拉曼光谱分析:铜元素对人体有何作用？铜元素过多或过少对身体有何影响？

铜在人体中的含量比铁少得多，仅为100-200毫克。

　　缺乏
　　其主要功能为辅助造血，即催化血红蛋白的合成。铜不足可影响铁的吸收，从而导致血红蛋白合成减少。铜还是碳水化合物代谢中的催化剂，也是多种酶的活性组成部分。因此，缺铜将使体内重要的酶活性降低，并可导致骨骼生成障碍，造成骨质疏松。缺铜还可发生脱发症以及白化病等，如常见的白癜风就跟血清中缺少铜离子有关系。铜还以脑铜蛋白的形式存在于中枢神经系统，所以缺铜会影响脑发育。
　　人和动物的血液中有铜蓝蛋白，这种多功能的氧化酶，其重要作用之一是催化Fe2+氧化为Fe3+，从而有利于体内贮备铁的动用和食物中铁的吸收。

　　食物来源
　　食物中各种动物肝脏、蛤蜊、鱼虾含铜较多，果品汁液中叶比较丰富。此外，红糖、豆浆、香菇、谷类、蔬菜中都含有一定量的铜。只要在膳食上合理搭配，通常可以保证人体对铜的需要量，一般也不会造成蓄积。

　　过量
　　普通膳食每天可以供给铜约2-5克，这已经能满足人体需要。供给量再大，则会积蓄，主要在肝脏内。

　　特殊用途
　　研究指出铜对于胚胎发育有重要作用http://www.sina.com.cn 2001年06月05日 08:58 新浪科技
　　美国华盛顿时间6月4日下午(北京时间6月5日凌晨)消息，美国国家科学研究院近日进行的研究显示，铜这种人体所需的营养物质对于胚胎的正常发育起着重要的作用。研究人员指出，巧克力和龙虾中虽富含铜元素，但他们并不建议怀孕妇女多吃巧克力。
　　科学家在利用老鼠进行的研究中发现，铜元素可以帮助未出生的老鼠进行正常的器官和组织发育。科学家之一、密歇根医科大学生物化学系教授丹尼斯-西尔勒在接受采访时表示 ：“我们几乎可以肯定的是，铜对未出生老鼠产生的影响力同样适用于人类。”
　　科学家指出，尽管大多数人可以从日常的饮食中获得铜，但是由于遗传的原因，一些人的基因使他们的机体无法正常摄取并利用这种营养物质。科学家还提出一种猜测，即一些妇女之所以流产的原因可能与基因缺陷有关，而这种基因缺陷又与铜元素缺乏有关。
　　科学家指出，人体需要铜元素来吸入氧气，在细胞中产生能量，帮助神经系统向各个器官传输信号，对铁元素进行代谢，发育血管，形成皮肤、腱以及毛发。但如果铜元素在体内的含量过高，则有可能导致中毒。
　　西尔勒教授和他的同事在实验中主要对一种名为Ctr1、可以帮助铜元素进入人体细胞的基因进行了研究。Ctr1基因的主要作用就是帮助铜元素通过细胞表面的隔膜进入细胞内部，由细胞内部的蛋白质负责将铜元素送入具体的细胞室。其间，研究人员将某些老鼠的基因进行了修改，使其缺少Ctr1，结果发现所有老鼠胚胎都在未出世前就死去了。另外，这些老鼠的胚胎较之正常胚胎体积小，而且器官及细胞发育中还存在重大缺陷。
　　专家指出，目前富含铜元素的食物包括巧克力、大豆、花生、龙虾、螃蟹、牡蛎以及其他甲壳类动物、菠菜和红酒等等。华盛顿大学的乔纳桑-吉特林博士表示：“我们早已知道铜是一种重要的元素，但这一研究使我们对这种元素对于胚胎发育的影响力有了全新的认识。”但是，这位博士表示他不会建议怀孕妇女因此而增加饮食中铜的摄入量。
　　吉特林博士说：“正好相反，因为铜同样是一种能够导致人体中毒的物质，所以我们并不建议怀孕妇女增加饮食中铜的含量。西尔勒教授也同意这一观点，他说：“怀孕妇女最好不要因此而有意补充铜的摄入量。”(清晨)

中国人民解放军总医院微量元素研究室鲍善芬副研究员多年从事微量元素对人体健康的影响研究，她认为，铜与其他16种微量元素一样，都是人体中不可缺少的组成部分。国内对人体中钙、锌及碘等元素的研究较多，忽视了对微量铜的研究，究其原因可能是由于缺铜所引起的疾病还不普遍，而国外对铜在生命中的作用却十分重视，有关报道较多。近年的科学研究证实，尽管世界上明显缺铜的地区不多，但边缘性缺铜的地域和人群广泛存在，特别是欧美国家由于以奶制品为主的膳食结构影响了人体对铜的正常摄入。对中国研究表明，还未发现明显缺铜的区域，但存在边缘性缺铜的人群，包括孕妇、儿童及老年人。他们不久前一次一对中国老年人膳食中微量元素的调查结果显示，老年人对铜的摄入量明显不足，并建议通过食补适量“补铜”，如每周食用一次动物的肝脏，保持膳食平衡和多样化等。鲍军医又介绍说，近年来最新研究发现，人体中的微量铜具有抗自由基、抗肿瘤、消炎和活血的功能，并认为世界卫生组织推荐的成年人铜的日摄入量为2—3毫克有些偏低，适量的“补铜”一般不会引起铜中毒症。目前，专家所担心的是铜摄入不足，而不是铜中毒。

铜对人体及动物的生物学效应

铜是生物正常生长发育所必需的微量元素之一。1928年威斯康星大学哈特(Hart)的研究证明，由于喂饲乳汁而患贫血症的大白鼠饲料中添加铜和铁，对血红素的形成是必要的。铜在生物体中的作用主要是参与构成体内具有特殊生理机能的物质，是多种酶系统的活化剂、辅因子或组织成分，参与和调节生物的多种生命活动过程。

1 动物对铜的吸收代谢

铜在动物饲料中多以难溶或不溶状态存在，饲料铜是以复合物的形式被小肠粘膜吸收，仅有极少部分以离子状态进入体内。研究资料表明，大部分铜是与肠粘膜内的含巯基金属蛋白和过氧化物歧化酶结合携带进入体内的，小部分铜与小分子的蛋白质和氨基酸结合转运入小肠粘膜细胞而被吸收到体内。

进入血液的铜存在于血清和血红细胞中，铜先与血清蛋白形成松散结合，在肝脏内铜再与α-球蛋白形成牢固结合而合成铜蓝蛋白(约占成人血浆铜的95%)。血浆铜蓝蛋白与铜含量可以调节小肠粘膜对铜的吸收，二者含量的高低与存在于肠道食物中的铜维持着某种平衡关系。当血浆铜蓝蛋白和铜含量超过正常值时，肠道中的铜不吸入体内。如果这种平衡被打破，就会导致大量铜被吸收到体内，在机体蓄积产生危害。

动物体对铜的吸收还受饲料中的钼含量高低的影响。在落基山脉区域土壤中钼含量很高，水中钼含量也很高，在当地发生一种病叫“羊缺铜症”，可通过皮下注射铜螯合物，如铜甘氨酸或日粮中含有8～11×10-7水平铜即可预防。钼干扰铜的吸收机理被认为是：钼干扰硫化物氧化酶，使动物体内硫化物增多，而导致硫化铜沉积，使铜不能为代谢所利用，造成铜缺乏。

铜在动物体内主要以结合态的形式存在，小部分呈游离态存在，机体中铜总量的50％～70％存在于肌肉与骨骼中，20%的铜贮存在肝脏中，5％～10％的铜分布于血液中，微量铜存在于酶分子中。在机体的各组织器官中，在肝，肾及脑铜浓度较高、肝组织中铜浓度最高，是铜最大的贮存器官，而且肝中铜的含量反映出对饲料铜的摄取情况，给子高铜饲料，肝中铜含量能增加数倍。

对于动物而言，食物中铜的吸收率是较低的，大约只有摄取量的5%～10％被吸收和存留，不被吸收的部分随粪排出，体内的铜又以胆汁的形式随粪排出，其它途径仅排出少量。

2 铜在动物体内的生理功能

2．1 铜与铁代谢

铜与铁代谢密切相关，它影响动物对铁的吸收、运输以及利用。在体内铜通过参与细胞色素氧化酶系统和血红蛋白的合成以及解除抑制铁吸收的因子，从而促进机体对铁的吸收。由肠粘膜进入血浆中的Fe2+不能直接与血浆中的运铁蛋白结合，需在铜蓝蛋白的氧化作用下由Fe2+→Fe3+后，再与运铁蛋白结合，并随运铁蛋白运送到骨髓、肝脏及全身组织。用于合成血红蛋白、肌红蛋白和含铁酶类，或在骨髓和肝脏内形成铁贮备。铜蓝蛋白还参与机体内贮存铁动员，使其迅速释放出来，并与血浆中的β1-球蛋白结合形成运铁蛋白，参与铁的运输和代谢。

铜还是血红蛋白的合成、红细胞的成熟与释放(即造血过程)的原料和调节因子，缺铜时、降低了铜对血红蛋白的催化作用，就可能导致贫血。

2．2 铜参与超氧化物歧化酶和单胺氧化酶的系统的构成

主要催化弹性蛋白肽键中赖氨酸酰残基、氨基氧化脱氨为醛基，并与分子内或分子间的另一肽键的类似醇基或氨基进行醛醇缩合或醛氨缩合、而形成胶原纤维及弹性蛋白共价交联结构，使弹性纤维形成不溶性状态，从而使机体组织维持正常弹性和韧性。

2．3 铜影响一些动物的生殖机能与生长发育

将适量的铜盐注入孵化的鸡蛋内，雏鸡可奇迹般地增加重量50%。又如事先在发情的母猪子宫内注入适量5%乙二胺四乙酸的铜复合物，一次输精与不注药物而重复输精的受胎率及胎产仔数相同。由此可见，铜复合物能消除过迟排卵。

2．4 铜参与和维持骨组织的正常生长发育

缺铜影响含铜酶的合成，如赖氨酰氧化酶，或胺氧化酶生成量减少，从而使骨胶的多胶键的交联不牢固，胶原的稳定性和强度均降低，导致骨质疏松易折，骨骼畸变、幼兽发生类似佝偻病的症状，成兽出现骨软化、骨折和骨关节肿大及其骨营养失调等症状。

2．5 铜对动物的其它生物学效应

缺铜可导致动物机体贫血、骨质疏松症、中枢神经系统的脱髓鞘作用，使新生仔兽运动失调、生长受阻、发育异常，繁殖机能障碍，胃肠功能失调，心力衰竭等。

给动物补铜，可喂给硫酸铜添加剂(拌于日粮中)，也可将一定浓度的硫酸铜喷洒到饲草上投喂。

如果动物摄入过多的铜盐或铜含量正常而钼含量低的饲料都可以发生铜中毒。铜盐直接作用于胃肠道而患严重的胃炎、粪便呈绿蓝色粘液状。过量的铜吸收进入机体内，作用于全身各个器官系统，使肝、肾、神经和血液受侵害，肾功能衰竭，少尿、血尿、蛋白尿或葡萄糖尿、抑制中枢神经系统，休克直至死亡。

自生物学通报，1999年第8期

铜参与造血过程，影响了铁的吸收、运输和利用。铜促进铁进入骨髓，加速血红蛋白合成。没有铜，铁就不能传递，铁不能结合在血红蛋白里，红细胞也就不能成熟。食物中含锌、铜、汞、银过多时，可妨碍铜的吸收。锰适量时可改善铜的利用和吸收。

铜是动物必须微量元素之一，在机体造血、新陈代谢、生长繁殖、维持生产性能、增强机体抵抗力方面有不可替代的作用，铜缺乏可引发多种动物疾病。

日粮中添加高铜（125-250mg/kg）可明显提高猪的生产性能，但铜代谢后90%由粪便排出，导致环境污染，有些国家已限用高铜。为了提高畜禽对微量元素的吸收利用率，合理有效的使用铜促生长剂，减少环境污染，下面对有关铜的分布、营养生理作用做一综述。

铜的分布与营养生理作用

正常动物机体内含铜2-3mg/kg，绝大部分分布在肌肉和骨骼内，肌肉组织约占总量的一半，体组织铜主要分布在肝脏，铜的营养生理功能主要有：

1、作为金属酶的组成成分，直接参与机体代谢，这些酶包括细胞色素氧化酶、尿酸氧化酶、氨基酸氧化酶、酪氨酸酶、铜蓝蛋白酶等许多种。铜是酪氨酸酶辅基，缺铜酪氨酸酶活力下，使酪氨酸转化为黑色素的过程受阻，造成皮肤和毛色减退，毛质下降，ATP生成减少影响磷脂和髓磷脂合成，造成神经系统脱髓鞘、脑细胞代谢障碍，表现为运动失调等神经症状；

2、维持铁的正常代谢，有利于血红蛋白的合成和红细胞的成熟。铜是铜蓝蛋白的辅基，血浆铜蓝蛋白与组织转化铁蛋白有关，缺铜是红细胞脆性增强，存活时间变短而形成贫血；

3、铜参与骨骼的合成。铜是胺氧化酶和赖氨酸氧化酶的辅基，鸡铜时此酶活性下降，骨胶原溶解度增加肽键间的交叉连接受损，破坏骨胶原的稳定性，降低骨骼强度；

高铜的促生长作用及机制：

1、高铜能剌激仔猪的生长、提高日增重、提高饲料利用率。添加高铜的有效剂量为125-250mg/kg。母猪添加高铜有一定好处。禽类添加高铜并不能改善其生理性能。

2、高铜的促生长机制：多数研究者认为有抑菌作用，减少微生物对饲料的消耗和降低发病率；高铜使空肠变薄，十二指肠绒毛变短减缓肠等组织更新速度从而降低了他们维持的能量需要量，相应地增加了用于生产的能量；高铜的促生长长期作用可能与采食量的提高有关；高铜能增加消化道酶如胃蛋白酶活性，也可提高仔猪脂肪的利用率，剌激仔猪的生长，高铜还可以调整肠道的微生态环境，增加血液中的促有丝分裂因子，从而产生促生长效应；

3、高铜还可能促进动物的生长激素的分泌从而促进体蛋白的合成，最终提高生产性能。

高铜的危害：

1、资源浪费与环境污染

降低生产性能。日粮含铜量超过375mg/kg，铜对猪的促生长作用消失。铜与锌、铁有拮抗作用，高铜容易诱发缺乏铁、锌，表现为腹泻和皮肤病增加，增重减少。引起动物中毒，影响产品质量。长期喂高铜日粮会影响猪的肝肾功能，引起动物食欲和采食量下降、腹泻等铜中毒症状。

有机铜：有机铜可改进铜的利用率，50mg/kg的铜的促生长作用优于240mg/kg硫酸铜。

有机铜的作用机理：螯合物矿物质外面形成氨基酸保护膜，不受外界因素的影响，其形态与体内天然形态其本相似，吸收速度快，沉积量大，生物利用率高。日粮中的无机铜大部分是Cu2+，而Cu2+是强氧化剂也是促氧化作用的催化剂，可以氧化饲料中油脂、维生素等，降低饲料利用价值。

不同蛋白来源的铜盐效价不一，与铜离子结合的短肽、氨基酸组成和序列有关。矿物质蛋白铜除为营养盐高的动物提供有生物效力的微量元素外，还有助于克服饲料中的矿物质拮抗作用。

总之，铜对仔猪的促生长作用已基本明确，对生长期肥育猪的促生长作用较差。高铜对禽类的生产性能的影响尚不明确。采用有机铜可有效抑制高铜对动物和环境及胴体品质所造成的影响。