对人体健康至关重要——铜的趣话（2）

1、铜对人体健康的影响

铜在人体内分布如图1所示。正常人体内的含铜总量为100～150 mg，其中50%～70%在肌肉和骨骼中，20%在肝脏中，5%～10%在血液中。少量存在于铜酶中。

图1 人体内的铜元素（图片来自网络）

作为我们身体必需的一种微量元素，铜对我们的身体健康非常重要。就是说，人体健康不可缺少的微量元素中包含铜，铜对于人体的血液、中枢神经、免疫系统、头发、皮肤、骨骼组织以及脑、肝和心等内脏的发育和功能都有着重要影响。铜还对我们的心脏有很大的好处[1]。

铜可以促进骨骼的生长，促进血管再生。维护正常的造血机能表现在以下2方面：①促进铁的吸收和运输；②铜蓝蛋白能促进血红素和血红蛋白的合成。维护骨骼、血管和皮肤的正常。铜酶赖氨酰氧化酶促进骨骼、血管及皮肤胶原蛋白和弹性蛋白的交联。当我们皮肤受伤时，如果贴上一片含有铜的敷料或者薄膜，则血管会很快地恢复，皮肤组织也会很快地愈合。

铜能够维护中枢神经系统的健康。含铜的细胞色素氧化酶能促进髓鞘的形成和维持，多巴胺β羧化酶、酪氨酸酶则与儿茶酚胺的生物合成有关。

铜能够保护毛发正常的色素和结构。铜酶酪氨酸酶能催化酪氨酸转为多巴，并进而转为黑色素。铜酶硫氢基氧化酶具有维护毛发结构正常及防止角化的作用。

铜能够保护机体细胞免受超氧离子的毒害。铜对胆固醇代谢、心肌细胞氧化代谢、机体防御机能、激素分泌等许多生理、生化和病理生理过程也有影响。

铜元素可以促进铁元素的吸收，如果我们身体中缺乏铜元素的话，那么对于铁元素的吸收也是非常受影响的。大家都知道，如果我们身体中缺乏铁元素的话，就会导致缺铁性贫血，想要补充铁元素，最应该先补充的就是铜元素。

2、人体中铜缺乏会有哪些危害

1）铜是体内多种重要酶系的成分，起到促进铁的吸收与利用、维持中枢神经系统功能的作用。因此，缺铜时会间接引起贫血，增加人体内各种血管与骨骼的脆性，引起脑组织萎缩等症状，影响智力、身体发育、内分泌和神经系统的功能，还可能引起白癜风及“少白头”等黑色素丢失症。

2）缺少铜我们的心脏可能会引发常见的冠心病、冠状动脉硬化、冠状血栓、冠状坏死、冠状血管瘤等等很多疾病，这些疾病都很要命。

3）少儿缺铜则会表现为全身营养不良、长期腹泻、体重减轻、肝脾肿大、发育迟缓、皮肤苍白、毛发由黑变黄且易断、低色素性贫血。有的患儿还会出现皮疹、浅表静脉扩张、视觉反应迟钝、肌肉张力低下、骨质疏松等。

4）铜元素的缺乏还会引起一种叫“钢丝样头发综合征”的疾病，属于先天性铜代谢缺陷。主要表现为头发硬而卷曲、色浅易断、面色苍白、大脑发育受到影响、智力低下等。

5）缺铜还可引起“三低综合征”，即低血铁、低血铜、低血清蛋白综合征。表现症状有低色素性贫血、面色苍白、水肿、肝脾肿大、易怒、生长发育停滞等。

6）铜缺乏还可促进心肌梗塞等疾病的发生。

可见铜对人体的健康影响不容忽视。

3、如何补铜

世界卫生组织提出每天每公斤体重的婴幼儿铜需要量为80 μg，较大的儿童为40 μg，成人为30 μg。美国提出成人铜的人体每日摄取推荐量（RDA）为2~3 mg，婴儿为5~10 mg。对于长期接受全肠外营养（TPN）的病人，推荐输注液中每天每公斤体重加入20~30 μg的铜。

既然铜对人体健康如此重要，缺少了它可能引起各种疾病。那么大家一定十分关心，如何补铜呢？

1）提倡食补。就是通过日常食物来补充，不要轻易使用药补。铜广泛分布于各种食物，如谷类、豆类、坚果、肝、肾、贝类等（如图2）。经营养学家的检测表明，居含铜食物之首的是猪肝（以每千克食物含铜量计），为25 mg/kg，其次是芝麻，为16.8 mg/kg，其余依次是菠菜、黄豆、芋头、黑豆、扁豆，含铜量分别为13.5、13、12.9、10.8、10.1 mg/kg。另外，萝卜缨、南瓜、白菜、芹菜、小麦、小米等也有一定含量的铜。通常成人每天可从膳食中得到2.5~5.0 mg铜，可充分满足机体需要量。牛乳含铜量很低，约为0.015~0.180 mg/L。人乳含铜量高于牛乳，但随着哺乳期延长含量逐渐降低。因此，在以牛乳进行全人工喂养间或在母乳喂养的后期，应当注意铜的补充。婴幼儿可用猪肝做成肝泥或与瘦肉做成肉饼作为辅助治疗食品或作为预防性食补。

图2 含铜丰富的食物（图片来自网络）

2）值得注意的是某些食物之间有“相克”作用。当遇到如瘦肉、牡蛎等含锌较高食物时，会降低铜的吸收率。另外含铜食物与番茄、柑橘、鲜枣等富含维生素C的食物同吃时，会对食物中铜元素的析放量有抑制作用。最好将两类食物错开时段食用，以免相互干扰而导致“两败俱伤”。

3）补铜并非“多多益善”，长期过量摄入铜会给人带来新的健康问题，如降低人体对铁、锌等微量元素的吸收，诱发缺铁症或缺锌症，甚至可能引起中毒，损害肝脏，导致小脑功能失调等，因此是否需要补铜、怎么补一定要到医院根据医生建议进行。

4）过量饮用果汁会影响人体吸收铜元素，儿童不宜多饮。生活中，很多家长提倡孩子应该多喝果汁。然而，有专家认为，过量饮用果汁，可能会影响人体对铜的吸收，造成贫血。这是由于果汁中含有丰富的果糖，过量摄入会影响人体对铜的吸收。对于中国儿童来说，果汁带来的主要问题是热量过高。由于目前国内儿童接触到的果汁饮品糖分含量普遍偏高，所以会带来很高的热量。对于一些儿童来说，过多的热量会导致孩子食欲下降，影响正常饮食。如果长时间处于这一状况，就会造成蛋白质、矿物质和其他微量元素摄入不足。而对于食欲旺盛的儿童来说，吃了正餐之后还喝很多果汁，最终还会导致肥胖率上升。

5）药补的例子有：①每天口服1%硫酸铜或者葡萄糖酸铜溶液2~3 mg。②使用TPN的病人用30 mg铜加入输液中，可预防铜缺乏。

有些人可能会问，既然铜对人体如此重要，那我干脆就吃点“铜”，或者使用铜锅、铜碗如何？民间不是早就有吃啥补啥的说法吗？

但是很遗憾，铜碗里面游离态的铜很少，指望这个补铜可能没有什么疗效，一般使用铜餐具吃饭是不能补充铜元素的。还有，铜容易和空气中的水，氧气和二氧化碳发生化合反应生成碱式碳酸铜，也就是铜绿，铜绿是有毒的，所以建议不要用铜碗吃饭，如果是觉得身体缺少铜微量元素，最好是在医生的指导下进补。还有，铜锅不宜熬药，铜的化学成分不稳定，易氧化，与中药化学成分反应，会影响药效。

4、铜的杀菌作用

我们已经了解，银具有显著的杀菌作用。其实，铜也有。铜与细菌有什么关系呢？其实它们关系非常大，其间的纠葛已经长达1000多年了[2]。

让我们先来看一个铜、红酒与细菌的故事吧。喜欢喝红酒的朋友们应该都知道法国波尔多红酒（图3），这个红酒远近闻名，味道非常。但是在这种光鲜亮丽的背后，却有一段不为人知的心酸往事。

图3 法国波尔多红酒（图片来自网络）

1878年，整个波尔多地区庄园的葡萄（如图4）都遭受了细菌的袭击。当时，所有的葡萄园都是枝叶凋零，葡萄几近绝收。庄园的主人心急如焚，想尽了各种办法，使用了多种杀菌剂，但是丝毫没有效果。细菌对葡萄的伤害一直肆虐。直到1885年，植物学家米拉德教授发现一种液体可以杀菌，将这种液体广泛地应用到了波尔多地区，化解了这个危机。

图4 波尔多地区庄园的葡萄（图片来自网络）

那么这个神奇的液体究竟是什么，它为什么具有这么强的杀菌作用呢？这种液体就是波尔多液，实际上就是一种硫酸铜溶液，因为含有铜离子，所以具有杀菌作用。从这次葡萄危机以后，人们认识到铜的杀菌作用，从此以后出现了含铜的杀菌剂，开创了铜杀菌的辉煌时代。

让我们再来看一个铜能够杀菌的例子。这是一双不锈钢筷子（图5），但又不是普通的不锈钢筷子，而是用中科院金属所杨柯研究员课题组研发的含铜不锈钢做成的，这种不锈钢又有什么神奇之处呢？我们来看这一碗米饭，分别插两排筷子。拍摄照片的时间是炎热的夏天。

图5 含铜不锈钢的抗菌作用（图片来自网络）

3 d以后的结果可以明显的看到，普通不锈钢筷子周围的米饭已经变黄了，而含铜不锈钢筷子周围米饭的颜色没有丝毫改变。放大看一下变黄米饭的情况，其实就是发霉长毛了，这样的米饭有细菌，是不能吃的。这里含铜不锈钢筷子能够抗菌，铜起到了杀菌的作用。

研究表明，含铜不锈钢还对口腔溃疡有抑制作用，口腔溃疡虽然不是什么大毛病，但是吃饭的时候特别难受。神奇的是使用含铜不锈钢筷子，大大降低了口腔溃疡的发病率。

铜诱导合成金属硫蛋白（MT），而MT可与镉、汞等有害金属结合，使之失去毒性。

科学家发现了铜制品可以杀死很多细菌，有效率可以达到95%，例如铜把手、铜制水龙头等。

早在1893年，瑞士著名植物学家内格里就发现了含有微量铜的水具有惊人的杀菌作用，这种作用称为微作用，就是说只需使用少量的铜就能杀死水中的微生物、藻类以及水生生物。

来自日本的眼科医生高野安雄，呼吁积极利用铜的杀菌功效，他说：“已经发现只要有千分之一的铜离子能杀死蓝藻。在金属离子中，尤其是银、汞和铜的微量效应最强。他们对应氯化物的2×10−6~15×10−6 mol/L的溶液，在37 °C状态下，经过24 h就能杀灭伤寒病菌。”也就是说，少量的铜离子具有很强的杀菌力[3]。

根据日本研究人员在东京市，公共交通工具的手拉环上进行的细菌培养实验，塑料和皮革制成的拉环上有无数细菌，但铜和铅合金制成的拉环上却没有细菌。

2020−04−17报道，镀铜门把手（图6）成了全球抗疫的最新武器。墨尔本一家三维打印公司目前已在多处政府设施和大学安装了铜门牌和铜门把手，科学家称应扩展到医疗设施和各公共场所。

图6 能够杀菌的铜把手（图片来自网络）

在伯明翰塞利橡树医院进行的试验及研究中，科学家们发现医院病房使用铜制产品可以非常快速的杀灭细菌。为了进行这一项试验，这家医院内的所有水龙头、马桶座圈都换成了铜制品。科学家对铜制品每天进行两次的细菌检测，而且与普通的水龙头、马桶座圈等细菌数量相比，发现铜制品的细菌数量减少95%。

由于不锈钢门把手它们看起来干净又让人放心，所以有些人喜欢使用，但事实并非如此。根据美国科学家的最新研究结果，不锈钢门把手上可能滋生数千种病菌，包括格兰氏正负细菌、大肠杆菌和链球菌等。研究人员在黄铜门把手上做了同样的测试，结果令人惊讶：黄铜把手上的细菌比不锈钢把手上的细菌少得多。专家们进行了反复的实验来确定细菌在铜上的死亡率。结果，黄铜上的所有细菌都在7 h或更短的时间内被消灭，而在新抛光的黄铜表面，针对某些细菌的“歼灭战”只用了15 min。因此，专家建议，为了保护公共卫生环境，医院、商店、机场、车站等公共场所应大力提倡使用黄铜门把手，因为黄铜不仅可以杀菌，而且价格便宜，从而保证公共场所的卫生。

铜的微量效应最典型的例子还有在货币中的应用。日本科学家通过检查发现，银币和铜币基本上没有细菌。东京市卫生研究院进行了实验，证明了铜的微量金属效应：在冷冻培养皿表面传播伤寒菌，然后分别放入10日元铜币、5日元黄铜币和1日元铝币（如图7）。24 h后取出，在显微镜下观察，发现10日元铜币和5日元铜币上的伤寒病菌已全部杀灭。1日元铝币上的伤寒病菌繁殖更为旺盛。

图7 日元硬币：10日元(铜)、5日元(黄铜)、1日元(铝)

中国古代就有“铜壶里的水不会发臭”的说法，这是由于铜的作用。工业生产排放的污水恶化了河流、湖泊和海岸的水质，生活垃圾的排放也使水质发生变化。1992年，日本茨城县霞浦开始为约14万居民安排铜制排水管网，以防止厨房生活污水污染水质。随着铜制排水管网的投入使用，微生物的活动受到抑制，微生物繁殖的证据黏液消失，排水管网的网孔变小，生活污水造成的污染也得到控制。该铜排水管网的使用已被新泻、滋贺、熊本等地相关部门采用，生活污水污染已减少近40%。

铜制品的杀菌效果可以用铜让细菌“窒息”，阻止它们呼吸，阻止它们繁殖，破坏它们的DNA来解释。细胞的主要防护层外层膜被攻破，铜离子以势无阻挡地进入细胞内部。使细胞内部一些重要的流程被破坏。铜阻碍细胞新陈代谢—生命必须的生化反应。新陈代谢反应由酶来推动完成，当过量的铜与这种酶结合时使其失去活性，细菌就无法呼吸、进食、消化和产生能量，从而死亡。

铜的杀菌作用在医疗机构应用已久，可以帮助保持器具清洁，在医院医疗器械中使用铜器具的例子有很多，如压舌板、避孕用具、导尿管、消毒盆等。尤其是医院走廊、楼梯扶手、厕所、观察室、手术室、病房等。使用铜和黄铜制成的手柄比其他材料更有益。

近年来，大部分应用了铜微量效应的产品都发挥了实际作用。例如袜子、吊带、床单、毛巾、内衣、口罩、抹布、地漏、空调用滤纸、水管净水器、淋浴喷头等，由铜纤维制成，铜的杀菌作用从而被广泛应用于人们的生活中。

5、结束语

铜与人体健康息息相关，是人体不可缺少的元素，有了足够的铜，人才能健康。人体中缺乏铜会有各种各样的危害。补铜首先提倡食补，即通过日常食物来补充，很多食物中都含有丰富的铜，不要轻易使用药补。而且，使用铜餐具吃饭是不能补充铜元素的。铜还具有明显的杀菌作用，人们据此开发了含铜的杀菌剂，开创了铜杀菌的辉煌时代。

参考文献

[1]金属百科. 铜对人体健康的影响. [2022−09−28].

[2]任玲. 美丽铜话. （2019−07−22）[2022−09−28].
[3]故事365. 铜制品有惊人的杀菌作用. （2010−11−25）[2022−09−28].

作者简介：贾成厂（1949—），男，北京科技大学教授、博士生导师。1982年毕业于北京钢铁学院金属材料系，获学士学位。1987年获日本东北（TOHOKU）大学硕士学位。1990年获得日本东北（TOHOKU）大学博士学位。获国家发明专利30余项。在国内外学术期刊上发表论文300余篇，其中被SCI检索100余篇，被EI检索150余篇。主编、副主编、参编、参译学术专著近20本，获教育部科技进步二等奖、中国冶金教育协会优秀教材一等奖等荣誉。担任《金属世界》编委、特邀撰稿人