化学元素与健康论文.doc

化学元素与健康简介本文介绍了生命之必须元素以及元素与人体健康之间的必然联系，阐述了几种微量元素与疾病之间的因果关系，分别从微量元素在人体中的作用，微量元素的失衡等方面进行分析与解释，希望通过改善膳食的搭配来达到微量元素的平衡，辅助治疗各种由微量元素失衡导致的疾病。关键词 元素，营养，健康前言生物必需元素(Biological essential elements)是指在活的有机体中，维持其正常的生物功能所不可缺少的那些元素，简称为生物元素或生命元素。人体内存在的元素大致分为4类:生物必需元素;潜在有益或辅助营养元素;沾染元素;有毒元素。本论文所指的微量元素是指维持生命有机体正常生物功能所不可缺少、并且在生物体内含量极少，甚至只有痕量的元素，如铁、碘、铜、锌、铬、钻、锡、锰、硒、硅、钒、镍、铝、氟等，同时也包括一些常量元素如钙、镁等、部分沾染元素如铅等。人的生、老、病、死是与生物分子如蛋白质、肤、脂类、多糖、核酸、激素、维生素和矿物质等联系在一起的。微量元素在与上述生物分子的有机联系中，常起着关键步骤的调控作用，而且微量元素不像某些维生素能在人体内自行合成，主要来自空气、饮食和各种外源性物质，因此容易导致缺乏或过量积累。营养生态学认为，环境生态系统中，特别是土壤中的微量营养元素的相对平衡是生物健康的前提，也是食物链微量元素平衡控制的依据。近年来微量元素与健康研究以及近代医学的研究表明:许多疾病的发生与生命元素(包括常量元素和微量元素)的平衡失控有关。正文1.微量元素与植物营养植物体内的微量元素营养含量在某种程度上反映了环境中元素供应的丰缺，同时，又是生态系统微量元素营养循环的一个组成部分。目前，国内研究主要集中在微量元素在植物、土壤中的含量、组成、分布，微量元素对农作物产量和品质的影响以及微量元素之间的相互关系对植物生长的影响等研究。研究了我国热带亚热带几种人工林体内营养结构特征，分别探讨了营养元素在不同人工林的枝、根、树皮、叶等各部分的分布特征;国外亦对不同生境的药用植物五叶灌木中32种元素成分进行了分析、研究，通过对比同一药用植物在不同生境中微量元素在植物各器官的分布来探讨植物对不同生态环境的适应和反应，探讨了土壤中微量元素硼对林木生长的影响，得出对林木进行土壤施硼肥是一条防治林木缺的有效措施的结论。就土壤植物中微量元素营养与农产品品质的关系进行了探讨，同样植物性食品中的微量元素缺失或过多亦会对人体健康产生影响。2.微量元素在人体中的作用人体内的微量元素通过一定的化学形态(游离态、难溶化合物、配合物或金属有机化合物等)参与对人体的作用，例如在酶系统中起特殊的活化功能，参与激素分泌和新陈代谢、维持核酸的正常代谢等。然而，微量元素对生物体和人体的有益作用，并不是越多越好，而是有一个严格的最佳合适浓度范围，有些元素具有较大的体内恒定值，如锌、锰;有些在最佳浓度和中毒浓度之间只有一个狭窄的安全限度，如硒、镍等。亦即，人体对微量元素的需求处于一种动态平衡之中，微量营养元素的浓度效应遵循G. D.伯兰特(Bertrerld)最适营养浓度定律。微量元素的剂量和生物活性的反应关系可由下图来表示(图1) :A区代表安全与适宜的摄入量，即最适剂量范围，这是微量元素正常发挥生物学作用所必需的浓度限区;B区代表微量元素边缘性缺乏区，由于其浓度低于临界浓度下限，其功能遭到破坏;D区为微量元素严重缺乏区，功能将受到严重破坏;C区为微量元素稍过量区，由于其浓度超过临界浓度上限，其功能遭到破坏，产生边缘性中毒:E区为微量元素严重超量区，会产生严重中毒现象。注 A区:最适剂量范围; B区:微量元素边缘性缺乏区; C区:微量元素稍过量区; D区:微量元素严重缺乏区;E区:微量元素严重超量区.微量元素对人体的作用非常重大，例如钙是人体含量最多的一种无机元素(宏量元素)，主要集中在骨骼和牙齿中，维持神经与肌肉的活动，对参与体内细胞代谢的大分子合成、转运的酶有调节作用;铁是人体必需微量元素件含量最多的一种，主要存在与血红蛋白中，参与体内氧与二氧化碳的转运、交换和组织呼吸过程:锌是人体许多重要酶的组成成分，促进生长发育与组织再生，也可促进食欲，参与免疫等功能:硒是谷光甘肽过氧化物酶的重要组成成分，保护心血管、维护心肌的健康，此外，硒还有促进生长、保护视觉器官以及抗肿瘤的作用;铬在体内主要为潜在性胰岛素作用，在糖和脂肪代谢中有重要作用。3.微量元素的失衡与人类疾病一方面，人体由于饮食、生活习惯的不同，微量元素摄入不足、过量或元素间比例失调，就会对机体产生不利的影响，从而引发健康问题。例如体内铬含量高低与动脉硬化、糖尿病的发病相关:镍与心肌梗塞有关;镉与原发性高血压有关;机体缺硒时，衰老速度明显加快。某些元素之间具有相关性，若比例失调则会引发健康问题，如锌摄取过量，易置换铜，使人体胆固醇代谢紊乱，易患心脑血管疾病。另外，微量元素硒、锌、镁、铬、铜的含量及锌铜比等会影响糖尿病的内分泌和糖、脂代谢功能，它们本身含量以及与其他因素平衡与否，影响着机体的生理病理过程l另一方面，虽然疾病的发生、发展与某一环境因素中元素的丰缺之间不存在唯一的因果关系，机体不仅从食物，而且还可通过饮水及生活环境摄取微量元素，但总的生活环境中微量元素的丰缺将造成人体微量元素摄入的多少及平衡与否。众所周知的克山病就广泛分布在中国东北一西南走向的湿润半湿润的山地丘陵区，这些地区土壤水溶态硒含量低下，导致粮食中硒过低，当地居民长期摄入硒不足而产生克山病;另外，土壤中硒含量过高，人也有可能会患地方性贫血症等。在珠江三角洲和雷州半岛等地区，地下水含铁量高，长期饮用高铁地下水，可能引起铁中毒症甚至死亡。据研究调查，心血管病的发病与地质环境中的硒、铜、铝三种微量元素有关。近年来，由于农业、采矿、工业活动以及汽车尾气的排放，大量的重金属在人为作用下进入土壤生态系统中，造成土壤污染并直接伤害作物，导致微量元素在自然界中的不平衡，造成了生态环境的恶化，进而祸及人类，主要表现为由环境污染引起的急性中毒、慢性中毒、致癌、致畸、致突变等。20世纪70年代，我国湖北恩施发现的脱发脱甲症，正是由于不正确燃用当地高硒石煤造成的硒中毒。另外，随着环境污染的加剧，食品被汞污染的现象已成为十分严峻的问题，并且由于食物链的作用，食品中的汞可浓缩到原来浓度的几十万倍，汞随食物进入人体后，会逐渐渗透到细胞或脑中，引起中枢神经系统的损害，造成人体汞中毒。过量的铜有很高的植物毒性，常造成植物铜中毒，还通过饮用水和食物链进入人体，影响人体的免疫功能4.微量元素与人体健康人体的生、老、病、死是与生物分子如蛋白质、肤、脂类、多糖、核酸、激素、维生素和矿物质等联系在一起的，微量元素在与上述生物分子的有机联系中，常起着关键步骤的调控作用。研究表明，人体内含有元素周期表中的81种元素，人体所需的营养元素主要来自空气、饮食和各种外源性物质，而大气、水、食物、土壤等的化学成分本底值是由环境中所分布的岩石类型和气候条件所决定。人体内存在着一个广泛平衡的生物元素谱，它包括微量元素平衡在内的调控系统，一旦这个平衡遭到破坏，人体健康就会受到影响或损害，甚至生病。微量元素与人体健康和疾病的关系主要是研究人体需要哪些微量元素，它们在各种组织器官中的分布状况、存在状态和生理功能以及最合适的摄取量等等。国外的研究方向主要在于寻找新的证据来证明某种元素对人体的必需性以及微量元素在人体中作用机理的理论研究;而在国内，主要局限于从表观上调查单一元素与某种疾病的相关性，缺乏从理论上系统地阐述该元素对疾病的作用机理，较少对微量元素间的协同和拮抗作用进行研究、多因子和多元素分析以及植物中有机成分对微量元素的影响和作用以及两者的结合的研究较少。5.微量元素食疗近年来，食疗作为一种自然疗法为大家所重视，出现了“特殊营养食品”、“药膳”和“营养强化剂”、“保健食品”等食物，来满足人体的特殊营养需求协助治疗一些疾病，提高人体的免疫能力等。当前微量元素的药物研制多从单个元素开始，而且多从无机盐开始，之后为了减少副作用和便于机体吸收又制成有机酸盐或氨基酸化合物。如以氨基酸作鳌合剂，制成谷氨酸锌或精氨酸锌等，用以治疗口腔溃疡、食欲不振、皮炎、发育不良等;胰岛素锌还用于治疗糖尿病;硒酵母用以防治克山病和大骨节病及癌症等;葡萄糖酸酶用于治疗偏头痛和痛经等症、天门冬氨酸钾镁治疗心律失常等疾病。但主要局限在缺某种元素，就补该元素，也就是说，国内现阶段补充微量元素的方式往往是单一的和静态的，缺乏从元素平衡的角度来开发和研制功能性食品，也缺乏通过对体内元素平衡的代谢检测与通过食疗进补达到体内元素平衡效果检测的比较研究，目前国内市面上暂无将多种人体必需的微量元素和人体较缺的常量元素制成有机制剂对人体进行元素平衡治疗。另外，大部分食疗产品主要是验方，没有系统性和科学性，缺乏足够的理论支持:如植物中降血糖的机理与微量元素的关系研究需要进一步的工作;植物中微量元素之间的协同作用和拮抗作用的研究:植物中微量元素与其他有效成分之间相互作用