（一）鐵的簡介
鐵的元素符號為Fe，位於元素周期表的第四周期第Ⅷ族，原子序數為26，鐵是宇宙和地殼中最豐富、最有用途的金屬之一，鐵與人類的生活密切相關，幾乎無處不在。人類經曆過鐵器時代，鐵製生產工具的發明與利用，使人類步入文明社會，當今社會仍有其用武之地，比如日常生活中用到的鐵鍋、鐵鏟、菜刀等廚具。
在人體必需微量元素中，鐵在人體內的含量最多，成人體內含鐵4～5克，女性比男性略少，鐵雖然屬於微量元素，但它卻是人體內血紅蛋白的重要組成成分，是人體進行各種生理活動所不可或缺的微量元素之一，其主要功能是補血。18世紀，Menghini用磁鐵吸附在幹燥血中的顆粒，注意到了血液中含有鐵。1892年，Bunge注意到嬰幼兒容易缺乏鐵。1928年，Mackay最早證明鐵缺乏是倫敦東區嬰幼兒貧血盛行的原因並認為提供鐵強化的奶粉可以緩解貧血。1932年，Castle及其同事確證無機鐵可用於血紅蛋白合成。缺鐵性貧血被世界衛生組織確認為四大營養缺乏症之一。
近年來，隨著生活水平的提高，人們的健康意識逐漸增強，但由於缺乏正確的營養知識，各種營養相關疾病患病率上升。根據世界衛生組織的統計，缺鐵是目前世界上最普遍的營養缺乏問題，不僅盛行於發展中國家，也仍是發達國家的公共衛生問題。我國居民貧血患病率平均為15.2%，兩歲以內嬰幼兒、60歲以上老人、育齡婦女貧血率分別為24.2%，21.5%和20.6%。目前，全世界大約有20%～50%的人有不同程度的鐵缺乏，尤其是發展中國家多見，發生率是發達國家的4倍。缺鐵性貧血已成為僅次於結核病的全球患病率最高、耗資最大的公共衛生問題。
（二）鐵的生理功能
鐵在人體中的存在形式有兩種：一種是血紅素類，主要包括血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素和酶類；另一種是非血紅素類，主要包括乳鐵蛋白、運鐵蛋白、鐵蛋白、含鐵血黃素和部分酶類。因此，鐵的生理功能是多方麵的。當然最主要的還是構成血紅蛋白的原料，而其中血紅蛋白是身體氧代謝的主要工作者，鐵在組織呼吸、生物氧化過程中起著非常重要的作用，所以缺鐵的最終表現常常為缺鐵性貧血。鐵的主要生理功能有以下方麵。
1.合成血紅蛋白，運輸氧。鐵在人體中的含量微乎其微，隻占到了0.004%，但鐵卻是組成血紅蛋白的一個不可缺少的成員。人體中的鐵有72%以血紅蛋白的形式存在。它是一種含鐵的複合蛋白，是血液中紅細胞的主要成分。血液運送氧氣的重大使命，就是由血紅蛋白承擔的。
2.合成肌紅蛋白，發揮氧儲存的作用。肌紅蛋白結構與血紅蛋白相似，因此也含有亞鐵離子。在氧分壓低的地方，肌紅蛋白與氧分子結合的能力比血紅蛋白強，因此與血紅蛋白結合的氧可以傳遞給肌紅蛋白。鐵元素在肌紅蛋白合成過程中具有不可或缺的作用。
3.構成人體必需的酶而發揮多種生理作用。鐵可以激活脫氫酶及黃嘌呤氧化酶等活性，並參與觸酶及細胞色素氧化酶等的合成。紅細胞的功能是運輸氧，每個血紅蛋白分子含四個鐵離子，每個紅細胞又含2.8億個血紅蛋白，正是這些亞鐵血紅素中的鐵離子，才是真正攜帶和輸送氧的重要成分。肌紅蛋白是肌肉貯存氧的地方，每個肌紅蛋白含有一個亞鐵血紅素，當肌肉運動時，可以為機體及時補充提供充足的氧。有研究表明，急性心肌梗死發作時，血清肌紅蛋白顯著增加，與上述機製有關。
4.提高機體的免疫力。鐵可以使人體內外周淋巴細胞、吞噬細胞和中性粒細胞保持正常功能。實驗表明，缺鐵時可引起巨噬細胞遊走和抑製因子減少，吞噬細胞活性受損，外周淋巴細胞對抗原的反應下降等，進而影響機體的免疫功能。在補充鐵後免疫功能可以得到改善。在中性白細胞中，被吞噬的細菌需要依賴超氧化物酶等殺滅，在缺鐵時此酶係統不能發揮其作用。
5.參與體內的能量代謝。細胞色素可轉運電子，結合各種酶又可分解過氧化物參與解毒和抑製細菌生長的作用，並且參與三羧酸循環過程，釋放能量。釋放能量的多少與細胞線粒體聚集鐵的數量多少有關，線粒體聚集鐵越多，釋放的能量也就越多。在心、肝、腎等具有高度生理活動能力和生化功能的各器官細胞內，蓄積的鐵特別多。
6.促進神經係統發育。鐵在所有年齡段人正常腦功能發揮至關重要作用。有研究發現，在貧血兒童和對照受試者之間，他們的學習表現、感覺運動能力、注意力、學習和記憶能力均存在著差異，用學校成績試驗得分測評顯示，給缺鐵性兒童補充鐵，有益於他們的學習過程。
7.參與維生素和其他微量元素的代謝，促進生長發育，缺鐵時生長發育受阻。
（三）鐵在人體內的代謝
1.鐵在人體內的分布。在人體所必需的十多種微量元素中，鐵無論在數量還是在重要性上都屬首位。人體內的鐵雖然隻有4～5克，但鐵在人體內的分布極為廣泛，幾乎包括所有組織。其中以肝、脾中含量最高，其次是肺。人體內大約有60%～65%的鐵位於循環紅細胞的血色素內，約10%的鐵作為肌紅蛋白的成分存在於骨骼中，20%～30%的鐵以含鐵血黃素和鐵蛋白的形式存在於骨髓和脾中，另外還有小於5%的鐵以組織鐵形式存在。
按照功能分類，人體內的鐵包含了必需和非必需兩部分。其中必需鐵主要存在於肌紅蛋白、血紅蛋白、輔助因子及血紅素酶類等，占體內鐵總量的70％；而非必需鐵作為體內的貯存鐵，主要以含鐵血黃素和鐵蛋白的形式存在於肝、脾和骨髓中。鐵在大腦中主要存在於大腦白質，基底核中含量最高，包括蒼白球、尾狀核、豆狀核和黑質，而皮質及小腦中含量較低。紅細胞的壽命約為120天，最後在肝髒或脾髒中破裂。這樣，每天破裂的紅細胞數，約相當於紅細胞總數的1/120。同時每天又有相同數量的新的紅細胞，由紅骨髓所產生。人體在正常情況下，體內的紅細胞數目保持相對恒定。紅細胞破壞或死亡後分離出來的鐵，轉變成血漿鐵進入骨髓中，可以用來再次生成新的紅細胞。因此，鐵與脂肪、蛋白質等其他營養素不同之處在於，除了出血造成的鐵損失外，鐵在人體內利用但並無消耗，而是循環利用。
2.鐵的吸收和循環利用。鐵的吸收主要在小腸上部，食物中的鐵在胃酸作用下釋放出亞鐵離子，這些亞鐵離子與腸內容物中的維生素C以及某些氨基酸等形成絡合物，這些絡合物在十二指腸和空腸的堿性環境下保持溶解狀態，從而被吸收至小腸黏膜。過去認為這些被吸收的鐵首先與脫鐵蛋白的黏附受體相結合，形成儲存形式的鐵蛋白並保留在黏膜細胞中，當身體需要鐵的時候，鐵就從鐵蛋白中釋放，與運鐵蛋白結合被帶入血循環，失去鐵的脫鐵蛋白又與腸道新吸收的鐵結合再次成為鐵蛋白。最近的研究認為，鐵的吸收可能通過十二指腸金屬轉移蛋白或十二指腸陽離子轉移蛋白將鐵從腸腔轉移到腸黏膜細胞內，再通過位於十二指腸隱窩細胞膜上的轉鐵蛋白將鐵從腸黏膜細胞轉移到血漿。食物中的鐵主要是三價鐵（Fe3+），被小腸細胞的刷狀緣上的鐵離子還原酶還原為二價亞鐵離子（Fe2+），然後在小腸前段（十二指腸）吸收，而空腸及回腸因堿性胰液注入，鐵的溶解度降低，所以吸收極少。
正常人的生理活動處於動態平衡，造血速度及體內鐵的儲量能影響腸黏膜上皮細胞對鐵的吸收。有研究表明，體內骨髓造血速度愈快或鐵的儲量愈多，腸黏膜內鐵的吸收速度愈快。正常機體可通過生理調節來保持鐵的平衡和滿足其對鐵的需要。鐵的吸收速度在機體內缺鐵時可以加快，女性因月經失血可以造成人體內鐵儲量的減少，但是鐵的吸收也明顯增加，從而維持體內鐵的穩定。進入胞質內的鐵轉移至線粒體內，在線粒體粗麵內質網的血紅素合成酶催化下，與原卟啉結合成血紅素，再與珠蛋白結合成血紅蛋白。當紅細胞衰老死亡時，即被肝、脾和骨髓內的巨噬細胞吞噬。在巨噬細胞內，紅細胞被破壞，血紅蛋白先被氧化成高鐵血紅蛋白，爾後血紅素與珠蛋白分解，被釋放出來的鐵幾乎全部在巨噬細胞中。
3.鐵的貯存。人體內的鐵主要以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式貯存於肝、脾和骨髓中。鐵蛋白形狀近似球形，包括兩部分：一個是不含鐵的蛋白質外殼，稱為去鐵蛋白；另一個為中心腔，含鐵多少不一，核心最多可容納約4500個鐵原子，具有很大貯鐵能力。含鐵血黃素是鐵蛋白脫去部分蛋白質外殼的聚合體，是鐵蛋白變性的產物，也是貯存鐵的一種形式，但比鐵蛋白中的鐵難以動員和利用。含鐵血黃素存在於巨噬細胞等多種細胞中，由於其存在於幼紅細胞外，所以稱為細胞外鐵。幼紅細胞中存在的細顆粒鐵蛋白聚合體，稱為細胞內鐵，這種幼紅細胞稱為鐵粒幼細胞。
4.鐵的排泄。正常人鐵的排泄量很少，主要由腸道脫落的細胞從糞便排出體外，並且糞便的鐵排泄量依賴於攝入的量，少量由膽汁、尿液、皮膚和汗液排泄。每天大約排泄6～16毫克，大多數為食物中未吸收的鐵。有實驗表明，真正的鐵排泄量成年男性平均每天約1毫克，成年女性由於月經、妊娠、哺乳等原因，平均每天排泄約2毫克，故婦女失鐵的機會比健康男子多。通過不同途徑攝入體內的鐵，除了供機體需要外，多餘的鐵機體通過不同形式排出體外，以保持體內鐵的平衡。
（四）人體每日適宜的鐵攝取量
由於鐵的吸收率低，所以在飲食結構中要應用膳食鐵，實際上是供給量而不是需要量，供給量要比實際需要量大10倍以上。我國製定的鐵供給量標準：1歲以內嬰兒每日為10毫克；1～9歲兒童也為10毫克；10～12歲男童為12毫克，女童為15毫克；13～18歲男性為15毫克，女性為20毫克；成年男子為12毫克，婦女為18毫克；老年期男女均為12毫克。
（五）影響鐵吸收的因素
1.促進鐵吸收的因素
（1）鐵的性質及類型。食物中的鐵有血紅素型鐵與非血紅素型鐵兩種類型。血紅素型鐵是與血紅蛋白及肌紅蛋白中的卟啉結合的鐵，可被腸黏膜上皮細胞直接吸收，其吸收受膳食因素影響較少，吸收率較非血紅素鐵型高。血紅素鐵主要來自動物性食品，如動物肝髒、血，畜、禽、魚肉等。非血紅素型鐵（主要為三價鐵）常與蛋白質、氨基酸及其他有機酸等有機分子結合。此型鐵必須先溶解，與有機部分分離，還原為亞鐵離子（即二價鐵）後才能被吸收，一般吸收率隻有2%～5%。非血紅素型鐵主要來自植物性食品，如穀類、豆類、蔬菜等。人類對二價鐵的吸收率比對三價鐵的吸收率大3倍，所以補鐵最好選用二價鐵。