C，第三组补充2g维生素C，试验期计共计6个月。第二组血清维生素C上升，但血纤维蛋白溶解能力及血中脂类无改变。第三组血脂类无改变。第三组血清维生素C上升96%，血维生素溶解能力增加45%，血小板聚集指数下降27%，胆固醇下降12%，β-脂蛋白（LDL）下降，HDL上升。但停止供应后，又恢复到以前的水平。国内外一些作者都观察到长期维生素C供应不足，虽可豚鼠体重，但在主动脉及心脏动脉壁有明显粥样硬化病变。有些作者还观察到这些缺乏动物，血、肝及皮肤内胆固醇的含量都显著高于维生素C正常供应者，饲以高脂（胆固醇）饲料的豚鼠的组织中，胆固醇的含量也以维生素C缺乏都多，而给大剂量维生素C者（每日50mg）较低。因此，认为维生素C影响胆固醇的7位羧基化，使其转变为胆酸的能力减少，不能阻止胆固醇分解及排出，而使其在体内积累。但有些文献报告使用大剂量维生素C不能降低血胆固醇。

5.12.4　来源

新鲜植物中维生素C较多，由于植物中的有机酸及其他抗氧化剂可以保护它免于破坏。在烹调与储存过程中容易损失，新鲜土豆，维生素C含量较多，储存4个月，仅剩4个月，仅剩1/2量，绿叶蔬菜更易损失，菠菜储存2日后，损失2/3。中国的烹调方法，其保存率在50～70%。其酯类衍生物比较稳定。6位棕榈酸酯用于抗油脂氧化。维生素C磷酸酯虽为水溶性者，在中性及碱性溶液中稳定，不被Cu2＋、Fe2＋等离子所破坏，甚至在烘烤过程中也不被破坏，又无毒性，具有与维生素C相同的生物的活性，可作为强化食品用。

维生素C以药片方式补充的效果比从膳食中摄取者的效果要差一些，组织中维生素C浓度要小一些。由于组织对维生素C摄取量有限，多次服用的效果比一次口服同样剂量的效果要好。

5.12.5　需要量及大剂量的副作用

根据英国的试验维生素C最低需要量为每日10mg，可预防坏雨血病的发生，但对于供应量的意见分歧较大。有人认为体库为1500mg，每日转换率为3%，供应量应为45mg。我国曾对56名维生素C营养情况不良青年进行10周不同维生素C剂量的补充，测定血浆、白细胞及尿维生素C浓度。根据这三个指标，供应量为70mg，可以保证机体维生素C营养比较充裕，血浆维生素C约为0.8mg%，白细胞维生素C28mg以上，尿排出量不高，机体能充分利用，浪费较少。

由于上述的维生素C的一引起生理功能，临床上有时使用大剂量维生素C。人体服用后，副作用不大。有人认为草酸为维生素C代谢的产物，从尿中排出，可能与钙生成草酸钙而形成尿结石，但维生素C摄取量低于4g时，尿中草酸量并不增加、此或由于维生素C排出量增多时，使尿的酸性增加，则草酸钙溶解度易形成这二种结石，也易激发痛风。在体外试验时未加盐酸，尚不能说明胃中的情况。在各类型的维生素B12中，只有水钴胺素可被维生素C破坏，但它在生物体内含量不多，所以维生素C对维生素B12影响，在体内不很大。但在某些疾病时，水钴胺素为储存的主要形式，维生素C可能对维生素B12有不利的影响。动物吃高糖饲料时，大剂量维生素C使血。尿及肝中DHVC含量明显增加，可导致动物死亡。大量注射DHVC，使胰岛上的β-细胞退化，血糖增高。吃高谷类膳的人，给予大剂量维生素C后，也可使血中DHVC增加。膳食中以蛋白质代替一部分糖时（如15%酪蛋白膳），则无此现象，所以吃普通膳食时，无此副作用。

大剂量维生素C可能增加机体对维生素E的需要量。人服用5～10g维生素C时，不能吸收，由便排出，以致恶心呕吐。聚骤然停服大剂量，体内代谢仍停留在高水平，较快地将储存量用光。若母鼠在怀孕及哺乳期都给予大剂量维生素C，子鼠断乳后，喂无维生素C饲料，维生素C缺乏症状及死亡的出现时间比一般豚鼠要早一些。所以若停服维生素C或减低剂量时，应当逐渐地减少，使机体有适应过程。

5.13　泛酸与生物素

B族维生素中尚有泛酸及生物素，它们具有很重要的生理功能，但由于来源广泛，人体未发现有典型的缺乏病例。

5.13.1　泛酸

泛酸是丙氨酸藉肽键与α，γ-二羧-β-β-二甲基丁酸缩合而成，它是辅酶A（CoA）及酰基载体蛋白（acyl　carrier　protein,ACP）的组成部分。机体内的泛酸，几乎都用以组成辅酶A及ACP的辅基，其构造式如图5-34。

图5-34　泛酸分子式

辅酶A参与糖、脂类及蛋白质的代谢。在糖代谢中丙酮酸转变为乙酰辅酶A，由此可合成脂酸，或与草酰乙酸形成柠檬酸进入三羧酸循环。12种氨基酸（丙、甘、丝、苏、半胱、苯丙、亮、酪、赖、色、苏及异亮氨酸）的碳链分解代谢都形成乙酰辅酶A。

脂肪酸分解与合成都需要辅酶A参加，在脂肪酸合成时，ACP与其他脂肪酸合成所需要的酶形成一个或几个复合体。这个体系以ACP为中心，其长的磷酸泛酰巯基乙胺侧链，俨然是一摆臂，把一个酶3分子中脂酰基转运到下一个酶分子上。

5.13.2　生物素

自然界的生物素有α、β二种，二者生理功能相同，在常温下稳定，但在高温和氧化剂作用下，可使其失去活性，它的化学结构如图5-35。生物素侧链的羧基与酶的赖氨酸的ε-NH2相结合，作为羧基转移酶及脱羧酶的辅酶（图5-36）。

图5-35　生物素

图5-36　生物素-酶与羧基生物素-酶参与羧基转移作用

受羧基的基团必须接受羧基的基团必须与另一羧基相邻。

这些羧化酶在哺乳动物代谢上有其重要性。例如，在脂肪酸合成的步聚中，乙酰-CoA转变为丙二酰-CoA需要乙酰辅酰A羧化酶。某些氨基酸代谢后生成丙酸，通过丙酰-CoA羧化酶余下而产生琥珀酸，再进行分解代谢。丙酮酸羧化酶不但能形成草酰乙酸进入三羧酸循环，而且还可合成门冬氨酸及形成磷酸烯醇丙酮酸以进行糖原异生。

羧基转移酶及脱羧酶的作用如下：

生物素来源广泛，肠道细菌也能合成，因此人类并未发现缺乏症。已报告的实例，生物素缺乏是人为诱发或摄入大量生蛋清的结果。在蛋清中含有一种碱性蛋白质，称为抗生物素蛋白，它与生物结合成为一种非常稳定，但无活性，难吸收的化合物。蛋清经加热后，这种抗生素蛋白被破坏，不能与生物素结合。

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6　无机盐（常量元素）

6.1　前言

无机盐是存在于体内和食物中的矿物质营养素，由有机物和无机物综合组成。人体已发现有20余种必需的无机盐，约占人体重量的4～5%。其中含量较多的（＞5g）为钙、磷、钾、钠、氯、镁、硫七种；每天膳食需要量都在100mg以上，称为常量元素。另外一些含量低微，随着近代分析技术的进步，利用原子吸收光谱、中子活化、等离子发身光谱等痕量的分析手段，发现了铁、碘、铜、锌、锰、钴、钼、硒、铬、镍、硅、氟、钒等元素也是人体必需的，每天膳食需要量为μg～mg称为微量元素。

无机盐在体内的分布极不均匀。例如钙和磷绝大部分在骨和牙等硬组织中，铁集中在红细胞，碘集中在甲状腺，钡集中在脂肪组织，钴集中在造血器官，锌集中在肌肉组织。

无机盐对组织和细胞的结构很重要，硬组织如骨骼和牙齿，大部分是由钙、磷和镁组成，而软组织含钾较多。体液中的无机盐离子调节细胞膜的通透性，控制水分，维持正常渗透压和酸碱平衡，帮助运输普通无素到全身，参与神经活动和肌肉收缩等。有些为无机或有机化合物以构成酶的辅基、激素、维生素、蛋白质和核酸的成分，或作为多种酶系统的激活剂，参与许多重要的重理功能。例如：保持心脏和大脑的活动，帮助抗体形成，对人体发挥有益的作用。

由于新陈代谢，每天都有一定数量的无机盐从各种途径排出体外，因而必腨通过膳食予以补充。无机盐的代谢可以通过分析血液、头发、尿液或组织中的浓度来判断。在人体内无机盐的作用相互关联。在合适的浓度范围有益于人和动植物的健康，缺乏或过多都能致病，而疾病又影响其代谢，往往增加其消耗量。在我国钙、铁和 碘的缺乏较常见。硒、氟等随地球化学环境的不同，既有缺乏病如克山病和大骨节病、龊齿等，又有过多症如氟骨症和硒中毒。

在这章里讨论常量元素，现分述如下：

6.2　钙和磷

钙和磷是硬组织骨和牙的重要矿物成分。骨的钙/磷比几乎是恒定的，二者之一体内的含量显着变动时，另一个亦随之改变，因此钙和磷常一起考虑。

6.2.1　钙

（1）体内的分布　钙是人体最丰富的阳离子。人体含钙量出生期为28g，成熟期约为1000～ 1200g(20.7～24.8g·无脂肪组织-1)，组成体重的1.5～2.0%。大约99%体钙集中在骨骼和牙齿内，其余分布在体液和软组织中。1g左右在细胞外液。

①骨钙：骨组织储藏了体钙的99%以上，因此骨能被誉为钙库。骨中的无机盐占骨重量的60～65%，其组成和物化性状随人体生理情况而变动。骨钙由非晶体磷酸钙和晶体羧磷灰石两个不同的成分组成。新骨的非晶体矿物质比陈骨的多，这可能由于在骨基质小泡内形成的骨矿物质起初是非晶体形态。骨骼逐渐成熟时，这种物质通过溶解和重晶等过程，最后转变成固相羧磷灰石[Ca10(PO4)69OH2],呈六角形管状细结晶，平均〈500*250*100A。除了钙、磷等主要离子外，还含有大量的钠、镁、碳酸和柠檬酸离子。Na+和CO32-可取代羧磷灰石晶格中的Ca2+或PO3-4，也能被吸附于晶格表面以取代Ca2+或掺入其水化壳中。

骨形成时释放出8H+/晶格。在骨矿化作用和羧磷灰石合成过程中，每沉积1g钙大约释放20mmolH=。因此骨不仅代表混合钙库的钙积储，而且也对电解质和缓冲液起储库作用。非结晶相中钙磷比为1：5，合成的羧磷灰石中钙磷比较低。随着生物学年龄的增加，非结晶相的相对浓度降低。

骨钙和循环不断进行缓慢的交换，每天可达250～1000mg。牙釉质的钙较为惰性。孕妊最初的三个月胚胎中没有钙的沉积，胎重0.5g时，钙浓度迅速上升，以后则渐渐增加，在孕妊最后的三个月，母体血循环中的甲状旁腺素（PTH）水平和肠钙吸收增加时，胚胎从母体获得20g钙。足月新生儿体钙总量大约为体重的1%。

骨转换率随年龄而变动。0～1岁婴儿的骨转换率为100%·年-1。出生时骨骼重约为100g，周岁时则增加一倍，10岁前儿童骨生长时的钙积领储〈150mg·d-1，随着年龄的增加，骨转换率下降10%。网状骨或小染骨中转换率较高。当成年骺闭合，骨的长度稳定后，骨转换率为2～4%·年-1或700mg·d-1.

骨钙的增积（accretion）过程，即骨的回收（resorption）和生成，使钙离开或进入骨质。在成年后，增积继续维持。积储180克钙/年供骨的维持需要，约为骨总量的18%。骨在相对稳定

状态时，骨生成等于骨回吸，骨质量无净变化。青年成人中，男子比女子的骨质量大。40～50岁以后，骨回吸为主，骨质量开始下降。女比男早。每年下降总质量的0.7%。这与钙的摄取量和饮食习惯的变化无关。妇女在停经前开始骨丢失。有些人在停经后加速。

骨钙和循环钙的交换似乎由骨形成离子交换的骨钙不到1%。血液、细胞外液和骨细胞外区的钙占总体钙的1%。两部分合起来成混合钙库。因为大部分骨钙不能迅速扩散以抵御低钙血症，因破费必然动员骨回收吸过程以维持钙的内环境稳定（内稳）。

骨的生长和回吸能维持骨的动态平衡。四类骨细胞——间叶细胞、破骨细胞、成骨细胞和骨细胞都参与，并受激素的控制。如PTH作用于破骨细胞和骨细胞以促进骨回吸。它的分泌同细胞外液浓度呈反相关。降钙素（CT）的作用与PTH的相反，要抑制破骨细胞活动，减少骨的回收。活性维生素D[1α25-(OH)2d3对骨的作用有双重性，一方面促使旧骨回吸，而另一方面又使新骨钙化，此外胰岛素、生长激素、甲状腺素、雄激素、雌激素、肾上腺皮质固醇和无机盐也有调节钙代谢平衡的作用。最近发现催乳激素也能使孕妊和哺乳大鼠的骨钙释放增加。

②血钙L：血液中的钙不及人体总钙量的0.1%。正常人血浆或血清的总钙浓度比较恒定，平均为2.5mol·L-1（9～11mg·dl-1或4.5～5.8mEq·L-）1；儿童稍高，常处于上限。随着年龄的增加，男子血清中钙，总蛋白和白蛋白平行地下降，而女子中的血清钙却增加，总蛋白则降低，但依旧比较稳定。从孕妊开始到三个月末，血浆总钙下降5～10%，7～8个月时最低，钙离子浓度无明显改变，所以总钙的降低可以解释为蛋白结合钙的下降。在孕妊九个月时血清白蛋白下降20～30%。

血浆和体液中的钙存在三种形式：蛋白结合钙、扩散性钙（与有机酸结合的）和离子钙。后两种常称为超滤部分的钙或非蛋白结合钙（图6-1）。由于血浆钙的区域化，总钙量不能反映钙水平，特别在酸中毒、碱中毒或血浆蛋白浓度异常的病人中。钙结合的血浆蛋白主要是白蛋白和球蛋白。前白蛋白部分与钙结合的亲和力最高，蛋白结合钙约81%结合在此部分，其余结合于球蛋白。脑脊液、细胞外液含蛋白质少，钙浓度约为1.25mmol·L-1（5mg·dl-1）是超滤的形式。一小部分扩散性钙是与重碳酸、柠檬酸、硫酸或磷酸构成的盐。血清钙中只有离子钙才起生理作用，正常值为1.14mmol·L-1(0.94～1.33mmol·L-1)。非扩散性钙可逐渐释放钙离子。

图6-1正常人血浆钙的状态

血浆PH的改变能影响血清钙离子的浓度，其关系可用下式表示。

[Ca2＋][HPO42-]HCO3-1/[H＋]=常数

因此，不仅[H＋]下降时可出现[Ca2＋]降低的现象，而且当血清[HPO42-]或[HCO-3]增高时也引起钙浓度降低。当[Ca2＋]降至35mg·L-1时出现手足搐搦。

正常人血中钙、磷浓度之间存在一定关系。以mg·L-1表示时，[Ca]*[P]=350～400。当＞400时则二者以骨盐形式沉积在骨组织；若〈350时，则将妨碍骨组织的钙化，甚至使骨盐再溶解，影响成骨作用，引起佝偻病或骨软化症。钙磷浓度所以能保持恒定主要受激素PTH、CT和1α，25-（OH）2D3的生物合成，PTH释放减少，CT释放增加，1α，25-（OH）2D3形成亦少，因而肠吸收钙少，钙磷沉积于骨，血钙降至正常（参看图6-2）。

图6-2控制血钙水平的因素

（2）生理功用

①钙是构成骨骼和牙齿的主要成分，起支持和保护作用。混合钙库的钙维持细胞在正常生理状态，它与镁、钾、钠等离子保持一定的比例，使组织表现适当的应激性（excitability).

②促进体内某些酶的活动，许多参与细胞代谢与大分子合成和转变的酶，如腺苷酸环化酸、鸟苷酸环化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羧化酶和色氨酸羧化酶等都受钙离子的调节。CAMP生成时，细胞外的Ca2＋进入细胞内，协同cAMP提高磷酸蛋白的活性，经负反馈机制抑制环化酶活性，提高磷酸二酯酶活性，使cAMP减少。钙与淀粉酶牢固地结合以激活其作用。

③钙与细胞膜：Ca2＋的最适水合半径能与细胞膜表面的各种阴离子亚部位结合，调节受体结合和离子通透性，起电荷载体作用。神经、肝、红细胞和心肌等的细胞膜上都有钙结合部位，当Ca2＋从这些部位释放时，膜的结构和功能发生变化。钙调节细胞内信号的触发（trigger），改变细胞膜对钾、钠等阳离子的通透性。

④钙参与神经肌肉的活动，神经递质的释放、神经肌肉的兴奋、神经冲动的传导、激素的分泌、血液的凝固、细胞粘附、肌肉收缩等活动都需要钙。钙能解除失眠，调整心跳节律，降低毛血管的通透性，防止渗出，控制炎症与水肿，维持酸碱平衡。钙主动运输到线粒体参与氧化磷酸化。当血钙〈70mg·L-1时，神经肌肉的兴奋性升高，出现搐搦。

（3）吸收、排泄和储留

①吸收：钙在小肠的吸收分主动转运和扩散转运两部分，是钙摄入量的指数函数，也是主动转运和扩散转运的函数之和，净钙吸收率和肠钙浓度的关系以下式表示：

Jms=Jmax[CaL2+]/K+[CaL2+]+A[CaL2+]

Jms:从肠腔到体液的总钙流（从粘膜到浆膜的钙流）

Jmax:最大主动转运钙流

[CaL2+]：肠腔钙浓度

KT：获得最大主动转运钙流时肠腔钙浓度的一半

A：扩散常数

主动转运过程（Jmax,双曲线函数）受肠腔内存在的膳食成分、体内钙和维生素D的营养状况、生理状况如生长、孕妇、哺乳、老年、性别等因素的影响，与钙结合蛋白和十二指肠的活动成正相关。扩散转运是肠腔CaL2+增加时，扩散转运较大。灌流实验表明：当[CaL2+]=2mmol时，空肠钙吸收率达高峰；＞2mmol时，主动转运的钙流在到饱和。进低钙膳后，小部钙浓度为0.3～2.0mmol,饮牛乳250ml，钙浓度上升到3～8mmol。正常人主动转运能吸收低钙膳摄入钙量的95%，高膳食的80%。一般从膳食摄取钙400～1200mg·d-1。仅吸收20～30%。西方膳食钙吸收率较高，约为30～60%。

食物中的钙多数和膳食的其他成分形成络合物，胃酸增加它的溶解度，消化酶在适宜的PH时，使钙从络合物中释放出来，然后在偏酸性的十二指肠和近端空肠吸收。此处有钙结合蛋白，吸收钙最多。胆盐能增加钙的溶解度以促进吸收。

膳食成分影响钙的吸收和利用（表6-1）。

表6-1 膳食成分对钙吸收利用的影响

植物成分中的植酸盐、纤维素、糖醛酸、藻酸钠和草酸可降低钙的吸收，果胶和维生素C的影响很小。谷类含植物较多，以谷类为主的膳食应供给较多的钙。含草酸多的食物如菠菜，其钙难于吸收且影响其它食物钙的吸收，故选择供给的食物时，不仅考虑钙含量还应注意草酸含量（表6-2）

表6-2 几种常见蔬菜中钙和草酸的含量（mg/100g鲜菜）

近来，鼓励摄食纤维以降低结肠和高胆固醇血症的危险性，但纤维影响钙吸收。如果膳食中既有草酸又有纤维，则钙的吸收更低。维生素C能增加钙的吸收和排出，钙平衡不变，是否影响钙的利用率尚待研究。

膳食脂肪对健康人的钙吸收影响不大，但使脂肪吸收不良或患脂肪痢患者的钙吸收降低。钙能与脂肪酸形成皂钙，当脂肪酸碳链增长，不饱和度降低时，钙的利用率更低。中链脂肪酸能改善脂肪和钙的吸收。婴儿代乳粉、胃切除或胆汁性肝硬变患者的饮食中应用颇适宜。

膳食中补充磷2g·d-1,共15天，钙平衡得到改善。摄取钙800～20000mg·d-1时，改变磷的摄取量，对成人钙吸收不降低。低体重婴儿用钙磷比为0.56～2.4的配方膳喂养时，钙的吸收与磷的水平无关，只与钙的摄取量有关。以前认为钙与磷在肠道结合成正磷在肠道结合成正磷酸钙难溶于水，因而降低钙的吸收，所以强调膳食钙磷比例，现在看来并非如此，但仍应进一步研究。一般膳食中磷含量为钙量的2～4倍。

维生素D可促进小肠吸收钙（详见第五章）。乳糖在远端肠段吸收，增强钙的扩散转运，它被乳糖酶水解成葡萄糖和半乳糖改善钙吸收。婴儿摄食含乳糖的配方膳钙吸收率为60%，不含乳糖的钙吸收率只有36%。人们认为肠菌使乳糖发酵酸，降低肠腔PH，抑制细胞的有氧代谢，形成乳酸钙复合物而增加钙吸收率。其它糖如蔗糖、果糖也能增加钙吸收率。

蛋白质被消化成氨基酸，如赖、色、精、亮、组等氨基酸，与钙形成可溶性钙盐，促进钙吸收。碱剂、应激和卧床不动、食物在消化道中停留时间长，都使钙的吸收率低。

影响钙利用率的生理因素见表6-3。男子吸收钙优于女子。妇女接受雄激素时，钙吸收增加。随着年龄增加，钙吸收下降。60岁以上的老人钙吸收极差。进食钙300mg·d-1,连续4～8周，20岁青年比68岁老人空肠吸收钙多45%；若摄入2000mg·d-1,则多35%以上（图6-3）。207名妇女每天摄取650mg钙，停经前钙平衡-200mg·d-1,停经后-43mg·d-1。绝经妇女雌激素分泌少，钙主动转运吸收降低，骨回吸增加，钙丢失容易引起骨质疏松。以雌激素治疗半年，钙吸收改善20%，血清1α25-（OH）2D3水平改善40%。儿童骨的生长发育旺盛，钙吸收率可达摄入量的75%，其中14%积储在体内。

表6-3 影响钙利用率的生理因素

图6-3 钙摄取量对老年人和青年人钙吸收率的影响 NS：无明显差别

许多疾病例如吸收不良综合症、肝硬化、慢性肾功能衰竭和糖尿病等，外科手术如部分胃切除等均降低钙的吸收。

②排泄：吸收的钙的大部分经肠粘膜上皮细胞的脱落和消化液的分泌排入肠道。除来自膳食的钙以外，小肠消化液有600mg，肠内总钙量约为1200mg/天，其中600mg重吸收（reabsorption）,900mg由粪排出，250mg由尿排出，20～350mg由汗排出，高温作业者汗多，钙在汗中的浓度增加，损失钙可高达1g·d-1。接受期妇女乳中排出的钙约为150～300mg·d-1。

粪钙包括未吸收摄入钙和分泌到胃肠道内源钙。每天进出体内的钙大致相等，处于平衡状态。即钙摄入量=粪钙+尿钙。男子内源钙平均为194±73mg·d-1,其中不吸收者即内源粪钙，平均为130g·d-1。粪钙对钙平衡的调节作用甚小，也不受蛋白质摄入量的影响。

钙吸收后进入细胞外液，与细胞内液、肾小球滤液和骨盐可交换部分的钙不断地进行交换，40～50次·24h-1。正常膳食时，钙在尿中的排出量较为恒定，约为摄入量的20%左右。尿钙和摄入量呈指数关系，与肠吸收的钙正相关。因此，不管膳食摄入钙量变化多大，尿钙排出量的变化不大。它与蛋白质摄取量正相关，有昼夜节律，白天排出多，傍晚最少。

经肾小球滤出的钙，男子平均为10，000mg·24h-1,其中99%在肾小管重吸收，仅排出100mg。当血清钙浓度〈75mg·L-1的低钙状态时，钙完全肾小管重吸收。高钙血症时，尿钙增加，但很少〉500mg·d-1。Ca2+和Na+同在近曲小管主动转运，钠调节游离子的排出。大部分钙在近曲小管、享利襻升支，其余在远端肾单位重吸收。肾脏不能控制体钙的清除，骨代谢病时骨质迅速破坏，肾无清除能力，因此出现高钙血症。PTH、苯噻嗪类利尿剂、低血钠、肾上腺皮质激素、PTH或维生素D过多、制酸剂、高蛋白镁膳、卧床等能使尿钙排出增加.

③储留:学龄前儿童分别供给钙339、555、704和904mg·d-1，钙储留量分别为60、103、125和154mg·d-1，储留量和供给时呈正相关。但是也有摄入量相差很大而储留量差不多的。可能机体对钙的需要不同而影响其储留。磷摄入过多对于钙的储留影响不大。

综上所述，膳食钙供给充足时，机体将根据需要来增减钙的吸收排泄和储留。PTH、CT和α25-（OH）2D3是调节钙代谢的重要激素，它们协同其它激素与磷，保持钙的内环境稳定。

（4）需要量　估计钙的需要量有两种方法：①测定各种年龄幼小动物和死亡婴儿体内内含钙总量，借此以估计在不同年龄阶段钙在体内的平均每日储留量，并考虑到钙的内源损耗，即可估计出人体钙的需要量；根据需要量再考虑膳食中钙的平均吸收率（20～30%），即可估计钙的供给量；②平衡法，常用于成年人，也可用于婴幼儿青少年孕妇和乳母，但对他（她）们应当要求达到适当的正钙平衡。

许多膳食调查的资料指出，我国人民钙摄入量偏低。1.5～6岁儿童的钙摄入量为0.16～0.30g，多数只有供给标准的20～50%，农民多数摄入0.4g，少数在到标准。老人（69岁～80岁）钙摄入量较少（230～260mg/·d-1）。青少年（12～22岁）：0.40～0.85g。

尽管钙的摄入量很低，但从未见钙缺乏病的报道。欧美国家成人钙摄入量（mg·d-1）为800～1000，印度和日本为300～400。秘鲁志愿受试者每天摄取钙100～200mg,仍能维持钙平衡。人对低钙摄入量有适应性，是依靠1α，25（OH）2D3调节肠对钙的吸收率而实现的。

钙的需要量与膳食蛋白质水平有关。当摄取钙500mg·d-1时，蛋白质摄123g者的负钙平衡比46g者更甚。若摄入95g则必需800mg钙才能得到正钙达100mg以上，占总排出量的30%，供给量应增加。寒区阳光不足，皮肤形成维生素D3少，钙吸收差，再加蔬菜水果不足，钙易缺乏，因此寒区居民钙的供给量应该提高。

足月婴儿含钙9.5g·kg-1无脂体重，脂肪占体重的11%，体重若为3.25kg,钙量是9.5*3.25*(1-0.11)=27.5g,其中50%是在孕妊的最后一个月中积储的，约300mg·d-1孕妇膳食中钙量在700～1200 mg·d-1，不会损害生殖过程。

幼婴早期吸乳650ml，得钙200mg·d-1，8个月时获350 mg·d-1，估计维持需要量为3mg mg·kg体重-1，利用率为30%，乳母需要1～2g钙才能保证供应哺乳和骨的代谢平衡。粮农组织（FAO）/世界卫生组织（WHO）专家组推荐孕妊期最后的三个月和授乳时钙的需要量为1200mgd ·­1.但是有许多妇女在钙摄入较低时也能适宜地哺乳。

早产婴儿大约需要90～120mg钙·kg体重-1·d-1，全奶粉100 g·kg体重-1就可提供此量，足月婴儿平均重4kg，从母乳得钙235mg·d-1，三个月的婴儿得钙300 mg·d-1，足以满足骨的需要。配方膳喂养婴儿到1岁，使骨生长发育所需钙〈600mg·d-1。1～10岁儿童在维生素D供应充足时，每天有800mg钙可以保证骨骼的正常生长。

青春期前儿童骨骼生长迅速，钙储留量最大，需要量可为成人的2～4倍。日本建议这时的需要量为1.0～1.5g·d-1。

多数青年人和中年人摄取钙600～1000mg·d-1，可获正钙平衡，但骨质疏松病人呈负钙平衡。长期每天分别摄取500和1500mg钙的两组，比较他们骨质疏松的发病率，未见有差别。但出现病状者与同年龄正常组比较，其钙的摄入量较低。

含动物蛋白和磷丰富的膳食，钙磷比值低，促进排出和PTH释放，使骨质量进行性地下降。固定老弱和相对不活动，骨的脱矿化作用增强。特殊的饮食习惯也可引起尿钙的排出增加而呈负钙平衡。上述情况钙的摄入量足够的。老年人食入钙少，阳光照射不足，容易缺乏维生素D，使钙吸不良，因此　 正常人摄入钙10需要量要稍加提高。补充钙防止老年骨丢失，可预防骨质疏松和绝经妇女的病理性骨折。

00～2500 mg·d-1，并不发生高钙血症，而溃疡病人消耗大量乳和含碳酸钙的制酸剂，钙摄入多将引起钙血症且很快损坏肾功能。类肉瘤或肾石病人摄入钙800～1500mg·d-1，并补充维生素D，可以出现高钙血症。最近发现牙周病患有骨回吸，可能是骨折疏松前的情况。

中国营养学会推荐的钙供给量标准（mg·d-1）如下：从初生至10儿童，600；10～13岁，800；13～16岁，1200；16～19岁，1000，成年男女，600；孕妇，1500；乳母，2000。英国成年男女供给量标准为500，孕妇，乳母各1200mg。WHO的标准，成年男妇为0.4～0.5g,孕妇乳母为1.0～1.2g。

（5）食物含量乳及乳制品含钙丰富，吸收率高。水产品中小虾米皮含钙特多，其次是海带。干果豆和豆制口及绿叶蔬菜含钙亦不少。谷物、肉类和禽类含钙不多。骨粉含钙20%以上，吸收率约为70%。蛋壳粉含大量钙。膳食中补充骨粉或蛋壳粉可以改善钙的营养状况。一些食品中钙的含量见表6-4

图6-4 正常人血浆磷的状态

6.2.2　磷

磷在生理上和生化上是人体最必需无机盐之一，但在营养上对它很少注意。因为细胞中普遍存在磷。动植物都有磷。

（1）体内的分布 成人体内含磷750±50g，11C～14g·kg-1无脂肪体重，约占体重的1%，矿物质总量的1/4。其中87.6%以羧磷灰石的的形式构成骨盐储存在骨骼和收牙齿中，10%与蛋白、脂肪、糖及其他有机物结合构成软组织。例如大脑含5g磷、肝含4g，其余分布于骨肌、皮肤、神经组织和其他组织及膜的成分中。软组织和细胞膜中的磷，多数是有机磷酸酯。骨中的磷为无机正磷酸盐，几乎都在矿物质相中。

生物体液中的磷酸盐形式，其浓度以磷表示。血浆中大部分磷是超滤的，能自由地通过肾小球膜，12%左右与蛋白质结合而不能通过膜（图6-4）。新生儿血浆含无机磷酸盐约为55mg·L-1。六个月的婴儿血磷在65 mg·L-1。15岁左右可达到人血磷水平。正常成年人的血浆中无机磷酸盐的浓度是25～44mg·L-1。男子可保持到30岁，以后随年龄的增长而逐渐降低；妇女在20～35岁就渐渐下降，40岁以后升高，可能与停经、雌激素减少及骨回吸程度有关。在同一个体中夏天高，也有一定的生理变化，波动可达10～20mg·L-1。主要因为磷酸盐在细胞内外液间的突然移动，并非净得失。已糖如葡萄糖，激素如胰、胰岛素胰高血糖或肾上腺素使糖代谢加强时，无机磷酸盐进入细胞形成各种磷酸酯而使血下降。急性呼吸性碱中毒膳食磷摄入低禁食或饥饿都导致血磷降低。酸中毒、组织分解代谢异常或在治疗新生物时细胞释放磷，出现血磷过高。血浆无机磷酸盐水平的变化有助于调节骨转换率。易变的磷库的储存量平均为1.2g，1天内的转换10次。各个器官的转换率不同，大脑最慢，红细胞最快。

表6-4 食品中钙和磷含量（mg·100g食物-1）及比值

血浆磷酸盐的调节不象血钙的调节那样易解释。因为血磷不仅与骨和细胞的无机磷酸盐而且与大量细胞代谢的有机磷化合物处在平衡中。肾对磷的内环境稳定有重要作用。血中钙和磷的相对稳定取决于机体和外环境的钙、磷交换，即吸收和排泄之间的相对平衡。PTH、CT和1α，25-（OH）2D3起调节作用。

（2）生理功用磷存在于人体每个细胞中，其量居无机盐的第二位。对骨骼生长、牙齿发育、肾功能和神经传导都不可缺少。钙和磷形成难溶性盐而使骨与牙结构坚固。磷酸盐与胶原纤维共价联结，起动骨的成核过程（nicleation）,在骨的回吸和矿化中起决定作用。骨形成时潴留2g钙需要1g磷，在形成有机磷时，每潴留17g氮需要1g磷。

磷是核酸、磷脂和某些酶的组成成分，促进生长维持和组织修复；有助于碳水化物脂肪和蛋白质的利用、调节糖原分解，参与能量代谢。2，3-二磷酸甘油酸能调节血红蛋白和氧的亲和力。有机磷酸盐如ADP、ATP、磷酸肌酸等具有储存和转移能量的作用，是细胞内化学能的主要来源。焦磷酸硫胺素、磷酸吡哆醛、辅酶Ⅰ和Ⅱ等能调节酶活力，促进B族维生素的功用。磷能刺激神经肌肉，使心脏和肌肉有规则地收缩。它帮助细胞分裂和增殖及核蛋白的合成，将遗传特征从上一代传至下一代。

磷脂是细胞膜的主要脂类组成成分，与膜的通透性有关。它促进脂肪和脂肪酸的分解，预防血中聚集太多的酸或碱，促进物质经细胞壁吸收，刺激激素的分泌，有益于神经和精神活动。

磷酸盐能调节维生素D的代谢，维持钙的内环境稳定。在体液的酸碱平衡中起缓冲作用。钙和磷的平衡有助于无机盐的利用。磷对细胞的生理功能极为重要。

（3）吸收和排泄

①吸收：从膳食摄入磷酸盐有70%在小肠内吸收，中段吸收最多。磷的吸收需要鸡肉和钙离子的同时存在及有足够的代谢能。肠中磷运输的机理与钙的不同，要有蛋白质及迅速转换的酶参与。磷吸收率为摄入量和食物来源的函数。摄入正常混合膳食时，吸收率约为60～７０％。牛奶喂状的婴儿肠中磷净吸收为65～75%，有乳喂养者则＞低磷膳时，吸收率最大可达到90%。谷类种子的磷为植酸形式的磷，人肠缺少乳糖酶，所以植酸利用率低。预先将谷粒浸泡在热水中或用酵母发面，可降低植酸磷的含量而增加无机磷酸盐的含量，从而提高磷的吸收率。若长期食用大量谷类食品，对植酸磷形成适应性，可不同程度地提高植酸磷的吸收率。

磷的吸收需要维生素D。维生素D缺乏时，血清中无机磷酸盐下降。佝偻病患者血钙往往正常而血磷含量较低。钙、镁、铁、铝等金属离子常与磷酸形成难溶性盐而影响磷的吸收。高脂肪食物或脂肪消化与吸收不良时，肠中磷的吸收增加。但这种不正常情况会减少钙的吸收，扰乱钙磷平衡。

调节肠吸收磷的机理尚未清楚，一般认为由肾操纵。变动摄入量和肾排磷量以控制磷平衡。

②排泄：从膳食摄入的磷，有部分未吸收的，和分泌到胃肠道的内源磷一起随粪排出。每天摄入1.0～1.5g磷的男子，内源粪磷为3mg·kg·d-1。

磷主要经肾排泄。肾小球滤出的磷在肾小管重吸收。尿磷等于肾小球滤过的磷减去肾小管重吸收的磷。可以滤过的磷＞90%，其65～85%由肾小管重吸收。近曲小管的吸收能力最大。肾功能正常时，尿磷约为膳食摄入磷量的2/3。有昼夜变异受肾上腺控制，早晨尿磷/肌酐比值高，睡眠后低。这种昼夜节律与体力活动有关。

肾小管对磷的重吸收是限速过程，与年龄有关。成年有肾小管重吸收磷的能力最大为4～8mg/min。短期注射糖皮质激素，尿磷剧增，清除率和排出部分都增加，但滤过负荷不变。禁食、雌激素、PTH、甲状腺素、高血钙等均能降低肾小管重吸收磷，尿磷排出增加。含铝制酸剂能降低肠对磷酸盐的吸收，使粪磷增加而尿磷减少。血磷水平、酸碱平衡和糖原异生作用对细胞调节磷酸盐的排泄都有影响。维生素D增加肾小管的重吸收磷，减少尿磷的排泄。

4）需要量 正常膳食可供给1g磷/天。我国膳食以谷类为主，磷偏高。美国规定磷的需要量如下：1岁以上男女的钙/磷比为1：1，1岁以下钙/磷比为1.5:1。日本1979年规定1岁以上男女钙/磷比为1：1，不满1岁者1：0.9，比美国的标准高。维持平衡时的需要量（mg·d-1）随年龄而下降，Sherman提出520～1200，男子为870，女子为800。它取决于蛋白质的需要量。磷的生理需要量为12.3mg·kg-1·d-1。儿童、孕妇和乳母磷的供给量应与钙相同。钙/磷比在2：1～1：2算适宜范围。

磷的储留与钙和磷的摄取量有关。当钙摄取量超过940mg·d-1时，增加膳食磷摄取量可使磷的储留量增加。钙摄取量低时则磷储留量亦低。

（5）缺乏或过多膳食磷较为充裕，很少见磷缺乏病。但若长期应用不吸收的制酸剂，则能损害磷的吸收。长期输注含磷低的肠外营养液或长期禁食均能相起磷的缺乏。磷缺乏时精神混乱、颅神经麻痹、运输失调、肌无力、甲状旁腺功能减退、厌食、关节僵硬、血像异常、尿钙增高。嗜酒者约有15%发生低磷血症。补充含磷多的食物可以纠正，也可用药物治疗。

近年来聚磷酸盐、偏磷酸等广泛用为食品添加剂，可引起磷摄入过多。肾小球滤过率〈20ml/min的肾功能不全病人可出现高磷血症，甲状旁腺功能低下和假甲状旁腺功能低下等内分泌疾病也可出现高磷血症。用磷酸盐治疗低磷血症时，若使用过量，也能引起高磷血症。其表现是：神经兴奋、手足搐搦和惊厥。治疗办法是在膳食中加入氢氧化铝或碳酸钙，减少肠磷的吸收，使血磷浓度正常。

6）食物含量 人乳含磷为150～175mg·L-1,约3.3mg·100kJ·g-1蛋白质。钙/磷比为2：1。牛乳含磷100mg/L，或20mg·100kJ-1、30mg·g-1蛋白质。人乳含量可满足正常婴儿生长的需要。早产婴儿生长迅速，有乳不能满足其骨矿化的需要。磷不足是佝偻病的一个致病因素。牛乳含磷高，喂养新儿后，往往因磷摄入过多，新生儿的甲状旁腺功能未完善，不能分泌PTH以调节磷平衡，可引起血钙降低，生后第一周就可发生搐搦。在牛乳中加入乳酸钙，可以减少磷的吸收，防止低钙血症。等到婴儿的甲状旁腺发育完善，功能健全，能维持钙磷代谢平衡时，可以停止钙盐的补给。

食物中肉、鱼、牛乳、乳酪、豆类和硬壳果等含磷较多。一些食物的磷含量见表6.4。

6.3　镁

镁是人体细胞内的主要阳离子，浓集于线粒体中，仅次于钾和磷。在细胞外液，镁仅于钠和钙而居于第三位。1934年首次发现人类的镁缺乏病，认识镁是人类生存不可缺少的元素。镁在人类生理活动、病理失衡和临床治疗中都占有重要地位。近来引起广泛注意，处在研究活跃的领域中。

6.3.1　体内的分布

成人体内镁总量约为20～28g或43mg·kg-1。其中55%在骨骼中，27%在软组织。肌肉、心、胰和肝含镁量相似，约为200mg·kg-1湿重。1%左右在细胞外液。红细胞含镁2.15～3.1mmol·L-1。血清镁含量（mmol·L-1）：北方儿童0.80～1.13，南方儿童0.75～1.1，成人1.2～1.45，脑脊液1.25,汗（热环境中）0.3。血浆中镁有离子型、复合型和蛋白结合型三种形式：比例为55：13：32。红细胞中的镁有70%与蛋白质及核酸结合，不能反映血清镁的变化。白细胞含镁3.0～6.1mmol·10-1白细胞。用放射性镁28Mg示踪试验指出体内可交换镁（镁代谢库）占全身总镁量的15%，大约5g。

6.3.2　生理功用

镁的生理作用广泛并重要，分述如下：

（1）镁是酶的激活剂 镁激活多种酶活多酶如已糖激酶、钠-钾-ATP酶、羧化酶、丙酮酸脱氢酶、肽酶、胆碱酯酶等，参与体内许多重要代谢过程，包括蛋白质、脂肪和碳水化物的代谢，氧化磷酸生命线作用、离子转运、神经冲动的产生和传递、肌肉收缩等。B族维生素、维生素C和E的利用，核酸与核体的完整性、转录和转译的逼真性全凭镁的作用。它几乎与生命活动的各个环节有关。

（2）镁与骨　镁是骨细胞结构和功能所必需的元素，使骨骼生长和维持。镁可影响骨的吸收。在极度低镁时，甲状旁腺功能低下而引起低血钙。骨培养于低镁溶液中时，可使骨吸收降低。

（3）镁对心血管的影响　镁主要作用于周围血管系统引起血管扩张，小剂量应用可发生面红、出汗及温暖感，与体温调节有关。较大剂量则可降低血压，在正常人尤为明显。镁缺乏使血管紧张肽和血管收缩因子增加，引起动脉的突然收缩。

镁是肌细胞膜上Na＋-K＋-ATP-酶必需的辅助因子，Mg2＋与磷酸盐合成Mg2＋-ATP为激活剂，激活心肌中腺苷酸环化酶，在心肌细胞线粒体内，刺激氧化磷酸化。它能促进肌原纤维水解ATP，使肌凝蛋白胶体超沉淀和凝固，又参与肌浆网对钙的释放和结合，从而影响心肌的收缩过程。

在缺氧情况下，心肌中镁很快丢失，心肌纤维坏死，而摄入镁盐后可使逆转。死于心肌梗塞者心肌镁含量减低，而死于慢性心脏病者心肌镁含量却并不减少。因此，认为心肌含镁降低时是心肌梗塞患者易发猝死的一个因素。饮用硬水地区心肌镁含量较高，心脏病猝死率低。

Mg2＋抑制房室和室内传导，并降低心肌应激性，对低镁或钾及其它原因引起的过速性心律情况下，当血浆水平增加时可抑制PTH分泌，血浆镁水平下降时，则可兴奋甲状旁腺，促使镁自骨骼，肾脏和肠道转移至血中，但其量甚微。当镁水平极度下降时，可使甲状旁腺功能反而低下，经补充镁后该腺体的功能即可恢复。

甲状腺素过多可引起血清镁降低，尿镁增加，镁呈负平衡，甲状腺素又可提高镁的需要量，故可引起相对缺镁，因此对甲亢患者必须补给镁盐。

（5）胃肠道作用　低张硫酸镁溶液经十二指肠时，可使奥狄括约肌松弛，短期增加胆汁流出，促进胆囊易于排空，具有利胆作用。碱性镁盐可中和胃酸。镁离子在肠腔中吸收缓慢，促进水分滞留，引起导泻作用。低浓度镁可减少肠壁张力和蠕动，有解痉作用，并能对抗毒扁豆碱的作用。

（6）钙对镁的拮抗　镁与钙使神经肌肉兴奋或抑制的作用相同，不论血中镁或钙过低，神经肌肉兴奋性增高；反之，则有镇静作用。但镁和钙又有拮抗作用，竞争与某些酶的结合，在吸收、排泄及对心脏和神经肌肉等活动方面表现出相反的作用。由镁引起的中枢神经抑制和肌神经接点处的传导阻滞，可被钙对抗。动物经麻醉后，静脉注射氯化钙可以迅速苏醒，所以镁中毒后以钙解毒。镁和钙对细胞渗透压的作用相反。镁和钙离子在肠道吸收时有竞争作用，因此低镁血症的毒性作用，常可由于摄入含钙食物而加重。

（7）镁与钾 镁能兴奋细胞膜上的钠钾ATP酶，使细胞外钾向细胞内移动，增加注入。镁能降低钾离子的通透性，减少细胞失钾。镁缺乏时，钠泵活动被抑制，细胞内钾外导致细胞内低钾。

6.3.3　吸收和排泄

（1）吸收 镁摄入后主要由小肠吸收，吸收率一般约为摄入的30%。硫酸镁灌肠发生高镁血症时结肠也能吸收，大肠很少或不吸收。镁的吸收与膳食摄入量的多少密切有关，摄入少时吸收率增加，摄入多时吸收率降低（表6-5）。水对镁的吸收起极大作用。镁主动运输通过肠壁，其途径与钙相同。摄入量高时，二者在肠道竞争吸收，相互干扰。膳食磷酸盐和乳糖的含量、肠腔内镁的浓度及食物在肠内的过渡时间对镁的吸收都有影响。氨基酸增加难溶性镁盐的溶解度，所以蛋白质可促进镁吸收。膳食纤维降低镁的吸收，使血清、骨及肾的镁水平低。空肠中镁的吸收信赖于活性维生素D。

表6-5　镁摄入量与吸收率的关系

(2)排泄 健康成人食物供应镁约200mg·d-1，大量从胆汁、胰液分泌到肠道，其中60～70%随粪便排出，少量保留在新生组织，有些在汗或脱落的皮肤中丢失，其余从尿排出。肾是排镁的主要器官，每天排出约50～120mg（约占1/3～1/2摄入量）。正常情况下，分泌的镁大多被肾小重吸收，最大可达0.6mmol·kg-1·min-1。吸收和排泄平衡时，摄入量的变动并不影响镁的内环境稳定。肾控制镁，肾阈的高低决定于血清镁的水平。

肾中镁运输的位置在享利襻升支。PTH和cAMP促进镁的运输。跨上皮细胞正电压驱动此处镁的净吸收。镁的重吸收主要也在髓襻升支，小部分在近曲小管进行。当摄入镁过少，血镁水平稍低于正常时，刺激甲状旁腺分泌PTH，增加小管重吸收滤过的镁，降低尿镁排出，甚至不排泄。当摄入镁过多，血镁浓度较高时，肾滤过的镁量大，小管重吸收不尽，余额分泌入尿，尿镁增高。

激素能影响镁代谢，PTH动员骨盐使血清镁增加，尿镁降低。中等剂量的PTH对正常人的血镁水平影响不大，但对甲状旁腺功能低下者的镁排出量有影响，起初使尿镁降低，接着使镁和钙的排泄增加。

甲状腺素过多可引起血清镁水平降低，尿镁增加，镁呈负平衡。CT增加享利襻内镁的重吸收，使尿镁降低。醛固酮、速尿、利尿酸、汞剂等增加镁排泄。三氨喋啶促进镁和钾的储留。抗维生素D低磷佝偻病患者约有半数出现血清镁水平降低。

6.3.4　缺乏或过多

食物镁充裕，且肾脏有良好的保镁功能，所以，因食入不足而镁者罕见。镁缺乏多数由疾病引起镁代谢紊乱所致。但最近发现克山病患者有低镁血症，所以镁缺乏可能是克山病病因之一。

（1）镁缺乏病

①病因：临床所见镁缺乏的原因有：A摄入不足——镁丢失过多，长期禁食、厌食、恶心、呕吐、腹泻、接受输注无镁的肠外营养液等；B吸收不良-广泛小肠切除、吸收不良综合征、脂肪痢、胃肠道瘘、急性胰腺炎。由于镁和脂肪酸形成镁皂而沉淀，可以相起缺镁；C排泄过多——肾积水和硬化、肾小管性酸中毒和坏死、原发性醛固醇增多症、糖尿病酮病、甲状腺机制亢进，甲状旁腺机能亢进、高钙药物如洋地黄、利尿剂庆大霉素、皮质素、促肾上腺皮质激素等使镁大量从尿排出；D透析失镁——尿毒症等疾病时，使用大量无镁透析液进行各种透析疗法，容易发生低镁血症；E其他原因——酒精中毒、肝硬化、充血性心力衰竭和心肌梗塞。低钾血症引起的低镁血症，发生率较高，是低钾血症难以纠正的一个原因。

②症状：动物缺乏镁时表现食量减少、生长停滞、掉毛、皮肤损害、虚弱、水肿、血清镁水平低、神经肌肉过度兴奋、心跳无节律、器官钙化及退行性变性。当突然受到扰乱时发生阵挛、惊厥，严重时可死亡。

镁缺乏的临床表现以神经系统和心血管为主。A神经系统——常见肌肉震颤、手足搐搦、反射亢进、共济失调、有时听觉过敏、幻觉、严重时出现谵妄、精神错乱、定向力失常，甚至惊厥、昏迷等。有时划蹁反应阳性；B心血管系统——常见心动过速、有时出现房早、室早、室上速、室速、室颤等心律失常，半数有血压升高，在手足搐搦发作时更为明显。四肢厥冷而呈青紫色，自觉麻痛。心电图呈心速及室早较为多见。

③诊断：分析病史与病因，结合临床表现与检查，如果血镁浓度〈0.75mmol·L-1,24h尿镁排出量〈1.5mmol（即36mg），饱和镁试验16h的排镁量〈4mmol，即可确诊。④治疗：肠外补镁，用10%硫酸镁试验120ml，加入葡萄糖1000ml，缓慢静滴4～6h，两天后改为10%MgSO410ml，肌内注射，1日2次。肾功能不全者禁忌。治疗中必须监护，勿使血镁过高，并纠正其他电解质紊乱。

（2）镁过多症

①病因：在正常情况下，肠、肾及甲状旁腺等能调节镁代谢，一般易发生镁过多症。用镁盐抗酸、导泻、利胆、抗惊厥或治疗高血脑病，平常亦不至于发生镁中毒。肾功能不全者，尤其是尿少者，接受镁剂治疗时，容易发生镁中毒。糖尿病酮病的早期，由于脱水，镁从细胞内溢出到细胞外，血镁常升高。肾腺皮质功能不全、粘液性水肿、骨髓瘤、草酸中毒、肺部疾患及关节炎等血镁升高。孕妇用镁剂治疗时，可由于婴儿血镁的突然增高而死亡。偶而大量注射或口服镁盐也可引起高血镁，尤其是在脱水或伴有肾功能不全者中更为多见。

②症状：血清镁在1.5～2.5mmol·L-1,则发生恶心、呕吐、周围血管扩张、血压下降、发热和口渴。当增高到2.5～3.5mmol·L-1，则出现啫睡、肌无力、膝腱反射减弱，肌麻痹，有类似箭毒所造成的现象。可以新斯的明拮抗。当血镁增到5mmol·L-1时，深腱反射消失，心电P-R间期延长，QRS波增宽，T波增高。血镁继续升高时，可出现血压下降、呼吸减慢、心动过缓、体温降低，四肢软瘫，呼吸肌麻痹，甚至舒张期停搏死亡。这时血镁很高，但血钙往往是偏低的。

③治疗：尽量改善肾功能，纠正脱水，以利镁的排出。对急性中毒病人及早静脉注射葡萄糖酸钙（10%溶液10～20ml），以钙拮抗镁。严重病例可用透析疗法，呼吸衰竭者应采用人工呼吸。

6.3.5　需要量

Seeling提出镁需要量至少6mg·kg-1·d-1,若摄入10mg·kg-1·d-1可获正平衡。钙、蛋白质和酒可的抑制镁储留，提高需要量。调查某地农民膳食，谷类食物占50%以上，镁摄取量为624～644mg/d，镁是充裕的。我国尚未制定镁的供给量。美国和丹麦规定（mg/d）：1岁以内婴儿为40～70，1～2岁为100，2～3岁150，3～6岁200，6～10岁250。成年男子350，女子300，苏联、意大利、捷克、波兰为400；西德为260；加拿大男子为300，女子为250。

镁主要存在于绿叶蔬菜、谷类、干果、蛋、鱼、肉乳中。谷物中小米、燕麦、大麦、豆类和小麦含镁丰富，动物内脏含镁亦多。

6.4　钠

钠是食盐的成分。从细胞分裂开始，钠就参与细胞的生理过程。氯化钠是人体最基本的电解质。对肾脏功能有影响，缺乏或过多则引起许多疾病。

6.4.1　体内的分布

人体钠的含量差别颇大，约为2700～3000mEq,，或40～44mEq/kg体重，占体重的0.15%。其中44～50%在细胞外液，9～10%在细胞内液，40～47%在骨骼中。

体钠可分成两部分；①可交换钠，35.4～48.9mmlo·kg-1体重，占总体钠的70～75%，称为钠库。当人体缺钠时，它补充到细胞外液；②不可交换钠，15.2～16.3mmol·kg-1体重。骨骼中钠的88%沉积于羧磷灰石晶格中，不易与细胞外液交流动用，仅小部分在晶体表面，血钠降低时从骨库中转移到血浆中，在临床上无何重要性。

血清钠离子浓度（mmol·L-1）为138～145，红细胞中为9.61±0.85，白细胞中为34.4，血小板中为37.8。

6.4.2　生理功用

（1）钠与水　钠主要存在于细胞外液，构成细胞外液的渗透压，与水的关系密切，体内水的量随钠量而变，钠多则水量增加，钠少则减少。体内钠量的调节对的内环境稳定起核心作用。

（2）钠泵 在体内起多方面作用的钠-钾-ATP酶，驱动钠钾离子主动运转，维持Na+、K+浓差梯度，称为钠泵。其活动依赖钠钾离子。钠离子从细胞内主动排出，有利于维持细胞内外液的渗透压平衡，阻止易脆的细胞膜破坏。钠钾浓差梯度的维持与神经冲动的传导、细胞的电生理、膜的通透性和电位差、肾小管重吸收、肠吸收营养素以及其他功能有关。因此，钠对ATP的生成和利用，对肌肉运动、心血管功能及能量代谢都有影响，钠不足时ATP的生成和利用减少，能量的生成和利用较差，膜极化延迟或紊乱，以至于神经肌肉传导迟钝。临床表现为肌无力、神志模糊甚至昏迷，出现心血管功能受抑制的症状。糖的代谢和氧的利用必需有钠参加。

（3）其它 钠在肾小管中重吸收，与H+离子交换，清除体内的二氧化碳，保持体液的酸碱度恒定，维持PH及碳酸氢盐浓度正常。

在远曲小管和收集管内的钠的泵能促进钠的主动吸收，引起氯的被动重吸收，有利于胃酸的形成，帮助消化。

钠调节细胞外液容量，维持血压，细胞外液钠浓度的细小而持续的变化对血压就有很大的影响。钠（食盐）与高血压的关系是当今全世界瞩目的研究题，取得很大进展。

6.4.3　钠的代谢

成人钠的适宜需要量约为10～60mmol·d-1（0.6 ～3.5gNaCl）。正常情况下，肾脏根据机体情况，排钠量可多至1000或少至1mmol·d-1。钠的肾阈为110～130mmol·L-1。小部分钠可随汗排出，也有少量随粪便排出。

一个人对盐量的要求（所谓盐食欲）与体内盐含量的关系并不一致，不体内缺钠时主动要求吃含盐较多的膳食；可是喜欢吃含盐较多的膳食者却不一定缺盐，而是由于习惯的原因。然而动物的盐食欲却是体内缺钠的表现。盐食欲对调节动物体内盐平衡起重作用。人体钠平衡的调节主要依靠肾脏控制钠的排出量及激调节来实现。

（1）肾内因素 肾脏保钠能力较强，能根据体内钠含量的多少调节尿中排钠量。它通过肾小球的滤过率（GFR）、肾小管的重吸收、远曲小管的离子交换作用以及激素的分泌来调节钠的排泄量，以保持钠平衡。正常成人GFR约为125ml/min，每天滤出液的体积约为180L，其中钠离子约为24，000mmol(552g)，为体钠总量的8倍及每天平均摄入量的250倍，其中99.5%由肾小管主动重吸收，其余从尿排出。正常人吃普通膳时，尿中排出钠约为100～200mmol·24h-1，滤过的钠有65%在近曲小管、10%在远曲小管和收集管主动重吸收，偶联K+和H+的分泌以维持电平衡，以K+-Na+交换来保留体内的钠。肾小管重吸收的钠，其量的增减对钠平衡的影响比GFR增减的影响大。因为滤过的钠有99.5%在小管重吸收。影响肾小管重吸收钠有两个激素：①醛固酮-它是肾上腺皮质球状带分泌的一种类固醇激素，是盐皮质激素中作用最强的一种，其主要作用是促进肾远曲小管和收集管上皮细胞分泌H=，排出钾，重吸收钠，重吸收的钠占滤过钠量的5%，是肾排出钠的可调节量。醛固酮的分泌主要受有效循环血容量、血K=和Na+降低时，醛固酮分泌增加，反之，当血浆中的血管紧张肽原转变为血管紧张肽Ⅰ（AⅠ），AⅠ经转化酶的作用变成血管紧张肽Ⅱ(AⅡ)AⅡ促进醛固酮的分泌.当血浆K+和Na=降低时,醛固酮分泌增加,反之,当血浆K+降低或血浆Na+升高时,醛固酮分泌减少.醛固醇促进钠泵运转,使K+或H=的排出增加，钠的排出降低，从而保留钠；②排钠激素——它是肾内的一种肽多肽，抑制肾小管重吸收钠。当细胞外液量增加时，排钠激素分泌增钦降低近端肾单位对钠的重吸收,使钠排出多.相反,当细胞外液量减少时,排钠激素产生少,钠排出减少.排钠激素的作用部位可能在升支粗段/远曲小管,也可能在收集管。

体钠的含量决定于肾排钠量。排钠的机理有三：①肾小球滤过的钠影响致密斑。改变肾素-血管紧张肽-醛固酮（R-A-A）系统的活性水平；②血浆钠直接作用于肾上腺皮质球状带，使醛固醇的分泌改变，血钠高抑制醛固酮分泌，尿钠排出多；③钠作用于脑室内的钠的敏感的感受器。

（2）肾外因素 脑脊液中的Na+浓度升高时，尿钠排出多。将高渗氯化钠液灌入动物颈静脉，尿钠排量也增加。因此认为中枢神经有神经有调节排泄的机制。提高血脑室内Na+的浓度，能引起尿钠增加和动脉血压升高，若给降压药则阻断这些反应，看来似乎与交感神经中枢的兴奋有关。有人认为脑室内钠浓度降低时，对钠敏感的感受器的活性减弱，尿钠减少，血浆和尿中肾素分泌减少；当钠离子浓度降低时，对钠敏感的感受器受器，引起尿钠增多，血浆和尿中肾素分泌减少；当钠离子浓度降低时，对钠敏感的受器的活性减弱，尿钠减少，血浆和尿中肾素增多；当脑脊液中Na=浓度下降时，血浆肾素活性升高。这表明脑脊液中Na+浓度升高时，对R-A-A系统有一定程度的抑制作用。

向脑室内注射小剂量AⅡ，可引起动脉血压升高和尿钠增多。此作用有赖于脑脊液中的Na+浓度。如把AⅡ与高渗氯化钠溶液同时注射到脑室内，明显增加肾脏排出钠和升高动脉血压。向下丘脑后区朝后延伸到第四脑室周围灌注含Na+人工脑脊液，尿排钠增多。所以，调节排钠和升压效应的脑内钠感受器位于此处。

6.4.4　缺乏或过多

（1）钠缺乏膳食的钠充足，不至于引起缺乏病。钠缺乏多由疾病引起。当血浆钠水平〈135mmol·L-1时称为高钠血症。①钠缺乏的原因有：A呕吐、腹泻、瘘管、引流使消化液损失；B大量出汗多饮水，或医源性摄入过多；C慢性肾上腺皮质机能减退；D急性或惭性肾功能衰竭伴有肾小管钠和水的重吸收机能低下；E腹腔透析治疗、或反复大量放腹水；F烧伤、严重感染、大面积创作大手术后、糖尿病酮症酸中毒、抗利尿激素分泌异常综合征等；G用利尿剂如氯噻嗪类、利尿酸、速尿等治疗。②症状——早期不明显，血钠过低时，渗压降低、细胞肿胀。缺0.5gNaCl·kg-1体重时，患者疲倦、眩晕、直立时可发生昏厥，尿中NaCl很少或消失；缺0.75g·kg-1时，出现恶心、呕吐、视力模糊、心率加速、脉搏细弱、血压下和、肌肉痉挛作痛，反射消失；缺1.25g·kg-1时，出现淡漠无情、木僵、昏迷、周围循环衰竭。严重时休克及急性肾功能衰竭而死亡。

(2）钠过多 正常人摄入钠过多并不蓄积，但疾病影响肾功能时容易发生钠过多。当血浆钠＞150mmol·L-1时称为高钠血症。心源性水肿、肝硬化腹水期、肾病综合征、肾上腺皮质机能亢进、某些脑部病变如蛛网膜下腔出血、脑瘤等都能出现高钠血症。临床症状除原有症状外，以水肿为主，体重增加、血容量增大、血压偏高、脉搏增大、心音增强。

钠的缺乏或过多不仅取决于钠的浓度，而且还取决于血浆及细胞外液容量，必须根据病史及体检，决定治疗办法。

正常人每天摄入35～40g食盐可引起急性中毒，出现水肿。意外盐中毒发生高钠血症的死亡率为43%。水量为盐量的函数，每天潴留20mmol钠，每周可增加1L细胞外液。膳食盐过多可使血压上升，血浆胆固醇水平升高，脂肪清除率降低，小血管脂质沉着，胃酸分泌受抑制，腹膜透性改变，胃粘膜上皮细胞破裂。长期进食过量盐，还可引起其他病理损害，例如视网膜病变等。

(3）钠（氯化钠）和高血压我国南北方高血压患病率显著不同，可能与食盐摄往上量不同有关。拉萨藏族高血压患病率高达19%。湖南常饮盐茶的地区、舟山盐区和渔区的人群患高血压者较多。一生摄取低盐（钠＜50mmol·d-1）膳食的人群，几乎不发生高血压病。四川凉山彝族高血压患病率最低（0.34）。全国“盐与高血压”研究的协作组在12个省市14个地区对2277人研究的结果指出：我国膳食钠偏高，钾偏低，Na+/K比值高，从尿钠、钾和Na+/K+比值看来，对血压确实有影响。限制每人每天进盐量不超过5g的限盐膳食，可使高血压病人的血压下降1.33kPa。（10mmHg）建议限制钠与增加钾的摄入量以作为一项预防措施。

进食高盐膳者并非都患高血压，因此认为盐升压可能有遗传因素存在。研究发现高血压病人红细胞内外钠差降低，血管平滑肌细胞膜电解质输送异常。这是对盐升压敏感的遗传标志。我国人民习惯摄盐量颇大，由于高钠和高血容量。继发抑制R-A-A系统，因此原发性高血压病人的肾素活性和AⅡ浓度均较正常人为低。在正常血压范围，内血压和钠排量呈正相关，与血浆肾素活性AⅡ无相关。血浆醛固醇水平随血压升高而增加，原发性高血压早期血管平滑肌对AⅡ的敏度增加，后期血管结构改变，肾血流量渐渐降低，GFR不变，但滤过部分增高，肾最大浓缩能力不变。这些血液动力学的变化主要在维持GFR恒定。在轻度和中度高血压病人中，钠摄入量对血压似乎没有决定性的影响，但钠摄入量对正常血压组确实能影响一部分人的血压。

我国高血压患病率一般在3～9%。正常人尿排钠为182～412mmol·24h-1，相当于10.9～24.2gNaCl·d-1。体力劳动者比脑力劳动者排出较多的钠和钙。在临界高血压病人中，尿钠排出量与正常血压者一样。尿钠排出量与血压呈正相关，可以反映钠摄入量。人体可交换钠与动脉压呈正相关。老年人中最为显著。动脉压升高的个体有死亡出现较早的趋势。出现血压升高的年龄越年轻，预期寿命愈短。冠心病患者舒张压达14kPa（105mmHg）者的危险性比〈11kPa(85mmHg)者大4倍。降低膳食NaCl摄取量，增加膳食钾摄取量，对防治高血压大希望。

6.5　氯

氯是人体必需的一种元素，在自然界中氯总是氯化物的形式存在，最普通的形式是食盐。

6.5.1　体内的分布

成人的体内氯的含量平均为33mmol·kg-1体重，总量约有82～100g，主要以氯离子形式与钠或钾化合存在。氯的化合物很多，如氯化钠主要存在于细胞外液、氯化钾主要存在于细胞内液。少量氯离子松散地结合于结缔组织，是可交换氯。骨中也有少量的氯存在。脑脊液中含氯比较丰富。显性出汗时，汗液中氯化钠含量约为0.2%。

6.5.2　生理功用

（1）维持细胞外液的容量和渗透压 氯离子是细胞外最多的阴离子，与钠离子一起，占维持渗透压的总离子数的80%左右，能调节细胞外液容量和维持渗透压。近年来临床应用“阴离子隙”（Anion Gap）来衡量水盐代谢情况，以血浆氯离子浓度来计算“阴离子隙”，藉此判断病情，采取治疗办法。；“阴离子隙”为负值时可危及生命。

（2）维持体液的酸碱平衡　Schwaltz及其同事的报告，引起医学界特别注意氯离子在维持酸碱平衡的作用。细胞外液中Cl-和HCO3的浓度随代谢情况而变化。当Cl-1浓度变化时，增减HCO3浓度来维持阴阳离子的平衡；当HCO3增多，Cl-1离子相随变化。例如：呼吸性酸中毒时，细胞外液HCO-3减少，而Cl-1相应增多。某些能产生代谢性酸中毒的情况，如腹泻与肠瘘及肾小管性酸中毒等，细胞外液HCO-3减少而Cl-1增加，呈高氯性酸中毒；但在其他固定酸（酮体）增加而造成代谢性酸中毒时，细胞外液中HCO3-1减少而Cl-1仍正常；代谢性碱中毒时，细胞外液中HCO3-增加而Cl-1减少，呈低氯性碱中毒。

供应过量氯离子可以校正由疾病或利尿剂引起的代谢性碱中毒。在代谢性碱中毒时，享利襻缺乏氯的主动重吸收，因机体钠的被动重吸收也不能出现。钠随着HCO3-运输到远曲小管，通过H+-Na+或K+-Na+交换，促进K=排泄和（或）H+的分泌，HCO3-产生，使碱中毒永存或扩大；如果同时又存在血容量降低而促进醛固酮分泌，则更进一步增强Na+-K+交换，使钾排泄过多而导致钾缺乏。严重缺钾时，肾脏保氯功能受到损害，可引起氯进一步丢失，缺氯时易引起碱中毒。

（3）其它 氯参与胃液中胃酸（HCL）的形成。胃酸促进维生素B12和铁的吸收，帮助胃消化食物，激活唾液淀粉酶分解淀粉，抑制随膳食进入胃的微生物生长。在神经细胞中，氯离子可稳定膜电位。氯也刺激肝功能，促使肝中的废物排出，帮助激素分布，保持关节和肌腱健康。

6.5.3　吸收和排泄

（1）吸收 氯以氯化钠的形式摄入，经胃肠道吸收。在胃粘膜中氯依赖钠主动运输，受HCO3-浓度和PH影响，如果缺乏HCO-3，净氯运输降低50%以上。空肠中氯离子是被动运输，色氯酸刺激Cl-1的分泌，增加单向氯离子的流量。回肠有发电的“氯泵”，参与正常膳食中氯的吸收的胃液中氯的重吸收。肠腔中HCO3-浓度升高时，氯的分泌增加。

（2）排泄 氯主要由肾排泄，经肾小球滤过的氯，约有80%被肾近曲小管重吸收。髓襻升支粗段可能有‘氯泵’存在，能主动运转氯离子。氯的主动吸收引起钠的被动吸收，而运曲小管和收集管的“钠泵”，可促进钠的主动吸收而引起氯的被动重吸收。进入远曲小管的氯约占滤过氯的10%，其中部分被重吸收，小部分经尿排出。

速尿、利尿酸、汞利尿剂等主要作用于髓襻升支，抑制氯的主动运转，钠的重吸收随之减少，使钠和氯的排泄增加而利尿。腹泻时，肠的“氯泵”功能有缺陷，食物及消化液中的氯可随粪便大量排出。少量氯可在汗中排出。在热环境中劳动，大量出汗，可使氯化钠排泄增加。

6.5.4　缺乏和过多

（1）缺乏 正常膳食的氯来自食盐，摄取量大都过多。在正常血浆中氯的浓度为100～106mmol·L-1，变化很小，常随血浆钠浓度而变化。钠氯比不到3：2。血中钠钾低，大量出汗丢失氯化钠，腹泻呕吐从胃肠道丢失氯，慢性肾病或急性肾功能衰竭等肾功能异常及使用利尿剂等，使氯从尿中丢失，都能引起氯缺乏和血浆钠氯比例改变。肺心病常出现低氯血症。

婴儿接受氯少的配方膳时，血浆氯水平偏低，生长不良。易患低氯性代谢性碱中毒。大豆喂养的半岁婴儿常缺乏氯，易发生低钾性代谢碱中毒。血浆肾素活性和醛固酮水平升高，肾脏浓缩功能有缺陷，体重和头围增长慢，神经发育迟缓。膳食中加氯即可纠正。爱斯基摩婴儿患顽固性腹泻，粪中排出大量氯，血浆钠、钾、氯均低，尿中无氯，伴有代谢性碱中毒。这是后天的氯腹泻而造成的氯缺乏。缺乏氯时易掉头发和牙齿，肌肉收缩不良，消化受损。以氯治疗即有效果。

（2）过多 临床上输尿管-肠吻合术，肾机能不全，肠粘膜长期暴露于尿，高渗性脱水合高钠血症，溶质负荷过多，脑干损伤，过多地服用氯化铵或盐酸，肠对氯的吸收增强等可引起氯过多。当血浆氯浓度超过110mmol·L-1时称为高氯血症。

近来对氯净化的饮水与肿瘤发生率的关系进行研究。有人认为氯与水中的有机物或泥土来的腐植酸作用，产生致癌物质，引起直肠、结肠和膀胱癌变.发生率〈2%。直肠癌的危险性稍有增加的趋势，结肠癌和膀胱癌较少，结论还不一致。

6.6　钾

钾占人体无机盐的5%，是人体必需的营养素。

6.6.1　体内的分布

一切细胞都含有钾。它可以反映细胞质量。体钾含量（mmol·kg-1体重）：儿童平均为4.0，成年男子为45～55，妇女为32。体钾总量（mmol）：成年男子约3200，妇女为2300，老年男子为2800，妇女2100。用多种同位素测定人体可交换钾（Ke）为149mmol,可交换钠（Nae）为55mmol。随着年龄的增加，Ke和Ke/Nae比值都下降。钾漏到细胞外可能是细胞老化的一个因素。

钾在体内的分布与器官的大小及其细胞的数量和质量有关，也受醛固醇影响。70%的体钾储存在肌肉，10%在皮肤，其余在红细胞、脑髓和大型内脏中，骨骼中较少。

细胞内平均钾浓度为150mmol·L-1，比细胞外高25～35倍，除离子态外，一部分与蛋白质的结合，一部分与糖、磷酸盐相结合。胞外钾主要以离子态存在，含量少。血浆平均含钾5mmol·L-1（3.5～5.5mmol·L+1）。细胞内外的钾不断地交换，达到平衡约需15h。

6.6.2　生理功用

钾是生长必需的元素，是细胞内的主要阳离子，维持细胞内液的渗透压。它和细胞外钠合作，激活钠-钾-ATP酶，产生能量，维持细胞内外钾钠离子的浓差梯度，发生膜电位，使膜有电信号能力。膜去极化时在轴突发生动作电位，激活肌肉纤维收缩并引起突触释放神经递质。钾维持神经肌肉的应激性和正常功能。

钾营养肌肉组织，尤其是心肌。它协同钙和镁维持心脏正常功能。通过钾-钠-ATP酶，钾维持以肌的自律性、传导性和兴奋性，影响心房T波。许多儿童因腹泻、蛋白质严重缺乏而突然死亡的原因，主要是失钾引起的心力衰竭所致。

钾参与细胞的新陈代谢和酶促反应。葡萄糖变成糖原储存于肝、氨基酸合成肌肉蛋白、ADP变成ATP、血中糖和乳酸的消长，钾在其中均起催化作用。它使体内保持适当的碱性，有助于皮肤的健康，维持酸碱平衡。每日PH升降0.1，则血浆钾浓度升约0.6mmol·L-1（0.4～1.2mmol·L-1）。

钾与钠是对抗的。当2个Na+和1个H+进入细胞时，就有3个K+移到细胞外。当体内需要保钠和水时，在肾远曲小管里排出1个K+换回1个Na+。钾对水和体液平衡起调节作用。钾能对抗食盐引起的高血压。原发性高血压病人尿中钾排出量比正常人低。钾对轻症高血压及有高血压因素的某些正常血压者有降压作用。它通过利尿、降低肾素释放、扩张血管，提高钠-钾-ATP酶的活力以改善水钠的潴留，因而使血压下降。

6.6.3　钾的代谢

人体的钾主要来自食物。豆、瘦肉、乳、蛋、马铃薯、绿叶蔬菜、茶叶、向日葵子、谷物、水果如香蕉、橘子、柠檬、杏梅等含钾丰富。成年人从膳食中摄入钾量为60～100mmol·d-1，儿童为0.5～3.00mmol·kg体重-1+·d-1。

钾大部分由小肠迅速吸收，在结肠中主动运输，近端结肠中主动分泌，远端结肠中主动吸收。肠腔的钾浓度随摄入量而变化。在正常情况下，摄入量的85%经肾排出，10%左右从粪便排出，其余少量由汗排出。

（1）钠-钾-ATP酶白的能量需要 细胞产生能量，维持细胞内K+离子在高浓度（100～160Mm），Na+离子在低浓度（3～30Mm）,而在细胞外面则相反，钾离子浓度低（3.5～5.5mM），钠离子浓度高（133～145Mm）（图6-5）。Na+和K+离子浓度梯度移动，Na+离子逆着约-70mV的电位移动，维持着这种梯度。细胞内的Na+离子主动运过半透膜，偶联交换细胞外的K+离子，带负电荷的蛋白质不能通过细胞膜，结果这些离子分布不均匀因此发电。向外移动的钠离子比向内移动的钾离子多，3个钠换2个钾，故产生净电荷。细胞膜上的Na+-K+ATP酶负责主动运输这些离子。

图6-5 细胞中化学浓度梯度和电位梯度

离子与酶的带电荷部分相互作用，与此同时酶分子结构发生构象变化。ATP水解，给主动运输供应能量，钠离子引起磷酸体作用发生周期性的变化，钾离子调节磷酸根的水解。目前对钠泵主运输离子的机理有许多解释，上述是多数人接受的一种解释。

（2）钾代谢的抑制剂　Na+-K+-ATP酶，不抑制剂：哇巴因（Ouabain）和钒酸盐类。无论在生理上或药理上，这两个抑制剂都很重要。

①哇巴西：特异性地抑制Na+-K+-ATP酶。它抑制酶的结合ATP和磷酸中间体的脱磷酸作用，抑制细胞的排钙，从而使细胞内钙离子浓度升高，解发肌动蛋白-肌凝蛋白调节的心肌收缩。降低细胞外钾浓度（低钾血症）可增强这种作用，而高钾血症或降低细胞内离子浓度则抑制这种作用。

②钒酸盐：在浆膜侧抑制Na+-K+-ATP酶，当细胞外K+离子浓度大于5mM或Na+离子浓度降低时，钒酸盐的抑制作用增强，间接作用竟争ATP磷酸化的位置。除了抑制Na+-K+-ATP酶以外，钒酸盐还抑制Ca2+-Mg2+-ATP酶、膜外侧的K+-H+-ATP酶。它与阳离子-ATP酶在活性位置的结合是可逆的。酶-阳离子-钒酸盐复合物比酶-阳离子-磷酸酸盐复合物稳定，因此阻断被ATP磷酸化，又阻断作为泵活力的部分阳离子（Na+、K+）后来的水解和释放。钒酸盐在体内可抑制50%Na+-K+-ATP酶活力，因此钒可能有调节体内细胞代谢的功能。

(3）钠-钾-ATP酶的控制在正常情况下，钠-钾-ATP酶的细胞外K+结合位置近乎饱和，而饱和Na+结合位置只半饱和，所以细胞内钠对酶的控制比细胞外钾理更重要。当Na+含量为5.8mM时，细胞内外离子浓度的变化可以调节泵活力。每个细胞酶单位数的变化也改变泵活力。糖皮质激素、甲状腺素、盐皮质激素、胰岛素和儿茶酚胺都能影响酶的活力，钒酸盐及内源毛地黄样物质抑制此泵。

（4）肾和肾外K+的分布和代谢　Na+-K+-ATP酶在体内调节钾分布中起主要作用。血管外间隙的容量主要由Na+决定，当Cl-和水随着Na+漏入细胞内时，若不能排除，就将破坏平衡，引起细胞内水肿，电化学梯度降低。

钾负荷后的钾平衡是肾和肾外组织的排钾和代谢之和。尿中钾的排出量大致膳食钾摄入量相等。摄入量在3至150～200mmol·d-1,肾能适应，防止机体钾浓度的巨大变化。急性钾负荷的小狗，在4h排出负荷剂量40%，其余60%分布在细胞内，只有小部分保存在血浆和组织间液。当血浆钾在3.8～7.4mmol·L-1。范围，钾分泌增加。

在肾脏中钾的 排泄主要在远曲小管和收集管中，但钾的运输出现在整个肾单位（图6-6）。钾经肾小球过滤，以比较恒定的速[率，将滤出钾的50～70%，与钠和水偶联运输到近曲小管和享利髓襻重吸收，残留一小部分到达远曲小管上皮细胞，与H=竞争与滤淮中的Na+交换，由收集管和乳头管排泄。后者为排钾的显要位置。排入小管的净钾量增加，它是①醛固酮浓度、②钠含量、钠及其伴随阴离子的释放速度、③细胞内K+和H+离浓度的函数。

醛固酮及其它盐皮质激素促进远曲小管、收集管及一些其他上皮组织如肠粘膜、唾液腺中钠的重吸收和钾分泌。尿中Na+/K+比值常用作盐皮质激素效用的指标。

图6－6　整个肾单位中钾浓度和钾运输的图解、数字为腔内K浓度，箭头表示运输方向

在肾单位中醛固酮的作用位置，主要在Na+、K+和Cl-运输出现主要变化的皮质收集管内，很少在远曲小管。H=排出受髓质收集管中醛固酮的调节。排H+多时间钾少，反之，排K+较多时排出H+少。这过程与小管中尿的酸化有关。

当远曲小管中钠浓度增加并存在不能透过的阴离子时，腔内负电荷增加而增强钾流入小管液中。许多利尿剂能使大量液体运到远曲小管，容量的改变，经过肾素-血管紧张肽系统改变醛固酮而增加钾的排出。

酸中毒和碱中毒时细胞内钾浓度、激素及腔液内有关离子的改变可影响钾的排泄。代谢性碱中毒、急性短期低碳酸血症、镁缺乏时，肾排钾增加，负钾平衡。管腔中PH降低、NH+4排出多、急性代谢性酸中毒和短期高碳酸血症时降低钾的排泌。

(5）肾外钾的内环境稳定正常情况下急性钾负荷剂量的一小半由肾排出，一大半由肾外机制处理来防止潜在的致死性血钾过高。肌肉和肝脏是钾储藏最多的组织，提供另一条排钾途径。一些激素主动调节，其中醛固酮和胰岛素最重要。

①盐皮质激素：钾负荷后1.5h醛固酮就强烈影响肾钾排出。这对适应长期过量钾吸收很必要。盐皮质激素影响粪，也影响唾液腺中Na+和K+的排量。胃肠道中钾交换最重要的位置在结肠，积累性的电解排泄变化不大但有意义。

醛固酮能大大改变汗腺中的钠运输，这对习服湿热环境很重要。因为利用结肠排钾，汗钾未见增加，但汗钾的连续丢失，结果使体钾下降。

关于盐皮质激素对肌肉和肝脏中K质吸收的影响仍有争论。肾和肾上腺切除的动物预先给醛固酮或氧皮质酮（DOC）能比未用药者有较大的抵抗急性钾负荷的能力。这说明肾外组织的钾吸收由肾上腺调节。当肾上腺切除的动物服盐皮质激素后，组织钾含量明显降低。螺旋内酯（阻断盐皮质激素的钠尿和钾尿活动）可逆转此作用，但核黄素类似物（仅阻断盐皮质激素的钠尿活动）不能逆转此作用。

②糖皮质激素：服糖皮质激素后，肾脏清除的钾急剧增加，GFR和钠排出也同时增加。但这个作用是暂时的。因为氢化可的松有一些内在的盐皮质激素活性和某些皮质激素受体对糖皮质激至少有亲和力。钾的内环境稳定和内源产生的糖皮质激素相互作用与剂量有关。正常人服糖皮质激素后看到粪中钾增钠减，作用似乎在结肠，这种变化出现在钠-钾-ATP酶活力改变之前。可能是特异性的。因为若单用盐皮质激素代替，不能完全纠正肾上腺切除后的结肠运输异常。

③儿茶酚胺：肾上腺切除对肾外钾内环境稳定的另一个影响是肾上腺素水平降低。急性钾负荷的致死作用，部分是由于同时服肾上腺素能的活动剂而花光的。输入儿茶酚胺，血浆钾有双相反应，α-受体的调节在3～5min内使血钾升高，被α-阻断剂抑制。以后通过β-受体调节迅速下降，可被β-阻断剂逆转。β2受体调节此作用。服cAMP或磷酸二酯酶抑制剂可以模拟此作用，有些临床情况中也可见到。用慢性的β-阻断剂治疗高血压时，血清钾稍增加但有意义。运动时血钾明显升高，被β-阻断剂治疗高血压时，血清钾稍增加但有意义。运动时血钾明显升高，被β-阻断剂增大。

儿茶酚胺调节胰岛素分泌的变化对钾的内环境稳定也很重要。β-激动剂刺激而β-阻断剂和α-激动剂抑制胰岛素释放。这些作用的临床重要性尚未完全清楚。但有些糖尿病人在某些情况下出现高钾血症。

④胰岛素：胰岛素降低血钾水平，对身体处理K+的急剧变化非常重要。它似乎直接影响钠泵，引起膜的超极化，有利于K+内流进入细胞。血浆胰岛素在生理范围内的变化，可使肝和肌肉中的钾吸收增加。临床糖尿病人偶见高钾血症。钾对胰岛素分泌的影响可能直接作用，血钾为0.3～0.7mmol·L-1不见刺激作用，当＞1.0mmol·L-1时刺激胰岛素分泌，而胰岛素的增加抑制醛固酮的分泌，血清钾的降低又调节此作用。

胰高血糖素起初增加血钾水平，由于肝释放K+离子，接着增加胰岛素释放，K+水平较长期地下降。生理水平的胰高血糖素并不改变肾脏的钾排泄。

（6）钾的适应身体对钾负荷的反应有几种生理方法。钾摄入量渐渐增加后，身体有能力处理，否则将因钾负荷而致死，身体的这种能力称为“钾适应”。钾适应是靠增加肾和肾外组织的处理能力而调节的。肾的反应需要盐皮质激素。血清钾增加一个时期后，使醛固酮的生产增加，依次加速尿中钾的排出，小管中Na+-K+-ATP酶活力水平增加。这是否与盐皮质激素的活力有关？还是由于钠泵的独立变化？尚不清楚。功能性肾单位数减少和循环盐皮质激素降低的慢性肾病患者，同样可出现钾适应。主要由于小管周围钾浓度增加，钠泵活力增加，并不是醛固酮刺激的。急性钾负荷的肾外处理似乎凭长期增加K+摄入量而增强。但是醛固酮、胰岛素、儿茶酚胺及一些尚未明白的因素有协同作用，产生一个更有效的处理高钾负荷的办法。

总之，钾的内环境稳定的摄入、排出、细胞功能及其对环境与激素反应的总和。肾外组织的适应性变化，可以防止血浆钾浓度的急剧增减，而慢性增加时，则需要肾和肾外组织的处理，以防止致命的并发症。肾脏是调节体液、钠和钾平衡的主要脏器，肾功能的好坏，对血清钾的稳定是主要的决定因素之一。肾功能不全少尿或无尿时钾潴留，出现高钾血症；伴多尿时钾丢失而引起钾缺乏。肾功能衰竭时，水盐代谢紊乱与酸碱失衡均可危及生命。

6.6.4　缺乏或过多

（1）钾缺乏与低钾血症 钾缺乏是指体内钾总量的减少。血清钾低于3.5 mmol·L-1时称为低钾血症。由于血液水含量和钾在细胞内外分布的变动，体钾和血钾的变化有时并不一致，如常见细胞内钾已明显降低，而血钾可正常、升高或降低。

①发生原因：包括有摄入不足（长期禁食或少食而静脉补液内少钾或无钾）及损失过多，如A经消化道（频繁呕吐、腹泻、胃肠引流、长期用缓泻剂或轻泻剂）；B经肾（各种以肾小管功能障碍为主的肾脏疾病如慢性肾火、慢性缺氧、摄入钠过多、应用利尿剂等钾随尿丢失）；C在肾上腺皮质机能亢进（包括醛固酮增多症和皮质醇增多症）时，内生的肾上腺皮质激素增多，或长期应用肾上腺皮质激素治疗都可促使钾的排泄增多；D经汗丢失（强度劳动、高温作业或重运动训练时，由于大量出汗而损失钙）。此外，在大量注射葡萄糖时，钾随葡萄糖和磷酸盐而进入细胞内成为糖原，尤其应用腺岛素时可促使血浆中钾过低。多数周期性麻痹发作时，由于细胞外液中钾转移入肌肉及肝细胞内而发病，也有血钾过低。烧伤愈合期蛋白质合成增加，每合成1g蛋白质能潴留0.45mmol钾。应用维生素B12治疗后，红细胞和血小板前体吸收钾，可出现血钾过低，但总体钾不减少。其他在应用青霉素、甘草、棉酚、庆大毒素(Gentaamicin)等，常能引起钾缺乏或低血钾。

②症状：动物缺钾时，食量减少，体重下降，负钾平衡，蛋白质代谢失常，血细胞钾含量低，心、肾和肌肉中钾丢失，心肌细胞坏死，肌维生断裂，钠泵活力低。肾近曲小管细胞出现空泡，管腔扩大，故肾浓缩功能减退，尿的酸化作用也影响。

缺钾大鼠在高温环境中对热应激的耐受力降低，运动能力和作功较对照组小一半，死亡率增1倍。

健康人控制钾的摄入，使体钾下降10%时，无主诉症状；下降19～21%时，出现软弱、畏寒、头晕、缺氧、口渴；急性缺钾达15～30%时，出现严重腹胀、肠麻痹。

钾缺乏和低钾血症的临床表现：轻度或急性中度缺乏无明显症状。体钾缺乏达10%以上时症状明显，失钾速率越快，症状越明显。钾缺乏使神经肌肉应激性降低，肌肉无力，包括：骨骼无力，重者软瘫；肋间肌、横隔肌无力，出现呼吸困难、缺氧、窒息；平滑肌无力致腹膨胀、肠梗阻和肠麻痹。缺钾使心肌应激性增高、心音低钝、心率快、心律失常。心电图的特征是ST段压低，T波低平，出现了U波，QT延长。心分律失常以异位搏动为主，少数患者有传导阻滞。当见到反复短阵多形室性心动过速和心室扑动颤动时，可出现收缩期心跳骤停。肾血流量减少，输尿管和膀胱功能不良，排尿困难以致少尿或无尿。消化功能紊乱，食欲不振、恶心、呕吐。神经系统出现烦躁不安，倦怠，深腱反射消失，头晕，淡漠；重者神志不清，水盐代谢及酸碱平衡紊乱（低钾性碱中毒、低钾性手足搐搦症），血管麻痹可发生休克。

③诊断：详细询问病史以明确是否存在钾缺乏，找出低钾原因、失钾途径、进而明确起病缓急，估计失钾量。掌握症状体征及测定血钾、PCO2、PH、心电图及尿钾。

④治疗：积极治疗原发病，尽量去除发病因素。对轻度缺钾病例，可以鼓励多进富含钾的饮食。慢性病例可以口服钾盐，常用氯化钾3～6g·d-1，分3次服，不能耐受者可改用枸橼酸钾。

严重缺钾因病不能口服者，用KCL3～5g加于5%葡萄糖1000～1500ml静脉内滴注。速率：成人不要超过30mmol·h-1，小儿不超过4 mmol·h-1。低血钾病人对洋地黄敏感，正常剂量也可引起中毒，应作心电监护。对于不伴失氯或同时有酸中毒者也可用谷氨酸钾静脉滴注，原有肝病者更为合宜，一般以31.5%溶液20ml加于500ml5%葡萄糖液内滴注。补钾用的任何钾剂应用葡萄糖液稀释后静脉滴注，以免血钾聚然过度升高，抑制心脏发生意外。

（2）钾过多与高钾血症钾过多系体内钾总量增多。血钾浓度高于5.5 mmol·L-1称为高钾血症。

①发生原因：包括有A摄入过多——静脉内输入钾盐可引起高血钾。当肾功能不良及少尿时，或输钾过多或过快时更易发生；B排出困难——肾功衰竭、肾上腺皮质功能减退、肾远曲小管代谢性酸中毒等可使肾排钾能力降低；C细胞内钾外移——在血型不合的输血（或输入保存较久的血）或其他原因引起的大量溶血、缺氧、酸中毒、严重组织创伤、挤压综合征、急性癌溶胞作用综合征等情况下，大量钾从细胞内释出，入细胞外液与血液；D细胞外液容积减少或血液浓缩，如失水、失血，尤其有休克者，血钾浓度增高；E其它因抗癌药（amsacrine）、血管紧张肽I转变酶抑制剂（captopril）的应用都能引起高钾血症。

②症状：神经肌肉表现——症初起时患者全身软弱无力，躯干和四肢感觉异常，面色苍白，肌肉酸痛，肢体寒冷，动作迟钝，嗜睡，神志模糊，肌张力减低，肌腱反射消失，进而弛缓性瘫痪，呼吸肌麻痹，窒息；心血管表现——心电静息电位降低，房室传阻滞，心音减低，心率缓慢，缺氧，心律失常，严重时心室颤动，最后心脏停搏于舒张期。心电图特征是T波尖耸、QRS复合波增宽、P波降低或消失。酸碱紊乱。

③治疗：迅速采取降低血浆钾浓度的紧急措施，以防心脏损害。如应用钠盐以纠正酸中毒，稀释细胞外液，使钾移到细胞内降低血浆钾浓度。静脉给NaHCO344mmol加于200ml15%葡萄糖溶液作为试验剂量，用心电图监护。也可用3%NaCl3ml·kg-1或生理盐水10ml·kg-1或1M乳酸钠静脉注射液开始时用5～7ml·kg-1，以后酌情调整。或采用葡萄糖0.5g·kg-1和胰岛素0.1u·kg-1，使钾用于糖原合成，而由细胞外移入细胞内。或使用钙剂以拮抗钾的作用，静脉注射葡萄糖钙0.25mmol·kg-1。其它应用离子交换树脂，人工肾、腹膜透析和结肠透析等疗法。与以上急救的同时，重视去除高钾原因，停用含钾食物和药物，严禁摄入钾盐，加强钠钾ATP酶的功能。

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7　微量元素

7.1　引言

人体是由几十种元素组成的，根据它们在人体中的含量和人体中的含量和人体对它们的需要量，可分为常量元素和微量元素两大类。其中占人体重量1/1000以上，每人每日需要量在100mg以上者称为常量元素；占人体重量1/1000以下，每人每日需要量在100mg以下者称为微量元素。现已提出有碘、铁、铜、锌、硒、氟、钴、铬、锰、钼、镍、钒、锡、硅等14种微量元素为人体所必需。随着研究的深入，这个数目还将增加。

十九世纪初，由于化学和医学的进步，人们开始知道微量元素在生物体内的存在和它们的作用。而近50年来，微量元素的研究取得了日益迅速的进展，是与一系列的技术进步分不开的。虽然，人们在认识微量元素与人体健康的关系方面已取得了许多进展，但我们对大多数微量元素在人体内的作用的认识还是初步的。

微量元素在体内的作用是多种多样的，它们主要通过形成结合蛋白（如血红蛋白，铜蓝蛋白等）、酶、激素和维生素等而起作用，其中尤其有更多的酶依靠与微量元素的松散结合而起作用。金属酶和金属酶复合物的发现明确地证明微量元素在酶促反应中起着关键性作用。微量元素参与激素形成的例子是碘，它是形成甲状腺的必需成分，而钴则是维生素B12必不可少的成分

引起人体微量元素缺乏的因素很多，大体可归纳如下：

（1）膳食和饮水中供应的微量元素不足　这主要发生于当土壤和水中缺乏某些微量元素（如碘、氟、硒等），因而造成粮食、蔬菜等食物和饮水也缺乏这些元素所致。如我国克山病流行地区居民的缺硒即属于此类。另外，食物越是精制，其所含的微量元素就越少，之也可造成膳食微量元素供应不足。微量元素不足亦见于摄食缺乏该元素的配方膳（如婴儿和病人）。

（2）膳食中微量元素的利用率降低　如有的地区（如伊郎），人们膳食中的维生素和植酸含量很高，从而影响锌的吸收与利用，以致发生侏儒症——一种锌缺乏病。又如胃肠道吸收不良时，也可影响膳食中微量元素的吸收与利用。

（3）需要量增加　微量元素摄入量虽能满足正常需要，但需要量因某种情况而增加时，亦可发生微量元素缺少，如迅速生长、妊娠、授乳、出汗过多以及创伤、烧伤与手术等。

（4）遗传性缺陷病　例如以X链隐性遗传的Menke卷发综合征能使人体铜代谢异常。又如一种遗传性家族疾病——肠闰性皮炎亦显示出严重的锌缺乏症状。

随着对微量元素了解的增加，它们在临床上的意义也正受到进一步的重视。

首先，由于对微量元素缺乏病研究的深入，使我们逐渐弄清了原来病因不明、防治不易的一些疾病的病因，从而给这些病的诊断、治疗和预防带来了新的前景。这在我国如与缺硒有密切关系的克山病，在伊郎如与缺锌有密切关系的侏儒症等。随着对铜的生理与系列化观察的深入，已看到铜能促进铁的吸收和利用，某些过去单纯补铁而不能治愈的贫血，现在同时给予铜可得到良好的效果。

其次，微量元素研究的进展正在使临床营养的内容丰富起来，成为临床治疗中越来越重要的组成部分。完全肠外与肠经营养现在的不仅要考虑传统规定的的营养素，还要考虑微量元素。尤其有些疾病，例如烧伤，在体蛋白分解代谢显著增加的同时，还引起补充包括锌在内的一引起元素。了解到锌在创伤愈合中的重要作用，补充这种元素的意义就更明显了。

7.2　碘在人体内的含量

占体重的0.0043/10000，远低于1/10000，确属于微量元素。

我国和埃及在古代荒漠知采用含碘丰富的海藻治疗甲状腺肿。1816年英国医生Prout开始直接用碘剂（碘酸钾）治疗甲状腺肿。1830年Prevost提出地方性甲状腺肿可能由于碘缺乏，并于1846年指出引起这种病的具体原因是由于当地饮水和空气中缺碘。1914～1915年Kendall分离出了甲状腺中含碘有效成分之一甲状腺素（thyroxine）。1917～1918年David　Marine等通过补充碘有效地降低了甲状腺肿病流行区的发病率。

7.2.1　碘在人体内的分布和代谢

碘吸收迅速而完全，进入胃肠道的膳食碘1h内的大部分吸收，3h内完全吸收。进入循环后，碘离子就遍布于细胞外液，并且在一些组织中浓集，如肾脏，唾液腺、胃粘膜、泌乳的乳腺、脉络膜丛和甲状腺。但在这些组织中只有甲状腺能利用碘以合成甲状腺激素。

成人体内约含碘25～36mg，大部分（约15mg）集中在甲状腺内供合成甲状腺激素之用。

合成甲状腺激素的第一步是通过浓集机理将碘由血液移至甲状腺的滤胞细胞内。随即碘化物通过过氧化物酶的作用，使I-迅速氧化成I0，I0又立即与也被过氧化物酶激活的酷氨酸结合，生成一碘酪氨酸与二碘酪氨酸，然后这两种含碘酪氨酸（T3）。从碘的有机结合到耦合反应都发生于甲状腺球蛋白分子。这种蛋白质是大分子的糖蛋白（分子量=670，000），只在甲状腺中合成，含有120个酪氨酸残基，其中约有三分之二可被碘化。

以上碘参加T3和T4的合成代谢过程，在内环境稳定机制的调节下，T3和T4也进行分解代谢。T3和T4在肝、肾等组织中，在脱碘酶的催化下脱碘，所脱下的碘随即进入碘库，部分被重新利用，部分通过肾脏排出。此外，T3和T4不可在肝内形成甲状腺素葡萄糖酸酯和硫酸酯，随胆汁进入小肠由粪便排出。甲状腺素葡萄糖醛酸酯有一部分经葡萄糖醛酸酯水解酶水解。产生的T4在肠道中重新吸收进入血液。

体内的碘由尿、粪、乳汁等途径排出，其中有近90%随尿排出，近10%随粪便排出，其余极少量则随汗液和呼出气等排出。哺乳的妇女可从乳汁中排出一定量的碘（人乳中的含碘量约为7～14ug%）。授乳妇女易于发生甲状腺肿可能与此有关。

7.2.2　碘的生理功用

碘在人体内主要参加甲状腺素的生成，其生理功用也通过甲状腺素的生理作用显示出来。甲状腺素是人体重要激素，通过下述几方面的作用以促进和调节代谢和未成年者的生长和发育。

（1）在蛋白质、脂肪、糖代谢中，促进生物氧化并协调氧化磷酸化过程，调节能量的转换

体内蛋白质、脂肪、糖的最后代谢在细胞内的线粒体中，通过三羧酸循环的生物氧化以彻底释放能量。这些能量的一部分通过与氧化过程偶联的磷酸化过程储存在于三磷酸腺苷，以便提供肌肉活动、合成代谢、腺体分泌及神经活动等所需的自由的能源。另一部分则直接成为不用以作功的热。甲状腺激素在上述生物氧化和磷酸化的过程中起着两种作用：①促进三羧酸循环中的生物氧化；②协调生物氧化和磷酸化的偶联，调节能量的转换。因此，在甲状腺机能减退或甲状腺素的分泌减少时，可出现一系列因生物氧化减退、氧化磷酸化解偶联以及ATP供应不足而引起的症状。如基础代谢降低，体温降低，肌肉无力等。在甲状腺机能亢进或甲状腺激素分泌增加时，则出现一系列因生物氧化增加，氧化磷酸化以另一种方式出现解偶联，ATP仍然供应不足而引起的症状，如基础代谢增高、体温增高、怕热多汗、消瘦无力等。

（2）促进蛋白质合成、调节蛋白质合成和分解　 甲状腺素有促进蛋白合成的作用。因此，对人体的生长发育有重要生理意义。而甲状腺素对蛋白质代谢的作用则首先因体内甲状腺素是否缺乏而不同，当体内缺乏甲状腺时，甲状腺素有促进蛋白质合成的作用；当体内不缺乏甲状腺素时，过多的甲状腺素反而引起蛋白质分解。其次还因蛋白质的摄入量而不同，当由膳食摄入的蛋白质不足时，甲状素促进蛋白质合成；当由膳食摄入蛋白质充足时，则甲状腺素促进蛋白质分解。因此，甲状腺素有调节蛋白质分解和合成的作用。

（3）促进糖和脂肪代谢在糖和脂肪代谢中，甲状腺素除能促进三羧酸循环中的生物氧化过程外，还有促进糖的吸收、加速肝糖原分解，促进周围组织对糖的利用、通过肾上腺促进脂肪的分解和氧化、调节血清中的胆固醇和磷脂的浓度等作用。因此，人体内糖和脂肪的代谢在甲状腺功能亢进时增强，减退时减弱。

（4）调节组织中的水盐的代谢甲状腺素有促进组织中水盐进入血液并从肾脏排出的作用，缺乏时引起组织内水盐潴留，在组织间隙出现含有大量粘蛋白的组织液，从而使皮肤发生一种称为粘液性水肿的特有症状。

（5）促进维生素的吸收和利用 甲状腺素能：①促进尼克酸的吸收和利用；②促进胡萝卜素转为维生素A的过程；③促进核黄素合成核黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。因此，甲状腺素对维生素代谢有促进作用。但在甲状腺素过多时，因其能引起代谢亢进而可使维生素A、B1、B2、B12和C的需要量增加。

（6）活化许多重要酶，促进物质代谢　 甲状腺素活化一百种酶，包括细胞色素酶系、琥珀酸氧化系和碱性磷酸酶等。这些酶对促进生物氧化和物质代谢都有重要的作用。

（7）促进生长发育　甲状腺素能促进神经系统的发育、组织的发育和分化、蛋白质合成。这些作用在胚胎发育期和出生后的早期尤其重要。此时如缺乏甲状腺素，对脑的发育造成严重影响，使患者智力下降、聋哑、面容呆笨、骨骼和生殖系统发育障碍而发生呆小病。

7.2.3　碘的需要量和来源

根据不同的观察（包括流行病学观察、尿碘排出量、碘平衡研究、放射性碘进行代谢研究等），提出了每人每日碘的需要量：其量从44～75μg到100～200μg不等。由于地区和个体的因素能影响碘的需要量，例如不少食物如萝卜、甘兰属蔬菜、黄豆、花生、核桃、木薯、栗子等均含有可引起碘需要量增加的致甲状腺肿物质，由于不同地区膳食中致甲状腺肿物质含量不同，碘的需要量也各异。从而很难提出统一的适宜需要量。但作为一般标准，一些国家已提出作为参考的推荐数字。美国1980年的营养素供应量标准中，提出11～50岁以上男女均为每日150μg、孕妇175μg、乳母200μg。西德提出10岁以上包括少年、青年、成年、老年男女均为150μg，孕妇与乳母均为200μg，出生～12月婴儿50μg，1～9岁儿童100μg。

我国营养学会1988年所提出的营养供给量标准中，已将碘的需要量列出；其中建议成人每日的适宜需碘量为150μg，孕妇为175μg，儿童为70至120μg。

碘的来源：海盐和海产食品含碘丰富，是碘的良好来源。其他食品的的含碘量，则取决于土壤和水中的碘量。甲状腺流行地区的食物常低于非流行地区的同类食物。

表7-1　 食物中碘的含量

7．2．4碘缺乏

成人缺碘可引甲状腺肿，胎儿期和新生儿期缺碘可引起呆小病。由于这些病具有地区性特点（多流行于山区和半山区，亦有流行于个别平原地区），故称为地方性甲状腺肿和地方性呆小病等。

对地方性甲状腺肿和呆小病的预防，最简便有效的方法是在流行区采用碘化食盐，在食盐中加入碘化物或碘酸盐。食盐加碘量须根据碘的需要量，该地区居民能从食物和水中得到的碘量和每人每日食盐摄入量而定。一般可控制在1：20，000～1：50，000之间。在认真普及碘化食盐的地区，甲状腺肿发病率可迅速下降，呆小病往往不再出现。在不能有效地普及碘化食盐的甲状腺肿流行区，也可用碘化油以预防甲状腺肿，肌肉注射一次可使三年内不致发生碘缺乏。据泛美卫生组织（PAHO）推荐的一次注射剂量，年龄0～12个月为碘化油0.5ml，含碘量237.5mg。1～4.5岁碘化油1.0ml，含碘量475mg。为切实防止呆小病的发生，应特别注意防止妊娠妇女缺碘。

7.2.5　碘过量

碘摄入过量通常发生于摄入含碘高的海产品过多，以含碘高的水（某些深井和缺碘地区的地面水和井水）作为饮食用水，以及在治疗甲状腺肿等疾病中使用过量的碘剂等。摄入过多的碘可发生如下病症。

（1）碘性甲状腺肿：甲状腺轻度肿大，多呈弥漫型，硬度高于因缺碘引起的。我国河北和日本北海道沿海渔民都有因摄入因摄入过多含碘量高的海产品而发生甲状腺肿的，而在减少海藻的摄食量后，甲状腺肿即渐消散。我国也有因饮用含碘量高的深井水而引起高碘甲状腺肿者。临床上过量使用碘剂，亦可引起碘性甲状腺肿。

（2）碘性甲状腺毒症：碘剂一经使用于地方性甲状腺肿的防治，就发现它还有另一种作用——诱发甲状腺机能亢进。出现心率加速（常伴有早搏和房颤）、气短、急躁不安、失眠、腱反射亢进，手、舌、眼睑以到全身震颤，怕热多汗，代谢和食欲亢进等。因其常有眼球凸出，故亦称为凸眼性甲状腺肿。

根据国外观察，以碘化食盐作为地方性甲状腺肿的预防措施，虽然开始的4年内甲状腺机能亢进的发病率增高，但4年后即逐渐恢复至使用碘性甲状腺毒症的问题。因此，可以认为以碘剂预防地方性甲状腺肿至今仍是较适宜的办法。

7.3　铁

由于铁是血红素（heme）分子的组分，在氧和电子的输送中起着核心作用。因此，它对高级形式的生命是必需的，也是人体最重要的营养素之一。和其它微最元素相比，它对人的生命和健康具有更直接更敏感的影响。

由于缺铁性贫血对人类健康（特别是对于女青年和妊娠妇女）造成危害，所以很早就通过这种病的观察研究而认识到铁对健康的重要。我国古代劳动人民早就发现中药皂矾可以治疗‘血虚萎黄’，而皂矾的主要成分就是硫酸铁。1831年Blaud也已开始用二价铁治疗单纯性贫血。随着科学的发展，现在对铁在体内的代谢和功能已有较全面的了解。

7.3.1　人体内铁含量、分布和功用

体内含铁总随体重、血红蛋白浓度、性别而异。成年男子每公斤体重平均约含50mg，成年女子则为35mg。

体内的铁按其功能可分为必需与非必需两部分。必需部分占体内铁总量的70%，存在于血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类（细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶）、辅助因子和运输铁中。非必需部分则作为体内的储备铁，主要以铁蛋白和含铁血黄素的形式存在于肝、脾和骨髓中。铁的必需部分大体有85%分布在血红蛋白中，5%在肌红蛋白中，10%在全身各处细胞内血红酶类中，或天其它酶系统中起辅助因子的作用。有4mg作为运输铁而与血浆中的运铁蛋白相结合。

铁在体内的生理功用主要作为血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素等的组成部分而参与体内氧的运送和组织呼吸过程。血红蛋白能与氧可逆地结合，当血液流经氧分压较高的肺泡时，血红蛋白能与氧结合成氧合血红蛋白；而当血液经氧分压较低的组织时，氧合血红蛋白又离解而成血红蛋白和氧，从而完成把从肺泡关至组织的任务。肌红蛋白能在组织内储存氧，细胞色素能在细胞呼吸过程中起转运电子的作用。

7.3.2　铁的吸收

食物中的铁主要是三价铁，须在胃中经过胃酸的作用使之游离，并还原成二价铁后才能为肠粘膜所吸收。吸收部位主要在十二指肠和空肠。而胃、小肠下段和结肠只能吸收微量的铁。

膳食中铁的吸收率平均约为10%。但各种食物间有很大的差异，动物性食品铁的吸收率一般高于植物性食品，例如牛肉为22%、牛肝为14～16%、鱼肉为11%，而玉米、大米、大豆、小麦中的铁吸收率只有1～5%。所以，如果膳食中植物性食品较大时，铁的吸收率就可能不到10%。鸡蛋的铁的吸收率低于其它动物性食品，在10%以下。

食物中的铁可分为血红素铁和非血红素铁两类，它们以不同的机理被吸收。血红素铁主要存在于动物性食物，是与血红蛋白及肌红蛋白的原卟啉结合的铁。此种类型的铁不受植酸、磷酸等的影响而以原卟啉铁的形式直接被肠粘膜上皮细胞吸收，然后在粘膜细胞内分离出铁，并和脱铁运铁蛋白结合。其吸收率较非血红素铁高。其吸收过程不受其它膳食因素的干扰，吸收率一般是25%。另一类则为非血红素铁，主要存在于植物性食物中，其吸收常可受到膳食因素（如食物中所含的植酸盐，草酸盐、碳酸盐、磷酸盐的干扰。吸收率很低。约为3%。

食物中有些成分，如维生素C、胱氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸、葡萄糖、果糖、柠檬酸、琥珀酸、脂肪酸、肌苷、山梨酸等能与铁螯合成小分子可溶性单体，阻止铁的沉淀，因而有利于铁的吸收。

维生素C除了能与铁螯合以促进铁的吸收外，它作为还原性物质，在肠道内将三价铁还原为二价铁而促进铁的吸收。必须指出，维生素C应与含铁的膳食同时摄入，才能促进膳食中的铁的吸收。铁剂和燕麦粥共食时，同时摄入25mg维生素C，可使铁的吸收率增加2倍。

肉、禽、鱼类食物中有一种叫“内因子”的物质，能显著地促进非血红素铁的吸收。据试验摄入含硫酸亚铁的烤面包卷的同时，摄入肉类可使面包中的硫酸亚铁的吸收率提高2倍以上，但迄今并未确知内因子的化学构造。

食物中另有一些成分可妨碍铁吸收，如茶叶所含的鞣酸在肠内与铁形成难溶性的复合物，以致妨碍铁吸收。

铁的吸收也受体内铁的需要程度的影响，如缺铁时，患血色病时，妊娠的后半期和红细胞生成作用受刺激时，铁的吸收增加；而铁负荷过量和红细胞生成抑制时则吸收减少。

关于小肠粘膜如何根据体内铁的需要来调节其吸收的机理，几十年来“粘膜阻塞论”一直在文献中占优势。现已发现这种把铁蛋白看成是在吸收中起决定性介导作用的理论与某些事实有矛盾，不能完全说明问题。最近已提出，决定是否吸收铁的信号是在粘膜细胞内产生的，其机理包括如下的假说：①在绒毛基底部腺窝中生成的柱状细胞含有不同量的由运铁蛋白转来的铁；②这种细胞内铁储备的多少，在一定范围内可调节从肠道进入细胞内的铁；③细胞内的铁可根据需要进入体内或留在细胞内来限制的吸收。相反，有铁负荷的人，生成的粘膜细胞有丰富的铁，于是吸收受到限制。而当细胞脱落时，细胞的铁就被排出。

7.3.3　铁在体内的运输

血浆中，铁是被结合在运铁蛋白上运输的。

运铁蛋白是一种在肝内生成的β1-球蛋白，分子量为86000，生物半衰期为8～10，在血流里有运载铁的作用。正常人体内约有运铁蛋白7～15g，它大体等量地分布于血管内和血管外，在未和铁结合时，为脱铁运铁蛋白，在和铁结合后成为铁饱和运铁蛋白。然后把铁运送至骨髓用于血红蛋白合成，或运至网状内皮细胞储存起来，或运送至各种供含铁酶合成所需。如在孕妇，并运送至各种细胞供含铁酶合成所需。如在孕妇，并运送至胎盘供胎儿所需。

运铁蛋白有两个结合铁的部位，每个部位能结合1个三价铁原子。

人体正常血浆中的运铁蛋白的平均含量为215～350mg·100ml-1。但对血浆中运铁蛋白的情况，通常以总铁结合力来表示，其量大约为300～450μg·100ml-1。血浆铁的含量（男性为90～180μg·100ml-1，女性为70～100μg·100ml-1）只足以饱和运铁蛋白的铁结合部位的三分之一，其余的三分之二代表潜在的或不饱和的总铁结合力。

虽然只有3～4mg和运铁蛋白结合的铁在循环中。但铁的转换是迅速的，每天运送的铁约70～90%运至骨髓。在那里转移至发育中的红细胞，供合成血色素之用。其余的铁除小部分供肌红蛋白和细胞内含铁酶合成所需外，多半的运至肝脾等器官的网状内皮细胞和肝实质细胞进行交换和储存。

血浆铁每天转换的量叫做血浆铁的转换率，可相当准确地测定出来。其方法是在静脉内注射微量放射性铁（柠檬酸59铁或氯化59铁），对放射性的消失追踪2～3h，找出放射性消减至开始时的一半所需的时间（即T1/2）。正常人为60～120min，缺铁的或红细胞生成加速的病人放射性的消失加速，而有血红素合成不全的病人放射性消失减慢，用T1/2和血浆铁含量可从下式算出血浆铁转换率（PITR）。

PITR（mg·d-1）=0.693*血浆铁（μg·ml-1）*血浆量（ml）*24、59铁T1/2

正常的PITR值范围为25～40gm·d-1。当红细胞生成受到刺激时，PITR增加，而当红细胞生成受到抑制时PITR减少。而在缺铁时，T1/2缩短，血浆铁值降低，PITR通常正常。

血清总铁结合力的改变和血浆铁含量是各种疾病的诊断指标。在缺换时，在妊娠最后的三个月中，血清总铁结合力增加。而在感染、蛋白营养不良、各种类型的铁过度负荷9如血色病、含铁血黄素沉积症等），各种丢失蛋白质的疾病（如肾病等）时，血清总铁结合力降低。血浆铁的含量代表利用或储存铁的脏器从血液取得的铁与通过吸收、红细胞溶解和从储存部位移出而进入血液的铁之间的平衡。因此，在缺铁的病人、在红细胞生成加速、或在网状内皮细胞铁的释放受损的炎症时，血浆铁降低；而在铁负荷过度，红细胞溶解和红细胞生成速率降低等情况时，血浆铁增高。

7.3.4　铁的利用、储存和排出

人体内的铁约有30%以铁蛋白和含铁血黄素的形式的存在于肝、脾和骨髓中，约有70%掺入血红蛋白、肌红蛋白等的合成而发挥各自的生理功用。在正常情况下，储存铁的量变动不大，每天吸收的铁主要用于血红素的合成，以补偿每天体内因红细胞破坏而降解的血红素。

正常人每天大概要用20～25mg的铁来合成血红蛋白。这可根据红细胞更新时间进行计算。一个血量为5000ml而每100ml血含血红蛋白15g的人有750g循环的血红蛋白，或750*0.34=2.55g循环的血红蛋白铁（血红蛋白的含铁量为0.34%）。由于红细胞的正常生存期为120天，为更新分解代谢的血红素，每天将需要2.55g/120=0.21g，即21mg的铁。这也可通过静脉内注射示踪剂量的放射性铁来测定。即每24h血浆铁转换率的毫克数乘以循环中血红蛋白放射活性达到注射量最大值的百分数，就可得出每天用于生成血红蛋白的铁量。例如，血浆铁转换率为35mg·d-1，所注射的性铁掺入血红蛋白的最大值为80%。则每天有24mg铁（35mg*80%）用于血红蛋白的合成。

铁用以合成血红素的部位主要在骨髓。血浆铁进入骨髓幼稚红细胞的线粒体，经过铁结合酶的作用与原卟啉IX合成血红素。

超过需要量的铁主要以铁蛋白和含铁血黄素的形式储存于肝实质细胞、骨髓、肝和脾的网状内皮细胞中。铁蛋白的组成为周围有一个由24个化学上一样的蛋白质亚基组成的外壳，中心为一个三价铁羧基磷酸盐的胶态分子团。其中所含的铁量不等，完全为铁所充满的铁蛋白分子的分子量为900000，每分子约含有50000个三价铁原子，足以生成1250个血细蛋白分子。

在正常情况下，储存铁和血循环的铁交换量不多。当需要铁时，铁蛋白和含铁血黄素中的铁都可动员出来合成血红蛋白。

测定人体正常的铁储存量是困难的，从目前的资料估计，成年男子约为500～1500mg，成年妇女约为300～1000mg。

体内铁不足或过多可从血清铁、总铁结合力、血清铁蛋白和骨髓抽出物中的可染铁等的量估计出来。

动物实验显示，含铁酶对储存铁的缺乏是敏感的。从人体白细胞和颊粘膜的研究看出，甚至在较轻的贫血中，细胞色素氧化酶也近于耗竭。

身体排出铁的能力有限，估计成年男妇平均每天铁的排出量约为0.90～1.05mg。各种途径的排出量粗略分布如下：从胃肠道外渗红细胞0.35mg，从胃肠道粘膜0.10mg，从胆汁0.20mg，从尿0.08mg，从皮肤0.20mg，总共0.93mg。

铁储备增加的人，其铁丢失超过正常的量。有蛋白尿、血尿、血红蛋白和含铁血黄素尿的病人，尿铁排出量显著增加。

7.3.5　需要量和来源

成人铁的排出量已如上述约为1mg·d-1，考虑到膳食中铁的吸收率只有10%，而在膳食中植物性比率较大时，铁的吸收率甚至不足10%，因此成人膳食的供应量应当为10mg或高于10mg。

在生长期内，除维持铁的正常代谢外，还要满足身体的增长和循环中血红蛋白量的增加所需的铁。因此，此时铁需要量显著较高，对用于生长的每天所需的铁按我国男女体重增长可粗略估计如表7-2。

因月经失血而引起的失铁量，95%的妇女平均每天低于1.4mg，在瑞典一次广泛的研究，结果为平均每天0.6～0.7mg。在我国何志谦等对38名妇女的调查结果为平均每天0.7mg。

妊娠的授乳也使铁的需要量增加。在整个正常妊娠的授服过程中，铁的消耗量大体为：母体给胎儿的铁为200～370mg，胎盘和脐带中的铁为30～170mg，分娩出血所失去的铁为90～310mg，授乳6个月所消耗的铁为100～180mg，总共420～1030mg。所以，在妊娠9个月和授服6个月中，母体平均每天消耗铁1～2.5mg。

表7-2　用于生长的每天所需的铁

因此，在拟订营养素供给量标准时，应当考虑到生长、月经和妊娠所增加的铁需要量。

我国营养学会1988年修订的标准中，每日膳食中铁的供应量为：初生～12个月婴儿10mg，1岁以上不足10岁的儿童为10mg，10岁以上不足13岁的儿童为12mg，13岁以上至不足18岁的少年男子为15mg，少年女子为18mg，18～40岁成年男子为12mg、成年女子为18mg、孕妇和乳母为20mg。

关于铁的来源，动物性食品如肝脏、瘦猪网、牛羊肉不仅含铁丰富而且吸收率很高，但鸡蛋和牛乳的铁吸收率低。植物性食物中则以黄豆和小油菜、太古菜（塔棵菜）、芹菜、水芹菜、鸡毛菜、萝卜缨、荠菜、毛豆等铁的含量较高，其中黄豆的铁不仅含量较高且吸收率也较高，是铁的良好来源。

用铁质烹调用具烹调食物可显著增加膳食中铁含量，用铝和不锈钢取代铁的烹调用具就会使膳食中铁的含量减少。

7.3.6　铁缺乏和铁中毒

（1）铁缺乏　铁缺乏常见于4个月以上的婴儿和儿童，据1980年我国部分省市普查，7岁以下儿童贫血患病率高达57.6%，尤其1～３岁的幼儿最高，其主要原因就是缺铁。婴幼儿和儿童生长迅速，对铁的需要量很大，而乳中所含的铁往往不能满足需要，尤其是用牛乳和米粉等人工喂养的婴儿，因牛乳和米粉中铁的吸收率显著低于母乳，更容易发生铁找缺乏。通常在妊娠的最后三个月，母体每天约向胎儿运送3～～4mg的铁，一方面供生长所需，一方面增加胎儿体内铁的储备。由于早产婴儿体内的铁储备明显少于足月婴儿，因此，比足月婴儿更容易发生铁的缺乏。

铁缺乏还常见于青年妇女和妊娠妇女，月经失血和妊娠引起铁的需要量增加而摄入量未及相应提高，是导致缺铁的主要原因。

各种显性和隐性出血，如创伤、痔疮、消化性溃疡、肠道寄生虫（特别是钩虫病）等疾病中的出血，也是引起缺铁的重要原因。成年男子和停经妇女发生铁缺乏症，除非证明有其它原因，一般应考虑到由于这些疾病引起。

铁缺乏还发生于铁吸收不良。一是膳食因素的吸收不良，当膳食中谷类食品所占比率很大而肉类食品很少时，铁的吸收率很低。二是肠道的吸收良，如吸收不良综合征和慢性腹泻等。

铁的生理功能主要为用于血红蛋白的合成，因此，缺铁时主要表现为血中血红蛋白减少。

关于缺铁性贫血的临床表现等将在十七章中，专题阐述，此处不作叙述。

血红蛋白合成减少，引起缺铁性贫血，仅仅是缺铁对身体的影响之一。缺铁还可对人体的其它系统产生影响。如神经系统缺铁，可能通过损害参加神经传导找单胺的代谢而使儿童出现智力降低和行为障碍。肌肉缺铁，可能使肌肉代谢特别是α-甘油磷酸脱氢酶活力异常，从而使肌肉活动能力降低，已观察到非贫血的慢性疲劳的妇女给予铁剂后有良好的反应。由此可见，铁缺乏可能对一系列组织代谢产生影响，从而引起某些组织的机能失调。现在，对缺铁和 传染病免疫之间可能的关系已予以更多的注意。

对于铁缺乏的预防可采取下述措施：

① 在发展生产的基础上，改进膳食组成，增加含铁丰富及其吸收较高的食品，如肉类和大豆类食品。

②增加膳食中的维生素C，并使与含铁食物同时摄入，以提高膳食中铁的吸收与利用。

③在有关部门的统一安排下，合理地有计划地发展铁强化食品，尤其是婴儿食品。如铁强化的乳粉和代乳糕等。使用铁质烹调用具对膳食起着一定程度强化铁的作用。

④针对铁的丢失原因，积极防治各种引起显性和隐性出血的疾病（如钩虫病的防治）。

（2）铁中毒　铁中毒可分为急性和慢性，急性中毒常见于过量误服铁剂，尤其常见于儿童。主要症状为消化血道出血，死亡率很高。慢性铁中毒或称负荷过多，可发生于消化道吸收的铁过多和肠外输入过多的铁。这里所说的消化道铁吸收过多只发生于：①长期过量服用铁剂；②长期大量摄入含铁量异常高的特殊食品（如非洲斑图人用铁 质器血制备的洒含铁量高达4mg·100ml-1）；③慢性酒精中毒和六脉性肝硬化，因其均可使铁的吸收增加；④原发性血色病，因遗传缺陷而使小肠吸收过多的铁。在正常情况下，即使膳食铁含量很丰富，亦不致达到引起慢性中毒的水平。肠外输入过多的铁，通常由多次大量输血引起。

吸收的过量的铁，多半以含铁血黄素沉着于网状内皮细胞或某些组织的实质细胞。通常将铁储备增加而不伴有组织损害时，称为含铁血黄素沉积症；而将出现组织损害，特别在肝脏中有铁的大量增加时，称为血色病。血色病的主要症状有肝硬化、糖尿、皮肤高度色素沉着、以房性心律不齐为前导的心力衰竭等。

铁中毒的预防：急性中毒主要发生于儿童，或出于自己误服，将包装美观的糖衣或糖浆铁剂当糖吃，或出于家长缺乏医学常识，认为铁剂是“补药”而超过规定剂量服用。因此对于铁剂的使用，药瓶标签上应有明确交待，医生也要加强医药常识宣传，说明乱吃铁剂的危险性。家庭中的铁剂应放好以好免误服。对于慢性铁中毒的预防主要为：①防止长期过量服用铁剂；②防止慢性酒精中毒。至于因肝硬化引起的慢性铁中毒，或因某疾病而必须反复大量输血而引起的慢性铁中毒，则应着眼于原发疾病的防治。

7.4　铜

铜是大多数动物的组成成分和必需的营养素。铜缺乏可导致生长和代谢的紊乱。一个多世纪以来，已知铜是呼吸色素的必需成分，并在越来越多的蛋白质和酶中检测到。1847年Harless就指出软体动物内的铜具有重要作用。1878年Frederig首先从章鱼血内蛋白质复合物中将铜分离出来，并称这种含铜蛋白质为铜兰蛋白（hemocyanin）。1928年Hart报告铜为哺乳动物的必需元素。大约与此同时，在家养的动物中确认出现铜缺乏病——背部凹陷和腹泻。1984年报告了营养不良婴儿的铜缺乏症。以后，一些研究工作者又叙述了各种情况的铜缺乏症。于是铜对健康的意义受到越来越多的重视。

7.4.1　铜在人体内的分布和代谢

正常人体内的含铜总量约为100～150mg，其中约50～70%在肌肉和骨骼中，20%在肝脏中，5～10%在血液中。少量存在于铜酶中。各器官组织中的铜浓度，以肝肾、心、头发和脑中最高；脾、肺、肌肉、骨次之；脑垂体、甲状腺和胸腺最低。

正常人全血铜含量约为100μg%。在红细胞和血浆之间的分布大体相等。正常人血清铜浓度稳定，不受年龄、性别、月经部位主要在胃和小肠上部。吸收后运送至肝脏、骨髓等处，用以合成血浆铜蓝蛋白及铜酶，参与血红素及细胞色素的合成。肝脏在铜的代谢和内环境稳定中起着核心的作用。

正常人每日通过粪、尿、汗等各种途径约排出1～3.6mg的铜，其中约80%通过胆汁排出，其次则通过小肠粘膜。随尿排出的铜其量微，通常每24h少于30μg。

7.4.2　铜的生理功用

铜吸收后，经血液送至肝脏及全身，除一部分以铜蛋白形式储存于肝脏外，其余或在肝内合成血浆铜蓝蛋白，或在各组织内合成细胞色素氧化酶、过氧化物歧化酶、酪氨酸酶等。这些铜蛋白和铜酶在人体内起着下述种种重要生理作用。

（1）维护正常的造血机能　铜至少在以下两方面维护正常的造血机能：①促进铁的吸收和运输。当血浆铜蓝蛋白浓度降低时，自小肠和自组织与肝脏的储备铁输送至血浆的铁减少。显然，铜蓝蛋白催化二阶铁氧化成三铁对于生成运铁蛋白有重要作用；②铜蓝蛋白（可能还有细胞色素氧化酶）能促进血红素和血红蛋白的合成。所以，铜缺乏时可影响血红蛋白的合成，产生寿命短促的异常红细胞。

（2）维护骨骼、血管和皮肤的正常　 铜酶赖氨酰氧化酶促进骨骼、血管和皮肤胶原和弹性蛋白的交联。缺铜时骨骼结构疏松易碎，发育停止，心脏、主动脉和大血管中弹性蛋白含量降低，组织张力降低从而易于发生动脉瘤和血管破裂。皮肤也由于胶原和弹性蛋白含量降低而发生相应的病变。

（3）维护中枢神经系统的健康含铜的细胞色素氧化酶能促进髓鞘的形成和维持，多巴胺β羧化酶、酪氨酸酶则与儿荼酚胺的生物合成有关。已报告缺铜可导致脑组织萎缩，灰质和白质变性，神经原减少，精神发育停滞，嗜睡，运动障碍等。

（4）保护毛发正常的色素和结构　 铜酶酪氨酸酶能催化酪氨酸转为多巴（dopa,即3，4二羧苯丙氨酸），并进而转为黑色素。缺铜时，黑色素生成障碍，结果毛发脱色。铜酶硫氢基氧化酶具有维护毛发结构正常及防止角化的作用，缺铜时硫氢基氧化酶缺乏，结果毛发角化，出现具有钢丝样头发的卷发症。

（5）保护机体细胞免受超氧离子的毒害 心、肝、脑、骨髓中有一些细胞铜蛋白（cytocuprein），包括脑铜蛋白（cerebrocuprein）、红细胞铜蛋白（erythrocuprein）和肝铜蛋白（hepatocuprein）等具有超氧物歧化酶的活力，因而称为超氧歧化酶。它们催化超氧离子成为氧和过氧化氢，从而保护活细胞免受毒性很强的超氧离子的毒害（这种超氧离子是分子氧氧化体内某些底物时产生的）。所以超氧物歧化酶是保护需氧生物细胞赖以生存的必要酶。

除了上述生理作用外，铜对胆固醇代谢、心肌细胞氧化代谢、机体防御机能、激素分泌等许多生理、生化和病理生理过程也有影响。

7.4.3　铜的需要量和来源

虽然，1928年就已提出铜为哺乳动物所必需，但直到70年代，铜才正式有供给量标准。由于对铜的代谢、生理和营养作用的了解还很初步，因此，现在所提出的需要量初步建议。世界卫生组织已提出每天每公斤体重的铜需要量婴幼儿为80μg，较大的儿童为40μg，成人为30μg。美国提出成人铜的RDA为2～3mg。

对于长期接受肠外营养的病人，推荐输注液中每天每公斤体重加入20～30μg的铜。

铜广泛分布于各种食物，如谷类、豆类、硬果、肝、肾、贝类等都是含铜丰富的食物。通常成人每天可从膳食中得到2.5～5mg的铜，能充分满足需要量。

牛乳含铜量很低，约为0.015～0.18mg·L-1。人乳含铜量高于牛乳，但随着哺乳期延长含量逐渐降低（例如从哺乳初期的1.05mg·L-1降低至哺乳末期的0.15 mg·L-1）。因此，在以牛乳进行全人工喂养间或在母乳喂养的后期，应当注意铜的补充。

7.4.4　铜缺乏病、先天性铜代谢障碍疾病和铜中毒

（1）铜缺乏病　人体明显的铜缺乏病首先报告于1964年，发现于蛋白质-能量营养不良的婴儿，以后又报告了许多病例。

人们一般都能从膳食中得到满足需要量的铜，通常不致发生缺乏。铜的缺乏病主要发生于以下几种情况：①早产儿；②全面营养不良和长期腹泻；③伴有小肠吸收不良的病变；④长期完全肠外营养的病人；⑤长期使用螯合剂。

足月婴儿肝中铜储备通常足够供应婴儿4～6个月，如开始进食乳以外含铜丰富的食品，也不致发生铜缺乏。但婴儿肝中的铜储备主要是在妊娠最后三个月积聚的，所以早产儿的铜储备非常不足。此时，如采用牛乳人工喂养（牛乳含铜远低于人乳），就容易发生铜缺乏。早产儿的铜缺乏病通常在出生2～3个月时发生。铜缺乏病的特征是骨质疏松症，嗜中性白细胞减少症，贫血（这种贫血开始是血红蛋白过少性的。而后正常母细胞中的铁代谢受干扰，并有红细胞生成障碍。骨髓检验可见铁的大量沉着，而用铁治疗无满意效果、皮肤和毛发脱色，张力减退，精神性运动障碍（psychomotor　 retardation）。血清铜和血浆铜蓝蛋白浓度、血浆铁清除率和红细胞铁吸收降低。而此时如单独给予铜。这种缺铜综合症的种种症状都可消失。

上述铜缺乏症亦可发生于胃肠功能失调或全人工喂养而不补充铜的早产婴儿。

铜缺乏病亦见于完全肠外营养而不补充铜的成人。1974年Vilter报告了1例成人铜缺乏病，在2个半月中每天只得铜0.1mg，结果出现体重减轻、嗜中性白细胞减少症和贫血。其血浆铜为20μg%，而铜蛋白测不到。经给铜每天1mg共7天，这些症状就很快消除。

在秘鲁已报告蛋白质-能量营养不良的婴儿发生了难治的贫血和中性白细胞减少症。后来发现了铜缺乏症的生化证据，于改变饮食后，许多病人的症状就消除了。但有些人仍需铜剂治疗。

铜缺乏病还继发于慢性小肠吸收不良、给螯合剂或锌剂之后。锌和铜互相吸收。在动物，锌摄入量高时可引起铜缺乏病，特别是铜的摄入量处于缺乏边缘时。在人体曾报告因缺乏锌而患肠病型肢皮炎的婴儿。每到接受300mg的锌，三周后发生了铜缺乏病。

上述几种原因引起的铜缺乏病均可用铜剂治疗。婴儿营养性缺乏病用1%硫酸铜口服，剂量为每天2～3mg的硫酸铜，即可得到良好疗效。对完全肠外营养病人，通过输液使婴儿每天每公斤体重得到20～30μg的铜，成人每天总共得到0.5～1.0mg的铜，即可防止病人血浆铜下降，并可治愈病人的铜缺乏病。

（2）先天性铜代谢障碍疾病以下两种铜代谢异常疾病的发生，并非由于膳食有缺铜或消化道疾病引起的铜的吸收不良等后天的原因，而是由于先天性的铜代谢障碍。

① 肝豆状核变性（Wildon病）这是一种常染色体隐性遗传的铜的代谢障碍所引起的少见疾病，1912年首先由Wilson报告，我国先后约已有50例报告。

本病起因是由于先天性的铜代谢障碍，用放射性铜研究表明，肝豆类核变性者铜吸收增加，达56%。而同时肝脏合成铜蓝蛋白远少于正常，从胆汁排出铜的过程发生障碍，于是引起大量铜在肝内沉着，肝铜浓度可达正常人的20～50倍以上。肝内铜沉着超过肝脏铜结合力时，血浆游离铜（非铜蓝蛋白结合铜）就上升至正常的5～10倍，这就导致铜在肝、脑、角、膜、肾等器官组织中沉着，造成危害。

肝豆状核变性的症状是肝硬化，大脑豆状核区功能不全的神经性异常，共济失调，肢体震颤，角膜Kayser-Fleischer环（角膜外缘呈棕色或灰绿色的环），皮肤色素沉着，与低磷酸盐血症及低磷酸盐血症及低尿酸血症一起出现的以氨基酸尿、磷酸盐尿、尿酸尿为特点的肾异常。血清铜浓度通常降低，尿铜排出量显著增加，铜蓝蛋白浓度一般下降，白细胞色素氧化酶活力下降。

本病治疗原则是消除身体组织中过量的铜，并防止铜在各器官组织继续沉积。为此应尽量减少铜的摄入和促进铜的排出。为促进铜的排出可使用能随尿排出的各种铜螯合剂，其中D青霉胺有良好的临床效果。

②Menke综合征 亦称Menke卷发综合征或Menke钢丝样发综合剂，是另一种先天性铜代谢异常的疾病。它以X链急性遗传。

患者血液、肝脏、大脑中铜含量减少，组织中铜酶（如细胞色素氧化酶、结缔组织胺氧休酶、多巴胺β-羧化酶和酪氨酸酶）的活力减退，可能是上述病奕的基础。

上述病变的基本原因，可能是铜从小肠粘膜细胞运入血液和肝脏中的铜含量却减少。最近，进行Menke病患者皮肤的纤维母细胞培养，表明其铜含量增加。因此，细胞输送的异常看来不限于小肠粘膜细胞。

铜盐（如硫酸铜）对本病有良好的疗效，使血清铜浓度迅速恢复，血浆铜蓝蛋白浓度渐趋正常，一般情况逐渐好转而康复。

（3）铜中毒

①急性铜中毒饮用与铜容器或铜管道长时间接解的酸性饮料（包括碳酸水、柠檬柑桔类果汁等）可引起轻度急性铜中毒，出现恶心、呕吐、上腹部痛、腹泻等胃肠刺激症状和头痛、眩晕、虚弱和金属味等神经症状。

②慢性铜中毒慢性铜中毒已见于某些动物。每天给山羊喂1.5g硫酸铜，经30～80天可引起慢性中毒。出现迟钝、抑郁、厌食、黄疸等状。解剖可见肝硬化及肾脏充血，此时肝肾中铜含量显著增加。但人体除上述肝豆状核变性中有慢性铜中毒外，几乎见不到其它慢性铜中毒的征象。长期吃大量牡蛎等贝类、肝脏、蘑菇、硬果和巧克力等含铜量高的食品者，他们的铜摄入量可较正常的每天摄入量（2～5mg）高10倍以上，但从未发现慢性铜中毒的证据。

7.4.5　一些疾病中的铜的代谢异常

下列疾病可引起血清铜浓度增高：病毒和细菌感染、类风湿关节炎、风湿热、红斑性狼疮、多发性硬化、心肌梗塞、严重的甲状腺毒症、急性和慢性肝病、急性和慢性白血病、各种肿瘤（如白血病、支气管肺癌、鳞状上皮细胞癌、膀胱癌、淋巴瘤等）、血色病、门脉或胆汁性的肝硬化、精神分裂症、缺铁性贫血、再生障碍性贫血、溶血性贫血、出血性贫血、恶性贫血、镰状细胞性贫血等。

淋巴瘤患者（包括何杰金病）血铜在治疗前升高，经有效治疗后降低，缓解者可达正常值，再升高常为复发之先兆。

精神病患者清铜均有显著增高，新发病例高于多年患者。

输入雌激素、甲状腺激素、垂体激素及进行外科手术等亦可引起血铜升高。

在下列疾病中血清铜浓度降低：粘液性水肿、恶性营养不良（Kwashiorkor）、口炎 性腹泻、粥样泻（coliac disease）、自发性低蛋白血症。

在下列疾病中血清铜/锌比值明显增大：支气管癌、白血病、何杰金病、肉瘤、结性淋巴瘤肺结核、弥漫性淋巴瘤、皮肤病、赘生物、胰腺疾病、神经系统疾病、缺铁性贫血、镰状细胞性贫血。这在诊断上有参考价值。

膳食和体内肝脏中锌/铜比值增大是引起心血管病的因素。由于血清或血浆中的锌/铜比值并不反映肝脏锌/铜比值，已做了对红细胞超氧物酶活力的测定，初步数据表明这是一个可用来从侧面了解肝脏锌/铜比值的方法。

7.5　锌

三千多年前古埃及人就开始用一种锌制剂——卡拉明来治疗皮肤病。当然那时并不知道锌元素，锌是中国科学家宋应星首先发现的，并于1637年在其名著“天工开物”中述及了锌的制法等，以后随着化学的发展，1750～1850年人们已开始用氧化锌和硫化锌来治病。1869年Raulin发现锌存在于生活机体中，并为生活机体所必需。1963年报告了人体的锌缺乏病，于是锌开始列为人体必需营养素。

7.5.1　锌在人体内的分布和代谢

成人体内含锌约2～3g，存在于所有组织中，3～5%在白细胞中，其余在血浆中。血液中的锌浓度全血约为900μg·100ml-1,红细胞约为1400μg·100ml-1，白细胞含锌量约为红细胞的25倍，血浆和血清中的锌浓度约为100～140μg%（血清锌稍高于血浆锌，约高出5～15μg·100ml-1）。

头发含锌量约为125～250μg·g-1，其量可反映人体锌的营养状况。陈志祥曾报告上海和南京成年男性发锌含量分别为179±38μg·g-1和197±μg·g-1，成年女性发锌含量分别为191±47μg·g-1和209±62μg·g-1。

锌主要在小肠内吸收，先来自胰脏的一种小分子量的能与锌结合的配结合的配体结合，进入小肠粘膜，然后和血浆中的白蛋白或运铁蛋白结合，随血流进入门脉循环。

人们平均每天从膳食中摄入约10～15mg的锌，吸收率一般为20～30%。

锌的吸收率可因食物中的含磷化合物植酸而下降，因植酸与锌生成不易溶解的植酸锌复合物而降低锌的吸收率。植酸锌还可与钙进一步生成更不易溶解的植酸锌的-钙复合物，使锌的吸收率进一步下降。

纤维素亦可影响锌的吸收，植物性食物锌的吸收率低于动物性食物，这与其含有维生素和植酸有关。

锌的吸收率还部分地决定于锌的营养状况。体内锌缺乏时，吸收率增高。

吸收的锌，经代谢后主要通过胰脏的分泌而由肠道排出，只有小部分（每天约0.5mg）糖尿排出，其量比较稳定，显然不受年龄、性别、摄入量和尿量的影响。

汗中亦含有锌，一般约为1mg·L-1，在无明显出汗时，每天随汗丢失的锌量很少，但在大量出汗时，据测定一天随汗丢失的锌可高达4mg。

大鼠的研究表明，锌与铁相反，体内储备不易动员。因此，特别需要有规律的外源补充，尤其是在生长期。

7.5.2　锌的生理功用

（1）参加人体内许多金属酶的组成　锌是人机体中200多种酶的组成部分，在按功能划分的六大酶类（氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类）中，每一类中均有含锌酶。人体内重要的含锌酶有碳酸酐酶、胰羧肽酶、DNA聚合酶、醛脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、丙酮酸氧化酶等。它们在组织呼吸以及蛋白质、脂肪、糖和核酸等的代谢中有重要作用。

催化CO2+H2O→H2CO3反应的碳酸酐酶以足够的速率消除CO2而维持生命。因此，这种酶可使人免于CO2中毒，没有这种酶就不能以足够的速率消除CO2而维持生命。因此，这种酶对于CO2输送的重要性有如红细胞对氧的输送。在人体红细胞中，每mol的碳酸酐酶都含有1g原子的锌。已证明在正常的病理条件下，红细胞中锌的含量与碳酸酐酶活力之间存在相关。

来自胰液的羧肽酶A和B，每mol蛋白质都含有1g原子的锌，锌原子对这些酶的催化作用是必需的。在试管内羧肽酶的锌可被其它金属如钴、锰、镍、铁、镉、汞和铅所取代，结果显著改变了催化作用和基质的特异性。羧肽酶A和B两者均随胰液进入肠道，参加蛋白质水解。

其它含锌酶，如碱性磷酸酶，乳酸脱氢酶、丙酮酸羧化酶、苹果酸脱氢酶在蛋白质、脂肪、糖的代谢中都有重要的作用。

（2）促进机体的生长发育和组织再生　锌是调节基因表达即调节DNA复制、转译和转录的DNA聚合酶的必需组成部分，因此，缺锌动物的突出的症状是生长、蛋白质合成、DNA和RNA代谢等发生障碍。在人体，缺锌儿童的生长发生到严重影响而出现缺锌性侏儒症。不论成人或儿童缺锌都能使创伤的组织愈合困难。锌不仅对于蛋白质和核酸的合成而且对于细胞的生长、分裂和分化的各个过程都是必需的。因此，锌对于正处于生长发育旺盛期的婴儿、儿童和青少年，对于组织创伤的患者，是更加重要的营养素。

锌对于胎儿的生长发育很重要。妊娠期间甚至短时期缺锌，也可使大鼠的后代发生先天性畸形。包括骨骼、大脑、心脏、眼、胃肠道和肺。胎儿的死亡率也增加。

（3）促进食欲　动物和人缺锌时，出现食欲缺乏。口服组氨酸以造成人工缺锌时（组氨酸可夺取体内结合于白蛋白的锌，使之从尿中排出，引起体内缺锌），也可引起食欲显著减退。这都证明锌维持正常食欲中的作用。

（4）锌缺乏对味觉系统有不良的影响，导致味觉迟钝。锌可能通过参加构成一种含锌蛋白-唾液蛋白对味觉及食欲起促进作用。

（5）促进性器官和性机能的正常　缺锌大鼠前列腺和精囊发育不全，精子之减少，给锌后可使之恢复。已发生睾丸退变者则不能恢复。在人体，缺锌使性成熟推迟，性器官发育不全，性机能降低，精子减少，第二性征发育不全，月经不正常或停止，如及时给锌治疗。这些症状都好转或消失。

（6）保护皮肤健康　动物和人都可因缺锌而影响皮肤健康，出现皮肤粗糙、干燥等现象。在组织学上可见上皮角化和食道的类角化（这可能部分地与硫和粘多糖代谢异常有关，在缺锌动物身上已发现了这种代谢异常）。这时皮肤创伤治愈变慢，对感染的易感性增加。

（7）参加免疫功能过程　锌在保持免疫反应中的作用近些年来已引起注意。根据它在DNA合成中的作用，推测它在参加包括免疫反应细胞在内的细胞复制中起着重要作用。缺锌动物的胸腺萎缩，胸腺和脾脏重量减轻。人和动物缺锌时T细胞功能受损，引起细胞介导免疫改变，使免疫力降低。同时缺锌还可能使有免疫力的细胞增殖减少，胸腺因子活性降低，DNA合成减少，细胞表面受体发生变化。因此，机体缺锌可削弱免疫机制，降低抵抗力，使机体易受细菌感染。1978年在牙买加的一次研究提示，锌缺乏是蛋白质-能量营养不良婴儿免疫力缺乏的原因。

7.5.3　锌的需要量和来源

人体对于锌的需要量因生理条件而异，妊娠、授乳和生长均可使需要量增加。这可从上述锌的生理功用中得到解释。同时，人体对于锌的需要量也因膳食组成而异，膳食中谷类食物所占的比率较高时，锌的供应量也要求增加。因谷类食物的植酸和纤维素可减低锌的吸收率。

现在还不知道最适于健康和生长的精确的最小锌的需要，但作参考数字，WHO于1977年推荐了临时的锌供给量标准如下：（按每人每天计）婴儿及儿童0～12个月6mg，1～10岁8mg；男性11～17岁14mg，18岁以上11mg，女性10～13岁13mg，14岁以上11mg。妊娠妇女15mg，授乳妇女27mg。这一标准是按锌的可利用率为20%提出的。美国也根据锌平衡研究的结果，于1980年初步推荐了如下的每日锌供给量：婴儿0～0.5mg，孕妇加5mg，乳母加10mg。并指出在这一标准中，锌的摄入量应来自含有足够动物蛋白的平衡膳食。我国营养学会1988年10月修订的每日膳食中营养素供给量已包括锌的数字，与述美国所提出的量相同，仅孕妇与乳母均加5mg。

锌的来源广泛，普遍存于各种食物，但动植物性食物之间，锌的含量和吸收利用率很大差别。动物性食物含锌丰富且吸收率高。据报告每公斤食物含锌量，如牡蛎、鲱鱼都在1000mg以上，肉类、肝脏、蛋类则在20～50mg之间。我国预防医学科学院营养与食品卫生研究所编著的“食物成分表”已列出我国部分食物的锌含量，每公斤含锌在30mg以上的有大白菜、黄豆、白萝卜；含锌在10～30mg之间的有稻米（糙）、小麦、小麦面、小米、玉米、玉米面、高梁面、扁豆、马铃薯、胡萝卜、紫皮萝卜、蔓菁、萝卜缨、南瓜、匣子；含锌不足10mg的有甜薯干。

7.5.4　锌缺乏和锌中毒

（1）锌缺乏　儿童发生慢性锌缺乏病时，主要表现为生长停滞。青少年除生长停滞外，还会人性成熟推迟、性器官发育不全、第二性征发育不全等。如果锌缺乏症发生于孕妇，可以不同程度地影响胎儿的生长发育，以致引起胎儿的种种畸形。不论儿童或成人缺锌，均可引起味觉减退及食欲不振，出现异食癖。例如发生于伊朗的缺锌性侏儒症中，常见有食土癖。严重缺锌时，即使肝脏中有一定量维生素A储备，亦可出现暗适应能力降低。锌缺乏病一般不有皮肤干燥糙等症状，在急性锌缺乏病中，主要表现为皮肤损害和秃发病，也有发生腹泻、嗜眠闰、抑郁症和眼的损害。

锌不同程度地存于各种自然食物中，一般情况下可以满足人体对锌的基本需要而不致缺乏，发生锌缺乏症主要见于以下几种情况：

①以含有大量植酸和纤维素的粮食为主要食品时，由于植酸和纤维素影响锌的吸收而引起锌缺乏病。

②锌的需要量增加时　 在身体迅速成长时，在妊娠或授乳期，不论按每公斤体重计或热量计，人体对于锌的需要量都增加。

③在有肠病性肢皮炎的遗传因素时　 有这种少见的常染色体隐性遗传的家族的人其小肠粘膜上皮细胞对锌的聚集能力降低，从而降低锌的吸收能力，而易于发生锌缺乏病。

④用缺锌或低锌的配方代乳食品喂养婴儿时婴儿从母体带来的锌储备很少，出生后几乎立即须全赖喂养所提供的锌。用母乳喂养婴儿时，如果母亲不缺锌，一般母乳均能满足婴儿锌的需要。但如果用缺锌或低锌的配方代乳食品时，则常易出现锌缺乏。

牛乳的含锌量（平均约3mg·L-1）,虽高于人乳（约0.1～1.0mg·L-1），但人体对于牛乳锌的吸收利用率却低于人乳。这是因为人乳内含有丰富的能与锌结合的又能促进锌吸收的小分子量配体，但牛乳中缺乏此类配体。因此，对于有某种遗传素质的婴儿来说，当断食人乳改吃牛乳时，常易发生肠病性肢皮炎。

⑤在临床上采用完全肠外营养时　长期接受肠外营养而未予补充锌的病人，可发生严重而急剧的锌缺乏病。其血浆锌值在低达8μg%。同时有大量锌随渗出液丢失时，如烧伤等情况下，则可加速出现锌缺乏病。

⑥手术　手术后的病人也可能发生锌缺乏，这时创伤的愈合可能受到影响。

⑦给予螯合剂时 在给予青霉胺、组氨酸等螯合剂时亦可引起缺锌。此时可出现食欲不振，味觉和嗅觉功能不全和中枢神经系统异常。

⑧慢性肾病　慢性肾病患者可因尿中锌的排出增多而引缺锌，此时除血清锌减少外，还可出现急性或慢性的锌缺乏症状。急性症状包括食欲不振，味觉及嗅觉功能不全和中枢神经系统功能异常。慢性症状包括生长发育迟缓，贫血，睾丸萎缩，创伤愈后延迟等。长期血液透析病人可因血浆锌下降而出现阳萎。

锌缺乏病的预防应当根据其原因采取对策。在谷类中含有大量植酸的地区，应当从改进或调整粮食品种上着手。因需要量增加而引起缺锌时，则应在膳食中增加含锌丰富的食物。为预防婴儿缺锌，应当提倡母乳喂养。婴儿配方食品应当含有适量的锌。

（2）锌中毒　锌中毒可能发生于治疗中过量涂布或服用锌剂及锌容器储存食品时，中毒的表征和体片为恶心、呕吐、急性腹痛、腹泻和发热。给实验动物以大剂量的锌，可产生贫血、生长停滞和突然死亡。

锌中毒通常在停止锌的接触或摄入后，症状短期内即可消失。

对于锌中毒的预防主要为：①防止食品、水源和空气被锌污染；②用锌治疗疾病时，要掌握剂量。

7.5.5　各种疾病中人体锌代谢和锌酶活力的改变

（1）急性和慢性感染　在急性和慢性感染中如肺炎、气管炎、丹毒和化脓性肾炎等，血清锌浓度低于正常范围。而在这些疾病全愈时，逐渐恢复正常。

现已发现，感染反应中，一方面在由白细胞释放的内源性白细胞介质（leukocyte endogenousmediator,LEM）作用下，肝脏对锌的摄取增加，用于核酸，蛋白质及锌酶的合成，而另一方面，在LEM的作用下，血浆中蛋白质结合的锌减少，几乎完全为可扩散锌，从而易从尿及汗中排出。由此造成：①感染后血清或血浆中的锌低于正常；②人体的锌代谢易呈负平衡，机体容易出现缺锌。这在临床上有实际意义。

（2）急性心肌梗塞　急性心肌梗塞时，血清锌浓度降低，但心肌梗塞区及梗塞周围组织的线粒体、微粒体和可溶性蛋白内的含锌量比正常心肌增多。并且在心肌梗塞处有大量碱性磷酸酶浓集，这说明锌及含锌酶参加了修复过程。

（3）肿瘤和白血病　在患有各种恶性肿瘤时，血清中锌浓度下降。在急性和慢性淋巴性和骨髓性白血病时，白细胞浓度下降至正常值的10%。在白血病和何杰金病时，有进量的锌排出，原因不明。

（4）酒精中毒后肝硬化　从肝分离的乙醇脱氢酶已证实为含金属锌的酶。酒精中毒后的肝硬化，可发生锌代谢的显著异常。严重酒精中毒的病人，其血清锌浓度降至66±19μg·100ml-1，而正常人则为121±19μg·100ml-1。降得最低的见于肝昏迷病人。锌浓度低于30μg%表示预后不良。死于酒精中毒肝硬化的病人的肝组织，其锌和铁含量只有正常的一半，而钙、镁、铝、锰和铜的浓度正常。酒精中毒后，肝硬化的病人尿中排出异常大量的锌，每24h为1000±20μg。血清锌浓度的降低和尿锌排出量的增加可能部分由于低白蛋白血和蛋白质与锌的结合减少。对这种病人按生理量给予硫酸锌，可使尿锌排出时倾向于恢复正常，并常可见到肝功能亦趋向于恢复正常

7.6　硒

硒是1817年发现的，1957年证实为动物所必需，1958年弄清了许多国家的羊、猪、牛、马等所流行的白肌病都系由缺硒引起。但首次证实硒为人体所必需，则是我国克山病防治工作者的贡献。从60年代起我国克山病防治工作者就已经观察到硒对于防治克山病的作用。在以后的大规模防治中，又进一步验证和肯定了克山病和缺硒的关系，从而肯定了硒是人体必需的微量元素。这是自又1957年证实硒为动物所必需以来，对硒的研究所取得重大进展。也是近些年来在微量元素研究中所取得的重大进展之一。

7.6.1　硒在人体内的分布和代谢

关于人体含硒总量报告数字不一，有6mg者，亦有14～21mg者。硒广泛分布于除脂肪以外的所有组织中，其浓度以肝、胰、肾、心、脾、牙釉质和指甲中为最高，脂肪组织最低。人体血硒浓度不一，它受不同地区的土壤、水和食物中硒含量的影响。例如，美国正常人血硒含量为0.1～0.34μg·ml-1,而在土壤中含硒量一般较低的新西兰人血硒浓度仅为0.068±0.013μg·ml-1。我国人民全血中的硒含量，据杨光圻等报告，非克山病病区群体总均值为0.095ppm±SD0.088，而克山病病区为0.021ppm±SD0。001。高硒非中毒地区为0.44(0.35～0.58)μg·ml-1,高硒中毒地区为3.2(1.3～7.5)μg·ml-1。硒也分布在头发中，头发中的硒含量是了解人体硒营养状况的良好指标。据杨光圻等报告，我国硒正常地区发硒均值可达0.8ppm，而克山病病区居民群体发硒总值仅为0.074ppm±0.050,高硒非中毒地区为3.7ppm，高硒中毒地区为32.2ppm。

硒主要在小肠吸收，人体对食物中硒的吸收率约为60～80%。硒的吸收率因其存在的化学结构形式、化合物溶解度的大小等而不同，蛋氨酸硒较无机形式的硒更容易吸收，溶解度大的硒化合物比溶解度小的更容易吸收。

经肠道吸收进入体内的硒，代谢后大部分经尿排出。尿硒是判定体内硒的盈虚状况的良好指标。据杨光圻等报告，我国硒适宜地区居民尿硒含量为0.026±0.012μg·ml-1,硒缺乏地区（克山病地区）为0.007±0.001μg·ml-1,高硒非中毒地区为0。14（0。04～0。33）μg·ml-1,高硒中毒地区为2.68(0.88～6.63)μg·ml-1。

硒的其它排出途径为粪、汗。

7.6.2　硒的生理功用

（1）作为谷胱甘肽过氧化酶的成分　在人和动物体内起抗氧化作用。1973年发现硒是大鼠红细胞中谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分之后，人们才知道硒在人和动物体内主要的作用方式，并已弄清每mol的谷肽过氧化物酶含4g原子的硒。谷胱甘肽过氧化物酶在体内的主要作用是它能催化过氧化氢还原为水，能利用谷胱甘肽将过氧化物还原成羟基脂酸，使脂肪酸按正常β-氧化渠道氧化下去，从而防止过多的过氧化物损害机体代谢和危及机体的生存。

由于谷胱甘肽过氧化物酶抗氧化作用，它能使细胞膜中的脂类免受过氧化氢和其它过氧化物的作用，从而保护了细胞膜和细胞。

（2）促进生长 　硒对于大鼠和鸡等的生长和繁殖是必需的，缺硒时生长停滞或受到不同程度的影响。硒对于人的生长亦有作用。组织培养也证明硒对二倍体人体纤维细胞的生长是必需的。

（3）保护心血管和心肌的健康 硒能降低心血管病的发病率，例如在北极地区的Lepland有许多含硒丰富的苔藓，以这种苔藓为食料的驯鹿基鹿肉中的硒含量很高，吃这种鹿肉的人血硒很高，心血管发病率很低。Frost(1975)曾用补充硒的办法治疗过24例心绞痛病人，结果使22例患者获得好转。墨西哥用每个胶囊含有0.5mg亚硒酸盐形式的硒和100IU维生素E的胶囊治疗冠心病绞痛，结果是92%的患者有效，表现为：①心绞痛减轻或消除；②精力和工作效率增加；③心电图改善。

硒不仅对于保护心血管而且对于保护心肌的健康有重要作用。在我国，与缺硒有密切关系的克山病有心肌坏死，主要表现为原纤维型的心肌细胞坏死与线粒体型的心肌细胞坏死。Sweeny等发现缺硒和维生素E的小猪心肌细胞出现较多的脂质、线粒体轻度变性、毛细管变性。Vleet认为硒及维生素E对多种动物的心肌纤维，小动脉及微血管的结构及功能均有重要作用。发生病变的机理是：缺硒后脂质过氧化反应增强，造成生化紊乱，引起心肌纤维坏死，心肌小动脉及毛细细管损伤。

（4）解除体内重金属的毒性作用　硒和金属有很强的亲和力，是一种天然的对抗重金属的解毒剂，在生物体内与金属相结合，形成金属-硒-蛋白质复合物而使金属得到解毒和排泄。它对汞、甲基汞、镉、铅等都有解毒作用。对汞和甲基汞，硒化氢和蛋白质形成的结合物能使Hg2+或甲汞的活性丧失。对镉，硒可以拮抗Cd2+对各方面的毒性（包括对睾丸、肝和肾的损伤以及造成高血压的趋势等）。反之，如缺乏硒则使镉的毒性加强。铅的毒性是促进细胞膜产生过氧化物，而硒和维生素E都有防止细胞膜上形成过氧化物的作用。所以硒和维生素E可以对抗铅的毒性。

硒还可以降低黄曲霉毒素B1的毒性。饲料中加入1ppm的硒可以降低黄曲霉毒素B1的急性毒性损伤，降低试验动物肝中心小叶坏死的程度及死亡率。

（5）保护视器官的健全功能和视力　含有硒的谷胱甘肽过氧化物酶和维生素E可使视网膜上的氧化损伤降低。亚硒酸钠可使一种神经性的视觉丧失（紫褚素沉着病）得到改善。黄斑部的退变可因增加谷胱甘肽过氧化物酶而使视力得到恢复。糖尿病人的失明可通过补充硒、维生素E和C而得到改善。还有人发现注射硒及服用含硒多的食物能提高视力，而在大鼠身上还观察到缺硒与白内障有密切的关系。

（6）抗肿瘤作用从1943年Nelson报告高硒饲料能引起癌后，一段时间内人们广泛地认为硒是致癌的，有些法规规定食物中不能有硒，动物饲料中禁止添加硒等。但后来有人以添加亚硒酸钠的饲料对动物作终身喂养试验，结果并未引起肿瘤的发生，而相反，许多流行病学调查和动物实验显示，硒有一定的抗肿瘤作用。例如，在美国血硒平均含量较低（0.157ppm）的俄亥俄州Lima市，每10万人死于肿瘤者达188人，而血硒平均含量较高（0.256ppm）的Rapid市，每10万人死于肿瘤的只达94人。但是，尽管有这些结果，迄今为止硒的抗癌作用仍未完全肯定，因有些国家或地区，如新西兰，虽然其土壤的含硒量和居民有血抗肿瘤作用的问题尚须作进一步研究，应当开展和加强对于缺硒地区（如克山病流行区）肿瘤发生率和死亡率高于其它国家。显然，至于硒是否确有抗瘤作用的问题尚须作进一步研究，应当开展和加强对于缺硒地区（如克山病流行区）肿瘤发病率的调查。

还有人报告，硒还有刺激免疫球蛋白及抗体产生，增强机体对疾病的抵抗力等作用。

7.6.3　硒的需要量和来源

70年代中国预防医学科学院克山病防治小分队和其它单位的克山病防治工作者一起证实了硒为人体所必需，他们根据防治克山病所需的硒摄入量提出了成人硒的最低需要量为每人每日40μg·1984年杨光圻等又根据近年来克山病和硒中毒防治研究资料提出我国成人硒供给量标准应为40～150μg的建议。在70年代后期，国外学者根据动物试验和人体代谢试验也推断提出了人的硒需要量，如1976年的一次国际会议上推荐硒的需要量为60μg。Stewart等于1978年根据硒的代谢研究提出研究提出妇女硒的最小需要量为20μg。Schrauzer(1978)认为每天需要摄入100～350μg硒才不会使机体出现异常变化。Smith认为每日硒需要量为250μg。1980年美国国家研究委员会营养需要量推荐委员会提出了成人每人每日硒供应量为0.05～0.2mg，婴儿0～5岁为0.01～0.04mg，0.5～1.0岁为0.02～0.06mg，儿童1～3岁为0.02～0.08mg，4～6岁为0.03～0.12mg，7～10岁为0.05～0.20mg，11岁的以上至成年为0.05～0.20mg。1988年我国的推荐供给量7岁以上的人群分性别均为50μg·d-1。

食物中硒含量受产地土壤中硒含量的影响而有很大的地区差异，一般地说海味、肾、肝、肉和整粒的谷类是硒的良好来源。我国的食物中的含硒量尚未进行广泛的测定，中国预防医学科学院食品卫生研究所编著的“食物成分表”中列出的北京、河北、河南生产的几种食物硒含量的均值和范围为：小麦74（14～34）μg·kg-1、大白菜74（20～212）μg·kg-1,南瓜40（13～118）μg·kg-1。

7.6.4　硒缺乏病和硒中毒

1）缺乏病　1957年以后逐渐弄清了动物中许多原因不明的疾病是由缺硒引起的。大鼠单纯缺硒能引起生长停滞、白内障生成和无精症。给鸡喂一种只缺硒匠饲料引起羽毛生长良和胰萎缩。

鉴于硒维生素E在功能上有密切联系（例如两者在机体内的抗氧化作用上有协同和相互节约的作用）。因此，对动物在同时缺乏硒和维生素E时，所出现的症状进行了考察，结果观察到大鼠出现肝坏死、生长减慢、肌肉钙沉积，牙根膜病、脱毛、白内障。鸡出现渗出性素质、沙囊肌病、胰损害。牛羊出现肌肉营养不良、肌肉钙沉着，血清谷草转氨酶升高。羊出现不育和牙根膜病。猪出现营养性肝病，桑葚心脏。猪羊出现突然死亡。马出现黄色脂肪病。兔出现出血。但在我国证实克山病和缺硒的关系之前。世界上未曾明确报告发生于人的硒缺乏病。而只是零星地看到一些怀疑与缺硒有关的病变。1977年Mckenzie报告一名长期接受完全肠外营养的妇女在接受几乎不含硒的肠外营养40天后，血浆硒浓度降至0.009μg·ml-1，红细胞谷胱甘肽过氧化物酶随着红细胞中硒的下降而减少。病人诉述肌痛症，在静脉注射硒以后的一周内，就得到改善。

虽然对克山病的病因还在进一步研究，但与缺硒有密切关系则已肯定，其根据是：①与非病区相比克山病区的居民在营养上都有缺硒的特点、硒摄入量、血中硒含量、尿中硒排出量和发硒含量都明显低于非病区；②通过给予亚硒酸钠硒剂可使克山病得到有效的预防。

关于克山病的病因、病理、症状、诊断、治疗和预防等的详细叙述请参见本书第二十章（缺硒与克山病）。

近几年来还在大骨节病的防治中，观察到大骨节病与缺硒的关系。1979年甘肃西宁县新庄大骨节病防治科研协作组报告，用亚硒酸钠与维生素E治疗儿童早期大骨节病取得显著疗效。虽然也有个别单位报告无效，但多数单位取得不同程度的乃至显著疗效。因此，已经提出大骨节病与人体缺硒有关的观点。

（2）硒中毒 动物在摄入含硒量高的牧草或其它含硒量高的饲料时，可发生中毒。急性中毒时出现一种被称作“蹒跚盲”的综合征。其特征是失明、腹痛、流涎，最后因肌肉麻痹而死于呼吸困难。慢性中毒时出现脱毛、脱蹄、角变形、长骨关节糜烂、四肢僵硬、跛行、心脏萎缩、肝硬化和贫血。即所谓“家畜硒中毒或碱毒（质）病（alkali　disease）”。人因食用含硒量高食物和水，或从事某些常常接触到硒到的工作，可出现不同程度的硒中毒症状，包括毛发脱落、皮肤脱色、指甲异常、疲乏无力、恶心呕吐、呼出气有大蒜气味等。

杨光圻曾报告了我国高硒地区湖北省施恩县动物和人的地方性硒中毒。该地动物发生的硒中毒的情况为：耕牛出现较多的“碱毒病”。猪常发生脚的炎症或脱毛脱蹄，仔猪类似蹒跚盲地不停地兜圈子，最后死亡。鸡蛋的孵出率很低，孵出的鸡畸形、缺嘴壳或呈索状。人的硒中毒症状则有三种类型：①脱发；②脱发及脱甲；③麻痹。这三种类型可能是中毒的三个阶段或三种程度。有些病例还有皮肤症状。这些症状的特点为脱发，头发先从变干变脆开始，进而在近头皮处易断裂与脱落，但脱发后根仍完整，头发可继续生长。身上其它部分的毛如眉毛、胡须、阴毛腋毛亦有此种现象。脱甲则从甲体变脆开始，出现白点及纵纹，继而断裂。其后随着新甲的生长，将旧甲推向前而脱落。麻痹开始时为肢端麻木，继之以抽搐、麻痹、甚至偏瘫、死亡。皮肤症状则为出疹、出水泡或发生溃疡。

在此同时，还观察到湖北施恩县发生硒的来源（土壤、水、食物或某种工业环境）。然后对此进行全面分析，提出防护办法。

对某些接触硒较多的作业人员，在有硒中毒迹象时，除积极消除接触外，也可在局部范围内采用高蛋白膳。高蛋白膳对硒中毒有一定防护作用。此外，维生素E能增加硒的排出，亦可用于硒中毒的防治。

7.6　氟

1805年就已发现氟与牙齿结构有关，后来证明食物及饮水中缺氟可引起龋齿。1974年Schwarz报告氟对大鼠生长是必需的。现在一些国家的营养标准中已将氟列入必需，它不仅对于牙齿而且对于骨骼的形成与代谢均有重要作用。

7.7.1　氟在人体内的分布和代谢

正常成人体内含氟总量约为2～3g，约有90%积存于骨骼及牙齿中，少量存在于内脏、软组织及体液中。血中氟浓度一般为0.04～0.4μg·ml-1，显着受膳食的影响。

膳食和饮水中的氟摄入后，主要在胃部吸收。氟的吸收很快，吸收率也很高。饮水中的氟可完全吸收，食物中的氟一般吸收50～80%。约有80%以上的氟经肾排出，其余部分则主要随粪便排出。也有极少部分随乳汁、毛发等途径排出。

7.7.2　氟的生理作用和缺氟对人体的影响

氟在骨骼与牙齿的形成中有重要作用。人体骨骼固体的60%为骨盐（主要羧磷灰石），而氟能与骨盐结晶表面的离子进行交换，形成氟磷灰石而成为骨盐的组成部分。骨盐中的氟多时，骨质坚硬，而且适量的氟有利于钙和磷的利用及在骨骼中沉积，可加速骨骼的形成，促进生长，并维护骨骼的健康。据报告在氟适宜地区骨质疏松症较少。氟也是牙齿的重要成分，氟被牙釉质中的羧磷灰石吸附后，在牙齿表面形成一层抗酸性腐蚀的、坚硬的氟磷灰石保护层，有防止龋齿的作用。

缺氟时，由于釉质中不能形成氟磷灰石而使羧磷灰石结构得不到氟磷灰石的保护，牙釉质易被微生物、有机酸和酶侵蚀而发生龋齿。如人体能得到适宜量的氟则可防治龋齿。

老年人缺氟时，钙磷的利用受到影响，可导致骨质疏松，因此氟对骨质疏松症有一定预防作用。在水中含氟较高（4～9ppm）的地区居民中，骨质疏松症较少。至于用治疗剂量氟以治疗骨质疏松症，虽然有效，但易发生副作用，使血清钙下降，出现甲状旁腺机能亢进和形态异常的骨骼。因此，已进行在给氟的同时给予钙和维生素D，以克服氟的副作用的试验。据报告氟-钙治疗是妇女停经后骨质疏松症的唯一有效疗法，X光片清楚证明骨质增加。

7.7.3　氟的需要量和来源

氟的需要量大体为每 天1～2mg。

大部分食品含氟量较高。饮水是氟的重要来源，水中氟含量因地区而异，水中最适氟含量为1ppm，这样可使儿童每日得到0.5～1.0mg的氟。使成人得到1.5～2mg的氟。

7.7.4　氟过量的毒性作用

摄入过量的氟可引起急性或慢性中毒，氟的急性中毒多见于特殊的工业环境中，属于职业病学或工业毒理学的范畴，此处从略。

氟的慢性中毒主要发生于高氟地区，因长期通过饮水摄入过量的氟而引起，主要造成骨和牙的损害，即所谓氟骨病，在我国黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、山西、陕西、河南、山东、宁夏、贵州等地均有流行。其临床表现为斑釉症和骨损害。牙齿失去光泽，出现白色、黄色、棕褐色、乃至黑色斑点，牙齿变脆，易于折碎或脱落。骨的损害易发生躯干骨，严重者全身大部分骨骼均可受累，骨质密度增加与纹理粗糙，间有轻度软化及疏松的改变。轻度者可仅有腰腿疼痛，严重者脊柱前弯畸形，僵直，肢体活动严重受限，神经根受压迫时，则可发生麻木甚至瘫痪。

氟骨病的治疗首先是改饮含氟量低的水，如不改变而仅靠药物治疗效果不好。用于氟骨病治疗的常用药物有钙片和维生素D、蛇纹石等。蛇纹石含氧化镁21～38%、三氧化二铝0.6～8%、三氧化二铁7～9%、二氧化硅40%左右。将蛇纹石粉碎，以200目过筛，每次用50mg，溶于100ml水中冲服，每日2次，连续服用3～6个月，国外报导有疗效。

氟骨病预防：氟骨病的发生虽然和食物中的含氟量也有关系，但主要由于饮水中的含氟量高，因此对于氟骨病的预防主要在改善饮水。我国规定饮用水含氟量标准为0.5～1mg·L-1。

7.7　钴

从1948年证明钴是维生素B12的组成部分以来。已肯定钴为人体所必需。但远在这之前，1879年已有人报告了钴在造血方面的功能。

人体全身含钴1.1mg，含量最高的组织是肝、肾和骨。血液中红细胞的钴含量高于血浆，每毫升血浆约含钴60～80pg，全血约含钴80～300pg。

人动物摄入的钴必须经肠内细菌合成维生素B12才能吸收利用。牛羊等反刍动物的细菌合成维生素B12发生于小肠上段，可较好地吸收，而在人体，细菌合成维生素B12只发生于结肠，吸收量很小。因此，钴必须以维生素B12的形式摄入，才能吸收利用。钴的主要排出途径是经过肾脏。尿中浓度约为0.14ng·L-1。

体内的钴主要作为维生素B12的成分而存在，因此，钴的作用主要体现在维生素B12的作用中——促进红细胞的正常成熟。

钴除了作为维生素B12成分外，是否有单独的必需的生物学作用，现在还只观察到如下一些现象。药理剂量的无机钴盐，在包括人在内的许多动物中，可引起红细胞生成增加。但诱发这种反应需要大剂量的钴，其毒性作用限制了钴在贫血中的治疗作用。此外，有迹象显示钴可影响甲状腺代谢，并可能为合成大鼠甲状腺激素所必需。在地方性甲状腺肿和水、土壤和食物中的含钴量之间存在着某种联系。如某些居民中甲状腺功能紊乱，不仅由于环境中的碘和钴含量低，并且还决定于这些元素的比值。

还没有拟定无机钴的推荐供给量。食物中的钴含量差异很大。肝、肾、海味和绿叶蔬菜是钴的良好来源。乳制品和精制谷类食品中的钴含量低得多。

7.8　铬

从1959年报告了微量的铬对大鼠正常的糖耐量是必要的之后，才认识到铬的生物学重要性。由于常常无法以已知的病因学来解释人糖耐量降低的原因，使人们增加了对铬的研究兴趣。但由于分析技术上的困难，这种元素在营养和代谢中的作用仍然有待进一步研究。

7.9.1　人体内铬的含量、分布和代谢

人体的含铬量甚微，约仅为6mg或更低，其中骨、皮肤、脂肪、肾上腺、大脑和肌肉中的含量较高，血清中的铬浓度低10ng·ml-1。人体组织的铬含量随着年龄的增长而降低。

无机铬的吸收率很低。铬与有机物生成的“自然复合物”的铬较易吸收，如啤洒酵母中主要以葡萄糖耐量因子的形式存在的铬有10～25%可吸收。

铬主要随尿排出，少量从胆汁和小肠经粪便排出，微量通过皮肤丢失。摄食混合膳食的健康人每日随尿排铬2～20μg。

7.9.2　铬的生理功用

（1）促进胰岛素的作用　糖代谢中铬作为一个辅助因子对起动胰岛素有作用。其作用方式可能是含铬的葡萄耐量因子促进在细胞膜的硫氢基和胰岛素分子A链的两个二硫键之间形成一个稳定的桥，使胰岛素能充分地发挥作用。

（2）预防动脉硬化　铬可能对血清胆固醇内环境稳定有作用。喂以缺铬饲料的大鼠血清胆固醇较高，喂铬以后血清胆固醇降低。缺铬大鼠的主动脉斑块的发病率高于有充足铬的对照组。

（3）促进蛋白质代谢和生长发育　某些氨基酸掺入蛋白质受铬的影响。在DNA和RNA的结合部位发现有大量的铬，提示铬在核酸的代谢或结构中发挥作用。铬对最适生长也是需要的，缺铬动物生长发育停滞。

7.9.3　铬的需要量和来源

铬的需要量通常根据尿铬丧失量来估计，但尿铬排出量的报告数值差异很大，而确定膳食中所需的铬量，也决定于有生物学活性的、更容易利用的铬的比例。由于这些因素，使提出的铬供应量有一较宽的范围。如美国营养标准推荐委员会建议每人每日应摄入铬50～200μg。

铬的最好来源一般整粒的谷类、豆类、肉和乳制品。谷类经加工精制后铬的含量大大减少。啤酒酵母家畜肝脏不仅含铬高而且其所含的铬活性也大。红糖中铬的含量高于白糖。

7.9.4　铬缺乏

铬缺乏主要引起葡萄糖耐量降低，生长停滞，动脉粥样硬化和冠心病发病率增高。

铬缺乏的判断包括葡萄糖耐量试验，尿铬和发铬测定。Gurson等（1978）提出早晨4h尿铬排出量是判定铬营养状况的有用指标。毛发中的铬含量也可提供有用的信息，发铬含最低于200ng·ml-1时表示铬缺乏，糖尿病人发铬常低于200ng·ml-1。

理论上，铬缺乏的治疗是用耐糖因子铬，但不能得到它的纯品。含耐糖因子高的食物，如啤酒酵母可提供充分的有生物学活性的铬来纠正缺乏。在许多情况下，使用无机三价铬，主要对蛋白质-能量营养不良的儿童和完全肠外营养的效果较好。三价铬可以CrCl3·6H2O形式给予，每天180μg。这种形式可吃几个月而无毒性作用。

7.9　锰

1931年第一次报告锰对大鼠的生长和繁殖是必要的，虽然锰对人是否必需的证据不多，但已推断锰对人的作用和必需性类似于对其它哺乳动物，并于1972年报告了一例可能为实验性锰缺乏的病例。

7.9.1　人体内锰的含量、分布和代谢

成年人含锰总量约为20mg，广泛分布于所组织中，其中以肌肉、肝脏和胰脏的含量较高，正常人血浆锰浓度约为2.5μg/100ml。

中的含锰量都较低（低于2μg-1）。因谷类含锰较多，因此，不大可能出现锰的缺乏

7.10　钼

约40年前发现钼可促进固氨菌的生长，其后又看到加钼于大鼠饲料可使大鼠组织中黄嘌呤氧化酶活力增加。现已证明钼为动物所必需的营养素，并推断亦为人体所必需。

人体含钼总量约为9mg，分布于全身组织和体液中，其中肝、肾、骨和皮肤中含量最高。血钼量报告的数值相差极大，从1.1～257±20.5ng·ml-1不等。钼容易从肠道吸收，主要从尿中排出。

钼为人和动物的黄素依赖酶如黄嘌呤氧化酶和醛氧化酶的成分，它在这些酶完成细胞内电子传递中起作用。黄嘌呤化酶对体内嘌呤化合物的氧化代谢及最后形成尿酸起主要的催化作用。它与铁代谢有密切的关系，能催化肝脏铁蛋白中的铁释放，加速铁进入血浆的过程，并能使所释放的Fe2+在血浆内很快氧化成Fe3+，从而迅速与β1-球蛋白形成运铁蛋白，使铁能顺利地运送至肝脏、骨髓及其它细胞利用。醛氧化酶对解除体内形成的毒醛类的毒性有重要作用。

已从小牛肝脏中分离出一种含钼酶（亚硫酸盐氧化酶）。这种酶在体内催化亚硫酸盐成为硫酸盐。并已证明这种酶也存在于人体肝脏中。

人的牙釉质中含有丰富的钼，钼可增强氟的作用，饮用含钼25～50ppm、含氟50ppm的水比饮用单独含氟50ppm的水更能降低龋齿的发病率。

现在对钼在人体内的代谢了解很不充分，提出的钼的需要量还是初步的。WHO已推荐每人每日2μg·kg-1。而美国的推荐量为每人每日：婴儿0～5岁，0.03～0.06mg；0.5～1.0岁，0.04～0.08mg;儿童1～3岁，0.05～0.10mg;4～6岁，0.06～0.15mg;7～10岁，0.1～0.3mg;11岁以上0.15～0.5mg;成人0.15～0.5mg。

钼广泛分布于各种食物，其中肉类含2.06ppm，豆夹类蔬菜1.73ppm，谷类含0.33ppm，蔬菜根部含0.25ppm，水果及海味一般低于0.1ppm。

虽然已观察到上述与钼有关的生理生化现象，但迄今尚未在动物或人体确证具有钼缺乏特点的综合症。

曾在一些疾病中看到全血含钼量的变化，如白血病时血钼增高，贫血患者钼降低。

长期摄入过量的钼可使牛羊发生一种慢性钼中毒病，名为“下泻疾病”（teart disease）。对于人，已将美国和苏联某些地区痛风发病率很高的原因归于钼的摄入量高（每天10～15mg ），那些地区因土壤中的含钼很高而造成农产品含钼高。

7.11　其它必需微量元素

其它4种必需微量元素为镍、钒、硅、锡。这些微量元素的缺乏病还只见于精密抑制的实验条件下的动物。

7.12.1　镍

今已发现镍对于大鼠、猪、羊等5种动物是必需的，并推断它也为人体所必需。

人体含镍总量约为6～10mg，广泛分布于骨骼、肺、肾、皮肤等器官和组织中。其中以骨骼中的浓度较高。血清的镍含量约为1.1～4.6μg·L-1。镍的吸收部位在小肠，吸收率很低，吸收后经代谢主要从粪便排出，尿中排出量较少，每天约为2～20μg。

缺乏镍的大鼠出现：①生长减慢，红细胞压积、血红蛋白含量和红细胞计数降低或减少，②肝脏中许多酶包括苹果酸盐脱氢酶等的活力降低；③血清中尿素、ATP和葡萄糖的含量降低；④肝中甘油三酯、葡萄糖和糖原含量降低；⑤铁的吸收受损；⑥肝、肾、脾中的铁、铜、锌含量降低。

缺乏镍的小猪和山羊则出现生长抑制、求偶期推迟，死胎率增高，皮毛粗糙，骨骼钙含量降低。

缺乏镍的小羊显示生长抑制、血浆总蛋白、红细胞计数、肝的总脂肪和总胆固醇和肝铜浓度下降，肝、脾、肺和大脑中铁含量上升。

Nielsen等根据动物试验资料推断，成人每天须由膳食提供约30μg的镍。由于植物性食物含镍较高，因此一般混合膳食能供应足够的镍。人们通常每日可从膳食中得到100～200μg的镍。现在还没有人体因缺乏镍而引起的营养缺乏的综合征的证据，只是在一些疾病中，如肝硬化、慢性肾功能不全的病人血清中含镍量降低。

7.12.2　钒

人体约含钒25mg，广泛存在于牙齿、骨、肺、脾、肝、肾等器官和组织中。血液中的钒浓度通常低于1μg·mg-1。钒的吸收率很低，约仅5%。吸收进入体内的钒主要经尿排出，吸收后的。钒积聚于齿、骨。骨释放钒的速率很慢，可能起着仓库的作用。

1971年首次提出了钒为动物所必需。Strasia报告大鼠饲料中含钒少于10ng·g-1时，出现生长迟缓。Schwarz等报告对半纯化饲料按25～50μg·100g-1补充钒可促进大鼠生长。Hopkin等报告缺乏钒的小鸡羽毛发生显著抑制。

不少人报告了钒对血脂的影响，但不论对于动物或对于人，所得的结果并不一致。有的看对到缺钒使血中总胆固醇或甘油三酯升高，有的则反之。

钒的需要量还不甚清楚，WHO曾提出人体每日约需钒3μg。

7.12.3　硅

人体约含硅15～18g，如按占人体重量万分之一以下为微量元素则已超过，但因其每人每日的需要量低于100mg，故通常仍将其列入微量元素的范畴内。

硅对于小鸡的正常生长是必需的，它参加软骨、骨和其它结缔组织的生成，主要是粘多糖的合成。

动物对硅的需要量较多，大约每克饲料在50μg以上，对于成年人每天约需硅3mg。

动物缺硅时，可出现生长迟缓、器官萎缩、骨骼异常、牙齿发育不良等症状，补充硅后，即可恢复生长。由于食物通常可提供足够的硅，人体不大可能发生硅缺乏。

7.12.4　锡

锡也是由于方法上的困难而使其研究明显受阻的一种元素。看来它对蛋白质和其它大分子的三级结构起作用，它也可能起氧化还原催化剂的作用。人体约含锡5～20mg。在骨和牙齿中的含量最高。锡的吸收率很低。主要由粪便排出。Reinhold提出人体每日约需锡3.5mg。脏腑类和谷类是锡的良好来源。迄今尚未有人体锡缺乏病的报告。罐头食品提供大量的锡，达200ppm。摄入过多的锡引起贫血并损害肝脏。

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8　健康人营养

人类的健康是一个全面的概念，它不仅包括没有疾病的存在，具有良好的工作状态以及长寿等；而且包括有一个完整的身心状态和具备对环境的适应能力。为了达到健康的目的，人们需要有一个合适的营养作为健康机体的物质基础。

合理的营养是通过合理的膳食来达到的，它包括合理的膳食的构成、食物的种类与饮食习惯等等。但是要取得一个平衡的膳食则是它的前题。平衡膳食（Balanced diets），是指由食物所构成的营养素，在一个动态过程中，能提供机体一个合适的量，不致出现某些营养素的缺乏或过多，从而不引起机体对营养素需要和利用的不平衡。因此，平衡膳食可以包括以下三个概念。：

（1）各种营养素的水平完全能够适应机体在各种生命活动周期中生理与生物化学上的需要。

（2）各种营养素摄入量应避免过多和过少，不致造成与饮食有关疾病的因素。

（3）由于营养素间在代谢中存在着相互变换与制约的关系。因此，可以理解，平衡膳食必然是：各种营养素相互之间，以及一种营养素中各种组分（例如蛋白质中的各个氨基酸、脂类的脂肪酸）之间，在适应人体需要方面也是平衡的。

在日常生活中，某些营养素的不足或过多，在训练有素的人来说是可以通过常规的检查来发现的。例如一个孩子在一定年龄时他（她）的身高低于正常，或者一定月龄的婴儿，它的体重离开正常值很远，有时可以测量一个个体的皮下脂肪厚度、肌肉的发育与表皮的状态、骨骼发育的情况，以预测营养状态，但在今天，在我国的广大地区已经不容易看到人群的营养缺乏病了。而某种营养素的缺乏或过多往往是临床前期的症状，需要通过生物化学或细胞学的检查才能发现及证实其早期的缺乏状态。但是对于在受到疾病侵袭的病人来说，其情况是不同的，在临床工作中如果不加注意，是可以引起明显的缺乏病的。例如，长期采用某种药物治疗，使一些营养素的吸收与利用受到干扰；消耗性疾病——例如肿瘤所引起的营养素缺乏等。

无论健康人与病人，某种营养素的缺乏，受到多种因素的影响，需要找到它的根本原因。这点，将在下面章节中叙述。

8.1　成年人营养素的需要

在人群中，不同的性别、年龄、体型、活动状态和生活状态，都会使其对营养素的需求存在着差异，就是在同一性别、年龄和状态的不同个体之间，也会存在着若干差异，因为机体之间不仅可以存在着代谢过程的差异，同时机体对外界环境也有不同程度的适应能力等。

在各个年龄组织中，到了成人阶段（一般是指从20～40岁），此时机体比其他年龄组相对讲来要稳定得多。各国的学者往往根据自己的国情，首先制订本国人成人的营养素供应量，作为一个供给的参数，从而进一步制定其他年龄组及在不同生理状态下的供给参数。在此，必须明确以下的两个相互有关的概念：

（1）需要量（Requirements）:是指维持身体正常生理与生化平衡所必需的最低量，故有些人称基本需要量或最低需要量。这个量大多是从少量人体或人体代谢物质的测试而得到的。估计如果摄入低于这个量，将不能保持健康。

（2）供应量（Allowance0这个量是以需要量作为基础，考虑到人体的个体差异，并照顾到群体中大多数，考虑为达到营养素的平衡，使需要要得到充分的满足；考虑在特定时期中，人们的需要与实际的可能等而制定的各项营养素供给指标。这种供应量的制定主要有三个方面的目的：即指导食物的生产、集体居民的计划膳食与营养、膳食治疗。供应量制定后不是不可以改变的，可以通过实践的检验和营养科学的发展而作适当的调整。一般供应量高于需要量，当人们的摄入量低于供应量时不一定就是不足，但可以说不够安全。

中国生理科学会营养学会于1981年修订营养供给量表（表8-1），表中对成年人提出了基本的指标。1988年又重修订。

表8-1 每日膳食中营养素供给量

*1μg视黄醇当量=1μg视黄醇或6μgβ-胡萝卜素，1IU维生素A=0.3μg视黄醇。

（1）能量 成人的能量代谢与基础代谢（年龄、气候、体型、性别）、食物特殊动力作用以及劳动强度与劳动量大小有关。但人们每天内能量消耗的大小主要受劳动量的影响。根据目前我国的情况，男性将劳动分为五个等级，供给自1000～1680kJ；女性分为四级，供给自9240～13440kJ。前者以身高170cm、体征60kg为标准，而后者以身高160cm，体重53kg为标准。并均允许这些数值有±的变动。其年龄亦在20～40岁范围内。此外，FAO/WHO专家委员会建议大于这个年龄范围的可以酌情减去一定的比例，其中包括年龄在40～49岁范围内者，可按成人的能量供给值减5%，依同理，50～59岁范围内减10%，60～69岁减20%，而70岁以上可减30%。

在异常条件下，例如在疾病时，能量消耗会有明显的改变，例如在发热的状态下，如体温高到39℃ ，基础代谢率可增高28%，这些将在本书有关章节中提到。

（2）蛋白质 蛋白质在机体代谢中受能量供给及机体生理状态影响，同时也受食物中蛋白质的质量的影响。能为机体充分消化、吸收与利用的蛋白质，往往为优良的蛋白质，它可以比其它蛋白质以较少的量取得机体的氮平衡。根据我国目前的膳食以植物性食物为主，在混合膳食中取得蛋白质这一情况和人体上进行的观察，成人按每公斤体重1.2g的蛋白质占总能量的10～14%，其中成年人约为10～12%。

（3）碳水化物和脂肪表8-1中未列这两方面的内容，但除蛋白质以外，热能的供给由碳水化物与脂肪提供，脂肪在能量中所占的比例，各种饮食习惯不一，为保证必需脂肪酸的供给，估计亚油酸所提供的能量要在总能量的1～2%时才可满足人体的需要，此值在我国的膳食中是可以得到的，但脂肪占热量的比例不宜过多，以30%以下为好。在一般情况下，碳水化物约在60～75%为宜，纤维素是人体不能消化吸收的碳水物，无生理功能但有利于大便畅通，但过多则会影响其它营养素的吸收。

（4）维生素　硫胺素、核黄素、尼克酸等随热量的供应量改变而定，按每4200kJ计，前二者为0.5mg，后者为5mg。食物蛋白中的色氨酸可在体内转变为尼克酸，估计每60mg色氨酸相当于1mg尼克酸，这类水溶性维生素在加工中的影响应加考虑。

维生素A在表中同时列出视黄醇当量，我国目前维生素A来源主要是胡萝卜素，其供应量为4mg·d-1，估计胡萝卜的吸收率为1/3，吸收后的一部分的转化率仅1/2，故1μg胡萝卜素相当于0.556IU的维生素A。为了避免上述二者的相混，修订时改为视黄醇当量，1μg视黄醇当量为1μg视黄醇或6μgβ-胡萝卜素，而1IU的维生素A相当于0.3μg视黄醇。成人供应量为1000μg视黄醇当量，亦即3300IU维生素A或6mg胡萝卜素。

表中维生素D则是按照钙化醇（维生素D2）计，1μg钙化醇相当于40IU维生素D。

其他维生素，矿物质等，表中已列出成人的需要量，铁的供应量女性较男性为高，主要是根据成年妇女在月经周期的损失。

表中主要列出当前有可能和需要提及的营养素，不能理解为其它未提及的营养素不重要。同时，学会还对氨基酸和微量元素提出一个参考的数量或范围（表8-2及8-3）。

供应量是计划和衡量群 体膳食质量的依据，在对群体进行膳食调查时，其结果如低于供应量，不一定表示人体的营养状况不好，应具体分析。供应量应用于个体时，更应该注意这一点，并应避免调查中的抽样误差。

表8-2 氨酸需要量的估计值（每日每公斤体重）

表8-3 每日膳食中微量元素和电解质的安全和适宜的摄入量

8.2　婴幼儿营养

婴儿和幼儿时期是人体发育中非常重要的阶段，婴儿的营养因素与胎儿阶段有关，所以与母体的营养关系密切，这疳在以后提及。婴儿营养一般是指出生后到一岁期间的营养，而幼儿指3岁之前。

8.2.1　婴幼儿生理特点

婴幼儿的生长发育是其一生发育最旺盛的阶段，在出生的第一年中，头4～6月后其体重从出生时约3kg 增加至约6kg，而在一岁前，又再增加至9kg以上，所以发育的速率是很快的。从营养及生理方面来说，这一阶段至少有如下几个特点：

（1）新生儿之后，开始从子宫内营养过渡到子宫外营养，它离开母体而独立，但其消化器官仍有不健全的地方，所以有人称初生儿为子宫外的胎儿，以表示需要特别的照顾，因此依赖母新的喂养。

（2）在这一阶段中，婴儿或幼儿是生长非常迅速的机体，需要完全的营养素，但其消化器官正在发育而远未成熟，因此生理需要与身体的消化功能间存在着矛盾，在婴儿来说，唾液腺的分泌机能还低，咀嚼肌虽然已较早发育，有利于吮吸，但舌和齿远不能完成口腔消化食物的第一步，胃的容量很小，仅30～35ml，粘液腺和肌层很薄，胃的幽门括约肌比较健全，但贲门却往往仍未能紧闭，胃液虽然含盐酸、蛋白酶、凝乳酶等，但其分泌距离成人的消化功能还很远。肠道的粘膜发育较快，但肠的肌层发育较慢，其神经丛及髓鞘也仍在发育中，故对肠液分泌及蠕动的调节还未健全。不过，婴儿消化道对母乳的适应性良好。

（3）乳儿体内营养素的储备量相对的小，适应能力也低。一旦某些也容易发生过敏，而这种不耐受性又往往不易察觉，有时误以为肠道感染。因为最基本的表现之一是腹泻，而腹泻却又会导致营养素的丢失。

（4）婴幼儿对母乳以外食物的耐受性较低，对一起食物容易发生过敏，而这种不耐受性又往往不易察觉，有时误以为肠道感染。因为最基本的表现之一是腹泻，而腹泻却又会导致营养素的丢失。

（5）及至幼儿阶段后，上述的发育情况得到改进，乳齿生长和胃容量的加大（300～500ml，对食物的可接受性提高。此时，幼儿正常条件下的活动加强，体力消耗也大，饮食也逐步过渡到基本上由自己的消化器官来摄取营养素的一个很长的过程。

（6）在怀孕后期，胎儿大脑急剧发育阶段之后，乳儿出生5～6月之后到第二年末，大 脑佾在急剧的发展，并奠定一个重要的基础，需要营养素的支持。

图8-1 儿童时期热量需要

两条曲线间隙处示在总热量中不同因素下的供给

A-生长B动作活动排泄

D-食物特殊动力作用基础代谢

8.2.2　婴幼儿营养素的需要

婴幼儿营养素的供应量（见表8-1），在表中可见，婴幼儿对各种营养素的需要量相对地较成人为高。下面简要提及几个方面：

（1）热量婴幼儿的热量需要与成人有些不同，除基础代谢所需，动作活动所需，以及食物的特殊动力作用的热量外，还有从消化道排泄粪便的热量。前者估计每日每公斤体重排泄粪便的热量。前者估计每日每公斤体重需要约168～210kJ，后者42～63kJ。因此，总的来说，按公斤体重的热量需，在初生到6个月为504kJ，而6个月到1岁为420Kj，这种高热量需要在初生时为最高点，一岁后徐缓减少直至青春期前，其间热量需要的构成亦有变动（图8-10）。幼儿阶段每日的供给量为4620～5040kJ。

（2）蛋白质用于婴幼儿维持各种组织新陈代谢，各种新组织的生长，以及各种组织的成熟。故这一时期处于正氮平衡状态，不仅要求有相当高的量，而且需要优质的蛋白质。母乳可为新生婴儿提供高生物价值的蛋白质。所以，以母乳喂养时，按每公斤体重计需要量为2g；而以乳为蛋白质来源时则需3.5g。主要以大豆及谷类蛋白供给时，要求则更高，为4g·kg-1·d-1。与此有关的氨基酸需要量见表8-4。初生6个月的婴儿，9种必需氨基酸的需要量均比成人大5～10倍，并要求氨基酸间有一个合适的比例或模式。此外，与成人稍不同的是，组基酸是必需的氨基酸。幼儿每日供给的蛋白质为40g，约相当于每公斤体重3g蛋白质。

表 婴儿氨基酸的需要量及与人奶含量比较

（3）脂肪 婴幼儿需要各种脂肪酸和脂肪类，其中必需脂肪酸提供的热量不应低于总热量的1～3%。

（4）碳水化物 婴儿需要碳水化物，母乳喂养时，其热量供给一半来自碳水化物，婴儿膳食中如果没有碳水化物，则很难避免酮病的出现，幼儿亦是如此。

（5）其它 各种营养素，包括供应量表暂未列入的各种营养素对婴幼儿都是重要的。此外，婴儿对水的需要比成人为敏感，失水的后果也较成人严重。在温带地区计，每日摄入量按每公斤体重150ml是适宜的。在母乳喂养时，从出生到四个月内，婴儿可从母乳中取得各种营养素，但水分仍需按情况补充。

8.2.3　母乳喂养的重要性

母乳喂养有极大的优点，在正常的情况下，母乳含有完全的营养素，并最适合于婴儿，不仅有全部营养素、而且营养素中的蛋白质、脂肪及碳水化物等之间有一合适的比例和相对稳定的浓度。母乳喂养较人工喂养方便，母乳本身又是消毒的，而且含有免疫因子，其中包括特异性的免疫因子与非特异性免疫因子；前者包括淋巴细胞，并产生免疫球蛋白A（IgA）等物质，而且乳本身IgA与人体血浆中之同一物质在结构上不同。乳中的IgA结构多两条糖多肽，使能耐受对酶的作用与PH的改变，不易破坏，故又称为分泌免疫球蛋白A（SIgA）。乳中还有IgM及IgG，这些物质能作用于胃肠道粘膜细胞，促进其免疫作用。乳汁中非特异性免疫因子很多，包括能吞噬的粒细胞、大吞噬细胞、乳铁蛋白、溶酶体、B12结合蛋白、乳过氧化物酶、双裂因子等，均有利婴儿对一些疾病的防御，能抗肠道或其它的一些传染病，这一点也是任何其它食物所不能具有的。母乳喂养过程本身通过母子的各种接触，包括肉体的、气味的、声音和语言的接触，能刺激感知的发育，并有利于建立良好的母子关系。此外，婴儿自己的母亲乳极少有过敏反应，而对其它食物则否。当然，要达到有效的母乳喂养，需要处理好乳母的休息、营养与心理的正常状态。因而需要家庭和社会的支持，但怀孕期的及早准备，产后尽早开始喂乳，并尽早使母子同室，是有利于使母体泌乳反射有效作用的因素。初乳分泌量少或乳汁总量少的时候，绝不就轻易放弃母乳喂养。

8.2.4　.人乳与牛乳的比较

从婴儿的营养方面考虑，人乳比其它动物的乳都有它的优点和特点，故先将人乳和牛乳作一基本比较。

表8-5 母乳含量及与其他乳的比较

*μg·L-据WHO/UNICEF（1981）

人乳分初乳、过渡乳与成熟乳，一般所说的人乳是指成熟乳而言的，而初乳一般指产前及产后5天的乳汁，呈灰黄色，它含有比成熟乳较少的脂肪与乳糖，但含钠、氯、锌高些，尤其含抗体丰富的蛋白质高（IgA及乳蛋白），除免疫作用之外，估计初期乳具有营养作用外，还有清理婴儿的肠道的作用。

婴儿的氨基酸需要量曾以多种方法来作研究，但结果始终都在母乳含量的范围之内，因此建议的需要量见表8-4。当然氨基酸的需要量视测定时存在的条件而稍有不同。例如膳食中其它氨基酸的含量或氨基酸混合物中的各个氨基酸的比例等都会有影响，WHO/FAO专家委员会认为测定婴儿需要量时，必需氨基酸的比例应为37%，并适合以表8-4中所提出的比例。

在母乳中存在着一种由半胱氨酸合成的氨基磺酸，即牛磺酸（氨基乙磺酸），这种合成需要特定的酶，称半胱次磺酸脱氢酶，但这种酶在胎儿及新生儿的肝内含量都不高，可是在人乳中牛磺酸的含量却很高，比牛乳中的含量高达10倍。因此，近年认为可能人类婴儿需要它。用母乳喂养的婴儿体内，牛磺酸主要与胆酸结合，而喂牛乳的婴儿，因为牛磺酸含量低，故移至与甘氨酸结合，但牛磺酸在营养上起什么作用仍是广泛关注的问题。人乳中的脂肪的含量在不同时期中有变动。初乳中脂肪含量低，在第一周中逐渐升高，到第三周后约含4.5g·L-1。但乳中长饱和脂肪酸的含量，初乳则比成熟高得多。从初乳转变成为成熟乳有一个短时间的过渡乳，一般估计为6～10天。

（1）蛋白质 人乳含蛋白质量为11 g·L-1，与牛乳比较约少3倍（表8-5），但从乳中蛋白质的构成与牛乳或其它家畜乳不同，人乳中乳清蛋白为主要构成，占总蛋白的60%以上，而酪蛋白约占30%，牛乳则相反，70%以上为酪蛋白、乳清蛋白则低于30%。对于婴儿来说，人乳的蛋白结构在婴儿胃中形成的凝块比牛乳小得多，易于消化和吸收。

（2）乳糖人乳中乳糖平均高于牛乳，乳糖浓度高于牛乳。因此，虽然人乳的蛋白质低于牛乳，但人乳蛋白的生物学价值高，人乳中的碳水化物及脂肪含量相对地高于牛乳，总热量也高于牛乳。人乳的亚油酸及亚麻酸的含量也较牛乳多，亚油酸约占3%。人乳中的胆固醇也高于牛乳，这可能是对婴儿生长所需要，但母乳的脂肪酸的构成与乳母膳食中的脂肪有一定的关系。婴儿体内储备的脂溶性维生素与母孕期的营养有密切关系。初乳中的维生素A、胡萝卜素及维生素E都高，它与不饱和脂肪酸的含量匹配。人乳中的脂肪溶性维生素也是充裕的，但维生素D则处于仅仅能满足需要水平。因为每升母乳只约有25IU，但是其中70%为25-（OH）-D3，因而维生素D及K是要注意的。

（4）水溶性维生素这类维生素受母体的膳食的影响。例如不食蔬菜水果的母亲，其乳中的维生素C低些。但无论水溶性或脂溶性维生素，在乳母正常的膳食条件下，各种溶性维生素的含量均可满足婴儿的需要，包括维生素B1、B5、B6、B12等。牛乳的含量受季节的影响较大。

（5）矿物质 人 乳中电解质远比牛乳低，这一点是非常重要的，人乳中的电解质所形成的渗透压正适合于婴儿。因此，比牛乳低正是合理的。例如人乳中钠含量低于牛乳的4倍左右，这在临床上具有特别的意义，因为婴儿的肾脏不能承受较大的溶质负荷。人乳中的钙与磷也相对地低于牛乳，但对婴儿来说，它的含量是能满足需要的。人乳中的钙比牛乳更易于吸收，因为人乳在肠道所造成的酸碱度（PH）低于其它动物的乳，也由于乳中含酪蛋白低，故钙不易与蛋白质结合；也由于人乳的脂肪比较易于吸收，不易与乳中的脂肪结合。此外，人乳中的磷含量相对地比其它乳为少，这都有利于婴儿对钙的吸收与利用。人乳中的铁含量虽然不高，但其吸收率为60%以上，比其它乳的生理利用率都高，能适应初生儿头几个月的需要。初乳含有很高的锌，这不是偶然的，锌在人乳中通过配位结合的，故有较好的吸收率。

人乳和其它动物乳一样，受母体营养的影响，也受环境污染与药物的影响。故孕期禁忌的药物也应继续控制不用。酒精可直接进入乳汁，也应予注意。

初生儿的哺乳次数宜限制，一般在经过一段喂哺后，婴儿的求食和睡眠之间，会形成适当的节奏。

8.2.5　婴儿辅助食品

一般在健康母亲每次能分泌800ml左右的母乳，有的分泌量可以低些或高些，但母乳分泌量并不能随着婴儿的长大而增加，一般估计在出生4～6个月的母乳喂养后，单独以母乳喂养已不能完全满足婴儿的需要。此时如果注意不够，孩子的生长发育往往出现不稳定，甚至减慢的现象。这与婴儿辅助食品是否及时、适当增加与否以及有否感染等有关。因此，在继续用母乳喂哺同时，逐步而细致地添加辅助食物是必要的。婴儿辅助食品又称断乳食物（Weaningfoods），其内涵义并不是指完全断奶所用的食物，而是指由单独以母乳喂饲到断乳的一段时间内，从喂母乳地渡到断乳这一过渡时期中所添加的婴儿食物。不言而喻，这些食品是应是多样的，且需要细致地加和烹调，食物形状开始应该是流质的，以后又逐步从半固体逐渐过渡到固体食物，因为婴儿的接受有个适应过程。最常用的基本食物之一是加工过的谷物，包括米汤与面糊等。菜汤和果汁也易为人们使用。

4～6个月后，随着婴儿的体重增加，各种营养素的需要也增加，首先是蛋白质及热量的要求增加。此外，在出生4个月后婴儿体内铁的储备已大部分被利用，故铁的补充也是必要的。其它矿物质如钙的需要也要增加，各种维生素的适当补充也是如此。因此，除按配方制备的工业生产食物外，下列是常见的食物，按其需要量及可接受性考虑给予。有的食物可以在三、四个月前后小量地喂饲，例如果汁和菜汤等，从每天一茶匙开始。

（1）谷类加工食物米汤、粥、面糊，并在后阶段可在这一种基础食物中加入另一种食物。

（2）牛乳或其它乳类或其制品。

（3）菜汤、果汁、菜泥、果泥。

（4）蛋黄（加入汤及谷类加工食品中，如米糊）。

（5）肉糜及碎、肝末及动物血，亦可混合在上述（1）食物中。

（6）豆制品 主要为豆浆、豆腐及豆的加工产品，例如以豆为主的代乳品。

（7）干酵母。

以上各类食物应严格以小量和从一种食物开始，视婴儿的接受性而逐渐增加其份量、品种或混合使用，只是在必要时才增加维生素的制剂，而其份量的大小也应慎重。

8.2.6　人工喂养

乳母因病或其它原因不能授乳时，最好还是用别的乳母的人乳。但前二者不能实行时，不得不采取人工喂养。也有时由于乳母的乳量不足，除母乳外，需增加婴儿食物作母乳代乳品的两种食物混合喂养。人工喂养的婴儿常以用其它动物乳的配主制品，也有用豆制品，其配方和营养素构成越接近母乳越好。例如一些母乳化处方，一般会比普通牛乳或奶粉取得较好的效果。医学上也设计专一的处方食品以针对特殊的喂养问题。例如对乳糖过敏的婴儿，可以制造去除乳糖而改用蔗糖的配方乳粉。又如苯丙酮酸尿症的婴儿，用特殊配制的使用可以因为不适当的稀释而引起蛋白质过高或过少，但问题是往往调制过浓。同时要注意婴儿的体重的增长，对食物与食具的消毒，乳瓶及其乳头的选择也要适宜，乳头孔不宜太大或太少，以免咳呛或过于费力及费时。一般吃乳的时间每次惟20min之内为宜。用鲜牛食物应参加母乳喂养的要求，以豆类为主的代乳粉，例如5410配方的代乳粉。若正确使用，亦可满足婴儿的要求。

表8-6 牛乳喂饲的参考量

*牛奶加水稀释指合格牛乳而言，米汤（5%）可以代替水作稀释剂

8.2.7　早产儿的营养素需要

人们对早产儿的营养需要了解远差于成熟婴儿，因为到底母乳是否适合于早产儿还未非常肯定，不象成熟婴儿那样有母乳作为依据，而且早产儿的生长速率应该以什么做标准也未能确定。因而，未能以生长状史来衡量能否达到营养要求。加之，对于早产儿的喂养研究还遇到很多困难，注意力先集中在让它们活下来这一方面，营养只是其中一部分。

一般认为，早产儿对热量的要求高于成熟儿的110～150kcal·kg-1·d-1,其中估计其吸收能力低于成熟儿，而其安静代谢率（Resting　Metabolic　Rate,RMR）却高于后者。因为起码肺呼吸的作功比后者大，但热量的供给在初生时还是以从稍低的开始为宜，以后视情况逐步加多。蛋白质的需要量如何，是一个还不能非常确定的问题。但Fomon等认为每420kJ热量有2.54g的蛋白质，亦即蛋白质相当于总热量的10.2%，即可满足需要。这一数值比成熟儿高，因为成熟儿所摄的正常母乳，蛋白质在总热量中的比例仅6~7%。

从早儿的氨基酸需要研究提示，它们将蛋氨酸转变成为胱氨酸，以及将苯丙氨酸转变为酪氨酸能力低，因为有关转变的酶在体内不足，所以上述两种氨基酸，即胱氨酸与酪氨酸可能成为必需氨基酸。

早产儿对矿物的需要也可能比成熟儿高，因为在胎儿的最后阶段是矿物质增加的阶段，理论上钙与磷都要增加，但研究正在进行之中，在脂溶性维生素方面已经注意早产儿的维生素E可能较为需要，因为这类婴儿溶血性贫血较易发生。加上早产儿对脂肪的吸收的效率不如成熟儿，加深了这种可能。铁的不足也会使维生素E的需要加大，故给予适当的铁补充是必要的。

对于早产儿的配主食物也受到广泛的研究，其中有以牛乳为基础，也有用精制的大豆蛋白为基础的。例如在一些处方中蛋白质在总热量的比例相对高（10%），蛋白质中乳清蛋白与酪蛋白的比例为60：40，并使用中链脂肪酸以提供10~50%的脂肪，乳糖则降低到约占碳水化物的40~50%，其余采用低聚葡萄糖。这些配方还以各种营养素强化，例如铁。以大豆蛋白为基础的配方需要用蛋氨酸强化，以解决大豆蛋白的限制氨基酸不足的问题。

因为早产儿本身的情况会有不同，个体差异也存在，在营养上的照顾应结合个体的情况细致地考虑。

8.3　儿童营养

从4~14岁的儿童，是生长发育的另一个时期，此时期对体格与智力的发展、饮食习惯的形成都很重要。营养是其中一个重要的方面，往往父母因为孩子逐渐长大而疏忽了对他（她）们在营养上的关切或未重视其特点。这时着重讨论的是学龄前的儿童。

8.3.1　儿童生理特点

儿童包括学龄前儿童阶段，虽然生长发育的速率不如婴幼儿，但仍在旺盛的过程之中，所以营养的要求相对地仍然比成人高，而消化能力也比幼儿健全，但未到最后成熟。

这一阶段的儿童有很高的活动能力，有更大的对外周世界探索与了解的欲望，骨骼的发育也快，尤惟臀部与腿部为著。因此，热量的需要相对大，但人类的肝脏糖原储备有限，因此相对地比成人容易发生饥饿感。他（她）们的餐次应比成人增加，同时又应节制杂乱的零食。

儿童在这一阶段已坐在大人的饭桌上，也往往误被看作完全具有成人一样消化功能的大人，并且容易受成人不良饮食习惯的影响。幼年的儿童特别为其制作适合的饭菜，并养成食用各种食物的爱好，避免偏食和挑食，并有好的卫生习惯。

8.3.2　儿童的营养素需要

在中国营养学会提出的每日膳食供应量中，儿童分成3岁以上及5岁以上两个水平，因为学龄前3~4年的儿童其机体仍在不断的改变。这一阶段的孩子性别差异不很明显，但个体差异可以较大，供应量则是按群体来提出的。

（1）热能需要6080~6720kJ，亦即按公斤体重需要378kJ左右，这比成人约大一倍。

（2）蛋白质　学龄前儿童供给量为45～50g，7～10岁儿童则为60～70g。这一阶段儿童体内的器官在继续发育，肌肉组织以较大的速率发展，需要有足够的蛋白质供给。故按公斤体重计，每公斤体重供给2.5g左右，此量亦比成人大一倍。蛋白质在总数热量的比例亦应高于成人，宜在12～14%之间。

（3）矿物质　钙、磷、铁、锌、碘及其它微量元素对学龄前儿童都很重要，以利于骨骼的发育、血细胞的形成以及机体各部分代谢的需要。估计为满足骨骼发育，每日需在体内的储留钙为75~150mg之间。但钙的吸收率受植物性食物中的干扰物质影响，故钙的供应量每天需要800mg，高于成人的供应量。铁的供给为每天10mg。晚近学者都提倡从儿童阶段开始，应该制食盐的摄入量，避免吃太咸的食物。

（4）维生素　维生素A（以μg视黄醇当量计），5岁以上儿童的供应量与成人相当，每日1000μg（表8-1），相对地较幼儿大得多。维生素D的供应量为10μg亦与成人一样，B族维素及维生素C等，亦接近于成人标准。

儿童的胃容量比成人小，但相对的营养要求比成人高，为达到此目的，需要增加餐次，并使早餐在整日总量的比例中不少于四分之一。同时注意食物的精度和质量以及有良好的进食环境。有的学者认为在某些条件下，可以给学龄前儿童在医师的指导下，采用合适的制剂，例如矿物盐、维生素A及D等。有的地方在营养师的指导下，为学龄前儿童及学龄儿童配制一顿合适的5午餐，以便对这阶段的儿童营养需要有所保证与控制。

8.8.3　儿童的合理膳食原则

合理解决儿童阶段的营养是一个值得重视的问题，儿童阶段有相对独立的活动，其营养需要又比成人相对的高，例如一个成年妇女为轻体力活动时，每日蛋白质的供给约为65~70g，而5~7岁的儿童也需要50~60g。按照一般的概念，孩子仍然很小，按比例其需要似乎不那么多，可是在生理上，这个年龄的需求是相对的高的，并已接近一个成年妇女的水平。其它营养也有类似情况。因此，给予多种食物和适当质量的蛋白质是重要的，蛋类、豆类和乳类在适当地予以照顾。主要的方法是将一天三顿主食做好而避免零食和偏食，如在两顿饭之间的间隔太长时，可以有规律的给予小量的小食。糖对儿童的味觉特别有吸引力，尤以幼儿，在进食量或胃口不理想的情况下，特别需要节制，以免影响正常的食欲。甜品宜放在餐后，而不餐前，但总的双糖类食物宜少多。

另一种情况是，父母按照过去的印象，特别是孩子在3岁以前身高体重增长快的概念来佰7岁前后的孩子，总是认为孩子吃少了，于是进食量有时是强迫的，被动的，有时又是连哄带迫的。有时父母不顾食物的营养价值如何，只要孩子肯吃，特别是零食，一律尽量满足。这就可能造成两种后果，一是孩子挑食和胃肠道消化能力紊乱，主要食物反而减少，发育反而不佳。另一种情况则是摄入过多的营养素，甚至有发生儿童肥胖症的危险性。坏的饮食习惯一旦形成，需要耐心地加以纠正。最方便的方法是定期测量孩子的身高与体重，对照同一年龄的正常身高与体重的标准，看孩子是否在正常的范围之内。系统地这样连续观察更能反映问题，因为可以动态了解孩子的生长过程，并且避免了主观性。

有的儿童对个别食物有不耐受性，这不能列为偏食，在长大过程中，有的可以解除，对于这一种情况需要具体分析。但是儿童应该从小就引导养成摄食各类食物，包括谷类、肉类、蔬 果、乳蛋以及日常精的与粗的食物，以得到全面营养素和培育消化道的适应能力。户外活动在营养 上有意义，因为适当的活动有利于代谢，太阳的照射可以帮助孩子体内合成维生素D。有益的活动当然还有其它同样的社会意义。

8.4　孕妇、乳母营养

孕妇、乳母的营养有着特殊的意义，因为这不仅是为了母体本身，而且还影响胎儿的婴儿，这本来是为人们了解的。但孕妇乳母的营养有其特殊性，而且个体间的差异有时是很大的。

8.4.1　妊娠期的生理特点

怀孕后的母体出现了各种生理性的负荷，激素的适应性改变和生殖系统、血液等其他系统的活动加强，胎儿的逐渐增大，以有由于完全依赖母体对胎儿提供所需要的营养素，可以说婴儿的营养在它出生之前已经开始，它的长远影响是与围产期母体的营养素直接有关的。营养和生活条件合理，都使围产期母子双方所出现的问题明显地比营养与生活状况差的母子双方要好。

估计母体在怀孕的40周内，体重增加12kg，其中一半的重量为生殖系统与胎儿的重时9表8-7），另一半左右则为母体其他方面的重量的增加。除母体含水量增加外，其中蛋白质的蓄积总共约950g，脂肪蓄积约4464g，这些蓄积与产后包括授乳的物质储备有关。有一些学者比较强调孕期母体的储备与能否正常授乳的关系最大，但不能忽视哺乳期母体本身合理营养的重要性。当然，孕期的体重超过在怀孕期中体重的一步体重的正常增加，也不一定有好处。

表8-7　母体在怀孕期体重的增加（g）

孕期机体的代谢率远比孕前高。子宫的血流量上升很快，在怀孕后10周时每分钟的流量仅52ml，至30周为每分钟500ml，增加10倍，这就逐渐相应地需要增加母体心脏的输出量、血流量、心率及脉压。肾脏的负荷也增高以便排泄代谢废物如尿素、尿酸等。其中一部分有用的物质，如葡萄糖、氨基酸、有机物和碘的重吸收却减少了。

有人研究胎儿和母体血液成分的情况，发现不少物质的浓度在母亲方面是高于胎儿的而另一些则胎儿高于母体。前者包括总蛋白、α及β-球蛋白、血纤维蛋白原、总脂类、磷脂、脂肪酸、葡萄糖、胆固醇以及维生素A及E，而在胎儿的血浆中，下列物质都高于母体，其中包括氨基酸、非蛋白氮、肌酸酐、总磷化物、果糖、乳糖、铁、钙及B族维生素如硫胺素、吡哆醇、核黄素以及抗坏血酸等。可见通过胎盘进行物质交换以适应胎儿的发育过程是复杂的。因此，为了进行物质交换也要增加能量和母体的代谢活动。

基本上，妊娠期在营养方面有以下几个方面的改变：

（1）代谢的升高　 包括合成代谢增强。因为怀孕后面有两方面的合成代谢，一方面是身体合成一个完整的重量为3.2kg的胎儿，另一方面是母体代谢上的适应以及生殖系统的进一步发育。这两种的合成都需要一定物质来支持。在代谢改变中，激素的改变是一个重要方面，在受精卵着床后，绒毛膜促性腺激素在50~70天内达到高峰水平。此后，黄体把这个水平维持下去，月经周期停止，黄体分泌的黄体酮刺激子宫内膜形成胎盘。以后，胎盘变大，它将卵巢的内分泌功能接过来，产生大量的黄体酮与雌激素并维持整个孕期。此外，还有绒毛膜促乳腺激素等发生作用，它们的活动能影响母体代谢，也影响摄食活动。

（2）消化系统的状况和功能改变　怀孕期由于激素与代谢的改变，往往出现恶心、食欲减退、异食消化不良现象。后又因子宫增大而影响肠的活动，往往引起便秘，同时机体却又需要吸收更多的营养素。

（3）机体许多器官的负荷增大　 如肾的负荷，心脏、肺脏、肝脏等的负荷也增大。例如心输出量在怀孕中期以后，每分钟的输出量约增加1L。外周血管的增加的扩张又必需使血容量加大，引起一系列的问题。造血器官也因母体血容量的加大和红细胞的增加而加大了生理活动。

（4）对营养素的要求的增高　需要合理的营养和平衡的膳食，很多学者观察到妊娠营养与母子双方健康之间存在着一定关系。营养不良的母亲往往引起新生儿的体重低于正常及新生儿的死亡率增高，也易导致胎儿的畸形和胎儿的大脑发育不良或产后智力低下。在母亲怀孕期的下半段，胎儿的大脑发生了急剧的发育，在这一期间的营养不足，或者有其它干扰因素，都不利于神经系统的正常发育。也有人观察2338名孕妇的膳食，认为在怀孕后半期的热量低于6300kJ，蛋白质低于50g的人倾向于增加分娩过程与胎儿的并发症。

8.4.2　妊娠各期的营养需要

在怀孕的40周内，有人从营养与生理等方面大体分为三期，也有分为前半和后半两期，其目的是一致的。

（1）热量　合适的热量对孕妇机体及正在发育的胎儿都重要，足够的热量也有利于对摄入蛋白质的庇护，使蛋白质用于组织的维持与合成上面，故要在按照不同劳动级相应地供给热量外，还应按照孕妇期的需要另加热量。单独以母体储备的体脂与蛋白质本身的热量与合成这些物质的能量算在一起，平均每日应另增加约630kJ。所以我国的建议标准除按劳动性质分类所供给的热量之外，每日另加1260kJ。世界卫生组织专家委员会建议在怀孕头3个月内，每日增加630kJ，而在后6个月内，每日增加1470中kJ。上述两个数值是接近的，但后者根据阶段的不同而予以不同份量。增加1260kJ相当于一个未怀孕的轻体力劳动妇女每日能量需要的12.5%。

（2）蛋白质　孕期母体内蛋白质增加950g，其中包括胎儿的迅速发育与同时维持母体的氮平衡。摄入的蛋白质亦须考虑消化率和利用率，所以我国的供给标准在怀孕第4~6个月应原有供应量的基础上增加15g，而在第7~9个月增加25g。此量相当于一个轻体力劳动妇女的蛋白质供应量的二分之一以上。

孕妇从尿中排出的氨基酸比孕前高，在八种必需氨基酸中，蛋氨酸、色氨酸及赖氨酸的排出都增加。血浆氨基酸的水平则比孕前稍低。因此，孕妇应有足够的优质蛋白质是重要的。

（3）钙　新生儿 体内全部钙的含量为22g，大部在怀孕的后半段纳入其骨骼之中，估计胎儿在头3个月每日吸收30mg，第7个月每日120mg，而在最后一个月每日达450mg。幸而孕期内一般妇女对钙的吸收能力高于孕前，但食物中的钙的吸收率视不同种类的食物而有差别。同时，钙的吸收还受膳食中的蛋白质、脂肪与植物性食物的干扰因素的影响。所以我国建议在孕期的第4~6个月供给量为每日800mg，而在7~9个月为1500mg。这上数量在一般在食物中不易得到完全的满足，而应在怀孕的后半段在食物的选择上予以注意，必要是可给合适的钙制剂作为补充。

（4）铁　孕期需要补充比日常更多的铁，这是因为胎儿的需要，并为其在出生前具有一定的铁储备。同时，母体血容量逐渐增加，这种增加是孕期的需要，为了胎盘及胎儿的氧运输，增加血容量也为分娩时丧失一些血液作准备。当血容量约增加32%时，妇女血红蛋白往往从原来的12g·100ml-1或更高，下降到11g·1000ml-1或更低。这种下降一般称为“生理性的孕期贫血。”怀孕后，月经周期停止，故不失血及铁，但总计铁的需要仍然比孕前增加。有的学者估计，孕妇每天约需要吸收3.5mg的铁，由于食物中铁的吸收率很低，故供应量应比这个数值大。我国的供应标准的每日28mg。铁的吸收与利用受食物种类的影响，动物性食物在热量中占的比例越大，铁的吸收与利用都比植物性食物要高。

（5）碘及其它微量元素　孕妇血浆中碘的水平一般比孕前下降，而蛋白结合碘在血中逐步增加至分娩之前，这种现象在分娩后才消失。主要可能是碘的消耗增加，故一部分孕妇在妊娠中甲状腺有轻度肿大的现象。有的国家建议孕妇碘的供应量为每日125μg。微量的锌、镁亦为孕妇所需，但膳食中的草酸、植酸等都可干扰它们的吸收。估计镁每日需要为450mg，而锌的需要为25mg。大豆及豆制品含有较高的镁，紫菜、蘑菇、干小虾、芝麻等也有较高的镁含量，而锌含量高者在肉类、肝脏、蛋类及硬果中，牡蛎的含锌量也较高。

（6）脂溶性维生素　孕期需要足够的维生素A以适应胎儿发育，其供给标准为1000μg视黄醇当量，亦即3300IU，而FAO/WHO则建议2500IU，有的国家测定为5000IU。孕期需要有充足的维生素A供给，但与维生素D一样，过多是无益的，甚至可以引起中毒。动物实验反映过多的维生素A可影响胎儿的正常发育。维生素D的供给为10μg。一些国家维生素E的供应量为15IU。

（7）水溶性维生素　妊娠中机体代谢活跃，B族维生素及维生素C均需要满足母体与胎儿的需要，其需要量一般比孕前为高。硫胺素的需要除应与碳水化物的进食相配合外，一般都主张在这个基础上再增加0.1~0.2mg以满足需要。有人认为孕妇有时会出现疲乏、肌肉痉挛和神经炎等，都往往与硫胺素的不足有关。我国的建议供应量为1.8mg，亦即较孕前增加0.2mg。尼克酸与核黄素的需要有相似情况，随热量的增加而相应增多，故供应量分别为每日18mg及1.8mg。吡哆醇为蛋白质代谢过程所需要，故妊娠期的需要较孕前要高，而一般孕妇血浆中吡哆醇的水平也倾向于偏低，故有的国家的供应量从一般妇女的2.0mg增至2.5mg。妊娠期一些妇女的贫血不仅与铁供给有关，而且叶酸的摄入也有关（巨细胞性贫血），由于胎儿对叶酸的需要，以及尿中的排出的增加，往往使一些孕妇血浆中叶酸水平比孕前为低。FAO/WHO建议每日供应量双倍于孕前的需要量，即每日400μg，而一些国家还加至800μg。在整个孕期中血中B12的浓度下降，但婴儿血浆中的浓度比母体高一倍，并在出生时肝中储备有30μg的B12，可见需要量是高的。产后母体在正常膳食条件下可以恢复原来的水平。FAO/WHO建议供应量为每天3μg，即比未孕妇女增加1μg。

孕期的膳食应多样化，清淡而不吃刺激性食物。整个孕期都需要有平衡的膳食，并根据体重的实际情况作合理的安排。体重低于正常时，增加时应考虑是否属营养的原因。相反，若是体重大于应该增长的量，是否存在水肿和脂肪过度增加也应注意。因为过胖往往有增加产生高血压和其它疾病的可能性。有的孕妇唯恐胎儿长得过大过快而在孕后节食，严重时可能引起新生儿体重的下降，而低于正常出生体重的婴儿是一个增加围产期死亡的因素。

在必要的时候，适当应用钙、铁、B族维生素及维生素C等制剂以辅助和补充食物摄入的不足。但不一定所有这些制剂都须普遍应用，并应注意合适的剂量。

8.4.3　哺乳期生理上的改变

在正常的情况下，新生儿在出生8h后应该开始得到母乳的喂哺，即摄入初乳。因此，一个产妇从孕妇进而变为乳母的过渡时间是短的。在产后的一段时间内，母体的子宫及其附件将逐渐恢复孕前状态，而乳房则进一步加强它的活动，而二者是相互影响的。喂哺有利于使产后妇女性器官和机体有关部分更快的复原。

母乳的分泌受多种因素影响，其中包括精神生理因素（Psychophysiological fator）的影响与营养因素影响。

在精神生理因素中，催乳激素和下奶反应（Let　downreflex）最为重要，乳腺在怀孕后期开始进一步发育和增大，主要受雌激素及黄体酮的影响，前者作用于乳腺的导管系统。而后者作用于乳腺囊泡的增生，此外垂体的生长激素、肾上腺皮质激素、甲状腺激素也有一定的作用。例如，在分娩时因大出血引起垂体的病变可导致全无乳汁分泌。但分娩后母体的内分泌开始出现明显的改变，在怀孕期黄体酮受机体的控制，血浆中浓度不高，但分娩后，由于胎盘黄体酮消失，使在血液中的水平突然下降，于是雌激素就很好的影响垂体，从而影响催乳激素的分泌，使母乳也增加其分泌。这种状况一般在分娩后第二天出现，包括乳的生成与排出这两方面的活动。婴儿对乳头的吮吸刺激、对乳汁的吸空刺激和婴儿的存在与活动（如哭声）对母亲的刺激等，都能引起母亲的下奶反应。当然，环境与情绪也是一个影响精神生理状态的因素。

母乳的合成需要能量，在母乳中分泌出的营养素要在母体中汲取，故乳母的营养不仅需要适应母体本身的需要，同时也要适应母乳泌出的需要。乳母营养不足，是造成母乳不足的主要原因之一。

在怀孕期间，母体在正常条件下可储备约6kg的体脂，在哺乳过程中可以逐步消耗，故一部分母亲在喂哺一年后可以恢复孕前的体重，一部分母体可因哺乳而使体重比原来减少。除营养因素外，也与生活与活动有关。一般估计每日母乳的平均分泌量为800g，例如在我国南方农村乳母在正常状态下的分泌量平均为820g，此值与工业化国家所测定的结果近似。

8.4.4　乳母的营养需要

和妊娠期一样，乳母需要完全而平衡的膳食，尤其附有家务劳动和参与社会工作时，应更加需要满足母子的需要。

（1）热量　除乳母本身的热量消耗外，还有乳汁的热量消耗。以母乳每日平均为820g计算，因每100g乳含热量252~294kJ，故每日分泌的乳汁的能量为2184kJ，估计母体本身的热能转变灰乳汁热能的效率为80%，则820g的乳汁消耗的能量为2730kJ，亦即每日额外需增加2730kJ。如果计算母体在孕期的脂肪储备用于头6个月哺乳的热量时，则体内储备约6kg的脂肪，可计算每月动用1kg，相当于37800kJ的热量。因此，相当于每日1260kJ，故在乳汁分泌消耗的2730kJ中，扣除1260kJ后，实际需要量增加1470kJ。乳母间存在着个体差异，在孕期的脂肪储备量也不一定一致，而哺乳量和乳汁质量也不尽相同。如排出量小，则热量消耗比估计的为低；相反则热量消耗比估计的为大，应具体分析。我国营养学会建议的标准为在乳母本身热量供给之外，为泌乳额外增加1260kJ。FAO/WHO建议则为额外增2310kJ。在对于个体乳母进行膳食指导时，体重的改变仍然可作为提供能量是否足够的信号，如体重减轻迅速，应考虑热量的供给可能存在不足的问题。

（2）蛋白质　乳母在孕期体内储存蛋白质很少，在哺乳期间，蛋白质的需要不比怀孕期为低，而且对乳汁分泌的影响很大，人乳含蛋白质为1.1~ 1.2%，如每日平均分泌820g的母乳，则从乳中排出的蛋白质为10g，估计体内合成这些蛋白的效率为80%，则应每日提供优质的蛋白质12.5g。许多观察证明，适宜的蛋白质有利于乳汁的正常分泌，而严重缺乏蛋白质时，可影响乳内的蛋白质含量。我国营养学会建议每日为乳母供给额外的25g蛋白质，亦即一位轻体力劳动的乳母应有70+25=95g蛋白质。如劳动强度大些，则需100g蛋白质一天。

（3）钙　乳母需要充足的钙质为其本身及乳汁钙含量的需要。乳汁中钙的含量一般是稳定的，初乳含钙量为48mg·100ml-1,过渡期46mg·100ml-1，而成熟乳为34mg·100ml-1。如乳母食物中钙不足或不能有效吸收，则将从乳母体内储备钙移出作为来源，此时体内出现钙的负平衡。这种情况延续下去，可发生骨质软化症。FAO/WHO建议乳母的钙供应量为每天1200mg。但考虑食物中钙的来源如果动物性食物提供则吸收率高，而以植物性食物供给钙源，则其吸收率低。故我国建议标准为2000mg。为达到这个供应量，需要考虑食物的数量和合适的来源。奶类的钙一般比植物性食物中的钙吸收好。钙的片剂和动物的骨分可以作为钙的辅助来源。母亲有一定的维生素D摄入，或能利用日光浴的作用，则有利于钙的吸收与利用。

（4）铁　动物性食物在膳食中含量比例的大小，影响铁的吸收与利用。同时其本身也有铁。FAO/WHO专家委员会认为，如估计这类食物在膳食中占热量在10~25%之间者，每日低估给19mg铁可足。乳汁中铁的含量为50μg·100ml-1,每日从乳中分泌量为0.4mg，如果铁的吸收率为10%，则额外供给应不少于4mg。1988年我国的的推荐供给量为28mg·100ml-1。

（5）碘　母乳中含碘量为4～9μg·100ml-1,此浓度一般高于母体血浆的浓度。乳中碘浓度较高，估计亦与婴儿的生理需要有关。母体碘的食入，可立即出现于母乳中。有人崔放射性碘作动物实验，摄入后5min，可在乳汗中找到。乳母需要碘的量为每日150μg此量不难得到，应用碘化食盐时也能从中取得一定量的碘。

（6）维生素a 除母体的需要外，乳汁中的维生素A含量约为61μg·100ml-1,并比较稳定。我国建议标准为在供给母体1000μg视黄醇当量的基础上，再增加200μg。FAO/WHO建议增加1500IU的维生素A。

（7）硫胺素与核黄素　乳母需要合适的各种水溶性维生素，乳母的硫胺素摄入量充足时，助于乳汁的分泌。人乳中这两种维生素的含量分别每100ml为0.014mg及0.037mg,故FAO/WHO建议额外增加硫胺素0.3mg，核黄素0.3mg。我国的建议标准两者均额外约增加0.8mg。按总供应量计，FAO/WHO建议硫胺素供给为1.4mg，核黄素为1.5mg。1988年我国建议的标准二者均为2.1mg。

（8）其它维生素　乳汁中维生素的含量在一定的范围内可反映乳母摄食水平。维生素C就是其中之一，在正常的膳食条件下，乳汁中维生素C的含量平均每100ml为5.2mg，此值与蔬菜供给良好的乳母所测定的结果一致。但如果蔬菜水果摄入不足，又无其它维生素C的来源，则母乳中维生素C的含量可降低至很低。如以母乳中维生素C每日排出为40mg计，则此量需额外补充。我国标准原有供应标准上，加40mg，即总共为每天100mg。其它有关的维生素，如B12也少量存在于乳，每100ml含量为0.03μg，故有的国家认为需每日增加1μg。此外，按上述方法测知，维生素E需额外增加3IU，尼克酸4mg，叶酸200μg，吡哆醇0.5mg，方能满足授乳的要求。

（9）水份　在乳母膳食和饮食中，需增加必要的水份，因为在乳汁中排出的水份为750ml以上，一部分食物以汤的形式进食是有利的，尤以尽可能应用鲜汤、肉汁和各种乳母喜爱的汤。包括鱼汤、骨头汤或以蔬菜、水果混合煮的肉汽以及豆汤（甜味的），都是可行的。用豆头、花生、肉类做成的粥也是一种进食的方式。实际上牛乳母的较佳食品之一，牛乳及其制品可惟列为乳母的的基本膳食，而基本膳食构成可以包括谷类、乳、蛋、蔬菜与水果以及肉类，肉类不充裕时可用的豆类。因为上述各类食物都各自乳母提供她需要的营养素，只不过这些食物的取舍与加工则可以根据不同的生活习惯来实施。

8.5　老年人营养

我国在解放后人们的平均寿命正在明显地增加，从过去的30多岁增加至目前男性的平均寿命66.4岁，女性69.4岁。老年人在总人口构成上也逐步相应地增加他的比例，在全球的统计，1976年65岁以上的人口为6%，老年人在社会中的社会中的作用具有特殊的地位，这是人们更加关心老年人营养的一原因。

人类的衰老过程是一个客观规律，只是这个过程随着种族、社会环境和个体的种种实际的不同而不同，营养是在许多因素中的重要因素。众所周知，营养对人体健康影响并不是在才年开始，而在幼年甚至胎儿期就开始。因此，应该把老年人的营养年看作在老年条件下取得平衡膳食的继续。

8.5.1　老年人机体的改变

实际上人的机体在构成上是在不断地变动，用稳定同位素40K作测量，人体在成年之后的去脂组织（Lean body　mass，LBM）逐步的减少，这种倾向后半生的速率更明显些，尤其在男性方面。估计每10年下降6.3%，而这种减少相应地以脂肪组织的增加来代偿，有人报告人在70~75岁这一阶段约可损失1kg的去脂组织，因此，一般的印象是在老年人的人群中，往往瘦体型的人活得长一些，但从人群总体的分析不一定如此，因为体重往往与营养相关，维持体重甚或比标准体重稍增加一些，并不认为是一个不利的因素。

40岁以后人体的骨骼也在改变。根据观察的结果，在90岁时女性骨骼的密度约减少25%，男性则为12%，这可能与激素改变的关系最大。例如，女性卵巢切除手术之后，可见明显的骨骼密度改变。故对老年人钙的供给一直存在着争论；过量的蛋白质摄入可以增加尿中钙的排出，并引起更明显的负钙平衡。但是如果蛋白质的来源主要为肉类，因为肉类的磷充沛，故上述现象并不明显。食物中是否有合适的维生素D也影响钙代谢，因为老人户外活动减少。

老年人的组织功能也在变化，其中一个原因是由于去脂组织的减少而影响的。例如，已观察到30～80岁这个过程中，细胞中的酶减少15%，休息对心脏输出量减少30%，肾血流量减少5%等。免疫功能也有所下降，主要为T及B细胞而不是大吞噬细胞的减少。这也与营养有一定的关系。机体功能的减退与体细胞群（Body cell　mass,BCM）的衰老与死亡有关，而前者的功能比原来降低，包括细胞受体的损失，故细胞对营养素的吸收随年龄而下降。例如，老人白细胞维生素C的水平比中年人为低，除非加大其摄入量，则不能维持正常水平。

机体构成的改变，不可避免能影响其它代谢的改变，估计基础代谢或氧的消耗率从30岁到90岁时，以体表面积为单位计算约降低20%，这种改变主要是由于单位的组织量相对减少之故。又如对葡萄糖的代谢能力，在老人中可见到耐量曲线较成人缓慢下降至正在体内组织及血液中积累。对两性的老人以稳定同位素标记的氨基酸进行蛋白质代谢观察可见，蛋白质总的合成与分解速率明显地低于年青人，据此亦可知道为什么老人的去脂组织的相对地减少，故按单位组织细胞来计算，总的蛋白质合成与分解率在老人约减少5~10%。若以每1g肌酸酐的排出为单位对比，每1g蛋白质的分解或合成，则其值为140~160%，亦即在老年人中较高。这与肌肉组织随年龄的增加而减少有关。3-甲基组氨酸的排出量是肌肉组织分解的一个指标，由于老年人肌肉组织的变小，在尿中的排出量比青年人少，但其蛋白质的转换率（Tuarnoverrate）并不一定减低。

8.5.2　老年人的营养素需要

老年人的营养素需要量有许多不是直接从测定老年人的代谢本身而求得的，而是从成年人测定的结果推论求得的。在营养素供应量方面，一般所指的成年人是从23～50岁。从营养学考虑，为了安全，从50岁以后就列入老年的范围，这样划分是与一般的年龄分期不尽相同的。当然，在应用实际指标时应考虑具体情况而酌定。

（1）热能 从一些直接测定得知，老年人的热能需要随年龄而减低，如果20～34岁一般需要从每天11340kJ时，则70~90岁的人为8820kJ则是由于人体活动减少的原因。从实际调查的结果亦是如此，我国营养学会的建议是在50~59岁的范围内，能量供给可比成人值减少10%。60~69岁20%，而70岁以后30%。但热能减少可能蛋白质也相应地减少就是一例。由于各种营养素的要求并不一定随年龄增加而减少，所以这是一个值得注意的问题。

（2）蛋白质 一些实验表明，老年人的蛋白质需要不低于成年人，由于分解代谢的增加而合成代谢逐渐变慢，负氮平衡比较容易发生。高龄人容易出现低蛋白血症，水肿和营养性贫血，而且在老年人中，所需要的氨基酸模式由合成代谢不同而有不同，因而蛋白质的供应不足时，容易引起氨基酸的不平衡。因此，对老年人的蛋白质供应量不宜低于成年人，特别是按kg体重计算的时候如此。蛋白质的生物价值应该较高，以便能取得更好的利用。此外，在一般情况下，蛋白质在占全日总热量的比例上也可以适当提高，例如在12~14%左右。

（3）碳水化物 老年人宜用不同种类的碳水化物，但多糖的比例不宜过小，果糖在体内转变为脂肪的可能性小些，故果酱及蜂密可作为糖的一部分食用。在正常情况下，碳水化物在总热量中占的比例约在60%上下是适宜的。

（4）脂类　老年人与成年人一样需要脂类，它有助于对脂溶性维生素的吸收，改善蔬菜类常用食物的风味，也有利于胃纳量小但热量需要不小的特点。脂类应以植物性来源为大部分，但不一定所有动物脂肪都取消。同样，膳食中过量的不饱和脂肪酸并不一定有利。

（5）铁和钙质 老年人可以发生不同程度的贫血，其中包括胃容量的减少，胃酸及胃的内因子、对铁的吸收能力、造血机能、维生素C及微量元素的不足等都可能有关。但在一般情况下，铁的质量是一个首要的问题，动物肌肉和动物血液提供的铁的吸收率高于植物性食物，这是必须注意的。老年人尤其是女性易有骨质软化，骨质密度减少以致出现骨质疏松症。这不仅与激素、维生素D有关，也与钙的供给有关。乳及制品的的钙较植物性食物中的钙有更好的吸收率，钙的供应总量不宜低于成年人的标准。

（6）维生素 未能证明老年人各种维生素的需要低于成年人。相反，在80岁上下老年人的调查中，往往发现维生素A及B族维生素低下。维生素C对老年人亦很重要，但维生素A及D不是越多越好。

（7）维生素 这种物质不是营养素，但它在膳食中的存在对老年人比较重要。因此老年人的食物不应排除粗糖，特别不应缺少新鲜的蔬菜与水果。维生素有利于消化和肠的蠕动，避免便泌，并有利于防止结肠癌及降低血清胆固醇之效。

8.5.3　老年人的膳食

老年人的膳食应该多种化，以便所有营养素都能摄入，偏食和不必要的禁食是不利的。谷类、肉类、蛋类、乳类、蔬果类、水份（包括各种汤类）都应尽可能列入日常食物中，尤以蔬菜类。

老年人的餐次是可能增加的，但不要因为餐次多而使进食量超过正常的热量，烹调的方式应该多变而采用调味品，清淡的饮食利多害少，但应该可能在食物烹调中使老人易于进食和消化，有利于老年人克服咀嚼器官可能存在的缺陷。例如牙齿不够健全，但又应避免过分份烹调致使一些营养不素丧失。

老年人的进食环境和进食时的情绪状态十分重要，和家人合食往往比独食有更多的优点，包括食物的品种会多于独食，而进食过程中会增加兴趣。在进食过程中，有时对老人进食的禁忌和不适当的劝告，往往在心理上的负担和害处大于偶尔食入某种食物本身。但过饱应该始终避免。户外适当的活动有利于消化，也有利于利用阳光的作用。

由于老年人有很多经历，各人身体的背景会有较大的差异。因此，对老年人的饮食不宜千篇一律，应该在合理量和品种多的前提下，尊重原有的爱好和习惯，没有一成不变的规范。但也必须尊重营养学所提出的问题。目前，还没有一种单一的可以称为“长寿食物”。长寿的食物仍然是以平衡食物为基础的，而且是在一日三餐之中，不是在三餐之外。随着个体的情况不同也应容许有一定范围的调整，但也不是漫无边际可以随意改变的。

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第二篇　营养缺乏病

9　引言

正常人体所需的营养素摄入过多或不足均会导致营养不良。营养缺乏病是由于摄入营养素不足而在临床上引起各种表现的疾病，故是营养不良的一种，但并不完全等同。近年来，由于营养素的功能性检查日趋完备，各种亚临床的营养缺乏已受到重视，因此，营养缺乏病也包括这一部分。

解放前，我国贫穷落后，人民生活困苦，营养缺乏病比较多见，特别在战争年代，灾民中的发病率甚高。三十年代，侯祥川教授在上海开设的营养门诊曾收治了许多营养缺乏病患者，报告了各种临床表现及诊治措施，受到国际上的瞩目。解放后，由于经济发展和人民生活水平的提高，营养缺乏病已很少发现，但散在的、个别的营养素缺乏依然存在。北方的冬春季和南方的夏季，蔬菜供应和储存困难，仍可发生季节性的维生素缺乏。偏僻的农村或少数民族地区因缺乏营养知识，不合理的烹调方法和风俗习惯，仍可使营养缺乏病在小范围内成为流行，如华南某些地区的硫胺素缺乏和新疆地区的癞皮病。

营养缺乏病在第三世界仍然是对人民健康的主要威胁，蛋白质热能营养不良和维生素A缺乏、地方性甲状腺肿是主要的常见病。即使在发达国家，营养调查表明缺铁性贫血和其他微量元素缺乏的发生也不少。静脉高营养和要素膳的疗法开展以来，如果对长期使用的病人未能及时监测和设计全营养补给方案，也可出现某些营养素的缺乏，严重的可出现临床症状，如微量元素、维生素、或必需脂肪酸的缺乏。因此，研究营养缺乏病不仅是公共营养的重要内容，而且也是临床营养必需包括的组成部分，特别是对于临床病人营养状况的评价和亚临床缺乏的诊治方面，将是综合治疗中重要的一环。

9.1　营养缺乏病的病因

营养缺乏病的病因有原发性和继发性两类，原发性病因指单纯摄入不足，可以是综合性的各种营养素摄入不足，也可以是个别营养素摄入不足，而以前者为多见。继发性病因指由于其它疾病过程而引起的营养素不足，除摄入不足外，还包括消化、吸收、利用、需要等因素的影响。临床上所见到的各种营养素缺乏绝大多数成为疾病过程的综合表现的一部分。

按营养素在体内的代谢途径，营养缺乏病的病因可以分为以下几个：

9.1.1　营养素的摄入不足

最常见的是食物摄入不足，其原因可以是原发的，也可以是继发的。原发性摄入不足中，因灾害或战争等社会因素引起的食物不足常是综合性缺乏，但在表现上则以热能蛋白质营养不良为主。一般情况下，偏食可引起某种营养素缺乏，有时某人群的习惯性偏食甚至可导致某种营养缺乏病的流行。食物因加工烹调不合理而破坏营养素，虽其摄入量并不少，但亦可发生缺乏，如水溶性维生素的缺乏中，食用精白米面和丢弃米汤常是脚气病的主要原因，蔬菜先切后洗，烫漂捞挤将使大部分维生素C遭受破坏。

食物摄入不足的继发性原因是食欲不振、昏迷、精神失常或神经性厌食、口腔及颔面手术后、食道癌贲门癌等引起肠胃道阻塞的疾病。在这些疾病中常采用鼻饲或静脉营养补给措施，但如补给量不能满足患者需要时，仍会发生营养缺乏的症状。

9.1.2　营养素的吸收不良

热带口炎性腹泻及胰腺功能不足引起消化道广泛性的吸收不良，胃及十二指肠或回肠切除引起部分小肠吸收不良，表现有缺乏的营养素有脂肪、叶酸、脂溶性维生素和维生素B12、铁等。有些药物可阻止营养素的吸收，或影响其代谢而致主动运输机制受到抑制，如石蜡油溶解脂溶性维生素而造成吸收不良，新霉素和秋水仙素造成绒毛的结构缺陷和酶的损害，使脂肪、乳糖、维生素B12、矿物盐等吸收不良，消胆畸通过与胆盐结合而降胆固醇，这样就继发因胆盐缺乏而致的吸收不良。长期服用抗惊厥药或双磷酸酯均可影响钙的吸收，但其机制不同，前者是由于加速维生素D及其活性代谢物的分解代谢，而后者是由于1，25二羟胆骨化醇的形成减少。还有的是先天性缺陷造成的，如先天性维生素B12吸收不良，其缺陷在于维生素B12被吸收后缺乏运输的球蛋白，须依赖肌注维生素B12才能维持血象正常。

近年证明营养素之间的不平衡也是造成吸收不良的因素。对防治心血管疾病和肠道肿瘤有好处的膳食纤维如摄入过多将影响无机盐的吸收，而铁和锌相互间须保持一定比例，一方过高即引起另一方的吸收不良。

9.1.3　营养素的利用减少

常见的是肝脏疾病使营养素的利用率或储备能力下降，肝硬化时常合并维生素A、B6、B12、叶酸的储存减少而出现缺乏。尿毒症时肾脏不能使25-羟胆骨化醇转变为活性形式的1，25二羟胆骨化醇，导致肠道吸收钙的障碍。有的是由于其性质是营养素的拮抗剂，故在作为药物使用时可抑制营养素的功用，如抗肿瘤药脱氧吡哆醇是维生素B6的同系物，能抑制需要维生素B6的酶系。又如高剂量的异菸肼或肼苯哒嗪均可引起维生素B6的缺乏，均属于拮抗B6的作用所致。有少数也可能是遗传性疾病引起的利用有缺陷如肝中先天性缺少亚胺甲基转移酶或N-5甲基四氢叶酸转换酶活力减低都使叶酸的利用有缺陷。维生素B6的遗传性缺陷是由于酶蛋白的缺陷而影响和辅酶的结合，表现出婴儿惊厥、贫血、高胱氨酸尿等维生素B6反应性疾病。

9.1.4　营养素的损耗增加

长期发热、代谢机能亢进、各种癌症及其它消耗性疾病如糖尿病、结核病均明显地增加体内各种物质的消耗。创伤、大手术、大面积烧伤等促使组织分解代谢加剧的情况使大量氮从尿中及创面丢失，代谢率也显著增加。消化道瘘、肾脏病也是蛋白质损耗较大并容易发生营养缺乏的疾病。放疗或化疗造成的营养素损耗及蛋白质合成障碍如不及时补给以满足需要，常使病人的周身情况变得虚弱而不能坚持，影响治疗效果。寄生虫疾病在第三世界比较普遍，营养缺乏的原因与寄虫感染引起的营养素损耗增加有关。长期的慢性失血也是应该及时治疗而防止导致营养缺乏的疾病。总之，一切引起代谢加速及营养素丢失的疾患都应密切注意，及早治疗。

9.1.5　营养素的需要增加

在人体生长发育旺盛及妊娠、授乳等生理过程中，营养需要量有明显的增加。如细胞分裂时核酸合成增加，其中叶酸是必不可少的营养素，因而在妊娠的初期必须增加叶酸需要量以适应胎儿组织生长发育的需要。到妊娠后期胎儿成熟，体内要有一定的营养素储备，此时母体对蛋白质的需要量必然增加，如营养供给不足则使胎儿生长缓慢，骨骼或脑的成熟过程可能发生障碍。乳母为了保证乳汁的分泌量和其营养成分，各种营养素的需要量都有明显增加。此时如果有营养素吸收不良、利用减少和损耗增加的情况，则更容易发生营养缺乏。因此，对于这一类患者，更要注意营养缺乏病的防治。

9.2　营养缺乏病的表现

营养缺乏病的发病过程是缓慢的，按其程度和时间可分为轻度、中度和重度；及急性、亚急性和慢性。其病理变化则经历了储存不足、生化病变、功能变化和形态改变四个阶段，到了形态改变阶段，往往会形成一些不可逆的病变，从而使病程再进一步恶化。在功能变化阶段以前，患者主诉或体检不易发现明显的异常，因此属于亚临床缺乏。近年来由于检验方法的进步，许多亚临床缺乏都可用实验室手段加以证实，从而对营养缺乏病进行早期诊断，早期治疗。所谓生化病变也从营养素及其代谢物在生理体液中含量发展到包括生化功能反应在内的变化。由于营养素的生化功能不断地被发现，因此亚临床缺乏在疾病治疗过程中的作用已超出营养缺乏病本身的范畴，而扩大到了其它疾病的辅助治疗方面。已有许多人在积极进行探索这方面的问题。

营养缺乏病的临床表现与人体对营养需要量的适应性有关。长期处于低营养供给水平，人体对营养素的需要可产生适应性，即可以降低需要量和延迟缺乏症状的出现。反之，如长期处于高营养供给水平，则一旦降低，虽未达到最低需要量之下，亦易于出现缺乏。这是反对使用过高剂量维生素的理由之一。在多数的综合性营养缺乏中，亦易于出现缺乏。这是反对使用过高剂量维生素的理由之一。在多数的综合性营养缺乏中，蛋白质热能缺乏是主要的表现，此时因代谢缓慢，维生素的需要也相对减少，缺乏症状并不明显。如果蛋白质热能的供给达到需要，缺乏消失，则由于代谢恢复正常，维生素的需要须相应增加，否则即可出现维生素缺乏症状。因而在判断营养缺乏病的临床表现时，须注意到综合性和适应性的特点。

各种营养缺乏病的表现将于以后各章分述之。本章是从总的方面概括。几种营养缺乏病的主要检查方法都是据此而建立的。

9.2.1　生长发育不良

不论婴幼儿或学龄前儿童或青少年，营养缺乏病的综合表现都影响到生长发育，孕妇则影响到胎儿的生长发育。这种影响是从体力和智力两个方面发生作用。营养和体能的关系，营养和脑的发育的关系是当今国际上研究的重要课题。

9.2.2　代谢调节异常

营养缺乏所致的生物活性物质功能和合成降低影响到整个代谢的调节。如体内的重要的酶类和激素都是由各种营养素组成，或其生理功用都需要某些营养素促进。正常人体构成恒定的内环境，各种物质代谢保持着平衡。营养缺乏病打破了这一恒定的内环境，异常的代谢反应成为许多临床表现的内在原因。

9.2.3　抗感染能力下降

人体在营养缺乏时对感染的抵抗能力明显降低，已证明许多营养素都和人体免疫机能有关，有的是细胞免疫，有的是体液免疫。在第三世界，营养不良和感染成为相互影响的因素，形成了恶性循环。

9.2.4　组织的再生和恢复延缓

营养缺乏时代谢率下降，蛋白质合成率减低，组织的再生和其功能的恢复明显延缓。手术后的创面愈合、综合治疗后的康复时间都反应出营养缺乏的程度与组织再生和恢复的能力。

9.2.5　合并症较易发生，死亡率增加

营养缺乏作为原发性疾病的临床表现之一，也是预测合并症和死亡率的一个指标。营养缺乏如果不及时纠正，必将导致许多合并症发生，使原发性疾病更加严重而难于治疗。患者对治疗措施的反应能力下降，使死亡更为迅速。

9.3　营养缺乏病的诊断

营养缺乏病的诊断依赖于膳食史、体检、生化检查和治疗试验。

9.3.1　膳食史

了解膳食摄取情况的最精确的方法是称衡法膳食调查，即对每餐食物烹调前后和剩余量都进行称重，然后折合每天实吃的各种食物重量，查食物成分表，算出每天热能和营养素的摄取量。这种方法大都用于集体调查，对个体病人似乎过于繁琐。有经验的营养师及临床医师询问了解患者的膳食习惯及每天的摄取量就能基本上判断各类营养是否缺乏。如能取得患者及家属的配合，记录三天的摄入食物量，则以此计算所得的数据，核对询问结果，更加可靠（详见第42章）。

表9－1　各类食物供给的主要营养素

对各类营养素摄入量能否满足生理需要的评价可对照中国营养学会1981年制订的膳食营养素供给量标准。

9.3.2　体检

体检包括人体测量、症状检查和生理功能检查几部分。

（1）人体测量包括长度，如身高（长）、坐高（顶-臀长）、腿长；周径，如上臂围、上臂肌围，头围、胸围、腹围；厚度，如特定部位的皮褶厚度；宽度，如肩宽、骨盆宽；体重等。

身高或身长：立位测量者为身高，卧位测量者为身长。身高计的误差1m不得超过0.2cm。身高主要用于判断儿童生长发育情况，看是否明显低于同龄人，对成年人的意义不大。

肌酐/身高指数：肌酐是全身肌肉的分解产物，正常时每天的排出量比较恒定。蛋白质贮存下降时，肌肉萎缩，导致肌酐生成量减少，因此肌酐/身高指数减少。评价时可用24h尿中肌酐排出量除以身高相应的中等体型的理想肌酐排出量，求出实际排出量为理想排出量的百分数。诊断标准是：＞90%正常；80～90%为轻度营养缺乏；60～80%为中度营养缺乏；＜60%为严重营养缺乏。

体重：测体重的磅称感量不得大于50g，婴儿磅称感量不得超过5g。最适宜的测定时间在早晨空腹排便后。测量时只着短和背心。成年人常与理想体重比较。在理想体重±10%以内者均为正常，＜10%者为较瘦，＜20%者为瘦弱。军事医学科学院军队卫生研究所通过大量数据统计，得出青年人的理想体重计算公式：

长江以南地区：理想体重=（身高cm-150）×0.6+48

长江以北地区：理想体重=（身高cm-150）×0.6+50

表9－2　每日膳食中营养素供给量

（中国生理科学会第三届全国营养术会议塈营养学会成立大会修订1981.5）

①本表的能量单位仍以营养学中惯用的“千卡”表示。1“千卡”是1000克水由15℃上升16℃所需要的热量。其全称是“千克卡”简称“千卡”符号为kCal。

国际通用的能量单位是“焦耳”（符号为J）1“焦耳”是用1“牛顿”的力把1公斤的重量移动1米所需要的能量。1000“焦耳”是1“千焦耳”（符号为kJ）；1000“千焦耳”是1“兆焦耳”（符号为MJ）。

在营养学中能量供给和消耗一般都超过1“兆焦耳”，现在文献中也多有用“兆焦耳”的，这里把上述两种能量单位的换算列下：

1千卡=4.184千焦耳 1千焦耳=0.239千卡

1000千卡=4184千焦耳=4.184兆焦耳 1000千焦耳=239千卡1兆焦耳=239千卡

通常即以1000千卡折合4.2兆焦耳，1兆焦耳折合240千卡

②、③系每日每公斤体重的供给量。

④人奶喂养按2克/公斤体重；牛奶喂养按3.5克/公斤体重；混合喂养按4克/公斤体重。

⑤1微克视黄醇当量=1微克视黄醇或6微克β-胡萝卜素，1国际单位维生素A=0.3微克视黄醇

1微克胡萝卜素=0.167微克视黄醇当量。

⑥按胆钙化醇（维生素D3）计，10微克胆钙化醇=400国际单位维生素D。

胸围与头围：主要用于判断婴幼儿的生长发育情况。测量所使用的软尺每m误差不超过0.2cm。胸围为经背部肩胛下缘和乳头上缘的周长。头围为经头部两眉弓上缘及枕骨粗隆最高处的周径。头围与大脑的发育关系密切，故与儿童的智力试验结果成正比。评价时取测量值与各年龄组的正常值比。

皮褶厚度：常用的是三头肌皮褶厚度，即在左上臂背侧中点上约2cm处，用手捍起皮褶，用皮褶厚度计测量距离姆指1cm处的皮褶根部厚度。厚度计每平方毫米的压力为10g。另用软尺测量左上臂自肩峰至尺骨鹰咀的长度的中点的周径上臂围，按公式计算上臂肌围。上臂肌围（cm）=上臂围（cm）-3.14×三头肌皮褶厚度（cm）。诊断时与标准值比较（我国成年男子为24.8cm），90%以内为正常，80～90%为轻度缺乏，60～80%为中度缺乏，〈60%为严重缺乏。

（2）临床检查营养缺乏病的临床症状有特异性的和非特异性的。根据病人的脸色、体重、精神状态可以对其营养状态有一个初步估计。然后详细检查头发、眼、唇、口腔和皮肤，进一步确定何种营养素的缺乏。

头发：蛋白质营养不良使头发改变颜色为灰暗，变细、干、脆，严重缺乏时极易从头发拔掉，发根容易断裂。

眼：维生素A缺乏引起干眼病开始时球结膜干燥，失去光泽，泪液减少，进一步角膜软化，引起溃疡、穿孔和破坏，最终留下结疤的灰白色角膜，完全失明。维生素A缺乏时常有毕氏斑，为角膜外侧的结膜上出现的白色或淡黄色小点，约1mm直径，聚合呈三角形。核黄素缺乏引起角膜周围的结膜下血管充血，眼的外侧角发湿发红，怕光、烟雾、尘埃的刺激。

皮肤：维生素A缺乏的皮肤症状是毛囊角化，其形状如“鹅皮”，从过度增生的毛囊内突出粗糙的角化丘疹，用手触之如搓板，在上臂和大腿的外侧最显著。维生素C缺乏也产生毛囊症状，但表现为毛囊周围的充血、肿胀，最后也增生，与维生素A缺乏应相鉴别，特别是常伴有出血点等表现。烟酸缺乏引起癞皮病，典型症状是在暴露部位和压迫处的皮肤发厚，变干，出现红斑。严重的蛋白质缺乏引起四肢的凹陷性水肿和以过度角化，过度色素沉着和脱皮为特点的皮炎，其与癞皮病的区别在于不限于暴露部。急性脚气病也有下肢水肿，严重时变为全身。

口腔：口腔是对营养缺乏最敏感的部位，但其表现是非特异性的。如嘴唇和口腔粘膜苍白与皮肤和指甲苍白相似，表示有贫血。口角炎是核黄素缺乏的症状，同时还有舌乳头肥大。乳头萎缩有时与烟酸缺乏或铁缺乏有关。后者的小细胞型贫血和营养性巨细胞型贫血均可引起光滑舌。舌缘齿痕在蛋白质缺乏性水肿时可能出现，但也有许多其它原因。营养缺乏对于舌的颜色变化有很大影响，似牛肉的鲜红色表明烟酸缺乏，而核黄素缺乏则为紫红色。齿龈病变常因患者口腔卫生不好而难以确认，维生素C缺乏易引起周缘齿龈炎和牙周病，严重者齿龈充血、肿胀、易流血，呈现坏血病的典型症状。轻症需用维生素C治疗以资鉴别。现在已知维生素A、烟酸和核黄素也可引起齿龈炎，故治疗也应考虑综合措施。

牙齿：龋齿的发病率与严重程度因膳食中可溶性碳水化和物增高而增多，因氟和磷的摄入充足而减低。婴幼儿的营养缺乏常使出牙时间延缓和出牙部位不良，后者是因早期蛋白质缺乏引起牙床骨发育不良所致。

颈部：碘缺乏引起的甲状腺肿容易以望诊和触诊确定。

神经病变：许多营养缺乏病都有神经症状，如硫胺素缺乏伴有周围神经性无力和感觉异常，维生素B6缺乏引起婴儿惊厥，维生素B12缺乏可引起脊髓的亚急性退化性变，癞皮病常有精神症状。

放射学检查：常规并不需要，但如发现佝偻病、骨质软化症、婴儿性坏血病或蛋白质热能营养不良时，X线检查是必需的。

心电图检查：脚气病、钾缺乏、硒缺乏（克山病）都累及心脏，心电图检查有助于诊断及治疗。

暗适应检查：虽然暗适应机能是维生素A的主要生理作用，维生素A缺乏时适应时间延长，但实际上应用暗适应计检查患者的暗适应机能对受被试者主观和心理上的影响较大，，方法比较繁琐，推广比较困难。

（3）生化检查营养缺乏病的临床症状往往合并出现，且同一症状可能是几种营养素的缺乏表现，故鉴别诊断必须依靠生化检查。生化检查方法基本分为为下列几种：①测定血液中营养成分的浓度；②测定营养成分经尿排出的速率；③测定血或尿中的营养素的代谢产物；④测定与营养素有关的酶活性的改变；⑤给予大剂量后测定尿中排出量，即饱和试验；⑥测定毛发和指甲中特定营养素的成分。

生化检查可以预测体蛋白的储备。体蛋白包括肌肉蛋白和内脏蛋白。前者的储备可藉测定24h尿肌酐值而衡量。连续测定三日尿肌酐的平均值，利用下式计算瘦体组织（LBM）：

LBM（kg）=7.38+0.02909×肌酐（mg/日）±0.0008

内脏蛋白的储备可通过测定血清中在肝脏合成的而生物半寿期（t1/2）较短的运输蛋白而衡量，如白蛋白、运铁蛋白、前白蛋白及视黄醇结合蛋白，（t1/2）依次缩短，后者灵敏性较前者高。白蛋白的t1/2虽较长（16～18天），但由于测定简便，并与摄入的膳食蛋白量有关，所以常用以表示内脏蛋白的盈虚及区别蛋白质热能营养不良的类型。

近来在实验室检查中，除了生化测定外，还有免疫功能试验，因已证明营养缺乏时机体的免疫功能显著下降。当血清白蛋白低于3g·L-1或实际体重低于理想体重的85%以下，蛋白质热能量营养不良常伴有免疫功能降低，表现有总淋巴细胞计数减少、淋巴细胞对植物血球凝集素的反应、嗜中性白细胞的趋化性及迟发性超敏皮试反应均低下。临床上采用简易而有预后价值的总淋巴细胞计数及迟发性超敏皮试作为诊断营养缺乏的指标。

为了综合人体营养状态的各类参数，以预测疾病的合并症及死亡率，有人提出预后营养指数（Prognostic nutritional index,PNI）