[科普中國]-微量元素

微量元素在人體中存在量極少，通常指低于人體體重0.01%的礦物質。

微量元素是相對主量元素（大量元素）來劃分的，根據(jù)寄存對象的不同可以分為多種類型，目前較受關注的主要是兩類，一種是生物體中的微量元素，另一種是非生物體中（如巖石中）的微量元素。

人體每日對微量元素的需要量很少，但對人體來說必不可少。1

基本含義微量元素(trace element)，又名痕量元素，未有統(tǒng)一認可的定義。習慣上把研究體系(礦物巖石等)中元素含量大于1%稱為常量元素或主要元素(major element)，把含量在1%-0.1%之間等那些元素稱為次要元素(minor,subordinate)元素，而把含量小于0.1%稱為微量元素,或稱痕量元素。有人把次要元素也看作微量元素，這取決于研究者的興趣和對研究問題的幫助。有人認為，在地殼和地球物理中除了O、Si、Al、Fe等幾個豐度最大等元素外，其余的可稱為微量元素。我們又把人體中存在量極少，低于人體體重0.01%，稱為微量元素。具有一定生理功能，并且必須通過食物攝取的微量元素稱為必需微量元素。

所謂微量元素也是相對的，因研究對象不同而異。例如，在偉晶巖中，許多地殼豐度極低的元素可以達到相當程度的富集。如一般情況下鋯屬于微量元素，但是在鋯石中它成為主要元素。多數(shù)場合下元素鉀、鈉是常量元素，但在隕石中它們的含量屬于微量元素,而鎳則被視為主要元素。因此，當我們討論微量元素時,必需要指出其所在的體系。

非生物體巖石中微量元素基于地球化學行為可分為：

稀土元素（REE）：原子序數(shù)57-71的鑭系元素以及與鑭系相關密切的鈧和釔共17種元素在地球化學上又稱之為稀土元素，包括：La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Sc，Y。

鉑族元素（PGE，原子序數(shù)從44至46以及76至78），如果包括金也稱之為貴金屬元素，包括：Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt，(Au)。

過渡金屬元素（原子序數(shù)從21至30）。包括：Sc，Ti，V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zn

高場強元素（HFSE）包括鑭系元素，Sc和Y，以及Th，U，Pb，Zr，Hf，Ti，Nb，Ta

低場強元素（LFSE）又稱大離子親石元素(LILE)，包括：Cs，Rb，K，Ba，Sr，二價Eu和二價Pb

生物體植物體植物體除需要鉀、磷、氮等元素作為養(yǎng)料外，還需要吸收極少量的鐵、硼、砷、錳、銅、鈷、鉬等元素作為養(yǎng)料，這些需要量極少的，但是又是生命活動所必須的元素，叫做微量元素。

人體人體是由50多種元素所組成。根據(jù)元素在人體內(nèi)的含量不同，可分為宏量元素和微量元素兩大類。凡是占人體總重量的萬分之一以上的元素，如碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣、鎂、鈉、鉀等，稱為常量元素；凡是占人體總重量的萬分之一以下的元素，如鐵、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷、氟等，稱為微量元素（鐵又稱半微量元素）。微量元素在人體內(nèi)的含量真是微乎其微，如鋅只占人體總重量的百萬分之三十三。鐵也只有百萬分之六十。

微量元素雖然在人體內(nèi)的含量不多，但與人的生存和健康息息相關，對人的生命起至關重要的作用。它們的攝入過量、不足、不平衡或缺乏都會不同程度地引起人體生理的異?；虬l(fā)生疾病。微量元素最突出的作用是與生命活力密切相關，僅僅像火柴頭那樣大小或更少的量就能發(fā)揮巨大的生理作用。值得注意的是這些微量元素通常情況下必須直接或間接由土壤供給，但大部分人往往不能通過飲食獲得足夠的微量元素。根據(jù)科學研究，到目前為止，已被確認與人體健康和生命有關的必需微量元素有18種，即有鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、錫、硅、鍶、硼、銣、砷等。這每種微量元素都有其特殊的生理功能。盡管它們在人體內(nèi)含量極小，但它們對維持人體中的一些決定性的新陳代謝卻是十分必要的。一旦缺少了這些必需的微量元素，人體就會出現(xiàn)疾病，甚至危及生命。比較明確的是約30%的疾病直接是微量元素缺乏或不平衡所致。如缺鋅可引起口、眼、肛門或外陰部紅腫、丘疹、濕疹。又如鐵是構成血紅蛋白的主要成分之一，缺鐵可引起缺鐵性貧血。國外曾有報道：機體內(nèi)含鐵、銅、鋅總量減少，均可減弱免疫機制(抵抗疾病力量)，降低抗病能力，助長細菌感染，而且感染后的死亡率亦較高。微量元素在抗病、防癌、延年益壽等方面都還起著非常重要的作用。

1990年FAO/IAEA/WHO三個國際組織的專家委員會重新界定必須微量元素的定義并按其生物學的作用將其分為三類：

（1）人體必需微量元素，共8種，包括碘、鋅、硒、銅、鉬、鉻、鈷、鐵。

（2）人體可能必須的元素，共5中，包括錳、硅、硼、釩、鎳。

（3）具有潛在的毒性，但在低劑量時，可能具有人體必需功能的元素，共7種包括氟、鉛、鎘、汞、砷、鋁、錫。

一些必需微量元素對人體的重要作用及成年人每天的適宜攝入量，如表所示：

常見微量元素鉻鉻是人體必需的微量元素之一，十八世紀末由法國化學家Louis Vauquelin首次發(fā)現(xiàn)并命名，在機體的糖代謝和脂代謝中發(fā)揮特殊作用。但在隨后的100多年中，這種礦物質元素被認為是一種有害元素，甚至是致癌物質，其應用也局限于印染、制革、化工等行業(yè)。直至1957年，Schwarz 和Mertz觀察到鉻在糖代謝中的作用，提出葡萄糖耐量因子假說，并通過實驗逐步證實，Cr3 是啤酒酵母中葡萄糖耐量因子(Glucose Tolerance Factor,GTF)的活性組成部分。隨后用鼠和人進行的大量研究表明：三價鉻主要通過GTF協(xié)同 。

鉻元素膠囊和增強胰島素的作用，從而影響糖類、脂類、蛋白質和核酸等的代謝，影響動物的生長、繁殖、產(chǎn)品品質及抗應激、抗病能力，并認為鉻(Cr3 )是人和動物機體必需的微量元素。后來，Mertz證實了GTF是以尼克酸－三價鉻－尼克酸為軸心，谷氨酸、甘氨酸和半胱氨酸為配體的物質。他還證實了鉻的生物化學作用主要是作為胰島素的增強劑，通過胰島素影響糖、蛋白質、脂肪和核酸的代謝，從而證明了鉻是人和動物的必需微量元素之一。此后，許多學者對鉻的代謝、生物學功能及在養(yǎng)殖業(yè)中應用作了大量的研究，取得了一些積極的成果和可喜的發(fā)現(xiàn)。

人體內(nèi)鉻幾乎都是3價的，它很穩(wěn)定，人體內(nèi)約含鉻6mg，它廣泛地存在于人體骨骼、肌肉、頭發(fā)、皮膚、皮下組織、主要器官(肺除外) 和體液之中。人體對無機鉻的吸收利用率極低，不到1%；人體對有機鉻的利用率可達10～25%[王文君. 飼料博覽，2000,(10) : 12～13]。正常成人需求量20～50μg /d，兒童、孕婦和老人為50～110μg /d，糖尿病患者和肥胖人群為50～200μg /d。鉻在天然食品中的含量較低、均以三價的形式存在。啤酒酵母、廢糖蜜、干酪、蛋、肝、蘋果皮、香蕉、牛肉、面粉、雞以及馬鈴薯等為鉻的主要來源。人們主要從食物、飲水和空氣攝取一小部分鉻。

鉻與脂類代謝

鉻與脂類代謝的關系，國內(nèi)外都做過廣泛的研究：補鉻可通過調節(jié)各種脂蛋白含量和膽固醇的代謝而對機體的脂類代謝產(chǎn)生有益的調節(jié)和改善作用；動物日糧補鉻可降低血清甘油三酯和總膽固醇的含量，并提高高密度脂蛋白（HDL）的含量。鉻可能通過兩種機制調節(jié)脂類代謝，一是日糧補鉻可提高胰島素活性（缺鉻時活性降低，并通過糖代謝誘發(fā)脂類代謝紊亂），調節(jié)脂類代謝、改善機體血脂狀況，因而和人類冠心病、高脂血癥及動脈硬化等的發(fā)生有關；二是鉻可加強脂蛋白酶（LPL）和卵磷脂膽固醇?；D移酶（LCAT）的活性，LPL和LCAT對于合成HDL有重要作用，機體缺鉻則HDL的合成減少，含量下降。

一些證據(jù)表明，鉻能增加膽固醇的分解和排泄。Abraham等（198糖尿病人的鉻性化營養(yǎng)0）證明鉻不僅能降低兔主動脈上膽固醇的沉積，而且能清除沉積于主動脈上的膽固醇。Page（1993）在生長肥育豬日糧中添加不同水平的吡啶羧酸鉻（PicolinateChromium），豬血清中膽固醇水平顯著降低。Lein（1996）在生長豬飼糧中添加200ppb的鉻（GrPic），血清甘油三脂和低密度脂蛋白膽固醇顯著下降（P