第六节 矿物质（4）

　　（七）氟
　　氟与疾病和健康相关性的研究已有近百年的历史。氟以少量且不同浓度存在于所有土壤、水及动植物中均含有氟。氟既是人体所必需的微量元素，但过量又可引起中毒。
　　目前，已知与氟化物相关联的组织为骨与牙釉质。并被证实是惟一能降低儿童和成年人龋齿患病率和减轻龋齿病情的营养素。人体内约有0.007%的氟。
　　1.吸收与代谢
　　（1）吸收
　　膳食和饮水中的氟摄入人体后，主要在胃部吸收。氟的吸收很快,吸收率也很高。饮水中的氟可完全吸收，食物中的氟一般吸收75%~90%，剩下的10%~25%则由粪便排出，吸收一半量所需的时间约为30分钟，因此，血浆浓度通常在 30~60分钟内达到峰值。3~4小时内尿中有20%~30%的氟化物。已证明氟吸收的机制是通过扩散。
　　氟的吸收还受几种膳食因素的影响。铝盐、钙盐可降低氟在肠道中吸收，而脂肪水平提高可增加氟的吸收。
　　（2）转运与储存
　　氟一旦被吸收,即进入血液，分布到全身，并有部分排出体外，从血浆来的氟与钙化的组织形成复合物。此外，还分布于软组织的细胞内外间隙。绝大多数保留在体内的离子氟进入钙化组织（骨骼和发育中的牙齿），是由于氟取代了骨骼或牙釉质中羟磷灰石的羟酸氢根离子，形成氟磷灰石，或者在晶体表面的水合外壳内进行离子交换。每天吸收的氟约有50%于24小时内沉积在钙化组织中，机体中的氟约99%存在于钙化的组织。
　　（3）排泄
　　肾脏是无机氟排泄的主要途径。每天摄入的氟约有50%通过肾脏清除。氟可自由滤过肾小球毛细管，而肾小管的重吸收率则高低不等。肾对氟的清除率与尿液pH有直接关系，因此,影响尿液pH的因素，如膳食、药物、代谢或呼吸性疾病,甚至于居住地的海拔高度等，都能够影响氟的吸收。
　　2.生理功能
　　（1）牙齿的重要成分
　　氟在骨骼与牙齿的形成中有重要作用。氟是牙齿的重要成分，氟被牙釉质中的羟磷灰石吸附后，在牙齿表面形成一层抗酸性腐蚀的、坚硬的氟磷灰石保护层，有防止龋齿的作用。
　　缺氟时，由于釉质中不能形成氟磷灰石而得不到保护，牙釉质易被微生物、有机酸和酶侵蚀而发生龋齿。
　　（2）骨盐的组成部分
　　人体骨骼固体的60%为骨盐（主要为羟磷灰石），而氟能与骨盐结晶表面的离子进行交换，形成氟磷灰石而成为骨盐的组成部分。骨盐中的氟多时，骨质坚硬，而且适量的氟有利于钙和磷的利用及在骨骼中沉积，可加速骨骼成长，并维护骨骼的健康。
　　老年人缺氟时，钙、磷的利用受到影响，可导致骨质疏松。水中含氟较高(4~9mg/L)地区的居民中，骨质疏松症较少。至于用治疗剂量的氟以治疗骨质疏松症，虽然有效，但易发生不良反应，如使血清钙下降，诱发甲状旁腺功能亢进或致骨骼异常形成。
　　3.过量与毒性
　　（1）急性毒性
　　据国外报告氟（以氟化钠为代表）的LD50为42~210mg/kg体重,国内有关单位进行小鼠、大鼠和豚鼠的急性毒性试验，结果如下：小鼠LD50为143.3mg/kg；大鼠为126mg/kg体重；豚鼠为115.3mg/kg。根据以上资料按毒性分级，氟化钠属于中等毒性。
　　急性氟中毒的症状和体征为恶心、呕吐、腹泻、腹痛、心功能不全、惊厥、麻痹以及昏厥。
　　（2）亚急性毒性
　　氟对动物与人的毒害最灵敏部位为牙齿。国外大量文献认为，长期摄入含氟化物 100mg/kg饲料的动物的脑、脑垂体、心、肝、膜、脾、胃、肠、肾上腺、乳腺、卵巢、子宫等处均未观察到有肉眼可见的变化和组织学变化。 Hoagstratton等报告，动物吃含氟100mg/kg饲料达到7年之久，未能引起动物的肝功异常。
　　（3）慢性毒性
　　长期摄入低剂量的氟（1~2mg/L）饮水所引起的不良反应为氟斑牙，而长期摄入高剂量的氟则可引起氟骨症。
　　（4）每日允许摄入量（ADI）
　　1982年全国食品中氟允许限量标准科研协作组对氟的ADI订为3.5mg。
　　4.供给量与食物来源
　　我国广州市自1965年饮水氟化后，引起了斑釉牙发病率增加。Jansem（1974）的报道：美国Arlington市饮水中的氟自0.1mg/L加至1~1.25mg/L时，即与心脏病死亡率增加有关。
　　考虑到上述情况，我国制订DRIs时，氟亦仅可制订适宜摄入量（AI），即成年人AI订为1.5mg/d，UL订为3.0mg/d。
　　一般动物性食品中氟高于植物性食品；海洋动物中氟高于淡水及陆地食品；鱼（鲱鱼28.50mg/kg）和茶叶（37.5~178.0mg/kg）氟含量很高。
　　（八）钼
　　1.含量与分布
　　钼是黄嘌呤氧化酶/脱氢酶、醛氧化酶和亚硫酸盐氧化酶的组成成分，从而确知其为人体及动植物必需的微量元素。人体各种组织都含钼，成人体内总量约为9mg，肝、肾中含量最高。
　　由于动物和人对钼的需要量很小及钼广泛存在于各种食物中。因而迄今尚未发现在正常膳食条件下发生钼缺乏症。临床上曾有报告长期接受全胃肠外营养的患者出现“获得性钼缺乏（acquired molybdenum deficiency）”综合征。
　　2.吸收与代谢
　　膳食及饮水中的钼化合物(除硫化钼以外)，极易被吸收。经口摄入的可溶性钼酸铵约 88%～93%可被吸收。大豆和羽衣甘蓝内标记钼的吸收率分别为57%和88%。动物对钼的吸收是在胃及小肠。膳食中的各种含硫化合物对钼的吸收有相当强的阻抑作用,硫化钼口服后只能吸收5%左右。
　　钼酸盐被吸收后仍以钼酸根的形式与血液中的巨球蛋白结合，并与红细胞有松散的结合。血液中的钼大部分被肝、肾摄取。在肝脏中的钼酸根一部分转化为含钼酶，其余部分与蝶呤结合形成含钼的辅基储存在肝脏中。
　　身体主要以钼酸盐形式通过肾脏排泄钼，膳食钼摄入增多时肾脏排泄钼也随之增多。因此,人体主要是通过肾脏排泄而不是通过控制吸收来保持体内钼平衡。此外也有一定数量的钼随胆汁排泄。
　　3.生理功能
　　钼作为3种钼金属酶的辅基而发挥其生理功能。钼酶催化一些底物的羟化反应。黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤转化为黄嘌呤，然后转化成尿酸。醛氧化酶催化各种嘧啶、嘌呤、蝶啶及有关化合物的氧化和解毒。亚硫酸盐氧化酶催化亚硫酸盐向硫酸盐的转化。有研究者还发现，在体外实验中，钼酸盐可保护肾上腺皮质激素受体（例如糖皮质激素受体），使之保留活性。据此推测，它在体内可能也有类似作用。有人推测，钼酸盐之所以能够影响糖皮质激素受体是因为它与一种称为“调节素（modulator）”的内源性化合物类似。
　　无论是人类还是动物，在正常膳食条件下都不会发生钼缺乏。因而，钼缺乏的临床意义不大。但是，长期接受全胃肠外营养的病人及对亚硫酸盐氧化酶的需要量增大的病人有可能出现钼缺乏问题。.
　　曾报告1例长期接受全胃肠外营养的病人出现烦躁不安发展到昏迷、心动过速、呼吸急促、夜盲等症状；减少蛋白质和含硫氨基酸输入量可使症状缓解，输入亚硫酸盐可使症状加重；化验检查发现，血液中蛋氨酸及羟基嘌呤浓度升高，尿酸浓度降低；尿液中尿酸及硫酸盐浓度均很低。在补充钼酸铵(300μg/d)后上述症状及化验异常均迅速消退。
　　4.过量与毒性
　　人和动物机体对钼均有较强的内稳定机制，经口摄入钼化物不易引起中毒。用非反刍动物做实验，每千克饲料或饮水中钼含量需要高达100～5000mg才能引起中毒症状。反刍动物对饲料钼过高较非反刍动物敏感。实验性钼中毒的表现包括：生长抑制、心脏肥大、贫血及因成骨不全导致的骨关节畸形。钼中毒的发生机制还不明，一些学者根据其临床表现推测很可能与钼干扰铜的利用或引起硫代谢紊乱有关。
　　在钼水平高的中性或碱性土壤上生长的谷物及牧草中钼浓度高，尤其是排水不良的盆地地区更是如此。据报告，生活在亚美尼亚地区的居民每日钼摄入量高达10～15mg；当地痛风病发病率特别高被认为与此有关。钼冶炼厂的工人也可因吸入含钼粉尘而摄入过多的钼。据调查,这些工人的血清钼水平、黄嘌呤氧化酶活性、血及尿中的尿酸水平均显著高于一般人群。
　　5.供给量与食物来源
　　未发现在正常膳食条件下出现钼缺乏或钼中毒问题，世界卫生组织（WHO）1996年根据国际原子能机构（IAEA）关于全球性微量元素膳食摄入量的文献资料总结得到的代表性钼摄入量范围为60~520μg/d。1995年Turnland 等报告，成人摄入含钼25μg/d的膳食102日未见钼缺乏症状，生化检验也基本正常。他们据此建议将25μg/d订为成人的钼最低需要量。
　　1985年Chappel根据钼对不同动物的毒性研究结果,推荐将钼的最低毒副作用水平定为0.14mg/kg。除以安全系数30，得出钼的可耐受最高摄入量（UL）为5μg/kg,按成人体重为70kg计算为350μg/d。
　　2000年中国营养学会根据国外资料，制订了中国居民膳食钼参考摄入量，成人AI为60μg/d；UL为350μg/d。
钼广泛存在于各种食物中。动物肝、肾中含量最丰富，谷类、奶制品和干豆类是钼的良好来源。蔬菜、水果和鱼类中钼含量较低。
　　（九）钴
　　1.含量与分布
　　钴是中等活泼的金属元素，有二价和三价二种化合价。钴可经消化道和呼吸道进入人体，一般成年人体内含钴量为1.1~1.5mg。在血浆中无机钴附着在白蛋白上，它最初贮存于肝和肾,然后贮存于骨、脾、胰、小肠以及其他组织。体内钴14%分布于骨骼，43%分布于肌肉组织,43%分布于其他软组织中。
　　2.吸收与代谢
　　经口摄入的钴在小肠上部被吸收，并部分地与铁共用一个运载通道，在血浆中是附着在白蛋白上。吸收率可达到63%~93%，铁缺乏时可促进钴的吸收。钴主要通过尿液排出，少部分由肠、汗、头发等途径排出，一般不在体内蓄积。尿钴含量为 16.6nmol/L（0.98μg/L），由于钴在体内的生物半衰期较短，因此测定尿中钴的含量可以了解短期内钴进入体内的状况。
　　目前尚无钴缺乏症的病例，从膳食中可能每天摄入钻5~20μg。经常注射钴或暴露于过量的钴环境中，可引起钴中毒。儿童对钴的毒性敏感,应避免使用每kg体重超过1mg的剂量。在缺乏维生素B12和蛋白质以及摄入酒精时，毒性会增加，这在酗酒者中常见。
　　3.生理功能
　　钴是维生素B12组成成分。反刍动物可以在肠道内将摄入的钴合成为维生素B12，而人类与单胃动物不能将钴在体内合成维生素B12。现在还不能确定钴的其他的功能，但体内的钴仅有约10%是维生素的形式。已观察到无机钴对刺激红细胞生成有重要的作用。有种贫血用叶酸、铁、维生素B12治疗皆无效,有人用大剂量（通常为20~30mg）的二氯化钴可治疗这类贫血。然而，这么大剂量钴反复应用可引起中毒。钴对红细胞生成作用的机制是影响肾释放促红细胞生成素,或者通过刺激胍循环（形成环形GMP）。还观察到供给钴后可使血管扩张和脸色发红，这是由于肾释放舒缓激肽，钴对甲状腺的功能可能有作用，动物实验结果显示，甲状腺素的合成可能需要钴，钴能拮抗碘缺乏产生的影响。
　　4.供给量与食物来源
　　2000年中国营养学会根据国外资料初步制订了中国居民膳食钴参考摄入量，成年人AI为60μg/d，UL为350μg/d。
　　食物中钴含量较高者（20μg/100g）有甜菜、卷心菜、洋葱、萝卜、菠菜、西红柿、无花果、荞麦和谷类等，蘑菇含量可达61μg/100g。
　　（十）锰
　　1.含量与分布
　　成年人体内锰的总量约为200~400μmol/L，分布在身体各种组织和体液中。骨、肝、胰、肾中锰浓度较高（20~50nmol/L）脑、心、肺和肌肉中锰的浓度低于20nmol/L；全血和血清中的锰浓度分别为200nmol/L 和20nmol/L。锰在线粒体中的浓度高于在细胞浆或其他细胞器中的浓度，所以线粒体多的组织锰浓度较高。
　　2.吸收与代谢
　　长期以来认为成人对锰的吸收率接近5%。内源性锰几乎完全通过胆道、胰腺和肠液分泌排泄入肠道。如果锰营养状况良好，则吸收的锰的内源性排泄非常快，从而难以确定粪便中的锰有多少是从膳食来的未吸收的锰，多少是内源性排泄的锰；因此，人体锰的真正的吸收率尚未了解。体内锰营养状况的稳定主要是由肠道对吸收的控制，而不是通过消化道的排泄调节的。
　　有一些研究报道膳食中的植酸盐、纤维、铁、钙、磷对锰的吸收有不良影响。
　　锰几乎完全经肠道排泄，仅有微量经尿排泄。吸收的锰经肠道的排泄非常快。肠道排泄锰有两个高潮，第一个高潮是排泄起初吸收的锰。第二个高潮是进入肠肝循环的锰。
　　3.生理功能
　　锰在体内一部分作为金属酶的组成成分，一部分作为酶的激活剂起作用。含锰酶包括精氨酸酶、丙酮酸羧化酶和锰超氧化物歧化酶（MnSOD）。精氨酸酶是细胞浆中催化尿素合成的酶,每mol精氨酸酶含4molMn2+。
　　由锰激活的酶很多，包括氧化还原酶、裂解酶、连接酶、水解酶、激酶、脱羧酶和转移酶。这些酶的金属激活作用中许多是非特异性的，其他金属离子，尤其是Mg2+，可替代Mn2+起激活作用；只有3种酶是特异性地由锰激活的，它们是转葡萄糖苷酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶和木糖转移酶。
　　4.过量与毒性
　　最近有人报告在肝功能受损、胆道不通畅或兼有两者的病人中发现锰中毒,病人的脑MRI检查呈现明显异常，中毒减轻后此种异常亦随之改善。
　　此外,关于口服毒性问题虽然还没有肯定的结论，但已经有一些报告提示这一问题值得充分重视与研究。例如，有人曾发现神经系统功能障碍者脑中锰浓度高于正常；有暴力行为的人发锰高于正常。
　　有人曾估计安全的锰摄入量（RfD）约为每日每kg体重0.14mg；如体重70kg的成人每日接近10mg。
　　5.供给量与食物来源
　　由于缺乏评估锰营养状况的灵敏生化指标和未曾在食用普通膳食的人群中发现过锰缺乏或锰中毒，因而难以准确地制订锰需要量和最高安全摄入量。
　　我国居民锰的AI值和UL值 《中国居民膳食营养素参考摄入量》将我国成年人的锰的AI值定为3.5mg/d，将UL值定为10mg/d。目前还没有足够的依据可以拟订婴儿、儿童、青少年、孕妇和乳母的锰的DRIs。
　　谷类、坚果、叶莱类富含锰。茶叶内锰含量最丰富。精制的谷类、肉、鱼、奶类中锰含量比较少。动物性食物虽然锰含量不高，但吸收和存留较高,仍不失锰的良好来源。
 
　　复习思考题：
　　1.钙、铁、锌等元素在体内的含量与分布如何？影响吸收的因素、生理功能、缺乏症状、供给量与食物来源有哪些？
　　2.碘和硒等元素的生理功能、缺乏症状、供给量与食物来源有哪些？
　　3.磷、镁、钾、钠、氯、铜、铬、氟、钴等元素的主要生理功能、缺乏症状、供给量与食物来源有哪些？