微量元素:研究体系中含量小于0.1%的元素-中文百科频道

概念

微量元素一般是指其含量是以毫克或更少/每千克组织来计算的元素。微量元素具有广泛的生理、病理意义。属于必须的微量元素有铁、锌、铜、锰、铬、钼、钴、硒、镍、钒、锡、氟、碘、硅等，再加上非必须的微量元素共有数十种。有些元素，如铋、锑、镉、汞、铅等对人体有害。

非生物体

岩石中微量元素基于地球化学行为可分为：

稀土元素（REE）：原子序数57-71的镧系元素以及与镧系相关密切的钪和钇共17种元素在地球化学上又称之为稀土元素，包括：La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Sc，Y。

铂族元素（PGE，原子序数从44至46以及76至78），如果包括金也称之为贵金属元素，包括：Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt，(Au)。

过渡金属元素（原子序数从21至30）。包括：Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn

高场强元素（HFSE）包括镧系元素，Sc和Y，以及Th，U，Pb，Zr，Hf，Ti，Nb，Ta

低场强元素（LFSE）又称大离子亲石元素(LILE)，包括：Cs，Rb，K，Ba，Sr，二价Eu和二价Pb

生物体

植物体

植物体除需要钾、磷、氮等元素作为养料外，还需要吸收极少量的铁、硼、砷、锰、铜、钴、钼等元素作为养料，这些需要量极少的，但是又是生命活动所必须的元素，叫做微量元素。

人体

人体是由50多种元素所组成。根据元素在人体内的含量不同，可分为宏量元素和微量元素两大类。凡是占人体总重量的万分之一以上的元素，如碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙、镁、钠、钾等，称为常量元素；凡是占人体总重量的万分之一以下的元素，如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等，称为微量元素（铁又称半微量元素）。微量元素在人体内的含量真是微乎其微，如锌只占人体总重量的百万分之三十三。铁也只有百万分之六十。

微量元素虽然在人体内的含量不多，但与人的生存和健康息息相关，对人的生命起至关重要的作用。它们的摄入过量、不足、不平衡或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或发生疾病。微量元素最突出的作用是与生命活力密切相关，仅仅像火柴头那样大小或更少的量就能发挥巨大的生理作用。

值得注意的是这些微量元素通常情况下必须直接或间接由土壤供给，但大部分人往往不能通过饮食获得足够的微量元素。根据科学研究，到目前为止，已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种，即有铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷等。这每种微量元素都有其特殊的生理功能。尽管它们在人体内含量极小，但它们对维持人体中的一些决定性的新陈代谢却是十分必要的。

一旦缺少了这些必需的微量元素，人体就会出现疾病，甚至危及生命。比较明确的是约30%的疾病直接是微量元素缺乏或不平衡所致。如缺锌可引起口、眼、肛门或外阴部红肿、丘疹、湿疹。又如铁是构成血红蛋白的主要成分之一，缺铁可引起缺铁性贫血。国外曾有报道：机体内含铁、铜、锌总量减少，均可减弱免疫机制(抵抗疾病力量)，降低抗病能力，助长细菌感染，而且感染后的死亡率亦较高。微量元素在抗病、防癌、延年益寿等方面都还起着非常重要的作用。

1990年FAO/IAEA/WHO三个国际组织的专家委员会重新界定必须微量元素的定义并按其生物学的作用将其分为三类：

（1）人体必需微量元素，共8种，包括碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴、铁。

（2）人体可能必须的元素，共5中，包括锰、硅、硼、钒、镍。

（3）具有潜在的毒性，但在低剂量时，可能具有人体必需功能的元素，共7种包括氟、铅、镉、汞、砷、铝、锡。

一些必需微量元素对人体的重要作用及成年人每天的适宜摄入量，如表所示：

人类健康

人是由元素组成的，检出90种元素。身体各器官组织如：血清有74种元素、脑48种、心脏49种、肝脏50种、胸腺18种。元素是构成人体的最基本单元,科学研究证明：地壳、海水中的元素丰度决定了人体元素丰度，环境元素分布的不平衡是人类患地方病的根本原因。

人类属于异养型生物，是通过食物链从环境中摄取营养元素。人的生、老、病、死无不与体内元素平衡有关，因此有关“元素与健康”问题的研究也应运而生。“元素医学”就是在原子、分子生物学基础上，以元素平衡为核心，从事研究、观察和解决人类健康问题的一门学科。元素在人体的分布是有规律的，每时每刻都在做有序的运动。元素在从体内各个脏、腑的含量是有特异性的，即“元素是归经的”。

人体内微量元素的特点

在生命体中的元素含量低于百万分之一的，称作微量元素。生命体内的微量元素具有以下特点：

1．相对性，一种相同的元素在某一学科中可作为主量元素，而在另一学科中却作为微量元素，例如，氢在生命化学中是主量元素，而在材料科学中常作为微量元素另行研究。

2．低浓度，在任何生命体中元素均是微量的，并且必须服从Henri稀溶液定律和Nerst分配定律。

3．普存性，普存性即指自然界中不存在绝对纯的物质。

4．重要性，元素在所有的研究体系中虽然丰度很低，但却具有极其重要的特定效应。

5．相关性，相关性即不仅要考虑它们单个的行为，更重要的探讨其相互关系。

元素与人体的关系

前面我们已经了解到人体内已经检出90种元素，但是这些元素在人体内含量差别很大，含量多的氧元素占身体总重量的65%，含量少的钴元素还不到十亿分之一。经研究表明在人体中有11种元素含量较多，它们是氧、碳、氢、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁等。其中氧、碳、氢、氮四种元素就占了人体总重量的99.95%，剩下0.05%含量的都是微量元素。长期以来，人们对体内含量较多的元素十分重视，而对微量元素却重视不够。其实，元素在人体里作用的大小不能以含量的多少来决定，有许多微量元素含量微乎其微，但作用却不可忽视，对矮小身材儿童头发中微量元素的分析发现，被测定的42例矮小身材儿童，大多数患儿发中锌含量低于正常儿童；铜含量减少较多，可见儿童的生长发育除受遗传、内分泌、营养、运动及疾病等因素的影响，还与体内某些微量元素如锌、铜的缺乏有关。

人类正在努力寻找延年益寿的方法，研究衰老机理，以达到延缓衰老，对抗衰老的目的。机体细胞的活力与良好的新陈代谢，依赖于机体内环境及其生理平衡，而微量元素的摄取对机体内环境及其生理平衡起重要作用。有调查表明：疾病的发生、发展与某一方面的元素的丰缺之间不存在唯一的因果关系，机体不仅从食物，而且还可通过饮水及生活环境摄取微量元素，但总的生活环境中微量元素的丰缺将造成人体微量元素摄入的多少及平衡与否。

人体摄入微量元素不足或过量或元素间比例失调，都会对机体产生不利的影响，甚至导致某些疾病的发生，加速机体衰老，必需微量元素的缺乏，将导致机体中与该元素密切相关的生物活性物质的缺乏，造成生理功能障碍。如锰是超氧化物歧化酶的激活剂。具有活性的超氧化物歧化酶(SOD)是一种超氧自由基，它是促人生病、衰老的重要物质，所以锰有长寿金丹的美誉。另外锰是遗传信息的携带者——核酸中脱氧核糖核酸酶的激活剂，所以它能保证遗传信息在传递过程中不变样。

另外，报道较多的硒元素，它是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的组成部分，机体内的硒含量与GSH-Px的活性呈正相关，GSP-Px的主要作用是催化还原型谷胱甘肽,同时使有害的过氧化物还原成无害的羟基化合物，从而保护生物膜不受过氧化物的损伤。机体缺硒时，衰老速度明显加快。而必需微量元素及非必需微量元素“过量”同样打破机体元素平衡，表现在拮抗另一些必需元素的吸收或直接造成机体细胞中毒，改变遗传环境，引发细胞畸变、死亡，促使机体衰老。

有人做过试验，在高硒培养基中细胞不能生长，如加进适量的氟、钙、镁等，细胞则生长良好，说明单个元素对生物体是重要的，但更重要的是含量适宜，应特别强调“适量”，并且构成合理的微量元素谱，这样才能收到良好的防病抗衰效果。

第一类人群是少年儿童。因快速生长发育，消耗较大，补充不足，饮食结构不合理，厌食、偏食、易生病等原因，易缺乏锌、硒、碘、钙、铁等。

第二类人群是孕妇及哺乳期妇女。因胎儿快速生长发育，消耗量较大，孕妇由于妊娠反应也往往会导致摄入不足，饮食结构不合理，偏食、挑食、生病等原因，易缺乏锌、硒、钙、碘、铁、钼、锰等。

第三类人群是免疫力低下者及中老年人。缺乏微量元素锌、硒等可导致免疫力低下，所以免疫力低下常由于微量元素缺乏所导致；老年人因胃肠吸收功能下降，且易患慢性消耗性疾病等原因，易缺乏锌、硒、铬等。

人体微量元素缺乏的症状

1、锌缺乏

表现：食欲降低是婴幼儿缺锌的早期表现之一。缺锌的孩子味觉减退，对酸、甜、苦、咸分辨不清；生长发育迟缓，身材矮小，体重不增；抵抗力差，反复感冒或腹泻；易患复发性口腔溃疡；缺锌还会损害孩子的味蕾功能，出现厌食。

富含微量元素锌的食物：生蚝、山核桃、扇贝、口蘑、香菇、羊肉、葵花子、猪肝、牛肝等。

2、铁缺乏

表现：缺铁性贫血对于育龄妇女和儿童的健康影响非常严重，重度缺铁性贫血可增加儿童和母亲的死亡率。缺铁会损害儿童智力发育，使婴幼儿易激动、淡漠，对周围事物缺乏兴趣，还可造成儿童、青少年注意力、学习能力、记忆力异常。铁缺乏的幼儿，铅中毒的发生率较无铁缺乏的儿童高3-4倍。

富含铁的食物：动物性食物，如肝脏、血和瘦肉；豆类、绿叶蔬菜、红糖、禽蛋类。人乳的铁吸收率高达70%。

3、钙缺乏

表现：钙是儿童膳食中最容易缺乏的营养素之一。快速成长中的婴幼儿长期摄食钙过低并伴有维生素D缺乏，日晒少，可引发生长发育迟缓、骨骼畸形、牙齿发育不良。

富含微量元素钙的食物：牛奶、奶酪、鸡蛋、豆制品、海带、紫菜、虾皮、芝麻、山楂、海鱼、蔬菜等。

心理健康

总述

人体中的微量元素不但维持正常生理功能，而且它们在人体中含量的多少也会影响到人的智力、情绪等，是人类心理健康的物质基础。其中以钙、镁、锌、铁、碘、硒等元素对人的心理健康最为重要。

钙

钙(Ca)是人体内含量最多的矿质元素之一，调节人体各个系统的组织器官的正常功能都要依靠它的存在。钙是脑神经元代谢不可缺少的重要元素，能保证脑力旺盛、头脑冷静并提高人的判断力，影响人的情绪。充足的钙能抑制脑神经的异常兴奋，使人保持镇静。缺钙可影响神经传导，使神经、肌肉的兴奋性失调，人就会变得敏感、情绪不稳定，注意力难以集中。医学研究发现神经性耳聋病人血清中钙、铁、锌含量低于健康人。吃钙对人体骨骼有好处。

镁

镁(Mg)。镁可镇定中枢神经，帮助消除女性在经期中的紧张情绪，减轻心理压力。镁缺乏时就会导致各种各样的头痛，还包括怕光、怕声等附加症状。有镁的药剂(MgSO)能够有效地消除头痛症状。

锌

锌(Zn)。锌是人体海马回(海马回位于人脑控制学习和记忆活动的中枢，主要负责形成和储存长期记忆)的重要微量元素，与记忆和智力有关。儿童缺锌会形成缺锌一厌食一蛋白质摄入不足一赖氨酸缺乏一大脑发育受损一海马回缺锌一记忆力智力下降一情绪失控一心理素质差。

1977年美国《科学》杂志的一篇论文曾谈及人乳与牛乳的不同营养效果，其中涉及锌的服用形式。人乳中的锌系与小分子量配体如氨基酸结合，它有利于锌的吸收；牛乳中锌含量虽较人乳高，但大部分与高分子蛋白质配体结合而不易吸收。所以，母乳可能更有利于婴儿的长高、智力发展及心理素质的改善，这与锌的吸收有关。

铁

铁(Fe)。铁是人体内含量最大的微量元素，主要以铁卟啉络合物(血红素)形式存在，通常认为它对呼吸的作用最大。铁作为血红蛋白的主要成分，由于高价铁和低价铁容易相互转变，氧化还原反应迅速，成为输氧能力最优的材料，其输氧机理为：Hb—Fe(Ⅱ)+OHb—Fe(Ⅱ)一O，式中Fe(Ⅱ)表示亚铁，即铁在此时的存在形态；Hb代表血红蛋白。

Hb的特定结构使其中的Fe(Ⅱ)与一般亚铁离子(Fe。+)不同，它与O的络合能力受到卟啉和近位的其他配体调控，Fe(Ⅱ)与卟啉络合使它不易被氧化；其他含氢的配体可与O成氢键，使氧加合物稳定化。当Hb这样的大分子结合几个小分子O时，各O间存在协同效应，并且相互增强。这是由于在去氧的Hb与第一个O分子结合后，亚铁发生转移，使近处的蛋白质链的基团运动，氢键重组，促进后来的oz结合。

缺铁性贫血影响智力和心理健康，据报道，对1078例脾气急躁、多动的儿童检查，78%的缺铁；上海第一医学院也曾报告微量元素铁的缺失是耳聋的原因。

碘

碘(I)。碘在人体内的主要作用是用来合成甲状腺素，每个甲状腺素分子含有4个碘原子。碘是人体内含量极少其生理功能别无替代的必需微量元素。碘缺乏是已知导致人类智力障碍的原因之一。据调查，中国一千多万智残人中80%是因缺碘造成的。食物中缺乏碘会造成一定的心理紧张，导致精神状态不良。经常食用含碘的食物有助于消除紧张、帮助睡眠。

硒

硒(Se)。硒是甲状腺激素合成和代谢过程中的必需元素，当硒缺乏时会引起甲状腺功能的下降，从而导致抑郁的发生。硒的缺乏会降低机体的免疫功能，而免疫功能的降低恰恰是抑郁症患者的一个特点。硒也是体内谷胱甘肽过氧化物酶的必要组成成分，而后者正是保护机体神经、避免组织损害的重要抗氧化酶，其在精神障碍的发病中起到一定作用。硒可以调节抑郁症患者的情绪，还可缓解抑郁症状，减轻病痛折磨，提高生活质量。

食物补充

人体所需要的各种元素都是从食物中得到补充。由于各种食物所含的元素种类和数量不完全相同，所以在平时的饮食中，要做到粗、细粮结合和荤素搭配，不偏食，不挑食，就能基本满足人体对各种元素的需要。反之，可造成某些元素的缺乏。

人体缺乏某种微量元素会导致疾病，如缺铁导致贫血；缺锌使免疫力下降并影响发育和智力，缺碘发生甲状腺肿大等。若能在药物治疗的同时，辅以食补，效果将会更好。

缺铁：可多食黑木耳、海藻类、动物肝脏、黄花菜、血豆腐、蘑菇、油菜、腐竹、酵母、芝麻、蚬子等。

缺锌：可多食鱼、牡蛎、瘦猪肉、牛肉、羊肉、动物肝肾、蛋类、可可、奶制品、干酪、花生、芝麻、大豆制品、核桃、糙米、粗面粉等，严重者可服用新稀宝等补锌产品。

缺镁：可多食海带、紫菜、芝麻、大豆、糙米、玉米、小麦、菠菜、芥菜、黄花菜、黑枣、香蕉、菠萝等。

缺碘：可多食海带、紫菜、海鱼、海虾等。

锌元素umol/L76.5～170含锌丰富的食物有海产品，如牡蛎、干贝、瑶柱等；坚果类食物也含锌很高，例如核桃、杏仁、芝麻等。

铜元素umol/L11.8～39.3动物的内脏含铜量很高，用含铜的器皿烹调的食物，含铜量都很高。

铁元素mmol/L7.52～11.8含铁丰富的食物有动物的肝脏，如鸡肝、猪肝等；豆制品含铁量也很高，而且容易吸收，如豆浆和豆腐；蛋黄的含铁量很高，但吸收率稍差，也算是补铁的食物之一。橙子、葡萄、奇异果等含丰富的维生素C，促进铁的吸收。

钙元素mmol/L1.55～2.65奶类、豆制品、坚果类含钙丰富；鱼肝油促进钙的吸收和利用；多晒太阳。

铅元素μg/L0～100汽车尾气、劣质的玩具家具油漆和墙漆、二手烟、电池、皮蛋、打印机油墨等含铅量很高，尽量少让宝宝接触这些东西。

奇异果、橙子、葡萄等含维生素C丰富的水果，有利于排铅。

海参中含有丰富的微量元素，如硒、矾、锌、铁等。长期食用海参进补，有利于补充人体所需的微量元素，使机体处于健康状态。

有害的微量元素

铅，汞，等会造成疾病。（三价的铬是对人体有益的元素，而六价铬是有毒的。）

儿童所需

维生素A

分布主要分布于肾脏，肝脏、眼睛，和肾上腺里，它们参与合成性激素，促进宝宝的生长，保护宝宝不受病菌的侵害。

缺乏维生素A会导致视力下降，皮肤容易出问题，还会引发头皮脱落。尤其是缺乏维A的糖尿病人更容易患上不孕不育症。

来源动物肝脏、有机食物。

维生素A可以直接补充，但是儿童和孕妇要特别注意摄入的量，否则可能会引起维生素A中毒或者宝宝的先天缺陷。可以通过补冲β-胡萝卜、素来转化成维生素A，这样比较安全。这种营养素有着比较强的抗氧化作用，妈妈可以让宝宝多吃一些β- 胡萝卜素含量丰富的橘红色蔬果。

小贴士

β-胡萝卜素只能溶解干油而无法溶解于水中，因此，在补充β胡萝卜素时，要适量地吃一些油脂性的食物。

维生素B

来源动物食品和部分海洋食品。

组合，维生素B族包括维生素B1（硫胺素），B2（核黄素）、B3（烟酸）、B5（泛酸）、B6、B12，生物素（维生素H）和叶酸等。

缺乏孕妇、哺乳母亲，以及常常吃精加工食品的人比较容易缺乏维生素B1。缺乏维生素B1会出现肌肉松弛，记忆力差和脚气病等症状。缺乏B2出现红眼病、口腔溃疡和畏等症状。缺乏维生素B3出现抑郁症、失眠、皮肤粗糙等症状。缺乏维生素B5会出现易怒，心跳过速和抽筋等症状。缺乏维生素B6会出现水肿、多梦，痛经等症状。缺乏维生素B12会出现磨牙，神经衰弱、脚痛和贫血等症状。

精加工技术和加热烹调时维生素B1流失的两大杀手。

维生素C

分布主要分布在肾上腺和脑垂体，参与合成多巴胺，形成保持大脑兴奋的肾上腺素。

来源新鲜蔬果，生肉，有机食品。

作用维生素C抗氧化能力很强，能够保护维生素E，促进铁质的吸收。此外，维生素C还参与着肉碱和胶原蛋白的合成，对美容和减肥有很大的功效。

缺乏缺乏维生素C会出现抑郁的症状，还比较容易感染、流血和患上感冒，甚至会使坏胆固酵升高，导致坏血症的发生。

加热烹调也是维生素C的杀手，因此也要避免。维生素C容易被水溶解而随着尿液排出，所以，妈妈要给宝宝多吃一些有机水果，最少一天吃4次。此外，维生素P（即生物类黄酮）能够促进维生素C的消化吸收，防止维C的氧化，因此，在补充维生素C的时候，也可以适当地补充一些生物类黄酮。

铁

主要分布在在红细胞中，是组成血红蛋白不可缺少的成分，能够运载和携带氧气。缺铁容易导致贫血、记忆力低下和食欲减退，增加分娩死亡的风险。

来源大豆、红肉、菠菜、动物肝脏等。

少吃铁补充剂和铁质强化食品，因为这类的人工合成铁质属于无机铁，容易在体内无限制地累积，而使氧化和患癌症的几率增加。

锌

分布主要分布在皮肤和前列腺内，是百种酶合成的重要成分。

缺乏缺锌会导致身材瘦小、耳鸣、多动症、食欲不振、生长缓慢、性发育不全、不孕不育症、前列腺肥大、容易染病、指甲出现白斑等等。

来源动物肝脏。肉类，海鲜，蛋类，坚果等。

精加工粮食中的锌大量流失，加热烹调的食物会破坏体内的消化酶而动用储备锌来合成酶。因此，要注意不要食用精加工粮食，还要尽量减少含锌食物的烹调次数。

分布钙几乎都分布在骨骼当中，少量分布在血液中，是人体内量最多的矿物质，也是神经传导、心脏跳动、骨骼构成、分泌激素，肌肉收缩的重要成分和催化剂。

缺乏缺钙容易造成神经过敏，早产流产，高血脂高血压，骨质疏松，抽筋抽搐等症状。

来源牛奶、大豆等新鲜、有机、未加工的食品。

维生素D能够促进钙质的吸收，因此，在补钙的时候可以适当地补充一些维生素D。而草酸、植酸和磷酸会阻碍钙质的吸收，所以，补钙的时候要避免摄入含有这几类成分的食物，如菠菜、葱、韭菜、全麦等。

检查方法

目前国际上对于微量元素检测暂无统一、准确的标准。不同的医院可能有不同的数据，因为不同的检测仪、不同的试剂，其参考值都不同，所以可能造成结果也不同。另外，微量元素检测出来的结果只是一个参考值，同时影响微量元素测定结果的因素也很多。缺少微量元素固然要补，但要用数据报告+临床症状相结合，不能简单迷信检测结果，就盲目地给孩子进补，关键是要看孩子的身体状况是否有所改善。

还有，一些非医疗机构也有检查微量元素，声称在指甲上来回蹭几下或只需夹住手腕就可检测，这是没有科学道理的，不太可信。

1、血液

血样的采集，可取静脉血或末梢血。

人体内微量元素的含量较低，在样品的采集过程中易受到各种污染，因此微量元素血液样本在采集过程中需格外小心。除卫生部《血铅临床检验技术规范》对样品采集做出的要求外，还要采用经过定期抽查后合格的微量元素专用检测管，并且应立即用惰性和无污染的材料密封试管，以杜绝容器本身对检测结果的影响。

血检易污染，造成交叉感染，采样不方便，反映短时间内身体微量元素状况，受饮食、疾病方面的影响较大，只作为临床指导。

2、毛发

人体的毛发包括了头发、腋毛、胡须、胸毛等，其中头发测试应用最广泛：

（1）、头发样品易于取样，易于保存。

（2）、对微量元素而言，头发中的含量因积累原因比人体其它部分如血、唾液、尿液中含量高，而且较为稳定，分析较容易。

（3）、头发可以反映过去几个星期至几个月内微量元素营养状况，因而能真实地反映微量元素贮存状况。

（4）、头发的蛋白质结构可同水、大气等环境中元素结合，其结合力随各种微量元素而异，因此头发中微量元素又可作为环境污染的指示器。同时也说明头发检测不能代表体内微量元素的真实水平.医疗机构一般不采用头发检测。

一般都规定用不锈钢剪刀取距头皮不超过2厘米的头发作样品，以便测定结果具有可比性，除非在回顾调查时，才取长发，并分段测定，以了解过去不同时期的微量元素水平。