微量元素与食品

微量元素是近年来格外受到关注的课题。微量元素是相对于宏量元素（或常量元素，大量元素）的概念来划分的元素。如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等，称为微量元素（其中铁又称半微量元素）。微量元素在人体内的含量真是微乎其微，如锌只占体重的33/100万、铁也只有60/100万。

微量元素虽然在人体内的含量微小，但与人的生存和健康密切相关。它们的摄入过量、不足或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常甚至发生疾病。微量元素最突出的作用是与生命活力密切相关，极小的量就能发挥巨大的生理作用，这些微量元素必须直接或间接由土壤供给，所以它的充足与否，常常呈地域性。目前已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种：铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷。每一种微量元素都有其特殊的生理功能。主要是通过与蛋白质和其他有机基团结合，形成了酶、激素、维生素等生物大分子，发挥着重要的生理生化功能。

微量元素首先构成了体内重要的载体与电子传递系统。铁存在于血红蛋白与肌红蛋白之中，在它们执行载氧与贮氧的过程中，铁扮演了十分重要的角色。酶是生命的催化剂，迄今体内发现的1000余种酶中，有50%～70%需要微量元素参与或激活，它们在细胞酶系统中的功能相当广泛：从弱离子效应到构成高度特殊的化合物——金属酶与非金属酶。如谷胱甘肽过氧化物酶是典型的非金属酶，它具有抑制自由基生成、清除过氧化物、保护细胞膜完整性等作用。该酶分子中含有4个硒原子。锌不仅是碳酸酐酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶等几十种酶的必需成分，而且同近百种酶的活性有关。锰作为离子性较强的微量元素则是有效的激活剂，可催化金属活化酶。

微量元素还参与了激素与维生素的合成。如碘为甲状腺激素的生物合成所必需的；而锌在构成胰岛素的主体结构中不可缺少，每个胰岛素分子结合2个锌原子。维生素B12是胸腺嘧啶核糖核苷酸合成以及最终DNA生物合成与转录所必需的甲基转移酶的辅酶，该分子中螯合有一个钴原子的环状结构部分，含有它的化合物——类咕琳辅酶，是已知最有效的生物催化剂之一，在许多酶中起着不寻常的分子重新排列作用。

核酸是遗传信息的携带者，微量元素对核酸的物理、化学性质均可产生重要的影响。如多种RNA聚合酶中含有锌，而核苷酸还原酶的作用则依赖于铁。以下就几种微量元素的生理作用和需要量作一下介绍。

铁：铁是人体必需微量元素之一，在体内有重要的生理功能，铁的重要性早在古代就被人们所共知。正常人体随年龄、性别、营养状况和健康状况等的不同，体内含铁量有很大的差异。总量一般为3～5g，是体内含量最多的微量元素。其中78%以血红蛋白等化合物的形式存在，其余的22%是以储藏性化合物形式存在，与其他微量元素相比，它对人的生命和健康具有更直接、更敏感的影响。铁的生理功能主要有：①铁与蛋白质结合构成血红蛋白和肌红蛋白，维持机体的正常生长发育。②参与体内氧气和二氧化碳的转运、交换和组织呼吸过程。③铁是体内许多重要酶系的组成成分。虽然铁在地球上广泛存在，但缺铁性贫血却是世界上病死率最高的疾病之一。缺铁除导致贫血外，还使运动能力低下、体温调节不全、智能障碍、免疫力下降等。因此，它对高级形式的生命是必需的，也是人体重要的营养素之一。铁参与血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素及许多酶的合成，在氧的运输及呼吸链电子传递、氧化-还原等许多代谢中起着重要作用，铁与机体能量代谢密切相关，也与机体防御反应有关。缺铁会降低依赖铁的酶的活性，降低血红蛋白等，甚至导致缺铁性贫血。但是缺铁性贫血患者不易患脑卒中，脑卒中患者体内铁元素含量往往较高。因为高铁能使血细胞比容升高，易导致脑动脉硬化的形成。由于食物生长的土壤不同，食物中铁含量的差异很大，主要来源是肝、猪瘦肉、牛羊肉，蛋黄、黄豆、小油菜、太古菜、芹菜、萝卜缨、荠菜、毛豆、可可、蔗糖和香菜，蔬菜在水中煮开而又将煮开的水倒掉，可损失铁达20%。用铁质烹调用具烹调食物可显著增加膳食中铁的含量，用铝和不锈钢取代铁的烹调用具会使膳食中铁的含量减少。

人体对铁的需要量在3个阶段最大：生命的最初2年、生长发育快和血红蛋白增加的青少年时期、妇女整个育龄期。由于个体间吸收能力的差异和各种食物及混合食物在吸收上的生物利用率上的差异，把铁的生理需要量转换成居民膳食供给量是困难的。在缺铁时，机体对铁的吸收能力增加使情况更为复杂。因此，在估算能满足生理需要量的膳食铁量时，必须考虑食物铁的吸收率。我国营养学会推荐每天膳食中铁的供应量为：初生至10岁的儿童为10mg，10岁以上至不足13岁的儿童为12mg，13岁以上至不足18岁的少年男子为15mg，少年女子为20mg，18～40岁成年男子为12mg，成年女子为18mg，孕妇和乳母为28mg，这些人往往含铁不足，因此需要以某些形式的铁强化食物和补充铁。

碘：碘的生理功能主要是参与甲状腺素的构成，而甲状腺素是人体生长发育和新陈代谢所必不可少的物质。从小缺乏甲状腺素的人会出现发育不良，个头长不高；成人因某种原因甲状腺功能不足或低下时，将会出现所有脏器的功能全面低下，首先受到影响的是心脏和大脑。一般认为成人每天摄入100～200µg的碘，即能满足生理需要。人体所需要的碘可以从饮水、食物及食盐中取得。碘主要来源于海产品，如海带、紫菜、海蜇等。

锌：锌的生理功能如下。①是很多金属酶的组成成分或酶的激活剂；②与RNA、DNA和蛋白质的生物合成有密切联系；③唾液中的锌蛋白对味觉和食欲有促进作用，缺锌则味觉迟钝，食欲减退；④可促进性器官正常发育和性功能正常；⑤有益于皮肤健康；⑥可增强人体免疫功能，参与维生素A还原酶和视黄醇的结合蛋白的合成；⑦可影响骨骼肌蛋白质和DNA合成，影响骨骼肌的生长和重量；⑧影响能量代谢及酸碱平衡等，从而对运动产生直接影响；⑨可通过锌酶系统影响雄性激素的合成与分泌，进而通过促进骨骼肌蛋白质合成，肌纤维粗大，维持竞争性意识等影响运动能力；⑩锌还是超氧化物歧化酶（SOD）的重要组成成分，SOD是生物体内消除自由基的防御性酶。

关于锌的需要量，我国尚无规定，国外报道成人每天为12mg，儿童10～15mg，妊娠妇女15mg，乳母27mg。肉类（牛肉、猪肉）、肝、海产品（牡蛎等）、家禽、蛋黄、花生米等的含锌量都很丰富。

铜：铜的生理功能如下。①是体内很多金属酶的组成成分；②血浆铜蓝蛋白是一种多功能氧化酶，其重要作用之一是催化二价铁（Fe2+）氧化成为三价铁（Fe3+），从而有利于体内储备铁的动用和食物中铁的吸收；③铜-过氧化物歧化酶（Cu-SOD）可消除超氧阴离子自由基对机体的毒性；④在人体内所起的作用与铁密切相关；⑤能促进红细胞的成熟与血红蛋白的合成；⑥作为赖氨酸氧化酶的组成部分可促进骨骼、血管、皮肤中胶原蛋白的相互交联；⑦参与一些氧化酶的催化过程，对保持神经系统的正常功能起重要作用；⑧酪氨酸氧化酶和硫氢基氧化酶也是铜酶；⑨能加速过氧化物分解，对胆固醇代谢、机体防御功能、激素分泌等过程均有影响。关于需要量，我国参照美国标准，建议人体对铜的需要量为成人每天为1.5～3mg，儿童每天为0.5～1.5mg。一般膳食中含铜2～3mg，只有1mg左右能被吸收，即可满足正常人需要。米、牛奶、猪瘦肉、猪肝等均含有，含铜多的食物主要有坚果类（如瓜子、核桃等）、谷类、禽类和一些蔬菜、水果等。

硒：硒的生理功能如下。①抗氧化、防衰老作用；②参与甲状腺激素代谢；③参与免疫反应；④对防止克山病和大骨节病有一定作用；⑤抗肿瘤作用；⑥其他作用，如机体缺硒，可引起体重下降，毛发稀少，肝、肾坏死和骨骼肌变性，甚至死亡。硒还与视力、神经传导和心血管结构功能有关。我国根据防治克山病所需的硒摄入量提出成年人最低需要量为每天40µg。硒主要来源于海产品、肝、肾、瘦肉、谷类食品以及蔬菜等。

锰：成人体内含锰10～30mg，大部分存在于心、肝、肾和脑内，细胞的线粒体中含量较高。锰通过类似铁吸收的机制在小肠吸收，主要经结肠和胆汁排出，成人每天从食物中摄取3～5mg便能满足需要，故缺乏症很少见。锰在自然界分布甚广，谷类种子、蔬菜、干果仁中存在较多，动物性食品中含量较低，茶叶中含量很高。

钴：钴是一些酶的组成成分，能促进蛋白和脂类物质的合成，扩张血管、降低血压。缺钴可引起贫血，出现头晕、食欲缺乏、皮肤苍白、口咽发炎，骨髓退行性病变。成人每天需摄入钴0.1µg，婴儿和孕妇需0.3µg。人体不能用钴离子形成钴胺素，一些微生物合成的钴胺素储存在动植物体内，其中肝、肾、脑、牡蛎、发酵豆制品中含量较高，是钴胺素的良好食物来源。

铬：人体内铬的含量为5～10mg，主要分布在骨、肌肉、皮肤和毛发中。血清中铬浓度低于10µg/100ml。体内铬的作用与糖代谢有密切的关系，铬可以促进人体对糖的吸收，并增加人体对糖的耐受力，有增强胰岛素的作用，从而降低血糖，改善糖耐量；铬还能增加高密度脂蛋白含量，降低血中胆固醇。成人铬的需要量为每天0.05～0.2mg，儿童每天为0.02～0.2mg。铬在谷类食品、酵母、蘑菇、肉类、牡蛎、葡萄酒、啤酒和苹果皮中含量较为丰富。

钼：成人体内含钼约为5mg，主要分布在肝、肾和皮肤中。钼是黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶等几种氧化酶的辅酶因子，参与清除毒物和能量交换反应，能保护心肌，缺钼者心血管发病率较高，黄嘌呤得不到分解而易得肾结石。钼的毒性较低，排泄又快，一般不会中毒，但摄入过量可能分解黄嘌呤而产生过多的尿酸，引起肾结石和痛风症。成人每天的摄入量应达到210～460µg。钼在豆类、白菜、粗粮、肝、肾、肌肉中存在较多。

氟：人体各组织均含有氟，骨骼和牙齿含量较高。正常人每100克牙齿含氟约11mg，骨骼的氟含量随年龄而增长，人到50岁时骨骼含氟量可高达3g。氟离子与骨骼和牙齿的主要成分羟基磷灰石有较大的亲和力，要取代其中的羟基形成更加坚硬的含氟磷灰石。缺氟时口腔中残留糖易发酵成酸，使羟基磷灰石慢慢溶解，珐琅质脱落形成龋齿病。含氟的珐琅质对酸的腐蚀有抵抗力，还可以缓解老年性骨质疏松症。此外氟还可以增强腺苷酸环化酶的活力，帮助神经兴奋的传导和一些酶的新陈代谢，促进伤口愈合和肠道对铁的吸收。氟的需要量为每人每天0.5～1.7mg，氟在高脂肪食物中易吸收，而食物中的钙、镁、铝不利于氟的吸收。氟广泛存在于食物和饮水中，谷类、水果及蔬菜中氟的含量与产地水土中氟含量关系很大，茶叶中含氟量很高。

氯：氯随着氯化钠存在，吸收很容易，氯化钠的离解率很高，所以氯主要以氯离子形态出现，主要分布在细胞外液。氯的生理功能如下。①在维持细胞内外的渗透压、酸碱平衡和水容量方面起着重要的作用；②氯离子还可激活胃蛋白酶。主要来源是食盐，其他动物性、植物性食物中也含有氯。人体对氯的需要量没有明确的规定，国外推荐的标准是成人每天为1700～5100mg。