维生素和矿物质在您的身体中究竟发挥什么作用

人类大约需要30种维生素和矿物质来维持身体机能

Detail of a graphic shows what human body parts different vitamins and minerals are associated with, alongside a recommended and maximum daily dose chart.

珍·克里斯蒂安森

食物为我们提供能量,但同样重要的是,它还提供维生素和矿物质。基本上,没有任何身体功能不依赖于至少一种这些化合物,其中大约30种被认为是至关重要的。它们帮助我们的心脏跳动,肺部呼吸。它们使我们的身体能够构建新的肌肉、皮肤和骨骼细胞。它们使神经能够向大脑发送信号,免疫系统能够抵抗入侵者。没有它们,我们简直无法生存。

维生素和矿物质之间的区别在于,前者是有机的——由植物或动物制造——而后者不是。我们直接从我们食用的植物和动物中吸收维生素。我们从岩石、泥土或水中获取矿物质,有时直接从环境中获取,有时从我们食用的生物中获取,这些生物在死亡前已经吸收了它们。

“维生素和矿物质以奇特而奇妙的方式工作,其中一些我们已经了解,许多我们仍在努力理解,”布莱根妇女医院预防医学部门副主任、《哈佛医学院维生素和矿物质常识报告》的医学编辑霍华德·D·塞索说。“而且,我们在食用特定食物时,对营养物质的消耗、消化、吸收和利用方式存在巨大差异。”


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主要功能 • 此处列出了不同营养素的主要已知用途,尽管科学家怀疑还有许多未被发现的用途。此外,维生素和矿物质经常相互作用,并有助于促进其他营养素的反应。

类别:水溶性维生素

这些维生素可以溶解在水中。

  • 维生素B1(硫胺素) • 帮助将食物转化为能量。促进皮肤、头发、肌肉和大脑健康。对神经功能至关重要。丰富食物来源:猪肉、糙米、豆浆、西瓜、美洲南瓜

  • 维生素B2(核黄素) • 帮助将食物转化为能量。促进皮肤、头发、血液和大脑健康。丰富食物来源:肉类、牛奶、鸡蛋、酸奶、奶酪、绿叶蔬菜

  • 维生素B3(烟酸、尼克酸、烟酰胺) • 帮助将食物转化为能量。对健康的皮肤、血细胞、大脑和神经系统至关重要。丰富食物来源:肉类、家禽、鱼类、全谷物、蘑菇、土豆、花生酱

  • 维生素B5(泛酸) • 帮助将食物转化为能量。帮助产生脂质、神经递质、类固醇激素和血红蛋白。丰富食物来源:鸡肉、蛋黄、全谷物、西兰花、蘑菇、鳄梨

  • 维生素B6(吡哆素、吡哆醛、吡哆胺) • 代谢氨基酸并帮助细胞复制。帮助产生红细胞和对大脑功能至关重要的神经递质。丰富食物来源:肉类、鱼类、家禽、豆类、豆腐、土豆、香蕉、西瓜

  • 维生素B7(生物素) • 帮助将食物转化为能量并制造葡萄糖。帮助构建和分解一些脂肪酸。促进骨骼和头发健康。丰富食物来源:全谷物、动物内脏、蛋黄、大豆、鱼类

  • 维生素B9(叶酸、叶酸、叶酸盐) • 代谢氨基酸并帮助细胞繁殖。对新细胞的产生至关重要。在怀孕早期服用有助于预防大脑和脊柱出生缺陷。丰富食物来源:芦笋、秋葵、菠菜、芜菁甘蓝、西兰花、豆类、橙汁、番茄汁

  • 维生素B12(钴胺素、氰钴胺) • 代谢氨基酸并帮助细胞繁殖。保护神经并促进其生长。帮助构建红细胞和DNA。丰富食物来源:肉类、家禽、鱼类、牛奶、奶酪、鸡蛋

  • 维生素C(L-抗坏血酸) • 产生胶原蛋白,以及神经递质血清素和去甲肾上腺素。作为抗氧化剂。增强免疫系统。丰富食物来源:水果(尤其是柑橘类水果)、土豆、西兰花、甜椒、菠菜、草莓、西红柿、抱子甘蓝

类别:水溶性营养素

胆碱是有机的且水溶性的,但它既不属于维生素也不属于矿物质。它在某种程度上类似于B族维生素。

  • 胆碱(以前称为维生素B4) • 帮助制造神经递质乙酰胆碱。帮助代谢和运输脂肪。丰富食物来源:牛奶、鸡蛋、肝脏、鲑鱼、花生

类别:脂溶性维生素

这些有机营养素溶解在脂肪和油中,主要存在于脂肪组织和肝脏中。

  • 维生素A(类视黄醇—预成维生素A,β-胡萝卜素—转化为维生素A) • 对视力、细胞健康、骨骼形成和免疫系统功能非常重要。 • 丰富食物来源:肝脏、鱼类、鸡蛋、红薯、胡萝卜、南瓜、西葫芦、菠菜、芒果、芜菁甘蓝

  • 维生素D(钙化醇、胆钙化醇—维生素D3,麦角钙化醇—维生素D2) • 帮助将血液中的钙和磷保持在正常水平。辅助牙齿和骨骼的形成。 • 丰富食物来源:强化牛奶或人造黄油、强化谷物、脂肪鱼(您的身体也利用阳光制造维生素D。)

  • 维生素E(α-生育酚) • 作为抗氧化剂,辅助免疫系统并支持血管健康。 • 丰富食物来源:植物油、麦芽胚芽、绿叶蔬菜、全谷物、坚果

  • 维生素K(叶绿醌—维生素K1,甲萘醌—维生素K2) • 辅助骨骼形成。激活对血液凝固至关重要的蛋白质和钙。 • 丰富食物来源:卷心菜、肝脏、鸡蛋、牛奶、菠菜、西兰花、豆芽、羽衣甘蓝、羽衣甘蓝菜、其他绿色蔬菜

类别:主要矿物质

身体需要相对大量的这些矿物质,但过量摄入其中一种有时会阻碍另一种的吸收。

  • 钙 • 帮助构建和保护牙齿和骨骼。辅助肌肉功能、血液凝固、神经冲动传递、激素分泌和酶激活。 • 丰富食物来源:酸奶、奶酪、牛奶、豆腐、沙丁鱼、鲑鱼、强化果汁、西兰花、羽衣甘蓝

  • 氯化物 • 平衡体内的液体,并构成胃酸的一部分,有助于消化食物。 • 丰富食物来源:盐(氯化钠)、酱油、加工食品

  • 镁 • 身体中的化学反应所必需的。辅助肌肉收缩、血液凝固和血压调节。帮助构建骨骼和牙齿。 • 丰富食物来源:菠菜、西兰花、豆类、腰果、葵花籽和其他种子、大比目鱼、全麦面包、牛奶

  • 磷 • 构建和保护骨骼和牙齿。构成DNA和RNA的一部分。帮助将食物转化为能量。帮助将营养物质移入和移出细胞。 • 丰富食物来源:牛奶和乳制品、肉类、鱼类、家禽、鸡蛋、肝脏、青豆、西兰花、土豆、杏仁

  • 钾 • 帮助平衡体内的液体。帮助维持稳定的心跳并发送神经冲动。肌肉收缩所必需的。 • 丰富食物来源:肉类、牛奶、水果、蔬菜、谷物、豆类

  • 钠 • 帮助平衡体内的液体。帮助发送神经冲动。肌肉收缩所必需的。影响血压。 • 丰富食物来源:盐、酱油、加工食品、蔬菜

  • 硫 • 帮助塑造和稳定蛋白质结构。健康的头发、皮肤和指甲所必需的。 • 丰富食物来源:富含蛋白质的食物,如肉类、鱼类、家禽、坚果、豆类

类别:微量矿物质

身体只需要少量这些矿物质,但它们与主要矿物质同样重要。

  • 铬 • 增强胰岛素活性,帮助维持正常的血糖水平,并且是将葡萄糖释放能量所必需的。 • 丰富食物来源:肉类、家禽、鱼类、鸡蛋、土豆、一些谷物、坚果、奶酪、啤酒酵母

  • 铜 • 对铁代谢和免疫系统很重要。帮助制造红细胞。 • 丰富食物来源:肝脏、贝类、坚果、种子、全谷物产品、豆类、西梅、可可、黑胡椒

  • 氟化物 • 强化骨骼并刺激新骨形成。预防蛀牙。 • 丰富食物来源:氟化水、含氟牙膏、海鱼、茶

  • 碘 • 合成甲状腺激素所必需的,甲状腺激素有助于维持体温并影响神经和肌肉功能。 • 丰富食物来源:碘盐、加工食品、海鲜

  • 铁 • 帮助在全身输送氧气。身体中的化学反应以及制造氨基酸、胶原蛋白、神经递质和激素所必需的。 • 丰富食物来源:红肉、家禽、鸡蛋、水果、绿色蔬菜、强化面包和谷物制品

  • 锰 • 帮助形成骨骼并代谢氨基酸、胆固醇和碳水化合物。 • 丰富食物来源:鱼类、坚果、豆类、全谷物、茶

  • 钼 • 构成几种酶的一部分,包括一种保护婴儿免受潜在致命神经损伤的酶。 • 丰富食物来源:豆类、坚果、谷物制品、牛奶

  • 硒 • 作为抗氧化剂,并有助于调节甲状腺激素活性。 • 丰富食物来源:动物内脏、海鲜、核桃、有时是植物(取决于土壤含量)、谷物制品

  • 锌 • 帮助形成酶和蛋白质并构建新细胞。从肝脏储存中释放维生素A。对免疫系统、味觉、嗅觉和伤口愈合至关重要。 • 丰富食物来源:红肉、家禽、牡蛎和一些其他海鲜、强化谷物、豆类、坚果

微妙的平衡

当我们摄入过多的某种维生素或矿物质时,可能会导致另一种维生素或矿物质的流失。例如,过量的钠会消耗钙,因为这些营养素结合在一起,导致身体在排出钠时将它们一起排出。

摄取足够量

在美国,营养缺乏症相对罕见,尽管营养不良正在增加,尤其是在老年人群中。最常见的缺乏症是维生素B6、铁和维生素D。在所有维生素和矿物质中,美国人最不可能缺乏维生素A、维生素E和叶酸(B9)。

有益的组合

有些营养素作为团队合作效果最佳。例如,维生素D帮助我们吸收钙,钾促进过量钠的排泄。叶酸(B9)最好在B12存在的情况下吸收,两者协同工作以帮助细胞分裂和繁殖。

剂量

推荐的每日摄入量取决于年龄、性别和许多其他因素。此处的剂量图标刻意放大,以显示不同营养素之间的大致差异。

Graphic shows recommended and maximum daily intake of vitamins and minerals for adults. Water-soluble and fat-soluble vitamins have a wide range of recommended doses. Major mineral recommendations are relatively high: Trace mineral recommendations are lower.

珍·克里斯蒂安森

Graphic shows what human body parts different vitamins and minerals are stored in. The liver, bones and teeth, muscles and blood top the list for sheer number of different nutrients they hold for later use.

珍·克里斯蒂安森

更多信息:膳食补充剂情况说明书,美国国立卫生研究院; 维生素和矿物质常识,哈佛健康出版社编辑与霍华德·D·塞索协商编写的特别健康报告,2022年。

克拉拉·莫斯科维茨大众科学的高级编辑,负责报道天文学、太空、物理学和数学。她在大众科学工作了十年;此前她在Space.com工作。莫斯科维茨曾现场报道过火箭发射、航天飞机升空和着陆、亚轨道太空飞行训练、山顶天文台等等。她拥有卫斯理大学天文学和物理学学士学位,以及加州大学圣克鲁兹分校科学传播研究生学位。

更多作者:克拉拉·莫斯科维茨

珍·克里斯蒂安森 是书籍构建科学图形:通过图表和可视化传达科学的图解指南(CRC出版社)的作者,以及大众科学的高级图形编辑,她在那里指导和制作图解说明图和数据可视化。1996年,她在纽约市大众科学开始了她的出版职业生涯。随后,她搬到华盛顿特区,加入国家地理杂志的工作人员(最初是助理美术指导——研究员混合角色,然后是设计师),花了四年时间担任自由科学传播者,并于2007年返回大众科学。克里斯蒂安森就各种主题进行演讲和写作,从调和她对艺术和科学的热爱,到她寻求更多了解Joy Division专辑Unknown Pleasures封面上脉冲星图表的努力。她拥有加州大学圣克鲁兹分校的科学传播研究生证书,以及史密斯学院的地质学和工作室艺术学士学位。在Bluesky上关注克里斯蒂安森 @jenchristiansen.com

更多作者:珍·克里斯蒂安森

米里亚姆·奎克 是一位数据记者和研究员,专门从事信息可视化。

更多作者:米里亚姆·奎克
大众科学 Magazine Vol 331 Issue 1本文最初以“必需营养素”为标题发表于大众科学杂志 第331卷 第1期(),第100页
doi:10.1038/scientificamerican072024-5Kz0ZGlDW7ZGWPS4D1Di8p
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