1.钴元素基本信息
钴元素符号是Co。原子序数27,位于元素周期表中第四周期,第Ⅷ族。相对原子质量为58.93,密度8.9,熔点1493℃,沸点2870℃。钴是具有光泽的银灰色金属,比较硬而脆,属过渡金属,具有磁性。在常温下不和水作用,在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成氧化钴,在白热时燃烧成四氧化三钴。钴的拉丁文原意就是“地下恶魔”。数百年前,德国萨克森州有一个规模很大的银铜多金属矿床开采中心,矿工们发现一种外表似银的矿石(辉钴矿),并试验炼出有价金属,结果工人被二氧化硫等毒气中毒,因此人们把它说成是“地下恶魔”作祟。1735年,瑞典化学家格·布兰特(G。Brandt)从辉钴矿中分离出浅玫瑰色的灰色金属,制出金属钴。1780年瑞典化学家伯格曼(T。Bergman)确定钴为元素。长期以来,钴的矿物或钴的化合物一直用作陶瓷、玻璃、珐琅的釉料。到20世纪,钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部门得到广泛的应用,并成为一种重要的战略金属。中国于50年代开始从钴土矿、镍矿和含钴黄铁矿中提炼钴。钴也是人体必需的一种微量元素。
2.钴元素在人体内的分布情况
钴是人类营养必需的生命元素之一。钴在人体中的分布范围十分广泛,含钴量共约1.1毫克。人体的骨骼、肾脏、肝脏、脾脏、血液、细胞中都含有钴,其中骨骼、肝脏、肾脏中的含量比较丰富。由于年龄的不同,钴在人体血液中的含量也有所不同,60岁以上老年人血液中的钴含量相对于20~50岁的人来说是比较少的。
钴主要由消化道和呼吸道吸收,动物实验大鼠和牛口服或静脉注射放射性钴10天后,组织存留极少,这说明钴吸收和贮存量很少。注射后的钴广泛分布于组织中,仅有5%存留,其中1%存于肝脏,肾上腺有显著的蓄积,肝脏存留量较多。钴主要由肠道排泄,有80%在5天内排出,其中绝大部分在48小时排出,肠道为经口食入钴的主要排泄途径。静脉注射氯化钴后主要通过肾脏排出,1周内由肾脏排出74%;但口服钴时,只有17%由尿中排出。
3.钴元素对人体健康的作用
(1)钴与造血功能:钴通过形成维生素B12而发挥其生物学作用及生理功能。首先是钴能刺激促红细胞生成素的生成,促进胃肠道内铁的吸收。钴通过维生素B12参与核糖核酸及与造血有关物质的代谢,作用于造血过程。人体若缺钴及维生素B12,红细胞的生长发育将受到干扰,出现巨细胞性贫血。大量研究及临床观察都证明,钴能治疗多种贫血,维生素B12对高血色素巨幼红细胞贫血疗效显著,钴盐对低色素小细胞性贫血疗效也好。
(2)钴与人体代谢:钴对代谢的影响,包括钴对氨基酸、辅酶、蛋白质代谢的影响。已知由钴组成的维生素B12有3种形式,即羟-钴胺、5-腺苷钴胺和甲基钴胺。前者是食物内维生素B12的主要存在形式,后两者是人体内有代谢功能的辅酶,在细胞代谢中发挥着生理功能。关于钴对脂肪的影响,各家报道资料尚有不同意见。有人认为,钴盐可损伤胰腺的细胞,糖原减少,蛋白质合成降低,脂质合成加速增多,导致三酰甘油升高,胆固醇也增加。但多数学者报道钴有驱脂作用,可防止脂肪在肝内沉积。
(3)钴与甲状腺:钴对甲状腺的影响,各家报道不一致,有的人认为钴能增强甲状腺功能,引起甲状腺功能亢进。还有人报道钴、锰都是合成甲状腺素所必需的成分,对防治甲状腺肿大有一定疗效,钴能防治甲状腺肿瘤。
(4)钴与其他元素:钴与锌、铜、锰有协同作用,有人报道钴元素与寿命有关系。锌是氨基酸、蛋白质代谢中不可缺少的元素,而钴能促进锌的吸收并改善锌的生物活性,因而钴也间接影响着氨基酸和蛋白质的代谢,特别是补充钴、铜、锰、锌可促进生长发育。动物实验观察到,钴和钼能阻止高钙引起缺锌。近代研究证明,补充锌又可以增加钴的吸收,并改善钴的生物活性。所以,钴和锌是姊妹对,相互都有促进作用,具有抗衰老、增加寿命的作用。
4.缺钴引起的相关疾病
(1)巨幼红细胞性贫血:钴有刺激造血的功能,其机制可能是通过促进胃肠道内铁的吸收,并加速贮存铁的动用,使之较易被骨髓利用;钴能抑制细胞内很多重要呼吸酶,引起细胞缺氧,促使红细胞生成素合成增多。上述的最后结果为代偿性的造血功能增加,钴能通过维生素B12参与核糖核酸及造血系统有关物质的代谢,当其缺乏时可干扰DNA的复制,使之产生误差,导致细胞的某些功能退化、代谢异常,甚至造成细胞死亡。维生素B12含有5%钴的结晶性复合物。除钴外还有氮和磷,又称钴胺素,若维生素B12缺乏,可使骨髓细胞的DNA合成期和合成后期的时间延长,从而引起巨幼红细胞性贫血。
(2)白血病:白血病是造血系统的一种恶性肿瘤,特征为白细胞及其幼稚细胞在造血系统中异常增生,浸润各种组织,周围血液白细胞发生量和质的变化。近年来,国际上对白血病的发病机制进行了大量的科学研究,已经有众多学者提出白血病可能与体内多种微量元素有关。钴对体内多种生物合成过程起重要作用,尤其是对核酸的生物合成作用,这可能是白血病的病因所在。
(3)白内障:有人认为,钴可能引起白内障。其原因在于钴干扰钙离子,导致钠和钾通透性改变,有人发现钴在老年性白内障晶状体中含量增高,也有人认为钴是蛋白酶的抑制剂。
(4)其他疾病:钴是维生素B12的主要成分,维生素B12缺乏可引起口腔及舌的溃疡、炎症及脊髓退行性病变,给予维生素B12治疗可收到效果。
5.高钴对人体健康的危害
钴是一种已知的变态反应原,能在接触钴粉、钴盐或接触钴和其他金属混合粉尘的工人中引起接触性皮炎和哮喘。钴过量还可引起毒性反应,摄入过多的钴盐可引起心肌炎、胃肠功能紊乱、耳聋、甲状腺吸收碘的能力减弱和导致甲状腺的肿大等。过量的钴还会改变酶的活性,从而降低人体的防御能力,激活已进入体内的肿瘤病毒,导致组织癌变。国际癌症机构将钴和钴化合物列为人类可能致癌的物质(2B级)。
钴有刺激作用,可使血清α球蛋白增多。钴量增多,刺激红骨髓造血,可发生红细胞增多症。钴的毒性作用可能与氧化系统紊乱有关,因为钴使组织中巯基化合物固定和丧失。基于这种情况可用含有巯基的半胱氨酸治疗钴中毒。钴曾用作啤酒起泡剂,饮用大量啤酒的人有的发生中毒,引起心肌病,伴有心包积液和心力衰竭,这种情况可能与摄入大量的钴和大量酒精损害肝功能有关。急性钴中毒主要用高渗葡萄糖解毒,以保肝利尿。
在使用高速钻石钴碾磨工具的工人中,可发生气道阻塞、肺炎、慢性弥漫性间质性肺纤维化的肺部改变。肺炎的发作特点是出现发热、厌食、咳嗽、劳累后呼吸困难。持续接触高浓度钴可能会导致肺纤维化的迅速发展,甚至造成死亡。单纯接触钴可导致哮喘。饮用含大约1毫克/升钴作为泡沫稳定剂的啤酒可出现急性左心衰竭,随后为右心衰竭发作,并伴有低血压、心包液渗出,以及进行性呼吸困难等。钴与镍、铬一起是3种最为常见的接触性皮炎的金属根源,手上常常出现以红斑样丘疹为特征的钴所致接触性皮炎。
6.钴元素的主要饮食来源
食物含钴量以海产品及蜂蜜最多,肉类食物是钴的良好来源。钴主要存在于动物的肝脏、肾脏中,诸如牛肝、羊羔肾、牛肾、猪心、猪肾、鸡肝、牛胰、鸡心、羊心等。此外,肉类、鱼类、蛋类、奶类食物中也含有一定量的钴,如牛瘦肉、羊羔肉、鸡肉、青鱼、沙丁鱼、比目鱼、鸡蛋、牛奶等。海带、紫菜中钴含量也较高。而蔬菜、水果、谷类和豆类中的钴含量极其微小。
“专家健康提醒”
(1)钴元素的摄入:钴的摄取量很少,国际卫生组织推荐1岁以内的孩子每天为10微克,10岁以上孩子为2微克,孕妇及乳母每天为2.5~3微克;中国营养学会制定的膳食钴摄取量,一般成年人每天为60微克。值得注意的是,绿色蔬菜中的钴不易被人体吸收,所以素食者和不喜海鲜类食物的人,要注意钴的补充,其日常饮食中可多食用一些海带和紫菜。
(2)推荐补钴食谱
西红柿炒牛肉
“主要原料”主料用牛瘦肉、西红柿,作料为植物油、食盐、味精、酱油、白糖、姜末、葱末。
“制作方法”把西红柿用清水冲洗干净,切成块状,待用;把牛瘦肉切成比西红柿小的块状,待用。给铁锅中加入植物油,并将油温烧至六七成热时,速放入牛瘦肉块煸炒片刻,然后撒上适量食盐和酱油,再加少许水,放入西红柿,牛肉炒熟后,加入白糖、味精、葱末、姜末,翻炒均匀即可食用。
“功效作用”牛肉中含有丰富的微量元素钴。钴能促进骨髓对铁的吸收和利用,增强锌的活性,具有预防贫血和促进身体发育的作用。西红柿中含有多种氨基酸和维生素,具有促进消化、提高食欲等作用。坚持食用能健脾养胃、补血益气、强筋壮骨。特别适宜消化不良、食欲缺乏、心神不定、贫血、术后恢复者食用。
扩展阅读资料
1.杨卫宁,胡晓璐,杜彦龙等,“钻毒性的病理生理学”,《国外医学医学地理分册》,2000年第2期
2.税永红,“钴与社会生活”,《成都纺织高等专科学校学报》,2000年第4期
3.彭帆,黄勇,刘鸿涛,“钴毒性的临床反应”,《国外医学医学地理分册》,2001年第1期
4.李青仁,苏斌,李胜钏,“微量元素钴、镍与人体健康”,《广东微量元素科学》,2008年第1期
5.张晓玲,刘剑,黄弘综等,“钴离子与人体健康和微生物的关系”,《国际口腔医学杂志》,2008年第1期