維生素和礦物質在您的身體中究竟發揮什麼作用

人類大約需要30種維生素和礦物質來維持身體機能

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

食物為我們提供能量,但同樣重要的是,它還提供維生素和礦物質。基本上,沒有任何身體功能不依賴於至少一種這些化合物,其中大約30種被認為是至關重要的。它們幫助我們的心臟跳動,肺部呼吸。它們使我們的身體能夠構建新的肌肉、皮膚和骨骼細胞。它們使神經能夠向大腦傳送訊號,免疫系統能夠抵抗入侵者。沒有它們,我們簡直無法生存。

維生素和礦物質之間的區別在於,前者是有機的——由植物或動物製造——而後者不是。我們直接從我們食用的植物和動物中吸收維生素。我們從岩石、泥土或水中獲取礦物質,有時直接從環境中獲取,有時從我們食用的生物中獲取,這些生物在死亡前已經吸收了它們。

“維生素和礦物質以奇特而奇妙的方式工作,其中一些我們已經瞭解,許多我們仍在努力理解,”布萊根婦女醫院預防醫學部門副主任、《哈佛醫學院維生素和礦物質常識報告》的醫學編輯霍華德·D·塞索說。“而且,我們在食用特定食物時,對營養物質的消耗、消化、吸收和利用方式存在巨大差異。”


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主要功能 • 此處列出了不同營養素的主要已知用途,儘管科學家懷疑還有許多未被發現的用途。此外,維生素和礦物質經常相互作用,並有助於促進其他營養素的反應。

類別:水溶性維生素

這些維生素可以溶解在水中。

  • 維生素B1(硫胺素) • 幫助將食物轉化為能量。促進皮膚、頭髮、肌肉和大腦健康。對神經功能至關重要。豐富食物來源:豬肉、糙米、豆漿、西瓜、美洲南瓜

  • 維生素B2(核黃素) • 幫助將食物轉化為能量。促進皮膚、頭髮、血液和大腦健康。豐富食物來源:肉類、牛奶、雞蛋、酸奶、乳酪、綠葉蔬菜

  • 維生素B3(煙酸、尼克酸、煙醯胺) • 幫助將食物轉化為能量。對健康的皮膚、血細胞、大腦和神經系統至關重要。豐富食物來源:肉類、家禽、魚類、全穀物、蘑菇、土豆、花生醬

  • 維生素B5(泛酸) • 幫助將食物轉化為能量。幫助產生脂質、神經遞質、類固醇激素和血紅蛋白。豐富食物來源:雞肉、蛋黃、全穀物、西蘭花、蘑菇、鱷梨

  • 維生素B6(吡哆素、吡哆醛、吡哆胺) • 代謝氨基酸並幫助細胞複製。幫助產生紅細胞和對大腦功能至關重要的神經遞質。豐富食物來源:肉類、魚類、家禽、豆類、豆腐、土豆、香蕉、西瓜

  • 維生素B7(生物素) • 幫助將食物轉化為能量並製造葡萄糖。幫助構建和分解一些脂肪酸。促進骨骼和頭髮健康。豐富食物來源:全穀物、動物內臟、蛋黃、大豆、魚類

  • 維生素B9(葉酸、葉酸、葉酸鹽) • 代謝氨基酸並幫助細胞繁殖。對新細胞的產生至關重要。在懷孕早期服用有助於預防大腦和脊柱出生缺陷。豐富食物來源:蘆筍、秋葵、菠菜、蕪菁甘藍、西蘭花、豆類、橙汁、番茄汁

  • 維生素B12(鈷胺素、氰鈷胺) • 代謝氨基酸並幫助細胞繁殖。保護神經並促進其生長。幫助構建紅細胞和DNA。豐富食物來源:肉類、家禽、魚類、牛奶、乳酪、雞蛋

  • 維生素C(L-抗壞血酸) • 產生膠原蛋白,以及神經遞質血清素和去甲腎上腺素。作為抗氧化劑。增強免疫系統。豐富食物來源:水果(尤其是柑橘類水果)、土豆、西蘭花、甜椒、菠菜、草莓、西紅柿、抱子甘藍

類別:水溶性營養素

膽鹼是有機的且水溶性的,但它既不屬於維生素也不屬於礦物質。它在某種程度上類似於B族維生素。

  • 膽鹼(以前稱為維生素B4) • 幫助製造神經遞質乙醯膽鹼。幫助代謝和運輸脂肪。豐富食物來源:牛奶、雞蛋、肝臟、鮭魚、花生

類別:脂溶性維生素

這些有機營養素溶解在脂肪和油中,主要存在於脂肪組織和肝臟中。

  • 維生素A(類視黃醇—預成維生素A,β-胡蘿蔔素—轉化為維生素A) • 對視力、細胞健康、骨骼形成和免疫系統功能非常重要。 • 豐富食物來源:肝臟、魚類、雞蛋、紅薯、胡蘿蔔、南瓜、西葫蘆、菠菜、芒果、蕪菁甘藍

  • 維生素D(鈣化醇、膽鈣化醇—維生素D3,麥角鈣化醇—維生素D2) • 幫助將血液中的鈣和磷保持在正常水平。輔助牙齒和骨骼的形成。 • 豐富食物來源:強化牛奶或人造黃油、強化穀物、脂肪魚(您的身體也利用陽光製造維生素D。)

  • 維生素E(α-生育酚) • 作為抗氧化劑,輔助免疫系統並支援血管健康。 • 豐富食物來源:植物油、麥芽胚芽、綠葉蔬菜、全穀物、堅果

  • 維生素K(葉綠醌—維生素K1,甲萘醌—維生素K2) • 輔助骨骼形成。啟用對血液凝固至關重要的蛋白質和鈣。 • 豐富食物來源:捲心菜、肝臟、雞蛋、牛奶、菠菜、西蘭花、豆芽、羽衣甘藍、羽衣甘藍菜、其他綠色蔬菜

類別:主要礦物質

身體需要相對大量的這些礦物質,但過量攝入其中一種有時會阻礙另一種的吸收。

  • 鈣 • 幫助構建和保護牙齒和骨骼。輔助肌肉功能、血液凝固、神經衝動傳遞、激素分泌和酶啟用。 • 豐富食物來源:酸奶、乳酪、牛奶、豆腐、沙丁魚、鮭魚、強化果汁、西蘭花、羽衣甘藍

  • 氯化物 • 平衡體內的液體,並構成胃酸的一部分,有助於消化食物。 • 豐富食物來源:鹽(氯化鈉)、醬油、加工食品

  • 鎂 • 身體中的化學反應所必需的。輔助肌肉收縮、血液凝固和血壓調節。幫助構建骨骼和牙齒。 • 豐富食物來源:菠菜、西蘭花、豆類、腰果、葵花籽和其他種子、大比目魚、全麥麵包、牛奶

  • 磷 • 構建和保護骨骼和牙齒。構成DNA和RNA的一部分。幫助將食物轉化為能量。幫助將營養物質移入和移出細胞。 • 豐富食物來源:牛奶和乳製品、肉類、魚類、家禽、雞蛋、肝臟、青豆、西蘭花、土豆、杏仁

  • 鉀 • 幫助平衡體內的液體。幫助維持穩定的心跳併發送神經衝動。肌肉收縮所必需的。 • 豐富食物來源:肉類、牛奶、水果、蔬菜、穀物、豆類

  • 鈉 • 幫助平衡體內的液體。幫助傳送神經衝動。肌肉收縮所必需的。影響血壓。 • 豐富食物來源:鹽、醬油、加工食品、蔬菜

  • 硫 • 幫助塑造和穩定蛋白質結構。健康的頭髮、皮膚和指甲所必需的。 • 豐富食物來源:富含蛋白質的食物,如肉類、魚類、家禽、堅果、豆類

類別:微量礦物質

身體只需要少量這些礦物質,但它們與主要礦物質同樣重要。

  • 鉻 • 增強胰島素活性,幫助維持正常的血糖水平,並且是將葡萄糖釋放能量所必需的。 • 豐富食物來源:肉類、家禽、魚類、雞蛋、土豆、一些穀物、堅果、乳酪、啤酒酵母

  • 銅 • 對鐵代謝和免疫系統很重要。幫助製造紅細胞。 • 豐富食物來源:肝臟、貝類、堅果、種子、全穀物產品、豆類、西梅、可可、黑胡椒

  • 氟化物 • 強化骨骼並刺激新骨形成。預防蛀牙。 • 豐富食物來源:氟化水、含氟牙膏、海魚、茶

  • 碘 • 合成甲狀腺激素所必需的,甲狀腺激素有助於維持體溫並影響神經和肌肉功能。 • 豐富食物來源:碘鹽、加工食品、海鮮

  • 鐵 • 幫助在全身輸送氧氣。身體中的化學反應以及製造氨基酸、膠原蛋白、神經遞質和激素所必需的。 • 豐富食物來源:紅肉、家禽、雞蛋、水果、綠色蔬菜、強化麵包和穀物製品

  • 錳 • 幫助形成骨骼並代謝氨基酸、膽固醇和碳水化合物。 • 豐富食物來源:魚類、堅果、豆類、全穀物、茶

  • 鉬 • 構成幾種酶的一部分,包括一種保護嬰兒免受潛在致命神經損傷的酶。 • 豐富食物來源:豆類、堅果、穀物製品、牛奶

  • 硒 • 作為抗氧化劑,並有助於調節甲狀腺激素活性。 • 豐富食物來源:動物內臟、海鮮、核桃、有時是植物(取決於土壤含量)、穀物製品

  • 鋅 • 幫助形成酶和蛋白質並構建新細胞。從肝臟儲存中釋放維生素A。對免疫系統、味覺、嗅覺和傷口癒合至關重要。 • 豐富食物來源:紅肉、家禽、牡蠣和一些其他海鮮、強化穀物、豆類、堅果

微妙的平衡

當我們攝入過多的某種維生素或礦物質時,可能會導致另一種維生素或礦物質的流失。例如,過量的鈉會消耗鈣,因為這些營養素結合在一起,導致身體在排出鈉時將它們一起排出。

攝取足夠量

在美國,營養缺乏症相對罕見,儘管營養不良正在增加,尤其是在老年人群中。最常見的缺乏症是維生素B6、鐵和維生素D。在所有維生素和礦物質中,美國人最不可能缺乏維生素A、維生素E和葉酸(B9)。

有益的組合

有些營養素作為團隊合作效果最佳。例如,維生素D幫助我們吸收鈣,鉀促進過量鈉的排洩。葉酸(B9)最好在B12存在的情況下吸收,兩者協同工作以幫助細胞分裂和繁殖。

劑量

推薦的每日攝入量取決於年齡、性別和許多其他因素。此處的劑量圖示刻意放大,以顯示不同營養素之間的大致差異。

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

更多資訊:膳食補充劑情況說明書,美國國立衛生研究院; 維生素和礦物質常識,哈佛健康出版社編輯與霍華德·D·塞索協商編寫的特別健康報告,2022年。

克拉拉·莫斯科維茨大眾科學的高階編輯,負責報道天文學、太空、物理學和數學。她在大眾科學工作了十年;此前她在Space.com工作。莫斯科維茨曾現場報道過火箭發射、太空梭升空和著陸、亞軌道太空飛行訓練、山頂天文臺等等。她擁有衛斯理大學天文學和物理學學士學位,以及加州大學聖克魯茲分校科學傳播研究生學位。

更多作者:克拉拉·莫斯科維茨

珍·克里斯蒂安森 是書籍構建科學圖形:透過圖表和視覺化傳達科學的圖解指南(CRC出版社)的作者,以及大眾科學的高階圖形編輯,她在那裡指導和製作圖解說明圖和資料視覺化。1996年,她在紐約市大眾科學開始了她的出版職業生涯。隨後,她搬到華盛頓特區,加入國家地理雜誌的工作人員(最初是助理美術指導——研究員混合角色,然後是設計師),花了四年時間擔任自由科學傳播者,並於2007年返回大眾科學。克里斯蒂安森就各種主題進行演講和寫作,從調和她對藝術和科學的熱愛,到她尋求更多瞭解Joy Division專輯Unknown Pleasures封面上脈衝星圖表的努力。她擁有加州大學聖克魯茲分校的科學傳播研究生證書,以及史密斯學院的地質學和工作室藝術學士學位。在Bluesky上關注克里斯蒂安森 @jenchristiansen.com

更多作者:珍·克里斯蒂安森

米里亞姆·奎克 是一位資料記者和研究員,專門從事資訊視覺化。

更多作者:米里亞姆·奎克
大眾科學 Magazine Vol 331 Issue 1本文最初以“必需營養素”為標題發表於大眾科學雜誌 第331卷 第1期(),第100頁
doi:10.1038/scientificamerican072024-5Kz0ZGlDW7ZGWPS4D1Di8p
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