摘要
摘要：钙是人体的生命之源，是人体内含量最多且最活跃的金属元素, 有人体“生命元素”的美誉。本文着重介绍测定人发中钙含量的意义的研究现状。缺钙会造成人体生理障碍，进而引发一系列严重疾病。对头发微量钙元素的测验，可以预知身体状况，是经济、科学的健康检测方之一。同时，本文也介绍钙在人体内的存在形式及国内外对人体中钙含量的研究现状。
关键词：人发 微量 钙
1.1钙是我们人体的生命之源
人体是一个有机的生命体，在所有的生命活动过程中，需要有各种物质的参与，这些物质的种类和数量和地球表面的元素组成基本一致。这些元素除碳、氢、氧以有机物的形式存在外，其余的统称矿物质（无机盐）。目前能测定的人体内的无机盐有20余种。
钙是人体的生命之源，是人体内含量最多且最活跃的金属元素, 也是人体含量最丰富的无机元素，在体内居氧、碳、氢、氮之后,排在第五位。 占人体体重的2%,总量超过 1千克，有人体“生命元素”的美誉。钙是人体内最丰富的矿物质，参与人体整个生命过程，从骨骼形成、肌肉收缩、心脏跳动、神经以及大脑的思维活动、直至人体的生长发育、消除疲劳、健脑益智和延缓衰老等等，可以说生命的一切运动都离不开钙。所以说“钙是人体生命之本”。 [1]
钙离子的生理作用决定了它对人类生命活动的重要性：[2]
钙离子对血液凝固有重要作用。缺钙时，血凝发生障碍，人体会出现牙龈出血、皮下出血点、不规则子宫出血、月经过多、尿血、呕血等症状。
钙离子对神经、肌肉的兴奋和神经冲动的传导有重要作用。缺钙时人体会出现神经传导阻滞和肌张力异常等症状。
钙离子对细胞的粘着、细胞膜功能的维持有重要作用。细胞膜既是细胞内容物的屏障，更是各种必需营养物质和氧气进入细胞的载体。正常含量的钙离子能保证细胞膜顺利地把营养物质“泵”到细胞内。
钙离子对人体内的酶反应有激活作用。大家都知道，酶是人体各种物质代谢过程的催化剂，是人体一种重要的生命物质，钙缺乏即会影响正常的生理代谢过程。
钙离子对人体内分泌腺激素的分泌有决定性作用，对维持循环、呼吸、消化、泌尿、神经、内分泌、生殖等系统器官的功能至关重要。
总之，钙是人体不可或缺的微量元素，它既是身体的构造者，又是身体的调节者，是我们人体的生命之源。
1.2钙在人体内存在的形式
人体中的钙元素主要以【羟基磷酸钙】晶体的形式存在于骨骼和牙齿中。[3]我们身体中的矿物质约占体重的5%，钙约占体重的2%。钙在体内不能合成必须从外界摄取。人体中的钙99％沉积在骨骼和牙齿中，促进其生长发育，维持其形态与硬度；l％存在于血液和软组织细胞中，发挥调节生理功能的作用。
膳食中的钙主要在pH较低的小肠上段吸收。钙的吸收与年龄有关，随年龄增长其吸收率下降，婴儿钙的吸收率超过50%，儿童约为40%，成人仅为20%左右。一般在40岁以后，钙吸收率逐年下降，老年骨质疏松与此有关。
影响钙吸收的因素有膳食中谷物的植酸和蔬菜（某些）中的草酸；脂肪过多或脂肪消化不良等；以及抗酸药、四环素、肝素等。有利钙吸收的因素，有维生素D、某些氨基酸、乳糖和适当的钙与磷的比例。
成人每天通过肠粘膜上皮细胞脱落、消化液的分泌等途径排出钙。由肠道排出的钙每日约为150～400mg；由汗液每天可排出100mg左右；经乳汁排出100～300mg；由尿液排出100～350mg，这些要取决于膳食钙的吸收量和维持体内钙的内稳态。
1.3国内外对人体中钙含量的研究现状
按20xx年10月24日国务院新闻办公室新闻发布会材料《中国居民营养与健康现状》，20xx年8———12月，由卫生部、科技部和国家统计局牵头，调查总计27万人，全国城乡钙摄入量人均仅为391毫克，相当于推荐摄入量的41/%。
[4]
日常生活中，如果钙摄入不足，人体就会出现生理性钙透支，造成血钙水平下降。当血钙水平下降到一定阈值时，就会促使甲状旁腺分泌甲状旁腺素。甲状旁腺素具有破骨作用，即将骨骼中的钙反抽调出来，藉以维持血钙水平。在缺钙初期，缺钙程度比较轻的时候，只是发生可逆性生理功能异常，如心脏出现室性早博、情绪不稳定、睡眠质量下降等反应。持续的低血钙，特别是中年以后，人体长期处于负钙平衡状态，导致甲状旁腺分泌亢进，首当其冲的是骨骼，由于骨
钙持续大量释出，导致骨质疏松和骨质增生。另一方面，在甲状旁腺持续升高的情况下，由于甲状旁腺素具有促使细胞膜上钙通道开启而关不住，以及阻抑钙泵，使钙泵功能减弱，造成细胞内钙含量升高。持续的细胞内高钙，激发细胞像失控的野马，无节制亢进，造成细胞能量耗竭。与此同时，代谢废物又得不到及时消除，便会构成自身伤害，致使细胞趋向反常的钙化衰亡。由于缺钙，导致骨质疏松、骨质增生、儿童佝偻病、手足抽搐症以及高血压、肾结石、结肠癌、老年痴呆等疾病的发生。
现代医学研究证明，缺钙会造成人体生理障碍，进而引发一系列严重疾病。这里我们列举一些与缺钙有关的主要疾病：[5]
高血压 缺钙会造成反常的钙内流，导致钙在血管内壁细胞和平滑肌细胞内反常积贮，引起血管收缩，血管外周阻力增大，血压异常升高。持续的钙内流，促使血管壁弹性纤维和内皮细胞钙化、变性、甚至出现袭痕、断裂。外周阻力进一步增大，血压持续升高。由于血管内壁损伤，脂类通透性增大，血脂浸入血管壁的损伤处，造成胆固醇和其他脂类物质在血管壁上沉积。血管内皮细胞内损伤而分泌内皮素和某些激活因子，引起血小板和白细胞在血管壁上粘附、聚集。血管内皮细胞的损伤，又激活补偿性生理反应，促使血管平滑肌和成纤维细胞反常增生和内膜下移位，致使动脉管壁增厚、变硬，于是层层叠叠、大大小小的动脉粥样硬化形成了。研究表明，对于某些高血压病人来说，不用药物而是增加钙制剂的量，有助于控制高血压。美国南加利福尼亚大学医学院的预防医学副教授杰姆斯·德威尔对国家统计中心为期13年的调查结果进行计算，[6]发现每天用钙量为1300毫克的人比每天用钙量为300毫克的人患高血压的比例低12％。
冠心病 许多研究表明，钙还能降低血中胆固醇的浓度，从而起到保护心脏的作用。有人观察，让胆固醇含量较高的男子食用含钙量低的食物10天（每天410毫克钙），检查他们胆固醇含量；然后再让他们吃含钙量高的食物（每天2200毫克钙）。结果高钙食物能减少胆固醇总量6％，其中低密度脂蛋白减少11％，而对人体有益的高密度脂蛋白数量则保持不变。专家认为，长时期严重缺钙会引发冠心病。
尿路结石 多年来，医生告诉肾结石病人限制食用钙，理由是钙为结石的一种主要成分。但是，美国哈佛大学的医学专家经过多年研究后发现，这可能是人类在认识上的一个大错误。[7]他们提出，减少肾结石危险的方法恰恰是增加钙摄入量。大家知道，饮食中，特别是蔬菜中含有大量草酸盐，一般情况下，草酸盐在肠道内与钙结合成草酸钙随粪便排出。如果饮食中钙的摄入不足，就会使多余草酸盐经肠腔吸收而进入血液，最终由肾脏提出。如果人体长期处于负钙平衡状态，肾脏细胞不可避免会出现细胞反常钙内流损伤，肾脏回吸收功能减退，尿钙排出增多。高钙尿液与尿中草酸盐结合，形成大大小小草酸钙结石。如果不忌钙，
而是采取补钙措施，尤其是补充水溶性钙剂，那么，在胃肠道中与饮食中草酸盐结合成草酸钙随粪便排出。另外，补充足量的钙可扭转负钙平衡，肾脏回吸收功能正常，尿钙排出减少，结石的可能性也减少。
结（直）肠癌[8] 高脂饮食会过度刺激胆汁的分泌，过量的脂肪酸和胆汁酸是引起结（直）肠细胞癌变的触发剂。有研究证明，患有结肠直肠癌的病人，血清胆汁酸的含量比正常人高出1倍左右，而癌变细胞中胆汁酸含量比正常细胞高3倍以上。如果用高胆汁酸的饲料喂小白鼠，结（直）肠癌的发生率明显增加。如果补充足量的碳酸钙，钙离子与脂肪酸和胆汁酸结合，形成不溶性脂肪酸钙和胆汁酸钙随粪便排出，从而消除癌变的触发因子，就能阻抑肠细胞癌变。
钙与肌肉收缩 人体有着健美的身姿和自如的运动能力，这是因为有骨骼肌的兴奋。骨骼肌的兴奋是由钙起着中心作用的，钙离子在肌肉细胞中的浓度变化，调节骨骼肌肉的收缩与兴奋，既使是我们从人体外表看不见的平滑肌和心肌，也是在钙离子的作用下发生着各种的生理反应。钙像一个指挥官，指挥着全身内外的肌肉运动。在肌肉收缩过程中，当神经纤维接受刺激后，钙离子流入细胞内，此时肌肉中的钙离子浓度是肌肉收缩的基本条件。肌浆网是肌肉中钙的主要储存处，而且是最高度发育的钙运输系统，当骨骼肌受到刺激后，肌浆网中大量的钙将释放出来，细胞外的钙离子进入细胞内，细胞液中的钙离子浓度增加产生肌肉收缩，然后又是在钙泵作用下使肌肉内钙离子排出到细胞外产生肌肉舒张，整个过程迅速而短暂。如果钙在肌肉中的平衡状态遭到破坏，便会引起骨骼肌的疼痛、抽搐以及功能的下降，也会引起体内所有平滑肌和心肌的不正常运动，使人体丧失灵巧和控制自己运动的平衡和协调机能。
手足搐搦症 这种疾病是因婴幼儿体内缺少维生素D而使肠道对钙、磷的吸收发生障碍。另外由于甲状旁腺未能及时分泌更多甲状旁腺素，以致血钙降低，引起神经肌肉的兴奋性增高，出现全身惊厥、手足痉挛和喉痉挛，常伴发阵发性呼吸暂停和短时间窒息，引起缺血缺氧性脑损伤。据医学观察，大脑神经对缺血缺氧最为敏感，窒息10秒钟，神经功能开始出现障碍；窒息数分钟，就会出现血管神经不可逆转的损伤，轻则影响孩子智力，重则导致低能、痴呆。所以，做好手足搐搦症的预防工作是十分重要的，不管是母乳喂养还是人工喂养的孩子，都必须补充足够量的钙。除了补钙外，还要增加户外活动，多晒太阳和补充适量维生素D，以预防手足搐搦症的发生。维生素D是钙离子被骨髓吸收的载体，钙之缘片加入了维生素D，使人体对钙离子吸收能成倍增加。
骨质疏松 人体长期缺钙而引起负钙平衡的另一个严重后果——骨质疏松。很多研究表明，增加钙的摄入量对骨质损耗有着重要减缓作用，在减少由骨质疏松引起的骨折率方面也有着重要作用，特别在食用钙的同时服用维生素D，效果尤其明显。很多专家认为，补钙应在青春期就开始，这时候骨质正在形成，效果
会更好。据华东医院和上海市老年医学研究所一项较大规模的流行病学调查显示，上海地区骨质疏松症发生率，男性为20.1％，女性为48.1％，其中60岁以上男性为24.9％，女性为75.7％。[9]骨质疏松症已经在上海悄然流行，并已成为威胁上海老年人，特别是老年妇女健康的一大危害。随着平均期望寿命延长，老年人越来越多，骨质疏松的危害将会越来越突出。骨质疏松症早期往往没有症状和体征，X线检查又不易发现，所以长期来不被人们注意。即使病情加重，主要表现是骨痛和骨质增生，常常不被医生所认识，往往错诊为腰肌劳损，或是关节炎。随着病情加重，骨量丢失到骨峰值的30％～50％时，骨骼变脆，稍有不慎就可造成骨折。据报告，上海市老年人骨折累计发生率，城市高达16.5％，农村6.9％。这种骨折往往又难愈合，常因久卧不起，并发褥疮或坠积性肺炎，严重者甚至会因此而丧生。
1.4研究人体头发中钙含量的意义
一、头发的知识
头发是指在头顶和后脑勺部位的毛发。头发或单称发，是指长在人类头部上的毛发。头发的颜色是由基因决定的，一般人的头发约有10万根左右。在所有毛发中，头发的长度最长，尤其是女子留长发者，有的可长到90～100cm，甚至150cm。
头发不仅能保护头部，使头部免受风吹、日晒、雨淋及其他伤害，而且有利于人的美容。头发虽然很细，但它的构造却非常复杂。露出头发以上的部分叫毛干，头发以下的部分叫毛囊，毛囊的下端，呈球状膨大，称为毛球，是毛发的生长点。毛球的下半部分，有一凹陷，里边包含结缔组织、血管和神经，称为毛乳头，负责毛发的营养供应。
头发中含有铁、铅、锌、镉、硼、钙、钴、铜、钼、镍等微量元素，不同种族、不同人的头发形态，所含元素的多少也不尽相同。黑色的头发含钥钼较多，红棕色的头发含铜、铁、钴较多，当头发中镍的元素含量增多时，头发就会变得灰白，金黄色的头发中含钛多，褐红色的头发中含钴多。
二、头发中微量元素的检测
现代科学研究证明，矿物质（又称微量元素）在人体中起着极其重要的作用，它的缺乏和过剩与人的健康休戚相关，微量元素与头发有特殊的亲和力，身体中微量元素积蓄于头发中，其含量过高和偏低预示患有某种疾病的危险。通过对头发微量元素的测验，可以预知身体状况，是经济、科学的健康检测方之一。[10]
但是另一方面，关于头发中含有哪些微量元素、微量元素的含量有多少才是人体健康的标志的报道都是零星和散乱的，还没有形成一套完整的系统理论，因此，头发中微量元素的研究就显得更有意义。
微量元素和矿物元素是维持人体生命活动不可缺少的物质。机体缺乏它们将引起许多疾病，其中尤其以Zn、Fe、Ca与人体关系最为密切。[11]头发是人体的终末排泄器官，具有记录微量元素和矿物质在机体内蓄积和代谢变化的功能，再加上头发与血液及其它人体组织标本比较具有采样无创伤、无痛苦、患者易接受和易保存等优点，因此，近年来利用人发分析作为某些疾病的诊断手段越来越受到人们的重视。[12]
第二篇：钙制剂中钙含量的测定
钙制剂中钙含量的测定
——EDTA法和KMnO4的比较
一、实验原理
钙制剂中主要成份为碳酸钙、淀粉等，用(I+I)HCl将其溶解即可。而含钙乳钦料、奶粉等 样品处理则需用马福炉高温灼烧后．再用(1+1)HCl溶解．
本实验中EDTA滴定法测定钙含量时．在pH=lO条件下，以铬蓝黑R为指示剂，并加入少 量三乙酵胺来掩蔽样品中的Fe3+等干扰离子，用EDTA标准溶液来滴定Ca2+．
KMnO4滴定法：先向待测的含Ca2+酸性试液中加入过量的(NH4)2C2O4，再用稀氨水中和至试液 的pH为4-5，放置陈化，将Ca2+以CaC2O4．形成沉淀．将沉淀用酸溶解后，用KMn04标准溶液与C2O42- 发生下列氧化还原反应：
2MnO42-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O
由此，可间接测定钙含量。
二、试剂仪器
仪器：3．OOOmLWD—COII微型滴定管(专利号：00230756．1)，2．OmL移液管, 25mL锥形瓶，漏斗， 电炉，电子天平
试剂 ：
l EDTA滴定法
NaOH，20％三乙醇胺，20％NaOH．钙指示剂，0．002mol／L EDTA，蒸馏水
2 KMnO4滴定法
0.02mol／LKMnO4., 5％(NH4)2C2O4, (1+1)氨水，浓HCl，(1+1)HCl，1mol／LH2SO3, 0.2％百里酚蓝，0.1mol／L硝酸银浓液
三. 实验步骤
1.样品处理
钙制剂处理方法：准确称取1克左右钙制剂，加蒸馏水定容至100mL容量瓶中，摇匀。
2．EDTA滴定法操作步骤
常量法：准确移取上述试液5．OOmL，加入20%三乙醇胺5mL，蒸馏水30mL，20%NaOH 5ml，适量的钙指示剂，用EDTA标准溶液滴至溶液由粉红色变为蓝色即为终点。
微量法：用移液管准确移取上述试液2．OmL，加入lmL 20%三乙醇胺，5mL 蒸馏水，1ml 20%NaOH溶液，5滴0.5%铬蓝黑R，用0.01mol/L EDTA标准溶液滴至溶液粉红变为蓝色即为终点(3．000mL微型滴定管及2．00mL移液管等仪器均己校正)。
计算钙含量：
3．高锰酸钾滴定法
准确称取钙制剂1克左右两份，分别置于250mL干燥烧杯中，加入适量蒸馏水及(1+1)HCl加热使之完全溶解(奶粉或含钙饮品则分取上述处理的试液25．OOmL两份，置于250mL烧杯中)，加入百里酚蓝指示剂3-4滴。
用(1+1)氨水调至溶液由红色变为黄色，边搅拌边慢慢加入5％(NH4)2C2O4溶液50mL，在低温电热板(或水浴上)加热陈化30分钟，冷却后用中速定性滤纸过滤(注意应将上层清液先过滤)，用蒸馏水洗涤沉淀至无C1-(用硝酸将滤液酸化后以AgNO3来检查) 后，将带有沉淀的滤纸铺在原烧杯的内壁上，用50mL 1mol/L H2SO4把沉淀由滤纸上溶入烧杯中，再用洗瓶吹洗滤纸2次，并加入蒸馏水使总体积约为lOOmL，于电热板上加热至70-80°C，加MnSO4 3~4滴，用KMnO4标准溶液滴至溶液呈浅红色，再将滤纸捣碎搅入溶液中，若溶液褪色，则继续滴定，直至出现浅红色，30秒内不消失，即为终点，记下消耗KMnO4溶液体积。
计算钙含量：
四、实验结果与教据处理
1．三种滴定法潮定的结果对照
用叭滴定法(包括常量法和微量法)及高锰酸钾滴定法测定了一批钙制剂及加钙钦品中的钙含量，三种方法的所得结果见表1．
表EDTA滴定法(常量法和微量法)和KMnO4滴定法测定钙含量的结果
2．三种滴定法的回收率
选取了葡萄糖酸钙(安庆)和红星高钙奶粉测定了三种滴定法的回收率，EDTA法(常量)的回收率为98．4％-99％，EDTA滴定法(微量)的回收率为95．9％-98．7％．KMnO4法的回收率为99％-100．5％，符台分析方法的要求。(表2)
表2 三种滴定法的回收试验结果
五、结果与讨论
由三种测定钙含量的方法实验结果表明：
(1)我们实验室自行研制的WD-COIII微型滴定管(专利号：002307561)操作方便，结构简单，滴定误差在允许范围内，可读数精度高，可读至0．001mL．
(2)在EDTA法中采用了三乙醇胺掩蔽样品中的Fe2+等离子，避免使用剧毒的KCN，减少了环境污染，便于学生实验．选用铬蓝墨R为指示剂终点颜色变化明显，易于观察．
(3)在KMnO4滴定法中采用间接滴定法．其中涉及多种操作(如沉淀、陈化、过滤等)．使学生的操作技能得到了全面的训练。