1.营养学上的第三次大飞跃
微量元素对人体的必需性和与人体健康关系的探讨,被认为是继蛋白质及维生素发现后的营养学的第三次大飞跃。
1)微量元素与生命息息相关
生物进化论告诉我们,最早的生物来自海洋,生物体内几乎含有海洋里的各种元素,它们与体外环境形成一种平衡。直至到
了在陆地生存的人类,其体内的元素也基本上与体外的环境形成一种平衡,也往往含有自然界的各种元素,一个健康的人,
体内的元素也同样保持着一定的比例。但人体结构之奥秘、成分之复杂,要透彻了解却是非常不容易的。诸如人体中元素的
状况、作用,特别是与生命息息相关的微量元素的状况、作用,一直是人们关心的问题。随着科学的发展,科学家不断探索、
研究,才初步解开了其神秘的面纱。
微量元素学科是营养学中近50年来逐渐形成的一个新兴分支。人们对微量元素的了解和重视,是与近代科学技术特别是尖端
新技术和理化分析手段的迅速发展分不开的。它的功劳在于使生物样品中含量极微的微量元素可以检测出来。此外,细胞生
物学和分子生物学的发展又为微量元素的生物化学作用提供了研究手段。
微量元素与人的生命、健康、长寿以及工农业生产息息相关。随着微量元素科学研究的逐渐深入,目前已渗透至医学保健、
食品营养、生物化学及工农业生产等领域,开展了微观的、甚至超微观的检测,进行分析和研究,使一些过去难以解释的生
物化学现象得到澄清,使一些难以防治的疾病得到了新的、可靠的解决途径。如,克山病本来是世界各国长期以来一种原因
不明的、难以治疗的地方病,经过我国科学家的多方努力,发现缺硒是其病因之一,从而使该病基本得到了有效的防治,
1979年,我国公布了这一成果,令世界瞩目,并使硒与慢性疾病关系的研究上了一个新台阶。
2)“人是泥做成的”
“人是泥做成的”这句话原出自宗教经书,但从现代化学分析看,世界上一切生物包括人都是以元素为基础构成的,地球上天
然存在的元素在生物体内几乎都可以找到,而且在人的生命活动过程中,还不断地与环境(食物、水、土壤、空气)进行着以化
学元素为基础的物质交换。自然界(地球)中的元素很多,从《元素周期表》中可查到的为103种,这些天然元素凡是以水溶形
式存在的,都可以通过食物、饮水及其他途径进入人体。因此,人体中几乎含有元素周期表中自然界存在的所有元素,且在人
体组织中各种元素的含量与环境中的元素组成趋势大体是一致的。
“地球”、“环境”、“泥”是一体的,从这方面来讲,“人是泥做成的”是有一定道理的。
3)宏量元素是人体主要组成元素
人体中各种元素的含量差别很大,一般可将其分为宏量元素和微量元素。宏量元素人们也称之为“常量元素”。我们从相对应
微量元素来论,就称之为宏量元素。它们每一种含量占有人体重量的0.01%以上,并且是人体主要的组成元素或结构元素。这些
宏量元素,按其在人体内的含量多少顺序排列为氧(O)、碳(C)、氢(H)、氮(N)、钙(Ca)、硫(S)、磷(P)、钠(Na)、钾(K)、氯(Cl)
和镁(Mg)等共11种,其中O、C、H、N又称有机元素。它们占据了人体元素构成总量的99.95%,O、C、H、N、Ca、S及P等
7种共占了94%,而H、O以结合为水的形式占有65%,成为人体基本结构元素。所有宏量元素原子序数均较小,且1/3左右为
非金属元素,其中Na、K、Ca、Mg四种为轻金属。
这些元素除钙、磷等元素是骨骼主要成分,形成骨架以支撑身体体型和维持有利于运动的态势外,在人体中的主要生理功能是维
持细胞内和细胞外液体的渗透压平衡;调节体液的酸碱度即pH值,因而有成酸食物(含硫、磷、氯元素为主)和成碱(含钙、镁、钠、
钾为主)食物;维持神经和肌肉的细胞膜的生物兴奋性,传递信息使肌肉收缩;此外,还可使血液凝固,起止血作用;酶是体内代
谢的重要成分,但是酶尚需通过某些元素的激活才能发挥其作用。
4)微量元素是体内“微乎其微”的一类元素
与宏量元素相对的一些含量很低的、在体内存在的另一类元素是微量元素,亦称痕量元素。目前体内检出的已达70种以上,几乎都
能在元素周期表中自然界存在的元素中找到。它们在体内的共同特点是浓度很低,其含量均小于人体重量的0.01%。
1990年,FAO/IAEA/WHO营养专家委员会又提出了在人体组织中的浓度小于250μg/g含量的元素为微量元素。也就是说,微量元素
在人体内的含量是以微克或毫克计算的。由于其量的微乎其微,需要摄人的数量相当少,因此,膳食外的补充,也就必须非常谨慎。
5)微量元素必需性的三个条件与其三类不同的情况
微量元素按其生物学作用可分为必需的和非必需的两大类。元素的必需性是建立在维持生命和人体正常生理活动两方面。1972年,
美国学者提出了三个条件(三个标准),即
(1)该元素长期摄入不足将导致生理功能损伤;
(2)补充该元素达到生理水平,即可预防或治疗这种损伤;
(3)有一个以上相互独立的研究报告和一个以上动物品种的实验证明。
根据上述要求,对微量元素必需性的判断有以下三类情况:
第一类为天然条件下因元素缺乏所发生的缺乏病。如1832年发现黄萎病患者血中铁含量低于正常人;1850年报告甲状腺肿的发生与
碘缺乏有关;1935年探索出钴缺乏是牛羊消瘦病的原因;1961年伊朗的锌缺乏病和1979年我国报道的硒缺乏病等。
第二类是通过动物试验,用缺乏某元素的天然或合成饲料造成缺乏模型。如,1928年证明了铜为大鼠和家兔所必需,1931年和1934
年又阐明了锰和锌为大鼠和小鼠所必需;1953年报告了钼是大鼠所必需的;1957年证明了硒是大鼠必需的;1959年又证明了铬为大
鼠所必需。
第三类是德国发明了塑料隔离器技术后,在严格控制环境污染的纯净条件下造成的动物模型。1970--1972年间利用这项技术陆续证明
了锡(Sn)、镍(Ni)、钒(Ⅴ)、硅(Si)、氟(F)为大鼠等动物所必需。1974一1991年间又分别证明了铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、锂(Li)、硼(B)、
溴(Br)等为动物所必需。1973年,WHO专家委员会按上述判断标准将已发现的14种微量元素,即铁(Fe)、碘(I)、铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)、
钴(Co)、钼(Mo)、硒(Se)、铬(Cr)、镍(Ni)、锡(Sn)、硅(Si)、钒(V)和氟(F)等认定为动物所必需,提出了它们的日摄入量范围。
6)人体究竟有多少种必需微量元素
对微量元素必需性的认识,主要是通过动物实验研究,在长期的探索中积累了相当丰富的资料,研究文献中所记载必需微量元素的数目,
至1973年,世界卫生组织(WHO)已确定为上述的14种。
美国营养学会及食品部门1980年按不同年龄和生理状况确定了铁(Fe)、锌(Zn)、碘(Ⅰ)、铜(Cu)、锰(Mn)、氟(F)、铬(Cr)、硒(Se)、钼(Mo)
等9种元素的膳食供给量或安全摄入水平;我国1988年修订的营养素推荐供给量中只提出了Fe、Zn、I、Se等4种元素;英国还曾提出过
硅(Si)元素的摄入量。
1990年,FAO/IAEA/WHO的专家委员会根据1973年以来的研究结果和认识,提出了人体必需微量元素的概念是指人体内的生理活性物质、
有机结构中的必需成分;当从饮食中摄入的量减少到某一低限值时,即将导致某一种(某些)重要生理功能的损伤。同时,该委员会还强调一
种元素在一个动物种属的实验中证明是必需的,但不能推论该元素也是另一种动物或人体所必需的,如要确定,则一定要通过不同动物实验
或人群的调查、研究来加以验证。
该专家委员会将以往已确定的“必需微量元素”重新进行分析归类,共分为三类:第一类为人体必需的微量元素,有碘(I)、锌(Zn)、硒(Se)、
铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)等8种;第二类为人体可能必需的微量元素,是锰(Mn)、硅(Si)、镍(Ni)、硼(B)、钒(V)等5种;第
三类具有潜在毒性,但在低剂量时,对人体可能具有必需功能的微量元素,包括氟(F)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铝(Al)、锂(Li)、
锡(Sn)。
1973年,WHO专家委员会所认为的14种“必需微量元素”中,锰、硅、镍、钒等4种元素被认为对人体只是“可能必需”。而氟与锡对人体
有潜在毒性,只是在低剂量时,才可能显示其必需功能。
必需微量元素的种类从少到多,再由多到少,真是一波二折,这也是一个不断认识的过程。但从中可以看出,人体的结构是非常复杂的,对
人体奥秘的探索也是非常艰巨的。可以预料,随着科学研究的深入,今后必将陆续地发现另一些对维护人体健康有密切作用的必需微量元素。
7)必需微量元素的需要量极少
必需微量元素的每日需要量有以毫克计算的,但种类较少,如铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)等;人体需要量小于毫克者,其中有的由于其需要的
量相当少,而被称之为必需超微量元素,如碘(I)、硒(Se)、钴(Co)、钼(Mo)等。微量元素中大多属于此类,这些微量元素的含量大致已经清
楚,但在体内存在的状态我们了解还不多。
微量元素在体内的分布呈高度的不均匀性,各元素间的差异有的可以达到2~3个数量级,个别的甚至可达10个数量级左右。即使是同一微量
元素但在不同的组织或器官中的含量差别也很大。
正由于微量元素在体内的含量很低,其需要量也很少。如过高摄入,将可能对人体健康引起不良影响。当然,摄入不足(过少),对人体健康
的影响也不能低估。
2.微量元素的生理作用
1)微量元素是人体内代谢的基础
微量元素对人体的必需性、与人体健康关系的探讨,被认为是继蛋白质、维生素发现后的营养学的第三次大飞跃。国内外大量研究表明,
它在人体中的总量虽然很少,但参与了许多酶的组成或激活,起到了十分重要的作用。
自20世纪20年代发现了呼吸酶中含有铁以后,到现在从已知的1000多种酶中提取或制备出的金属酶就有100多种,并逐渐弄清楚了它们的功能。在微量元素的研究中,随着人们对其生理、生化作用的认识逐渐加深,高纯度合成饲料和微量元素缺乏的动物模型研制成功,精密检测方法的建立等,还会不断地取得新的突破。这些含有金属的酶大体可以分为以下两大类:
一类叫金属活化酶,这类酶必须要有某种微量元素存在,才能显示活性,发挥其催化作用,因而称之为金属活化酶。这类酶与金属元素的结合往往是可逆的,解离常数大,金属元素极易从酶蛋白中游离出来,其活性的专一性也不强,如锰(Mn)、铁(Fe)、铜(Cu)、钼(Mo)等作为酶的激活剂时,酶的活性增强,当其金属元素与酶蛋白分离后,则酶的活性大部分消失。
另一类酶与金属元素的结合很牢固,不易游离,并显示出某些特异性,如氧化酶中的铜、水解酶和脱氢酶中的锌和铁、卟啉中的铁等。
微量元素在酶系统中的作用,有的是直接参与催化作用,有的是金属元素与底物形成多种形式的结合物而发挥作用。有时,微量元素与反应物结合,使体内的平衡遭到破坏,从而使反应得以继续下去。
因为人体对微量元素的需要量很少,一般地说,食物中普遍的含有这些成分,只是其种类与含量不同而已,因此,严重的微量元素缺乏并不多见,常见的不足与缺乏中,多数呈现为边缘性的缺乏,而对人的健康和生长发育产生慢性影响。
2)微量元素影响着少年儿童的生长发育
少年儿童的生长发育,受众多因素的影响,微量元素在少年儿童的生长发育过程中的影响,常特别突出,究其原因是:
(1)微量元素藉酶的作用直接参与人体的生长发育过程,如锌之于核酸、蛋白质的合成,从而影响器官的形态和功能;碘构成甲状腺素以促进生长;镍、钒、硅等可加快幼年时期的生长速率等。
(2)少年儿童是微量元素缺乏或不平衡的高危人群,如缺铁、缺锌较多见,是因为胚胎时期贮藏量较少和年幼时的需要量较高之故。但限于目前人们对微量元素的认识有限,还不可能通过调整膳食摄人量使其达到人体适宜的最佳水平,故而在医生的指导下予以补充是适宜的。
3)微量元素在体内的功能必需微量元素对人体是极其重要的,有很多作用,具体的有以下几个方面:
(1)酶的组成成分或激活剂:酶系统中总是有一个或几个微量元素在起着特殊的活性中心作用。如过氧化酶中的铁、碳酸酐酶中的锌、酪氨酸酶中的铜等。当将这些酶中有关的微量元素除去,酶的活性就立即丧失。
(2)某些激素的合成、释放及其与靶器官的结合中起着重要作用。如碘浓度的增加或减少对甲状腺素的作用就是这样(参见碘一节)。
(3)参与体内物质的输送:如铁为血红蛋白的成分,参与了氧的运送;锌为碳酸酐酶的成分,参与了二氧化碳的排出。
(4)某种维生素的组成成分:如钴是维生素B12的成分。
(5)近年来发现核酸中含有钒、铬、锰、锡、铁、钴、镍、铜、锌等多种微量元素,估计这些元素对核酸的结构和功能均具有某种特殊作用。
(6)与肿瘤间的关系,已有研究发现,某些微量元素的过多或过少,可能是肿瘤引发的原因之一,碘就是一个典型的例子,如机体缺碘,可引起单纯性甲状腺肿;通过反馈作用,使垂体分泌过多的甲状腺素,进而引发肿瘤;过量的碘摄入是甲状腺癌肿的一个原因。
(7)与致畸的关系:由于核酸是遗传信息的物质,含有多种微量元素,当其含量不足或过多时,均可影响遗传信息,如发生在生殖细胞,最后常可引起畸形;发生在体细胞将导致肿瘤。
4)微量元素在体内作用的条件
自20世纪70年代以来,由于先进的分析方法及同位素示踪技术的应用,开始了探讨人体细胞和组织中微量元素作用的形式,过量或缺乏时的功能障碍,临床表现和病理变化等。初步结果表明一些微量元素对维持人体最佳健康状态是不可缺少的。对人体的代谢有着重要的作用。微量元素在体内具备的条件是:①恰当的数量;②适宜的价态;③人体的一定生物学部位;④与确定的受体结合。由于各种微量元素的理化性质不同,故在人体内都有各自独特的生物学效应,其表达依赖于人体的内环境,并为生物遗传特性所制约,有周期(即昼夜)节律性,或叫生物振荡。
铁(Fe),在体外溶液中是有多种价态的氧化物,而体内对铁(Fe)的价态有明显的选择性,只有二价铁(Fe2+)才能被抗体吸收利用;而三价铁(Fe3+)对载氧蛋白的结合力比二价铁(Fe2+)要高出很多倍,故二价铁的血红蛋白络合物极易被氧化成三价铁
(Fe3+)后进入体内,在这个转化过程中,需要有铜(Cu)、维生素C等还原剂的同时参与。
过去认为对人体有害的元素如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等在周期表中所处的位置均与必需微量元素相临近,其危害性主要是在一定条件下对必需微量元素生物学效应的干扰。一些海洋生物对铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)的浓缩指数常大于必需微量元素,并达到105~106数量级,故食用这些海产品时需要考虑其产地环境,特别是这些元素的污染状况。
5)微量元素作用的双向性
一些元素在人体内的影响具有双重效应,如不足或缺乏,可引起相应缺乏病,过多了,又将可能发生中毒。其中已经明确证实有双重效应的微量元素,如钴(Co)、锌(Zn)、氟(F)、铬(Cr),它们的双重效应如表1所示:
几种微量元素的双重效应 | ||
元素 | 缺乏引起的疾病 | 过量引起的疾病 |
Co | 贫血症 | 冠状衰竭,红细胞增多 |
Zn | 侏儒症 | 金属烟雾发烧症 |
F | 龋齿 | 氟斑牙、氟骨症 |
Cr | 非正常糖代谢 | 鼻中隔穿孔 |
有的地区水和土壤中有过量的硅(Si)而缺少铁(Fe)、铜(Cu)时,可导致代谢失常进而引起白血病;这些地区的居民若摄入足够的二价铜,即可避免这种情况发生。英国发现白垩土及石灰岩地区的居民中,癌的发病率低,被认为与当地硅(Si)含量较丰富有关;南非土壤中缺铜(Cu)、钼(Mo)、铁(Fe)的地区,发现咽喉癌发病率有增高现象,而土壤中有高含量的锌(Zn)、铬(Cr)时,肠和骨瘤发病率有升高的倾向。
6)微量元素的最佳营养曲线—平台现象
必需微量元素在体内的作用有一定的生理剂量范围,如膳食中微量元素缺乏可导致细胞结构和生理功能异常,不足将出现缺乏症状;而摄入过多又会引起中毒。在不足与过多之间呈现出一个最佳营养曲线平台的现象。平台的宽窄,不同的微量元素是不同的,当然,平台愈宽,其最佳作用带、安全范围就愈大。如铁平台愈窄,其最佳作用带、安全范围就愈小,也就是说,有效作用剂量与有毒害剂量之间相差很小,极需密切注意应用的剂量,否则极易引致危害。
所谓平台,即适宜的安全摄入量。不同的元素,有不同的适宜量范围;不同的元素,有不同的生物影响曲线。有人总结了饮水中碘含量与甲状腺肿患病率的关系,由缺碘过渡到高碘地区的患病率曲线呈“U”形,其曲线与上述图例方向相反,其底线为最佳曲线平台,故缺碘与碘过多均可引起甲状腺肿。
一般地说,微量元素对人体的适宜剂量与中毒剂量之间距离大小与元素价态及其化合物有关。
7)微量元素在体内的存在形式
微量元素在体内代谢过程中主要起着催化作用,所参与的反应多种多样,其作用也有各自的特异性。如钴(Co)为维生素B12的组分;铁(Fe)在血红蛋白中的主要作用是输送氧;碘(I)为合成甲状腺素所必需,等等。
微量元素作用的这种特异性,主要取决于元素的:原子价、氧化还原电位、离子半径、配位数、配位结构和配位体的交换速率等因素。对人体而言,则还与生活、工作的环境条件、人体状态和氧的供给都有着直接或间接的影响。
所以,微量元素在体内的作用与其存在形式和条件有关,从微弱的离子效应到蛋白质的特异结合有多种多样,如金属酶、金属蛋白质、金属结合酶、金属离子与高分子蛋白质间的非特异性结合,以及自由离子的不同化学类型等。
8)微量元素在人体中的分布
微量元素在人体的所有器官中均可以检测到,由于多数为不均匀分布,故其含量或多或少,相差很大。在脏器或组织中含量较高的一些微量元素见表2。
微量元素较高的脏器或组织 | |
元素 | 脏器或组织 |
Co | 肝、肾、肌肉 |
Cr | 心、肺、肝 |
Cu | 肌肉、骨骼、肝、脑 |
F | 骨、齿、指甲、头发 |
Fe | 血液、肝、脾、骨 |
I | 甲状腺、肌肉、肾上腺 |
Mn | 骨骼肌、肝、胰、脑 |
Mo | 肝、肾 |
Se | 肝、胰、肾、心 |
Zn | 视网膜、胰岛、前列腺 |
人体微量元素分布的这种不均匀性,表明人体的某一器官或组织结构与微量元素的特异性之间有密切关系。在某些病理情况下,体内微量元素含量及代谢亦将发生变化。因此,检测组织或体液中的微量元素含量或有关物质的生物活性水平,将有助于探讨其发病机理,并可应用于临床诊断和预后、防治。
9)体内微量元素的相互作用
人体内各种微量元素之间在某一含量水平时可出现协同作用或拮抗作用,而在平时则处于一种精细的平衡状态中。由于微量元素电子结构和化学物理特性的差异,有的元素彼此间尚存在着生物性干扰作用。
已知微量元素间有拮抗作用的为:铜(Cu)与钼(Mo);铜(Cu)与锌(Zn);铜(Cu)与铁(Fe);镉(Cd)与铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn);铁(Fe)与硒(Se);硒(Se)与砷(As);硒(Se)与汞(Hg)等。已知微量元素间有协同作用的为:砷(As)与铅(Pb);铜(Cu)与汞(Hg);硒(Se)与铜(Cu)等。这些是微量元素在人体中的生物学单一作用或综合作用的体现。
体内某种微量元素出现缺乏或过多的原因,不外乎是直接来自微量元素本身,或受微量元素间的相互干扰。微量元素的拮抗作用,可以使原已有的适宜剂量成为不足;反之,协同作用又往往可以增强其原有作用直至显示毒性反应。
可见,体内某种微量元素的缺乏或过量引起中毒,不仅取决于该元素在内外环境的水平,也取决于内外环境中某些相关元素间的比值。所以,研究人体微量元素间的相互关系和适宜水平,比研究单一元素的作用更为重要,不容忽视。此外,膳食中的一些营养物质如蛋白质、维生素和一些非营养物质如植酸、鞣酸等对微量元素的吸收、利用也有相似的促进或抑制作用。
10)人体缺乏微量元素的原因
人体微量元素缺乏的原因多种多样,而且比较复杂,往往不是单一原因。经分析,有如下5个因素:
(1)环境因素:海洋中有许多适宜于生物生长的微量元素,故至今海洋生物仍成为人们摄取微量元素的重要来源。社会发展、世界人口不断增长,使沿海、沿江地区人口聚居较快,其食物产量不能满足人们饮食的需要,因而居住地向内陆发展,从而迫使人们的食物由狩猎、捕捞转向种植食用作物,如玉米、小麦、大米等谷物来满足人们对膳食、营养素的需要。这些谷物中微量元素的含量受到土壤、水体及耕作方式的制约,与从前单纯通过水体(包括水
产品)及禽兽肉,所提供的微量元素比较,更容易发生诸如硒(Se)、氟(F)、碘(Ⅰ)、铜(Cu)等的不足或不平衡。
内陆或某些地区土壤中大面积缺乏氟(F)、碘(Ⅰ),或产品受到某些因素影响,而使其中微量元素的含量或利用率不高时,通过食物强化措施来解决的办法虽不够好,但对矫正有关微量元素缺乏是有效和必要的。如检查血液或头发时发现有锌(Zn)缺乏,适当在膳食中补充制剂,对改善幼儿生长发育或创伤愈合等会有明显改善;对肢体皮炎患者适量补充锌剂也会显示其效果。
(2)食物品种:食物生产受到土质、气候、种植方式等因素的制约,一个地区的食物品种总是比较单一的,极易出现微量元素的不平衡。有些食物的微量元素含量还受到食物中某些成分及其加工的影响而降低其利用率,如中东地区的伊朗、埃及缺锌事件就是一个明显的例子。
历史发展过程中,人类从游牧走向定居后,由于生活资料日益丰富,食物品种增多;也由于商品市场及人们需要,促使食品生产走向多样化和精细加工。食物加工中某些微量元素的丢失和该化合物结构破坏,可引起某些微量元素不足或发生相应疾病就不足为奇了。如以粮食加工前后进行比较,铁(Fe)的丢失可高达84%。
锌的主要来源为肉类食品,植物性食物中有的本来含锌量就不多,又因含有植酸、鞣酸等物质,又使其利用率降低很多。在这种情况下,有的国家或地区多用食物强化锌的办法来解决,或用富锌食物来调节。
此外,经济生活的提高、膳食结构的改变,使得生活水平有了明显的变化,脂肪摄人可改善食物的口感,当烹调时加人过量,则可使膳食的组成发生改变,导致了高能量摄人。据报道,美国1910年的膳食是以谷类和蔬菜为主组成的,随着农业生产的发展,膳食中肉类的比重增加了,粮食和蔬菜的比重就相应地减少了,以至发生营养素特别是微量元素的摄入量急剧下降。为了补充需要,不得不以微量元素胶囊来解决缺乏的问题。
(3)食品加工:加工可使食品中某些微量元素利用率增加或损失,如水果及其果汁饮料的加工过程中由于漂洗、碱液浸泡、加热、消毒等工艺流程影响,可不同程度地使一些原有的天然营养成分流失;在面制品加工过程中,由于发酵这一工艺,提高了锌的利用率。所以,有的食品需要依赖外加工来恢复其原有的营养成分与风貌。这虽可通过仿生加工来解决,但大多数食品中各种成分的比例及其利用率不可避免地会受到影响。
就拿面制品来说,经过发酵的如全麦面包中锌含量为490μg/mg,而经过精细加工的白面包中仅为98μg/mg,二者间相差高达5倍,损失率为80%。故人们若长期食用这类食品而不采取措施,也就易于发生相应的微量元素的缺乏。
工业生产,特别是化工工业的发展及食品添加剂的广泛使用,使食物及加工食品有时受到严重污染,以至于在个别地区或人群中,发生微量元素的过量摄人,甚至还有可能发生中毒。
(4)人体的生理或病理改变:当发生这种改变时,如妊娠、哺乳、幼年生长发育期、老年及各种慢性或消耗性疾病时,人体功能及营养素需要发生了变化,而饮食未作相应调整,即可导致某些微量元素的相对不足或过多。
(5)不良饮食习惯:挑食与偏食的饮食习惯在食物生产单一和就地供应、人口流动、人们片面的饮食享受观念等因素影响下,而使膳食中的一些微量元素来源受到局限,久而久之,就会造成微量元素不平衡,或某种微量元素的不足。
11)消除影响微量元素利用的不利因素
(1)植物性食物特别是种子中的植酸、鞣酸等在肠道中易与微量元素形成不溶性产物,而影响到铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)的吸收利用。如面粉(特别是全麦粉)中含有的植酸,在面团的发酵过程中,大部分植酸可被分解破坏,可是在一些地区,由于烹调加工方法的不同,却难于去除,如中东地区的埃及、伊朗人民膳食中的锌本来也不少,但因其面包生产过程中未经发酵工序,致植酸未被破坏而导致锌的吸收降低。当明确人体锌缺乏的原因为植酸时,由于肠道破坏植酸的酶中含有锌,该酶的活性依赖于膳食锌的利用程度,由于缺锌使该酶活性下降,反馈作用又使膳食锌的利用降低。如此恶性循环,最终必然导致锌缺乏发生。此外,膳食中纤维素多,易与锌形成不溶性物,也降低了锌的利用。
(2)微量元素相互间不平衡,也能改变其利用或代谢,如Zn/Cu比值改变,可使冠心病发病增加;多食用高粱增加了钼的摄取,可导致尿铜增加;氟摄人量多,钼可诱发铜缺乏,其综合作用最后能引起膝外翻。饮食中,铁与锌比例相差过于悬殊,也可互相干扰吸收,二者比例中,任何一种超过3倍于另一种,都可影响(抑制)另一种的吸收。如铁3倍于锌,将降低锌的吸收;反之锌大于铁,即可降低铁的吸收。
(3)烹调与贮藏中对微量元素的利用也应重视,如用热水处理或长期食用某些金属盛器中的食物均可较大的改变食物中微量元素的含量。