3.体内微量元素的平衡
1)体内微量元素需要平衡
体内微量元素的平衡,是人体代谢等生命活动的重要保证。
(1)必需微量元素参与各种营养素及其次生代谢物的合成、转化、代谢、吸收和利用,所以是人的生存和进化中不可缺少的
物质基础。
(2)人体内、外环境中微量元素的“质、量、比”三者间的动态平衡,是保证一切生命活动和健康的重要前提。
(3)生物不能合成微量元素,只有通过食物链来完成的摄取
过程,因而形成了以食用植物为中心、食物链为纽带的微量元素生态系统,人们在其中进行农、林、牧、副、渔的生产协调
活动,以谋取维持人体健康与生存所需的食物来源,其中有不可忽视的微量元素。
生态系统中微量元素的平衡状态,不但影响到农业食物的产量,营养素含量及加工后的食用价值,而且通过食物结构的变化
最终影响到人的健康。微量元素失调将会引起的显性或隐性丰缺和与之有关的疾病发生率、病死率升高。因此,今后应在膳
食计划中密切注意到微量元素的平衡,以提高人民身体健康的素质;在农业生产中也应将“种什么,吃什么”的传统食物生
产消费模式,改变为“吃什么,种什么”;调整膳食结构、充分利用和开发食物中微量元素资源。
2)调整微量元素平衡的途径
调整微量元素平衡可从以下几个途径进行:
(1)生物途径:通过生物样品的检测分析,掌握食物内微量元素的质、量、比和对微量元素的富积、耐受力等的基本情况进行
综合评价,予以充分利用和开发。根据各地区微量元素的丰缺情况,定向培养作物新品种,因地制宜地进行合理的作物布局
和品系选择。
(2)生物地球化学途径:根据生物内、外环境中微量元素的拮抗和协调作用,通过改良土壤、作物栽培以及田间管理等措施进
行调控,以达到微量元素的平衡,以提高作物产量和营养价值。
(3)技术途径:为适应微量元素调控、平衡和充分利用食物资源,进一步改善化肥、特别是微肥(微量元素肥料)的配置和施用,
推动农业生产和完善食物综合利用的加工技术。
(4)行政措施途径:从生态、社会、经济效益等综合考虑:
①加强营养学指导:通过食品监测管理、食物资源开发利用、食物结构调配、营养知识普及等的宣传教育工作来进行。
②完善环境监测保护、稳定食品合理价格及其与食物生产、产品调配的有关政策、法规、制度及措施的制定、健全与实施。
3)微量元素平衡研究中需要注意的问题
(1)运用系统工程的概念和方法
①要解决微量元素的平衡问题以达到人体健康的目的,采用什么方法、途径、措施是至关重要的。微量元素科技工作者的任
务就是寻找其最优化方案。
②在工作中各项因素的综合平衡比个别因素更为重要。应该将微量元素平衡的传统概念与现代科学先进手段结合起来,不断
探索和开创具有我国特色的微量元素的研究和应用。
③如果只强调某一元素、某一指标或某一措施的重要性,不利于解决微量元素间的复杂关系,其片面结论反而会破坏全面的
平衡关系,加重了不平衡的矛盾。
(2)营养素中微量元素的必需和非必需、有益和有害间的划分,仅仅是根据人们不同认识阶段的相对概念,有待于深化而不能
僵化,应将广泛的横向联系和纵向的深入研究相结合,以阐明其规律。
4.体内微量元素的浓度
1)人体微量元素的“正常浓度”究竟是多少?
一个健康人体中,每种必需微量元素在身体中各部分分布的“正常浓度”很难找到,因为地球上不同自然地带的健康人血样,
从理论上讲都应具有各自“正常”的微量元素含量,但实际测得的数值
往往差别很大,通常所说的人体微量元素的“正常浓度”,只是一个“参考值”,其原因主要为:①年龄差异;②生理与病理
状况不同;③服药情况不同;④性别差异;⑤家族、宗教、饮食习惯不
同;⑥各地区的空气、水、土壤等自然环境有差别;⑦取样部位、时间、体位及检测方法不同;⑧分析方法及仪器的精确度,
等等。
严格地讲,人体内的必需微量元素存在一个相对的“参考值”,而不是“正常值”。已证明这个参考值,有时会有几个数量级
的波动。只是在细胞的生理作用下,人体可通过同化作用和排泄作用调节微量元素维持在“参考值”的水平上,发挥其应有作
用,维护人体的正常新陈代谢过程。
原上海医科大学(现复旦大学医学院)营养与食品卫生学教研室经过7年左右的时间,在15个县区防疫站、6个食品有关公司和中
国科学院上海应用物理研究所的协作下完成了比较系统的“人血清微量元素参考值”的研究工作,列于表3,供大家参考。
上海地区人群血清微量元素参考值 | ||
元素 | 7~20岁人群 | 21~70岁人群 |
Fe(ppm) | 1.02~5.21 | 1.17~4.23 |
Cu(ppm) | 0.63~1.19 | 0.63~1.20 |
Mn(ppm) | 8.1~36.3 | 10.0~56.7 |
Zn(ppm) | 0.76~1.74 | 0.72~2.16 |
Co(ppm) | 3.1~20.2 | 5.0~38.2 |
Mo(ppm) | 10.9~34.3 | 9.8~37.5 |
Se(ppm) | 37.4~148.1 | 53.5~123.4 |
Cr(ppm) | 0.019~0.187 | 0.477~0.920 |
Sn(ppm) | 0.81~6.23 | 0.82~1.57 |
V(ppm) | 13.8~73.0 | 9.7~67.0 |
Si(ppm) | 0.316~0.812 | 0.229~1.306 |
Ni(ppm) | 0.037~0.282 | 0.084~0.403 |
Al(ppm) | 0.198~0.851 | 0.677~1.724 |
Cd(ppb) | 0.3~16.2 | 0.5~14.6 |
Pb(ppb) | 5.2~211.0 | 6.6~223.1 |
Sr(ppb) | 27.4~90.0 | 28.3~59.2 |
Ti(ppb) | 6.8~79.1 | 4.3~98.7 |
Zn/Cu | 0.72~1.83 | 0.90~2.63 |
注:以上为663名7~10岁血清ICP-AES和脉冲极谱法(Se)检测结果。
2)国内外有关的微量元素参考摄人量
关于必需微量元素的参考摄人量,美国已经公开发表的有9个、日本有2个、我国有4个,文献上
提供的14个,现综合列表如下(表4):
我国与国外发表的必需微量元素参考摄入量(mg/d) | ||||||||||||
元素 | 饲料(mg/kg) | WHO | 美国 | 日本 | 中国 | 文献总汇 | NOAEL | LOAEL | ||||
大鼠 | 鸡 | 建议 | 公布 | 建议 | 公布 | 建议 | 公母 | |||||
Co | 0.002 | 0.0004 | 0.001 | |||||||||
Cr | 饮水2~5 | 未测 | 0.05~0.2 | 2.0~2.5 | 0.05~0.2 | 1000μg | 未建立 | |||||
Cu | 5 | 4 | 2~3 | 3 | 2~3 | 9 | 未建立 | |||||
F | 2.5 | 1~2 | 1.5~4.0 | 0.5~1.5 | 3.3~4.0 | |||||||
Fe | 35 | 80 | 男10 女18 | 15 | 20~40 | 男10 女12 | 12 | 12 | 12~18 | 65 | 100 | |
I | 0.15 | 0.35 | 0.12~0.15 | 0.15 | 0.3~1.0 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 1000μg | 未建立 | ||
Mn | 50 | 55 | 2.5~5.0 | 5~10 | 2.0~2.5 | 10 | 未建立 | |||||
Mo | <0.02 | 未测 | 0.15~0.5 | 2 | 0.1~0.15 | 350μg | 未建立 | |||||
Ni | 0.06 | 0.08 | 0.25~0.5 | 0.02 | ||||||||
Se | 0.04 | 0.1 | 0.05~0.2 | 0.05 | 0.05 | 0.05~0.2 | 200μg | 0.1μg | ||||
Si | 250 | 250 | 5~20 | |||||||||
Sn | 2 | 未测 | 3.6 | |||||||||
V | 0.1 | 0.1 | 1.3 | |||||||||
Zn | 12 | 50 | 15 | 15 | 11~15 | 15 | 15 | 15 | 30 | 60 |
5.微量元素的安全性的评价
一些研究显示,当微量元素的摄人量超过日推荐量(RDA)时,可减少一些慢性病的发生。有鉴于此,美国国家科学院、联合国食品法典委员会(CAC)、欧洲委员会及一些国家正在考虑建立相关法律来确定微量元素的使用量,使其建立在可信的科学实验的安全性评价上。中国营养学会在2002年制定了《中国居民膳食营养素参考摄人量ChineseDRIs》,其中对碘、锌、硒制定了RNI(推荐摄入量);对铁、铜、氟、铬、锰和钼制定了AI(适宜摄入量);并且都制定了UL(可耐受最高摄人量)。
现根据已有的资料汇总如下:
(1)鉴于RDA不是评估安全性的适宜指标,而是用来反映大多数人预防营养缺乏病及保持正常充足营养的需要。一些科学证据表明,有的微量元素摄入量超过RDA值时,可以减少某些慢性病的发生,许多国家已建立新的DRIs值,可供参考。RDA(或RNI、AI)值不是用来决定安全性,故不能用作安全限量的尺度。安全性限量和RDA(或RNI、AI)是基于不同标准做出的,二者不能混淆。
(2)特定摄入微量元素水平的安全性,只能通过建立NOAEL和LOAEL来解决安全性的合适标准。NOAEL(无可观察到不良反应的剂量水平)是当被试微量元素摄人时,在人体内没有经证实的不良反应发生时的摄入水平;而LOAEL(最低可观察到不良反应的剂量水平)是在某些情况下有不良反应发生时的最低摄人水平。
如以交通信号灯来比喻,NOAEL为绿灯,表明一个几乎在所有情况下都是安全的摄入水平;LOAEL为红灯,表明一个在没有专业人员指导时千万不要超越的界限。绝大多数市售的矿物质补充剂都远低于NOAEL水平,当消费者遵从标签说明的推荐量服用时,可不必担心其安全性。微量元素锰(Mn)、硒(Se)、氟(F)等有发生不良反应的报道,但数据少,现在还不足以建立LOAEL。
(3)要按照微量元素补充剂使用说明安全地服用,才是有益的。据调查,美国已有大约40%(大约7600万人)的人服用了这类补充剂,其中成年人约占30%(约6600万人)每天服用。有的人每天吃一种补充剂,但有多达76%的人每天服用品种达到3种。
(4)有关微量元素补充剂引发的不良反应的报道很少,仅由个别为误食或服用了超过危险水平的量方才引起。FDA宣布多数营养补充剂没有安全性的问题,1994,年,美国国会也称营养补充剂在很宽的摄入范围内是安全的。尽管如此,少数几种微量元素高剂量使用时会有毒性,故切忌勿滥用或误用。
(5)CRN规定必须为人民提供安全和有益的微量元素补充剂,生产厂家对安全性负有责任,应按严格的质量标准进行生产,同时给消费者提供各项有关服用的注意事项。