馬彥平，石 磊，何 源

(1.上海化工研究院有限公司/國(guó)家化肥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心〔上?！?上海 200062；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/微量元素研究中心 湖北武漢 430070)

糧安天下，無(wú)“微”不至。微量元素是植物、動(dòng)物、人體生長(zhǎng)發(fā)育不可或缺的，植物必需的微量元素有鐵、錳、硼、鋅、銅、鉬、氯等，每一種元素對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理活動(dòng)都起著“四兩撥千斤”的功效。我國(guó)從2005年全面實(shí)施測(cè)土配方施肥項(xiàng)目以來(lái)，微量元素營(yíng)養(yǎng)調(diào)控就開始成為現(xiàn)代高效集約化農(nóng)業(yè)必不可少的技術(shù)措施之一，合理施用微量元素肥料不僅可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，甚至可起到治療一些典型地方病的作用。超市貨架上的富鋅和富鐵大米、富硒茶葉等也成了消費(fèi)者追捧的對(duì)象。隨著健康中國(guó)戰(zhàn)略的提出，微量元素與人體健康的關(guān)系被提到了前所未有的高度?！百|(zhì)量替代數(shù)量”戰(zhàn)略下的品質(zhì)農(nóng)業(yè)也把微量元素施用作為了關(guān)鍵因子。

生命必需元素按其在人體中的含量分為常量元素和微量元素，常量元素占人體總質(zhì)量的99.25%，它們構(gòu)成機(jī)體組織，在體內(nèi)起電解質(zhì)作用；微量元素指在人體中質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.01%的元素，含量雖然很低，但卻能起到非常重要的生理作用[1]。微量元素不能在人體內(nèi)自行合成，只能來(lái)自飲食、空氣及各種外源性物質(zhì)。微量元素參與了人體酶的組成，以及某些激素、維生素、蛋白質(zhì)的合成和代謝，可以說(shuō)，微量元素在人體生命過(guò)程中有著極其重要的作用[2]。不容忽視的是，隨著我國(guó)糧食、蔬菜、果樹等農(nóng)作物產(chǎn)量的不斷提高，氮肥、磷肥、鉀肥投入量不斷增加，卻忽視了植物必需的微量元素的補(bǔ)充，造成微量元素失衡狀況日趨嚴(yán)重，因土壤中微量元素缺失引起的人體微量元素“隱性饑餓”的現(xiàn)象越來(lái)越突出。

研究微量元素與人體健康的相關(guān)性，利用微量元素來(lái)預(yù)防和診斷疾病、延長(zhǎng)壽命已經(jīng)成了大健康領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。本文綜述了植物生長(zhǎng)必需的微量元素鐵、錳、硼、鋅、銅、鉬與人體健康的關(guān)系，以期進(jìn)一步強(qiáng)化人們對(duì)微量元素在生命活動(dòng)過(guò)程中重要性的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)人們有針對(duì)性地通過(guò)食物補(bǔ)充微量元素，進(jìn)而探索肥料-土壤-植物-動(dòng)物-人體健康的互動(dòng)關(guān)系。

1 鐵與人體健康及人體鐵來(lái)源

1.1 鐵在人體健康中的生理功能

鐵是人體內(nèi)含量最高的必需微量營(yíng)養(yǎng)元素，在人體中的質(zhì)量范圍為4.2～6.1 g[3]。鐵在人體多個(gè)組織中都有存在，尤其以血液、肝、脾中含量最多。鐵是人體血紅蛋白和肌紅蛋白的組成部分，參與人體氧的運(yùn)輸和貯存，以及細(xì)胞色素氧化酶、過(guò)氧化氫酶等的合成，同時(shí)它與琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素C還原酶、乙酰輔酶A活性等密切相關(guān)[4]。當(dāng)機(jī)體攝入鐵不足時(shí)，往往導(dǎo)致缺鐵性貧血、電子傳遞和氧化還原等代謝紊亂，在人體所必需的微量元素中，鐵的重要性居首位[5]。世界各國(guó)的調(diào)查研究結(jié)果表明，在經(jīng)濟(jì)落后、食品不充足的地區(qū)，發(fā)生缺鐵及缺鐵性貧血的現(xiàn)象非常普遍，特別是嬰幼兒和妊娠期婦女尤為嚴(yán)重[6]。

1.2 人體的鐵營(yíng)養(yǎng)來(lái)源

人體鐵營(yíng)養(yǎng)來(lái)源有兩條途徑，一是來(lái)源于食物中的鐵，二是來(lái)源于紅細(xì)胞破壞釋放出來(lái)的鐵[7]，其中食物補(bǔ)鐵是人體鐵來(lái)源的主要渠道。這就要求人們從日常的飲食搭配著手，選擇性地食用含鐵較多的食物，如動(dòng)物血、豆類、芝麻醬、牛肉、羊肉、獼猴桃、南瓜子、西瓜子、粗糧以及各種蔬菜和水果等[8]。

依靠食物補(bǔ)鐵的同時(shí)，還需要提高鐵的吸收和利用率，如動(dòng)物肝臟、血和肉中的鐵，人體吸收率一般為22%，最高可達(dá)25%，部分富鐵農(nóng)產(chǎn)品被人食用后吸收利用率也較高。因此，有癥狀或檢查發(fā)現(xiàn)身體缺鐵后，應(yīng)格外注意有針對(duì)性地食補(bǔ)[6]。全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院原黨組書記、國(guó)家食物與營(yíng)養(yǎng)咨詢委員會(huì)主任陳萌山在“會(huì)吃才有健康”系列文章中指出，深色蔬菜中的鈣、鐵含量比淺色蔬菜的多1～2倍，甚至數(shù)十倍。陳萌山認(rèn)為，對(duì)于貧血的人或在經(jīng)期的女性，攝取紅肉補(bǔ)充鐵元素也是非常有效的途徑，只不過(guò)成人每日紅肉攝入量不超過(guò)75 g為宜[9]。

2 錳與人體健康及人體錳來(lái)源

2.1 錳在人體健康中的生理功能

錳也是人體必需的微量元素之一，分布于各個(gè)器官與組織中，人體含錳正常范圍為12～20 mg。人體腦下垂體中錳含量最豐富，而腦下垂體又是人體一切高級(jí)生命活動(dòng)的控制中心，因此，錳在人體內(nèi)的作用相當(dāng)重要[10-11]。錳同樣參與人體多種酶的合成與激活，不僅可激活100多種酶，還是精氨酸酶、輔氨酸酶、丙酮酸羧化酶等活性中心的組成成分。這就決定了錳具有促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)，參與人體骨骼造血以及人體糖、脂肪代謝，加快蛋白質(zhì)、維生素C、維生素B合成，提高免疫功能等重要作用[11-12]。臨床證明，錳對(duì)維持人體下丘腦-腦干-垂體-靶組織的生理功能十分重要。男性缺錳易發(fā)生輸精管退行性變，精子數(shù)量少、質(zhì)量低，性欲減退，性機(jī)能障礙，性周期紊亂[10]。有研究觀察到動(dòng)脈硬化患者的心臟及主動(dòng)脈內(nèi)的錳含量明顯低于健康人的，因此認(rèn)為心血管疾病與錳的吸收不足也有關(guān)[13]。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)錳對(duì)于穩(wěn)定核酸的構(gòu)型和性質(zhì)、DNA的正常復(fù)制有著重要作用[14]。有醫(yī)學(xué)專家綜合調(diào)查發(fā)現(xiàn)，肝癌病人體內(nèi)的錳含量比正常人的明顯偏低，證實(shí)了錳有一定的防癌作用[15]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，錳是超氧化物歧化酶(SOD)的主要成分之一，SOD能夠消除自由基，對(duì)機(jī)體起保護(hù)作用，從而增強(qiáng)人體活力，延緩衰老，使人長(zhǎng)壽[13]。

2.2 人體的錳營(yíng)養(yǎng)來(lái)源

人體錳營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)源于糧食和果蔬。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，小麥、黑米、黃豆、大米、玉米、馬鈴薯中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為36.7、25.3、22.9、21.4、5.9、5.0 μg/g[16]。研究發(fā)現(xiàn)，錳元素多集中在糧食的胚和表層部分，粗制的米和麥中錳的含量比精制的米和麥中的高，因此建議人們通過(guò)粗細(xì)食品搭配，保證微量元素錳的攝入。另外，含錳量較高的堅(jiān)果、甜菜、綠葉和紅葉蔬菜、茶葉等也應(yīng)成為人們補(bǔ)錳的主要食物品種。有研究顯示，茶葉中錳含量高達(dá)219.8 μg/g，飲用含錳量高的茶可用于輔助預(yù)防肝癌的發(fā)生[17]?？茖W(xué)家對(duì)人體攝錳量進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)成人每天攝取2.2～8.8 mg的錳即可滿足生理需要[13]。

3 硼與人體健康及人體硼來(lái)源

3.1 硼在人體健康中的生理功能

硼是植物必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素已被業(yè)內(nèi)熟知，但直到近些年，科學(xué)家才開始注意到硼對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)的重要性。硼影響人體生命過(guò)程中鈣、銅、鎂、氮、葡萄糖、甘油三酯、活性氧和雌激素等許多物質(zhì)的代謝，并因此影響著血、腦、腎、骨骼系統(tǒng)的成分和功能。許多研究證實(shí)了營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)硼對(duì)處于低雌激素水平的絕經(jīng)后婦女及老人有明顯的預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松的積極意義[18]。對(duì)于女運(yùn)動(dòng)員，運(yùn)動(dòng)常會(huì)引起體內(nèi)雌激素水平下降，而充足的硼營(yíng)養(yǎng)在維持體內(nèi)激素平衡的情況下還能預(yù)防肌肉損傷，因此女運(yùn)動(dòng)員較普通女性有著明顯多的硼吸收量[19]。大量研究表明，硼還能提高人體許多重要激素和酶的表達(dá)和分泌，據(jù)醫(yī)學(xué)專家從臨床病例分析，硼攝取量較高的男性患前列腺炎的概率明顯降低[20]。

3.2 人體的硼營(yíng)養(yǎng)來(lái)源

世界衛(wèi)生組織建議成年人的硼攝入量為1～13 mg/d[21]。臨床證明，硼極易在消化道內(nèi)吸收，但經(jīng)尿液排出也很快。硼是人和動(dòng)物氟中毒的重要解毒劑，這是因?yàn)榕鹋c氟在人體腸道內(nèi)形成BF4，降低了血中氟的濃度，減少了腸道對(duì)氟的吸收，促進(jìn)了氟的排泄，減輕了氟中毒引起的肝臟在凝血方面的損傷[20]。

研究表明，通過(guò)飲食攝入硼是人體硼營(yíng)養(yǎng)的最重要的來(lái)源[20]。含硼較多的食物有奶類、豆類、蔬菜、水果、谷類等，其中蠶豆、蘿卜、玉米、大豆、小麥、油菜和水稻中硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為15.4、64.5、5.0、37.2、3.3、24.9、2.7 mg/kg，雙子葉植物中硼的含量顯著高于單子葉植物的。

4 鋅與人體健康及人體鋅來(lái)源

4.1 鋅在人體健康中的生理功能

鋅是人體必需的微量金屬元素，與人的生存和健康息息相關(guān)[22]。鋅是人體中代謝最廣泛的元素，是人體內(nèi)200多種酶、DNA和RNA的重要組成成分，鋅缺乏會(huì)使酶的活性下降，從而影響人體許多系統(tǒng)的正常功能。

鋅在男性精子的生成、成熟及繁殖方面的重要性已得到共識(shí)。王麗霞等[23]對(duì)男性不育癥患者微量元素含量與精液質(zhì)量的關(guān)系研究結(jié)果證實(shí)，不育癥患者體內(nèi)的鋅含量明顯低于生育組的，鋅含量與精子質(zhì)量呈正相關(guān)。因此，鋅常常被稱為“婚姻和諧素”。

除了成人，嬰幼兒補(bǔ)鋅則更為重要，因?yàn)殇\缺乏會(huì)影響嬰幼兒細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂和分化，引起生長(zhǎng)、發(fā)育緩慢[24]。孫雅軍等[25]研究發(fā)現(xiàn)，身材矮小的兒童鋅缺乏比較普遍。趙小媛等[26]也發(fā)現(xiàn)，鋅缺乏是引起兒童矮小的主要因素之一。

4.2 人體的鋅營(yíng)養(yǎng)來(lái)源

Arnold等[27]研究發(fā)現(xiàn)，部分多動(dòng)癥兒童的血鋅含量明顯低于正常兒童的，可采用含鋅制劑治療兒童多動(dòng)癥。馮麗等[28]也發(fā)現(xiàn)厭食癥患兒的血鋅含量明顯低于正常兒童的。陳會(huì)新[29]調(diào)查分析河北省灤縣地區(qū)厭食嬰幼兒體內(nèi)微量元素后發(fā)現(xiàn)，58.94%的厭食嬰幼兒由鋅缺乏所引起。

因此，在人體生長(zhǎng)發(fā)育、生殖遺傳、免疫、內(nèi)分泌等生理過(guò)程中，鋅有著重要作用，常被人們冠以“生命之花”“智力之源”的美稱[30]。

正常情況下，人體可通過(guò)自身調(diào)節(jié)改變對(duì)鋅的吸收、利用和排泄，保持體內(nèi)鋅含量的穩(wěn)定。但在腎病綜合征患者因大量蛋白尿引起鋅的丟失、糖尿病患者高鋅尿引起鋅的丟失、酒精可使正常人及嗜酒者尿液排鋅量增加、大量出汗可引起鋅排出量增加的情況下，如不及時(shí)補(bǔ)充鋅，極易造成對(duì)應(yīng)人群的鋅缺乏[22]。不同食物中鋅含量不相同，一般動(dòng)物性食物中含鋅量最高，其次是豆類、谷類、水果、蔬菜等。因此，以谷類食物為主，尤其長(zhǎng)期食用精制米面者較容易缺鋅[30]，這與谷類作物的鋅含量本身較低，在加工過(guò)程中鋅又有許多損失有關(guān)[31]。研究發(fā)現(xiàn)，籽粒中的植酸容易與Fe3+、Zn2+等結(jié)合形成不溶配合物，人體消化系統(tǒng)中又缺少水解植酸的酶，直接影響鋅的吸收。因此，在以植物性食品，尤其是以谷類為主食的地區(qū)，鋅缺乏往往較為普遍[31-35]。世界衛(wèi)生組織(WHO)建議成人每天鋅攝入量為12～16 mg；美國(guó)食品營(yíng)養(yǎng)委員會(huì)推薦成人鋅的攝入量為15 mg，1歲以下、體質(zhì)量輕于10 kg的嬰兒每天鋅攝入量5 mg為上限，1～6歲10 mg為上限，7歲以上可與成人相同。含鋅量較高的食物有貝殼類、牛肉、魚蝦、蛋黃、豆類、花生、芝麻、核桃、燕麥、海帶、紫菜、芹菜等，易缺鋅人群要有針對(duì)性地進(jìn)行食物補(bǔ)鋅[22]。

由于鋅為人體血紅蛋白合成提供一種酶，缺鐵性貧血患者在補(bǔ)鐵的同時(shí)，都會(huì)搭配補(bǔ)鋅，旨在提高鐵的利用率[23-25]。

5 銅與人體健康及人體銅來(lái)源

5.1 銅在人體健康中的生理功能

正常成人體內(nèi)含銅質(zhì)量為100～200 mg，其中50%～70%分布在肌肉和骨骼中，20%分布在肝臟中，5%～10%分布在血液中，僅有少量存在于銅酶中[36]。平常人們關(guān)注較多的是鐵、鋅等微量元素在保障身體健康方面的作用，銅元素往往被忽視。但對(duì)于通過(guò)補(bǔ)鐵來(lái)改善貧血的患者，補(bǔ)充銅就顯得格外重要，這是因?yàn)殂~是鐵的得力助手。由腸道進(jìn)入體內(nèi)的鐵為二價(jià)，必須氧化為三價(jià)才能被造血組織所利用，該氧化過(guò)程需要銅藍(lán)蛋白的參與，所以缺銅時(shí)，即使不缺鐵也會(huì)發(fā)生缺鐵性貧血，而此時(shí)單純補(bǔ)鐵治療無(wú)效[37]。同時(shí)，銅對(duì)預(yù)防血管破裂和腦血管病等也有著重要作用[38]。銅是賴氨酸氧化酶的組成成分，對(duì)維持血管壁完整性具有重要作用，缺銅時(shí)賴氨酸氧化酶活性降低，組織中彈性蛋白合成減少，從而增強(qiáng)了血管及組織的脆性，易造成血管破裂出血。賴氨酸氧化酶對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的形成具有重要作用，動(dòng)脈粥樣硬化又是腦血管病的危險(xiǎn)因素，故腦血管病患者體內(nèi)往往銅含量較低。研究還發(fā)現(xiàn)，銅參與人體酪氨酸氧化酶、SOD、細(xì)胞色素C氧化酶及某些血漿和結(jié)締組織的單胺氧化酶等30多種酶的組成和活化，銅蛋白酶是血清中唯一有效的亞鐵氧化酶，能調(diào)節(jié)血清生物胺、腎上腺素和5-羥色胺酶的濃度[36]。銅和血漿銅藍(lán)蛋白對(duì)機(jī)體的防御功能有著重要作用，臨床發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充銅可顯著減少人體受病原體侵襲時(shí)的感染機(jī)會(huì)[10]。銅還能通過(guò)SOD催化反應(yīng)清除自由基，保護(hù)機(jī)體細(xì)胞免受超氧陰離子的損傷[39]。

5.2 人體的銅營(yíng)養(yǎng)來(lái)源

食物補(bǔ)充依然是人體銅營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的重要形式。銅廣泛存在于各種食物中，牡蠣、貝類以及堅(jiān)果類等食物中銅的含量較高，動(dòng)物的肝和腎、谷類胚芽部分、豆類等食物中次之，奶類和蔬菜類食物中最低[39]。因此，飲食時(shí)應(yīng)有針對(duì)性地食用蝦、魚、芝麻、蘑菇、黑木耳、黃豆、茄子、白菜等。

6 鉬與人體健康及人體鉬來(lái)源

6.1 鉬在人體健康中的生理功能

鉬雖然是發(fā)現(xiàn)較晚的一種微量元素，但與人體健康息息相關(guān)，不但是人體多種酶輔基的重要成分，其組成的輔酶因子鉬酶復(fù)合物在氧化代謝中也發(fā)揮著極其重要的作用[40]。目前，在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的鉬酶種類超過(guò)40種[41]，在人體內(nèi)主要有黃嘌呤脫氫酶/氧化酶、亞硫酸鹽氧化酶等。鉬酶通過(guò)鉬輔因子參與調(diào)控人體內(nèi)糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、含硫氨基酸、核酸及鐵蛋白中鐵等的代謝[42]。鉬通過(guò)催化尿酸、抗銅儲(chǔ)鐵和維持動(dòng)脈彈性等作用來(lái)防止人體疾病的產(chǎn)生[42-43]。據(jù)調(diào)查，低鉬地區(qū)人群的心臟和主動(dòng)脈中的鉬含量明顯低于不缺鉬地區(qū)人群的；尸檢也發(fā)現(xiàn)，心肌梗塞者心肌中的含鉬量明顯降低，心肌中含鉬越少的部位，受損害的程度越嚴(yán)重[44]。對(duì)克山病多發(fā)區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，克山病人群常常表現(xiàn)為體內(nèi)缺硒且缺鉬，可能與鉬和硒在人體內(nèi)有一系列耦連作用有關(guān)[40]。克山病區(qū)甲狀腺腫大的患者，病情隨著鉬的補(bǔ)充得到控制，證實(shí)了鉬缺乏對(duì)甲狀腺功能的影響[45]。流行病學(xué)研究結(jié)果也顯示，鉬與食管癌、肝癌、直腸癌、宮頸癌和乳腺癌等的發(fā)生有一定關(guān)系，缺鉬人群食管癌的發(fā)病率增高，食管癌高發(fā)區(qū)人群的血液、頭發(fā)和尿中鉬水平較低[46]。

6.2 人體的鉬營(yíng)養(yǎng)來(lái)源

鉬進(jìn)入人體后主要以兩種方式參與物質(zhì)代謝過(guò)程：一種是以無(wú)機(jī)鹽方式與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相互絡(luò)合；另一種是與蛋白結(jié)合，構(gòu)成含鉬酶的輔助因子，然后與各種鉬酶的底物相結(jié)合，參與人體的各種生化反應(yīng)[47]。食物中的鉬在人體中主要由消化道吸收，然后迅速進(jìn)入血液中，進(jìn)而通過(guò)血液運(yùn)送至肝臟及全身。由于人體對(duì)鉬的需求量很少，鉬只有在安全攝入量范圍內(nèi)才對(duì)維持人體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)有意義，鉬缺乏和蓄積對(duì)人體各系統(tǒng)功能均產(chǎn)生不同程度的影響[45]。人體主要通過(guò)食物攝取鉬，來(lái)源不同的食物中鉬含量的差異較大。一般情況下，植物性食物以豆類及其制品中鉬含量最豐富，動(dòng)物性食物以海產(chǎn)品中鉬含量最高，其次是動(dòng)物的肝臟和腎臟[48]。黃豆、綠豆、赤豆、蠶豆等豆類中鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為7 660.9、5 451.1、2 708.5、4 202.8 μg/kg；豬肝、海參、魷魚、黑木耳、海帶、紫菜中鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為1 388.7、1 469.2、4 461.4、2 324.2、2 368.1、3 191.2 μg/kg；胡蘿卜、西紅柿、青椒、黃瓜等蔬菜中鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在100 μg/kg以內(nèi)，為典型的低含鉬食物。因此，人們通過(guò)膳食來(lái)滿足人體鉬營(yíng)養(yǎng)來(lái)源時(shí)，要有針對(duì)性地選擇鉬含量高的食物[49]。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，植物生長(zhǎng)必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素鐵、錳、硼、鋅、銅、鉬等與人體健康息息相關(guān)，科學(xué)研究也逐步證實(shí)了人體中的微量元素與地殼元素豐度呈正相關(guān)，這正是地殼元素由土壤-植物-動(dòng)物-人體生物鏈傳遞的體現(xiàn)。隨著人民生活水平的提高，近年來(lái)，土壤-植物營(yíng)養(yǎng)-人體健康的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究成為了地球物理學(xué)家、生理學(xué)家、土壤學(xué)家、農(nóng)業(yè)化學(xué)(肥料)家、農(nóng)學(xué)家、畜牧學(xué)家及醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)，以人體健康為導(dǎo)向，也勢(shì)必會(huì)成為新時(shí)期微量元素產(chǎn)學(xué)研工作新的思路和著力點(diǎn)。