现代生活化学 第四章 保健与化学

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1、4.1 人体内的化学元素概述4.2 营养与健康第四章 保健与化学4.4 药膳学4.3 膳食平衡与营养效能4.5 食疗学4.6 老年保健4.7 减肥问题思 考 题健康长寿是人类的共 同愿望。许多资料表明，危 害人类健康的疾病都与体内 某些元素的平衡失调有关。 因此，了解生命元素的功能 ，并正确理解饮食、营养与 健康的关系，树立平衡营养 观念，对于预防疾病、增强 体质、保持健康具有重要意 义。4.1 人体内的化学元素概述一、人体中化学元素的分类二、人体内化学元素的功能人体中有极其惊人的矿藏，品种繁多遍布全身。目前已经知道，人体中含有50多种矿物质，这些 矿物质又称为无机盐。在体内占较大比重的有钠、

2、钾 、钙、镁、磷、硫等元素 ，也有含量甚微的铁、铜 、钴、锰、铬、锌、钼、镍、硒、铅、镉、汞、钒、 碘、氟、硼、硅等元素。各种元素的作用见表4.1。 表4.1 一些主要生物元素及其功能 元素名称元素符号主 要 功 能 碳C有机化合物的主要组成成分 氢H水及有机化合物的主要组成成分 氧O水及有机化合物的主要组成成分 氮N有机化合物的组成成分 氟F人体骨骼成长所必需的元素 氯Cl细胞外的阴离子（Cl-），维持体液平衡 碘I甲状腺素的成分 硫S蛋白质的成分 硒Se与肝功能肌肉代谢有关的元素 磷P含在ATP等之中，是生物合成与能量代谢必需的元素 硅Si骨骼及软骨形成的初期阶段必需的元素 钾K细胞内的阳

3、离子（K+），维持体液平衡 钠Na细胞外的阳离子（Na+），维持体液平衡钙Ca骨骼、牙齿的主要组分，神经传递 和肌肉收缩必需的元素镁Mg酶的激活，叶绿素构成，骨骼的成分 锌Zn胰岛素的成分。许多酶的活性中心 锰Mn酶的激活，光合作用中水分解必需的元素 铁Fe组成血红蛋白、细胞色素、铁-硫蛋白等，输送氧 钴Co形成红血球所必需的维生素B12的组分 铜Cu铜蛋白的组分，铁的吸收和利用 钼Mo黄素氧化酶、醛氧化酶，固氮酶等必需的元素 钒V促进牙齿的矿化 铬Cr促进葡萄糖的利用，与胰岛素的作用机制有关一、人体中化学元素的分类人体内化学元素必需元素非必需元 素有害元素常量元素：11种，占 99.95%微

4、量元素：20多种，占0.05%无害元素 1、必需元素：指人体新陈代谢或生育成长过程中必不可少的元素。又可分两类：一类叫常量（宏量）元素，指每天撮入0.04克以上，且占人体0.05以上的元素，常量元素有11种，它们是氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯和镁等。其中氧、碳、氢和氮四种元素占人体总重的96，其余7种占人体3.95，总计常量元素占人体99.95%。人体中常量元素的名称及其含量见表4.2 表4.2 人体中常量元素的名称及其含量名称含量(%)名称含量(%)名称含量(%)氧65钙2钠0.15碳18磷1氯0.15氢10硫0.25镁0.05氮3钾0.35 常量元素占人体总量的99.95%另外一

5、类叫微量元素也称痕量元素，指每天摄入量在0.04 克以下，在人体中含量低于0.01的元素。目前已确定的微量元素有铁、铜、锌、铷、锶、氟、硼、溴、碘、钡、锰、硒 、铬、钼、砷、钴、钒等17种（有的如镍、碲等尚未确定） ，这17种元素占人体约0.05。这些元素在体内含量真是微乎其微，如锌在人体中只有百万分之三十三，氟不超过百万分 之四十，铁也只有百万分之六十。然而，就是这些看来微不 足道的元素，与机体的生命活动关系密切，与人的生存和健 康息息相关。它们当中，有的是组成人体血液的重要成分， 有的是构成人体细胞不可缺少的物质，也有的是形成人体中 某些酶、激素或维生素等活性物质的核心成分。总之，微量 元

6、素能帮助将普通元素运输到身体各个部分，对人的正常代谢和身体健康有着举足轻重的作用。 表4.3 几种微量元素的主要功能元素名称主要功能不正常时的症状铁 （成人体内 铁的总量约为24克） 1.是血红蛋白或肌红蛋白质的结构 中心； 2.是肝脏等组织的重要组成部分； 3.是许多酶（酵素）的活性部分。1.缺铁时会引起贫血、抵抗 力低、易感染疾病； 2.体内含铁过多时，会造成 皮肤色素沉着，并会引起肝 硬化，诱发心脏病。铜 （成人体内 含铜量0.1克 ）铜参与30多种酶的组成和活化，如 细胞色素C氧化酶、尿酸盐氧化酶 、过氧化物歧化酶以及某些血浆和 结缔组织的单胺氧化酶等，是正常 的新陈代谢所必需的 。1

7、.缺少时会使许多重要的器 官不能正常运行，血管和骨 骼系统变得脆弱； 2.缺铜时会导致白化病； 3.铜过量多可加速衰老。锌 （人体内含 锌量22.5 克 ）1.是合成蛋白质和核酸酶的必需元 素； 2.大约有160种酶含有锌元素； 3.促进生长发育 ； 4.参与性腺、胰腺、脑下垂体活动 ； 5.存在于所有动物的眼睛中。1.缺锌时会造成蛋白质合成 障碍，细胞分裂受到干扰， 从而生长停滞、生殖受阻、 免疫力低下，儿童缺锌则味 觉、嗅觉减退； 2.体内锌过量会引发长期腹 泻，发生呕吐及上腹痛。2、非必需元素 顾名思义是人体不需要的元素。 它也可分两类：一类虽然是人体的新陈代谢或发育 生长不需要的，但是

8、人体掇入少量后，不会产生严 重病理现象者，常称无害元素如铋元素等；另一类 ，不仅人体不需要，而且摄入微量，就会出现病态 或中毒症状者，常称有害元素或有毒无素，如汞、 镉、铅等。必须指出：有人对有毒无素和微量元素作用混 淆不清，误称有毒无素为微量元素，这是错误的。 同时，不可把微量元素称为有毒或有害元素。下面 举两例来说明： 硒是微量元素，人体离不了它，它在人体内有抗细胞老化、抗癌等重要功能，如果缺硒就会导致心肌病变、贫血等疾病。但是，人体含硒量不可过高，过高也会引起恶心腹泻和神经中毒。如每天硒摄人量超过0.0001克，人就会中毒，直至死亡。人体对硒的需要量极少，尽管硒的化合物有剧毒，但决不可称

9、它为有毒元素。 镉元素常混入铜矿、锌矿等矿物中，在冶炼过程中进入 废渣，再被雨水冲刷进入河（湖）水，被动植物吸收，造成镉 污染，当镉进入人体，会跟人体蛋白质结合成有毒的镉硫蛋白 ，危害造骨功能，从而造成骨质疏松、骨萎缩变形、全身酸痛 等。日本“神通川”河两岸常见的骨痛病，镉是罪魁祸首。 1972年世界卫生组织宣称，人体缺乏排镉功能，每日摄入量应 为零，即不可摄入镉。因此，不要因为在人体查到残留的微量 镉而误称它为微量元素，而应称它为有害元素。1931年日本富山发生“痛痛病” 20世纪初期开始，人们发现富山平原上 “神通川”河流两岸地区的水稻普遍生长不良。1931年又出现了一种怪病，患者大多是妇

10、女，病症表现为腰、手、脚等关节疼痛。病症持续几年后，患者全身各部位会发生神经痛、骨痛现象，行动困难，甚至呼吸都会带来难以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼软化、萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，骨质松脆，就连咳嗽都能引起骨折。患者不能进食，疼痛无比，常常大叫“痛死了！”“痛死了！”有的人因无法忍受痛苦而自杀。这种病由此得名为“骨癌病”或“痛痛病”（ItaiItai Disease）。19461960年，日本医学界从事综合临床、病理、流行病学、动物实验和分析化学的人员经过长期研究后发现，“骨痛病”是由于神通川上游的神冈矿山废水引起的镉（Cd）中毒。据记载，由于工业的发展，富山县神通川上游的神冈矿山从19

11、世纪80年代成为日本铝矿、锌矿的生产基地。神通川流域从1913年开始炼锌，“骨痛病”正是由于炼锌厂排放的含镉废水污染了周围的耕地和水源而引起的。铝为人体非必需的无害元素，但多了也为害非浅，如今已查明铝是老年痴呆症的祸首。在日常生活中，铝可通过许多 途径进入人体，如喝茶、使用广泛的铝炊具、牙膏的主要调合 剂（氢氧化铝）、医治胃病的抗酸剂（氢氧化铝）、油条、粉 丝的添加剂（明矾）等。英国科学家研究证明，铝不易被人体 吸收。老年人与健康的年青人不同，由于其代谢功能减退，造 成必需元素损失和非必需元素在体内累积，此时机体不能有效 地阻止已摄入体内的铝进入大脑，有可能会对脑神经造成障碍 。因此，体弱的中

12、老年人要从多方面注意减少铝的摄入，饮茶 也应选用优质的细嫩茶为宜。 几种有害元素中毒现象汞中毒汞为银白色的液态金属，常温中即有蒸发。汞中毒 （mercurypoisoning）以慢性为多见，主要发生在生产 活动中，长期吸入汞蒸气和汞化合物粉尘所致。以精神 -神经异常、齿龈炎、震颤为主要症状。大剂量汞蒸气 吸入或汞化合物摄入即发生急性汞中毒。对汞过敏者， 即使局部涂沫汞油基质制剂，亦可发生中毒。接触汞机 会较多的有汞矿开采，汞合金冶炼，金和银提取，汞整 流器，以及真空泵、照明灯、仪表、温度计、补牙汞合 金、雷汞、颜料、制药、核反应堆冷却剂和防原子辐射 材料等的生产工人。2005年5月27日，合肥

13、私人诊所医生疏忽水银输进病人身体。 铅中毒成年人铅中毒后经常会出现：疲劳、情绪消沉 、心脏衰竭、腹部疼痛、肾虚、高血压、关节疼痛 、生殖障碍、贫血等症状。孕妇铅中毒后会出现流 产、新生儿体重过轻、死婴、婴儿发育不良等严重 后果。而儿童经常会出现：食欲不振、胃疼、失眠 、学习障碍、便秘、恶心、腹泻、疲劳、智商低下 、贫血等症状。铅中毒的危害很严重，因此预防和检测工作就 变得非常重要。可是铅中毒后的症状往往非常隐蔽 难以被发现，所以目前最可靠的方法就是血检。 镉中毒职业性镉中毒诊断标准（GBZ17-2002 ）适用于各种职业接 触镉及其化合物的作业，如金属镉及含镉合金冶炼、焊接、镍- 镉电池制造、

14、颜料制造、金属表层镀镉等。职业性镉中毒主要 是吸入镉化合物烟、尘所致的疾病。急性中毒以呼吸系统损害 为主要表现;慢性中毒引起以肾小管病变为主的肾脏损害，亦可 引起其他器官的改变。镉中毒让人“变形”-镉被人体吸收后，将在体内形成 镉硫蛋白，它首先使肝脏受损，继而引起骨软化症。该病以疼 痛为特点，疼痛性质为刺痛，始于腰、背，继而波及肩、膝、 髋关节，并逐渐扩至全身。活动时，这种疼痛会加剧。轻症患 者，咳嗽或轻微外伤即可引发病理性骨折；重症患者，其四肢 可屈曲变形，身高比健康时缩短1030厘米。镉中毒是慢性过 程，潜伏期最短为28年，一般为1520年。目前，医学界认 为还没有有效的药物可以让镉从体内

15、排除。 镉中毒事件回放 2004年5月以来，广东省惠州市两家港资电池 生产企业（惠州超霸电池有限公司和惠州先进电池有 限公司），相继发现部分员工血镉、尿镉增高。截至 2004年底，广东省职业病防治医院检测了1021人，发 现177人符合“镉感染”观察对象标准（连续两次尿镉测 定超过5mol/mol肌酐），2人确诊为职业病患者。 2005年3月18日，引起国内外广泛关注的“镉中毒索赔 诉讼案”在广东惠州开庭，65名中毒民工向广东省惠州 市惠城区法院提起诉讼，状告当地两家电池厂，索赔 1635万，要求医疗和精神赔偿。 惠州镉中毒事件的部分受害者二、人体内化学元素的功能 元素在人体内所起到的生理和生

16、化作用，主要有以下几个方面：（1）结构材料。无机元素中钙、磷构成硬组织，碳、氢、氧、氮、硫构成有机大分子结构材料，如多糖、蛋白质等。（2）载体作用。如含有Fe2+的血红蛋白对O2和CO2的运载作用等。（3）激活作用。人体内约有1/4的酶的活性与金属离子有关。有的金属离子参与酶的固定组成，称为金属酶。金属离子充当了酶的激活剂。（4）调节作用。体液主要是由水和溶解于其中的电解质所组成。存在于体液中的Na+、K+、Cl-等离子在调节体液的物理、化学特性方面发挥了重要作用。（5）“信使”作用。化学信号的接受器是蛋白质。Ca2+作为细胞中功能最多的信使，它的主要受体是一种由很多氨基酸组成的单肽链蛋白质，称钙媒介蛋白质（分子量为16700）。4.2 营养与健康 健康的定义1989年世界卫生组织提出了有关健康的新概念：除了躯体 （生理）健康、心理健康和社会适应良好外，还要加上道德健 康，只有这四个方面健康才算是完全健康。躯体（生理）健康 、心理健康、道德健康和社会适应健康包括四个方面内容 ：（1）躯体（生理）健康：这是健康的基础，