1、一.人类对生物微量元素的认识有一个漫长而又逐步加快的过程。铁是最早发现的人体必需生物微量元素，150 年前发现了碘，其后以十年左右发现两个必需生物微量元素的速度前进，至七、八十年代，人们开始进一步重视生物微量元素，同时对生物微量元素在生命过程中的意义、生理功能，代谢过程、缺乏时的表现及防治、过量时的中毒及防治等，有了更详细的了解，到目前为止，已知人体必需生物微量元素有 14 种，它们是：铁、锌、铜、碘、锰、硒、氟、钼、钴、铬、镍、钒、钖、硅。 随着科学研究的进展，有生物功能的人体微量元素的数目还将增加，而不仅限于目前已知的数目。 生物无机化学为基础，从微量元素的概念入手，系统讲授常见必需微量元
2、素的生物学功能、吸收、人体需要量、缺乏和过多引起的疾病与防治，有害元素的分布、接触途径、毒性和毒性机制、预防和治疗等。并以专题形式就“微量元素与肿瘤” 、 “微量元素与抗衰老” 、 “微量元素与膳食” 、 “微量元素与化妆品”等热门话题或研究热点进行详细的讲解。要求学生能够系统掌握微量元素的概念、功能、缺乏和过多引起的疾病以及防治、有害元素的危害及与某些疾病的关系，了解微量元素研究的一些最新动态以及与肿瘤、衰老等的可能关系，建立正确的膳食观、养生观和环保意识，对化妆品中微量元素的作用有一定了解。 微量元素的定义宇宙万物都是由物质构成的，构成物质的基本单元是百余种化学元素。人体也是如此，据科学研
3、究，现已证实人体是由蛋白质、脂类、碳水化合物、维生素、水和 矿物质（无机盐）。这些化学元素或物质，在人体内现已发现有 60 多种，如按化学元素的重量百分比计算，氧约占 65、碳约占 18、氢约占 10、氮约占 3，以上种元素约占人体重量的96；其余种元素：钙约占 1.94、磷约占 1.15、钾约占 0.34、硫约占 0.23、钠约占 0.13、氯约占 0.12、镁约占 0.04，这种加起来，约占人体重量的 3.95，以上两组合计 11 种，占人体总重量的 99.95 ，称为人体必需常 (宏)量元素; 另外还有 14 种元素，在人体内只占百万分之一(ppm)万万分之一 (ppb)，铁、锌、铜、碘
4、、钴、硒、氟、钼、锡、铬、镍、钒、锰、硅。 这十几种元素加在一起，仅占人体重量的 0.05，称之为生物微量元素(biological trace elements )。凡含量占人体重量 0.01以下，即万分之一以下的元素，统称为与人体有关的生物微(痕) 量元素。这些微量元素与人的健康、疾病、长寿、智力、美容等相关。 目前对人体必需生物微量元素公认的定义是：1.它是维持人体生命、发育、繁殖所必需的元素。2.它是成人的日摄取量在 100 毫克以下的元素。 二.生物微量元素的功能及对人体的关系人体是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、水、无机盐、生物微量元素、维生素等物质组成的有生命和思维活动的人，这些化学
5、物质或元素，在人体内均占有一定的比例，人体必需的常量元素，主要用于构成人体的机体和起电解质作用，而生物微量元素则是人类生存不可缺少的营养成份，在人体内成为某些激素、核酸、维生素等的活性中心，维持着生命的代谢过程，如缺乏某种生物微量元素，就会引起生理功能及结构异常，发生种种病变及疾病，通常虽不直接危及生命，但为生命活动所必需，故又称为必需微量元素，适量时对身体有益，但过量时就会有害。 生物微量元素对人体的生理功能 1.促进催化作用生物微量元素能活化人体内上千种的 ，其中大多数是金属和金属离子 。微量金属元素能极大地提高催化作用，如失去金属的活力将极度下降，甚至丧失。2.参与激素的分泌活动生物微量
6、元素能参与甲状腺、肾状腺等分泌激素的活动，如果缺少某些生物微量元素则将影响这些激素的合成，从而影响对人体某些生理功能的调节。3.是遗传物质核酸的构成部份核酸是遗传信息的携带者，而核酸中含有多种生物微量元素，所以生物微量元素能在遗传中起到某些作用。 4.参与新陈代谢生物微量元素参与了人体内氧化还原系统的活动，使细胞中储存的物质产生能量，并利用这种能量，起到新陈代谢的作用，大多数生物微量元素的含量随年龄增长而减少，这说明与衰老有着直接的关系。 5.生物微量元素是人机体内氧的输送者。三.人体微量元素在体内分布一般在所有器官中均可检出，但非均匀分布，有些器脏组织含有某种生物微量元素，相对比较集中，如：
7、 铁血液、肝、脾、骨.铜肌肉、肝、脑、骨骼. 锌视网膜、胰岛组织、前列腺.碘甲状腺、肾上腺、肌肉;硒肝、胰、心、肾; 氟头发、齿、指甲、骨;锰骨骼肌、肝、胰、脑 ;钼肝、肾; 钴肝、肾、肌肉;铬心、肝、肺等机体微量元素的分布不均，表明机体某部位结构与生物微量元素的特异性功能密切相关，在某些病理情况下，就可帮助检测人体的组织状况，或临床诊断疾病。 人体必需微量元素在体内的作用，有着定量的生理剂量范围，在摄入不足而出现缺乏症状，与摄入过多而出现中毒反应的剂量之间，呈现出一段最适宜的安全摄取量，不同的元素有不同的适宜量范围，如饮水中碘的含量与甲状腺肿患病率的关系中，缺碘与碘过多，均可引起地方性甲状腺
8、肿；而且，机体微量元素对人体的适宜剂量与中毒剂量的界限，大都很小，所以，对摄入量的研究，是当今国际上各国重点研究的对象。 机体微量元素之间，彼此既有协同作用又相互拮抗（抑制） ，而处于精密的平衡状态。这是由于电子结构和化学物理特性的差异，元素之间彼此起着生物干扰作用，拮抗作用的元素：铁锰；铁铜；铜锌；铜钼；硒汞； 协同作用的元素：铜汞；硒钴；砷铅。 四.人的机体内某种元素的缺乏或过多的原因一般有两种情况：一.是直接来自本身的原因二.是其它元素干扰了其功能的间接反应，如元素之间的拮抗作用，可增强元素的毒性作用，所以，研究人体内机体微量元素之间的相互关系和适宜比例，与研究某单一元素的作用，是同等重
9、要的。 随着生命科学的发展，微量分析技术的提高和生物医学成果的累积，人们逐渐认识到，生物微量元素对人类的生、老、病、死及遗传代谢，有着重要的，甚至是决定性的作用。由于生物微量元素不像某些维生素能在人体内自行合成，而是主要来自食物、饮水、空气和药物等，所以有人说，在人体所需的营养中，生物微量元素比维生素更为重要。 几种元素的食物来源元素种类 食物来源钙 奶类、绿色蔬菜、水产品、肉类、豆类铁 肝脏、瘦肉、蛋、鱼、豆类、芹菜锌 海产品、瘦肉、肝脏、奶类、豆类、小米碘 海产品、加碘盐元素 对人体的作用 摄入量过量，过低对人体健康的影响铁 是血红蛋白的成分，能帮助氧气的运输 缺铁会引起贫血；过量会引起慢
10、性或急性铁中毒锌 影响人体发育 缺锌会引起食欲不振，生长迟缓，发育不良硒 有防癌、抗癌作用 缺硒可能引起表皮角质化和癌症。如摄入量过高，会使人中毒碘 是甲状腺素的重要成分 缺碘会引起甲状腺肿大，过量也会引起甲状腺肿大氟 能防治龋齿 缺氟易产生龋齿，过量会引起氟斑牙和氟骨病铁功能 是构成血红蛋白、肌红蛋白的必要成分； 是许多酶的活性部分； 酶：一种有机的胶状物质，由蛋白质组成，对于生物化学变化、促进可逆反应(如水解和氧化 )方面起着重要的催化作用。缺铁 缺少血红蛋白难以输氧难以进行新陈代谢贫血多铁 不易排出沉积于肝、胰、淋巴结等处肝硬化，糖尿病含铁食物 动物肝、肾、蛋黄、绿色蔬菜、豆类、谷物、海
11、带、木耳铜功 能 是血、肝、脑铜蓝蛋白的组成部分； 是几种重要酶的活性成分； 参与造血，影响铁的代谢 杀菌缺 铜 引起贫血； 毛发色素丧失； 生长速度减缓、智力发育不全； 精神状态紊乱； 能影响到头发、骨骼、大脑、心脏、肝脏、中枢神经和免疫系统的功能； 会导致血浆胆固醇升高，增加动脉粥样硬化的危险； 营养性贫血、白癜风、骨质松脆症、胃癌及食道癌等疾病的产生也都与人体的缺铜有关。 多 铜 引起肝炎，小脑运动失常含铜食物 动物肝、干果、豆类、牡蛎、水果、蔬菜摄铜途径由于不同地域的自然环境有差异，铜在人类膳食和在土壤中的分布也有差别，故只靠膳食补铜是不够的。英国应用微生物研究中心的研究表明，铜管是有
12、益于公共健康的供水管材。铜水管对大多数细菌的成长都有抑制作用。生物学研究表明，99%以上的水中细菌进入铜管道 5 个小时后会自行消失。正因为如此，在发达国家，许多医疗器械都是铜制的，而在公共场所，象医院、商店、车站、电影院等，黄铜则成为门把手的首选材料。锌（Zn ）功能 参与蛋白质及核酸的代谢； 激活酶； 锌是生物体重要的必需微量元素，它与视力密切有关，为提高夜视能力，应注意锌的摄入，实验表明，即使人体内维生素 A 并不缺乏，但缺锌时，由于维生素 A 得不到充分利用，对微光的感觉能力仍然不正常。而且，肝硬变患者常有夜盲症状，其他缺锌患者也常有夜盲症。缺锌 味觉、嗅觉失灵； 食欲不振、生长迟缓；
13、 脉管炎；恶性贫血；白血病； 畸胎；引发食管癌多锌 呕吐、恶心、腹泻、伤口难愈合含锌食物食物中的锌：粗粮细粮；动物性食物植物性食物，尤以海产品和瘦肉、肝、肾含锌丰富，摄入时必须注意适量，以防过量而中毒。 硒（Se功能功能 研究表明：硒肯定具有防癌、抑癌的作用；是能阻止致癌物质（谷光甘肽过氧化物酶）形成的组成成分，服用硒可使癌症的发生率降低 37%； 每天仅服用 200mg 硒添加剂，可使前列腺癌的发生率降低一半； 肺癌和结肠癌的发生率降低 38%； 硒能降低或消耗体内的重金属离子：Pb、Cd、Hg、As它既能抵销镉对心脏的损害，又能取代砷、汞等有毒物质，起特殊的解毒作用； 调节维生素 A、C、
14、E、K 在体内的消耗与吸收； 增强机体免疫力和杀菌力； 有助预防感染炭疽菌； 减少放射性辐射的危害； 防止衰老；肝病多硒 脱发、脱甲等地方性硒中毒症状含硒食物 鱼、肉、肾、海产品、谷物、芥菜、 ，黄芪和大蒜；富硒地区的茶碘（I）功能 是构成甲状腺的核心物质，甲状腺素能促进蛋白质合成和活化几百余种酶，刺激体内各物质的代谢； 对中枢神经、循环造血等系统和肌肉运动都有显著作用。缺碘 导致体内生化紊乱及生理功能异常； 中度缺碘会引起地方甲状腺肿； 严重缺碘会导致发育停滞、智力低下，聋、呆滞； 身体矮小的克汀病多碘 高碘甲状腺肿含碘食物海藻类食品、海带、虾我国 1995 年普推加碘盐（安全值内：1/ 万
15、1/5 万）氟（F）功能 对骨骼和牙齿的生长具有重要作用缺氟 造成龋齿； 引起老年性骨质疏松症 南方高温多雨地区，氟易流失，土壤、水体中含氟量较低。多氟 会破坏人体中氟、钙、磷的正常比例； 破坏牙齿珐琅质、光泽消失、氟斑牙（斑釉齿病） ； 晚期出现四肢麻木无力、腰酸背痛、骨骼变形（氟骨病）含氟食物 茶、含氟水、含氟牙膏铅（Pb）大剂量铅中毒：脑损伤；贫血 便血肾损伤尿蛋白；孕妇：畸胎、死胎、流产。铅中毒的元凶：汽车中的防震剂：四乙基铅，它随汽油的燃烧而分解为无机铅盐和氧化物排入大气，含铅汽油燃烧后，有 85%的铅排入大气，每辆汽车每年往大气中排铅达 2 公斤。据统计，城市大气的铅污染 90%以
16、上是汽油燃烧造成的。其它铅污染源有工业废气、油漆涂料低水平铅中毒：恶心、暴躁；镉（Cd）骨痛病”1968 年发现于日本富士山县神通川流域的一种奇病。当地居民长期食用镉污染的稻米和水。症状：全身疼痛肾脏受损骨质软化骨骼变形刺痛加剧骨脆易折痛死。镉与锌常相伴而生，在生物系统中有替代锌的功能，并能不可逆转地置换锌，破坏需锌的酶的生理作用，引起尿蛋白、糖尿病和癌症。一个健康成人镉含量约为 30mg，平均每日摄取量为 40g，若长期每日摄取量达 600 g，则可能患骨痛病。尽量食用锌镉比大的食物：牡蛎、豆类、面筋、坚果汞（Hg 内服 1.5kg 金属汞或静脉注射对人体无害。汞的化合物对人有害。它分为水溶
17、性和脂溶性二种。水溶性的如氯化汞是剧毒物，吸入 1g2g 即可致死；脂溶性的如甲基汞能更快地被生物体吸收，其肠道吸收率达 95%左右， 。由于其脂溶性，可长期储存在生物体内，并通过鱼、虾等水生物传给人类。 （1953 年日本一南部小镇水俣市，工厂排放的废水中含甲基汞）水俣病危害：引起皮炎；侵害神经系统；蓄积于肾脏、肝、脾； 蓄积于脑，造成脑损伤，引起头痛、易怒、颤栗、手足麻木，视力模糊乃至死亡。微量元素 缺乏及过多对人体的影响 锌 食欲不振，生长迟缓，侏儒症，智力低下，脑腺萎缩，免疫功能下降，生殖系统受损，头发早白，脱发。 铁 贫血，精神不集中，食欲不振，神态淡漠，容易感冒，脸色苍白，头痛心惊
18、，口腔炎。 锰 营养不良，生长迟缓，骨和软骨异常，智力呆滞，脑机能减退，头发胡须脱色，运动失调。 钙 易惊，佝偻病，多汗，倦怠，睡眠不安，夜啼，出牙延迟，鸡胸，下肢畸形，“O”形腿， “X” 形腿。 铜 食欲不振，贫血，免疫功能受损，毛发褪色，生长迟缓，情绪易激动。 镁 听觉迟钝，抑郁，肌肉软弱无力，眩晕，表情淡漠，心血管病。 锶 导致多汗，影响骨密度，白发，抽搦，龋齿。 铬 脑血管发育异常，类胰岛素分泌异常影响儿童消化功能。 钼 胃膜发育异常，龋齿，食管与关节发育异常。 钴 恶性贫血，消瘦，气喘，心血管病，脊髓炎，眼压异常。 硒 生长缓慢，肌肉萎缩变形，四肢关节变粗，毛发疏松，白肌症，白内障
19、。 镍 慢性尿毒症，慢性肾衰竭，肝硬化。 钒 贫血，糖尿病。 钡 胆结石，气管炎，过敏性鼻炎。 碘 甲状腺肿，智力低下，生殖功能低下，痴呆，聋哑，小矮症。 硅 关节炎，畸形，甲状腺肿。 缺 乏 钛 心脏机能异常，中枢神经系统异常，原因未明的猝死。 铅 智力低下，易激动，多动，注意力短暂，攻击性行为，反应迟钝，贫血，心率失常，干扰必需元素钙、锌、铜、铁的吸收。 铝 脑损伤，神经性和行为性退化，早老性痴呆症，加速人的衰老。 过 多 镉 慢性支气管炎，肺气肿，肾炎，肾结石，高血压，毒血症。 营养平衡营养平衡理论的主要任务就是研究人体在生命活动过程中，如何通过食物和事物链来补充、调节体内元素的动态平衡
20、，以达到提高人体健康水平的目的。 一、营养平衡的基本原则与要求 1.供给充足的优质蛋白，全面平衡人体必须的八种氨基酸，以满足机体的生长发育、组织修补和更新的需要。2.供给各种无机盐（包括微量元素） ，以满足构成机体组织和调节生理功能的需要。3.供给足够的维生素，用以满足调节生理功能，维持正常新陈代谢，增进机体健康的需要4.供给适量的食物纤维，用以维持正常的排泄及预防某些疾病的需要。5.各种营养素之间的比例适当，以便充分发挥各种营养素之间的协调效能。二、现代合理膳食的具体原则：少油、少糖、少盐、限量、多食。1.少油：减少脂肪的摄入量，少吃含高脂肪食品，如油炸食物；肉类易选瘦肉、鸡、鸭、鱼肉等；蟹
21、黄、内脏、鱼子等含胆固醇高的不易大量食用；富含油脂的汤应除去上面的油脂。2.少糖：少喝加糖的汽水、饮料、少吃含糖量高的点心等食品。3.控制低盐：少吃腌制食品，如香肠、腊肉、火腿等，做菜时少放盐、酱油、豆瓣酱、面酱等调味品。4.限量食品：应依个人的需要，适量进食动物性食品，含热量高的食品应适当控制，对淀粉质高的食物，如精粉、精米不易多吃；对酒类、零食等应有节制。5.适当多吃的食品：尽可能多的选择绿色的新鲜蔬菜和水果。三、各类营养素平衡1.总氮平衡：即由食物摄入的氮量与排泄的氮量相等。营养正常的成年人即处于总氮平衡状态，这表明机体内蛋白质的合成量与分解量基本平衡2.正氮平衡：饮食摄入的氮量多于排泄
22、的氮量。表示机体蛋白的合成代谢大于分解代谢，有蛋白质积存在体内。3.负氮平衡：即食物摄入的氮量少于排泄的氮量。表示机体内蛋白质的分解量大于合成量。这种情况见于营养不良及消耗性疾病患者。另外，当食物中任何一种必须氨基酸缺乏或不足时，则会造成体内氨基酸的不平衡，使其他氨基酸不能被利用，出现负氮平衡。4.热能平衡： 人体所需热能来自食物中的糖类、脂肪、蛋白质。这三类供给能量在总能量中所占的合理比例大致为：蛋白质占 1015%，脂肪占 2025%，糖类占 6070%，所以，热量的摄入主要靠碳水化合物食品，而且尽量从粮食中取得。控制热量的摄入，除控制碳水化合物的摄入量外，还要控制脂肪的摄入。人体每天所需
23、热量的多少决定于三个方面：一是维持基础代谢率所需能量。基础代谢率（BMR）是指食物营养在吸收后休息状态下人体维持生命过程所需的能量。其中 50%用于离子运转，其余 50%用于维持基本功能，如肌肉张力、心脏搏动及血液循环、肺呼吸、肾脏功能活动、生化转变及维持体温等。二是劳动所需能量。劳动消耗能量，劳动强度大，消耗能量也越大，所需食物也越多。三是特别动力作用。食物本身有增强能量消耗的作用，而且不同成分的食物有不同的促进作用。食物对产热能的促进作用称为特别动力作用（SDA） 。年 龄 劳 动 强 度 性别 热量（千卡）极轻劳动（办公室） 男女24002100轻劳动（教师） 男女26002300中等劳
24、动（学生日常活动等） 男女30002700重劳动（农业生产等） 男女3400300018 岁以上极重劳动（搬运采矿等） 男 4000极轻劳动 男女20001700轻劳动 男女220019006069 岁中等劳动 男女250021007079 岁 极轻劳动 男女18001600轻劳动 男女2000180080 岁以上老人 男女160014005.酸碱平衡：是由体内物质代谢产物来决定的。但主要是由食物中的无机盐来调整的。人体每日从膳食中摄取大约 30g 的矿物质，这些食物有的是碱性，有的是酸性，对于体内的酸碱平衡具有一定的意义。体内的营养物质经过代谢而产生酸性或碱性物质，从而使人体的体液保持在 P
25、H7.457.35之间，维持正常的酸碱平衡。如体液值低于 7.30 时即出现酸中毒；PH 值高于 7.50 时即发生碱中毒。1）酸性食物：凡含有 Cl、S、P 离子总量较高的食品，在体内即产生酸性产物，被认为酸性食物。包括各种肉类、海产品、禽蛋类、乳酪等动物性食品；花生、核桃、李子、杨梅、黑枣等果品类。（2）碱性食物：凡含有 Ca、 K、Na 、Mg 等离子总量较高的食品，在体内即产生碱性产物，主要有蔬菜、大部分水果、豆制品、牛奶、茶类饮料等。3）中性食物：既不含酸性离子，又不含碱性离子，是一种中性食物。它们是各类食用油脂、黄油、奶油、淀粉和糖类食物。科学研究认为，人的老化过程实际上就是人体酸化过程。临床上发现患糖尿病、慢性支气管炎、肺气病、癌症、动脉硬化等症的老人，他们血液都明显的偏酸性。所以为了防止疾病和老化，最基本的是多吃碱性食物。最近，英国科学家发现，人体大脑体液的酸碱性与智商有关。在体液酸碱性允许的范围内，酸性偏高时，智商低；碱性偏高时，智商高。由于体液的酸碱性是可以通过饮食来调节的，因此，科学家进而提出了改善儿童饮食要少吃肉，多吃豆制品和乳制品；少吃油性食品，多吃蔬菜水果；少吃甜食，多吃海产品。这种饮食习惯可以防止大脑体液酸性，有利于智商的提高。所以，人们选择食物，不仅要从食物的营养价值考虑，还要注意食物的酸碱搭配，做到科学合理搭配膳食。
