自然界中的有些元素对人体来说是必需的,而有些则是非必需的,甚至是有害的。凡是人体新陈代谢或生长发育所必需的元素,称为必需元素;反之,为非必需元素。必需元素中又分常量元素与微量元素两类,成人每日需要大于100毫克的称为常量元素,也有人称为宏量元素,如钾、钙、钠、磷、镁、氯、硫等。成人每日需要小于100毫克的称为微量元素,现今认为有铁、锌、碘、硒、氟、铜、钼、锰、铬、镍、钒、锡、硅、钴等。非必需元素也分两类,一类是人体新陈代谢与生长发育并不需要,但摄入少量后不会产生严重病理现象的,如铝、铋等元素;另一种不仅人体不需要,而且摄入微量也会使人出现病态或新陈代谢严重障碍,这些元素,常称之为有害元素或有毒元素,例如汞、镉、铅等。
(第一节)必需元素的功能
必需元素种类很多、功能各异,总结起来有以下几个方面:1.构成身体的重要材料:如钙、磷等是骨胳、牙齿的重要成分。
2.保持身体的酸碱平衡:体内各种生理变化,需要有一个酸碱度稳定的内环境,溶液中呈酸性的元素有氯、硫、磷等,在肉、鱼、蛋、谷物中含量多。溶液中呈碱性的元素有钙、钠、钾、镁等,在蔬菜及水果中含量多。各种水果中的有机酸,虽然有酸味,因通常在体内经代谢分解成二氧化碳与水,并不影响体内的酸碱度。
3.保持组织、细胞的渗透压:如钾离子保持细胞内液渗透压,钠离子保持细胞外液渗透压,这样就可维持体内细胞内外渗透压的平衡。
4.构成身体许多重要生理活性物质:如碘是甲状腺激素的成分,铁是血红蛋白的成分,锌、硒、钼、铁等是很多酶的成分。
5.和神经、肌肉的兴奋、收缩等相关。
现今,我国膳食模式矿物质中以钙与铁缺乏较常见,某些地区与人群也可出现锌、碘、硒、氟等的缺乏。
(第二节)常量元素与人体健康
我们现今已知的元素有一半都能在我们身体里找到。这些元素在人体中的含量差别很大。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。这里说的氧元素,并不是说人体有这么多氧气,而是指存在于包括水在内的各种含氧物质中的氧。人体中的常量元素共占人体质量的99.95%,都是人体所必需的。现介绍两种重要的常量元素。
一、钙元素
1.钙的生理功能。钙是人体内含量最多的矿物元素,约占人体重量的1.5%~2%。细胞膜中的钙控制着各种营养素穿透细胞的作用,血液的凝固、神经的兴奋、肌肉的收缩都离不开钙离子。如果血液中钙离子浓度明显下降或者升高,则上述许多作用或功能,便会出现不同程度的障碍。如血浆钙离子明显下降,其结果可引起手足搐搦症与惊厥;相反,过量的钙离子升高,会引起心脏与呼吸的衰竭,以及引起昏迷。
对健康的人来说,在循环系统中,钙总是保持在一个极为恒定的水平上,一昼夜的差异仅为±3%。近年来研究发现,高血压、视力的好坏都和钙的含量也相关。骨胳是钙的储存库,当膳食缺钙时,儿童骨胳生长缓慢;成人骨钙减少,一般不会影响血钙的稳定与钙的重要功能。
2.人体骨胳中的钙。人的骨胳是在不断更新的,按钙计算,成年人每天约有700毫克的钙要更新,相当于每天有3%~5%的骨胳溶解了,又有3%~5%的新骨胳形成了。
骨胳的主要成分是磷酸钙。一般成人体内的含钙量是1000~1250克,其中99%集中在骨胳与牙齿中,其余约1%的钙,存在于细胞内、细胞外液及血液中,称混溶钙。骨胳里的钙与骨胳外的混溶钙之间,存在着一种相互转变的平衡状态。即骨胳中的钙不断溶解变为混溶钙,混溶钙又不断沉积成为骨胳。在这种一面溶解骨胳又一面生成骨胳的过程中,如果钙的溶解量与钙的沉积量相等,就称作平衡状态。如果在相同时间里,钙溶解得多,而沉积得少,就会产生骨质疏松现象。
3.钙的吸收。人体主要通过吸收食物中的钙頼补充体内的需求,许多食物都含有丰富的钙。但是,食物中的钙大部分都不能被吸收。成年人只能吸收20%左右,而80%左右的钙,仅仅是到人体内作了一次旅行,都被排泄出去了。
钙的吸收效率低下的是由多方面原因造成的。首先是维生素D的缺乏对吸收的影响。维生素D能促使小肠吸收钙与磷,使血液中钙、磷含量增高,促进骨胳的更新。当维生素D缺乏时,钙的吸收率就会降低。其次是食物中的其他成分,也能影响钙的吸收。
例如,有不少蔬菜中都含有草酸,而草酸能和钙生成难溶解的草酸钙。难溶的沉淀物是不能吸收的,只能排泄出去。常见的蔬菜中,如菠菜、苋菜都含有较多的草酸。除蔬菜外,谷类粮食中也含有较多的草酸。再其次是年龄的大小也影响钙的吸收。婴儿可以吸收食物中钙的50%以上,儿童吸收40%左右,成年人吸收约20%,40岁以上的成年人,钙的吸收率平均每10年减少5%~10%。老年人的骨质会逐渐变得疏松。另外,就人体状况而言,当机体缺钙时,钙的吸收率提高;腹泻时食物通过迅速,钙的吸收减少;体育锻炼增加血液循环,牵引刺激骨胳,可促进钙代谢,提高钙的吸收率。
4.钙的需要量及富含钙的食物。根据人体对钙的需要,世界卫生组织建议每日钙的供给量:成年人为400~500毫克,乳母、孕妇为1000~1200毫克。我国的规定稍微多一些。
在饮食方面,钙的来源以牛奶及其他奶制品为最好,不仅含量多而且吸收好。豆类制品、虾皮、蔬菜等,含钙也比较丰富。食品制作时加上些醋,可使钙较多地溶解出来。吃醋酸蛋能补钙,疗效显著。蛋壳主要是钙化合物,经醋浸泡30~48h后,蛋壳被溶化,生成醋酸钙,醋酸钙溶于水,呈弱酸性,促进了肠胃对钙离子的吸收,以补足人体正常的需钙量。
5.钙缺乏症。人体如果缺乏钙,则对机体有以下影响,导致各种疾病。
(1)佝偻病与成年人骨软化症。在佝偻病的病因中,除维生素D缺乏外,还有婴幼儿生长过快,先天在体内贮存的钙不足,以及钙的吸收利用障碍等。佝偻病是3岁以下儿童的常见病,它有许多症状,如小儿易怒、烦躁、多汗以及秃发、出牙迟等,但最明显的特征,仍是骨的钙化不足,骨胳变软。如方颅,鸡胸以及由于承受体重的缘故,而使下肢弯曲,如X形腿、O形腿等;小儿学坐后,甚至脊柱弯曲,并在长大后,成为后遗症。因而除晒太阳、补给维生素D外,从怀孕前期即要摄入较多的钙,并使钙在体内有一定积蓄。当然,在幼儿时期更不能缺钙。成年人缺钙与维生素D,还会使成熟骨胳脱钙,而出现骨软化症。由于胎儿的骨胳、牙齿的钙化速度,从第8个月起突然加速,如孕妇的供钙不足,必然要从母体牙齿与骨胳中夺取大量的钙(以及磷等),满足自己的需要,所以孕妇、乳母中,发生骨软化症的人数较多。骨软化症变化最显著的部位是盆骨与下肢,可见孕妇、乳母注意钙的补充非常重要。
(2)骨质疏松症。骨质疏松症的主要特征是骨中钙减少,骨质变脆、密度降低,从而容易发生骨折。调查显示,钙的摄入量每日少于0.5g的人,骨质疏松症的发病率明显较高,而每天钙的摄入量为1.5g的人则相反。对妇女来说,以雌激素治疗,同时又增加钙的摄入量,可以使骨钙的损失明显减缓。此外,经常接受日光照射,也可以延缓或减轻骨质疏松症的发生;如非洲人每天摄入的钙并不多,但患骨质疏松病的人也并不比一般人多。其原因,至少包括日晒能够增加人体中的维生素D,而维生素D能够促进肠道对钙的吸收。
二、镁元素
1.镁的生理功能。镁在人体的新陈代谢过程中起着十分重要的作用。它是许多酶的激活剂,如生命赖以生存的氧化磷酸化酶的代谢就必须有镁参与才能进行;镁能使钾进入细胞内,使钠钾ATP酶泵正常运转,以保证细胞的正常代谢功能,保证ATP和ADP的转换。
在人体中镁除有上述作用之外,还具有其他多种功能。例如镁对神经系统有镇静作用与加强老年人神经抑制功能。据分析,人从孩提到老年,均需要镁盐沉积在骨胳中,才能保证骨胳正常生长,特别是牙齿中含镁量更多,含量过少则会影响功能。
总之,无论从生理或生长来看,镁元素是人类必需。另据医学家研究,一个成年人每天应摄入350毫克镁,才能保证人体需要;儿童与老年人摄入量还应更多一些。
2.影响镁吸收的因素。一般说来,人们的日常饮食中镁的含量非常丰富,在肠道中的吸收情况也十分良好。但鱼、肉、蛋和虾等动物性食物中,丰富的磷化合物却阻碍了镁离子的吸收。绿色蔬菜的含镁量居食物之最,但蔬菜加工过程中,损失量却很大。机体的应激状态,可使体内镁的排泄大增,饮酒会使食物中的镁在肠道中吸收困难,并使镁的排泄增强(尿镁增多)。咖啡和茶喝得太浓太多,长期用药(有些药物可影响镁的吸收),体内细菌、病毒的感染可增加镁的消耗从而引起缺镁。居住地饮水中镁的含量低,以及偏食等都可导致体内缺镁。
3.缺镁与补镁。缺镁会导致横纹肌、平滑肌的代谢障碍,产生周身酸痛乏力,胃肠蠕动减弱,引起食欲减退与腹胀。缺镁会使大脑皮层神经冲动的产生与传递异常,导致皮层下植物性神经中枢功能平衡失调,产生所谓的“植物性神经功能紊乱”。缺镁可使冠心病人易发生严重的心律失常等现象。
现今公认,葡萄糖耐受失调等糖代谢紊乱症和镁代谢平衡的失调与肥胖病、高胰岛素血症的产生相关,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,从而使得体内升血压物质的作用增强。缺镁使病人对胰岛素的敏感性下降,造成高胰岛素血症与糖代谢紊乱,诱发糖尿病。在患有上述疾病时,补镁可全面改善糖代谢指标,降低血管并发病症的发生率。美国糖尿病协会建议糖尿病患者常服镁剂。
许多食品都含有镁,肉类、蛋类,豆类等含镁量都较多,其中以豆芽、大豆、花生含量最高,上述食品分别含镁量为523毫克、322毫克与336毫克,因此,给儿童与老人多吃些上述食品是有好处的。
虽然镁是人体的必需元素,但是还应注意适量,一个成年人体内含镁约为20克为宜,少了不好,多了也会有害。