锌（zinc）为维持机体正常生长、认知行为、创伤愈合、味觉和免疫调节及200余种金属酶发挥功能所必需的一种微量元素。早在1869年，证明锌是黑曲霉菌生长的必需元素；1926年，锌确认为高等植物生命中所必需；1934年，又证明锌为动物所必需。1961年，Prasad等针对伊朗地区儿童的食欲减退、生长发育迟缓、性发育不良以及营养性锌缺乏开展的流行病学分析结果，首次揭示了锌对人体营养的重要作用。

锌的原子序数是30，相对原子质量是65.37，带二价正电荷（Zn ²⁺）。锌在自然界有 ⁶⁴Zn、 ⁶⁶Zn、 ⁶⁷Zn、 ⁶⁸Zn和 ⁷¹Zn等5种稳定同位素的形式，其中 ⁶⁵Zn、 ⁶⁹Zn和 ⁶³Zn常被用于示踪研究。锌是一种强电子接受体，与硫醇和胺电子供体的结合力很强；锌也具有快速的配体交换作用，对金属酶的催化作用尤其重要。锌能提供一个高度局部化的电荷中心，因而可以成为一种非常好的攻击基团，特别是在那些受约束的和底物结合得很弱的部位；但锌不存在氧化还原作用。这些理化性质是锌的结构作用、催化作用、调节作用等特异性生理功能的基础。

同位素研究结果提示，口服锌主要在十二指肠和近侧小肠处被吸收，只有小部分锌在胃和大肠被吸收。锌先与小分子的肽构成复合物，然后主要经主动转运机制被吸收。Cousins提出肠道锌吸收分为四个阶段：肠细胞摄取锌、通过黏膜细胞转运、转运至门静脉循环和内源锌分泌返回肠细胞。

锌在肠腔中达到生理水平限值时，刷状缘摄取锌呈现饱和动力学特点。肠腔锌浓度更高时，摄取量呈线性增加，表明锌非特异性地结合到黏膜细胞表面。缺锌可引起摄取锌增加；锌耗竭的动物在所有肠腔都表现出更快的吸收水平。肠黏膜细胞中的锌包括从肠腔进入的锌和从浆膜表面再分泌的锌。胞质中大量的锌与高分子蛋白质结合在一起，其他为不定量部分，根据锌吸收和体内锌的状态与金属硫蛋白（metallothionein，MT）结合在一起。锌充足的大鼠，小肠内在吸收锌后约有20%～30%的胞质锌结合在MT上；锌与MT的结合可阻碍锌的胞外转运，从而可调节肠腔和门静脉血之间锌的流量。结合在MT中的锌含量随锌的供应状况而变化，高锌可诱导MT的合成，使肠黏膜细胞能蓄积来自食物的锌和内源性锌以分泌到肠腔内，从而全面维持锌的体内平衡。

吸收动力学研究结果显示，在锌耗竭期，锌的吸收速率大大增加，实际的转运发生在高锌摄入的状态。小肠内被吸收的锌在门静脉血浆中与白蛋白结合，并被带到肝脏内，进入肝静脉血中的锌约有30%～40%被肝脏摄取，随后释放回血液中。循环血中的锌以不同速率进入到各种肝外组织中，这些组织的锌周转率不同，中枢神经系统和骨骼摄入锌的速率较低，这部分锌长时间内都被牢固结合，骨骼锌通常情况下不易被机体代谢利用。进入毛发的锌也不能被机体组织利用，而是随毛发的脱落而丢失。存留于胰、肝、肾、脾中的锌，其蓄积速率最快，周转率最高；红细胞和肌肉中锌的交换速率则低得多。体内近90%的锌为慢转换性锌，不能为代谢提供可利用锌，其余可供代谢利用的锌被称作快速可交换锌池（rapidly exchangeable zinc pool，EZP），EZP中大约有100～200mg锌，占体内总锌的10%～20%。

锌在体内的主要存在方式是作为酶的成分之一。锌分布于人体大部分组织、器官和体液中，体内锌呈非均匀性分布，含量高的有骨骼肌、皮肤、肝脏、脑等，血液和毛发中含锌很少。约60%存在于肌肉，30%存在于骨骼，后者不易被动用。体内锌的总量在新生儿约为60mg，成年男子约为2.5g，成年女子约为1.5g，其中90%以上存在于细胞中，60%～80%存在于胞质中。

成年人的血液含锌量不到整体总锌量的0.5%，血液锌总量中红细胞中的锌占75%～88%，血浆占12%～23%，另约3%在白细胞和血小板中。人的全血锌浓度为4～8μg/ml。成年人血浆或血清的正常锌浓度最低限值为70μg/ml（10.7μmol/L）；孕妇为60μg/ml（8.8μmol/L）。

人乳中所含的锌总量中有60%～70%集中在乳的液体部分，18%位于脂层，其余的以锌-酪蛋白形式沉淀。乳锌含量个体差异很大，受孕期和哺乳期膳食锌摄入量影响。综合国内研究结果，纵向变化数据范围为：1个月内3.85～4.57μg/ml；1～3个月1.75～2.96μg/ml；3～6个月1.11～2.38μg/ml。按照0～6月平均乳汁摄入量为780ml计算，婴儿平均锌摄入量约为2.12mg/d。

在正常膳食锌水平时，粪是锌排泄的主要途径。因此，当体内锌处于平衡状态时，约90%摄入的锌由粪排出，其余部分由尿、汗、头发中排出或丢失。健康成人口服示踪剂量的放射性 ⁶⁵Zn或富集的稳定性锌同位素，其中有2%～10%出现在尿中，余下的绝大部分最终出现在粪中。正常生理情况下，尿锌排出量变化不大，一般在0.1～0.7mg/d，平均约0.3mg/d。经粪排出的锌占摄入膳食锌量的大部分，还包括没有被吸收的膳食锌，同时也包括内源锌。内源锌的排泄量随肠道吸收和代谢之间的平衡关系而变化，这种变化也是保持体内锌平衡的主要机制之一。锌在体内的生物半衰期为280天。

小肠是影响锌吸收利用的主要器官，涉及外源性锌的吸收和内源性锌的重吸收两个主要的调节过程。

许多膳食因素都影响锌的生物利用度，主要包括：①蛋白质：食物中蛋白质的含量与锌的吸收成正相关。因此，增加食物中蛋白质含量可提高锌的摄入和生物利用率。动物性食物锌的吸收率更高。②铁：在铁/锌比率过高时可观察到铁对锌的抑制作用。在一些膳食补充剂和较高膳食铁摄入水平的研究中，铁摄入量过高可影响锌的吸收利用，提示应考虑孕妇和乳母铁的补充问题。③钙和磷：人群研究发现，超过1000mg/d的钙可减少锌吸收。有研究认为，高磷（含高磷的盐）膳食的摄入不影响锌的吸收；而其他膳食来源的磷包括植酸、磷-蛋白质丰富的食物（如乳酪蛋白和核酸）以及所有结合锌的化合物可能也减少锌的吸收。④植酸和纤维：几乎存在于所有植物的种子和根茎中的植酸都能抑制锌的吸收。富含高膳食纤维的食物常含有高的植酸，但单纯的膳食纤维对锌的吸收没有影响。⑤低分子量配体和螯合物：当锌与低分子量配体或螯合物形成复合物时，可溶性锌含量增加，从而促进锌的吸收。因此，配体/螯合物（如EDTA）、氨基酸（如组氨酸、蛋氨酸）和有机酸（如柠檬酸盐）可提高锌的生物利用率。

综上，哺乳动物锌代谢的主要路径如图1-8-4所示。

锌参与蛋白质合成、细胞生长、分裂和分化等过程。锌缺乏可引起RNA、DNA及蛋白质的合成障碍，细胞分裂减少，导致生长停滞。锌参与促黄体激素、促卵泡激素、促性腺激素等有关内分泌激素的代谢，对胎儿生长发育、性器官和性功能发育均具有重要调节作用。

锌可促进淋巴细胞有丝分裂，增加T细胞的数量和活力。锌可调节外周血单核细胞合成γ-干扰素、白细胞介素-1和白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α等的分泌。缺锌可引起胸腺萎缩、胸腺激素减少、T细胞功能受损及细胞介导免疫功能的改变。

锌可与细胞膜上各种基团、受体等作用，增强膜稳定性和抗氧自由基的能力。缺锌可造成膜的氧化损伤、结构变形、膜内载体和运载蛋白的功能改变。锌对膜功能的影响还表现在对屏障功能、转运功能和受体结合方面的影响。缺锌可降低大脑皮质中突触膜N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDA）/钙通道受体的数量和活性。

锌在海马、下丘脑等大脑边缘系统含量丰富，与脑功能及行为密切相关。大量研究证实，大鼠发育期缺锌可出现大脑先天畸形，成年后缺锌则导致学习记忆功能降低；缺锌还与阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、帕金森病（Parkinson’s disease，PD）等神经退行性疾病的发生、发展有密切关系。近年来，研究者运用神经解剖学、神经生理学、神经生物化学、细胞生物学及分子生物学等多个学科的技术手段，从不同侧面探索了锌影响脑发育和行为功能的机制，可能涉及脑中神经递质的含量及其与受体表达、长时程增强效应（LTP）、脑中多种酶和功能蛋白质的活性与表达、神经系统信号转导等。有研究应用高通量、高灵敏度的蛋白质组技术，发现膳食锌缺乏下调海马组织泛素羧基末端水解酶-1（Uch-L1）基因表达是导致认知损伤的重要机制。

锌可参与DNA和胶原组织的合成代谢，因此伤口愈合过程中必须有锌的存在。缺锌时胸腺嘧啶核苷与DNA前体结合的比率下降，组织中的DNA含量减少，从而影响组织细胞正常的生长、修复和增殖。国内外研究资料也进一步证明，锌缺乏时创伤机体成纤维细胞增殖数量减少，胶原合成量降低，伤口瘢痕组织成熟缓慢，因此，其抗张强度显著低于对照组或补锌组。创伤患者锌代谢有显著性变化，其每日静脉摄锌量（约3mg/d）全部从尿液丢失。头部创伤患者补锌和标准锌治疗的随机性研究发现创伤或感染后锌在体内重新分布，某些组织可能有锌的丢失，头部创伤患者补锌后可见到疗效。

锌与唾液蛋白结合成味觉素可增进食欲，缺锌可影响味觉和食欲，甚至发生异食癖；锌对皮肤和视力具有保护作用，缺锌可引起皮肤粗糙和上皮角化。

锌缺乏的产生常常是因为锌的膳食摄入量降低、吸收利用减少、排泄增加或生长、怀孕、哺乳等生理因素导致需要量的增加。

锌缺乏的首要表现就是生长缓慢而组织锌浓度无明显减少，当体内锌稳态调节机制仍不能满足需要时，可出现临床症状。先天性锌吸收不良引起的锌缺乏，在人类证明为肠病性肢皮炎（acrodermatitis enteropathica，AE），在乳牛为adema病。这种严重的缺锌引起的皮肤损害和免疫功能损伤，目前并不常见。

常见的缺锌症状包括：①味觉障碍、偏食、厌食或异食；②生长发育不良、矮小、瘦弱；腹泻（肠病性肢皮炎）；③皮肤干燥、皮疹、伤口愈合不良、反复性口腔溃疡；④免疫功能减退、反复感染；⑤性发育或功能障碍、男性不育；⑥认知能力差、精神萎靡、精神发育迟缓；⑦妊娠反应严重、胎儿宫内发育迟缓、畸形率增高、生产低体重儿；⑧产程延长、流产、早产。值得注意的是，边缘性或者轻度锌缺乏常因为没有任何临床症状而被忽视。

在锌的正常摄入量和有害作用剂量之间有一个相对较宽的范围，加之人体有效的体内平衡机制，一般说来人体不易发生锌中毒，因此，锌也被认为对人体相对无毒。美国的数据库资料显示，锌经口LD ₅₀接近于3g/（kg·bw）。急性锌中毒事件报道较少，一般见于职业中毒、口服或静脉注射大剂量的锌或误服。摄入4～8g（60～120mmol）锌后观察到的毒性症状是恶心、呕吐、腹泻、发热和嗜睡。摄入锌50mg/d（760μmol/d）可影响铜营养状态的指标，如红细胞铜、锌-超氧化物歧化酶。高锌摄入量450～660mg/d（6.9～10mmol/d）可观察到较低的铜和铜蓝蛋白水平以及贫血。

目前仍然缺乏敏感、特异地评价锌营养状况的指标。研究较多的生化指标有血清/血浆锌、白细胞锌、红细胞锌、发锌和唾液锌、金属硫蛋白等。系统综述结果表明健康个体中血浆、尿液和发锌是锌营养状况的可靠生化指标；血小板、分叶核细胞、单核细胞、红细胞等细胞中的锌浓度和碱性磷酸酶活性并不是评价锌营养状况的有效生化指标；而红细胞金属硫蛋白等指标的可靠性尚不能确定。

血清/血浆锌浓度已被广泛认为不能较好地评价锌状况，因为它是较稳定的、不能随锌摄入量的变化而变化，除非是在膳食锌水平非常低的情况下，这种动态平衡才可能被打破。血浆锌是所有组织锌的来源，影响其浓度水平的因素也较多，如膳食摄入、感染情况等，其中膳食摄入是血浆锌浓度昼夜变化的决定性因素。一天24小时中血浆锌的波动程度可达20%。血清锌含量正常值范围为11.6～23.0μmol/L。曾长期以白细胞锌、红细胞锌、发锌和唾液锌作为锌评价的指标，但最终未形成一致意见。

新近研究指出，通过基因组分析、细胞因子表达和microRNA表达谱可揭示人类膳食锌缺乏和稳态。为了发现人体锌缺乏的分子标记，以年轻男性受试者为对象，采用缺锌/足锌实验方案，通过应用多种分子生物学技术，发现了许多新的可能用于膳食锌状态评估的候选生物标记物，它们比血清锌浓度可以更早或更灵敏地评价人体锌营养状况。主要发现有：①随着血清锌浓度的降低，与锌稳态有关的口腔和血液基因转录发生变化，并出现锌缺乏；②全血RNA的微阵列分析揭示了锌反应基因，特别是那些与细胞周期调节和免疫有关的基因；③基因网络分析结果显示由于锌摄入不足可能导致免疫功能缺陷和肿瘤易感性增加；④通过实时定量PCR进一步评估了膳食锌缺乏潜在标记基因的反应；⑤膳食锌缺乏特异性血清microRNA的诊断特性被锌缺乏的急性反应所证实，并可被随后的锌补充所逆转；在低锌消耗后，血细胞免疫刺激的TNFα分泌受到抑制，因而可作为功能性生物标记物。

该类指标用于评价功能性效果，包括含锌酶（包括MT）活性、味觉、暗适应能力等的变化等。这些指标对锌缺乏的评价是非特异的，而且也不能用于边缘性锌缺乏的评价。如血浆碱性磷酸酶是评价锌营养状况最常用的酶，在监测完全肠外营养者的锌营养状况时可能有一定参考价值；但总体的金属酶作为膳食锌营养状况的评价尚缺乏可靠性。

红细胞MT可能是评价补锌效果的有用指标。血浆MT可能作为评价人体锌营养状况的一个指标。同时测定血浆锌和血浆MT，可用于区别可交换锌代谢池的大小和组织锌再分布的一种判定方法。用反转录多聚酶链反应（RT-PCR）技术测定单核细胞MT mRNA可能作为评价锌营养状况的另一种方法。

目前，锌需要量均采用要因加算法（factorial method）估计。锌平均生理需要量是维持机体生理功能所必需的吸收量，包括以补充经肠道和非肠道途径丢失的内源性锌和其他需要。非肠道途径锌丢失包括尿液、表皮丢失（脱落的皮肤、头发、指甲、汗液）以及青少年和成年人的精液或经期血等丢失的锌。其他需要量包括生长期儿童和孕妇增加组织中的锌以及哺乳期妇女经乳汁传递给婴儿的锌。研究人类锌需要量的主要国际组织分别是WHO、FNB（食物与营养委员会）/IOM（美国医学研究所）和IZiNCG（国际锌营养咨询专家组）。锌的EAR和RNI均是根据上述三个国际组织的相关研究成果、结合膳食锌吸收率等数据资料推算得到。

0～6个月婴儿锌的AI主要依据国内殷泰安、钱继红等有关北京、上海乳母乳汁中锌含量的报道确定。考虑是6个月内婴儿AI，母乳锌含量选择284.4μg/100g，母乳平均摄入量为780g，则6个月内婴儿每日来自母乳的锌摄入量为2.22mg，按0.5取舍后，6个月内婴儿AI为2.0mg/d。

根据WHO等三个国际组织的建议，6～12月龄婴儿锌的生理需要量为0.84mg/d。由于我国缺少6～12月龄婴儿锌吸收的资料，为安全起见，选择30%为6～12月龄婴儿锌的吸收率。6～12月龄婴儿锌的EAR为2.8mg/d，RNI为3.5mg/d。

①1～10岁儿童：分别选择0.83mg/d（WHO）、1.20mg/d（FNB/IOM）及1.53mg/d（IZiNCG）为我国1～3岁、4～6岁和7～10岁儿童锌的生理需要量。由于缺少1～10岁儿童锌吸收的资料，按从成年人来外推，为安全起见，选择低的吸收率，即成年男性26%的吸收率为1～10岁儿童锌的吸收率。因此，1～3岁、4～6岁、7～10岁儿童锌的EAR分别为3.19mg/d、4.62mg/d和5.88mg/d；RNI分别为3.83mg/d、5.5mg/d和7.0mg/d。②11～13岁儿童：选择FNB/IOM提出的2.12mg/d为11～13岁儿童锌的生理需要量，男、女童锌的吸收率从成年人来外推，分别为26%和28%。因此，11～13岁男孩和女孩锌的EAR分别为8.15mg/d和7.57mg/d，RNI分别为10.0mg/d和9.0mg/d。

选择IZiNCG提出的2.52mg/d和2.08mg/d分别为14～18岁男孩和女孩锌的生理需要量，男孩、女孩锌的吸收率从成年人来外推，分别为26%和30%。因此，14～18岁男孩和女孩锌的EAR分别为9.69mg/d和6.93mg/d，RNI分别为11.5mg/d和8.5mg/d。

IZiNCG建议，成年男性和女性锌的生理需要量分别是2.69mg/d和1.96mg/d。我国选择26%、32%为我国成年男性、女性膳食锌的吸收率。因此，成年男性、女性锌的EAR分别为10.35mg/d、6.13mg/d，RNI分别为12.5mg/d和7.5mg/d。

去除月经丢失后的成年女性的生理需要量为1.86mg/d，选择0.63mg/d为整个孕期的额外需要，孕妇锌生理需要量为2.49mg/d。选择孕妇锌吸收率建议值为32%。则孕妇EAR为7.78mg/d，RNI为9.5mg/d。

成年女性的生理需要量为1.96mg/d，经哺乳每日丢失锌为2.22mg/d，选择FNB/IOM假定产后由于生育组织退化产生的可用内源性锌为1mg/d，哺乳期额外需要吸收的锌为1.22mg/d。哺乳期妇女生理需要量为3.18mg/d。选择32%为哺乳期妇女锌吸收率的建议值。则哺乳期妇女锌的EAR为9.94mg/d，RNI为12.0mg/d。

由食物摄入锌的不良影响少有报道，对长期补充锌的不良影响的报道主要是对免疫响应的抑制作用、降低高密度脂蛋白和降低铜营养水平。基于Yadrick等锌摄入对铜营养水平影响的研究，观察到成年人锌的有害作用的最低剂量（LOAEL）为60mg/d，采用1.5为不确定系数，成年人锌的UL为40mg/d。基于Walravens和Hambidge对68名婴儿的喂养研究，锌的未观察到的有害作用的剂量（NOAEL）为4.5mg/d。根据各年龄组的参考体重进行调整，推荐各人群的UL见表1-8-7。

建议中国居民各年龄组膳食锌DRIs见表1-8-7。

锌在食物中广泛存在，但含量差别很大，吸收利用率也不尽相同。贝壳类海产品、红肉类、动物内脏等动物性食物都是锌的良好来源，按100g可食部的含量计算，生蚝、海蛎肉、扇贝的锌含量分别为71.20mg、47.05mg和11.69mg；干果类、谷类胚芽和麦麸也富含锌；干酪、虾、燕麦、花生酱、花生等均为锌的良好来源。而植物性食物含锌较低，过细的加工过程可导致大量的锌丢失，如小麦加工成精面粉大约丢失80%的锌。关于食物中锌含量的内容详见本书第二卷食物营养。