馮大誠
人體細(xì)胞中許多酶反應(yīng)都需要鉀離子的參與。比如,人在進(jìn)食后,血液吸收了食物水解產(chǎn)生的葡萄糖,血糖就會(huì)升高,這時(shí)需要把葡萄糖合成糖原暫時(shí)儲(chǔ)存起來,這些糖原會(huì)逐漸水解成葡萄糖,供各種器官和肌肉使用,而鉀離子會(huì)參與糖原的合成,并在糖原水解時(shí)被釋放出來。
蛋白質(zhì)分解與合成同樣會(huì)釋出或需要一定的鉀離子。比如,當(dāng)人體組織受到創(chuàng)傷時(shí),蛋白質(zhì)分解釋出鉀離子;在受傷組織修復(fù)時(shí),則需要鉀離子促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。
人體各種組織的運(yùn)動(dòng)都需要能量,供給反應(yīng)所需能量的分子是三磷酸腺苷(ATP),它的生成也需要鉀離子的參與。細(xì)胞內(nèi)的鉀離子與體液內(nèi)的鈉離子使得細(xì)胞和體液得以達(dá)到電解質(zhì)平衡。這種平衡不僅使細(xì)胞能夠穩(wěn)定存在,而且許多生物反應(yīng)都有賴于這種平衡,比如,神經(jīng)傳遞的速度就與神經(jīng)細(xì)胞中鉀離子的濃度有著密切的關(guān)系。
人體必需的七大營養(yǎng)素是蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、水、無機(jī)鹽(舊稱礦物質(zhì))和膳食纖維。鉀離子和鈉離子都是人體必須攝入的重要的無機(jī)鹽離子。人體攝入的鉀主要在小腸吸收,吸收率約為85%,吸收的鉀再通過鈉泵將其轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)。正常成年人體內(nèi)的鉀含量為1955毫克每千克,其中有98%分布于細(xì)胞內(nèi)液,其他則分布于細(xì)胞外液。
鉀和鈉是兄弟,鉀的原子序數(shù)比鈉多8,說明它的原子核內(nèi)比鈉多了8個(gè)質(zhì)子,核外多了8個(gè)電子。鉀的電子結(jié)構(gòu)與鈉相似,只是多了一個(gè)殼層,其最外層只有1個(gè)電子,其余的電子形成與惰性氣體氬相似的結(jié)構(gòu)。所以,鉀原子與鈉原子一樣,也是很“胖”很“松”的。單質(zhì)鉀的密度只有0.862克每立方厘米,熔點(diǎn)僅有63℃,它的化學(xué)性質(zhì)比鈉還活潑,所以都以離子化合物形式存在。
如上所說,鉀和鈉這一對(duì)兄弟在人體細(xì)胞和體液的電解質(zhì)平衡與體液的酸堿平衡中,相互聯(lián)系、相互制約,使得人體的許多化學(xué)反應(yīng)得以正常進(jìn)行。當(dāng)然,我們不需要刻意補(bǔ)充鉀,因?yàn)楹芏嗍澄镏卸己锈?,比如小麥、大豆、馬鈴薯、油菜、小白菜、豬肉等,都含有較為豐富的鉀。
鉀也是植物生長(zhǎng)必需的重要元素之一。從化學(xué)角度看,鉀在植物體內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)與在人體內(nèi)和動(dòng)物體內(nèi)是一樣的。例如,鉀離子能夠活化很多酶,在這些酶的作用下,植物體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)得以正常進(jìn)行。比如,鉀離子能促進(jìn)ATP的合成,而ATP在光合作用中起到了關(guān)鍵性作用,所以鉀是促進(jìn)植物光合作用的重要因素之一。又比如,鉀離子促進(jìn)糖的合成,促進(jìn)由葡萄糖合成淀粉、合成纖維素。有了足夠的淀粉,植物才能夠產(chǎn)生供繁殖所需的營養(yǎng);有了足夠的纖維素,植物的細(xì)胞壁才能夠堅(jiān)挺,才能夠抗倒伏,果實(shí)才能夠成型。
另外,鉀離子能夠促進(jìn)氮的吸收和代謝。氮元素在植物運(yùn)輸過程中往往以硝酸根陰離子的形式存在,這需要鉀離子作為它的陪伴離子,才能夠保持電中性。
鉀離子能夠調(diào)節(jié)葉片氣孔的開閉:光照充足時(shí),鉀離子能促進(jìn)葉片的氣孔張開;光照不足時(shí),鉀離子能使葉片的氣孔迅速關(guān)閉,以減少由于無效蒸騰作用而損失的水分。
人類可以從食物中獲得鉀,那么植物從哪里獲得鉀呢?當(dāng)然是從土壤里。不過,土壤里的鉀含量有限,連續(xù)種植又會(huì)使土壤中的鉀大量流失,所以要想讓農(nóng)作物生長(zhǎng)得更好,就需要給土壤施肥,鉀肥就是其一?,F(xiàn)在常用的鉀肥主要是氯化鉀和硫酸鉀。我國新疆羅布泊和青海塔里木盆地都有氯化鉀礦產(chǎn)資源,此外,我國還會(huì)從加拿大、白俄羅斯、俄羅斯等國進(jìn)口鉀肥。
草木灰是禾本和木本植物燃燒后的殘余物,主要成分是碳酸鉀,其中含量最多的是鉀元素。草木灰是成本低廉、養(yǎng)分齊全、肥效明顯的鉀肥,不過草木灰具有強(qiáng)堿性,故不宜與氮肥一起施用。
不過,正是由于草木灰的堿性,古人常用它來洗滌衣物,去污效果很不錯(cuò)?!抖Y記·內(nèi)則篇》寫道:“冠帶垢,和灰清漱?!薄吨芏Y·考工記》記載:“練帛,以欄為灰,渥淳其帛,實(shí)諸澤器,搖之蜃?!?/p>
可以說,古人很早就從草木灰中認(rèn)識(shí)了鉀。鉀的英文名potassium,源自potash,意思是草木灰;元素符號(hào)K從拉丁文kalium而來,這個(gè)詞的本意也是草木灰。