Роль минеральных веествв организме человека
Многие элементы в виде минеральных солей, ионов, комплексных соединений и органических веществ входят в состав живой материи и являются незаменимыми нутриентами, которые должны ежедневно потребляться с пищей. Содержание минеральных веществ в основных продуктах питания приведено в табл. 5.1.
В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (табл. 5.2). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержание в нем находится в относительном постоянстве.
Роль минеральных веществ в организме человека чрезвычайно разнообразна, несмотря на то, что они не являются обязательным компонентом питания. Минеральные вещества содержатся в протоплазме и биологических жидкостях, играют основную роль в обеспечении постоянства осмотического давления, что является необходимым условием для нормальной жизнедеятельности клеток и тканей. Они входят в состав сложных органических соединений (например гемоглобина, гормонов, ферментов), являются пластическим материалом для построения костной и зубной ткани. В виде ионов минеральные вещества участвуют в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови и другие физиологические процессы организма.
В зависимости от количества минеральных веществ в организме человека и пищевых продуктах их подразделяют на макро– и микроэлементы. Так, если массовая доля элемента в организме превышает 10 –2%, то его следует считать макроэлементом.
Таблица 5.1.Минеральный состав основных продуктов питания [по данным И.M. Скурихина, M.H. Волгарева "Химический состав пищевых продуктов", 1987]
| Пищевые продукты | Макроэлементы, мг | Микроэлементы, мкг | ||||||||||||||
| Ка-лий | Каль-ций | Маг-ний | Нат-рий | Сера | Фос-фор | Хлор | Же-лезо | Иод | Ко-бальт | Мар-ганец | Медь | Фтор | Хром | Цинк | Моли-бден | |
| Хлеб: | ||||||||||||||||
| ржаной формовой | 5,6 | – | 2,7 | |||||||||||||
| формовой из пшеничной муки I сорта | – | 1,8 | – | 2,2 | 12,8 | |||||||||||
| Молочные продукты: | ||||||||||||||||
| молоко коровье | 0,8 | |||||||||||||||
| творог жирный | – | – | – | – | – | – | – | |||||||||
| сыр российский | – | – | – | – | – | – | – | – | ||||||||
| Мясо: | ||||||||||||||||
| свинина | 64,8 | 6,6 | 28,5 | 13,5 | ||||||||||||
| говядина | 10,2 | 7,2 | 8,2 | 11,6 | ||||||||||||
| баранина | 9,8 | 25,1 | 83,6 | 2,7 | 8,7 | |||||||||||
| Рыба: | ||||||||||||||||
| речной карп | ||||||||||||||||
| морская треска | ||||||||||||||||
| Овощи: | ||||||||||||||||
| капуста белокочанная | ||||||||||||||||
| картофель | ||||||||||||||||
| морковь | ||||||||||||||||
| Фрукты: | ||||||||||||||||
| слива | ||||||||||||||||
| яблоко |
Таблица5.2. Суточное поступление химических элементов в организм человека (в мг) [Ю. H. Кукушкин. Химические элементы в организме человека, 1998]
| Элемент | Взрослые | Дети | Элемент | Взрослые | Дети |
| К | 2000–5500 | Cr | 0,05–0,2 | 0,04 | |
| Na | 1 100–3300 | Со | около 0,2 (витамин B12) | 0,001 | |
| Ca | 800–1200 | Mg | 300–400 | ||
| Cl | Zn | ||||
| PO43– | 800–1200 | Fe | 10–15 | ||
| SO42– | – | Mn | 2,0–5,0 | 1,3 | |
| I | 0,15 | 0,07 | Cu | 1,5–3,0 | |
| Se | 0,05–0,07 | – | Mo | 0,075–0,250 | 0,06 |
| F | 1,5–4,0 | 0,6 |
Доля микроэлементов в организме составляет 10 –3–10 –5 %. Если содержание элемента ниже 10 5 %, его считают ультрамикроэлементом. К макроэлементам относят калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор и серу. Они содержатся в количествах, измеряемых сотнями и десятками миллиграммов на 100 г тканей или пищевого продукта. Микроэлементы входят в состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячными долями миллифамма и являются необходимыми для его нормальной жизнедеятельности. Микроэлементы условно делят на две группы: абсолютно или жизненно необходимые (кобальт, железо, медь, цинк, марганец, иод, бром, фтор) и так называемые вероятно необходимые (алюминий, стронций, молибден, селен, никель, ванадий и некоторые другие). Микроэлементы называют жизненно необходимыми, если при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма. Характерным признаком необходимого элемента является колоколообразный вид кривой зависимости ответной реакции организма от дозы элемента (рис. 5.1).
При малом поступлении данного элемента организму наносится существенный ущерб. Он функционирует на грани выживания. В основном это объясняется снижением активности ферментов, в состав которых входит данный элемент. При повышении дозы элемента ответная реакция возрастает и достигает нормы (на кривой представлено в виде плато). При дальнейшем увеличении дозы проявляется токсическое действие избытка данного элемента, в результате чего не исключается и летальный исход.
Распределение микроэлементов в организме зависит от их химических свойств и очень разнообразно. Железо, например, является составной
Рис. 5.1. Зависимость ответной реакции (R) от дозы (n) жизненно необходимых элементов
частью гемоглобина, миоглобина и других дыхательных пигментов, то есть веществ, участвующих в поглощении и транспорте кислорода во все ткани организма; атомы меди входят в активный центр рада ферментов и т.д.
Действие микроэлементов может быть и опосредованным – через влияние на интенсивность или характер обмена веществ. Так, некоторые микроэлементы (например, марганец, цинк, иод) влияют на рост, и их недостаточное поступление в организм с пищей тормозит нормальное физическое развитие ребенка. Другие микроэлементы (например, молибден, медь, марганец) принимают участие в репродуктивной функции, и их недостаток в организме отрицательно влияет на эту сторону жизнедеятельности человека.
К наиболее дефицитным минеральным веществам в питании современного человека относятся кальций и железо, к избыточным – натрий и фосфор.
Недостаток или избыток в питании каких–либо минеральных веществ вызывает нарушение обмена белков, жиров, углеводов, витаминов, что приводит к развитию рада заболеваний. Ниже приведены характерные (типичные) симптомы при дефиците различных химических элементов в организме человека:
| Ca | Замедление роста скелета |
| Mg | Мышечные судороги |
| Fe | Анемия, нарушения иммунной системы |
| Zn | Повреждение кожи, замедление роста, замедление полового созревания |
| Cu | Слабость артерий, нарушение деятельности печени, вторичная анемия |
| Mn | Бесплодие, ухудшение роста скелета |
| Mo | Замедление клеточного роста, склонность к кариесу зубов |
| Со | Злокачественная анемия |
| Ni | Учащение депрессий, дерматиты |
| Cr | Симптомы диабета |
| Si | Нарушение роста скелета |
| F | Кариес зубов |
| I | Нарушение работы щитовидной железы, замедление метаболизма |
| Se | Слабость сердечной мышцы |
Наиболее распространенным следствием несоответствия в рационе количества кальция и фосфора является кариес зубов, разрежение костной ткани. При недостатке фтора в питьевой воде разрушается зубная эмаль, дефицит иода в пище и воде приводит к заболеваниям щитовидной железы. Таким образом, минеральные вещества очень важны для устранения и профилактики ряда заболеваний.
Перечислим причины нарушения обмена минеральных веществ, которые могут иметь место даже при их достаточном количестве в пище:
а) несбалансированное питание (недостаточное или избыточное количество белков, жиров, углеводов, витаминов и др.);
б) применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, обуславливающих потери минеральных веществ, например, при размораживании (в горячей воде) мяса, рыбы, или при удалении отваров овощей и фруктов, куда переходят растворимые соли;
в) отсутствие своевременной коррекции состава рационов при изменении потребности организма в минеральных веществах, связанной с физиологическими причинами. Так, например, у людей, работающих в условиях повышенной температуры внешней среды, увеличивается потребность в калии, натрии, хлоре и других минеральных веществах в связи с тем, что большая их часть выводится из организма с потом;
г) нарушение процесса всасывания минеральных веществ в желудочно–кишечном тракте или повышение потерь жидкости (например, кровопотери).