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矿物质

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矿物质（英语：Mineral），又称为无机盐、膳食矿物质，是生物体维持正常生理功能和生化代谢等生命活动所必需的化学元素[1][2][3]，但通常不包括碳、氢、氮和氧等四大构成生物体的基础元素（约占人体体重的96%）。矿物质约占人体体重的4.4%，可依生物体所需求的量分为巨量矿物质（需求量较大）和微量矿物质（需求较小）。人体内主要的矿物质包括钙、磷、钾、钠和镁等[2]，其他具有特定生化功能的矿物质还有铁、氯、钴、铜、锌、锰、钼、碘、硒等。[4]

矿物质和维生素、必需脂肪酸以及必需胺基酸同为生物体必须的营养素。[5]由于矿物质是元素，不能由生物体以生物化学方式合成[6]，因此须从环境中摄取。植物主要从土壤中获取矿物质。[6]人类饮食中的大部分矿物质来自食用动植物及饮用水。[6]大多数矿物质在陆地上相当普遍，钠和碘等也大量存在于海洋中。

适当摄取一定程度的膳食矿物质对维持身体健康是必须的，否则可能导致各种矿物质缺乏症。然而摄取过量亦可能引致许多病症，其中部分归因于身体内不同矿物质的竞争性。例如过量的摄取锌会抑制人体对铜和铁的吸收。[7]

有媒体报导称，物体接触矿物质含量过高的井水后，会在物体表面形成薄膜，经长时间暴晒，薄膜会变成坚硬的外壳，即“石化”。[8]

生物圈

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并非每种化学元素在生物圈中都能发挥生物作用，只有在大多数生物（尤其是哺乳动物）体内具有生物功能的元素才会被视为膳食矿物质。大多数已受认定的膳食矿物质都是原子量相对较低的元素。

元素周期表中的矿物质[9]
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
 
  * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb
  ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No
图例：
  四大生命基础元素
  巨量矿物质
  微量矿物质
  被美国和日本认定为微量矿物质，但未获欧盟认可[10][11][12]
  可能在人体中具有不可或缺的潜在生理功能，但尚无决定性证据支持或其确切作用尚不明确的元素
  有限的间接证据显示其对哺乳动物身体有微量益处或生理功能的元素
  没有证据表明其在哺乳动物中具有生理功能，但对某些低等生物来说不可或缺的元素
（由于轻镧系元素间的化学性质相似性极高，在需要这些元素的生物体中它们彼此间可以相互替代而发挥相同的生理功能）[13]

功用

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人体

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除了CHON外，已知至少有16种化学元素在人体中具有明确生理功能[1][14]，是人体必需的膳食矿物质。

巨量矿物质

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主条目：宏量元素

对于人类，维持生理所需的巨量矿物质（每日营养素建议摄取量，RDA > 200 mg/每日）包括：

矿物质 生理功能[15][16] 膳食来源[16] 缺乏及过量病症
钾 人体细胞内主要的阳离子，可调节细胞内外的渗透压、水分及酸碱平衡，维持肌肉收缩和神经传导，参与细胞内糖类和蛋白质的代谢等 甘薯、番茄、胡萝卜、马铃薯、豆类、谷类、牛奶及乳制品、瘦肉、海鲜、香蕉、柳橙等[17][18] 低血钾 / 高钾血症
氯 人体细胞外液主要的阴离子，可调节细胞内外的渗透压、水分及酸碱平衡，形成胃中的盐酸，少数酶的辅因子等 食盐、自来水 低氯血症（英语：Hypochloremia） / 高氯血症（英语：Hyperchloremia）
钠 人体细胞外液主要的阳离子[19]，可调节细胞内外的渗透压、水分及酸碱平衡[20]，维持肌肉收缩和神经传导等 食盐、调味料（酱油、味精等）、加工肉类（火腿、香肠、午餐肉等）、海菜（英语：Edible seaweed）、牛奶、菠菜等 低血钠症 / 高钠血症
钙 调节肌肉收缩、神经传导和血液的凝固，构建骨骼及牙齿（羟基磷灰石），维持胶原蛋白之正常功能，参与血球的合成等 牛奶及乳制品、鸡蛋、沙丁鱼、深绿色蔬菜、坚果、芝麻、豆腐等[21] 低钙血症 / 高血钙
磷 构成细胞膜（磷脂质），组成核苷酸（构成核酸、ATP负责化学分子的磷酸化以传递能量等），构建骨骼及牙齿（羟基磷灰石），维持血液的酸碱平衡等 红肉、牛奶及乳制品、鱼、家禽、蛋、谷物、豆类等[22][23] 低磷血症（英语：hypophosphatemia） / 高磷血症（英语：hyperphosphatemia）
镁 催化ATP之合成及磷酸化，300多种酶展现活性所必需的辅因子，构建骨骼（磷酸镁、碳酸镁），协助肌肉收缩及神经传导等 深绿色蔬菜、肉类、豆类、全谷类（英语：Whole grain）、坚果、花生酱、酪梨等[24] 低血镁症 / 高镁血症（英语：hypermagnesemia）
硫 构成多种胺基酸、辅因子和维生素，形成构建蛋白质的双硫键，硫酸根参与肝脏解毒反应及维持血液酸碱平衡等 肉类、家禽、蛋、豆类、坚果、葱、蒜、洋葱、十字花科蔬菜等 --

微量矿物质

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主条目：微量营养素 § 微量元素

最重要的微量矿物质（RDA < 200 mg/每日）包括：

矿物质 生理功能[15][16] 膳食来源[16] 缺乏及过量病症
铁 组成血红素及肌红素（负责氧和二氧化碳之运输），组成多种酶及细胞色素等 肉类、海鲜、坚果、豆类、谷类、深绿色蔬菜、黑巧克力等[25] 铁缺乏症 / 血色沉著病
锌 200多种酶展现活性所必需的辅因子，调节细胞的分裂、生长及凋亡，维持免疫系统运作正常，促进性器官的成熟及维持其功能运行，促进伤口愈合及骨骼发育等 红肉、家禽、海鲜如牡蛎等、牛奶及乳制品、谷物、坚果等[26] 锌缺乏 / 锌中毒
锰 超氧化物歧化酶等诸多酵素之成分或辅因子，维持糖类及脂肪之正常代谢，促进骨骼的发育及生长等 谷物、豆类、坚果、菠菜等叶菜类、茶叶、咖啡、动物内脏等[27] 锰缺乏（英语：Manganese deficiency (medicine)） / 锰中毒（英语：manganism）
铜 各种铜蛋白（英语：Copper protein）以及细胞色素c氧化酶等酵素之成分或辅因子 肝脏等内脏、肉类、牡蛎等海鲜、坚果、豆类、啤酒等[27] 铜缺乏（英语：copper deficiency） / 铜中毒（英语：copper toxicity）
碘 合成甲状腺激素之必要成分，可调节人体新陈代谢、促进生长发育 海藻（海带及紫菜等）、贝类等海鲜、蛋、乳制品、加碘盐等[28] 碘缺乏病（甲状腺肿） / 碘中毒（甲状腺功能亢进症[29]）
钼 黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶（英语：Aldehyde oxidase）和亚硫酸盐氧化酶（英语：Sulfite oxidase）等酵素之辅因子[30] 全谷类（英语：Whole grain）、豆类、坚果等[27] 钼缺乏（英语：molybdenum deficiency） / 钼中毒[31]
硒 各种硒蛋白（如谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白还原酶等酵素）之成分或辅因子 海鲜、动物内脏、瘦肉、坚果、谷物、乳制品、蛋等[32] 硒缺乏（英语：selenium deficiency） / 硒中毒
钴 维生素B12的关键成分 肉类、肝脏、海鲜如贝类、蟹肉等[33] 钴缺乏（英语：Cobalt#Cobalt_deficiency） / 钴中毒（英语：cobalt poisoning）
铬 葡萄糖耐受因子（GTF）的组成部分（可促进胰岛素作用，调节糖类及脂质的代谢），但目前其在体内的作用机制尚不明确，因此铬对人体的重要性尚存疑义[34][35] 肝脏、酿酒酵母、葡萄汁、胡椒、青花菜、全谷类（英语：Whole grain）制品等[36] 铬缺乏（英语：chromium deficiency） / 铬中毒（英语：chromium toxicity）

其他矿物质

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主条目：超微量元素

除了上述元素被普遍认可为人体必需的膳食矿物质外，很多其他元素也被建议列入人类必须的营养素，但这些元素的确切生理功能或对于人体之必要性大多缺乏决定性证据支持。[4]以下矿物质的认可与否根据不同的标准而有所差异。

元素 潜在生理功能 过量病症
氟 氟不被认为是人体必需的化学元素，因为其在维持人体生命及生长发育过程中并不具有不可或缺的生理作用。尽管提高氟的摄取量能够强化珐琅质、降低龋齿率，维持骨质稳定、提高骨质密度。[16]氟化物对牙齿的主要益处在于其将牙齿表面的羟基磷灰石转化为更耐酸的氟磷灰石，从而对细菌代谢产生的酸性物质具有更强的抵抗力。[37][38] 氟化物中毒（英语：Fluoride poisoning）（氟骨症）
缺乏症：氟缺乏（英语：Fluorine deficiency）（龋齿、骨质疏松症）
溴 为合成IV型胶原蛋白（英语：Type IV collagen）所必需的辅因子，可能对基底膜结构和组织发育有重要作用。[39] 溴中毒（英语：bromism）
镍 对部分植物、细菌、古菌和真菌具有重要生理功能，是多种酶的必要成分，例如脲酶和氢化酶等[40]，因此镍是人体肠道菌丛中部份菌种（如某些双歧杆菌）之必要营养素。[41]在人体中，镍可能是参与水解、氧化还原和基因表达的某些金属酶之结构成分或辅因子。缺镍会阻碍山羊、猪和绵羊的生长，并降低大鼠体内的循环甲状腺激素浓度。[42] 镍中毒
硼 对植物来说属于必需营养素，能够维持细胞壁结构的完整及稳定性，参与细胞分裂，协助糖类的运输等。[43][44][45]硼在动物体内是否具有确切的生理功能仍尚属未知[46][47]，目前有实验发现补充硼可减少人体排尿时的钙流失量，以及提升17β-雌二醇、睾固酮和维生素D在血中之浓度。[48][49] 无急毒性（硼酸之LD50为每公斤体重2.5克）
长期暴露在高剂量硼中的慢性影响尚未研究透彻
锶 对海生放射虫等辐骨虫纲非常重要，是其骨骼的主要成分（硫酸锶）。[50]锶在人体中会取代少量的钙[51]，适量的锶能促进骨骼对钙的吸收，辅助骨骼生长，且能提高骨骼密度。[52] 某些类型的佝偻病[52]
矽 矽藻、放射虫和矽质海绵（英语：Siliceous sponge）等生物使用二氧化矽建构其细胞壁或骨骼。[53]矽为一些植物（如水稻）之生长所需，能提高细胞壁结构的强度及完整性。在某些植物中，矽还能促进挥发性物质和植物激素的合成，在植物防御机制中起著重要作用。[54][55][56]有些证据表明，矽对人体指甲、头发、皮肤、心血管和骨骼的健康十分重要[57]，为合成弹性蛋白和胶原蛋白所需[58]，亦可增加骨质密度[59]，因此被认为是人体必需的营养素。[60] --
钒 是部分海藻以及固氮菌体内某些酶的关键成分[61][62]，也是被囊动物体内钒细胞（英语：Vanadocyte）（一种特殊血球）的主要成分。[63][64]目前尚未证实钒是人类必需的营养素，有研究发现缺乏钒会导致大鼠生长减慢。[65] 钒中毒（英语：Vanadium#Safety）
锂 根据血浆中的锂浓度、生物活性（英语：Biological activity）和流行病学观察，有迹象显示锂是人体必需的营养素，但目前尚无决定性证据。[66][67] 锂中毒
砷 被认为是鸟类必需的微量矿物质，参与其体内甲硫胺酸代谢物的合成。[68]但其在哺乳动物体内是否具有重要生理作用则尚不清楚。[69][70][71]一些研究表明砷为大鼠、仓鼠、山羊等动物所必需。[72] 砷中毒
其他 其他被认为可能是人体必需营养素的元素包括铝、锗、铅、铷和锡等。[40][73][74]另外，钨、镉和轻镧系元素（镧、铈、镨、钕等）在某些低等生物中具有特定的生理功能，但这些元素在哺乳动物体内目前尚无已知的生理作用。[75] 各种金属中毒症状

除了上述元素外，人类的日常饮食中也含有其他各种各样的元素，这些元素可能在人体中不发挥作用，但也几乎完全无害（例如金、锆、铌、钽等）；也可能会干扰身体系统的正常运行，具有相当的毒性（例如汞、铊、锑、铍等）。

参见

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参考

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外部链接

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