微量元素 与人体健康 主讲： 秦宗会 讲师 长江师范学院化学化工学院.

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1 微量元素 与人体健康 主讲： 秦宗会 讲师 长江师范学院化学化工学院

2 一、人体元素简介 目前在植物体内已发现70多种元素，动物体内已发现60多种元素。这些元素有些是生命必需元素；有一些元素为非必需元素，它们存在与否和生命的延续无关；再有一些元素是有毒元素，如汞、镉、铅等元素，污染环境，对人体有害。 必需元素中，在人体内质量分数大于1×10-4的元素称为宏量元素，如：氧、钾、钠、钙、磷、镁、氯、硫等，宏量元素在人体内的质量分数为0.9998，是人体的主要组成元素。质量分数小于1×10-4的元素为微量元素。目前认为人体必需微量有14种：钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钼、锡、砷、硒、氟和碘。含量最多的是氧元素，约占人体质量的 65%, 含量极少的钴 (Co) 元素只有亿分之一。

3 人体内宏量元素的质量分数、日需量、存在部位
元素 质量分数 日需量（mg/d ）存在部位 O × 所有组织中 C × 所有组织中 H × 所有组织中 N × 所有组织中、蛋白质 Ca × 骨、细胞外 P × 所有细胞内 S × 所有细胞内 K × 所有细胞内 Na × 细胞外液 Cl × 细胞外液 Mg × × 所有细胞内、骨 Si × × 皮肤、肺 含量最多的是氧元素，约占人体质量的 65%, 含量极少的钴 (Co) 元素还不足十亿分之一。

4 体内必需微量元素的质量分数、日需量和地壳内的质量分数
元素 体内的质量分数 日需量（mg/d) 地壳内的质量分数 Fe × ×10-2 F × ×10-4 Zn × ×10-5 Cu × ×10-5 Sn × ×10-8 V × ×10-4 Mn × ×10-3 Cr × ×10-2 I × ×10-7 Se × ×10-8 Mo × ×10-6 Ni × ×10-5 As × ×10-6 Co × ×10-5

5 二、微量元素与健康 1、镁（镁是宏量元素，有时作微量元素）
镁是哺乳动物和人类所必需的微量元素，它是细胞内重要的阳离子，参与蛋白质的合成和肌肉的收缩作用。镁能与细胞内许多重要成分如三磷酸腺苷等成分形成复合物，能激活许多重要的酶，也是组成完整的细胞线粒体所必需的成分。在大多数磷酸基转移反应中镁都起重要作用，并且是维持核酸结构的必需元素。镁对心血管系统有保护作用，它能拮抗其它有害因素的毒性作用；对细胞内钾的存留有调节作用；维持心肌细胞的完整性和心脏的正常节律。   镁缺乏主要是由慢性吸收障碍、严重的腹泻、慢性肾功能衰竭、慢性酒精中毒及营养不良等原因引起的，另外在甲状旁腺切除手术后、长期服用利尿剂和静脉注射不含镁的液体亦可引起镁缺乏。镁缺乏临床上主要表现为情绪

6 不安、易激动、手足抽搐、反射亢进等，实验室检查有低血镁、低血钾、低血钙。另一方面，镁属于微毒元素，正常情况下，由于肾的调节作用，口服过量的镁一般不会发生镁中毒。当肾功能不全时，大量口服镁可引起镁中毒，表现为腹痛、腹泻、呕吐、烦渴、疲乏无力，严重者出现呼吸困难、瞳孔散大等。现已公认，肥胖病、高胰岛素血症和葡萄糖耐受失调等糖代谢紊乱症与镁代谢平衡的失调有关，并且成为高血压、冠心病、糖尿病及其致命的血管并发病的共同发病基础。如高血压、心肌梗塞患者往往有严重的缺镁现象.缺镁使病人对胰岛素的敏感性下降，造成高胰岛素血症和糖代谢紊乱，诱发糖尿病。 镁广泛分布于植物中，肌肉和脏器中也较多，乳制品中较少。动物性食品中镁的利用率较高，达30—40%，植物性食品中镁的利用率较低。镁的需要量成人每日200—300毫克，婴儿每日40—70毫克，1—2岁幼儿为100毫克，2—3岁为150毫克，3—6岁为200毫克。

7 2、铁 铁是构成血红蛋白、肌红蛋白的必要成分，也是许多酶的生物活性部分。铁是血红蛋白和肌红蛋白中氧的携带者，每个单位的血红素都有一个铁原子。没有铁就不能合成血红蛋白，氧就无法输送，组织细胞就不能进行新陈代谢，生命就无法存活。  人缺铁时，血红蛋白减少，面色苍白，极易疲劳。同时，缺铁时肌肉中某些酶水平降低，而使细胞利用氧产生能量的能力下降。缺铁亦可引起腹泻。据估计世界上约有15-20%的人存在缺铁现象，尤以妊娠期、哺乳期妇女和发育期青少年多见。  人体内约有4克铁，70%存在于血红蛋白与肌红蛋白中，25%分布于肝、肾、骨髓。含铁较多的食物为蛋黄、动物

8 肝、肾、谷类、豆类及绿色蔬菜、海带、木耳等。动物性食品中的铁较易吸收，吸收率可达20%，植物性食品因含植物酸而影响铁的吸收，吸收率一般在5%左右。膳食中的蛋白质和维生素C能提高铁的吸收率。
一般红细胞在 400 万个 /mm 3 ，血红蛋白在 12g% 以上者为正常。红细胞数在 、 、 、 100 万个 /mm 3 以下，血红蛋白在 9-11 、 6-9 、 3-6 、 3g% 以下，分别为轻度、中度、重度、极重度贫血。 实验证明，铜也参与人体的造血过程，并能够影响铁的吸收、运送和利用。因此，在补充铁的同时，还要适当补铜。此外，维生素 C 能促进肠内铁的吸收。 根据我国膳食特点，建议4岁以下儿童每日应给予铁5—15毫克，4岁以上到成人每日9—27毫克，妊娠期或哺乳期妇女每日18—60毫克，以预防缺铁的发生。

9 3、铜 铜是血、肝、脑铜蛋白的组成成分，是几种脑氨基酸氧化酶的必需成分。缺铜引起组织中胺氧化酶活性下降，导致弹性蛋白和胶原蛋白合成障碍。铜缺乏时由于铜蛋白活性减弱，使铁蛋白中的铁利用受限而引起贫血。铜缺乏在婴儿中出现的症状是贫血、生长停滞、食欲降低、腹泻以及Menks卷发综合征（进行性智力低下，毛发角化障碍、卷曲、体温过低，弹性组织异常和大脑血管扭曲）。铜过量主要表现为Wilson氏征：胆汁排泄铜的功能紊乱，组织中铜滞留，沉积于肝脏则引起慢性活动性肝炎,沉积于脑部出现小脑性运动失常和帕金森综合征，沉积于肾则引起肾小管中毒表现，出现蛋白尿、血尿，沉积在角膜可在后弹力层上出现铁锈样环。

10 铜元素在机体组织发生癌变过程中还起着抑制作用。如我国一些边远地区的妇女和儿童，由于佩戴铜首饰，加上日常生活中经常使用铜器，这些地区的癌症发病率很低。另外，铜还有预防心血管病、消炎抗风湿等等作用。
营养生物学研究证实，人体内微量元素铜的含量为 mg,其中肝脏含 10-15mg,占全身总含量的 10% 。 牛肝、羊肝、牡蛎、鱼及绿叶蔬菜中含铜较多，其它肉类、谷类含铜较少。食物中的维生素有利于铜的吸收，而重金属如镉等对铜吸收有不利影响。人对铜的需要量目前认为婴幼儿每日每公斤体重80微克，少年每日每公斤体重40微克，成人每公斤体重30微克。世界卫生组织建议每人每日应摄入1.5—3.0毫克。

11 4、钴 钴是人和动物的必需微量元素,是维生素B12和一些酶的重要组成成分，参与核酸、胆碱、蛋氨酸的合成及脂肪代谢,对肝脏和神经系统的功能也起重要作用。钴用于治疗感染性贫血和肾脏疾病，可获得一定疗效。 人体本身不能把钴直接合成维生素B12，反刍动物通过反刍胃中的细菌可利用钴合成维生素B12，并吸收。钴在血中的含量极微,目前尚无正常指针作为标准，钴缺乏也只有借助测定维生素间接反映出来。   过去在应用钴盐治疗肾炎和贫血时曾发生严重的钴中毒，表现为婴儿的甲状腺增生，发生粘液性水肿和充血性心力衰竭。由于啤酒中加入钴作为发泡剂，大量饮用啤酒者也可发生钴中毒。 绿色植物是人类食物中含钴丰富而变化较大的来源，乳制品和谷类一般含钴较少。人体对钴的需要量不易准确估计,1972年世界卫生组织推荐的标准是成人每日2微克，孕妇、乳母每日2.5—3.0微克。

12 5、铬 铬有二价、三价和六价三种形式，其中六价铬剧毒，只有三价铬具有生物化学效应，是人体新陈代谢的重要元素之一。它协助胰岛素发挥生物作用，没有铬胰岛素就不能发挥其正常功能。它是维持正常糖代谢的必需元素之一。缺铬可使糖耐量降低，诱使胰岛素的敏感部位对激素的反应性降低。缺铬时生物体可出现发育不良，生命期缩短，代谢低下，并有角膜损伤。常见于妊娠期妇女、糖尿病患者、营养不良的儿童和老年人。 动物性食品中的铬含量比植物性食品多，野生动物组织中的铬比人组织中的多。铬与酸以复合物的形式存在于多种食品中，啤酒酵母和铬与酸的复合物对高血压和高血脂病人均有益处，对葡萄糖耐量异常的病人啤酒酵母可显著改善葡萄糖耐量试验，降低血清胆固醇，减轻过量胰岛素对葡萄糖负荷的反应。 由于铬在食物中存在的形式及生物学利用率了解不足，因此不能准确估计人体对铬的需要量。世界卫生组织建议每人每日供给量30—200微克。

13 6、锰 是一切生物和人体代谢必需的微量元素，它对葡萄糖、脂肪的氧化磷酸化及其它基础生化作用都是必需的。在许多线粒体反应中锰都是一种辅物，还有一些镁反应也需要锰的参与。锰广泛分布于人体，并被器官所浓缩。人体内的锰代谢由肾上腺调节，食物中的锰由肠道吸收，蓄积于肝脏。 锰缺乏在家禽主要表现为生长障碍，生殖功能紊乱、骨骼生长不良和神经损害。人类缺锰尚无太多报道，主要是由于食用缺乏维生素K的精致膳食而又忽视锰的补充所引起。表现为低胆甾血症、体重减轻、恶心、呕吐、头发和胡须变色、生长缓慢。锰对哺乳动物的毒性很低，锰中毒多见于长期和锰接触的生产企业的工人，表现为食欲减退、便秘、面具样表情、流涎，肌张力减退等症状。 锰在粗粮、豆类、干果、绿叶菜、茶叶中含量较高，肉类、乳制品和糖类含锰则很低。人对锰的需求量各国并未统一规定，1980年美国国立科学院食品营养署建议每人每日2.5—3.0毫克。

14 7、锌 　 锌是直接参与免疫功能的重要生命相关元素，在缺锌、缺含水络合结构的条件下，T细胞和巨噬细胞的功能和数目急剧下降，还对淋巴器官起萎缩作用。正因为锌有免疫功能,故白血球中的锌含量比红血球高25倍.从机理上看,锌是通过酶的活性中心起作用，故过量的锌往往不能与酶定量络合,反而引起副作用,所以控制锌过量是必要的. 锌参与核酸及蛋白质代谢，在纤维细胞的增殖及胶原合成过程中锌也起重要作用。同时锌也是许多酶的重要组成成分或必须有锌参与才能被激活。到目前为止，经过鉴定含锌金属的酶已有80多种。

15 成年人体内含锌2—3克，大部分分布于骨骼中。组织中虽然也含有较多的锌，但交换有限，需经常依靠外源性锌供应，以满足体内代谢的需要。体内含锌最高的组织是眼的色素层和前列腺，其次是骨骼、肌肉和头发。
缺锌和缺铁、缺维生素一样常见：生长发育期的儿童缺锌表现为发育停滞，食欲减退，味觉丧失、影响脑的发育 ；青春期女性可出现无月经；妊娠期缺锌可致畸胎；成人缺锌则主要表现为食欲减退，味觉丧失；外科手术病人缺锌则伤口愈合延迟。但锌摄入过多可出现恶心、呕吐、腹泻等消化道症状。 动物性食品是锌的可靠来源，其次是豆类和小麦，锌的需要量与人体生长、组织修补和排泄状况有关。1973年世界卫生组织推荐的标准是成年男女每人每日2.2毫克，孕妇2.5—3.0毫克，哺乳期妇女5.5毫克。

16 8、硒 硒是人体必需微量元素之一，是一种强抗氧化剂，其作用与维生素 E 相似，但效力更大。硒可用于调节体内氧化还原反应的速度，影响某些重要酶的代谢及活性，调节维生素A、C 、E 、K在体内的吸收及消耗。硒又是体内谷胱甘肽过氧化物酶的重要组分，对细胞膜的结构有保护作用，对机体的免疫力有促进作用。 缺硒动物可引起白肌病，在人类环境中的硒及人体的硒负荷水平与克山病的发病具有一定的相关性。给病区人群补充一定量的硒可降低克山病的发病率。另外硒在动物实验中已证实具有抗多种致癌物质的作用。但过量的硒可引起硒中毒，出现脱发、脱甲等。 人体摄入的硒几乎都来自食物，如海产品、动物肾、肉类、大米、谷物等含硒量较多，水果、蔬菜等含硒量较少。元素硒在体内无生物学作用，无机硒和有机硒被吸收后可转变为有生物活性的物质。过量的摄入硒可导致中毒的发生，硒的中毒剂量食物为5ppm，饮用水为0.5ppm。大多数地区膳食中硒的含量是足够而安全的。目前世界上大多数国家还未规定膳食中硒的供给量，我国有专家建议每人每日30—200微克。

17 硒是免疫系统里抗癌的主要元素。它的免疫作用，一是在体液（血液、分泌液、细胞外液等）；二是在细胞内。在前者中，硒能提供红细胞的抗体功能，增加免疫球蛋白；在后者中，当缺含水的络合结构的Se时，减少巨噬功能数目和杀灭致疫型细胞。 　 硒能提高淋巴细胞的分丝分裂及增殖作用。 　 硒还能使中性粒细胞（PMN）产生活性氧化代谢物（ROS），直接可以杀伤肿瘤细胞。 　　硒对艾滋病(AIDS)很敏感，测试表明，所有艾滋病患者，其硒的含量太低，所以有些学者说“低硒是艾滋病的病因之一”。 　 硒与人的衰老有密切关系　　大于7岁：50-200微克;4-6岁：30-120微克;1-3岁：20-60微克;0.5-1岁：10-40微克;最大的安全摄取量＜ 微克／天

18 9、氟 氟广泛分于岩石、土壤、水体、动植物及人体，是人与动物必需的微量元素。氟常以氟化物的形式存在，可通过食物、饮水、空气而进入人体。天然水源均含有一定量的氟化物，地下水一般比地面水的含氟量高。通过饮水而进入人体的氟占摄入总量的50％以上。食物中也含有微量的氟，其中以海产品和茶叶中含量较高。摄入的氟主要在胃肠道和肺部吸收，在骨和牙齿中蓄积，经肾脏排泄。 缺氟时儿童龋齿患病率增高，摄入适量的氟可有一定的预防龋齿作用。但摄入过多可影响细胞酶系统的功能，破坏钙、磷代谢平衡，损害骨、牙齿的正常结构，而出现氟中毒的症状和体征。在我国由于缺氟所致的儿童龋齿患病率增高，或由于摄入过量的氟而引起的氟斑釉及氟骨症均有存在。无论南方、北方均有较大面积的地方性氟中毒

19 病区，且病情相当严重。目前氟中毒已成为我国饮水与健康的一个重大课题。
氟在人体内的分布主要集中在骨胳、牙齿、指甲和毛发中，尤以牙釉质中含量最多。骨胳中以长骨的含氟量最多。依次为股骨＞肱骨＞掌骨＞颅骨＞腰椎。男性骨胳中氟含量高于女性，且随年龄增长而升高。人的内脏、软组织、血浆中含氟量较低。成年人体内含氟约为 2.9g ，仅次于硅和铁。氟的生理需要量为 0.5-1mg/ 日。氟对人体的安全范围比其他微量元素要窄得多，从满足人体对氟的需要到由于过多而导致中毒的量之间相差不多。

20 10、碘 碘是人体必需的微量元素之一，是甲状腺激素的重要成分，其生物学作用主要通过在甲状腺内合成的甲状腺激素来体现的。甲状腺是人体最大的内分泌腺，它对碘有高度的亲和力，甲状腺内含有的碘占人体总碘的80％以上。在甲状腺内的碘经过生物氧化以后生成甲状腺激素。   甲状腺激素是人体正常代谢中不可缺少的激素，对机体的作用复杂而强烈。甲状腺激素不仅刺激蛋白质、DNA、RNA的合成，还参与糖、脂肪、维生素、水和盐类的代谢。另外甲状腺激素对高等动物的生长发育非常重要，尤其是神经系统。人类胚胎期缺乏甲状腺激素，神经系统发育、分化受影响，出生后智力低下。

21 儿童期缺乏甲状腺激素则体格、性器官发育障碍，出现呆小症。成人缺乏时主要表现为反应迟钝、基础代谢率低、浑身无力，严重缺乏时使细胞间水潴留，引起粘液性水肿。甲状腺激素合成分泌过多表现为过度兴奋、易激动、基础代谢率升高、突眼、多饮多食、进行性消瘦等甲亢症状，严重时可发生甲状腺危机。   人体所需的碘主要通过饮食和饮水提供，由食物提供的碘占人体需碘的90％以上，其中以海产品中含量最高，可达2000微克/千克。碘在消化道几乎完全被吸收，钙、镁、氟对吸收有一定的影响。碘进入血液后迅速富集于甲状腺主要经肾脏排泄。人体对碘的需要量随年龄、性别、体质及生理状态而变化，一般日供应量在150－500微克之间。我国规定加碘食盐的碘含量不低于20毫克/千克，日耗盐量5－10克以上

22 11、锗 锗亦为生命必需微量元素。有机锗在人体中有很强的脱氢能力，可防止细胞衰老，增强人体免疫力。锗还具有抗肿瘤、抗炎症、抗病毒等生理作用。据日本学者报道，有机锗是一种广谱抗癌药，治疗转移性肺癌、肝癌、生殖系统癌和白血病都有效。据瑞典和美国报道，有机锗治疗恶性淋巴癌、卵巢癌、子宫颈癌、大肠癌、前列腺癌和黑色素癌均有效。因此，有机锗被誉为“人类健康的保护神”

23 12、钼 钼与人体健康息息相关，是一些酶的组分。缺钼可引起这些酶活性下降，导致儿童、青少年生长发育不良，龋齿的发生率显著提高，而且会引起急性心肌病 —— 克山病。