第四章運動與無機鹽及微量元素TOSTUDY運動與營養【本章提要】

本章重點介紹了人體無機鹽的組成、常量元素和微量元素等基本概念。論述了10余種常量元素和微量元素主要生理生化和營養功能，介紹了這些元素的主要來源，一般人群和運動員對無機鹽的需要量，無機鹽缺乏癥與過多對人體健康的影響以及預防和糾正。運動與營養第一節人體無機鹽組成及其生理意義

一、人體無機鹽的組成

人體內的無機鹽總量超過人體體重的0.01%以上、分為常量元素和微量元素。

常量元素：日需量大于100毫克的元素稱為宏量元素，有鈣、鎂、鉀、鈉、磷、氯、硫7種。

微量元素：總量低于人體體重的0.01%、日需要量在100毫克以下的元素稱為微量元素，有鐵、硅、碘、鋅、鎳、銅、錳、硒、等。其中人體必需的微量元素有8種，包括鐵、鋅、銅、硒、鈷、鉬、鉻、碘。

運動與營養二、無機鹽的生理功能

無機鹽是構成機體組織和調節生理功能以及維持生命活動的重要物質，故有“生命元素”和“無機營養素”之稱。概括起來其生理意義有以下幾個方面：

1.

無機鹽是構成機體組織的重要材料，如鈣、磷、鎂是骨骼和牙齒的重要成分，磷、硫是構成組蛋白的成分。

2.

無機鹽與蛋白質協同，維持組織細胞的滲透壓，因而在體液移動和儲留過程中起重要的作用。

3.

酸性、堿性無機離子的適當配合，加上重碳酸鹽和蛋白質的緩沖作用，維持著機體的酸堿平衡。運動與營養4.

各種無機離子、特別是保持一定比例的鉀、鈉、鈣、鎂離子是維持神經肌肉興奮性和細胞膜通透性的必要條件。5.

無機元素是維持機體某些具有特殊性生理功能的重要成分之一，如血紅蛋白和細胞色素酶系中的鐵、甲狀腺激素中的碘和谷胱甘肽過氧化物酶中的硒。6.

無機離子是很多酶系的激活劑或組成成分；如鹽酸對于胃蛋白酶原，氯離子對于唾液淀粉酶，鎂離子對于氧化磷酸化的多種酶類可起到激活作用。二、無機鹽的生理功能

運動與營養由于新陳代謝，每天都有一定數量的無機鹽從各種途徑排出體外，因而有必要通過膳食予以補充。無機鹽在食物中分布很廣，一般都能滿足機體需要；從實用營養的觀點看，比較容易缺乏的無機元素只有鈣、鐵鋅和碘，特別是對正在生長發育的兒童、青少年、孕婦和乳母，鈣、鐵或碘的缺乏較為常見。實驗證明，體育運動使體內無機鹽的代謝和需要量發生變化，因此，我們可根據體內無機鹽代謝的變化情況，來評定運動員的機能狀態或訓練效果。運動與營養第二節宏量元素

含量：成人體內含鈣總量約為1000~1200克，約為體重的1.5%~2%，其中約99％的鈣集中于骨骼和牙齒中，存在的形式主要為羥磷灰石，約１％的鈣以游離的或結合的離子態存在于軟組織、細胞外液及血液中。

一、鈣(一)鈣的含量、吸收與分布運動與營養

吸收：維生素D能促進鈣的吸收，乳糖對鈣的吸收也有促進作用，實驗證明經口給鈣同時給予乳糖，可大大提高鈣的吸收率。一般認為是由于鈣與乳糖螯合，形成低分子量可溶性螯合物所致。膳食蛋白質供給充足，有利于鈣的吸收，可能由于蛋白質消化所釋出的氨基酸與鈣形成可溶性鈣鹽，因而促進鈣的吸收。

(一)鈣的含量、吸收與分布運動與營養分布：鈣在人體內的分布與激素有關。維生素D和降鈣素，它們可以促使鈣在骨中沉積，從而降低血鈣；甲狀旁腺素，它可使骨中的鈣游離入血，使血鈣升高，從而使體內鈣的分布處于動態平衡。血液中鈣的濃度為10毫克/100毫升。雌激素的分泌減少可導致骨質鈣丟失的加速，最終可產生骨質疏松。(一)鈣的含量、吸收與分布運動與營養(二)鈣的生理功能1．骨骼和牙齒的主要組成成分：

鈣以羥磷灰石的形式構成骨骼，以磷酸鈣的形式構成牙齒的主要結構。2.作為信號傳遞的信使:細胞內信使一些激素發揮作用時是以鈣離子激素與相應膜受體作用，使細胞膜的鈣離子通道開放，增加細胞內鈣離子的濃度，通過鈣離子與鈣調蛋白的結合，激活鈣調蛋白激酶而發揮激素的刺激作用。運動與營養3.參與肌肉收縮在肌肉細胞的興奮收縮偶聯過程中，鈣離子與肌原蛋白C結合，使后者構型改變，引發一系列的改變，表現出肌肉收縮的現象。4.維持神經、肌肉細胞興奮性血漿鈣對維持神經和肌肉細胞的興奮性有重要的作用。低血鈣時，引起神經和肌肉細胞興奮性增高；高血鈣時，肌肉軟弱無力。(二)鈣的生理功能運動與營養5.參與血液凝固鈣使可溶性纖維蛋白原轉變為纖維蛋白，形成凝血。6.酶的激活鈣是某些酶的激活劑，如ATP酶、脂肪酶、琥珀酸脫氫酶、蛋白分解酶等需要鈣才能被激活，發揮其催化活性。7.在維持酸堿平衡和滲透壓方面也有一定的作用。(二)鈣的生理功能運動與營養(三)鈣的供給量和主要食物來源世界衛生組織(ＷＨＯ)推薦的鈣供給標準為：成年男女400～500毫克/天，孕婦、乳母1000～1200毫克/天。中國營養學會對中國居民膳食鈣推薦供給量為：成年男女800毫克/天，孕婦1000~1200毫克；乳母1200毫克。運動員在高溫環境中訓練時，由于汗鈣的丟失使鈣的需要量增加。運動時發生肌肉抽筋現象，可能與鈣、鎂離子代謝紊亂有關。訓練情況下，鈣的需要量每日1000毫克，大運動量訓練時，鈣的需要每日可增加到1000～1500毫克。運動與營養食物中鈣的來源以奶與奶類制品最好，不但含量豐富，而且吸收率高，是嬰幼兒最理想的鈣的來源。蔬菜和豆類含鈣也較多。在兒童及青少年的膳食中加入食用骨粉(含鈣＞20％，吸收率約70％)亦為膳食中補充鈣的有效措施。(三)鈣的供給量和主要食物來源運動與營養(四)鈣與運動的關系人體內鈣在運動方面的主要作用可總結為：1.

參與骨骼的構成、調節神經、肌肉組織的能量代謝、觸發肌肉收縮和神經興奮以及參與多種酶類的激活作用。2.

體育活動改善了骨代謝，骨質和無機鹽含量增加，這就說明了運動員與從事體育活動較少的人相比需要較多的鈣。3.

運動員比體力活動較少的人每天需增加補鈣約200毫克；對于正處骨骼發育的少年運動員，補充足夠的鈣更為重要。運動與營養二、磷

游離的磷酸鹽在小腸的空腸段被吸收，其吸收過程與鈣密切相關，鈣磷的吸收有一個固定的比例，當食物中二者含量比例不適宜時，過多的一種便隨糞便排出。鈣磷的吸收與代謝都由維生素D和甲狀旁腺素調節，這樣才能以恒定的比例存在于血清中。人體中的磷大部分存在于骨骼和牙齒之中，大約有10％的磷與蛋白質、脂肪結合形成磷蛋白、磷脂及磷酸鹽的形式存在于細胞內及血液中。血磷濃度的正常范圍成人為3～4.5毫克／100毫升血液，兒童為4～7毫克／100毫升血液。

(一)磷的吸收與分布運動與營養(二)生理功能1.磷和鈣都是骨骼牙齒重要構成材料。正常人骨骼中含磷總量為600~900克左右，約占體內含磷總量的80％。2.磷是構成組織細胞中很多重要成分的原料，如核酸、磷脂和某些輔酶等。3.磷還參與許多重要生化反應理功能，如碳水化物和脂肪的吸收和中間代謝都需要有磷酸化合物存在。4.三磷酸腺苷（ATP）和磷酸肌酸（CP）中的磷具有儲存和轉移能量的作用。5.尿中磷酸鹽排出的數量和形式有助于機體酸堿平衡的調節。

運動與營養一般說來，如果膳食中鈣和蛋白質含量充足，則所得到的磷也能滿足需要。運動員磷的每日需要量與鈣呈適宜的比例，有報道，當運動量加大時，可引起磷的負平衡，因此，運動員膳食中應增加磷酸鹽的供應。運動員磷的需要量每日為2-2.5克，力量性和耐力性項目運動員的需要量每日為4-4.5克。(三)需要量運動與營養(四)磷的食物來源磷廣泛存在于動植物組織中，并與蛋白質或脂肪結合成為核蛋白、磷蛋白和磷脂等，也有少量其他有機磷和無機磷化合物。谷類種子中主要為植酸形式的磷，利用率很低，但當用酵母發面時，或預先將谷粒浸泡于熱水中，則可大大降低植酸磷的含量而增高無機磷酸鹽的含量，從而提高其吸收率。若長期食用大量谷類食品，可形成對植酸磷的適應力，植酸磷的吸收率也可有不同程度的提高。在牛奶及奶制品、蛋類、豆類和綠色蔬菜等含有較多的磷，這些食物都是補充磷的很好來源。運動與營養三、鎂

1.

成年人體內含鎂20～30克，70%以磷酸鹽和碳酸鹽形式參與骨骼和牙齒組成，為骨骼牙齒重要成分之一，25%的鎂存在于軟組織，主要與蛋白質結合成絡合物。2.

鎂是細胞內陽離子，主要濃集于線粒體中，對很多酶系統、特別對于氧化磷酸化有關的酶系統生物活性極為重要。(一)生理功能運動與營養3.與鈣、鉀、鈉合作，共同維持肌肉神經的興奮性。4.

鎂離子是維持心肌正常功能和結構所必需，實驗性鎂缺乏在動物可引起心肌壞死。臨床上鎂對缺血性心臟病有治療效果，是由于在心臟缺血性損傷時，鎂有維持心臟正常節律的作用。5.

鎂可能還可維持核酸結構的穩定。(一)生理功能運動與營養(二)供給量根據對人體鎂平衡的研究并結合食物中鎂的利用率，一般認為成人每日的適宜供給量為200～300毫克。鎂普遍存在于各種食物中，一般膳食中鎂不會缺乏；但長期慢性腹瀉引起鎂的過量排出，可出現鎂缺乏。運動員在大強度訓練或減體重情況下，特別在高溫環境下運動時鎂的丟失較多，每小時鎂丟失量可達10～20毫克，故運動員對鎂的需要量較大。據報道，運動員在比賽期鎂的需要量每日每千克體重約為８毫克。運動與營養(三)鎂的食物來源含鎂豐富的食物有：小米、燕麥、大麥、豆類、小麥、肉類和動物內臟含鎂也豐富，但奶中含鎂很少。運動與營養四、鈉

成人體內含鈉總量為每千克體重約1克，其中有50%存在于細胞外液(如血液、淋巴液和消化液等)中，40％～45％存在于骨骼中，其余10%存在于細胞內。血液中鈉的濃度為310～340毫克/100毫升。鈉在腸道中易被吸收，體內僅有５％的鈉通過糞便排出體外，其余的主要經腎臟排出。(一)鈉的吸收與分布運動與營養(二)生理功能1.維持體液平衡與酸堿平衡。鈉是細胞外液中主要的陽離子，它在維持滲透壓和體液平衡方面起著重要作用。2.維持機體酸堿平衡，參與碳酸氫鈉、磷酸氫鈉緩沖系統的形成，它們在維持機體酸堿平衡方面起著重要作用。3.維持細胞膜的通透性。在許多物質通過細胞膜的轉運過程中，鈉離子起著重要作用，通過鈉的作用，保證了細胞與外界進行物質交換的正常進行。4.維持神經肌肉的應激性。鈉離子在神經傳導興奮過程中起著重要作用，鈉維持神經肌肉的正常興奮性。運動與營養缺乏時肌肉會軟弱無力、食欲減退、惡心、嘔吐、頭痛、腿痛和肌肉痙攣等癥狀。在常溫下運動訓練時，運動員一般不會缺乏氯化鈉，只有在高氣溫環境下進行大強度訓練時，可隨汗液丟失大量氯化鈉。據報道，在氣溫為25~35℃時進行長跑訓練，運動中氯化鈉的丟失量可達24.77±2.31克，必須注意補充。運動與營養

(三)鈉的來源與需要量食物中鈉的主要來源是烹調時使用的食鹽、海產品、咸菜、咸魚、咸肉、菜湯等。鈉的需要量：我國的食鹽用量一般在11~15克左右。長跑運動員鈉的需要量每日可增到20~25克。根據運動生理學家的意見，在比賽中失水量不超過３.5升，不要服用鹽片。足球運動員比賽時，每小時失水量達7升，適當的補充鹽分和水是必要的。

運動與營養五、鉀人體內鉀的含量約為鈉的2倍，98％的鉀分布于細胞內液，鉀離子是細胞內液中主要的陽離子，2％分布于細胞外液中，這一小部分鉀對肌肉的活性有重要的作用。血鉀的正常濃度為14~20毫克/100毫升血液。食物中的鉀在小腸內易被吸收，經糞便排出甚微，鉀主要經腎臟排泄，通常每日經腎臟排出的鉀約為160毫克。當體內鉀的含量不足時，腎臟排鉀量可以減少。(一)鉀的吸收與分布運動與營養(二)生理功能1.調節體液的電解質和酸堿平衡。2.維持神經肌肉的興奮性，并參與調節心肌的收縮過程。3.參與體內糖和蛋白質的合成代謝。當葡萄糖由細胞外液向細胞內轉移時需要鉀參與,每合成1克糖原，需要6毫克鉀。在細胞內合成蛋白質的過程中，需要鉀參與。每合成1克蛋白質約需18毫克鉀。當糖原和蛋白質的合成代謝增強時，鉀的供給量也應增多。運動與營養(三)鉀的來源與需要量鉀主要來源于植物性食物，如黃豆、綠豆、豆腐皮、海帶、香菇、花椒、谷物、蔬菜和水果等都含有豐富的鉀。運動員在一般情況下鉀的需要量每日約為3克，但在大運動量和高氣溫環境下訓練時，鉀的總排出量約為4.0~4.5克/天，最高者可達5.9克/天。運動員在29～30℃環境下跑步，體內鉀的丟失量可高達6克/天，因此運動員鉀的每日需要量應為3~5克。鉀的實際需要量還取決于運動強度和環境溫度。

運動與營養六、氯氯在體內以離子的形式存在，它是細胞外液中主要的陰離子，約占人體中無機鹽總量的３％。腦脊髓中氯的濃度最高，約為40毫克/100毫升，血液中氯的正常濃度約為340~370毫克/100毫升，胃液中含有大量的氯離子，胃酸就是由鹽酸構成的。氯在小腸內幾乎全部被吸收，并經腎臟排泄。

(一)氯離子的分布與吸收運動與營養

(二)生理功能1.

氯離子和磷酸氫根離子作為體內主要的負離子，在維持細胞內外的滲透壓，酸堿平衡和水容量方面有重要的作用。2.

氯離子還可激活胃蛋白酶。進入小腸的氯離子可刺激胰臟和小腸分泌胰液和腸液。胃液中的鹽酸過多或過少會引起胃病.(三)來源與需要量體內氯的主要來源是食鹽，其他動物性、植物性食物中也含有氯。關于人體對氯的需要量沒有明確的規定。國外推薦的標準是成人每天約為1700-5100毫克。

運動與營養七、硫(一)硫的分布

硫是組成人體宏量元素之一，成人體內的含硫量約為175克，占體重的0.25%。在血液中的濃度為0.7~1.5毫摩爾/升。(二)生理功能

硫參與蛋白質、酶、硫胺素、硫酸軟骨素、谷胱甘肽和某些激素(如胰島素、催產素、加壓素等)的合成。攝入體內的硫主要以有機物(蛋白質)的形態存在，其次以無機物形態的硫(如硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鎂等)存在。因此，當體內蛋白質食物供給合理時，對硫的需要量就可以得到滿足。

運動與營養(三)來源與需要量

元素狀態的硫和硫酸鹽等無機物中硫不能被人體吸收利用，人體所需的硫，主要從食物蛋白質中的含硫氨基酸獲得。只要攝取適量含硫蛋白質，就能滿足機體對硫的需要量。瘦肉、牛奶、蛋類、豆類和花生都含有豐富的有機硫。七、硫運動與營養第三節微量元素

一、鐵

(一)鐵的含量、分布與吸收成人體內含鐵約4～5克，65%~70％存在于血紅蛋白(Hb)中運輸氧氣，3%以肌紅蛋白(Mb)貯存氧氣，供肌細胞利用，0.2%以其他化合物形式存在，包括細胞色素氧化酶、過氧化氫酶和過氧化物酶等在內。其余則為儲備鐵，儲備鐵主要以鐵蛋白形式儲存于肝臟、脾臟和骨髓的網狀內皮系統中。

運動與營養鐵的吸收主要在小腸上部。首先是食物鐵被胃酸作用釋放出亞鐵離子，然后與腸內容物中的維生素Ｃ、某些糖及氨基酸形成絡合物；這些絡合物在十二指腸及空腸的堿性溶液中仍能維持溶解狀態，有利于吸收。被吸收入腸黏膜細胞中的鐵首先與一種稱為脫鐵鐵蛋白的黏膜受體結合，形成儲存形式的鐵蛋白并保留在黏膜細胞中。當身體失血后補償或紅細胞進行再生時，鐵又將從鐵蛋白中釋出，與另一稱為鐵傳遞蛋白的β1-球蛋白結合而被帶入血循環，運往需要鐵的組織中去。

(一)鐵的含量、分布與吸收運動與營養(二)生理功能1.鐵參與血紅蛋白和肌紅蛋白的組成，在氧和二氧化碳的運輸和利用中起重要作用。缺鐵嚴重時，可造成血紅蛋白合成下降，出現缺鐵或營養性貧血。2.鐵是部分酶的構成成分，如NADH脫氫酶和琥珀酸脫氫酶等中含有鐵，在氧化還原反應中發揮作用。3.鐵與機體的免疫功能有關。缺鐵使體液免疫和細胞免疫功能都受到不同程度的損害，使機體容易發生感染。4.鐵是一些參與能量代謝和體溫調節的輔助因子，缺鐵將引起這些酶的生理作用發生改變。運動與營養(三)鐵的需要量膳食中鐵平均吸收率為10%~20%，成年男子每天供給5-9毫克鐵即能滿足生理需要。婦女除平時鐵的經常性損失外，月經期間每日約損失2毫克，故供給量應比男子較多。一般認為孕婦和乳母供給量應適當增加。世界衛生組織建議鐵供給量為：成年男子每天5~9毫克，成年女子每天14~18毫克。我國每日鐵供給量：成年男子12毫克；成年女子平時12毫克；孕期和授乳期15毫克。運動與營養（四）鐵的食物來源膳食中鐵的良好來源為動物肝臟、蛋黃、豆類和某些蔬菜。應用鐵制炊具烹調食物也是鐵的重要來源。運動與營養二、碘

碘的主要功能是參與甲狀腺素的構成。成人體內含碘20～50毫克，20％在甲狀腺中。健康成人甲狀腺含碘約8毫克，而地方性甲狀腺腫患者可降至1毫克以下。(一)生理功能(二)供給量美國規定成年男子碘的每日供給量為130～140微克；成年女子為100微克；孕婦125微克；乳母150微克。一般認為成人每日能攝入100～200微克的碘，即能滿足生理需要。但對強度體力勞動、孕婦、乳母以及正在生長發育的青少年，每日供給量應予適當增加。運動與營養（三）食物來源機體所需要的碘可以從飲水、食物及食鹽中取得。這些物質中的含碘量主要決定于各地區的生物地質化學狀況。一般情況下，遠離海洋的內陸山區，其土壤和空氣中含碘較少，因而水和食物中的含碘量也不高。碘主要來源于海產食品，如海帶、紫菜、海蜇等。運動與營養三、鋅

1.鋅是很多金屬酶的組成成分或酶的激活劑。2.鋅與RNA、DNA和蛋白質的生物合成有密切聯系。3.唾液中的鋅蛋白對味覺和食欲有促進作用。4.鋅可促進性器官正常發育和性機能正常。5.鋅有益于皮膚健康。6.鋅還可增強人體免疫機能，參與維生素A還原酶和視黃醇的結合蛋白的合成。(一)生理功能運動與營養(二)鋅的需要量與食物來源國外報道，成人每日為15毫克，兒童10～155毫克，妊娠婦女155毫克，乳母275毫克，我國尚無規定。在運動員中發現約有一半人血清鋅為75.5毫克／100毫升，低于正常值(91.8毫克／100毫升)。在運動期間給運動員補充鋅可以提高無氧糖酵解能力，對發展肌力和速度耐力有良好作用。鋅在食物中分布廣泛。含鋅豐富的食物有海產食品物肝臟、花生、魚、蛋、奶、肉及粗制谷物食品等。運動與營養(三)鋅與運動能力的關系鋅可影響骨骼肌蛋白質和DNA合成，影響骨骼肌的生長和重量，影響能量代謝及酸堿平衡等，從而對運動產生直接影響。鋅還可能通過鋅酶系統影響雄性激素的合成與分泌，進而通過促進骨骼肌蛋白質合成，肌纖維粗大，維持競爭性意識等影響運動能力。鋅還是超氧化物歧化酶(SOD)的重要組成成分,該酶可有效的解除超氧陰離子自由基的毒性，可保護細胞，尤其是紅細胞免遭傷害，可維持巰基酶的活性，從而對運動能力產生影響。運動與營養四、銅

1.

銅為體內很多金屬酶的組成成分，如血漿銅藍蛋白、細胞色素Ｃ氧化酶、超氧化物歧化酶（SOD）和酪氨酸酶等。2.血漿銅藍蛋白是一種多功能氧化酶，其重要作用之一是催化Fe2+氧化