功能性食品---菠菜（3）

矿物起源于地球，不能由生物合成。矿物质几乎参与了将信息传递给细胞的所有重要功能，由于人体不能合成矿物质，可见通过饮食补充矿物质的重要性。

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功能性食品---菠菜（3）

6. 菠菜的营养和功能成分

6.1人体进化的过程与结果

6.2维持人体基本功能所需的营养素

6.3 菠菜的基本成分

6.4 菠菜的矿物质（1）

6.4.1钙

6.4.1.1 影响钙生物利用度的营养和健康因素 https://blog.sciencenet.cn/blog-526326-1321905.html

6.4.1.2 钙的生物学功能

6.4.1.3 钙与健康

6.4.1.4 补钙问题

6.4.1.5 钙与疾病

6.1人体进化的过程与结果

起初，地球上的生命由能够执行所有重要功能的单个细胞组成。与其他细胞的相互作用在很大程度上仅限于对营养素的竞争。在今天，单细胞生物仍然占主导地位这一事实表明，单细胞生物显然是成功的。尽管如此，在20多亿年前，多细胞生命得以进化，竞争被合作所取代【50】。细胞在一起工作比单独生活更有利。细胞逐渐形成成各种结构，在这些结构中，它们学会执行不同的任务，并在分工中进行合作。合作自然需要细胞之间的通信，也就是说，它需要发展出能够在细胞之间进行信息交换的东西---细胞间信号分子。随着多细胞组织的复杂性增加，具有不同功能任务的细胞数量也随之增加。细胞间信号分子的数量及其复杂程度也平行增加。生命的一个基本原则是调控。因此，细胞内的所有重要功能都受到调节。事实上，它们也在单细胞生物中受到调控。然而，向多细胞生命的过渡带来了细胞间的信息交换，这是一个额外的、基本的调节范畴【51】。矿物质几乎参与了将信息传递给细胞的所有重要功能，由于人体不能合成矿物质，可见通过饮食补充矿物质的重要性。

6.2维持人体基本功能所需的营养素

营养素是人体维持基本功能所需的化学物质，通过均衡饮食获得最佳营养。有六大类营养素对人类健康至关重要：碳水化合物、脂类、蛋白质、维生素、矿物质和水。碳水化合物、脂类和蛋白质被认为是大量营养素，是能量的来源。需要大量的水，但不能产生能量。维生素和矿物质被认为是微量营养素，在新陈代谢中起着至关重要的作用。维生素是有机微量营养素，分为水溶性或脂溶性。必需的水溶性维生素包括维生素B1、B2、B3、B5、B6、B7、B9、B12和C。必需的脂溶性维生素包括维生素A、E、D和K。矿物质是无机微量营养素。矿物可分为宏观矿物和微观矿物。大量矿物质的需求量大于每天100毫克，包括钙、磷、镁、钠、钾和氯化物。钠、钾和氯也是电解质。微量矿物质是指每天所需的营养素，含量低于100毫克，包括铁、铜、锌、硒和碘【52】。

6.3 菠菜的基本成分

新鲜食用的植物性食品对生物系统有两个影响，（I）提供每天2500–2700 cal的部分能源需求，预计2030–2050年将超过3000 cal，以及（II）确保人体的正常健康发育/运行[doi:https://doi.org/10.7910/DVN/BMPQGN]。菠菜基本成分主要由水(91.4%)组成，含有少量蛋白质(2.9%)、碳水化合物(3.6%)和总脂肪(0.4%)。每100克菠菜含有2.2克纤维，相当于2000千卡膳食建议每日膳食摄入量的6-8% 。基本不含胆固醇（表2）。菠菜的品种、栽培方法、叶片大小、贮藏时间以及使用方式等都会影响其营养成分，特别是维生素和矿物质等微量营养素含量差异很大。 

表2. 100 g生菠菜营养价值以及在推荐日摄入量（RDA）中的比例。

6.4 菠菜的矿物质

绿叶蔬菜是矿物质的重要来源，与其他一些动物性食品一起在均衡饮食计划中占有特殊地位。蔬菜消费的数量和种类与避免常见和危险的疾病（如冠心病Ca）、铜（Fe）、钾（Mg）、锰（Zn）含量相关的成分。与钙、铜、铁、钾、镁、锰和锌等必需矿物质相比，蔬菜还含有许多非必需元素，如不同浓度的铝（As）、镉（Hg）和铅（Ni）在显著的微量水平上可能对人体有益。由于暴露于重金属和过量积累，与食品安全相关的担忧日益增加【53】。因此，食品成分表对于参与肥胖控制、贫血、高钙血症、阿尔茨海默病、低钙血症、高钾血症、高血压和其他几种涉及无机和有机微量营养素缺乏或过量的疾病患者的饮食制定的卫生专业人员非常重要【54】。

矿物起源于地球，不能由生物合成【55】。矿物质元素在自然界中以不同的形式存在，其中一些元素是人体履行不同功能所必需的【56】。它们大多作为许多酶的辅助因子或催化剂，介导重要的生化反应。它们还充当构建稳定结构（如酶和蛋白质）的中心。矿物质元素对生长和健康至关重要，对人体和植物的新陈代谢和生理过程也有直接或间接的影响。矿物质的缺乏或摄入不足可能导致人类的几种功能障碍和疾病。

在无水分的基础上，与欧芹、莳萝和薄荷相比，菠菜中的钾、钙、钠、磷、镁、硫、锌、铜、钴和硼含量最高。这些发现为营养学家和营养学家在计算含有菠菜的营养摄入量时，或在制定健康菜单建议时提供了一系列新的菠菜矿物质价值。

表3为每1杯生菠菜（30克）矿物含量分析（图9）.

图9. 30克生菠菜

https://www.nutritionvalue.org/Spinach%2C_raw_nutritional_value.html

6.4.1钙  

6.4.1.1 影响钙生物利用度的营养和健康因素【57】https://blog.sciencenet.cn/blog-526326-1321905.html

食物是钙的首选来源。绿叶蔬菜，、豆类和谷类食物也提供钙，但通常每餐的钙含量低于乳制品。而谷物中的植酸盐和菠菜中的草酸等成分可降低钙的生物利用度。菠菜中的钙是很难吸收的，所以负责药物的医师委员会建议从其他蔬菜来源，如花椰菜和甘蓝，或乳制品中获得钙.考虑到低钙摄入量对健康的不利影响，需要采取策略优化钙摄入量。第一步是认识影响膳食钙摄入量的因素，第二步需要了解为什么食用含钙食品是满足钙需求的最佳方式，第三步需要了解如何实现这一目标【58】。

6.4.1.2 钙的生物学功能

成人钙的RDA为1000 mg/天。体内99%的钙作为结构成分存在于骨骼和牙齿中。体内剩余的钙存在于细胞内和细胞外空间，在血清中，约45%的钙与蛋白质结合，45%以游离或离子化钙的形式存在，而10%与阴离子结合。肠、肾、骨和甲状旁腺共同作用，紧密调节体内钙平衡。在神经支配、酶活性、肌肉收缩、血液凝固、激素分泌和细胞内粘附和其他细胞功能中起着不可或缺的作用【52】。    

钙几乎具有将信息传递给细胞的所有重要功能。虽然它在单细胞生物中已经很活跃，但在向多细胞生物过渡后，它的作用变得普遍重要。最有可能的是，它独特的配位化学是一个决定性因素，因为即使存在大量过量的其他阳离子，例如镁，它也特别容易被复杂分子结合。因此，其在细胞内的自由浓度可维持在信号功能所需的极低水平。线粒体在调节细胞内Ca2+浓度中起主要作用。大量蛋白质已进化为结合或运输钙。它们都有助于在细胞内缓冲信息，但也有一些对信息进行解码，以利于目标。这些“钙传感器”中最重要的是EF-hand蛋白。尽管对细胞过程的正确功能至关重要，但如果不在细胞内仔细地控制空间和时间，它会产生各种严重的细胞功能障碍，甚至细胞死亡【51，59】。例如，Ca2+是一种受严格调控的第二信使，对正常神经元功能至关重要。通过与蛋白质结合，Ca2+调节不同的神经元过程，如能量产生、存活和死亡，并在学习和记忆中发挥重要作用【60】。

6.4.1.3 钙与健康

钙摄入量和对血压的影响

钙补充对降低血压的作用，特别是在早期，对于预防以后的心血管并发症也非常重要。为了更好地理解妊娠期钙摄入量对后代血压的影响，还需要进一步的研究。

血压由血管平滑肌细胞内的钙通过血管收缩和血管体积的变化来调节。低钙摄入似乎会触发这两种机制，提高血浆甲状旁腺激素（PTH）水平，直接或通过骨化三醇激活增加细胞内钙，并刺激产生钠和水重吸收的肾素-血管紧张素-醛固酮信号通路，从而增加血管体积【61】。对动物和人类的研究表明，钙摄入量与血压呈反比关系[38,39]。与正常钙饮食的大鼠相比，自由钙饮食的正常大鼠的收缩压（SBP）显著增加，而补充钙的正常血压和高血压大鼠的SBP值显著降低。一项系统性研究表明，补充钙剂量1000-1500 mg/天，可使血压正常的成年人收缩压降低1.14毫米汞柱（95%可信区间：−2.01至−0.27），钙剂量等于或超过1500 mg/天，收缩压降低2.79 mmHg（95%置信区间：−4.71至−0.86）【62】。一项针对高血压成人的类似系统性研究发现，补钙可降低SBP−1.86毫米汞柱（95%置信区间：−2.91至−0.81）和舒张压（DBP）−0.99毫米汞柱(−1.61至−0.37). 与假手术大鼠相比，甲状旁腺切除的大鼠在无钙饮食10周后没有显示血压升高【63】。对于钙摄入对血压的益处没有既定的阈值；对于钙摄入量较低的人和动物，当钙摄入量增加到推荐水平时，血压会得到改善。在钙摄入充足的人类和动物中，未观察到钙摄入增加对血压的益处【62】。

怀孕期间的钙摄入量及其对后代的影响：一项包括13项随机对照试验和15730名孕妇的系统评价估计，与安慰剂相比，补钙可将高血压相对风险（RR）降低至0.65，（95%可信区间：0.53至0.81），尽管证据质量较低，但子痫前期风险也降低了55%，RR为0.45，（95%可信区间：0.31至0.65）【64】。母亲在怀孕期间钙摄入量较低的大鼠的后代在52周前的随访显示，其SBP值比母亲在怀孕期间钙摄入量正常的大鼠的后代高12.1 mmHg（95%CI:8.8至15.4，p<0.0001）【61】。

钙摄入对健康的其他影响

充足的膳食钙摄入不仅与预防妊娠高血压疾病和降低血压有关，还与低密度脂蛋白（LDL）胆固醇水平和预防骨质疏松症和大肠腺瘤有关【65】。一项关于补钙和脂质代谢的系统性研究表明，补钙可降低低密度脂蛋白胆固醇.膳食钙增加可能导致这些效应的机制包括抑制钙营养激素，从而降低脂肪细胞内的钙，从而刺激脂肪生成和脂质储存。此外，膳食钙可以通过抑制胆固醇和饱和脂肪酸的吸收来降低血清胆固醇。

6.4.1.4 补钙问题

改善膳食钙摄入量有三种广泛的方法：一种是行为干预，尽管很理想，但依赖于个人习惯和能力；第二种是针对个人的补充；第三种是旨在改善整个人群膳食摄入的食品强化【63】。

2010-2012年中国全国营养与健康调查数据显示，中国绝大多数绝经后妇女在钙和雌激素方面存在双重缺陷。对48只9周龄雌性大鼠的研究表明，补充钙有利于减少去卵巢组（OVX-LC）大鼠的骨丢失。补钙增加了OVX-LC大鼠的雌二醇含量，钙对骨质流失的影响可能部分归因于雌激素水平的增加，随后导致代谢物水平的变化，最终将骨密度提高到相对较高的水平，以减少骨退化【66】。

怀孕和哺乳期间，妇女需要向胎儿和新生儿提供钙，钙的摄入量可能超过其正常每日摄入量。在每个时间段内调用特定的适应，以满足胎儿、新生儿和母亲的钙需求。在怀孕期间，肠道钙吸收增加一倍以上，这似乎是满足胎儿对矿物质需求的主要适应。哺乳期间，肠道钙吸收正常。相反，母体骨骼通过破骨细胞介导的骨吸收和骨细胞溶解过程被再吸收，以提供母乳中的大部分钙含量（图10）。在女性中，这种哺乳期骨量和强度的损失并不会因为饮食中摄入更多的钙而受到抑制。断奶后，骨骼似乎恢复到其先前的骨密度和强度，同时伴随骨体积和横截面直径的增加，这可能抵消无法完全恢复小梁微结构的任何影响。孕期和哺乳期的这些母体适应也影响钙和骨代谢紊乱的表现、诊断和管理，如原发性甲状旁腺功能亢进、甲状旁腺功能减退和维生素D缺乏。怀孕和哺乳也会导致假性甲状旁腺功能亢进，这是一种由甲状旁腺激素相关蛋白介导的高钙血症，在怀孕期间由乳房或胎盘产生，在哺乳期间仅由乳房产生。尽管一些妇女可能因怀孕或哺乳而经历脆性骨折，但对大多数妇女来说，胎次和哺乳并不影响低骨密度、骨质疏松或骨折的长期风险【67】。

图10。脑-胸-骨回路。乳房是哺乳期骨骼脱矿的中央调节器。哺乳和催乳素都会抑制下丘脑促性腺激素释放激素（GnRH）脉冲中心，而GnRH又会抑制促性腺激素（黄体生成素[LH]和卵泡刺激素[FSH]），导致卵巢性类固醇（雌二醇和孕酮）水平降低。PTHrP从乳房的产生和释放受多种因素控制，包括哺乳、催乳素和钙受体。PTHrP进入血液并与系统性低雌二醇水平结合，显著上调骨吸收。增加的骨吸收将钙和磷酸盐释放到血流中，然后到达乳腺导管，并主动泵入母乳。PTHrP在高浓度下也会进入母乳，但吞食PTHrP是否在调节新生儿钙生理学方面起作用尚不清楚。降钙素（CT）可抑制骨骼对PTHrP和低雌二醇的反应性。未描述的是催产素和催乳素对骨细胞的直接作用也是可能的【67】。

补充剂与肾结石

关于增加钙摄入量是否会增加肾结石形成的风险，存在一些争议，目前，对患有肾结石的结石形成者不建议限制饮食钙；相反，每天钙含量超过1克的饮食可以防止结石形成。肾结石主要由钙和草酸或磷酸盐组成。残留在肠道中的钙会阻碍与肾结石风险相关的产品（如草酸）的吸收，膳食中补充钙会减少草酸的吸收，从而减少结石的形成【63】。

补钙与心肌梗死

一项新的系统性综述和荟萃分析（包括18项涉及63564名老年女性参与者的随机对照试验）得出结论，钙补充加或不加维生素D对冠心病或全因死亡风险没有影响。

钙摄入量和药物相互作用 

有一些报告显示钙补充剂与药物的相互作用，其中大多数具有中等或轻微的相互作用评级。据报道，主要的相互作用与抗逆转录病毒药物如多卢特格拉韦和艾维特格雷韦有关，建议将这些药物与钙补充剂分开服用。钙可以减少某些抗生素的吸收，建议在这些抗生素之外补充钙。此外，服用某些钙通道阻滞剂药物时，不建议补充大量钙。正如我们将在本手稿中进一步阐述的那样，我们的建议是通过饮食摄入富含钙的食物或钙强化食物来增加钙的摄入，因为钙补充似乎不是增加所有人群钙摄入的可行策略。

最近对许多报道的补钙有害作用进行了综述，之前的结果受到质疑。最近的一项荟萃分析显示，补充钙对绝经后妇女的冠心病或全因死亡风险没有影响。长期补钙并没有显示出对铁状态的损害。钙摄入对肾结石形成的影响被证明是矛盾的，新的证据表明，摄入足够钙的饮食实际上可以防止钙结石的形成。

6.4.1.5 钙与疾病

低钙血症的症状包括肌肉痉挛、痉挛、感觉异常、手足抽搐和癫痫发作。长期低钙血症会影响骨骼健康，导致骨量减少和骨质疏松。高钙血症的症状包括疲劳、意识混乱、多饮、尿频、胃痛、骨痛、肌无力和心律失常。高钙血症定义为血清钙浓度高于平均值两个标准差。正常血清钙的范围为8.8 mg/dL-10.8 mg/dL。原发性甲状旁腺功能亢进和恶性肿瘤占高钙血症病例的90%【52，68】。

肿瘤

对随机对照试验的系统回顾发现，钙补充剂量为1200至2000毫克/天，治疗时间为36至60个月，可降低复发性大肠腺瘤的风险.有人提出，钙与肠腔中的胆汁酸结合，抑制其增殖和致癌作用。为了支持这一假设，对动物的研究表明，膳食钙对胆汁诱导的粘膜损伤和实验性肠癌的发生具有保护作用【63】。

由许多相互缠绕的通路组成的复杂网络，Ca2+信号传导系统是许多正常细胞活动的重要媒介。最近的研究发现钙信号参与细胞增殖、迁移、存活、基因表达等（图11）【69】。与许多其他此类功能一样，在乳腺癌病例中，钙信号的正常生理活性经常被增选和重塑，从而在受影响的细胞群体中产生强大的致癌驱动力。这种修饰可能发生在介导Ca2+输入（例如TRP通道，ORAI-STIM1）或Ca2+输出（例如PMCA）的途径中，表明细胞内Ca2+水平的增加和减少都有可能增加细胞的恶性潜能。增加对这些途径的了解可以在预后和治疗方面提供临床益处；患者存活率与某些钙转运蛋白的表达水平有关，而在体外研究中，用新型抗癌药物选择性靶向这些因子已证明了多种抗肿瘤作用。此外，一些钙信号通路的活性已被证明会影响化疗反应，这表明将传统化疗与钙靶向药物相结合的协同方法也可能改善患者的预后。因此，这些途径的靶向调节代表了精确医学和乳腺癌治疗的一种新方法【70】。

图11  癌细胞中钙通道/转运体/泵的例子。细胞内Ca2+的动态由一系列通道控制：（a）介导内质网Ca2+释放的IP3R，IP3可通过刺激某些GPCR或受体酪氨酸激酶（如EGFR）分别激活PLCβ和PLCγ亚型产生；（b） Ca2+-ATPase（PMCA）泵，Ca2+从胞浆转运到胞外空间；（c） 质膜钙通道或转运体，如VGCC、TRP和SOCE；（d） 线粒体Na+/Ca2+ 交换机（NCLX）和MCU复合体；（e） 钙离子在高尔基体内的固存是通过分泌途径Ca2+-ATP酶（SPCA）介导的；（f） 溶酶体的TPC；受严格调控的Ca2+信号可以调节.

参考文献

菠菜（1）：参考文献1-27：https://blog.sciencenet.cn/blog-526326-1316979.html

菠菜（2）：参考文献28-49：https://blog.sciencenet.cn/blog-526326-1319678.html

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