钒对糖尿病(生命之里天然含钒矿泉水真的治疗糖尿病吗)

• 1、这个人体必需微量元素，糖尿病患者可根据医嘱适量地摄取它
• 2、“金属维生素”——钒
• 3、科普：微量元素钒、锰、锌、铬、镁、硒与糖尿病之间的关联

这个人体必需微量元素，糖尿病患者可根据医嘱适量地摄取它

钒属于人体必需微量元素。在自然界分布很广，淡水和海水都含有钒。钒进入人体的途径主要有两条，一是从饮食中摄入，一是从呼吸道和皮肤进入。水溶性的钒离子容易被吸收，吸收率可达10%。血液中的钒大约95%存在于血浆中，20世纪80年代发现钒在体外的类胰岛素作用。

1995年以来大量的临床试验发现钒对Ⅰ、Ⅱ型糖尿病均有作用。日本学者KanaseSasaki等人用高钒水进行试验，发现摄入饱和脂肪酸饮食的健康妇女，饮用含60微克/升钒矿泉水后，虽然对血糖没有明显的影响，但是有效地提高胰岛素受体的敏感性。

日本微量元素研究所所长橘田力先生对山梨县两大水系（相模川和富士川）地区的慢性病流行病学进行了调查，结果表明相模川中的玄武岩水系中的钒含量为130~140微克/升，糖尿病的死亡率低于富士川水系。

从大量的试验中可以看出，钒可以刺激造血功能，改善营养性贫血的症状、促进心血管的收缩，降低心血管病的死亡率，但是过多的钒可能会引起基因的突变、干扰细胞的微管和微管蛋白的有丝分裂、引起DNA的损伤。

微量元素钒是维持体内正常生命活动所不可缺少的营养元素之一。而在未发现钒是人体必需的微量元素之前，就已有人用钒的化合物治疗结核病、贫血症等疾病，并取得了良好的效果。通常吸烟会阻碍钒的吸收，因此，吸烟者要注意钒的补充。

钒的生理功能是多方面的，例如，它有助于脂肪和胆固醇的新陈代谢；增强机体的造血功能；维护心血管系统和肾脏功能的发挥，加强心肌的收缩能力；促进骨骼和牙齿的生长发育；并有类胰岛素的作用，能够促进体内糖类的分解和转化，为人们进行正常活动提供所需的能量等。

因为微量元素钒具有类胰岛素的作用，所以人体内缺乏钒会影响到糖类的代谢，有可能患上糖尿病。除此之外，牙齿的保护层牙釉质也易遭到破坏，生成龋齿；

而身体的生长发育也会变得迟缓，并影响体内血红素的合成，易生成贫血症；并且还会造成脂肪和胆固醇的含量失调，有可能导致动脉硬化和心血管疾病的生成。对于胰岛素依赖型糖尿病患者来说，他们可根据医嘱适量地摄取钒，以此来控制病情。

钒元素能有效降低血糖，改善糖尿病症状，促进人体新陈代谢，抑制胆固醇，并能延长胰岛素的作用时间，对预防糖尿病和减肥有一定作用。

动物实验证明了钒的降血糖功效，但其科学原理是什么呢？曾任日本肥胖学会会长的奥田拓道教授（爱媛大学医学部）的研究揭开了钒降血糖的科学道理，钒的浓度在1μg以上就可以抑制不依赖荷尔蒙作用而进行的脂肪分解。

钒的摄入是食物疗法、运动疗法以外的非药物降低血糖的有效疗法。在钒登场之前，能够有效地防止糖尿病的方法只能是通过节食和运动降低体重、改变肥胖体质，使脂肪内的油滴减小，提高卵磷脂的密度，杜绝脂肪的自然分解维持正常地胰岛素分泌，除此之外别无他路。但钒的登场又增加了一条有效地防止糖尿病的途径。

钒的作用就是有效地斩断了脂肪自然分解的根源，终止了上述游离脂肪酸的增多促使胰岛素异常多量分泌的恶性循环，保持人体血糖的正常值。是今为止发现的能够阻止脂肪自然分解的一种物质。

在现实中不少的糖尿病患者通过饮用含钒水阻止了脂肪的自然分解，达到了降低血糖的效果，当然这是钒的主要功能。

“金属维生素”——钒

文章转载自“战略性关键金属科普平台”

“金属维生素”——钒

(图源摄图•新视界)

1 认识钒元素

钒先后被两次发现。1801年，墨西哥城的矿物学教授节烈里瓦在钒酸铅矿石中首次发现了这种元素，并将其送到巴黎进一步研究，然而法国化学家推断它是一种被污染的铬矿石。1830年，瑞典化学家塞夫斯特伦在研究瑞典斯马兰矿区的铁矿时，在被酸溶解后的黑色残渣中再次发现了钒。由于其化合物五颜六色，十分漂亮，因此将北欧神话中美丽女神“凡娜迪丝”（Vanadis）的名字赋予了它。

图1 节烈里瓦，左；塞夫斯特伦，右

（图源百度百科）

钒（V）在元素周期表中位于第四周期第五副族，属于第一排过渡族金属。在自然界中具有4种氧化价态（ 2、 3、 4、 5），地核中可能为0价。钒是地球上广泛分布的微量元素之一，主要赋存于磁铁矿、磷酸盐岩、含铀砂岩和粉砂岩矿床中。铝土矿、石油、煤、油页岩、石煤和焦油砂等富含有机碳的物质中也呈现较高的含量，但至今尚未发现独立存在的钒矿物。

图2 钒的物理化学性质

2 开辟“钒蓝海”

优异性能多

钒是一种银灰色难熔难挥发的稀有金属。具有刚柔并济的性质，活泼多变的价态，艳丽多彩的光泽。高纯度的钒质地坚硬，无磁性，具有延展性好、不易氧化、质量轻等特性。当它被加入常规金属形成合金时，能显著提高合金的塑性、延展性、柔韧性与强度。

图3 a高纯钒（图源范例网）；b水硅钒钙石（图源百度图片）；c钒铅矿石（图源花瓣网）；d钒钙铀矿（图源百度图片）

应用领域广

钒在钢铁工业、冶金化工、航空航天、国防军工、医药、颜料、玻璃、新能源电池等领域均有重要应用，有“金属维生素”、“化学面包”、“现代工业的味精”之称。

图4 2001-2019年我国钒消费结构变化

（资料来源：中国钢铁工业协会；中国钢研；国家统计局；前瞻产业研究院）

（1）

含钒钢筋

钒在钢铁工业中主要用作合金添加剂，我国90%左右的钒用于钢铁工业。利用加钒对钢材进行微合金化，既能极大地提升产品的强度、韧性、耐高温性、抗腐蚀性，又可以节约钢材消耗量。相较于普通热轧钢筋，含钒钢筋在连铸、加工等方面具有独特优势，具备抗震性能优良、屈强比高、屈服强度波动范围小、延伸率高、弯曲性能好、低时效、易焊接等特性。利用（钒）微合金化将钢筋强度由400兆帕提升到500兆帕，理论上可节约15%～20%的钢筋消耗量。按照我国钢铁行业平均能源消耗与碳排放数据测算，平均每年可节约1.1亿吨以上标准煤消耗、可减少3.7亿吨以上二氧化碳排放，这对于推动钢铁行业碳达峰及降碳具有积极作用。

图5 攀钢含钒钢筋（图源中国钢铁新闻网）

（2）

钒电池

钒电池（全钒氧化还原液流电池）是一种高效储能和高效输出的装置。钒电池储能系统由正负电极、电解液储液罐、离子交换膜组件等几部分构成。通过电解液中钒离子的价态变化产生电流流动，循环使用次数可达5000次至1万次，是锂电池的10倍以上。钒电池的功率大、容量大、效率高、寿命长、响应速度快、可瞬间充电、安全性高、成本低，已成为可再生能源储能、电网调峰、备用电源等领域的首选技术之一，被称为“电力银行”。

图6 全钒液流电池概述图（图源百度百科）

图7 全国产化材料200KW全钒液流电池系统

图8 装有钒电池的集装箱（图源经济日报）

（3）

医疗

钒元素在人体新陈代谢、牙齿发育中至关重要。国内外对钒化合物的研究早期多集中于降糖作用。钒可以促进糖的代谢，促进血红细胞生长。具有良好的类胰岛素作用，可保护胰岛细胞，降低体内血糖含量。

图9 钒细胞中钒的存储机制

图10 1型和2型糖尿病的原因（Chatterjee et al., 2013）

（4）

钒的同位素

钒共有31种同位素，其中天然存在的包括V（0.25%）和V（99.75%）两个稳定同位素，其余全部通过人工合成。作为多价态的元素，钒同位素在自然界中存在显著分馏，可以作为地球化学示踪剂来制约高温和低温地质过程的物理化学状态，特别是氧化还原条件的变化。目前中国科学技术大学金属稳定同位素实验室可以进行极高精度的钒同位素组成测试。

①钒同位素可以鉴别磁铁矿控制的地质过程

磁铁矿是地质过程中广泛出现的暗色矿物，钒在磁铁矿中显著相容。岩浆演化过程中，磁铁矿结晶会优先富集V，导致残余熔体的V同位素组成变重。

图11 V在磁铁矿结构中的赋存状态

（图源北京同步辐射装置科研亮点）

图12 实验测定磁铁矿与含水花岗岩熔体之间的V同位素分馏系数（Sossi et al., 2018）

图13 冰岛Hekla和马里亚纳Anatahan熔岩的V同位素组成（Prytulak et al., 2018）

图14 基拉韦岩浆湖的V同位素组成（Ding et al., 2020）

② 钒同位素可以制约核幔分异过程

钒在地核形成氧逸度范围存在 2和 3价；钒在金属中以0价存在，因此地核形成过程可能产生钒同位素分馏。相应的分馏系数可以通过测量金属和硅酸盐熔体平衡实验中两相的钒同位素组成获得。

图15 深部岩浆洋模型（Wood et al., 2006）

图16 高温高压实验样品的结构（Zhang et al., in prep）

③ 钒同位素在古环境示踪方面有巨大潜力

作为一个氧化还原敏感元素，钒在沉积物中的富集程度随海水氧化还原状态的变化而变化。对现代大洋各类沉积物的钒同位素研究发现，不同氧化状态的沉积环境中，钒的沉积过程伴随的同位素分馏截然不同。因此，V同位素组成可以示踪局部水体甚至是全球海水的氧化还原程度。

图17 氧化还原敏感微量元素与海洋-大气氧化还原演化（Sahoo et al., 2012）

图18 海洋沉积物的钒同位素组成（Wu et al., 2020）

3 了解钒资源

钒是我国重要的战略资源，当前储量位居世界第一

据美国地质调查局(USGS)统计，全球已探明的钒矿总金属储量为2200万吨，主要分布在中国、俄罗斯、澳大利亚、南非、巴西、美国等地，其中我国钒矿总金属储量约为950万吨，居世界第一。

图19 世界主要国家2020年钒储量分布

（数据来源：美国地质调查局Mineral ComModity Summaries, 2021）

中国钒资源分布，主要来自于钒钛磁铁矿及沉积型钒矿资源

（1）

钒钛磁铁矿

由于V的离子半径（0.061nm）与Fe（0.063nm）相近，因此钒在自然界中以类质同象的形式广泛赋存于含铁矿物中。目前，世界上已探明的钒资源量主要来源于钒钛磁铁矿。我国钒钛磁铁矿主要分布于四川攀西与河北承德地区，矿床规模巨大。张家口、内蒙古赤峰、辽宁省建平等地区也发现多处超贫钒钛磁铁矿矿床或矿点，具有一定的资源开发潜力。

图20 攀枝花钒钛磁铁矿（图源矿道网）

（2）

沉积型钒矿资源

我国特有的一种低品位含钒资源。是指赋存于富有机质（TOC> 5%）和还原硫（TS> 1%）的黑色碳质页岩中，通过沉积成矿作用形成于陆内和大陆边缘的海相缺氧环境下的钒矿床，常与 Ni、Mo、U、P、S、Au、Ag、Ba、PGE 等元素伴生产出。中国沉积型钒矿资源非常丰富，主要分布在陕西、湖南、湖北、贵州等17个省区，形成了塔里木克拉通北缘、扬子克拉通北缘和扬子克拉通东南缘三大沉积型钒矿成矿带。主要成矿时代为寒武纪。矿床规模以中小型为主，大型钒矿较少。矿石品位较低，钒的赋存状态较复杂，选冶成本较高，总体上资源禀赋一般。

图21 南秦岭千家坪钒矿矿体特征。a—条带状钒矿石；b—条带状矿石中夹泥质岩透镜体；c—钒矿层中赋存的磷结核；d—第一岩性段条带状矿石与第二岩性段泥质灰岩接触带（徐林刚等，2022）

据国际钒技术委员会统计，2020年全球钒消耗量为10.3万吨金属钒当量。以目前的消耗速度，全球现有可经济开采钒金属量仅能供人类使用200年。钒钢相关性及基于ARIMA模型的部门需求预测表明，2026年我国钒需求量将达到峰值，届时需求量为11.62万吨，随后维持在10.79万~10.90万吨高位震荡。

图22 2020-2035年我国钒需求趋势预测图

（资料来源：吴晴等，2021）

钒的提取与回收

钒的提取方法主要包括湿法提钒及火法（氧化）提钒。湿法提钒是从含钒钛磁铁矿石中直接提取钒。火法提钒是通过火法冶金得到含钒铁水，再经氧化得到钒渣，富集后成为制造钒铁合金的原料。传统提钒工艺存在成本高、二次污染等缺点。未来应积极推动技术创新，向低成本、绿色化、高回收率的方向发展。

除了钒矿资源，含钒废弃物中也含有多种具有重要经济价值的金属。含钒废弃物种类繁多，包括含钒钢渣、提钒尾渣、失活催化剂以及钒电池失效电解液等。将含钒废弃物作为二次资源回收利用，不仅可以带来不俗的经济、环境效益，对于资源的循环利用也有重要意义。

图23 钢渣尾渣提钒工艺方法

（资料来源：发明专利 CN103614565B）

参考资料

向上滑动阅览

[1]付雪瑞,徐林刚,丁建华,叶会寿,李雷,崔玉宝,门文辉,宁江超.中国沉积型钒矿成矿规律与找矿方向[J].矿床地质,2021,40(06):1160-1181.

[2]何惠平,贾林海. 推进含钒钢筋应用刻不容缓[N]. 中国冶金报,2021-11-10(001).

[3]李鹏,向国洪,王勇军,王会芳,刘雷,李克忠.钒的应用研究综述[J].化工管理,2021(01):72-73.

[4]吴晴,张照志,潘昭帅,张泽南,徐恒逸.2020—2035年我国钒需求预测[J].中国矿业,2021,30(05):48-56.

[5]徐林刚,付雪瑞,叶会寿,郑伟,陈勃,方正龙.南秦岭地区下寒武统黑色页岩赋存的千家坪大型钒矿地球化学特征及成矿环境[J].地学前缘,2022,29(01):160-175.

[6]徐正震,梁精龙,李慧,郭佳明.含钒废弃物中钒的回收研究现状及展望[J].矿产综合利用,2020(03):8-13.

[7]https://baike.baidu.com/item/钒/720193#viewPageContent.

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科普：微量元素钒、锰、锌、铬、镁、硒与糖尿病之间的关联

糖尿病与微量元素密切相关，目前发现主要是这几种微量元素最为密切，给大家科普一下。
一、钒
罗伯特·吉勒(RobertM.Giller)医师在(天然方剂)一书中强调，钒是一种天然的元素，对许多糖尿病息者都很有帮助。糖尿病息者可以缓冲形式摄取，而其类胰岛拿性质可以增加肌肉与肝脏对葡萄糖、蛋白质的吸收。
比利时布鲁塞尔的研究人员利用实验动物进行研究，结果发现钒化合物会利用不同的讯息路径(signalingpathway)，模拟胰岛素的活性。摄取乙醯丙酮酸钒(vanadylacetylacetonate)的动物在血浆或组织中都含有大量的钒，这可能是由于乙藏丙酮酸钒在肠道的吸收性非常好的缘故。有机的钒化合物，特别是乙醯丙酮酸钒，比钒硫酸盐(vanadylsulfate)更能安全而有效地矫正糖尿病大鼠的高血糖症与肾脏糖解障碍。
这不只表示乙醯丙酮酸钒在肠道的吸收较好，更显示出乙醯丙酮酸钒的类胰岛紊活性较高。高血糖症表示循环血液中所含的葡萄糖浓度较高，在糖尿病患尤其严重。西班牙的研究人员利用年轻与年老的spragye-dawley品系大鼠进行研究，结果印证了接受钒或钒酸盐治疗的大鼠，肾脏中所含的钒浓度比未接受治疗的大鼠高。
法国的研究人员针对来自法国与美国加州等不同地区的68种葡萄酒进行研究，以明了其钒的含量。结果发现，红酒中所含的钒浓度，从每公升7~90微克不等，白酒中所含的钒浓度，则从每公升6.6-43.9微克不等。葡萄酒存放的时间愈久，其中所含的钒就愈多。最后，研究人员从本研究推知，法国人平均每人每天从饮食中摄取11微克的钒。
美国人所罹患的健康问题中，糖尿病、肥胖，以及心血管疾病都名列前茅，表示社会大众都过于轻忽钒的重要性。目前尚不清楚钒的饮食需求量，一般的西方饮食每天大约可以提供15~30微克的钒。可以提供钒的食物，包括：蘑菇、荷兰芹、莳萝，以及黑胡椒。目前市面上可以买到许多不同配方的钒，例如：钒硫酸盐。
二、锰
锰元素能刺激胰岛细胞分泌与释放胰岛素，锰缺乏会引起前胰岛素M-PNA水平降低,致使胰岛素生成减少。
锰离子是细胞内的天然免疫激活剂和警报素，目前主要研究认为可以提高肿瘤免疫治疗的效果。
最近一项研究发现，研究人员从全国妇女健康计划观察研究（WHI-OS）中纳入了84285名没有糖尿病史的绝经后妇女。然后在参与WHI临床试验（WHI-CT）的62338名妇女中进行了重复分析。发现较高的锰摄入量与较低的2型糖尿病风险直接相关，而与已知危险因素无关。
当然，锰也不能补太多，否则会导致肌张力增加，血压升高等不良问题出现了。
三、锌
雅罗斯拉夫尔州立大学的科学家们证明了微量元素的浓度变化与前驱糖尿病之间的关系，在此过程中，研究人员发现锌对于2型糖尿病起到了至关重要的作用，获得的数据表明，锌代谢紊乱对于糖尿病的发展非常重要。单个微量元素，其中包括锌、铬、钒等对胰岛素信号的转导作用。同时，许多有毒金属，如镉、汞也会导致胰岛素抵抗的形成，这是发展为2型糖尿病的先决信号。
这项研究的结果强调锌代谢对于糖尿病发病机理的重要性。此外，研究人员建议评估体内锌水平，了解这种疾病的风险，可以将含有锌的食品添加剂作为一项2型糖尿病的预防措施。详细见：JTraceElemMedBiol：科学家首次证实锌对于2型糖尿病的神奇作用
最近还发现锌具有抗腹泻，以及用于新冠肺炎的辅助治疗作用。
四、铬
美国《食物与营养百科全书》总结铬在人体内的功能有三项：①它是活性铬—葡萄糖耐量因子（GTF）的组成成分，能协助胰岛素发挥作用，促进机体碳水化合物、脂肪代谢的正常进行；②它是核糖核酸和脱氧核糖核酸的稳定剂；③它是某些酶的激活剂。
胰岛素起作用要消耗铬。每个分子的胰岛素起作用都要消耗2个原子的铬。而铬与钙元素不同，人体内的铬一旦被动员，就不会再回吸收利用，身体只能利用10%左右，其他的铬都通过尿而排泄。尿铬的化验与尿锌不同，尿锌过高，说明体内锌太多，而尿铬高反而说明铬的丢失严重，尿铬越高缺铬越严重。所以糖尿病病程越长，用药量越大，缺铬越严重。而缺铬又加重胰岛素抵抗，这就是糖尿病人为什么血糖越来越难控制，并发症越来越多的重要原因。
1999年天津的专家对糖尿病人补铬4周后，发现病人的餐后2小时血糖明显下降，有效率达60%~73.3%，表明铬确有辅助降糖作用，可见铬在糖尿病预防中有重要意义。
微量元素铬有多种价态，常见的为3价和6价，价态不同性质也不同。6价铬对身体有毒害作用，绝对不能食用。对我们身体有益的是3价铬，有充分的证据表明，每天口服1000微克的3价铬是绝对安全的。
普通的3价铬（无机）在体内吸收率低、活性差，只有与氨基酸复合成活性铬—葡萄糖耐量因子（GTF）后，才能表现出较强的生理功能。
铬在体内是以活性铬形式被利用的。各种研究表明：糖尿病人对活性铬的需求量大，并且不能将饮食中的无机铬合成足够的活性铬。为避免糖尿病人体内的有限活性铬资源耗尽，宜直接食用从啤酒酵母或牛初乳中提取的活性铬，但这两种铬提取和提纯难度较大。可喜的是，在我国体外合成活性铬已取得突破性进展，这种活性铬可被身体直接利用，临床应用效果很好。
在自然界中，含铬比较高的谷物类是小麦的麸皮，每kg含50μg，其次是山野菜及坚果类15~50μg/kg。海产品稍高约100μg/kg。动物肝脏内约10-30μg/kg。啤酒酵母内含铬约5~10μg/kg。用上述食物补铬对健康人可以防止缺铬，每日补充量为50μg左右。但糖尿病人每天至少需要200μg铬。
人们生活中经常食用的禽、鱼的铬含量都偏低，水果、蔬菜及谷类制品中的铬含量差别较大。目前已经知道：动物的肝脏、啤酒酵母、黑胡椒及牛初乳中含有较高的铬，常吃这样的食品对身体补铬有益。
五、镁
镁是胰岛素的第二信使，缺镁会阻断胰岛素各种效应的发挥，干扰细胞代谢的正常进行。新近研究表明，糖尿病者伴发心、肾、视网膜及神经病变合并症可能与缺镁有一定关系。血清镁水平与这些并发症发生率呈负相关。在血清镁很低的情况下，糖尿病人仍有大量镁从尿中排出。因此，第五届国际镁会议报道，镁元素可改善糖耐量，减少胰岛素的用量。
六、硒
日本国立健康营养研究所发现硒元素能明显促进细胞对糖的摄取,具有与胰岛素相同的调节糖代谢的生理活性。
另外，糖尿病病人中60-80%存在营养不良或不均衡的情况。特别是矿物质和微量元素。1型糖尿病患者常存在维生素A、B1、B2、B6、C、D、E等缺乏。在2型糖尿病患者中，以B族维生素、β-胡萝卜素及维生素C、D、E缺乏较为常见。