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天然矿泉水与健康
天然矿泉水与健康
我国自一九八七年颁布了“中国饮用天然矿泉水国家标准”以来,天然矿泉水的开发受到极大重视,发展很快。
地矿部门评价鉴定可开发的矿泉水点已3000多处。
在这样一种大好的形势下,如何更好的促进天然矿泉水的开发利用,加深人们对矿泉水的认识深度,形成稳定的消费市场,已成为当前的迫切问题。
矿泉水含有人体所需的一些宏量及微量元素,对健康是有益的,这一观点已经较为普及也得到共识,但是,不同的矿泉水是在特殊的地质和地球化学环境中形成,它的化学成分是有个性的,对人体的作用也必然不同。
开发者和消费者均应充分认识不同品牌矿泉水的个性。
适当宣传和选用,才能真正做到有益健康。
矿泉水中的钙与健康
(一)矿泉水是人体的一种钙源
钙是人体的一种重要组成分,参与机体硬组织和软组织的构成。
人体含钙1200克,99。
3%以羟基磷灰石的形式存在于中,体液和软组织中含量较少,但其生理意义却十分重要,参与肌肉收缩,神经传递,腺体分泌,血液凝固等生理功能,同时,也通过其第二信使功能参与一些重要代谢过程的调节。
正常情况下,每日钙吸收量与排出量几乎相等。
饮食中的钙有30-50%被小肠吸收;主要通过肾脏,少部分也通过胃肠道分泌排出,从而保证体内钙的恒定。
人体对钙的利用,一个十分重要的问题是只有经肠道吸收的钙才可以进入细胞外液,并沉积于骨组织内。
因此,虽然矿泉水中均不通量地含有一定的钙但这些钙能经肠道吸收,才是矿泉水能否作为人体钙源地关键。
1991年,美国加洲大学Halpern等对矿泉水中钙地吸收进行了研究,他们以15位志愿者为研究对象,对比了牛奶和矿泉水中钙的吸收。
结果发现,15例中,有5例矿泉水中钙的吸收率较牛奶高,5例与牛奶一致,仅2例钙吸收率较牛奶差。
从而认为,矿泉水是人体钙的一种重要来源。
瑞士Berne大学VanDokkum等(1996年)对比研究了奶酪、一般食品和矿泉水水中钙的吸收。
结果发现矿泉水中钙的吸收和奶酪和其他食品没有差别。
法国学者Wynkel等(1997),对比研究了不同含钙量(10.4mg/L、78mg/L、和467mg/L)矿泉水中钙的吸收。
受试者为12位健康人。
结果发现,三种矿泉水的吸收情况是一致的,于饮后2小时吸收的钙于胃肠道中残留的钙达到平衡,吸收率为34.1~37.0%。
从而得出结论:
1)含于矿泉水中的钙可以被小肠吸收;2)对正常人能影响食物和饮水中钙吸收的因素是总的钙含量;3)含钙矿泉水可推荐为一种获得最适钙量得钙源。
(二)富钙矿泉水的饮用水可降低尿路结石的危险度
尿路结石是泌尿系统的常见病。
也是造成尿路受阻塞的重要原因之一。
各种尿路结石都包含无机盐结晶,含钙者占90%,其中三分之二是草酸钙结石,其次为磷酸钙结石和磷酸铵镁结石。
不含钙的结石主要为尿酸盐结石和膀胱结石。
草酸盐结石中,可以是纯草酸钙结石,但多数为草酸钙和磷酸钙混合性结石。
机体钙的排出途径是经过肾脏,富钙矿泉水饮用,增加了钙的吸收,也必然增加了肾脏中钙的排出。
是否会因富钙矿泉水饮用而导致尿路结石的产生和增加,这是人们必然会产生的一个问题。
有关这以问题,国外已有较多研究。
1988年,瑞士Berne大学泌尿系Ackermann等在欧洲泌尿杂志上发表论文。
论述了“矿泉水中钙含量对尿路结石患者尿液化学和结晶形成的影响”。
观察中,19例原发钙结石患者在食用规定膳食的基础上,饮用高钙(386mg/L)和低钙(10mg/L)矿泉水。
观察结果发现,饮用高钙矿泉水后,尿路钙含量比饮用低钙矿泉水后高,但尿中草酸钙含量则反而降低,当对患者附加草酸钙负载后,饮用高钙矿泉水水时尿中草酸钙含量仍低,未达到晶体形成的临界水平、而饮用低钙矿泉水时则相反。
德国Heidelberg大学Caudarella等(1998)年在泌尿学杂志上发表“原发钙结石患者饮用三种不同钙含量矿泉水后的比较研究”,发现22例原发性草酸钙结石患者饮用高、中、低钙矿泉水后,高钙矿泉水引起尿中钙分泌显著增加,但草酸分泌减少。
瑞士Berne大学Hess等(1998年)对14位健康志愿者的研究证明,当给与高于正常人20倍的草酸负荷时,高钙(矿泉水)摄入防止了草酸尿,下降了草酸钙晶体的形成。
从而认为,对原发性钙结石患者,应保证足够的钙摄入,特别当摄入富含草酸的食物后,更应如此。
南非CapeTown大学Rodgers于1997年和1998年连续发表两篇论文,研究了南非一种含高钙(202ppm)和高镁(36ppm)的矿泉水对草酸钙结石的影响。
结果发现,饮用这种高钙、高镁矿泉水能显著降低草酸钙结石形成的危险度。
因而提出,这样的矿泉水可被用于治疗和预防草酸钙结石。
以上列出的研究结果,清晰的结论是:
饮用富钙矿泉水不但不会增加尿路结石的发生,相反,可防止草酸结石的形成。
高钙矿泉水降低草酸钙结石形成的机理,是由于钙在小肠内于食品中草酸钙结合,形成了不溶性草酸钙而导致草酸钙不能吸收,从而防止了高草酸钙饮食后的高草酸尿和尿中草酸钙晶体的形成。
(三)饮用富钙矿泉水可改善骨质疏松症
随着全球人口的老龄化,骨量的丢失而造成骨质疏松和骨折已成为普遍关注的问题。
据估计,到2025年我国因骨质疏松症而发生髋部骨折的人数男性可达116万,女性可达278万。
如何防治骨质疏松,是面临的一大问题。
目前大量研究已证实,骨骼成熟时所达到的骨质水平(骨质峰值)是发生骨质疏松危险的主要因素,在与年龄相关的骨质丢失发生前,骨质峰值越高,则将来发生骨质丢失而导致骨折的危险性越小。
对于达到骨质峰值的年龄有不同看法。
Bonjour等(1991)的研究证实,瑞士儿童到18岁时骨的矿物含量增长减慢,提示骨的长度增长停止后,骨中钙的沉积不再增加,但其他一些研究则证实,掌骨皮质面积,指骨骨密度,脊椎骨的矿物质含量在18岁后仍持续增加,倒30-40岁时方停止。
提示在长骨长度增长停止后5-10年,骨质才达到峰值。
其原因可能是青春生长发育期时,骨皮质空隙增加,在此后的时期,这些空隙可能被填充,骨质变厚。
钙的摄入与骨质量的关系研究甚多。
Matkovic等(1979年)的研究发现,在南斯拉夫的两个地区,钙摄入量差别很大(他们钙摄入主要是奶制品中的钙)。
高钙摄入区(1100mg/天)居民,髋骨部(主要为皮质骨)骨折发生率比低钙摄入区(500mg/天)低50%。
而且,发现掌皮骨容积前者显著高于后者。
但是,中前臂远端(皮质骨与松骨均有的混合骨)骨折发生率无显著差异。
对于两地区骨折发生率不同,提出了两种解释:
一种认为,高钙的摄入防止了骨丢失;另一种解释是,不同年龄段人群中,骨折的差值是恒定的,因此,骨折发生率不同,不是防止了随年龄增长的丢失,很可能是因为高钙摄入区人民终生均高钙摄入,在骨形成和发育期他们的骨皮质的骨峰值高。
Anderson等(1984年)研究了美国卡罗莱州四个区的居民摄入量与挠骨中段(主要为发皮质骨)和远段(皮质和松质骨混合)矿物质含量间的关系,结果发现,钙摄入量与挠骨中段矿物质含量呈正相关关系,而与远段无相关性。
Kanders等(1987年)研究发现,钙摄入量高的妇女,L2-L4椎骨矿含量高于钙量低者。
Dawson-Hughes等(1987年)对76名健康的绝经期妇女的一项纵向研究发现,钙摄入不足405mg/天的妇女,脊椎骨骨密度丢失显著大于钙摄入量超过777mg/天的妇女。
上述研究结果说明,在青春期及以后的时期,也就是终生均应有足够的钙摄入,这对于达到足够高的骨质峰值及防止其后的过度骨丢失而产生骨质疏松症是必要的。
矿泉水均含有一定量的钙,其是否能作位人体的有效钙源而对骨质疏松有防治作用,也有一些研究报道。
德国Heidelberg大学Cepollaro等(1996年)发表“高钙矿泉水作为钙的补充对绝经早期妇女骨丢失的影响”。
文中对比研究了一种高钙矿泉水(Ferrarelle,意大利)忽略一种低钙矿泉水的作用。
45位绝经早期妇女,分两组,她们饮食结构基本相同,但矿泉水含钙量不同,经十三个月试验后,饮低钙矿泉水组,挠骨远端矿密度显著下降,从而得出结论,饮用高钙矿泉水能有效防止绝经期后骨丢失。
意大利Maranglla等(1996年)研究发现,饮用不同含钙量(1、6、20mmol)的水一个月后,血中甲状旁腺激素,Calcitriol和两项骨吸收指标均随钙含量降低而增高。
法国Apttel等对4424名年龄超过75岁的妇女饮水钙摄入与骨密度的关系进行分析,发现总钙摄入与骨密度间呈显著正相关关系。
在调整影响骨密度的主要变量之后,发现从饮水中每日摄入100mg钙,股骨颈骨密度增加0.5%;摄入其它来源的钙,100mg仅增加骨密度0.2%。
这一研究得出的结论是:
饮用富钙矿泉水很有意义,特别是对牛奶品中摄入钙减少的老龄妇女更为有用。
(四)饮用富钙矿泉水可降低心血管疾病死亡率
即往的研究中,从人体试验获得相当多的证据,提示膳食钙在血压调节中有作用。
尽管这些研究结果有的不一致,但较多的研究证实,随钙的摄入量增加,患高血压的危险性较少。
如Mccarron等(1984年)对美国第一次全国健康与营养调查资料的分析,发现所有分析变量中,钙摄入量的减少是预测高血压的最好指标。
加利福尼亚州、波多黎各和荷兰等地的研究也得出类似的结论。
Sanchez-Ramos等(1994年)进行随机观察了63名对血管紧张敏感的怀孕妇女,其中29人每日口福2克元素钙,34人未补钙。
结果,未补钙者高血压、子痫的发病率显著高于补钙者。
Marcoux等(1991年)研究膳食钙摄入量与孕期高血压发生的比值比。
结果,以最低钙摄入者为1.00,随钙摄入量的增加,危险性比值比逐渐减少为0.81,0.66和0.60(最高钙摄入)。
说明钙摄入有降低高血压危险度的作用。
早在1957年,日本Kobayashi和1960年美国Schroederd的研究,已指出:
饮水硬度与心血管疾病死亡率间有一定关系。
至70年代初,对水的硬度与健康之间的关系已经在九个国家进行过50次以上的研究。
已有的研究报告证明,心血管疾病与饮水的硬度(通常以碳酸钙的当量表示,一般认为高于75mg/L时为硬水)呈负相关。
美国和加拿大的研究证明,饮用极软水的人群中,修正年龄的心血管的死亡率比饮硬水的人群高15-20%,而英国报道更高,大40%。
90年代,Derry等(1990年)观察了南非居民心血管病死亡率与饮水硬度(以每升含碳酸钙毫克量计算)的关系,也同样得出饮水硬度与心血管病死亡率呈负相关关系的结论。
饮用矿泉水与抗衰老
(一)衰老的概念
衰老是一个复杂的生命现象,它包括分子、细胞、生理和心理上的各种变化。
人的寿命有多长?
这是一个难于确切回答的问题。
1961年,Hayflick发现细胞的有限分裂现象,即细胞的分裂次数是有一定限度的,如人体胚胎细胞的分裂次数为35-63次之间,即50次左右。
1970年Martin发现,细胞供体的年龄每增加一岁,其细胞分裂次数便减少0.20次。
因此,细胞分裂次数与其所组成的机体寿命长短有关。
如Galapagos海龟,其细胞分裂次数为92-125次,寿命达175年;鸡的细胞分裂次数为15-35次,寿命为30年;小鼠的细胞分裂次数为14-28次,寿命为3.5年;人的细胞分裂次数为40-60次,其寿命为110年。
虽然,从理论上推算,认得寿命为110年,但是,细胞有限分裂不是确定人寿命的唯一因素。
人的寿命还受到生理、心理、社会和经济等各方面的影响。
如本世纪初,美国人的期望寿命只是47岁,65岁以上的占12%,到2030年,预期可达20.1%。
很显然,人的衰老,死亡是自然的,不可抗拒的规律。
但是,如何改善人的生活质量,更健康地生活到接近理论上预期的年龄,也即是延年益寿,是人们十分关注的课题之一。
(二)抗衰老与矿泉水
英、美等西方国家早在60-70年代已有充分研究证实,饮用硬度大的水能降低人群患心脏病的死亡率,也有不少研究证明饮用含硅的,偏碱性的硬水可降低癌症的死亡率。
国内中国预防医学科学院陶等(1992年)进行一项人群调查证实,饮用一种含锶和偏硅酸矿泉水的居民,人口总死亡率和恶性肿瘤死亡率较对照组居民底。
从而认为,饮用该矿泉水提高了人群健康水平和寿命。
北京大学董文彦等用注射D-半乳糖建小鼠亚急性衰老模型,在此过程中,饮用偏硅酸型低矿化度天然矿泉水。
结果发现,饮用矿泉水动物血清及肝内过氧化脂质、心脂褐素量低于饮用自来水组;红血球中SOD、全血中谷胱甘肽过氧化物酶类的活性及皮肤羟脯氨酸含量高于饮用自来水组。
从而得到结论,饮用矿泉水提高了抗氧化酶的活性,降低了D-半乳糖所引起的自由基增高和脂质过氧化等与衰老有关的反应,起到了抗衰老的作用。
我们对四川翡翠矿泉水生物效应的研究中,对该矿泉水的抗衰老作用也进行了初步观察。
在625年SPF级CBA/J系小鼠长期存活试验中发现,饮用该矿泉水组死亡率为16%,显著低于饮用消毒自来水组(50%);在SPF级CBA/J系小鼠三月慢性试验中,饮用该矿泉水组血中SOD活性为1777.78u/gHb,显著高于饮用消毒自来水组(1121.3u/gHb)。
上述结果提示翡翠矿泉水有抗衰老作用。
矿泉水抗衰老作用机理,主要是与矿泉水中所含金属离子等参与氧自由基清除和影响核酸蛋白质代谢有关。
如
(1)与锌和铜有关的Cu/ZnSOD,与锰有关的MnSOD可催化O2变为H2O2而清除氧自由基,与铜有关的铜兰蛋白和铜酸蛋白也有清除自由基的作用;
(2)锌铜等元素通过清除自由基作用防止DNA突变而防止细胞癌变和死亡;(3)“锌脂”结构影响DNA转录从而影响细胞增值和分化;(4)锌可通过调节多种酶活性而调节细胞凋亡;(5)铬与DNA结合并增加起动位点,从而增加DNA和合成;(6)铜通过铜酶的作用影响胶原和弹力蛋白的正常成熟;(7)硅与氨基葡聚糖结合影响胶原形成。
免疫功能与矿泉水
(一)免疫的概念
机体的免疫功能是指机体识别和排除原性异物的功能。
机体的免疫反应在对抗微生物和寄生虫感染,以及对抗肿瘤的发生发展等方面有极为重要的作用。
参与免疫反应的细胞称免疫细胞,包括淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、肥大细胞等。
起核心作用的是淋巴细胞。
在淋巴细胞中,能接受抗原刺激而活化、增生、分化,从而发生特异性免疫应答的淋巴细胞称为抗原特异性淋巴细胞,重要的是T淋巴细胞和B淋巴细胞。
B淋巴细胞能分化成浆细胞,其免疫应答产物噬抗体。
抗体存在于体液中,故B淋巴细胞参与的免疫反应称体液免疫。
T淋巴细胞介导的免疫应答噬以单核细胞浸润为主的炎症反应和/或特异细胞毒作用,故称细胞免疫。
抗原特异性淋巴细胞受抗原刺激后,免疫应答过程首先是活化——合成DNA、增值、分化;然后产生效应分子(抗体、淋巴因子)和效应细胞(细胞毒性T细胞等)。
因此,检测机体的免疫功能,应反映免疫应答个方面的情况。
如
(1)巨噬细胞功能(吞噬活性);
(2)B细胞功能(抗体含量测定、酶联免疫测定抗体效价、溶血空斑法测定抗体形成细胞等);(3)T细胞功能(淋巴细胞转化试验了解T细胞活化情况,E花结试验T细胞总数,迟发变态反应皮肤试验细胞免疫功能、百细胞或巨噬细胞移动抑制试验测T细胞分泌移动抑制椅子的活性、白细胞介素-2测定了解T细胞IL-2分泌活性、以及T细胞亚群试验等。
(二)饮用矿泉水能增强机体免疫功能
国外有关研究较少,国内中国预防医学科学院陶等(1992年)在天然矿泉水对人体健康一行的观察中发现,饮用矿泉水者上呼吸道感染发病显著下降,唾液中溶菌酶和IgA含量显著增高,从而认为,饮用该矿泉水增强了集体免疫功能,使感染性疾病发病率下降。
我们对四川省翡翠矿泉水生物效应的研究中,系统地观察了该矿泉水对动物和人体免疫功能的影响。
结果证明,饮用该矿泉水对人和动物肌体的免役功能显著的增强作用,表现在:
1、体外试验:
取10名供血者肝素抗凝外周血,分离淋巴细胞。
体外培养。
在培养液中分别加入0.1%、1%、10%的矿泉水或1%生理盐水,用3H-TdR法作淋巴细胞转化试验,结果、生理盐水组的转化活性为14334.05±4866.19(cpm)、0.1%矿泉水组为30025.90±7831.98(cpm)、1%矿泉水组为34660.55±9307.17(cpm)、10%矿泉水组为19285.85±5959.27(cpm),即含0.1%和1%矿泉水于培养液,淋转活性高于盐水组109.4%和141.8%,统计处理有显著性(P〈0.05)。
2、翡翠矿泉水对正常人细胞免疫功能的增强作用
健康成人16人(男8人、女8人),于试验前抽静脉血用3H-TdR掺入法作淋巴细胞转化和白细胞介素-2(IL-2)活性试验。
此后,每人每天饮用矿泉水至少500毫升,连续2月,试验结束时,再次抽血作同样检测。
其结果,饮水前后淋巴细胞转化刺激指数分别为37.69±17.33和40.97±16.68,无显著差异,而IL-2活动分别为9605.03±1761.87(cpm)和12920.03±2617.31(cpm)。
饮用矿泉水后非常显著地高于饮前(P〈0.01)。
说明饮用翡翠矿泉水2月,显著增强了T淋巴细胞功能活性。
3、翡翠矿泉水对放射作业人员细胞免疫功能的增强作用
放射作业人员13人,每人每日饮用矿泉水至少500毫升,连续饮用2月。
于饮用前、后各测试一次淋巴细胞转化及IL-2活性。
结果,饮用矿泉水后,淋巴细胞转化刺激指数(123.31±42.39)高于饮前(45.46±10.8)171.27%,统计结果有显著性(P〈0.001)。
IL-2活性测定结果,饮用矿泉水后为16.08IU/mL,显著高于饮用矿泉水前(11.51IU/mL,P〈0.001)。
说明饮用翡翠矿泉水可增强放射作业人员特异性细胞免疫功能及T淋巴细胞功能活性。
结论:
1)饮用翡翠矿泉水能显著地刺激动物和人体淋巴细胞增殖和IL-2活性,显示具有增强机体特异性细胞免疫功能的作用。
2)饮用翡翠矿泉水能增加动物脾脏抗体形成细胞(B淋巴下报)数量,显示具有增强机体特异性体液免疫功能的作用。
3)由于饮用该泉水导致免疫功能增强,从而可增强动物的抗病能力,降低了开放条件下的动物的死亡率。
(三)饮用矿泉水增强机体免疫功能的机理
饮用天然矿泉水对机体免疫反应的增强作用主要于矿泉水中所含各种宏量及微量元素有关。
有些元素,如Ca2+、Mg2+、Zn2-等,时细胞内很多酶的构成成分活激活因子,对体内多种代谢活动有调节作用,因而影响免疫细胞的功能活性。
其中锌、铬和砷有更直接的影响。
1、锌对免疫的影响。
1)机体有50种以上的含锌酶,其中锌有关的RNA聚合酶可因补锌而增强活性,从而增加蛋白合成;2)人类基因组中,有1%含锌指结构,参与DNA转录,液参与蛋白质和蛋白质间的相互作用,从而影响细胞的增殖与分化;3)锌还可抑制糖皮质激素诱导细胞凋亡。
2、铬对免疫反映有明显影响,如可显著减少血清皮质醇和增加免疫球蛋白量。
3、砷可调节基因表达,使未致敏的和植物血凝刺激的人淋巴细胞DNA合成增加。
结束语
矿泉水使一种宝贵的天然资源。
由于矿泉水内含有对人体必须的一些宏量和微量因此,合理应用,对人体健康会带来巨大的益处。
本文综述了国内外有关矿泉水有益于健康的部分资料,虽挂一漏万,但已充分说明,进一步开发和利用矿泉水造福于人类健康使十分必要的。
目前,对各种宏量、微量元素的生理作用已有较深的研究。
但是,不能完全用这些研究结果去推导矿泉水对机体的影响。
因为每一矿泉水都是在它特殊的地质和地球化学环境中形成,其元素组成是不同的;若元素组成相似,各种元素的构成比例液可能不同,其作用液可能有差异。
此外,不同元素进入胃肠道后,其吸收有相互促进或相互拮抗的现象,在吸收进入人体内后,也会有不同形式联合作用存在。
所以,对每一矿泉水而言,它的生理功能均有特殊的个性,对健康的影响主要通过试验研究才能作出确切结论。
相信,随着我国矿泉水的进一步开发和利用,开发者会逐渐认识到,掌握自己所开发矿泉水有什么样的确切生理作用,是十分重要的;而消费者也会逐渐对他所希望消费的矿泉水有什么保健作用进行深入了解,以便作出适合自身健康情况的正确选择。
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