第一节 概述

食品是一个多成分的复杂体系。组成食品成分的元素有许多，其中碳、氢、氧、氮4种元素主要以有机化合物和水的形式存在，除此4种元素之外，其他的元素成分均称为矿物质或无机盐。所谓矿物质就是指食品中各种无机化合物，大多数相当于食品灰化后剩余的成分，故又称粗灰分，因此，食品中矿物质的含量通常又以灰分的多少来衡量。矿物质是由不同种类的元素和离子组成的，在食品中的含量较少，但其中有许多是人类营养必不可少的，不仅是构成人体组织的重要材料，同时还具有维持体液的渗透压及机体的酸碱平衡、参与体内生化反应等作用，具有调节机体生理机能的功效；但矿物质摄入过量时又会成为有害的因素，并且有些还对人体具有一定的毒性。因此，研究食品中的矿物质，为人体提供一个最佳健康需求浓度或安全浓度范围，为建立合理膳食结构提供依据，从而保证人体能够按需补充适量有益矿物质，减少有毒矿物质的摄入，维持生命体系处于最佳平衡状态。

矿物质在营养学上的重要意义还在于它的外源性，人体必须从食物中摄入所必需的矿物元素，而食品中矿物质含量的变化主要取决于环境因素。比如，植物可以从土壤中获得矿物质并贮存于根、茎和叶中；动物通过摄食饲料而获得矿物质。食物中的矿物质以无机盐、有机盐等形式存在，有离子状态、可溶性盐和不溶性盐等形式；有些矿物质在食品中往往以螯合物或复合物的形式存在。食品中矿物质的存在形式会影响其生物可利用性。

一、矿物质的分类

食品中的矿物质按其对人体健康的影响可分为必需元素、非必需元素和有毒元素三类。必需元素是指这类元素存在于机体的健康组织中，含量比较稳定，对机体自身的稳定具有重要作用。当缺乏或不足时，机体出现各种功能异常现象。例如，缺铁导致贫血，缺硒出现白肌病，缺碘易患甲状腺肿等。当补充这种元素后，机体即可恢复正常或可防止出现异常。但必需元素摄入过多会对人体造成危害，引起中毒。非必需元素又称辅助营养元素，有毒元素是指能显著毒害机体的元素，当人体大量摄入被它们污染的食品后，会阻碍机体的生理功能及正常的代谢，造成人体中毒，常见的重金属元素有汞、铅、镉、砷等。

食品中的矿物质若按在体内含量的多少可分为常量元素和微量元素两类。常量元素是指在人体内含量在0.01%以上的元素，如钙、镁、钾、钠、磷、氯、硫等，人们对它们的日常需求量在100 mg/d以上；含量在0.01%以下的或日需求量小于100 mg/d的元素，称为微量元素，如碘、氟、铜、锌、锰、溴、铝、硅、镍、钴等。无论是常量元素还是微量元素，在适当的范围内对维持人体正常的代谢与健康都具有十分重要的作用。

二、矿物质元素在食品中的存在形式

（一）动物性食品中的矿物质

动物性食品包括畜禽乳类、肉类、蛋类、鱼贝类等。这一类食品为人类提供蛋白质、脂肪等多种营养成分，也是人类膳食中矿物质的良好来源。

1. 乳中的矿物质

乳中的矿物质含量约为0.7%，其中钠、钾、钙、磷、硫、氯等含量较高，铁、铜、锌等含量较低。乳因富含钙常作为人体钙的主要来源。乳清中的钙占总钙的30%且以溶解态存在；剩余的钙大部分与酪蛋白结合，以磷酸钙胶体形式存在；少量的钙与α-乳清蛋白和β-乳球蛋白结合而存在。钙之所以能维持酪蛋白的稳定主要是钙在磷酸根和酪蛋白磷酸基团之间形成“钙桥”。牛奶加热时钙、磷从溶解态转变为胶体态。牛奶中的主要矿物质含量见表3-1。

2. 肉中的矿物质

肉类是矿物质的良好来源，肉中的矿物质含量见表3-2。其中钾、钠、磷含量相当高，铁、铜、锰、锌含量也较多。肉中的矿物质有的呈溶解状态，有的呈不溶解状态。不溶解的矿物元素与蛋白质结合在一起。肉在解冻时由于滴汁发生钠的大量损失，而钙、磷、钾损失较小。

3. 蛋中的矿物质

蛋类含人体所需的各种矿物质，钙主要存在于蛋壳中，其他矿物质主要存在于蛋黄中，乳清中的矿物质含量较低。蛋黄中富含铁和磷，但由于卵黄磷蛋白的存在大大影响了铁在人体内的生物利用率。

4. 鱼贝类中的矿物质

鱼贝类食品中的矿物质含量，因动物种类以及体内组织的不同而显示出很大的差异。在骨、鳞、甲壳、贝壳等硬组织中矿物质含量高；肌肉组织中含量相对较低。各种鱼中钾含量均较高；钠的含量在软体动物、甲壳类中高于海水鱼，海水鱼中又高于淡水鱼。真鲷鱼、鲍鱼、牡蛎、梭子蟹、青蟹中的钙含量较高，含量在131～280mg/100g。各种鱼中含镁量差异不大，一般在20～80mg/100g。磷含量一般在130～250mg/100g，鲷鱼中含量特别高（304mg/100g），乌贼中含量相对较低（19mg/100g）。

（二）植物性食品中的矿物质

植物性食品中的矿物质分布不均匀。谷类食品中的矿物质主要集中在麸皮或米糠中，胚乳中含量很低（表3-3），当谷物精加工时会造成矿物质的大量损失。豆类食品钾、磷含量较高，是人体的优质来源（表3-4），但大豆中70%～80%的磷与植酸结合，影响了人体对其他矿物质如钙、锌等的吸收。

蔬菜中的矿物质以钾最高（表3-5），而水果中的矿物质含量低于蔬菜（表3-6）。不同品种、产地的蔬菜和水果中矿物质含量有差异，主要是与植物富集矿物质的能力有关。虽然蔬菜和水果中水分高，矿物质含量低，但它们仍然是膳食中矿物质的一个重要来源。

三、矿物质的主要生理功能

1. 机体的构成成分

食品中许多矿物质是构成机体必不可少的部分，例如钙、磷、镁、氟和硅等是构成牙齿和骨骼的主要成分；磷和硫存在于肌肉和蛋白质中；铁为血红蛋白的重要组成成分。

2. 维持内环境的稳定

作为体内的主要调节物质，矿物质不仅可以调节渗透压，保持渗透压的恒定以维持组织细胞的正常功能和形态；而且可以维持体内的酸碱平衡和神经肌肉的兴奋性。

3. 某些特殊功能

某些矿物质在体内作为酶的构成成分或激活剂。在这些酶中，特定的金属与酶蛋白分子牢固地结合，使整个酶系具有一定的活力，例如血红蛋白和细胞色素酶系中的铁，谷胱甘肽过氧化物酶中的硒等。有些矿物质是构成激素或维生素的原料，例如碘是甲状腺素不可缺少的元素，钴是维生素B₁₂的组成成分等。

4. 改善食品的品质

许多矿物质是非常重要的食品添加剂，它们对改善食品的品质意义重大。例如，Ca²⁺是豆腐的凝固剂，还可保持食品的质构；磷酸盐有利于增加肉制品的持水性和结着性；食盐是典型的风味改良剂等。