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1、 镁与人体健康 关键字：镁 镁与人体健康 镁与植物 镁合金镁与人体健康镁是第12号元素，原子量24.3，它占人体重量约0.05%，是人体含量最少的常量元素， 也是人体中不可缺少的金属元素。一般成人体内大致保持20克左右的含镁量，其中70%以磷酸盐和碳酸盐形式参与骨骼和牙齿的组成；25%的镁存在于软组织中，主要与蛋白质结合成络合体。一个60千克重的人，镁大约有30克，其中60%存在于骨骼之中。镁在人体小肠中 吸收，99%以上是经肾脏排出体。镁在人体新陈代谢过程中承担了举足轻重的作用，是人体一切生长过程，如骨骼、细胞、核糖核酸、脱氧核糖核酸、心脏及各种生物膜形成的重要物质。人体中还有数百种不同的酶
2、需要镁元素的给养。镁对人体的作用首先体现在对肌肉和骨骼的影响上。除了缺钙外,缺镁也是导致骨质疏松症的一个重要原因。1996年，德国著名医学科学家伯纳德?哈洛伦教授，针对钙在人体骨骼难以吸收的科学难题，联合德国汉堡医学研究院的专家们，经过多年的深入研究，惊喜地发现：镁与钙相互拮抗、相互促进。如果单纯补钙而不加镁，则钙离子代谢的ATP酶不能被激活，钙就难以真正进入骨骼。这也是许多骨质疏松患者大量补钙却得不到明显改善的主要原因。若在补钙的同时，添加镁成份，就能促进钙的快速成倍吸收。镁是钙进入骨骼的搬运工和门卫，镁能瞬间激活钙离子吸收的ATP酶，快速打开血钙进入骨骼的通道，携带钙沉积在骨骼上，形成骨晶
3、体，增强骨结构和柔韧度，更好地控制骨钙的流失。镁和钙共同作用于骨髂，能使骨髂更加坚硬而且有韧性。对于骨髂健康而言，镁和钙如同人的左右手，二者缺一不可。镁还能够把钙固定在牙釉质(牙齿外表白色的坚硬部分)中,从而起到防止龋齿的作用。 镁在细胞内呈阳离子，主要浓集于线粒体，对很多酶系统，特别对氧化磷酸化有关的酶系统生物活性极为重要，细胞外液的镁，与钙、钾、钠合作，共同维持肌肉神经的兴奋性；并为维持心肌正常功能和结构所必需。镁能缓解肌肉痉挛和疼痛。镁能舒张血管系统,是维持心脏收缩的重要离子,可降低血压,降低心脏病患者的猝死率。镁能舒张胆囊的扩约肌，增加胆汁，使胆囊易于排空，并保证胆汁充分乳化膳食脂肪，
4、使脂肪和脂溶性维生素为人体吸收。镁在肠道中吸收缓慢，可促进肠道滞留水分，增加粪便体积，改善便秘。镁有助于血液循环及舒缓神经、维持正常的肌肉(包括心肌)及神经活动。镁有利于蛋白质制造、脂肪代谢以及遗传基因的组成。镁还可防止肝、胆、肾等身体内的结石形成，以及减少软组织的钙化机会. 镁是人体一种必需的常量元素。关于镁的研究，上个世纪在中国基本上还是一片空白。临床医生对镁的了解只是囿于代谢紊乱方面，而且医学教材包括营养学教材都以“镁大量存在于食物中，不会缺乏”传授给医学生。在吃粮要票且定量供应的年代,食物以粗粮为主，精白米面很少有卖。在这种食物结构中，镁的摄入量足够，确实不需要另外补充。生活条件提高后
5、，饮食结构发生了改变，过去高镁食物如今吃得少了，每天镁的摄入量严重告急。 如果人体缺镁，会使有毒物质在体内积聚引起多种疾病，包括癌症。人体镁含量过低，可能引起心脏早搏，近半数还会导致血压升高。镁的摄入量越少，人体患有冠心病及其后遗症的概率就越高。对于中老年人来说，缺镁还会导致胰岛素敏感性下降，从而增加患糖尿病的几率。所谓心脑血管病等老年病，某种程度上，还是缺镁引起的疾病。 成年人缺镁就会长期患慢性腹泻，精神忧郁，身体软弱无力，时常头眩。儿童缺镁会因拉肚子而变得表情淡漠，肌肉软弱。研究还发现，久治不愈的儿童过敏性哮喘及老年人慢性支气管炎都与缺镁有关。 目前已确定，镁在碳水化合物代谢方面扮演着重要
6、角色，在胰岛素方面扮演着特殊角色，镁过低会造成身体无法良好地控制糖尿病状况。国外做尸检时发现，人死后心肌镁的含量降低，不论是急性梗死灶中还是非梗塞区，镁都减少。这一现象提示人们，如果心肌镁浓度降低当心肌梗塞时很可能导致骤死。 补镁的最佳途径是以粗粮为主的主食和包括各种新鲜豆类的蔬菜。成人每日需摄入镁至少350毫克，孕妇、哺乳期妇女为450毫克，运动员和强体力劳动者为500600毫克。核桃、花生、大豆、海带、橘子、杏仁、杂粮和各种绿叶蔬菜肉类中都含丰富的镁也可以服些镁盐药物。 人体蛋白质的合成离不开 人镁在植物体内也有着非常重要的作用。1938年，Sprengel等人确定了镁是植物必需的营养元素
7、。 植物体内含镁量约为干重的0.05%0.7%，平均在0.2%。在植物中的含量与磷相近(陆景陵，1994)。植物体内大部分镁和无机阴离子与有机阴离子如苹果酸根、柠檬酸根相结合，属于可移动扩散部分，在植物体内的移动性很好。所以缺镁症状首先出现在中下部衰老叶片上。表现为叶脉间失绿，呈黄色、青铜色或红色，而叶脉仍保持绿色，近似于“肋骨状”或“鱼骨状”。进一步发展，整个叶片组织全部淡黄、变褐、坏死。 另有一些镁与草酸、果胶酸结合，成为非扩散部分；种子含镁较多， 镁以肌醇六磷酸(植酸)盐类存在(Mengel和Kirkby,1982) 于其中。 茎叶次之，根系较少。 镁是叶绿素的组成成分，它存在于叶绿素分
8、子结构的卟啉环中心，是叶绿素分子的中心原子。因此，镁与叶绿素的形成和光合作用的进行密切相关，所以在缺镁时，叶绿素含量减少，叶色褪绿，光合作用受阻。 镁还是多种酶类的催化剂，它可以活化几十种酶类，因此可以促进体内的多种代谢过程，例如，镁可以促进糖酵解、三羧酸循环和ATP的合成，从而增 加呼吸作用，它还可以参与碳水化合物、脂肪和类脂的合成，并且能够参与蛋白质和核酸的合成过程。镁在土壤-植物-动物之间循环。土壤中的镁离子来源于含黑云母、白云石、角闪石、橄榄石、蛇纹石等原生矿物岩石的分解。由于镁比钙的溶解性强，遭受的淋失更多，所以土壤含镁通常比含钙少。施用钾肥、钙肥和铵态氮肥会造成缺镁。钾、钙、镁三者
9、的比例与它们各自的数量同等重要。氯化物和硫酸盐增加镁的渗漏损失。施用白云质石灰石改良酸性土壤时会施入镁。钙镁磷肥和钢渣磷肥等磷肥中含有镁。作为镁肥使用的肥料不多硅酸镁、氧化镁和硅酸镁、氧化镁和氯化镁是其中几种。其中，水溶性镁肥有硫酸镁和硝酸镁，它们可以用于配制叶面喷施溶液和无土栽培营养液.植物以镁离子的形式吸收镁。不同植物对镁需求不同，因而对镁的吸收也不一样，一般说来，块根类及豆科植物对镁的吸收通常高于禾本科植物；热带植物如油柠檬、椰子每年吸收镁也较多(Mengel和Kirkby,1982)。同一植物的不同品种，对镁的吸收有差异。不同年龄阶段的植物对镁吸收能力不同，如番茄随年龄增长，吸镁能力下
10、降，在21到83天内，Imax从34 mo1/g根鲜重*d下降到8.75 mo1/g根鲜重.d，Km值从0.275 mol/L增到0.6 mol/L，表明载体对镁的亲合力下降(Schwartz和Bar-Yosef，1983)。根际温度提高，番茄植株缺镁症状有所减轻(Huang和Grunes，1992)，根际温度对小麦幼苗影响与苗龄有关，苗龄小于30天时，镁吸收随温度增加而增加，超过30天后，镁吸收下降(Sonneveld，1987)。 介质中pH值变化，也影响植物对镁吸收，一般说来，pH56时，随pH提高，植物对镁吸收增加，而pH高于6时，pH变化对植物镁吸收就不起作用(Hannaway等，1
11、980)。 镁的吸收过程一般分为两部分，开始吸收速率较高，属于根系空间内吸收，以后吸收速率减慢且稳定，表现为主动吸收过程(Hogberg等,1995)。23天龄黑麦草对镁吸收与道南自由空间解吸下来的镁量呈直线相关(Rengel,1990)。使用二硝基苯酚，CCCP(碳酰氰 3-氯苯腙)和KCN等代谢抑制剂，部分抑制了镁吸收，因此能量代谢对镁吸收仅有部分贡献(Marschner,1995)。养分吸收动力学方程描述镁吸收速率与介质中镁浓度关系，Stok等人(1981)的动力学描述是二重机理，机理I位点位于原生质膜上，有较高的选择性，机理II位点在液泡膜上，镁吸收与根微粒体片段中ATPase活性呈直
12、线相关。Rengel和Robinson(1989)将镁吸收动力学曲线分为三部分：依赖于蒸腾作用部分；代谢调控、不连续部分；直线部分，属于协助扩散。镁的性质 镁是一个年轻的金属，20世纪才发展起来。它呈银白色，熔点649，质轻，密度为1.74克/厘米3，约为铜的1/4、铝的2/3；其化学活性强，与氧的亲合力大，常用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等金属。粉状或细条状的镁，在空气中很易燃烧，燃烧时发出眩目的白光。镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用，也不受苛性碱侵蚀，但极易溶解于有机和无机酸中。镁能直接与氮、硫和卤素等化合。金属镁无磁性，且有良好的热消散性。镁是地壳中含量高、分布广的元素之一。镁的用途
13、纯镁的强度小，但镁合金是良好的轻型结构材料，广泛用于空间技术、航空、汽车和仪表等工业部门。一架超音速飞机约有5%的镁合金构件，一枚导弹一般要消耗100-200公斤的镁合金。镁是其他合金（特别是铝合金）的主要组元，它与其他元素配合能使铝合金热处理强化；球墨铸铁用镁作球化剂；而有些金属（如钛和锆）生产又用镁作还原剂；镁是燃烧弹弹和照明弹不能缺少的组成物；镁粉是节日烟花必需的原料；镁是核工业上的结构材料或包装材料；镁肥能促使植物对磷的吸收利用，缺镁植物则生长趋于停滞。镁在人民生活中也得到应用。因此，镁同铝一样成为经济和社会发展中占有重要地位的一种基础材料。镁是地壳中含量高、分布广的元素之一。具有工业
14、价值的矿有：菱镁矿、白云石、光卤石。 自海洋出现后的几十亿年里，陆地上的镁，有很多很多被雨水溶解，进入河流，输注海洋，并以化合物形式存在于海水中。据估计，海水中存在的镁化合物，足以从中获得1900万亿吨金属镁.故海水将成为镁资源产地不过，海水中的镁并不象陆地上那样以富含镁的矿物的形式不均匀地分布着，而是均匀地散布在整个海洋里。这就是说，平均从1立方米海水中可以提取1.3公斤左右的镁。另外，海水随着科学技术的发展，这种从海水中提取镁的方法已被发现，现在，人们正在按自己的需要，可比较经济地向海水索镁。工业上利用电解熔融氧化镁或在电炉中用硅铁等使其还原而制得金属镁，前者叫做熔盐电解法，后者叫做硅热还
15、原法。金属镁是人类可以制得并在空气中长期存在的有实用价值的最轻的金属，在工业上通常由电解法或硅还原法制的。近年来，节能、环保概念在世界范围内趋热，镁由于其重量轻等优异性能，在汽车、航天、航空、铸造、化工电子、通讯、仪器、机械制造、交通、蓄能材料、建筑装饰、球墨铸铁、脱硫剂、格氏试剂、焰火、军事照明弹及镁阴极保护防蚀材料镁合金等产业中应用也迅猛发展。而且镁合金越来越受到人们的青睐。镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。 在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。 镁合金熔点比铝合金熔
16、点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250Mpa，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。 镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。 镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。 镁合金在汽车上最早的应用是三十年代英国伦敦城市公交的曲轴连杆箱体铸造件。在那个时期，生产出50多万件拖拉机变速箱壳体，而且至今仍在生产。在汽车动力系中，镁的应用数量最大的公司是大众汽车公司（VW）。这些部件的重为17公斤，比它所替代的铸铁件要轻50斤。 随着市场对
