钠的结构及其营养价值分析

黎黍匀

（上古智阳，广西南宁，530001）

【摘要】钠是人体中重要的营养元素之一，通过对钠的物理性质和化学性质研究，了解其特定的结构，在特定机构的基础上演绎出的特定功能。对于钠的代谢与吸收研究，可以了解到人体对钠的利用情况，在生活当中选择营养食物来源和临床营养等方面有一定的借鉴作用。而其生理功能也是重要的一个研究领域。

【关键词】钠；结构；营养价值

在19世纪初，意大利科学家伏特发明了电池后，化学界开始利用电池分解各种物质。英国化学家戴维（Davy H.，1778～1829）利用电池分解各种物质，进行实验研究。后来他通过实验，电解熔融的苛性钾，在阴极上出现了具有金属光泽的小珠。他把这种小小的金属颗粒放置水中，即起火焰，并发出刺刺的声音，最终发现这是一种新元素钾。戴维在1807年发现了金属钾后，他又从电解苛性钠中获得了金属钠。于是钠被正式出现在化学史上，戴维将钠命名为Sodium，其根本原因是钠从天然碱─苏打（Soda）中得到，因此保留了来源物的字母命名。钠的化学符号Na，来自它的拉丁文名称Natrium。

钠是人体中一种重要无机元素，一般情况下，成人体内钠含量大约为3200(女)～4170(男)mmol(分别相当于77～100g)，约占体重的 0.15％，体内钠主要在细胞外液，占总体钠的 44％～50％，骨骼中含量也高达40％～47％，细胞内液含量较低，仅9％～10％。食盐(NaCl)是人体获得钠的主要来源。

1 性质结构

1.1 物理性质

钠单质很软，可以用小刀切割。切开外皮后，可以看到钠具有银白色的金属光泽，很快就会被氧化失去光泽。钠的密度是0.97g/cm3，比水的密度小，比煤油密度大，钠的熔点是97.81℃，沸点是882.9℃。钠单质还具有良好的延展性，硬度也低，能够溶于汞和液态氨，溶于液氨形成蓝色溶液。Na²²可以自发进行正β衰变，放出一个正电子。

1.2 化学性质

钠原子的最外层只有1个电子，容易失去，有强还原性。因此，钠的化学性质非常活泼，能够和大量无机物，绝大部分非金属单质反应和大部分有机物反应，在与其他物质发生氧化还原反应时，作还原剂，都是由Na⁰价升为Na⁺¹价，通常以离子键和共价键形式结合。金属性强，其离子氧化性弱。钠盐均溶于水。

正因为具有这些物理和化学性质，使钠在细胞代谢中，具有了调节渗透压、维持酸碱平衡、组成胆汁、功能利用等方面的作用。

2 生理功能

生理功能主要集中在渗透压及平衡调节、酶活性方面的影响。

2.1 调节体内水分与渗透压

钠主要存在于细胞外液，是细胞外液中的主要阳离子，约占阳离子总量的 90％，与对应的阴离子构成渗透压。钠对细胞外液渗透压调节与维持体内水量的恒定，是极其重要的。此外，钾在细胞内液中同样构成渗透压，维持细胞内的水分的稳定。钠、钾含量的平衡，是维持细胞内外水分恒定的根本条件。该机理在运动营养学领域应用比较明显。

表1 正常人体液中钠/钾电解质的渗透压（mOsm/L.H₂0）

    从实验表格可以知道，钠与钾在人体形成了一个有机的平衡渗透压状态，二者维持了细胞内外液的平衡。

钠在肾小管重吸收时与 H⁺交换，清除体内酸性代谢产物(如CO)，保持体液的酸碱平衡。钠离子总量影响着缓冲系统中碳酸氢盐的比例，因而对体液的酸碱平衡也有重要作用。

2.3 酶活性的参与

钠泵钠钾离子的主动运转，由Na⁺-K⁺-ATP酶驱动，使钠离子主动从细胞内排出，以维持细胞内外液渗透压平衡。钠对ATP的生成和利用、肌肉运动、心血管功能、能量代谢都有关系，钠不足均可影响其作用。此外，糖代谢、氧的利用也需有钠的参与。正因为具有了该生理功能，钠也具有了增强神经肌肉兴奋性。钠、钾、钙、镁等离子的浓度平衡，对于维护神经肌肉的应激性都是必需的，满足需要的钠可增强神经肌肉的兴奋性。

3 吸收代谢

3.1 吸收

人体钠在小肠上段吸收，吸收率极高，几乎可全部被吸，故粪便中含钠量很少。钠在空肠的吸收大多是被动性的，主要是与糖和氨基酸的主动运相偶联进行的。在回肠则大部分是主动吸收。从食物中摄入的以及由肠分泌的钠，均可很快被吸收，据估计，每日从肠道中吸的氯化钠总量在 4400mg 左右。被吸收的钠，部分通过血液输送到胃液、肠液、胆汁及汗液中。

3.2 排泄

每日从粪便中排出的钠不足 lOmg。在正常情况下，钠主要从肾脏排出，如果出汗不多，也无腹泻，98％以上摄入的钠自尿中排出，排出量约在 2300～3220mg。钠与钙在肾小管内的重吸收过程发生竞争，故钠摄入量高时，会相应减少钙的重吸而增加尿钙排泄。故高钠膳食对骨丢失有很大影响。钠还从汗中排出，不同个体汗中钠的浓度变化较大，平均含钠盐(NaCl)2.5g/L^-1，最高可达3.7g/L^-1。在热环境下，中等强度劳动4小时，可使人体丢失钠盐 7～12g。

陈吉棣等人研究证明，肾调节钠的能力很强，过量的钠可以快速经肾排出体外，而当机体完全停止摄入钠时，肾排钠量逐渐降低，甚至趋近于零，如表2。

表2  30天无NaCI饮食期内钠和氯的肾排出量

3.3 缺乏

人体内钠在一般情况下不易缺乏。但在某些情况下，如禁食、少食，膳食钠限制过严而摄入量非常低时，或在高温、重体力劳动、过量出汗、胃肠疾病、反复呕吐、腹泻(泻剂应用)使钠过量排出丢失时，或某些疾病，如艾迪生病引起肾不能有效保留钠时，胃肠外营养缺钠或低钠时，利尿剂的使用而抑制肾小管重吸收钠时均可引起钠缺乏。

3.3.1缺乏症状

缺乏的早期症状不明显，倦怠、淡漠、无神、甚至起立时昏倒。失钠达0.5g/㎏^-1体重以上时，可出现恶心、呕吐、血压下降、痛性肌肉痉挛，尿中无氯化物检出。当失钠达0.75～1.2g/kg^-1体重时，可出现恶心、呕吐、视力模糊、心率加速、脉搏细弱、血压下降、肌肉痉挛、疼痛反射消失，甚至淡漠、木僵、昏迷、外周循环衰竭、休克，终因急性肾功能衰竭而死亡。

3.3.2 重点补充者

高温、重体力劳动、经常出汗的人需要注意补充钠。

3．4．过量与毒性

3.4.1 过量

钠摄入量过多、尿中Na⁺／K⁺比值增高，是高血压的重要因素。研究表明，Na⁺/K⁺比值与血压呈正相关，而尿钾与血压呈负相关。在高血压家族人群较普遍存对盐敏感的现象，而对盐不敏感的或较耐盐者，在无高血压家族史者中较普遍。

3．4.2 毒性

正常情况下，钠摄入过多并不蓄积，但某些情况下，如大量误食，则可引起中毒甚至死亡。急性中毒，可出现水肿、血压上升、血浆胆固醇升高、脂肪清除率降低、胃黏膜上皮细胞受损等。

4 相关产物

对于营养领域，比较常见的钠化学物主要有氯化钠和碳酸氢钠。

4．1 氯化钠

氯化钠俗称食盐，是无色立方结晶或白色结晶。密度2.165g/cm3。熔点801℃。沸点1413℃。溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨。不溶于盐酸。在空气中微有潮解性。由海水引入盐田，经日晒干燥，浓缩结晶，制得粗品。还可用岩盐、盐湖盐水为原料，经日晒干燥，制得原盐。用地下盐水和井盐为原料时，通过三效或四效蒸发浓缩，析出结晶，离心分离制得。用于制造纯碱和烧碱及其他化工产品，矿石冶炼。

4．2 碳酸氢钠

碳酸氢钠俗称小苏打。为晶体，或不透明单斜晶系细微结晶。比重2.159。无臭、味咸，可溶于水，微溶于乙醇。其水溶液因水解而呈微碱性，受热易分解，在65℃以上迅速分解，在270℃时完全失去二氧化碳，在干燥空气中无变化，在潮湿空气中缓慢分解。用作食品工作的发酵剂、汽水和冷饮中二氧化碳的发生剂、黄油的保存剂。可直接作为制药工业的原料，用于治疗胃酸过多。食品工业中一种应用最广泛的疏松剂，用于生产饼干、糕点、馒头、面包等，是汽水饮料中二氧化碳的发生剂；可与明矾复合为碱性发酵粉，也可与纯碱复合为民用石碱；还可用作黄油保存剂。冶金工业等领域也大量应用该品。

5 食物来源

　　钠普遍存在于各种食物中，一般动物性食物高于植物性食物，但人体钠来源主要为食盐、以及加工、制备食物过程中加入的钠或含钠的复合物（如谷氨酸、小苏打等），以及酱油、盐渍或腌制肉或烟熏食品、酱咸菜类、发酵豆制品、咸味休闲食品等。

6 营养评价

钠的营养状况，可通过膳食调查方法和尿钠的测定予以评定。由于钠在摄入量才时，体钠维持在基础水平，从尿中排出的量很接近于摄入量。又在正常状况(出汗多，也无腹泻)时，摄入的钠近98％从尿中排出。据此可以平衡试验或测定其尿中钠量评价钠营养状况。儿童成人血清钠水平正常值，均在136～146mmol/L^-1，24小时钠为3000～6000mg。

需要量与膳食参考摄入量。鉴于我国目前尚缺乏钠需要量的研究资料，也未见膳食因素引起的钠缺乏症的报道，尚难制订EAR 和RNI，钠的适宜摄入量(AI)成人为2200mg/d^-1。

7 临床意义

临床方面的意义主要体现在与钾维持的平衡度上。学者黎黍匀提出了“疾病预防指数”的概念，旨在揭示钾/钠在食物方面的营养价值评价。学界一般认为，人体维持钾/钠比例应该在2：1以上，因此，食物当中天然的钾/钠比例具有积极指导意义。

钾钠比例系数的理论提出，具有以下的积极意义：

一、钾钠比例系数改变了单一思维模式设计营养标准的准则，使得营养平衡理念得到良好体现，避免了再次出现现实指导误区。

二、钾钠比例系数比例的提出，为营养工作者对食物营养标准的评估提供了更科学的更合理的测试方法，避免了传统评价营养模式带来的非客观性影响。

三、钾钠比例系数理论的提出，为临床膳食营养设计提供有效参考，避免了钾和钠在疾病人群营养护理过程中出现的调理误差和负面影响，为疾病人群的营养支持提供客观的参考数据，促进临床效果的达成。

四、钾钠比例系数理论为当代营养学理论的重组和完善，提供了良好的理论支撑，避免当代营养学为人群指导营养带来的错误思维模式，使当代营养学发展得到有效的支撑。

五、钾钠比例系数理论是一种营养学思维模式的转变，改变了传统营养研究的错误思维模式，为营养学未来的走向和模式带来全新的理论和临床前景。

8 结论

通过对钠的系统研究和了解，对于营养的饮食指导和营养临床的参考，都具有一定的参考价值，弥补了对于钠研究的最新研究进展的资料概况，能够使钠元素在营养学领域发挥更系统的功能作用。

【参考文献】

1．黎黍匀.肠胃决定健康[M].北京：中国轻工业出版社，2009.

2．陈吉棣.运动营养学[M].北京：北京医科大学出版社，2002.

3．蔡东联.实用营养学[M].北京：人民卫生出版社，2005.

4. 黎黍匀.食物钾钠比例对亚健康防治的积极作用[C].2010年第三届中国民族卫生医药发展论坛民族健康发展专题论坛论文汇编，2010：153～156.