食物為身體提供的不只是熱量，還有很多營養成分，除了宏量營養素，還包括多種微量營養素。這些營養素雖然每日需求量不多，但對人體的正常生理功能和健康非常重要。微量營養素包括維生素和礦物質兩類，維生素的發現是營養學成為一門獨立學科的開端，也是營養學中獲得諾貝爾獎最多的領域。礦物質包括宏量元素和微量元素，著名的鈉、鉀、鈣、鐵都是生命必需的礦物質。維生素和礦物質缺乏曾經是嚴重的健康問題，如今某些地區和特殊人群仍需要通過藥物和營養補充劑來補充維生素和礦物質。但是并不是所有人都需要吃維生素片，維生素也不是包治百病的神藥。這部分就來講講這些生命不可缺少的微量營養素。

雖然早在古埃及時期人們就發現單調的飲食容易導致疾病，但是對于到底缺乏什么讓人得病還是沒有定論。直到1747年，蘇格蘭外科醫生Lind發現長時間在海上航行的水手容易出血，補充新鮮水果，特別是檸檬汁后這種情況就可以得到治愈。雖然當時還沒有分離提純出維生素C，但這是第一次把膳食中缺乏某種物質和特定的疾病聯系起來。此后，水手們都會嚼一些檸檬來預防壞血病，所以水手們也獲得了“Limey”（青檸仔）這樣的外號。壞血病的問題解決了，但是水手們在維生素發現史上的作用還沒有結束。在日本，隨著精制大米技術的提高，漂泊在印度洋上的水兵們也吃上了脫殼的精糧。但是這些水兵反而出現了消瘦、水腫、精神異常等不適，他們所得的病叫做腳氣?。ㄓ⑽腂eriberi，在斯里蘭卡當地語言中就是“我不行了”的意思）。1897年荷蘭科學家Eijkman在他的養雞場做了實驗，只吃精米的雞都出現了類似腳氣病的表現，而吃糙米的雞反而很健康。1911年波蘭科學家Casimir Funk提出假說，認為缺乏對于生命必需的有機物質是導致腳氣病和壞血病的原因，他認為這些物質都是一些含氮的化合物，所以把英文的生命（vita）和氨基物質（amine）連在一起，造出了一個新詞“vita-amine”，之后縮寫為“vitamin”，也就是“維生素”。直到1926年科學家們終于從米麩中提純出可以治療腳氣病的物質，并命名為維生素B ₁。1937年在實驗室中首次合成了治療壞血病的物質——維生素C。Eijkman也因對維生素B ₁和腳氣病的研究獲得了1929年諾貝爾生理學及醫學獎。維生素的發現、提純和合成是19世紀至20世紀初最令人興奮的醫學成果之一。先后有17人次因相關發現獲得了諾貝爾生理學及醫學獎和化學獎。對于維生素的研究可以說是營養學作為獨立學科的開端。

當然現在我們知道維生素不都是含氮的，也不都含有氨基，但是“vitamin”（維生素）這個名字卻一直沿用至今。那么什么樣的物質可以叫做維生素呢？

維生素必須是非糖類、脂肪或蛋白質的有機物質（而礦物質是無機物質），必須有特定的生物活性，缺乏這種物質會導致某些特定疾病，人體不能自主合成這些物質，必須通過膳食攝取，只需要很少量就可以滿足人體需求（以毫克或微克來計算）。

維生素根據能否溶于水可分為兩類，即水溶性維生素和脂溶性維生素。這兩類維生素在需求量、吸收、儲存、排泄等方面都有所不同。

維生素A、維生素D、維生素E和維生素K。

維生素C和8種B族維生素［維生素B ₁（硫胺）、維生素B ₂（核黃素）、維生素B ₃（煙酸）、維生素B ₅（泛酸）、維生素B ₆、維生素B ₁₂、葉酸、生物素］。

每種維生素在人體中都有特定的作用。它們雖然是食物中的營養素，但主要作用不是提供能量，而是幫助身體進行各種重要的生化反應，甚至起到信號傳導作用，調節基因表達。維生素的主要作用可以分為以下幾類。

所有的B族維生素、維生素K。

維生素C、維生素E。

維生素D。

維生素A。

目前維生素包含13大類物質，每一類維生素不只對應一種化學物質，如維生素E其實是一大類結構相關的化學物質，維生素A和維生素D也有幾種化學形式。

對于大部分水溶性維生素，如果僅從食物中獲取基本不會出現過量，即便補充維生素片，多余的維生素也可以很快通過腎臟排出。水溶性維生素缺乏大多會影響一些能量代謝旺盛的組織，如紅細胞、神經細胞等。脂溶性維生素更容易出現過量，因為儲存在身體中的脂溶性維生素不容易排出，維生素D和維生素K的合成需要身體的參與，皮膚、肝臟和腎臟都參與維生素D的合成，而腸道菌群會協助合成維生素K。所以日曬不足、腎功能異常的人群需要額外補充維生素D，而腸道菌群還沒有建立起來的新生兒需要補充維生素K。

礦物質是指不含碳原子的無機元素。人體必需的化學元素有21種。除了有機物質中的碳、氫、氧及氮元素，剩下的17種就是膳食中的礦物質，根據在人體中含量的多少又可以分為宏量元素和微量元素。礦物質在正常人飲食中僅占5%，但對于人體的健康是必不可少的。宏量元素定義為成人需要量超過100mg/d或占總體重不足1%的礦物質；微量元素定義為成人需要量為1～100mg/d或占總體重不足0.01%的礦物質。

鐵、鋅、銅、錳、鉬、氟、鈷、碘、硒和鉻。

根據元素含量由多到少，包括鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯和鎂。

除了白砂糖和食用油，基本上所有的食物中都含有礦物質。不同礦物質的膳食來源不同，如鈣主要來自奶和酸奶、奶酪等乳制品；鐵主要來自肉類食物。均衡的膳食對于攝取足夠的礦物質非常重要。

因為礦物質是無機物，如鐵、鈣等，并不是所有食物中的礦物質都能被人體吸收。食物中礦物質能被吸收的程度被稱為某種礦物質的生物利用度。食物的種類和同時吃了什么都會影響礦物質的生物利用度。所以即便膳食中的礦物質總量能夠滿足每日推薦攝入量，也不能保證實際吸收足夠的礦物質。總體來講，動物類食物中的礦物質比植物類食物更容易被吸收。植物類食物中常含有帶負電荷的有機物質，如植酸、草酸和膳食纖維等，可以和帶正電荷的礦物質，如鐵、鋅、鈣結合，阻礙這些礦物質的吸收。所以對于以單一的植物類食物為主的膳食結構來說，礦物質的吸收效率更低。在攝取和補充礦物質的時候一定要注意礦物質的生物利用度。對于腎功能正常的人群，僅從膳食中獲取礦物質一般不會出現缺乏或過多的癥狀。

補充過維生素的人都會注意到維生素和礦物質有一些相關的推薦攝入量，包括DRI、AI、RDA等，在生活中也可能會遇到這些概念，如孕婦的鐵元素RDA是多少。那么這些概念是什么意思？在營養學上，它們有怎樣的區別和聯系呢？在這里幫大家梳理一下。

首先，把看起來復雜的英文縮寫做些說明。

膳食營養素參考攝入量。

推薦膳食營養素供給量。

推薦攝入量。

平均需要量。

適宜攝入量。

可耐受最高攝入量。

早在1900年美國就開始有了對膳食中營養素的量化推薦，美國農業部首先制訂了蛋白質攝入的推薦量。在“二戰”期間，1/3的人群都罹患營養不良相關疾病，為了保證民眾，特別是軍人的營養供應，美國政府組織營養學家在1941年制訂了能量和8種主要營養素的推薦攝入量，這也就成了第一版推薦膳食營養素供給量（RDA）。制訂推薦攝入量的初衷是為了在戰時計劃營養補給，所以推薦攝入量是可以滿足大部分（97%以上）特定年齡階段及性別的居民對某種營養素需求量的該營養素的每日攝入量。說起來有點拗口，舉例說明，如鐵元素的推薦攝入量對于20歲的男性是8mg/d，這意味著97%的20歲男性在每日攝入8mg鐵的情況下是不會因為缺鐵而得病的。此后推薦攝入量每5～10年就更新一次，而最初制訂RDA的機構后來就發展成為了食物與營養委員會。推薦攝入量的制訂促使食品制造者在食物中添加各種維生素和礦物質并普遍地改善了人們的膳食，有效地緩解了營養缺乏所致的各種疾病。

隨著時間的推移，人們對于營養的概念有了變化，從“不生病”到“活得好”，對于營養攝入量也有了更多的要求。有RDA的營養素從一開始的8種逐步發展到更多種。另外除了營養素缺乏，營養學家認識到營養素過剩也會導致各種問題，為了避免營養素攝入過量導致疾病，1997年開始在推薦攝入量中添加了部分營養素的可耐受最高攝入量。這就發展出了一整套關于營養素攝入量的數值，這一套數值就是DRIs（因為不止一個數值，所以會在后面加一個s代表復數），包括RDA、EAR、AI及UL。

在制訂營養素的膳食推薦量時，核心的問題是健康人群每天需要多少某種營養素。這個需求量是根據大量臨床研究和動物研究而制訂的。具體選擇哪些研究來制訂膳食推薦量是根據某種營養素的生理功能和缺乏這種營養素可能出現的疾病來確定的。不同個體對于某種營養素的需求是不同的，膳食營養素參考攝入量（DRIs）提供的是針對群體的攝入范圍，但是會根據不同的年齡、性別、生命階段而有所不同。如男性和女性對于鐵的需求量就不同，而從出生、兒童、青少年到成人再到孕期、哺乳期及老年期，對于各種營養素的需求量也不同。所以在解讀DRIs的時候要找到相對應的年齡和性別，對個別身高、體重超過平均情況的個體，可能需要按每千克體重的需要量調整其推薦攝入量。不同國家對于某些微量營養素，特別是礦物質的DRIs是不同的，這與不同國家土壤及水質中的礦物質含量不同相關。另外，不同緯度的國家對于維生素D的推薦攝入量不同，因為日照越少的國家，人體合成維生素D的量越少，需要從食品中攝入的維生素D越多。

有些營養素目前還沒有足夠的資料來制訂可耐受最高攝入量，但這并不意味著過多攝入這些營養素沒有潛在危險?？傮w來講，脂溶性維生素容易蓄積在體內，本身需求量又比較少，所以存在攝入上限；一些水溶性維生素，如維生素C、葉酸、維生素B ₆等及礦物質也有攝入上限，但它們的攝入上限都比其推薦攝入量高很多，如果沒有通過藥物額外補充，只從食物中獲取，不會出現超過最高上限而中毒的情況。制訂攝入上限主要是因為目前市面上的維生素補充劑種類繁多，要避免因為過度補充而導致疾病的可能性。

需要特別指出的是，DRIs對于每一年齡、性別及不同營養素均有不同值，所以實際上DRIs是一小本書或幾個大表，不是一個簡單的值。DRIs的適用對象是健康個體，而不是本身有營養相關疾病的人，但是在臨床上對于沒有特定疾病的人群，也會參考健康人的推薦攝入量來制訂其營養和膳食計劃。有些營養素未制訂可耐受最高攝入量，主要是因為研究資料不充分，并不表示可以隨便吃。

我國早在1955年就制訂了推薦膳食營養素供給量（RDA）。中國營養學會在2000年制訂了第1版《中國居民膳食營養素參考攝入量》并且在2010年起開始修訂，在2013年發布了《中國居民膳食營養素參考攝入量（2013版）》。最新版的《中國居民膳食營養素參考攝入量》盡可能采用以中國居民為對象的研究資料，使得推薦數值對于國人更有針對性。

總體來講，我們在通過膳食或補充劑補充維生素和礦物質時，每天應該以同年齡、同性別的推薦攝入量（RDI）或適宜攝入量（AI）為目標，而不要超過可耐受最高攝入量（UL），這樣就是比較健康和安全的。

據統計，2012年全球營養補充劑的銷售額達到了320億美元，并且這一數據還在持續增長，預計在2021年翻一番。營養補充劑中最常見的是維生素和礦物質補充劑，但并不是所有人都需要額外補充維生素和礦物質，維生素攝入過多也會導致疾病。什么樣的人群需要補充維生素和礦物質呢？

在出生之后新生兒的腸道沒有辦法通過細菌合成維生素K，母乳中的維生素K含量也比較少，所有母乳喂養的嬰兒在出生后前3個月都需要補充維生素K。嬰兒還需要補充維生素D至少到4歲左右。

特別是絕經后的女性（50歲以上）和老年男性（70歲以上），可能需要補充維生素D和鈣。50歲以上的中老年人可能需要補充維生素B ₁₂。

在懷孕之前4周就需要開始補充葉酸，孕期需要補充維生素D和鐵、鈣。

需要補充維生素B ₁₂和鐵。

在補充維生素，特別是脂溶性維生素的時候，會遇到兩種不同的單位，一種是國際單位（IU），另外一種是重量單位，包括毫克（mg）、微克（μg）等。為什么會有這兩種單位的區別呢？因為脂溶性維生素一般都是一類而不是一種物質，如維生素A就包括視黃醇、視黃醛、維A酸等許多不同的形態，還有維生素A的前體β-胡蘿卜素。膳食中的維生素D也有維生素D ₃（膽鈣化醇）和維生素D ₂（麥角鈣化醇）兩種形式。同樣重量的不同化學形式的維生素在人體內的活性是不同的，為了描述某種維生素在人體內的活性，就衍生出了國際單位（IU）這個單位系統。很多維生素的攝入量指南中所用的單位都是國際單位，而各種補充劑中的單位可能是國際單位，也可能是重量單位，所以需要換算之后才知道吃某種補充劑能不能達到推薦攝入量。下面是常見的維生素補充劑中國際單位和重量單位的換算。

1IU=0.3μg

1IU=0.025μg

1IU=0.67mg

很多維生素有抗氧化作用，而抗氧化作用在食物烹飪和儲存過程中會有所流失。如何減少食物中維生素的流失呢？烹飪對于水溶性維生素的破壞更明顯，罐頭青豆和胡蘿卜中的維生素C比新鮮食物中減少90%，烹飪對于食物中維生素C的破壞可達15%～55%，其中微波烹飪對于保留食物中的維生素C最有利。脂溶性維生素，如維生素A、維生素D、維生素E在烹飪中流失相對較少，而且烹飪后的胡蘿卜能釋放出更多的胡蘿卜素。各種烹飪方法中，油炸對于維生素的破壞作用最明顯。