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生命中的化学元素
1.9.2.2 7-2-2 锡、锂、铝
7-2-2 锡、锂、铝

1.锡

我国历史上曾经长期使用过锡制食品器皿,3000多年前就已有了古老的青铜器文明。虽然在1973年已确定了锡可能是人体必需的元素,但直到如今人们对锡的生理作用知道的还是很少。

人体内的锡共约17毫克,主要存在于脂肪、皮肤、肝脏、骨骼、肺、脾、肾等器官组织中。成年人每日需要量约在3毫克左右。锡主要由胃肠道和呼吸道吸收,由粪便及尿液排出大部。正常人血中锡平均为0.14毫克/升,尿锡平均则为0.011毫克/升。

施瓦茨(Schwarz)等发现缺锡使大鼠生长受到阻碍。如果在每千克饲料中加入1毫克硫酸锡,就能明显地促进大鼠的生长;加入2毫克,生长率可增加59%。对于人体,目前只知道它可能促进核酸和蛋白质的合成,但尚无确实证据。

锡长期以来被当作毒性极小的金属,可以与食品直接接触,如我国就长期用作酒壶。后来发现了锡使人中毒的事例,大多是因为吃了锡含量过高的罐头食品而引起的。但仍有人认为,所谓锡中毒可能是混入锡中的杂质引起的。当然,这种情况也确实存在,例如混在锡中的镉就会导致中毒。锡中毒的主要症状为恶心、呕吐和腹泻。

国内外曾有不少由于果汁罐头引起锡中毒的事件,因为罐头食品内含有微量的硝酸根、亚硝酸根,它们会促进锡的溶出。后来,罐头食品在内壁上涂上一层涂料后,就比较安全了。

食品中一般含锡量很低,仅山楂、绿豆含锡较多,蔬菜、谷物、肉类中的锡在百万分之1左右或更少。

近几十年来,由于有机锡被用作合成树脂的稳定剂、毒杀剂(三丁基锡,用作船底的涂料)和除草剂已经十分广泛,这就增加了环境尤其是食品被污染的机会。有机锡化合物对神经系统有着剧烈的毒性,所以对有机锡化合物的污染务必要引起重视。

2.锂

锂在海水里含量较多,有些红色、黄色的海藻中含有较多的锂化合物。锂在正常人体中的含量大约为2.2毫克。

一些研究证明,锂对动物和人具有可能必需的功能或有益作用。动物缺锂可导致其寿命缩短、生殖异常等。人类流行病学研究显示,锂是有效的情绪稳定剂,是治疗周期性躁郁性精神症躁狂期的特效药。有趣的是,国外的研究人员发现:饮水中的锂浓度与精神病住院率、暴力犯罪和毒品犯罪率呈显著负相关。对毒品犯的营养性锂补充研究证明,锂有改善和稳定情绪的作用。学习能力极为低下者和在押暴力犯头发中锂含量显著降低。

锂有可能通过某些酶的作用对细胞钾的代谢起作用,但其具体生物效应尚未明了。它可能在人体内影响细胞电解质的浓度和神经肌肉的兴奋性,起着调节神经系统的功能。

人对锂的饮食需要量约为60~100微克/天,蛋类、牛奶、奶制品、鱼类、土豆和蔬菜含有丰富的锂。另外,烟草中也有较多的锂化合物。

用于治疗精神病的锂盐有较强的毒性,日允许摄入量(ADI)为0.31毫克/千克·天。

3.铝

铝与硅一样,也是地壳中含量很丰富的元素,占地壳总重量的8.05%,仅次于占地壳总重量49.5%的氧和占地壳总重量29%的硅。可是铝在人体内仅有60毫克左右。人体每天从饮食中摄入铝10~100毫克,吸收率为0.1%;从空气中吸入铝为0.05~0.1毫克,吸收率为0.29%左右。绝大部分的铝最终又都通过粪便排出体外,所以在人体内储留的铝是极少的。

有一些科学家根据铝在周期表中的位置以及它在太阳系中的丰度而提出铝有可能是生命元素,但至今还没有发现它在动物体内有任何必不可少的作用,也没有发现它可能具有的人体所必需的功能和阐明铝的生物功能的资料。相反的是已有较多关于铝的毒性研究的报告。还有研究报告亦指出,不给动物摄入铝的条件和机会,对其生长发育并无明显影响。

已有一些研究认为铝在人体内能提高胆碱酯酶活性,抑制胆碱乙酰转移酶活性和合成,还能使血-脑屏障通透性增加。但一般倾向于认为它是对人体有害的元素。研究认为长期摄入铝会影响细胞和组织的磷酸化过程,也会影响某些酶的活性。这是因为铝进入体内后会干扰磷的代谢,肠内过多的铝易与磷酸盐作用,形成不溶性磷酸铝盐,使磷不能被吸收而排出体外。磷吸收少则影响钙磷代谢和骨的生成,使成年人已形成的骨被溶解脱钙,出现佝偻病、骨软化、骨萎缩等疾病。铝因此也会抑制参与磷酸化过程的各种酶的活性。

加拿大的克拉普尔(Donald R.Crapper)等研究了8个健康人和6个衰老症患者的脑组织,发现衰老症患者脑部神经元细胞核中的铝含量为健康人的4倍,而且铝在有大量神经斑块的脑区特别多,因此怀疑痕量铝是老年痴呆症及衰老的一个原因。另外一些资料也指出,部分痴呆患者脑内铝浓度可达正常脑的10~30倍,老年斑核心中有铝沉积。已发现铝进入脑组织,被神经原吸收后输送到神经核内,影响染色体,产生神经原纤维缠结病变和蛋白质代谢的生化紊乱,出现老年性痴呆症的一系列症状,如记忆力的损害、智力的退化等。病理解剖可见到脑组织变小、神经细胞减少、神经纤维缠结、铝和神经细胞核内的染色质牢固结合等病理现象。美国64岁以上的人群中,有10%~15%的人受到这种痴呆病的威胁,美国前总统里根就是受害者之一。大脑中的蛋白质变形,是老年性痴呆症的特征。研究人员发现,铝的积聚可能造成这些变形蛋白的扭曲,从而加剧老年性痴呆症症状并造成患者死亡。

1988年,在英国科恩沃尔的坎姆福德村,由于运载硫酸铝的卡车失事,造成约20吨硫酸铝污染当地水源,使2万名当地居民几周内遭受高浓度的铝污染。这些居民中很多人后来患了痴呆症,其中一名女性患者死亡后尸解发现,她的脑组织中积聚了高浓度的铝。研究人员指出其家族中并没有痴呆症发病史。参与这项调查研究的英国基尔大学的一位化学家认为,尽管这例死亡是个案,但这意味着铝污染确与痴呆有关,并可能造成痴呆者死亡。这项研究发表在2006年4月出版的英国《自然》杂志上。

当然,对此也有相反的报道说,在老年痴呆症患者死后的检查中并没有发现有铝含量升高的现象。而且铝中毒引起的痴呆与老年痴呆的症状也不一样,前者会发生痉挛。所以,关于铝是否会引起痴呆确实至今尚不十分清楚。神经细胞的减少是大多数神经退行疾患的病理改变之一,铝是否真的导致了脑区神经细胞的减少,目前在这方面的研究可确认的还较少。

铝过多地进入人体,还可能发生其他危害。长期接触氯化铝的工人,可发生慢性咳嗽、胸痛、气短、鼻塞、味觉减退、食欲不振、头晕和头痛等症状。毒理学试验表明,纯铝毒性极微,铝盐属低毒或微毒。动物口服可溶性铝化物的致死量是:氯化铝1~3克/千克体重,铝矾2克/千克体重,醋酸铝5~15克/千克体重。

1999年,俄罗斯的医学研究人员经过多年研究发现,用铝锅烧菜是有损健康的,因为金属铝溶解进入人体后,会破坏三磷酸腺苷,使细胞得不到能量而无法正常繁殖,研究指出,铝的溶解随食物的酸碱性增大而增大,中性的食物则对铝的溶解性不大。

世界卫生组织规定,每日铝的摄入量小于50毫克即可,因为铝摄入后肠道对其吸收得很少,99%会排出体外。生活中不宜使用铝制餐具,尤其不能使用在有酸碱性食物的情况下。同时,还必须注意少吃含铝量高的食品,如油条、粉丝、膨化食品等。可在这方面令人无奈的是,在食品中违法添加超量明矾已成为人们餐食中挥之不去的阴影。