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第20章 生命常青树——锌

1.锌元素基本信息

锌元素符号是Zn。原子序数为30,位于元素周期表中第四周期,第ⅡB族。相对原子质量为65.38,密度为7.133,硬度为2.5,熔点为419.43℃,沸点为906.85℃。我国是世界上最早发现并使用锌的国家,早在公元前4世纪就有炼合金锌的记载,公元前一世纪就已知道用锌。明《天工开物》(宋应星著,1637年出版)一书《五金》一章,十分详细地讲述了如何用“炉甘石”升炼“倭铅”,亦即用碳酸锌炼制金属锌。在过去,世界上都以为最早会炼制金属锌的是英国,因为英国在1739年公布了蒸馏法制金属锌的专利文献。其实,经我国化学史工作者的考证,证明了这个方法是英国人从中国学去的。因为在1738年英国人劳森在中国学习了炼锌术后,在英国建厂。1796年,德国科学家马格拉夫用异极矿(H2Zn2SiO5)与木炭共热而得锌,同时确定为一种元素,命名为锌(取意拉丁语“白色的薄层”)。锌是植物生长不可缺少的元素,据测定,一般的植物里大约含有百万分之一的锌。在人体中,含锌也在十万分之一以上。锌在地壳中的含量约为十万分之一,最常见的是闪锌矿(主要成分是ZnS),锌在工农业生产、国防建设、人们日常生活中都有着广泛而重要的用途。锌是生命必需的微量元素之一,人们早在1934年就发现了锌对哺乳动物的正常成长和发育是必不可少的。锌对人体健康状况有着十分重要的调控作用,人们称它为“人体的宝矿”,比喻为“生命之花”。正因为它与人类健康有非常密切的关系,所以在生命科学、营养科学等方面越来越受到人们的重视。

2.锌元素在人体内的分布情况

正常成年人体内含锌总量在2~2.5克,分布于人体各组织器官内,以视网膜、脉络膜、睫状体、前列腺等器官含锌较高,骨骼、肌肉、血浆等组织也含有较多的锌,其中肌肉中的锌含量约60%,骨骼大约含锌25%。皮肤、毛发、胰腺、肝脏、肾脏等组织器官中含量在10%左右。锌主要从胃肠道和呼吸道吸收,由粪便、尿、汗、乳汁等排泄。失血也是丢失锌的重要途径。

3.锌元素对人体健康的作用

(1)锌与酶的关系:锌与代谢及酶的构成有密切关系,大约有160种酶含有锌元素,与酶的活性有关。锌在组织呼吸和体内生化过程中占有主要地位。锌是碳酸酐酶、胸腺嘧啶核苷激酶、DNA和RNA聚合酶、碱性磷酸酶、胰腺羟基肽酶及乳酸脱氢酶等的主要成分。缺锌后导致一系列代谢紊乱及病理变化,各种含锌的酶活性降低,引起胱氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和赖氨酸的代谢紊乱,谷胱甘肽的合成减少,结缔组织蛋白和肠黏液蛋白合成过程均受到干扰。锌参与多种代谢过程,包括糖类、脂类、蛋白质与核酸的合成和降解,这些过程多与含锌酶有关。

(2)锌与维生素的关系:锌与维生素代谢有关,与维生素A的代谢及暗适应有关。锌对维持血浆中维生素A的水平甚为重要,血清锌和头发锌减少时,维生素A的含量显著降低。有文献报道,调查人群缺乏维生素A时,血清锌相应降低。采取干预措施,单纯补充维生素A疗效不佳,同时口服锌制剂可增加疗效。补锌可以减少维生素C的排泄量。正常眼组织含锌特别多,当患白内障时晶状体的维生素C含量减少,锌也减少。补锌可预防白内障,可见锌与维生素C有密切关系。某些疾病如皮肤溃疡、湿疹、生长发育不良等,若缺锌,往往同时缺必需的脂肪酸和维生素E。实验证明,补充锌不能代替脂肪和维生素E,说明它们有协同作用。

(3)锌与免疫功能:锌是参与免疫功能的一种重要元素,对免疫功能具有营养和调节作用;可调节酶的功能,保持生物膜的完整性,参与DNA和RNA及蛋白质的合成等。动物实验证明,缺锌可使胸腺皮质区萎缩,特异性改变胸腺上皮细胞功能,使血清中胸腺激素含量下降。胸腺作为中枢性免疫器官,对机体的免疫功能及状态的调控具有极其重要的作用。缺锌的患者胸腺发育不良,胸腺激素分泌减少,影响淋巴细胞的成熟,导致机体的免疫功能缺陷。锌是淋巴细胞发挥免疫功能的基础,缺锌时淋巴细胞萎缩,T细胞杀伤活力下降。脾脏是体内最大的免疫器官,参与细胞免疫和体液免疫,是产生抗体的主要器官,缺锌时脾脏重量减少,产生抗体等,免疫功能明显减退。补充锌可增加脾脏的功能,提高血清抗体水平,增强NK细胞活性,提高机体抗肿瘤因子的能力,提高抗感染的能力。

(4)锌促进生长发育:锌能促进生长发育,因为锌与很多酶、激素的合成、活化,以及核酸、蛋白质的合成有关,能影响细胞的分裂、生长和再生,同时锌还能改善食欲及消化功能。因此,锌对机体的生长发育有密切关系,特别是对生长正旺盛的儿童、少年和青年至关重要。缺锌使生长发育停滞,性成熟障碍,性功能下降,第二性征发育不全,睾丸萎缩,肝脾大,皮肤粗糙,形成缺锌性侏儒症。

(5)锌与其他元素的调控作用:由于锌在蛋白质中与巯基结合比较稳定,很难从蛋白质中置换出来,在其他元素间调控中起主导作用。锌与铁、钴、锰、钼等的化学性质有相似之处。它分别作用于造血系统的不同环节,共同完成造血功能。锌能促进铁的吸收,有协同生血作用,可治疗贫血。铅和镉与蛋白质巯基结合比锌还要稳定,因此铅和镉能转换锌,形成拮抗作用。调查发现,血清中铅、镉高,则锌低。实验证明锌能抑制铅在肠道的吸收,降低铅毒性,锌有竞争性置换铅的作用,从而预防铅中毒。

4.缺锌引起的相关疾病

(1)缺锌可引起营养性侏儒症:此症状多为摄入锌不足婴幼儿营养不良者,多见于以谷物食品为主的国家地区。谷类含锌低,副食补足不够,还有先天性和后天性疾病阻碍锌吸收,高排出锌疾病使体内锌损失等,这些都造成机体低锌而发病。营养性侏儒症多发于儿童、青少年,影响生长发育。表现为生长发育停滞,骨骼发育障碍,智力及性功能低下,肝脾大,皮肤粗糙,色素沉着,伴有贫血、食癖症。体格检查可发现血清锌及头发锌低,不及时补锌治疗,可导致侏儒症发生。

(2)缺锌会导致脑细胞功能下降:锌是大脑中含量最高的微量元素(10微克/克),在脑中的主要结合部位是在膜成分上,是大脑中膜稳定的一个重要因素。实验证明,缺锌会导致脑细胞内的能源物质及抑制性中枢神经递质减少,影响脑细胞功能。同时,在神经元的轴浆运输中锌也起到重要作用。缺锌时,神经元轴浆运输功能不全,从而导致营养不良,随之大脑功能下降,使智力低下,学习能力下降。对正在成长中的儿童来说,锌的作用尤为重要,缺锌可使大脑皮质发育停滞,外粒层细胞永久性不发育,分子层厚度降低,内粒层细胞减少,从而造成智力缺陷和神经系统功能异常。

(3)缺锌会影响视觉与味觉:视觉系统是一个非常复杂的系统,其功能的形成过程需要多种微量元素的参与。据报道,眼组织中视网膜与脉络膜的复合体含锌量最高,含有多种锌酶,如碳酸酐酶、视黄醇脱氢酶的含量很高。通常人们有这样一种感觉,从明亮的地方进入一个漆黑的房间开始时什么也看不见,过一会儿,就能隐约看见一些物体了,这是怎么回事呢?这是因为我们的眼睛里合成了一种有助于适应暗处的物质,而这种物质的合成与锌有关,如果缺锌,会直接影响视网膜中这种物质的形成,使眼睛对光的感受能力下降,长此以往还易导致近视等多种眼科疾病。

锌是唾液蛋白的基本成分,对味觉有着重要的作用。缺锌时,口腔黏膜细胞发育不全,易脱落并阻塞味蕾小孔,这样味蕾细胞就难以感受到食物的刺激,使味觉、嗅觉减退,食欲下降。锌还能增强消化系统中羟基肽酶的活性,促进消化,增强食欲。

(4)缺锌可引起肠源性肢体皮炎:此症状临床表现为持续性、间断性腹泻及口腔炎,肛门、外生殖器区、膝部、踝部、小腿、足、肘等部位痛痒和炎症,伴有食欲不佳、精神不振、头发变棕浅色、脱发等,不积极治疗可引起败血症。

(5)缺锌可引起原发性男性不育症:缺锌时,机体受累最严重的为生殖系统,性成熟受到严重影响。成人缺锌可发生性腺萎缩,性功能低下。化验检查发现,男性血清睾丸素及锌水平低下,精子数目减少,用锌治疗可收到良好效果。

(6)缺锌可引起肝硬化:有文献报道,肝硬化病人体内缺锌,与氨的代谢有密切关系。缺锌时,血浆氨含量增高;补充适量的锌则可使血氨减少。此外,病毒性肝炎患者的血清锌含量也降低,肾功能不全的病人也缺锌。

另外发现,局限性回肠炎、白血病、失血、低蛋白血症、急性心肌梗死患者均缺锌。

5.高锌对人体健康的危害

空气、水源、食品被锌污染,可造成锌过量进入人体。若大量口服、外用锌制剂,以及长期使用锌剂治疗,都可能引起锌中毒。口服过量的锌,临床表现为腹痛、呕吐、腹泻、消化道出血、厌食、倦怠、昏睡等。意外口服氧化锌溶液,可出现急性腹痛、流涎、唇肿胀、喉头水肿、呕吐、血便、脉搏增快、血压降低,严重者由于胃肠穿孔引起腹膜炎,甚至休克而死亡。吸入氧化锌烟雾,引起金属烟尘热,患者口中有甜味、口渴、咽痒、食欲下降、疲劳无力、胸部发紧、有时干咳。

慢性锌中毒临床表现为顽固性贫血,食欲下降,合并有血清脂肪酶及淀粉酶增高。长期过量摄取含锌食物,会影响铜代谢,造成低铜,锌、铜比值过高,可影响胆固醇代谢,形成高胆固醇血症,最终导致动脉粥样硬化、高血压、冠心病等。

6.锌元素的主要饮食来源

动物肝脏、海鲜类、干果类食物中,都含有丰富的锌。例如,牡蛎、海蛎肉、鲜扇贝、墨鱼、火鸡腿、蚌肉、鲜兔肉、绵羊肉、牛肉、核桃、花生、小麦、黄豆等,其中,牡蛎中的锌含量最为丰富。蔬菜、水果、奶类、蛋类中也含有少量的锌,如面筋、香菇、黑米、绿茶、金针菜、枣、木耳、榛子、乌梅、胡萝卜、油菜、白菜、菠菜、洋葱、黑芝麻、葵花子、橙汁、蘑菇、茶叶等。精制食品如精制白米、富强粉等含锌低。

“专家健康提醒”

(1)锌元素的摄入:通常成年人、青少年每日所需的锌为15毫克,孕妇及乳母每日所需的锌为20毫克,儿童每日所需的锌为10毫克,婴儿每日所需的锌为5毫克。食物中所含粗纤维、淀粉、果胶、植物酸、多价磷酸盐,影响锌的吸收;含铅、镉多的食品置换锌离子;机体患有胰腺功能不全、局限性回肠炎、发热、感染性疾病,服四环素、青霉胺、依地酸二钠和类固醇、酒等,均干扰锌的吸收。

在有条件的情况下,定期测定空气、水源锌含量,尤其是生活用水中锌含量不允许超过1.0毫克/升。定期检查血清锌和头发锌,防止锌中毒。营养性的缺锌症,可遵医嘱补锌。

(2)推荐补锌食谱

香菇炒冬瓜

“主要原料”主料用鲜香菇、冬瓜,作料为植物油、香油、酱油、豆瓣酱、食盐、味精、淀粉、黄酒、姜末、葱末、鲜素汤。

“制作方法”将香菇用清水冲洗干净,泡发,切成片;冬瓜用清水冲洗干净后切成片。在铁锅中加入植物油,并将油烧至六七成热时,将冬瓜放入煸炒片刻,用漏勺捞出控油。在铁锅中留有适量的油,油热后放入葱、姜、豆瓣酱,煸炒出香味后放入香菇翻炒一下,然后再加入食盐、酱油、黄酒、味精各少许,倒入素鲜汤煮开。最后放入冬瓜片,菜出锅前用水淀粉勾芡,浇上香油即可食用。

“功效作用”香菇中含有微量元素锌、维生素C、粗纤维等营养物质,能够止血、加速伤口愈合、增加食欲等。冬瓜中含有丙醇二酸,能够抑制糖类转化为脂肪,具有减肥、预防糖尿病的作用。坚持食用,可润肺止血、健脾暖胃、消肿化浊。最适宜肥胖者、糖尿病患者、便秘者、胃寒者等食用。

鸡肉大米粥

“主要原料”大米100克,鸡脯肉50克,西红柿半只,土豆1个,植物油、食盐、葱、姜、味精各少许。

“制作方法”将鸡脯肉剁成末;土豆洗净煮熟后去皮,切成小丁;西红柿洗净后用开水烫一下,去皮去蒂,切成小丁。炒锅加热后放入植物油,将葱姜放入锅内,煸香后捞出,放入鸡肉末炒熟盛出,再将西红柿丁煸炒至熟后,与鸡肉末混合在一起。再将大米放入另外锅中加水熬成粥后,加入煸好的鸡肉末、番茄丁、土豆丁,继续用文火熬5~10分钟;粥好后加入味精和食盐即可。

“功效作用”此粥锌含量较高,坚持食用补锌效果较好,最适宜9个月以上婴幼儿和青少年。

扩展阅读资料

1.王玉标,乔善宝,“锌与人体健康”,《化学世界》,1999年第1期

2.金志涓,赵明利,“锌与人体健康”,《宁夏医学院学报》,1999年第4期

3.李兴国,卢健鸣,李萍,“锌与人体健康”,《山西食品工业》,2000年第2期

4.刘军,李晓雯,“微量元素锌与人体健康”,《中国热带医学》,2003年第1期

5.吴茂江,“锌与人体健康”,《固原师专学报》,2006年第3期

6.王丕玉,刘海潮,“锌失衡与人体健康”,《中国食物与营养》,2007年第7期

7.张黎,“微量元素锌与人体健康探讨”,《医学导刊》,2008年第5期