Минеральные вещества представляют собой важные пищевые элементы, которые поступают в организм человека с продуктами питания. Они входят в состав веществ, которые составляют живую протоплазму клеток, где в качестве основного компонента выступает белок.

Значимость для жизнедеятельности

Минеральные вещества присутствуют в составе межтканевых и межклеточных жидкостей, придавая им определенные осмотические свойства. Есть они и в костях скелета, опорных тканях, где создают им особую прочность.

Минеральные вещества есть в составе эндокринных желез:

• йод содержится в щитовидной железе;
• цинк присутствует в половых железах.

Ионы фосфора, железа принимают участие в передаче нервных импульсов, которые обеспечивают свертываемость крови.

Важность для детей

Существенное значение имеют минеральные вещества для детей. Повышенная потребность растущего организма в таких элементах объясняется тем, что развитие связано с увеличением массы клеток, процессом минерализации скелета, что возможно только при систематическом поступлении их в детский организм.

Значение минеральных веществ очевидно, поэтому так важно, чтобы при питании детей использовались продукты, содержащие микро и макроэлементы.

Макроэлементы в продуктах присутствуют в существенных количествах: десятках и сотнях мг %. Среди них выделяют: кальций, фосфор, натрий, калий, магний.

Микроэлементы в пищевых продуктах содержатся в незначительных количествах: железо, медь, кобальт, цинк, фтор.

Значимость кальция

Этот химический элемент является постоянной составной частью крови. Именно это минеральное вещества в питании нужно для процессов деятельности и роста клеток, регуляции проницаемости их мембран, передачи нервных импульсов. Кальций необходим для контроля активности ферментов, мышечных сокращений.

Он выступает основным структурным элементом при формировании костей скелета. Потребность в кальции высока у детей, в организмах которых происходят костеобразовательные процессы, а также у беременных женщин, кормящих матерей.

В случае длительного недостатка кальция в пище появляются нарушения в костеобразовании, у детей развивается рахит, у взрослых появляется остеомаляция.

Недостаточное содержание минеральных веществ вызывает появление множества проблем не только физического, но и психологического плана.

Кальций считают сложно усвояемым элементом. Это зависит от его соотношения с иными компонентами пищи, например, с магнием, фосфором, жиром, белком.

Среди тех продуктов питания, в которых он присутствует в существенном количестве, выделяют: ржаной и пшеничный хлеб, овсяную, гречневую крупу.

При избытке в пище жира снижается всасывание кальция, так как образуется существенное количество его соединений с жирными кислотами.

В подобных ситуациях желчных кислот не хватает для превращения кальциевых мыл в растворимые комплексные соединения, в результате чего они не усваиваются, выделяются вместе с калом. Благоприятным считается соотношение жиров с кальцием из расчета: 10 мг на 1 г жира.

Негативно на этот процесс воздействует и избыточное количество магния в рационе питания. Соли этого щелочноземельного металла также нуждаются в желчных кислотах, поэтому снижается усвоение кальция. Щавелевая кислота, содержащаяся в шпинате, щавеле, какао, ревене, также негативно отражается на усвоении кальция организмом человека.

Максимальное количество этого важного элемента человек получает из молока и молочных продуктов. Также он содержится в фасоли, петрушке, зеленом луке. Отличным источником кальция является костная мука, которую вполне можно добавлять в мучные изделия и каши. Существенна потребность в кальции у больных, имеющих травмы костей. При недостатке его, человеческий организм восстанавливается гораздо дольше.

Значимость фосфора

К минеральным веществам относятся соединения, в составе которых есть этот неметалл. Именно фосфор - тот компонент, который входит в структуру важных органических веществ: нуклеиновых кислот, ферментов, он нужен для формирования АТФ. В организме человека большая часть этого элемента находится в костной ткани, а около десяти процентов его присутствует в мышечной ткани.

Суточная потребность в нем организма составляет 1200 мг. Увеличивается потребность в элементе в случае недостаточного поступления с пищей белка, а также при существенном повышении физических нагрузок.

В продуктах питания, имеющих растительное происхождение, фосфор содержится в а также разных производных ортофосфорной кислоты, например, в форме фитина. Это подтверждает важность и значимость содержания в воде фосфора в виде ионов.

Железо - важнейший микроэлемент

Продолжим разговор о том, почему так важны минеральные вещества. Соли железа требуются организму для биосинтеза веществ, полноценного дыхания, кроветворения. Железо принимает участие в окислительно-восстановительных и иммунобиологических реакциях. Оно есть в составе цитоплазмы, некоторых ферментов, клеточных ядер.

Переизбыток железа оказывает токсическое воздействие на селезенку, печень, головной мозг, приводит к воспалительным процессам в человеческом организме.

В случае алкогольной интоксикации происходит накапливание железа, результатом чего будет и меди.

Несмотря на то, что оно есть в различных продуктах питания, в легкоусвояемой форме железо присутствует только в печени, мясных продуктах, яичном желтке.

Предназначение цинка

Недостаток этого микроэлемента способствует снижению аппетита, появлению анемии, ослаблению остроты зрения, выпадению волос, появлению многочисленных аллергических болезней и дерматита. В итоге у человека развиваются длительные и частые простудные заболевания, а у мальчиков наблюдается торможение полового развития. Данный элемент содержится в сухих сливках, твердых сырах, кукурузе, луке, рисе, чернике, грибах. Только при достаточном содержании данного элемента в воде, пище, можно рассчитывать на полноценное физиологическое развитие подрастающего поколения.

Ультра микроэлементы: селен

Минеральные вещества в почве, пище, содержащей этот элемент, способствуют повышению иммунитета. При недостатке селена увеличивается количество воспалительных заболеваний, развивается атеросклероз, кардиопатия, появляются болезни ногтей и волос, развивается катаракта, тормозится развитие и рост, появляются проблемы с репродуктивной функцией. Данный элемент защищает организм от рака простаты, желудка, молочной железы, толстого кишечника.

К примеру, дефицит селена наблюдается в Ленинградской, Архангельской, Ярославской, Ивановской, Костромской областях, Карелии.

Медь

Недостаток содержания минеральных веществ в воде, пище, например, меди, приводит к ухудшению состояния соединительной ткани, нарушениям менструального цикла у женщин, аллергодерматозам, кардиопатиям.

При повышенном ее содержании в организме появляются хронические и острые воспалительные заболевания, развивается бронхиальная астма, появляются заболевания почек, печени, формируются злокачественные новообразования. При хронической интоксикации организма медью, у человека появляются функциональные расстройства нервной системы.

Дефицит йода

Если данное минеральное вещество в почве, воде, присутствует в недостаточном количестве, это способствует сбою работы щитовидной железы. Йод оказывает существенное влияние на нервную систему, отвечает за нормальность энергетического обмена, репродуктивное здоровье, воздействует на физическое и умственное развитие ребенка.

В организм йод поступает через пищеварительный тракт, а также с воздухом через легкие. В неорганической форме он с током крови попадает в щитовидную железу, захватывается активными белками, превращается в часть гормона-тироксина. За сутки в кровь поступает порядка 300 мг такого йодида. Недостаток его в воде, продуктах питания вызывает кретинизм, неврологические нарушения, умственную отсталость. При хроническом недостатке развивается эндемический зоб.

Такие проблемы характерны для жителей северных регионов, в рационе питания которых в недостаточном количестве присутствуют морские продукты.

Такие нарушения выявлены у 1,5 миллиардов жителей нашей планеты. В качестве универсального средства профилактики допускается применение йодированной поваренной соли в количестве 5-10 г в сутки. Например, для детей и подростков отличным вариантом профилактики дефицита йода доктора считают ежедневное употребление столовой ложки сухой ламинарии.

В продуктах растительного происхождения часть важных соединений удаляется вместе с отходами. Чистка овощей, тепловая обработка, приводит к потере 10-20 % минеральных веществ.

Организм человека- это биохимическая сложная лаборатория, где систематически осуществляются обменные процессы. Именно они обеспечивают нормальное функционирование живого организма, нужны для построения костных тканей, регулирования водно-солевого обмена, поддержания в клетках внутреннего давления. Без минеральных веществ невозможно функционирование пищеварительной, сердечно-сосудистой, нервной системы.

Важные факты

Определить минеральное вещество, которое больше всего необходимо организму человеку невозможно, так как при нехватке одного минерала, происходит полный сбой обмена веществ, появляются многочисленные болезни.

Без присутствия в достаточном количестве катионов железа, марганца, меди, марганца, никеля, кальция, не работают гормоны, ферменты, витамины. Это приводит к нарушению полноценного обмена веществ, снижению иммунитета.

Причины дисбаланса

Длительный недостаток или избыток минеральных веществ - серьезная опасность для человека. Основные причины подобных нарушений:

• Однообразие питания, использование в рационе отдельных продуктов, в которых в незначительном количестве есть минеральные компоненты.
• Специфика минерального состава продуктов, связанная с химическим содержимым воды, почвы в некоторых географических районов. Избыток либо недостаток минеральных солей приводит к появлению конкретных болезней.
• Несбалансированность питания, недостаточное содержание в пище жиров, углеводов, белков, витаминов снижает усвоение кальция, магния, фосфора.
• Нарушение кулинарной обработки пищевых продуктов.
• Неправильное размораживание рыбы и мяса сопровождаются полной потерей минеральных веществ.
• Длительное вываривание овощей приводит к тому, что почти 30 процентов минеральных солей превращается в отвар.

Заключение

Не только вода, но и почва является кладовой минеральных веществ. Значительное количество разнообразных солей встречается в земных недрах. В результате естественной коррозии они попадают в воду в виде катионов и анионов. Именно вода играет важную роль в организации основных процессов внутри живого организма. При недостаточном содержании в ней основных микро, макроэлементов, она перестает в полной мере выполнять свои основные функции, что негативно отражается на здоровье индивида.

Минеральные элементы - это неорганические составные части пищи, являющиеся незаменимыми пищевыми веществами. При-нято считать незаменимыми 21 минеральный элемент, но число их постоянно растет. Предполагается, что число незаменимых мине-ральных элементов может достигнуть 30.

Все минеральные элементы принято де-лить на макро- и микроэлементы по просто-му принципу- в зависимости от количеств, в которых они встречаются в организме и в пище, и количеств, которые не-обходимы человеку. Всего на минеральные вещества в организме взрослого человека приходится около 3,5 кг.

Все физиологические и биохимические реакции в организме протекают при опреде-ленном узком значении рН среды, т.е. при оп-ределенном соотношении (балансе) кислот и щелочей в организме. Минеральные вещес-тва хлор, сера и фосфор образуют кислотный потенциал тканей, а кальций, калий, натрий и магний входят в состав щелочей. Соотноше-ние этих элементов создает определенное кис-лотно-щелочное равновесие в крови и внутри клеток.

Кислотообразующие элементы превали-руют в пище, богатой белками, - мясе, рыбе, птице, яйцах и продуктах из зерна. Щелоч-ные элементы кальций, калий, натрий, маг-ний преобладают во фруктах, овощах и оре-хах. Несмотря на кислый вкус некоторых фруктов (например, цитрусовых - лимоны, грейпфруты), в них преобладают щелочные минеральные элементы.

Несмотря на очень малые количества ми-кроэлементов, их значение для процессов жизнедеятельности и сохранения здоровья велико. Недостаток или избыток их приводит к тяжелым расстройствам здоровья. Напри-мер, последствия недостаточности йода, ко-торого нужно всего 100 мкг в день, могут быть более опасны чем недостаточность, на-пример, кальция, который составляет 2% от веса тела человека.

Функции минеральных веществ

Минеральные вещества выполняют разнообразные биологические функции, участвуют во множестве физиологичес-ких и биохимических реакций. При этом каждому минеральному элементу прису-щи специфические функции

Физиологические функции и источники минеральных веществ

Молоко содержит щелочеобразующий кальций и кислотообразующий фосфор и по-этому не влияет на кислотно-щелочное равновесие.

В смешанном рационе человека имеется легкий перевес кислотообразующих элемен-тов, но организм обладает механизмами, ко-торые поддерживают равновесие. Избыток кислотных эквивалентов выводится в виде СО 2 через легкие или в виде слегка кислой мочи через почки. Кроме того, в крови при-сутствуют буферные системы, такие как кар-бонаты, фосфаты и белки, предотвращающие изменения рН крови. Угольная кислота ней-трализует щелочи и препятствует развитию алкалоза, т.е. защелачивания крови. Таким образом, маловероятно возникновение нарушений кислотно-щелочное равновесия, обусловленных пищей.

Минеральные элементы входят в состав ферментов, катализирующих множество био-химических реакций, в том числе реакций метаболизма пищевых веществ. Известно, например, что цинк катализирует около 100 реакций.

Всасывание и переваривание пищи в ки-шечнике протекают с участием микроэле-ментов. Окисление углеводов, жиров и бел-ков и получение из макронутриентов энергии также происходит в реакциях, которые ката-лизируются минеральными элементами.

Многие реакции, в которых происходит биосинтез биологически активных соедине-ний, также зависят от макро- или микроэле-ментов. При этом сами элементы могут как входить, так и не входить в состав этих соеди-нений. Например, в биосинтезе гемоглобина участвуют многие элементы, но в состав ге-моглобина входит только железо.

Минеральные вещества входят в состав гормонов, ферментов и других биологически активные веществ как обязательные компо-ненты, без которых образование и функция этих веществ невозможны. Гормон щитовид-ной железы тироксин образуется при доста-точном поступлении в организм йода.

Минеральные элементы, такие как каль-ций и фосфор, являются основными компонентами костей и зубов, т.е. служат материа-лом для образования этих тканей. От наличия этих элементов зависит рост костей и зубов. Другие минеральные вещества также играют большую роль в процессах роста детского ор-ганизма, являясь активными компонентами металлоферментов, участвующих в получе-нии энергии из основных пищевых веществ.

Минеральные элементы участвуют в пере-даче нервного импульса по нервному волокну и между клетками. В этом процессе участвуют калий и натрий, изменение концентрации ко-торых внутри и вне клетки генерирует нерв-ный импульс. В переносе нервного импульса между нервными клетками участвует нейромедиатор ацетилхолин, освобождение которого в нервном окончании регулируется кальцием.

Для нормального функционирования мышц необходимы кальций, участвующий в процессе сокращения, а также калий, нат-рий и магний, необходимые для процесса рас-слабления сокращенной мышцы.

>>> микроэлементы

Минеральные вещества играют исключительно важную роль в жизни живых организмов. Наряду с органическими веществами минералы входят в состав органов и тканей, а также участвуют в процессе обмена веществ.

В общей сложности в организме человека определяется до 70 химических элементов. Из них 43 элемента являются абсолютно необходимыми для нормального протекания обмена веществ.

Все минеральные вещества, исходя от их количественного содержания в организме человека, принято разделять на несколько подгрупп: макроэлементы, микроэлементы и ультраэлементы.

Макроэлементы представляют собой группу неорганических химических веществ, присутствующих в организме в значительных количествах (от нескольких десятков граммов до нескольких килограммов). К группе макроэлементов относятся натрий, калий, кальций , фосфор и др.

Микроэлементы встречаются в организме в гораздо меньших количествах (от нескольких граммов до десятых долей грамма и менее). К таким веществам относятся: железо, марганец, медь, цинк, кобальт, молибден, кремний, фтор, йод и др. Особой подгруппой микроэлементов являются ультрамикроэлементы, содержащиеся в организме в исключительно малых количествах (золото, уран, ртуть и др.).

Роль минеральных веществ в организме

Минеральные (неорганические) вещества входящие в структуру организма выполняют множество важных функций. Многие макро и микроэлементы являются кофакторами ферментов и витаминов . Это значит, что без молекул минеральных веществ витамины и ферменты неактивны и не могут катализировать биохимические реакции (основная роль ферментов и витаминов). Активация ферментов происходит посредством присоединения к их молекулам атомов неорганических (минеральных) веществ, при этом присоединенный атом неорганического вещества становится активным центром всего ферментативного комплекса. Так, например, железо из молекулы гемоглобина способно связывать кислород, для того чтобы переносить его к тканям, многие пищеварительные ферменты (пепсин, трипсин) для активации требуют присоединения атома цинка и т.д.

Многие минеральные вещества являются незаменимыми структурными элементами организма – кальция и фосфор слагают основную массу минерального вещества костей и зубов, натрий и хлор являются основными ионами плазмы, а калий, в больших количествах содержится внутри живых клеток.

Вся совокупность макро и микроэлементов обеспечивает процессы роста и развития организма. Минеральные вещества играют важную роль в регуляции иммунных процессов, поддерживают целостность клеточных мембран, обеспечивают дыхание тканей.

Поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма, предусматривает в первую очередь поддержание качественного и количественного содержания минеральных веществ в тканях органах на физиологическом уровне. Даже небольшие отклонения от нормы могут повлечь самые тяжелые последствия для здоровья организма.

Источники минеральных веществ

Основным источником минеральных веществ для человека, является потребляемая вода и пища. Одни минеральные элементы распространены повсеместно, а другие встречаются реже, и в меньших количествах. В наши дни, при условии нарушенной экологии, лучшим источником могут быть БАД (биологически активные добавки) и очищенная минерализованная вода.

Различные пищевые продукты содержат различное количество минеральных веществ. Так, например, в коровьем молоке и молочных продуктах содержится более 20 различных минералов, среди них наиболее важными являются железо, марганец, фтор, цинк, йод. Мясо и мясные продукты содержат такие микроэлементы как серебро, титан, медь, цинк, а морские продукты – йод, фтор, никель.

Как уже упоминалось выше, постоянство внутренней среды (содержание в организме различных веществ) имеет огромное значение для нормального функционирования организма. Несмотря на широкую распространенность минеральных веществ в природе, нарушения в организме, связанные с их недостатком (или реже с избытков) встречаются довольно часто. Заболевания, вызванные недостачей минеральных веществ чаще всего встречаются в определенных регионах земного шара, где в силу геологических особенностей природная концентрация того или иного микроэлемента ниже чем в других районах. Хорошо известны так называемые эндемические зоны йододефицита, в которых часто встречается такое заболевание как Зоб – следствие недостатка йода.

Однако, гораздо чаще дефицит минеральных веществ в организме встречается из-за неправильного (несбалансированного) питания , а также в определенные периоды жизни и при некоторых физиологических и патологических состояниях, когда потребность в минеральных веществах возрастает (период роста у детей, беременность , кормления грудью, различные острые и хронические заболевания, менопауза и пр.).

Краткая характеристика наиболее важных минеральных веществ

Натрий – является самым распространенным ионом плазмы – жидкой части крови. На долю этого элемента приходится основная доля в создании осмотического давления плазмы. Поддержание нормального осмотического давления и объема циркулирующей крови – это жизненно важный процесс, который реализуется главным образом благодаря регуляции абсорбции или секреции (выделения) натрия на уровне почек . При снижении объема циркулирующей крови (например, при обезвоживании или после кровопотери) на уровне почек запускается сложный процесс, целью которого является сохранение и накопление ионов натрия в организме. Параллельно с ионами натрия в организме задерживается вода, (ионы металлов притягивают молекулы воды) вследствие чего объем циркулирующей крови восстанавливается. Также натрий участвует в электрической деятельности нервной и мышечной ткани. Благодаря разнице концентрации натрия между кровью и внутриклеточной средой живые клетки могут генерировать электрический ток лежащий в основе деятельности нервной системы, мышц и других органов. Дефицит натрия встречается очень редко. Обычно он возникает в случае сильного обезвоживания или крупной потери крови. Распространенность натрия в природе (поваренная соль состоит из натрия и хлора), делает возможным быстрое восполнение резервов организма в этом элементе. При некоторых заболеваниях (например, при гипертонии) рекомендуется снижать потребление соли (следовательно, натрия) для того, чтобы немого снизить объем циркулирующей крови и понизить артериальное давление .

Калий – является основным ионом внутриклеточной среды. Его концентрация в крови во много раз меньше чем внутри клеток. Этот факт является очень важным для нормального функционирования клеток организма. Подобно натрию, калий участвует в регуляции электрической деятельности органов и тканей. Концентрация калия в крови и внутри клеток поддерживается с большой точностью. Даже небольшие изменения концентрации этого элемента в крови способно вызвать серьезные нарушения деятельности внутренних органов (например, сердца). По сравнению с натрием калий менее распространен в природе, однако встречается в достаточных количествах. Основным источником калия для человека являются свежие овощи и фрукты.

Кальций . Общая масса кальция в организме взрослого человека составляет примерно 4 килограмма. Причем основная его часть сконцентрирована в костной ткани. Соли кальция и фосфорной кислоты являются минеральной основой костей. Помимо минералов, кости содержат и некоторое количество белков, образующих своеобразную сеть на которой осаждаются минеральные соли. Белки придают костям гибкость и упругость, а минеральные соли – твердость и жесткость. Несколько граммов кальция содержится в различных органах и тканях. Здесь кальций играет роль регулятора внутриклеточных процессов. Так, например, кальций участвует в механизмах передачи нервного импульса от одной нервной клетки к другой, участвует в механизме сокращения мышц и сердца и пр. Основным источником кальция для человека являются продукты животного происхождения. Особенно богаты кальцием молочные продукты. Кальция абсолютно необходим для нормального протекания процесса обмена веществ. Недостаток кальция является довольно распространенным явлением. Чаще всего он возникает вследствие неправильного питания (употребление малого количества молочных продуктов), а также во время беременности или кормления грудью. У детей недостаток кальция может развиться в период интенсивного роста.

Железо . В организме взрослого человека содержится около 4 граммов железа, причем основная масса его сконцентрирована в крови. Железо является незаменимым компонентом гемоглобина – пигмента эритроцитов, переносящего кислород о легких к тканям. Также железо входит в состав ферментов обеспечивающих клеточное дыхание (употребление кислорода клетками). Основным источником железа для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения. Железом богаты яблоки, гранаты, мясо, печень. Дефицит железа проявляется анемией, а также шелушением кожи, расслоением ногтей, появлением трещин на губах, ломкостью волос. Чаще всего от недостатка железа страдают дети и женщины детородного возраста. Причиной недостатка железа у детей является неправильное питание и быстрый рост организма. У женщин дефицит железа развивается из-за постоянной потери крови во время менструации. Особенно опасен дефицит железа во время беременности. Анемия, как проявление недостатка железа, может вызвать даже гибель плода, из-за недостатка кислорода.

Различные заболевания пищеварительного тракта (хронические гастриты , энтериты) также могут привести способствовать развитию дефицита железа.

Йод – является незаменимым для человека микроэлементом. Основная роль йода в организме человека заключается в том, что йод является активной частью гормонов щитовидной железы. Гормоны щитовидной железы регулируют энергетические процессы организма – образование тепла, рост и развитие. При недостатке йода возникает тяжелое состояние – гипотиреоз, названное так из-за недостатка гормонов щитовидной железы (для их синтеза необходим йод). Основным источником йода для человека являются молоко, мясо, свежие овощи, рыба и морские продукты. Дефицит йода возникает в основном из-за неправильного питания. В некоторых регионах земного шара (например, Урал) гипотиреоз возникает особенно часто. Это связано с недостатком содержание йода в почве и воде.

Фтор полезен для организма только в небольших количествах. При низких концентрациях фтор стимулирует развитие и рост зубов, костной ткани, образование клеток крови, повышение иммунитета. Недостаток фтора повышает риск заболевания кариесом (особенно у детей) и негативно сказывается на иммунитете. В больших дозах фтор может вызывать заболевание флюороз, проявляющееся изменениями скелета. Основным источником фтора являются свежи овощи и молоко, а так же питьевая вода.

Медь . Роль меди в организме заключается в активации тканевых ферментов, которые участвуют в дыхании клеток и превращении веществ. Также важно отметить положительное влияние меди на процесс кроветворения. При помощи меди происходит перенос железа в костный мозг и созревание эритроцитов. При недостатке меди происходит нарушение развития костной и соединительной ткани, также тормозится умственное развитие детей, увеличиваются печень и селезенка, развивается анемия. Хлеб и мучные продукты, чай, кофе, фрукты и грибы являются основными источниками меди для человека.

Цинк входит в состав многих ферментов, оказывает стимулирующее действие процесс полового созревания, образования костей, распада жировой ткани. Недостаток цинка развивается довольно редко. Иногда дефицит цинка возникает при избыточном потреблении мучных продуктов, препятствующих всасыванию цинка из кишечника. Недостаток цинка (особенно в детском возрасте) может привести к тяжелым нарушениям развития: торможение полового созревания, выпадение волос, деформация скелета. Достаточные для человека количества цинка содержатся в печени животных, мясе, яичных желтках, сырах, горохе.

Кобальт – является фактором активации витамина В12, поэтому этот элемент незаменим для нормального протекания процесса образования крови. Также кобальт стимулирует синтез белков и рост мышц, активирует некоторые ферменты перерабатывающие углеводы . Недостаток кобальта может проявиться анемией (малокровие). Основными источниками кобальта являются хлеб и мучные продукты, фрукты и овощи, молоко, бобовые.

Библиография:

• Идз М.Д. Витамины и минеральные вещества, Спб. : Комплект, 1995
• Минделл Э. Справочник по витаминам и минеральным веществам, М. : Медицина и питание: Техлит, 1997
• Беюл Е.А Cправочник по диетологии, М.: Медицина, 1992

Процессы всасывания, усвоения, распределения, превращения и выделения из организма неорганических соединений составляют в совокупности минеральный обмен. Минеральные вещества в составе биологических жидкостей играют основную роль в создании внутренней среды организма с постоянными физико-химическими свойствами.

Минеральных веществ в организме всасываются в пищеварительном тракте и поступают в кровь и лимфу. Ионы кальция, железа, кобальта, цинка в процессе или после всасывания соединяются со специфическими белками плазмы крови и тканей. Например, ионы кальция соединяются с кальцийсвязывающим белком эпителия слизистой оболочки кишечника; железо соединяется с белком апоферритином в тех же клетках, а затем транспортируется кровью в составе белка трансферритина; 95% меди входят в состав белка крови церулоплазмина.

Избыток минеральных веществ выводится через почки (ионы натрия, гидрокарбоната, хлора, йода), а также через кишечник (ионы кальция, железа, меди).

Основными источниками минеральных веществ являются пищевые продукты: мясо, молоко, черный хлеб, бобовые, овощи. Соли должны составлять около 4% сухой массы пищи.

Суточная потребность в минеральных веществах варьирует у человека от нескольких микрограммов до нескольких граммов в сутки.

Наиболее важное значение для организма имеют натрий, калий, хлор, кальций, магний, фосфор, железо, йод, фтор.

Основные функции минеральных веществ.

1). Играют роль кофакторов в энзиматических реакциях. Так, многие ионы образуют комплексы с белками, в том числе ферментами. Последние для полного проявления своей каталитической активности нуждаются в присутствии минеральных кофакторов – ионов калия, кальция, натрия, магния, железа. Ионы железа, меди и особенно магния необходимы для активации ферментов, связанных с переносом и высвобождением энергии, транспорта и связывания кислорода.

2). Принимают участие в поддержание осмотического давления и кислотно-основного равновесия (фосфатный и гидрокарбонатный буферы).

3). Обеспечивают процессы свертывания крови,

4). Создают мембранный потенциал и потенциал действия возбудимых клеток

5). Минеральные вещества входят в структуры самых различных органов тела. Неорганические вещества могут иметь в организме форму нерастворимых соединений (например, в костной и хрящевой тканях).

6). Участвуют в окислительно-восстановительных реакциях и др.

Большую роль в минеральном обмене играют ионы натрия и калия. Эти катионы определяют величину рН, осмотическое давление, объем жидкостей тела. Они участвуют в формировании биоэлектрических потенциалов, в транспорте аминокислот, сахаров и ионов через мембрану клеток. Натрий составляет 93% всех катионов плазмы крови, его концентрация в плазме крови равна 135-145 ммоль/л. Калий – в основном внутриклеточный катион, в плазме крови его концентрация равна 3,3-4,9 ммоль/л.

В организме здорового человека массой тела около 70 кг содержится 150-170 г натрия. Из них 25-30% входят в состав костей и непосредственного участия в метаболизме не принимают. Около 70% общего натрия в организме составляет собственно обменный натрий.

Дневной пищевой рацион жителей цивилизованных стран содержит в среднем 10-12 г хлорида натрия, однако истинная потребность человека в нем значительно ниже и приближается к 4-7 г. Это количество хлорида натрия содержится в обычной пище, что ста­вит под сомнение необходимость ее дополнительного подсаливания.

Избыточный прием поваренной соли может приводить к увеличению объемов жидкостей тела, повышению нагрузки на сердце и почки. Увеличение в этих условиях проникновения натрия, а с ним и воды в межклеточные промежутки тканей стенки кровеносных сосудов способствует их набуханию и утолщению, а также сужению просвета сосудов.

Постоянство содержания ионов натрия и калия в плазме крови поддерживается в основном почками. При снижении концентра­ции натрия и увеличении калия повышается реабсорбция натрия и снижается реабсорбция калия, а также растет секреция калия в почечных канальцах под влиянием минералокортикоида коры надпочечников альдостерона.

В организме здорового человека массой 70 кг содержится 45-35 ммоль/кг калия. Из них всего 50-60 ммоль находятся во внеклеточном пространстве, а остальной калий сосредоточен в клетках. Таким образом, калий является основным внутриклеточным катионом. С возрастом общее содержание калия в организме уменьшается.

Суточное потребление калия составляет 60-100 ммоль; почти столько же выводится почками и лишь немного (2%) – с каловыми массами.

Физиологическая роль калия заключается в его участии во всех видах обмена веществ, в синтезе АТФ и поэтому он влияет на сократимость. Недостаток его вызывает атонию скелетных мышц, умеренный избыток – повышение тонуса, а очень высокое содержание парализует мышечное волокно. Калий вызывает расширение сосудов. Также он участвует в синтезе ацетилхолина, в разрушении холинэстеразы и, следовательно, влияет на синаптическую передачу возбуждения. Вместе с другими ионами он обеспечивает клетке способность к возбуждению.

Хлор является вторым после натрия внеклеточным анионом. Его концентрация во внеклеточной жидкости и плазме составляет 103-110 ммоль/л. Общее содержание хлора в организме около 30 ммоль/кг. Значительное количество хлора обнаружено только в клетках слизистой оболочки желудка. Именно он является резервом для синтеза соляной кислоты желудочного сока, соединяясь с ионами водорода, которые извлекаются из крови клетками слизистой оболочки и выводятся в просвет желудка.

Нормальное содержание кальция в плазме 2,1-2,6 ммоль/л. Из них 50% связаны с белками плазмы (особенно альбуминами), 10% входят в состав растворимых комплексов, 40% находятся в свободной ионизирован­ной форме, которая с клинической точки зрения представляет наибольший интерес.

Физиологически активными являются только свободные ионы Са 2+ , поэтому регуляция обмена направлена на поддержание постоянства концентрации в плазме не общего кальция, а только его физиологически активной фракции.

Наибольшей функциональной активностью обладают ионы кальция, связанные с ионом фосфора. Кальций принимает активное участие в процессах возбуждения, синаптической передачи, мышечного сокращения, сердечной деятельности, участвует в окислительном фосфорилировании углеводов и жиров, в свертывании крови, влияет на проницаемость клеточных мембран, формирует структурную основу костного скелета. Значительная часть внутриклеточного кальция находится в эндоплазматической сети (Т-цистерны).

Главная роль в регуляции равновесия между кальцием плазмы и кальцием костей принадлежит гормону околощитовидных желез (паратирин).

При употреблении пищи, содержащей значительное количество каль­ция, большая его часть выделяется через кишечник в результате осаждения в основной кишечной среде в виде нерастворимых соединений.

Фосфор поступает в организм главным образом с молочными, мясными, рыбными и зернобобовыми продуктами. Его концентрация в сыворотке крови равна 0,81-1,45 ммоль/л. Суточная потребность в фосфоре составляет примерно 1,2 г, у беременных и кормящих женщин – до 1,6-1,8 г. Фосфор является анионом внутриклеточной жидкости, макроэргических соединений, коферментов тканевого дыхания и гликолиза. Нерастворимые фосфаты кальция составляют основную часть минерального компонента костей, придавая им прочность и твердость. Соли фосфорной кислоты и ее эфиров являются компонентами буферных систем поддержания кислотно-основного состояния тканей.

Железонеобходимо для транспорта кислорода и для окислительных реак­ций, так как оно входит в состав гемоглобина и цитохромов митохондрий. Его концентрация в крови в комплексе с транспортным белком трансферрином в норме равна 1,0-1,5 мг/л. Суточная потребность в железе для мужчин соответствует 10 мг, для женщин де­тородного возраста в связи с менструальны­ми кровопотерями эта величина значительно больше и приближается к 18 мг. Для бере­менных и кормящих женщин в связи с по­требностями детского организма этот па­раметр приближается соответственно к 33 и 38 мг. Железо содержится в мясе, печени, зернобобовых продуктах, гречневой и пшенной крупах. Недостаточность поступления железа в организм встречается часто. Так, у 10-30% женщин детородного возраста выявляется железодефицитная анемия.

Йод представляет собой единственный из известных микроэлементов, участвующих в построении молекул гормонов. Источниками йода являются морские растения и морская рыба, мясо и молочные продукты. Концентрация йода в плазме крови равна 10-15 мкг/л. Суточная потребность составляет 100-150 мкг, для беременных и кормящих женщин – 180-200 мкг. До 90% циркулирующего в крови органического йода приходится на долю тироксина и трийодтиронина. Недостаточное поступление в организм йода может быть причиной нарушения функций щитовидной железы.

Фторобеспечивает защиту зубов от карие­са. Суточная потребность во фторе равна 0,5-1,0 мг. Он поступает в организм с питьевой водой, рыбой, орехами, печенью, мясом, продуктами из овса. Предполагают, что он блокирует микро­элементы, необходимые для активации бактериальных ферментов. Фтор стимулирует кроветворение, реакции иммунитета, предуп­реждает развитие старческого остеопороза.

Магний – внутриклеточный катион (Mg 2+), содержащийся в организме в количестве 30 ммоль/кг массы тела. Кон­центрация магния в плазме крови равна 0,65-1,10 ммоль/л. Суточная потребность в нем – около 0,4 г. Магний является катализатором многих внутриклеточных процессов, особенно свя­занных с углеводным обменом. Он снижает возбудимость нервной системы и сокра­тительную активность скелетных мышц, спо­собствует расширению кровеносных сосудов, уменьшению частоты сокращений сердца и снижению артериального давления.

Минеральные вещества. Роль в питании

Общая характеристика минеральных веществ. Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры и углеводы. Однако без них жизнь человека невозможна.

Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессах жизнедеятельности человека, но особенно велика их роль в построении костной ткани. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организм*. - водно-солевом, кислотно-щелочном. Многие Ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Обычно их делят на две группы: макроэлементы (Са, Р, Мg, К, С1, S), содержащиеся в пище в относительно больших количествах, и микроэлементы (Fе, Zn, Сu, I, Р и др.), концентрация которых невелика.

Минеральные вещества а большинстве случаев составляют 0,7 - 1,5 % (в среднем I %) съедобной части пищевых продуктов. Исключением являются те продукты, в которые добавляют пищевую соль (чаще всего 1,5 - 3 %).

Макроэлементы. Кальций составляет (вместе с фтором) основу костной ткани, активизирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах. Потребность в кальции у взрослых людей около 800 мг в день.

Больше всего кальция содержится в молоке (120 мг %) и молочных продуктах (в сыре, например, около 1000 мг %). Почти 4/5 всей потребности в кальции удовлетворяется молочными продуктами. Обычно всасывается 10-40% пищевого кальция. В некоторых растительных продуктах содержится вещества, уменьшающие всасывание кальция. К их числу относятся фитиновые кислоты в злаковых и щавелевая кислота в щавеле и шпинате. В результате взаимодействия этих кислот с кальцием образуются нерастворимые фитаты и оксалаты кальция и всасывание и усвоение этого элемента затрудняется.

Фосфор - элемент, входящий в сослав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот. Кроме пластической роли соединения фосфора принимают участие в обмене энергии (АТФ и креатинфосфат являются аккумуляторами энергии, с их превращениями связаны мышечная и умственная деятельность, жизнеобеспеченность организма).

Потребность в фосфоре для взрослых - 1200 мг в день. Относительно много фосфора находится в рыбе (250 мг %), хлебе (200 мг %) и мясе (180 мг %). Еще больше фосфора содержится 8 фасоли (540 мг %), горохе (330 мг %), овсяной, перловой и ячневой крупах (320 - 350 мг %). В сырах его содержание составляет 500 - 600 мг %. Основное количество фосфора человек потребляет с молоком и хлебом. Обычно всасывается 50 - 90 % фосфора.

Для правильного питания важно не только абсолютное содержание фосфора, но и соотношение его с кальцием. Оптимальным для взрослых считается соотношение кальция и фосфора, равное 1:1,5. При избытке фосфора может происходить выведение кальция из костей, при избытке кальция развивается мочекаменная болезнь.

Магний - элемент, участвующий в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене. Потребность в магнии для взрослых - 400 мг в день. Почти половина этой нормы удовлетворяется хлебом и крупяными изделиями. В хлебе содержится 85 -90 мг % магния, в овсяной крупе - 116, ячневой - 96, фасоли - 103 мг %. Из других источников питания следует отметить орехи-(170-230 мг % магния) и большинство овощей (10-40 мг %).

При нормальном питании организм человека, как правило, полностью обеспечивается магнием. В некоторых важных процессах магний выступает как антагонист кальция, избыток магния ухудшает усвояемость кальция. Однако подобное наблюдается редко.

Натрий - важный межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в создании необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена (ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, что задерживает воду в организме), активации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани.

Потребность в натрии невелика - около 1 г в день. Однако потребность в натрии существенно возрастает (почти в 2 раза) при сильном потоотделении. Вместе с тем установлена прямая зависимость между избыточным потреблением натрия к гипертонией. Избыточное потребление поваренной соли перегружает почки и сердце. В результате отекают ноги и лицо. Для большинства людей совершенно безвредно до 4 г натрия в день.

Калий - внутриклеточный (катион) элемент, регулирующий кислотно-щелочное равновесие крови. Он участвует в передаче нервных импульсов, активирует работу ряда ферментов. Считают, что калий обладает защитными свойствами против нежелательного действия избытка натрия и нормализует давление крови. По этой причине в некоторых странах предложено выпускать поваренную соль с добавлением хлорида калия.

В большинстве пищевых продуктов содержание калия колеблется в пределах 150 - 170 мг %. Заметно больше его в бобовых.

Ежедневная потребность взрослого человека в калии - 2500-50000 мг - удовлетворяется обычным рационом в основном за счет картофеля.

Хлор - элемент, участвующий в образовании желудочного сока, формировании плазмы, он активирует ряд ферментов.

Естественное содержание хлора в пищевых продуктах колеблется в пределах от 2 - 160 мг %. Основное его количество (до 90 %) взрослые получают с поваренной солью.

Потребность человека в хлоре - около 2г в день - с избытком удовлетворяется обычным рационом, содержащим 7 - 10 г хлора.

Сера - элемент, значение которого в питании определяется в первую очередь тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также в состав некоторых гормонов и витаминов. Содержание серы обычно пропорционально содержанию белков в пищевых продуктах, поэтому ее больше в продуктах животного происхождения. Потребность человека в сере (около 1 г в день) удовлетворяется обычным суточным рационом.

Микроэлементы. Железо - элемент, участвующий в образовании гемоглобина и некоторых ферментов. Содержание железа в пищевых продуктах колеблется в пределах 70 - 4000 мкг %. Особенно много железа в печени, почках и бобовых (6000 -20000 мкг %).

Потребность взрослого человека в железе 14 мг в день, она с избытком удовлетворяется обычным рационом. Однако существуют продукты черезмерное потребление которых ухудшает усвояемость железа. Например, хлебобулочные изделия из пшеничной муки тонкого помола богаты фосфатами и фитином, которые образуют с железом труднорастворимые соли и снижают его усвояемость организмом. Чай также снижает усвояемость железа из-за связывания его с дубильными веществами в труднорасщепляемый комплекс.

Цинк - элемент, значение которого определяется тем, что он входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводородном обмене, и многих важных ферментов. Недостаточность цинка у детей задерживает рост и половое развитие.

Иод является необходимым элементом, участвующим в образовании гормона тироксина. Потребность в йоде колеблется в пределах 100 - 150 мкг в день. При недостатке йода в крови наблюдается увеличение щитовидной железы – простой зоб. Особенно чувствительны к недостатку йода дети школьного возраста. Содержание иода обычно в пищевых продуктах невелико (4-15 мкг %). Однако в морской рыбе его содержится около 50 мкг %, в печени трески до-800, а в морской капусте в зависимости от вида и сроков сбора - от 50 до 70000 мкг %. Однако при длительном хранении или тепловой обработке пищи значительная часть иода (от 20 до 60 %) теряется.

Развитие зоба легко предупредить используя поваренную соль обогащенную иодидом калия (К1 25 мг на 1кг соли).

Фтор - элемент, при недостатке которого развивается кариес (разрушается зубная эмаль). Потребность в нем взрослого человека 3 мг в день.

В пищевых продуктах фтора обычно содержится мало. Исключение составляют морская рыба и чай.

В районах, где фтора в воде мало (меньше 0,5 мг/дм), производят фторирование воды. Однако избыточное потребление фтора также нежелательно, так как он вызывает флуороз (пятнистость эмали зубов).

Что касается других микроэлементов, например мели, никеля, хрома, марганца, молибдена, ванадия, селена, бора и т.д., то потребность в них организма человека окончательно не установлена. Возможно, она очень низка и полностью удовлетворяется обычным рационом. Во всяком случае, у людей пока не обнаружено неблагоприятных явлений, связанных с недостатком этих микроэлементов. Однако избыток этих микроэлементов, который может возникнуть в результате загрязнения при приготовлении пищи или при выращивании растительных продуктов на почвах, обогащенных некоторыми микроэлементами, может вызвать токсические явления. Поэтому во многих странах, в том числе и в России, содержание этих элементов в пищевых продуктах ограничивается. Особенно строго ограничивается содержание таких высокотоксичных элементов, как ртуть, кадмий, свинец и мышьяк. Медь, цинк, железо и олово в избыточных количествах также вредны для здоровья.

Изменения минеральных веществ, происходящие при технологической обработке сырья и продуктов.

При переработке пищевого сырья, как правило, происходит уменьшение минеральных веществ, кроме добавления пищевой соли. В растительных продуктах они уходят с отходами. Так, содержание ряда макро- и особенно микроэлементов при получении крупы и муки при переработке зерна снижается, так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне. При зачистке овощей теряется от 10 до 30 % минеральных веществ. Если их подвергают тепловой обработке, то теряется еще от 5 до 30 %.

При тепловой кулинарной обработке в зависимости от технологии (варка, жарка, тушение) мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ.

В процессе технологии за счет недостаточного качественного оборудования может переходить в конечный продукт некоторое количество микроэлементов. Так, при изготовлении хлеба при тестоприготовлении за счет оборудования содержание железа может увеличиваться на 30%. При хранении консервов в жестяных сборных банках с некачественно выполненным припоем или при нарушении защитного лакового слоя в продукт могут переходить такие высокотоксичные элементы, как свинец, кадмий, а также олово.

Следует учесть, что содержание в продуктах железа и меди даже в небольших концентрациях, лежащие ниже ПДК. может вызвать нежелательное окисление продукта. Их каталитические окислительные способности особенно ярко проявляются в отношении жиров и жиросодержащих продуктов.

При хранении напитков в присутствии железа выше 5мг/л и меди 1мл/л при определенных условиях часто могут возникнуть помутнения.

Минерализация пищевых продуктов. При изготовлении пищевых продуктов иногда требуется корректировка минерального состава исходного сырья. В ряде стран широко практикуется его обогащение различными минеральными добавками, например, обогащение муки солями кальция и железа.

Для обогащения хлеба минеральными веществами используют молочные продукты, добавки пищевого мела, лактата, глюконата кальция и другие источники кальция. Минерализация хлеба способствует увеличению его физиологической ценности.

В настоящее время созданы новые виды круп с введением обогатителей (животного и растительного происхождения), что дает возможность повысить в готовом продукте содержание необходимых компонентов, в том числе и микроэлементов.

Для восполнения минеральных веществ используются различные виды нетрадиционных видов сырья. Предложены, например, белковые концентраты из жмыха томатов, семян кукурузы, шрота льна. Они богаты кальцием, фосфором, железом, медью, марганцем.

Широко используются фосфорнокислые соли для минерализации пищевых продуктов при организации специального питания для спортсменов. Фосфорсодержащие соединения играют важную физиологическую роль.

Разработаны пищевые продукты с использованием многочисленных композиции, заменяющих хлорид натрия для питания лиц, склонных к гипертонии.