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
|
Элементы |
Функции |
Проявления недостаточности |
Вредное действие избытка |
Важные пищевые источники |
|
Образование костей и зубов, проведение нервного импульса, мышечное сокращение, свертывание крови |
Рахит и остеомаля-ция (при сочета-нии с недостатком витамина В) |
Не вреден |
Молоко, кефир, йогурт, сыр, творог, хлеб, овощная зелень (ук-роп, петрушка и др.) |
|
|
Образование костей, синтез биологически активных веществ |
Судороги у новорожденных |
Всякая пища |
||
|
Развитие скелета, нервная система, мышцы |
Слабость, наруше-ние функции серд-ца |
При поступле-нии с пищей отсутствует |
Во многих продуктах |
|
|
На-трий и хлор |
Участвуют в водно-солевом обмене и регуляции кислотно-щелоч-ного состояния; находятся во внеклеточной жидкости; необходимы для функции нервной системы и мышечного сокращения |
Наблюдается редко: судороги, падение артериального давления |
Повышение артериального давления у взрослых |
Во всякой приготовленной с добавлением поваренной соли пи-ще, в хлебе |
|
Регулирует водно-солевой обмен и кислотно-щелочное равновесие; находится внутри клеток |
Мышечная сла-бость, нарушение ритма сердца |
При поступле-нии с пищей отсутствует |
Овощи, фрукты, молоко, мясо |
|
|
Образование гемоглобина, переносчик кислорода |
Анемия, утомляе-мость, бледность |
Может привес-ти к смерти |
Мясо, рыба, птица, хлеб, овощи |
|
|
Замедление роста детей и подрост-ков, изменения кожи |
Тошнота, рво-та, изменения крови |
Мясо, молоко, хлеб, крупы |
||
|
Входит в состав ферментов |
Изменения крови, поражения скелета и сердца |
Токсична |
Мясо, хлеб, крупы, овощи |
|
|
Входит в состав около 100 ферментов |
Поражение сердца (болезнь Кешана) |
Токсичен |
Злаковые продукты, рыба, мясо |
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.
Минеральные вещества в клетке находятся в виде солей в твердом состоянии, либо диссоциированны на ионы.
Неорганические ионы
представлены катионами
и анионами
минеральных солей.
Пример:
Катионы: K + , Na + , Ca 2 + , Mg 2 + , NH 4 +
Анионы: Cl − , H 2 PO 4 − , HPO 4 2 − , HCO 3 − , NO 3 − , SO 4 − , PO 4 3 − , CO 3 2 −
Вместе с растворимыми органическими соединениями неорганические ионы обеспечивают стабильные показатели осмотического давления .
Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей ее среде - различна. Внутри клетки преобладают катионы K + и крупные отрицательные органические ионы, в околоклеточных жидкостях всегда больше ионов Na + и Cl − . В результате образуется разность потенциалов
между содержимым клетки и окружающей ее средой, обеспечивающая такие важные процессы как раздражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.
Являясь компонентами буферных систем организма, ионы определяют их свойства - способность поддерживать рН на постоянном уровне (близко к нейтральной реакции), несмотря на то, что в процессе обмена веществ непрерывно образуются кислые и щелочные продукты.
Пример:
Анионы фосфорной кислоты
(HPO 4 2 − и H 2 PO 4 −) создают фосфатную буферную систему млекопитающих, поддерживающую рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9 - 7,4.
Угольная кислота и ее анионы
(H 2 CO 3 и CO 3 2 −) создают бикарбонатную буферную систему и поддерживают рН внеклеточной среды (плазмы крови) на уровне 7,4.
Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.).
Пример:
Ионы некоторых металлов (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов или активируют их.
Калий - обеспечивает функционирование клеточных мембран, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, влияет на активность и концентрацию магния.
Ионы Na + и K + способствуют проведению нервных импульсов и возбудимости клетки. Эти ионы входит также в состав натрий-калиевого насоса (активный транспорт) и создают трансмембранный потенциал клеток (обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны, что достигается за счет разности концентраций ионов Na + и K + : внутри клетки больше K + , снаружи больше Na +).
Ключевая роль в регуляции мышечного сокращения принадлежит ионам кальция (Ca 2 +). Миофибриллы обладают способностью взаимодействовать с АТФ и сокращаться лишь при наличии в среде определенных концентраций ионов кальция. Ионы кальция также необходимы для процесса свертывания крови.
Железо входит в состав гемоглобина крови.
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 вещества относятся к необходимым компонентам питания человека, так как обеспечивают развитие и нормальное функционирование организма.
Они являются обязательной составной частью всех жидкостей и тканей человеческого тела и принимают самое активное участие в пластических процессах. Наибольшая часть минеральных элементов сосредоточена в твёрдых опорных тканях организма - в костях, зубах, меньшая - в мягких тканях, крови и лимфе. Если в твёрдых тканях преобладают соединения кальция и магния, то в мягких - калия и натрия.
Анализ химического состава живых организмов показывает, что содержание в них основных элементов - кислорода, углерода и водорода - всегда характеризуется близкими значениями. Что же касается концентрации других элементов, то она может быть очень различной.
Минеральные вещества в зависимости от их содержания в организме и пищевых продуктах делят на макро- и микроэлементы.
К макроэлементам, которые фигурируют в сравнительно больших количествах (десятки, сотни миллиграммов на 100 граммов живой ткани или продукта), относятся кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор, сера.
Микроэлементы же содержатся в организме и продуктах в очень малых, зачастую почти неуловимых количествах, выраженных десятыми, сотыми, тысячными и более мелкими долями миллиграмма. В настоящее время уже 14 микроэлементов признаны необходимыми для жизнедеятельности человеческого организма: железо, медь, марганец, цинк, йод, хром, кобальт, фтор, молибден, никель, стронций, кремний, ванадий и селен.
Роль минеральных веществ в организме человека многообразна. Прежде всего они принимают участие в построении всех тканей организма, особенно костей и зубов, в регуляции кислотно-основного состава организма. В крови и межклеточных жидкостях, например, с помощью микроэлементов поддерживается слабощелочная реакция, изменение которой отражается на химических процессах в клетках и на состоянии всего организма. Разные минеральные вещества пищи по-разному влияют на организм. Такие элементы, как кальций, магний, натрий, калий, оказывают преимущественно щелочное действие, а такие, как фосфор, сера, хлор, - кислотное. Поэтому в зависимости от минерального состава потребляемых человеком продуктов возникают сдвиги щелочные или кислотные. При преимущественном потреблении, например, мяса, рыбы, яиц, хлеба, круп могут иметь место кислотные сдвиги, а таких продуктов, как молочные, овощи, фрукты, ягоды, - щелочные сдвиги. Кстати, при потреблении пищи с преобладанием кислых валентностей в организме происходит усиленный распад белка, что ведёт к увеличению его потребления. В то же время пища с преобладанием щелочной валентности позволяет устранить нерациональное использование белка.
При выборе продуктов, чтобы получить диету с преобладанием кислой или щелочной валентности, хозяйке нужно знать следующее. Кислый вкус продуктов не определяет преобладание в них кислых элементов. К примеру, многие фрукты имеют кислый вкус, но они доставляют организму не кислые, а щелочные валентности. Эти продукты в своем составе содержат соли органических кислот, которые легко сгорают в организме, освобождая щелочные катионы.
С помощью диет кислой или щелочной направленности успешно лечат некоторые болезни. Так, «кислая» диета, например, рекомендуется при мочекаменной болезни, а «щелочная» - при недостаточности кровообращения почек, печени, при тяжёлых формах сахарного диабета. Микроэлементы регулируют водно-солевой обмен в организме, поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях, благодаря которому совершается передвижение между ними питательных веществ и продуктов обмена. Минеральные вещества обеспечивают функциональную деятельность основных систем организма: нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, всех выделительных и других систем. Они влияют на защитные функции организма, его иммунитет. Без железа, меди, никеля, марганца, кальция и некоторых других минеральных веществ не могут происходить, например, процессы кроветворения и свёртывания крови. Минеральные вещества (в основном микроэлементы) входят в состав или активизируют действие ферментов, гормонов, витаминов. Недостаток минеральных веществ, а тем более их отсутствие в рационе неизбежно ведут к нарушению обмена веществ в организме, к заболеванию. У детей при этом резко тормозятся процессы формирования костей, зубов, приостанавливается рост и развитие организма, а у взрослых расстраиваются практически все биохимические процессы. Кроме поддержания постоянного осмотического давления, минеральные вещества создают и поддерживают необходимый уровень электростатического напряжения в отдельных органах и тканях (мозг, мышцы, сердце), что обеспечивает нормальный ход физико-химических процессов.
Минеральные вещества принимают участие во всех видах обмена веществ: белковом, углеводном, жировом, витаминном, водном. Прежде всего они обеспечивают необходимое коллоидное состояние белков, а также такие их важные свойства, как дисперсность, гидрофильность, растворимость, - от этих свойств белка зависит возможность его участия во многих биохимических процессах.
Участвуют минеральные вещества и в жировом обмене. Марганец, например, необходим для усвоения полиненасыщенных жирных кислот и синтеза арахидоновой кислоты из линолевой. В процессе усвоения жиров принимают участие соли фосфора и кальция.
Огромное значение минеральные вещества имеют для водного обмена. Избыточное потребление, например, хлористого натрия (поваренной соли) обусловливает задержку воды в тканях, а его ограничение снижает водонепроницаемость тканей. Соли калия способствуют выведению жидкости из организма. Кстати, это свойство минеральных веществ широко используется в клинике при легочных, почечных и сердечных отёках: назначаются бессолевые, богатые калиевыми соединениями диеты.
Без минеральных солей не могли бы протекать ферментные процессы. Именно с помощью этих веществ создается необходимая благоприятная среда, в которой проявляют свое действие различные ферменты. Пепсин желудка, например, активизируется в соляно-кислой, а птиалин слюны и трипсин кишечного сока - в щелочной среде. Подробнее познакомимся вначале с макроэлементами.
Макроэлементы
Кальций составляет 1,5-2 процента общей массы тела человека, 99 процентов этого количества находится в костях и зубах, а остальное содержится в плазме клеток, крови и других жидкостях организма. Он входит необходимой составной частью в ядро и мембрану клеток, клеточных и тканевых жидкостей.
Основной источник поступления кальция в организм - молочные продукты. Однако при избытке в пище фосфора эффективность всасывания кальция в кишечнике снижается и может даже наблюдаться выведение кальция из костей. Поэтому при определении диеты (особенно лечебной) надо стремиться к тому, чтобы кальций и фосфор поступали в организм в соотношении 1:1 или не более, чем 1:1,5. Молоко и другие молочные продукты как источник кальция хороши тем, что они имеют идеальное соотношение кальция и фосфора: молоко - 1:0,8, творог - 1:1,4, сыр - 1:0,5. А вот в говядине это соотношение равно уже 1:3,4, треске - 1:7, фасоли - 1:3,6, хлебе пшеничном - 1:4, в картофеле и овсяной крупе - 1:6. В некоторых фруктах и овощах эти два элемента тоже хорошо сбалансированы. Так, в моркови - 1:1, в белокочанной капусте и яблоках - 1:0,7.
Сочетая в рационе продукты с разным содержанием кальция и фосфора, можно добиться нужного их соотношения. Например, каши с молоком, хлеб с сыром, овощные гарниры с мясными и рыбными блюдами и другие сочетания позволяют избежать нежелательной диспропорции.
Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 0,7-1,1 грамма (с пищей обычно поступает до 2,5 грамма кальция в сутки). Растущий организм нуждается в большем количестве кальция, чем взрослый, у которого закончено развитие скелета. Велика также потребность в кальции у женщин в период беременности, особенно во вторую ее половину, и в период кормления ребёнка грудью.
Организму требуется больше кальция и при аллергических и воспалительных заболеваниях, в частности сопровождающихся поражением кожи и суставов, при переломах костей, заболеваниях, ведущих к нарушению всасывания кальция (хронические энтериты и панкреатиты, плохое желчеотделение при болезнях желчных путей), заболеваниях паращитовидной и щитовидной желез, надпочечников. Увеличение содержания кальция достигается обычно за счёт молочных продуктов.
Фосфор - постоянная составная часть организма. В теле человека фосфора содержится сравнительно много - около 1,16 процента общего веса. Ежедневная потребность в нем взрослого человека составляет 1-1,2 грамма. У женщин в период беременности потребность в фосфоре увеличивается примерно на 30 процентов, а в период кормления ребёнка грудью - в 2 раза. Потребность детей в фосфоре выше, чем потребность взрослых.
Баланс фосфора в организме человека зависит от многих причин: от его содержания в пище, от потребности в нем организма, от соотношения в рационе человека белков, жиров, углеводов, кальция, кислых или щелочных свойств пищи. Участие фосфора в обменных процессах тесно связано с наличием кальция. Однако фосфор имеет в организме свои специфические функции: 80 процентов его расходуется на минерализацию костей, а 20 - на обеспечение обменных реакций. При недостатке фосфора могут возникнуть заболевания костей.
Лучший источник этого минерального вещества - животные продукты. Хотя большое количество фосфора содержится и в зерновых и в бобовых продуктах, однако из животных продуктов всасывается 70 процентов содержащегося в них фосфора, а из растительных - только 40.
Магний находится во всех живых организмах: растительных и животных. Входя в состав зелёного пигмента хлорофилла, участвуя там в процессах фотосинтеза, он играет важнейшую роль в природе. В хлорофилле растений Земли содержится около 100 миллиардов тонн магния.
У взрослого человека суточная потребность в магнии составляет 10 миллиграммов на килограмм массы тела. Всего в организме взрослого человека содержится около 25 граммов магния, 70 процентов из них входит в состав костей в комплексе с кальцием и фосфором, остальные 30 распределяются в тканях и жидкостях. Усвоенный магний накапливается в печени, а затем значительная часть его переходит в мышцы и кости. Магний содержится также в крови. В нервной системе магний распределяется неодинаково: белое вещество головного мозга содержит его больше, чем серое. О важном значении магния для деятельности нервной системы человека свидетельствует хотя бы такой факт: введение магния подкожно или в кровь человека вызывает состояние наркоза.
Нарушение в организме магниево-кальциевого равновесия нежелательно. Результатом такого нарушения является, например, рахит у детей. При этом количество магния в крови уменьшается вследствие того, что он переходит в кости, вытесняя из них кальций.
Магний активизирует ферменты углеводного и энергетического обмена, участвует в образовании костей, нормализует возбудимость нервной системы и деятельность мышц сердца. Он оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует двигательную функцию кишечника и желчеотделение, способствует выведению из кишечника холестерина.
Калий содержится в организме в небольших количествах (около 30 граммов). Почти весь калий находится в межклеточной жидкости, а также в мышечной ткани, в том числе и в сердечной мышце. Наряду с натрием, калий участвует в поддержании кислотно-щелочного равновесия. Он оказывает влияние на работу мышц. Низкая концентрация калия в крови может вызвать повышенную мышечную возбудимость, а со стороны сердечной мышцы - тахикардию (усиленное сердцебиение). Богаты калием печень и селезёнка. В мышцах содержится до 500 мг% калия.
Калий оказывает значительное влияние на обмен веществ. Он возбуждает парасимпатический отдел вегетативной нервной системы. Доказано, что калий оказывает большое влияние на функцию органов осязания в коже. Значительна роль калия в регулировании функции ферментов (он стимулирует активность карбоангидразы).
Потребность взрослого человека в калии - 2-4 миллиграмма в сутки, а грудного ребёнка - 12-13 миллиграммов на килограмм веса тела.
Натрий - один из элементов, принимающих активное участие в жизнедеятельности организма человека. Поступает в организм обычно в виде хлористой соли и легко всасывается кишечником. Суточная потребность в натрии взрослого человека равна 4-6 граммам. Усвоенный натрий распределяется между всеми тканями организма, но особенно задерживается в печени, коже и мышцах. Для некоторых тканей и органов содержание натрия непостоянно и меняется в зависимости от времени года. Сезонные изменения характерны для сыворотки крови, мышц.
Натрий играет большую роль в важнейших жизненных отправлениях организма: он необходим для сокращения скелетных мышц и нормальной пульсации сердца; для поддержания кислотно-щелочного равновесия. Хлористый натрий способствует удержанию воды тканями.
В организме человека содержится около 15 граммов натрия; 1/3 - в костях, а остальное количество - во внеклеточных жидкостях, в нервной и мышечных тканях.
Хлор - жизненно важный элемент в организме человека. В тканях содержится около 150-160 миллиграммов хлора. Суточная потребность взрослого человека в хлоре составляет 2-4 грамма. В организм он чаще всего поступает в избытке (так же как и натрий) в виде хлористого натрия и хлористого калия. Из пищевых продуктов хлором особенно богаты хлеб, мясные и молочные продукты. Бедны хлором фрукты.
Роль хлора в организме многообразна. Он участвует (косвенно) в регуляции водного обмена, кислотно-щелочного равновесия путём распределения его между кровью и другими тканями. В регуляции обмена самого хлора в организме участвуют железы внутренней секреции, в частности гипофиз, точнее, его задняя доля. При ее удалении или заболевании наблюдается перераспределение хлора между кровью и другими тканями и потеря почками способности концентрировать хлор при выделении его с мочой.
Сера - постоянная составная часть организма человека. Большая часть ее в виде органических соединений входит в состав аминокислот. Много ее в волосах, эпидермисе кожи и других клетках организма. Содержится она также в составе сульфатидов в нервной ткани, хрящах и костях, в желчи.
Микроэлементы
Наряду с макроэлементами пища человека содержит и микроэлементы, которые также необходимы для жизнедеятельности организма. Каждый имеет свои особенности и свою «сферу деятельности». И как бы ни мала была концентрация того или иного микроэлемента, без него организм нормально функционировать как биологическая система не может.
Характер и сила воздействия микроэлементов на различные физиологические системы организма в значительной степени зависят от концентрации, в какой они поступают в организм. В нормальных микродозах эти микроэлементы стимулируют жизненно важные биохимические процессы. В больших дозах микроэлементы способны действовать или как лекарственные средства, или как вещества раздражающие. В ещё более высоких концентрациях микроэлементы оказываются токсичными веществами.
Микроэлементы, поступающие с пищей, ещё называют минеральными витаминами, так как это вещества, имеющие свойства биологических катализаторов. Будучи структурными единицами ряда гормонов, они обусловливают их активность (йод - в тироксине, цинк - в инсулине).
Рассмотрим роль некоторых микроэлементов в процессах жизнедеятельности организма.
Железо необходимо для нормального кроветворения и тканевого дыхания. Лучше всего всасывается железо гемоглобина и миоглобина, то есть крови и мышц, поэтому мясо животных и птиц, мясные субпродукты являются наилучшими источниками железа. Из этих продуктов в кишечнике всасывается до 30 процентов содержащегося там железа, в то время как, например, из яиц, хлеба, крупяных и бобовых - не более 5-10 процентов. Лучшему усвоению железа способствуют лимонная и аскорбиновая кислоты и фруктоза. Поэтому питье фруктовых соков улучшает всасывание железа. Подавляет усвоение железа крепкий чай.
При недостатке железа в организме прежде всего ухудшается клеточное дыхание, что ведёт к дистрофии тканей и органов. К дефициту железа в организме может привести недостаточное поступление его в организм с пищей или преобладание в рационе продуктов, из которых оно плохо усваивается. Возникновению железодефицитных состояний способствует также недостаток в питании животных белков, витаминов, кроветворных микроэлементов, теряется железо и при кровопотерях, заболеваниях желудка и кишечника.
Основными органами обмена железа у человека считают селезёнку и печень, где в течение суток разрушается гемоглобин, содержащий от 100 до 200 миллиграммов железа. Все оно удерживается в организме в виде белковых соединений и образует наряду с усвоенным пищевым железом запасной фонд. Запасное железо из этого фонда кровью доставляется в костный мозг, где оно идёт на построение гемоглобина при формировании новых красных кровяных телец. Весь круговорот железа в организме совершается быстро: поступившее в организм железо уже через несколько часов находится в гемоглобине.
Марганец поступает в организм с пищевыми продуктами в основном растительного происхождения, где он содержится обычно в десятых, сотых долях процента. В животных продуктах его в десятки раз меньше. Всосавшийся марганец поступает с током крови в органы и ткани и задерживается в печени. Относительно много марганца содержится также в поджелудочной железе, лимфатических железах и почках.
Особенно интенсивно идёт накопление марганца в печени эмбриона в последние три месяца его развития. Благодаря этому ребёнок рождается со значительными запасами марганца в печени. Природа устроила так, что этих запасов хватает до того времени, пока грудной ребёнок начинает получать прикорм - фруктово-овощные соки. С молоком матери ребёнок марганца не получает, так как в молоке содержание его ничтожно.
В организме человека марганец выполняет многочисленные и сложные функции. Он принимает участие в регуляции роста и развития организма, работы желез внутренней секреции, обменных процессах, процессах окисления, ферментативной активности. Ткани под воздействием марганца очень энергично обогащаются кислородом, что способствует повышению активности биохимических реакций и устойчивости к воздействию вредных факторов окружающей среды. Под влиянием марганца повышается интенсивность обмена белков. Он участвует в обмене жиров, стимулирует минеральный обмен.
При недостаточном поступлении марганца с пищей наблюдается задержка формирования скелета с нарушением процессов окостенения. При избытке же марганца в костях могут появиться изменения, свойственные рахиту. Соли марганца играют роль в процессах кроветворения. Поэтому недостаток данного микроэлемента может привести к анемии.
Кобальт . На присутствие его в животных организмах впервые указал выдающийся советский учёный В.И. Вернадский в 1922 году. Биологическая роль кобальта в организме пока ещё до конца не изучена. Однако и то, что стало известно учёным, свидетельствует о его важной роли в процессах жизнедеятельности. Он оказывает существенное влияние на процессы обмена веществ, рост и развитие организма. Кобальт повышает основной обмен, улучшает ассимиляцию азота, стимулирует образование мышечных белков, оказывает влияние на содержание углеводов в крови: малые дозы кобальта уменьшают количество сахара в крови, а большие - увеличивают. Но на этом роль микроэлемента в кроветворении не ограничивается. Он активно участвует в образовании эритроцитов и синтезе гемоглобина. Особенно важен он для детского организма: кобальт способствует быстрому развитию ребёнка, повышает его реактивные силы, в частности сопротивление вредным факторам внешней среды. Оказывает влияние кобальт и на нервную ткань: он способен возбуждать и тормозить нервные процессы.
Суточная потребность кобальта - 0,1-0,2 миллиграмма. Особенно необходимо поступление кобальта в организм беременных и кормящих женщин. Содержится он в растительных и животных продуктах: в печени, почках, мозгах, сердце, колбасе, сосисках, фасоли, горошке зелёном, гречихе, ячневой и овсяной крупе, свежей зелени, луке репчатом и брюкве (в последних двух много), в моркови.
Йод входит в состав молекулы тироксина - гормона щитовидной железы и принимает активное участие в обмене веществ в организме. Недостаток тироксина ведёт к развитию зобной болезни, а в детстве - к задержке роста, физического и психического развития. Но биологическая роль йода в организме человека не ограничивается гормональной функцией. Йод обладает резко выраженным антисептическим эффектом с широким спектром действия: антибактериальным, противовирусным, фунгицидным.
Суточная потребность человека в йоде около 150 миллиграммов, но в период роста ребёнка и полового созревания подростка, при беременности и кормлении грудью она значительно увеличивается.
Поступающий в организм с пищей йод всасывается в кровь почти полностью. Организм человека с удивительным постоянством сохраняет в крови концентрацию йода на одном и том же уровне. Правда, летом содержание йода в крови несколько выше. Кроме щитовидной железы, в обмене йода значительную роль выполняет печень.
Медь также относится к числу микроэлементов, без которых существование организма человека невозможно. Поступая с пищей, медь всасывается в верхних отделах тонкого кишечника, а затем накапливается в печени. У детей и эмбрионов количество накопленной меди в печени значительно больше, чем у взрослого. Из печени медь, в виде органических соединений, поступает в кровь и разносится ею во все органы и ткани. В организме человека медь находится в виде сложных органических соединений.
Медные соединения играют важную активирующую роль в кроветворении: они стимулируют деятельность костного мозга, вызывая повышение числа эритроцитов в крови. Медь положительно влияет на интенсивность окислительных процессов, оказывает определённое воздействие на обмен веществ. Увеличение содержания соединений меди в крови приводит к превращению минеральных соединений железа в органические, к использованию накопленного в печени железа на синтез гемоглобина.
Дефицит меди в организме, особенно длительный, может привести к тяжёлым заболеваниям. Например, в детском возрасте при дефиците меди или нарушении ее обмена могут развиваться анемии, которые излечиваются одновременным введением в организм с пищей солей меди и железа. Однако не менее опасно и излишнее поступление меди в организм: при этом происходит общее отравление, сопровождающееся поносами, ослаблением дыхания и сердечной деятельности. Иногда бывают даже удушье и коматозные состояния. Особенно тщательно надо соблюдать соответствующие предохранительно-гигиенические правила при работе на предприятиях медного производства.
Суточная потребность в меди взрослого человека удовлетворяется при ее содержании в пище в количестве 2,5 миллиграмма. Для детского организма ежедневно требуется 0,1 миллиграмма меди на килограмм веса.
Наиболее богаты медью продукты моря, особенно моллюски и ракообразные, у которых кровяным дыхательным пигментом является гемоцианин, содержащий 0,15-0,26 процента меди. В растениях меди значительно меньше, особенно в тех, что выращены на почве, бедной этим элементом.
Фтор содержится в костях, особенно много его в зубах. Поступает в организм преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание фтора в которой 1-1,5 миллиграмма на литр. При недостатке фтора в организме человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении - флюороз. Избыточное количество фтора в организме опасно ввиду того, что его ионы обладают способностью к замедлению ряда ферментативных реакций, а также связыванию важных в биологическом отношении элементов: фосфора, кальция, магния. Вообще, биологическая роль фтора в организме до конца не выяснена. Для того чтобы предупредить недостаток или избыток фтора в организме человека, питьевая вода или обогащается фтором (фторируется), или очищается от его избытка.
Отравления фтором возможны у лиц, работающих на предприятиях, производящих продукцию, в состав которой он входит (например, при производстве фосфорных удобрений). Фтор раздражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи. Возможны и острые отравления фтором с тяжёлыми последствиями.
Цинк - биогенный элемент, присутствующий в организме человека. Физиологическая роль его определяется связью с активностью некоторых ферментов и гормонов.
Цинк участвует в дыхании, в нуклеиновом обмене, повышает деятельность половых желез, влияет на формирование скелета плода. Из слюны околоушной железы человека выделен цинкосодержащий белок, предполагается, что он стимулирует регенерацию клеток вкусовых луковиц языка и поддерживает их вкусовую функцию. Он играет защитную роль в организме при загрязнении среды кадмием.
Дефицит цинка ведёт к карликовости, задержке полового развития; его избыток в организме оказывает токсичное действие на сердце, кровь и другие органы и системы организма. Равновесие баланса цинка в организме наступает только после окончания периода роста. У детей же наблюдается положительный баланс цинка (в их организме задерживается до 45 процентов цинка, поступающего с пищей).
Суточная потребность взрослого человека в цинке - 12-14 миллиграммов, детей - 4-6 миллиграммов.
Из пищевых продуктов растительного происхождения им наиболее богаты пшеница (отруби и зерно), рис (отруби), свекла, салат, томаты, лук, фасоль (зерно), горох, соя. Бедны цинком фрукты, ягоды. Содержат цинк и продукты животного происхождения, но в меньших количествах: мясо, печень, молоко, яйца.
Селен в организме содержится в ничтожно малых концентрациях. Его роль изучена пока недостаточно. Установлено, что он накапливается в печени, почках, селезёнке, сердце. Образует соединения с белками крови (альбуминами, глобулинами, гемоглобином), молока (казеином, альбумином, глобулином) и белками различных органов, то есть участвует в белковом обмене.
Никель - постоянная составная часть человеческого организма. Его физиологическая роль также мало изучена. Доказано, что никель активизирует фермент аргиназу и оказывает влияние на окислительные процессы. Он входит в состав гормона инсулина. Его содержание в организме ничтожно малое.
Стронций - необходимая часть организма человека, биологическая роль которой полностью не выяснена. Накопление его организмом находится в зависимости от его содержания в окружающей среде. Человек получает стронций с пищей. Отложения его в организме зависят от соотношения в пище кальция, фосфора и стронция; при увеличении в рационе кальция откладывается меньше стронция, а при увеличении фосфора - больше.
Хром - входит в состав различных органов и тканей. Больше всего его в волосах и ногтях, меньше всего - в гипофизе, надпочечниках, поджелудочной железе, лёгких, скелетных мышцах и тонких кишках. Всасывается из кишечника. Хром активирует фермент трипсин, входит в состав его.
Из всех тех микроэлементов, которые на сегодняшний день признаны необходимыми для жизнедеятельности организма человека, мы остановились на 11 известных. О других микроэлементах - ванадии, молибдене и кремнии - данных мало, их физиологическая роль в организме пока изучена слабо.
Как следует из сказанного выше, микроэлементы играют важную роль в жизнедеятельности организма человека. Но необходимо, чтобы они поступали в оптимальных концентрациях. В отдельных регионах страны - биохимических провинциях с недостатком или избытком тех или иных элементов в среде - возникают ответные реакции организма человека в виде различных морфологических изменений либо заболеваний. Иногда такие заболевания имеют массовый характер и носят название биохимических эпидемий. Проблемы геохимической экологии, изучающей взаимодействие организмов с окружающей средой, имеют важное значение для здоровья населения и для народного хозяйства страны.
Одноклассники
Анекдот:
Купила шикарное белье, что бы был стимул для похудения. Показала бабушке. Она долго смотрела и сказала: "Для такого белья нужно не худеть, для такого белья нужен МУЖИК!"
Периодическая таблица Менделеева насчитывает около 120 химических элементов. В организме человека обнаружено более 80-ти элементов. Около 30-ти из них крайне необходимы организму для выработки различных соков, ферментов, гормонов, образования крови и поддержания постоянного осмотического давления в тканях. Они также играют важную биологическую роль, участвуя в регулировании обменных процессов, и являются материалом для построения костной ткани.
Тело взрослого человека весом в 70 кг содержит: кальция 1500 г, фосфора 850 г, калия 250 г, серы 100 г, хлора 100 г, натрия 100 г, магния 70 г, железа 3,5 г, цинка 2 г, меди 0,1 г. Некоторые минеральные вещества в организме распределены крайне неравномерно. Фтора больше всего в зубной эмали, железа в костном мозге, йода в щитовидной железе. Равномерно распределены: Mg, Al, Br, Se. В организме минеральные вещества не синтезируются и их запасы невелики. Поэтому они должны регулярно поступать в него вместе с пищей.
В зависимости от содержания в организме минеральные вещества делят на 3 группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.
Макроэлементы представляют собой группу неорганических химических веществ, присутствующих в организме от нескольких десятков граммов до более килограмма. Рекомендуемая суточная доза потребления составляет более 200 мг. К ним относятся кальций, магний, фосфор, калий, натрий, хлор и сера. Макроэлементы обеспечивают нормальное функционирование всех систем и органов, из них "построены" клетки тела. Без них невозможен обмен веществ в организме человека.
К микроэлементам относятся минеральные вещества, содержание которых в организме составляет от нескольких граммов до десятых долей грамма. Потребность в них исчисляются в миллиграммах, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы организму. К ним относятся: железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден, ванадий, никель, стронций, кремний и селен. В последнее время стал использоваться заимствованный из европейских языков термин микронутриент.
Ультрамикроэлементы содержатся в организме в ничтожно малых количествах, но обладают высокой биологической активностью. Главными представителями являются золото, свинец, ртуть, серебро, радий, рубидий, уран. Некоторые из них отличаются не только малым содержанием в обычных продуктах питания, но и токсичностью, если их потреблять в сравнительно больших дозах.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА – РОЛЬ В ОРГАНИЗМЕ
Минеральные вещества играют большую и многообразную роль в организме человека.
Они входят в его структуру и выполняют большое количество важных функций.
1. Регулируют водно-солевой обмен.
2. Поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях.
3. Поддерживают кислотно - щелочное равновесие.
4. Обеспечивают нормальное функционирование нервной, сердечно -сосудистой,
пищеварительной и других систем.
5. Обеспечивают процессы кроветворения и свертывания крови.
6. Входят в состав или активируют действие ферментов, гормонов, витаминов и таким образом
участвуют во всех видах обмена веществ.
7. Осуществляют регуляцию трансмембранного потенциала, необходимого для
нормального функционирования клеток, проведения нервных импульсов и сокращения мышечных волокон.
8. Поддерживают структурную целостность организма.
9. Участвуют в построении тканей организма, особенно костной, где фосфор и кальций являются основными
структурными компонентами.
10. Поддерживают нормальный солевой состав крови и участвуют в структуре формирующих ее элементов.
11.Влияют на защитные функции организма, его иммунитет.
12. Являются незаменимой составной частью пищи, а их длительный недостаток или избыток в питании
ведет к нарушениям обмена веществ и даже к заболеваниям.
Кислотно - щелочное равновесие
Минеральные вещества поддерживают в организме кислотно -щелочное равновесие. Оно необходимо для обеспечения постоянства его внутренней среды. Однако, характер питания и преобладание в нем кислотных или щелочных соединений могут влиять на сдвиги кислотно-щелочного баланса. К минеральным веществам щелочного действия относятся кальций, магний, натрий. Их содержится много в молоке и молочных продуктах кроме сыров, в картофеле, овощах, фруктах и ягодах. К минеральным веществам кислотного действия относятся фосфор, сера, хлор. Их много содержится в мясе, рыбе, яйцах, хлебе, крупах, булочных изделиях.
Если рН ниже 7,0 среда кислая, а если выше – щелочная. Наша кровь является щелочной средой, её рН примерно 7,4. Кислоты постоянно производятся в организме в процессе непрекращающегося метаболизма. Организм также получает много кислот из пищи. Для предотвращения заболеваний они должны быть нейтрализованы щелочными элементами.
Тестирование продуктов на кислотность или щелочность производится следующим образом. Продукт сжигают, а его пепел анализируют. Если пепел щелочной, то и продукт считается щелочным. Если же пепел кислотный, то и продукт соответственно считается кислотным. Однако имеются исключения. Например, цельное зерно, у которого пепел слегка кислотный, сдвигает среду в щелочную сторону. Тропические фрукты, пепел которых является щелочным, наоборот, сдвигают среду в кислотную сторону. Сахар с его щелочным пеплом и некоторые тропические овощи, включая томаты, также сдвигают внутреннюю среду организма в кислотную сторону.
Питание должно формировать слегка щелочную среду в кровеносной системе, которая обеспечивает более высокий энергетический уровень организма, обеспечивает высокий иммунитет против простуд и гриппа, укрепляет кости и зубы.
Средне суточная потребность человека
в минеральных веществах
Для поддержания нормальной жизнедеятельности и развития наш организм постоянно расходует минеральные вещества, поэтому необходимо их ежедневное восполнение. Недостаток отдельных из них или полное отсутствие может привести к серьезным заболеваниям. Минеральные вещества поступают в организм в основном с питанием, и только некоторые через кожу и легкие.
| МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА | ПОТРЕБНОСТЬ, мг |
| Хлориды | 5000 - 7000 |
| Натрий | 4000 - 6000 |
| Калий | 1500 - 3500 |
| Фосфор | 1000 - 1500 |
| Кальций | 800 - 1200 |
| Магний | 300 - 500 |
| Железо | 15 |
| Цинк | 10 - 15 |
| Кремний | 3 - 5 |
| Медь | 2 - 3 |
| Марганец | 2 |
| Бор | 2 |
| Фтор | 1,5 - 2,0 |
| Германий | 1,5 |
| Сера | 1,0 |
| Титан | 0,3 - 0,6 |
| Хром | 0,1 - 0,2 |
| Йод | 0,1 - 0,2 |
| Литий | 0,1 |
| Селен | 0,1 |
| Молибден | 0,05 |
| Ванадий | 0,05 |
| Алюминий | 0,03 - 0,1 |
| Серебро | 0,03 - 0,08 |
| Бром | 0,02 - 0,07 |
| Кобальт | 0,010 - 0,015 |
| Олово | 0,01 |
Минеральные вещества, всасываясь в желудочно-кишечном тракте, попадают в кровь и переносятся к местам активного обмена или накопления. В основном они депонированы у человека в костях, а также присутствуют в растворенном виде в жидких средах организма. Из организма эти вещества выводятся с мочой, потом и калом.
Наиболее часто в России встречаются дефициты цинка, селена, магния, марганца и меди. У женщин во время беременности и у детей в периоды сильного роста, часто в организме отмечается недостаток кальция и железа.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА - ИСТОЧНИКИ
Для человека основным источником минеральных веществ является потребляемая вода и пища. Некоторые минеральные элементы распространены повсеместно и в больших количествах, а другие встречаются реже, и в меньших.
Разные продукты содержат различное количество минеральных веществ. Так, например, в молочных продуктах содержится более 20 различных минералов, среди них наиболее важными являются кальций, железо, марганец, фтор, цинк, йод. Мясные продукты содержат такие микроэлементы как серебро, титан, медь, цинк, а морские продукты – йод, фтор, никель.
Отдельные продукты питания обладают способностью избирательно концентрировать в своем составе значительное количество определенных минеральных веществ. Например, злаки концентрируют большие количества кремния, морские растения - йод, устрицы – медь и цинк, а в моллюске-гребешке сконцентрировано много кадмия.
Большое значение имеет соотношение между различными минеральными веществами, поступающими в организм. Иногда они снижают полезные качества друг друга. Например, усвояемость кальция тормозится при избытке фосфора или магния. Для достижения наибольшего эффекта стоит соблюдать соотношение фосфора, кальция и магния как 3:2:1 соответственно.
| ПРОДУКТЫ | СОДЕРЖАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ мг на 100 г съедобной продукции |
|||
| Ca | P | Mg | K | |
| Творог жирный | 150 | 216 | 8 | 112 |
| Фундук | 140 | 229 | 172 | 717 |
| Капуста | 50 | 31 | 16 | 185 |
| Морковь | 33 | 55 | 12 | 200 |
| Свекла | 16 | 43 | 23 | 290 |
| Лук-порей | 31 | 58 | 14 | 175 |
| Рис | 24 | 97 | 26 | 100 |
| Горох | 115 | 329 | 128 | 730 |
| Яйца куриные | 50 | 215 | 12 | 140 |
| Огурцы | 16 | 42 | 13 | 142 |
| Сельдерей | 63 | 27 | 33 | 393 |
| Орехи грецкие | 90 | 564 | 100 | 660 |
| Фасоль | 150 | 541 | 103 | 1100 |
| Салат | 77 | 34 | 40 | 220 |
| Хлеб ржаной простой | 75 | 174 | 40 | 227 |
| Хлеб пшенич- ный 2-го сорта | 39 | 131 | 51 | 208 |
| Пшено | 27 | 233 | 83 | 211 |
| Гречка (ядрица) | 21 | 298 | 78 | 480 |
| Свинина мясная | 8 | 170 | 27 | 316 |
| Картофель | 10 | 58 | 23 | 610 |
| Томаты | 10 | 26 | 8 | 290 |
| Яблоки | 6 | 11 | 9 | 275 |
Недостаток и избыток минеральных веществ
Несмотря на широкую распространенность минеральных веществ в природе, нарушения в организме,
связанные с недостатком или реже с их избытком встречаются довольно часто. Основные причины,
вызывающие недостаток или избыток минеральных веществ:
1. Однообразное питание, которое характеризуется длительным преобладанием одних и тех же
продуктов в ущерб другим. Только разнообразное питание обеспечивает сбалансированное поступление
всех минеральных веществ. Например, молочные продукты самые лучшие источники легкоусвояемого кальция,
но содержат мало магния и кроветворных микроэлементов.
2. Несбалансированное питание приводит к избытку или дефициту в рационе различных пищевых веществ,
нарушает усвоение макро- и микроэлементов. Так, усвоение кальция ухудшает избыточное содержание
в пище жиров, а усвоение фосфора, магния и щавелевой кислоты ухудшает дефицит витамина D.
3. Геологические особенности различных регионов земли характеризуются
недостатком или избытком минеральных веществ в местных пищевых продуктах, обусловленным химическим
составом почвы и воды. В результате возникают свойственные определенным районам заболевания.
Так эндемический зоб возникает от недостатка йода.
4. Употребление некоторых лекарственных средств, связывающих или ухудшающих всасывание
минеральных веществ из желудочно-кишечного тракта и нарушающих их обмен.
5. Отсутствие изменений в питании при повышенной потребности организма в некоторых
минеральных веществах, обусловленной физиологическими причинами. Например, у беременных и кормящих
женщин резко возрастает потребность в кальции и железе.
6. Большая потеря минеральных веществ по причине кровотечений, болезнь Крона, язвенный колит.
7. При длительной варке очищенных овощей и размораживании мяса в воде происходит увеличение
потери всех минеральных веществ. Потери кальция, магния, фосфора и железа при тепловой
кулинарной обработке растительных продуктов составляют 10%, животных - 20 % , в среднем - 13 %.
Избыток некоторых минеральных веществ может оказывать токсический эффект, а также вызвать нарушение равновесия всей системы. Например, натрий, действуя совместно с калием, является важнейшим элементом гидросистемы: натрий накапливает воду в организме, а калий, наоборот, выводит ее. Излишек поваренной соли, состоящей из двух элементов: натрия и хлора, может привести к опасному повышению кровяного давления и вызвать отечность.
Дополнительный прием минеральных веществ назначается при их дефиците в организме. Выявить недостаток минерала можно с помощью химических анализов. Возможны также обследования, которые не связаны с химическим составом. Так например, определение количества эритроцитов в крови позволяет выявить дефицит железа, визуальный осмотр шеи позволяет выявить дефицит йода, а денситометрия костей – дефицит кальция в организме. Лечение минеральными веществами назначается только на основании диагноза (например, железодефицитной анемии в случае нехватки железа или гипомагниемии при пониженном содержании магния в крови).
Формы существования
В организме человека минеральные вещества могу существовать в трех формах:
1. Ионизированная форма. В ней минеральные вещества существуют в виде растворенных диссоциированных
солей, при этом ионы могут связываться с белковыми молекулами, образуя комплексы.
2. В составе органических молекул. В этой форме связь прочная и специфическая. Например,
железо в гемоглобине или йод в тироксине.
3. В виде нерастворимых солей.
В этой форме минеральные вещества входят в состав ткани. Например, фосфаты кальция и соли фтора
в составе костной ткани и тканей зуба.
Железо
Железо – серебристо белый металл, пластичный, обладает сильными магнитными свойствами, хорошей тепло и электропроводностью. В организме человека содержится около 4 грамм, но без него невозможна была бы жизнь.
Железо является важнейшим минеральным веществом в организме человека. Оно необходимо для создания красных и белых кровяных клеток, которые транспортируют кислород и углекислый газ в организме и отвечают за иммунитет.
При недостатке железа в организме развивается анемия (малокровие). Недостаток железа в организме проявляется также постоянной усталостью, ослаблением иммунитета, бледной кожей, запорами и ломкими ногтями. Чтобы этого избежать железо в продуктах питания должно находиться в достаточном количестве.
Йод
Минеральное вещество йод при нормальных условиях находится в твердом состоянии в виде темно - синих кристаллов похожих на графит. Наибольшее количество сконцентрировано его в морской воде. В организме человека содержится от 20 до 35 мг йода. Суточная потребность в нем составляет примерно 3 мкг на 1 кг веса.
Недостаток йода в организме приводит к появлению так называемого зоба – увеличение щитовидной железы. Если болезнь не лечить, то нарушаются функции щитовидной железы, а в дальнейшем и возможно развитие рака. Чтобы организм был здоровым и все органы в нем функционировали нормально, йод в продуктах
Калий
Калий в чистом виде был впервые получен в 1807 году. Он представляет собой серебристо – белый, мягкий, легкий и легкоплавкий металл. Минеральное вещество калий химически очень активен и в свободном состоянии в природе не встречается. Он входит в состав многих минералов, в качестве растворимых солей присутствует в морской воде.
Калий в организме человека выполняет большое количество разнообразных функций. Наиболее важными являются: обеспечивает функционирование клеточных мембран, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, влияет на активность и концентрацию магния.
В организме взрослого человека содержится 160 – 250 г калия. Суточная потребность 1,5 – 2,5 г. Основной источник калия это продукты питания. Им очень богаты курага, изюм, орехи.
При недостатке калия в организме возникают различные расстройства и заболевания. Наиболее характерными являются: сердечная недостаточность, снижение работоспособности, депрессия, снижение умственной деятельности, нарушение функции почек, плохой сон и другие.
Чтобы было крепкое здоровье и организм нормально функционировал, калий в продуктах питания должен содержаться в достаточном количестве.
Кальций
Из всех минеральных веществ кальций является одним из самых важных в организме человека. Он необходим для нормальной работы нервной системы, является строительным материалом для образования костей, поддерживает кислотно – щелочное равновесие и обеспечивает нормальный обмен веществ.
Суточная потребность кальция у взрослого человека составляет 800 – 1200 мг. Больше всего кальция содержится в семенах мака, кунжута и твердых сырах. Много его в молочных продуктах и орехах. В меньших количествах он содержится в овощах и фруктах. Следует иметь в виду, что без витамина Д кальций не усваивается.
При недостаточном поступлении кальция у человека со временем появляются различные заболевания. Наиболее опасным и широко распространенным является остеопороз. Кости при этом заболевании становятся тоньше и часто ломаются. Чтобы избежать различных заболеваний и иметь крепкое здоровье, кальций в продуктах должен содержаться в достаточном количестве.
Кремний
Человек не может существовать без кремния и его производных, так как они выполняют в организме много важных функций. Это минеральное вещество содержится в продуктах как растительного, так и животного происхождения. Дефицит кремния в организме приводит к снижению иммунитета и к образованию разных заболеваний.
При взаимодействии с водой кремень изменяет её свойства. Кремневая вода губительно действует на микроорганизмы. В ней происходит активное осаждение соединений тяжёлых металлов, она становится чистой на вид и приятной на вкус, долгое время не портится и приобретает многие целебные качества.
Магний
Магний легкий металл серебристо белого цвета. Плотность его при 20°C - 1,737 г/см3, температура плавления 651°C, температура кипения 1103°C. При нагреве он сгорает ослепительно белым пламенем. В земной коре его содержится 2 % и ещё большое количество в морской воде.
Тело взрослого человека содержится примерно 70 грамм магния. Суточная потребность в нем составляет 300 – 400 мг. В организме человека магний участвует более чем в 350 различных биохимических процессах. Именно от этого минерального вещества зависит спокойная и слаженная работа всех систем организма.
При недостатке магния у человека развивается ряд патологий: нарушение работы сердечно – сосудистой системы, бессонница, мышечные судороги и многие другие. Чтобы избежать этих неприятностей магний в продуктах питания должен содержаться в достаточном количестве.
Медь
Минеральное вещество медь представляет собой один из важных незаменимых микроэлементов, которые являются необходимыми для нормальной жизнедеятельности человека. Она содержится в организме в крайне малых количествах, но при этом участвует в большом количестве биологических процессов.
Взрослый человек весом 70 кг содержит 70 мг меди. Чтобы поддерживать «медный» баланс организма, необходимо съедать в день такое количество продуктов, которые в общей сложности будут содержать 6 - 7 мг меди, из которых усвоится примерно 30 - 40%.
Медь в продуктах содержится в достаточных количествах и искусственно повышать ее долю в рационе вряд ли целесообразно.
Натрий
Натрий мягкий серебристо-белый металл, пластичен (легко режется ножом), его свежий срез блестит. Натрий и его соединения окрашивают пламя в ярко-желтый цвет. Это высоко активный химический элемент, поэтому он в чистом виде в природе не встречается.
Содержание натрия в организме составляет 70 - 110 грамм. Из них 1/3 находится в костях, 2/3 - в жидкости, мышечной и нервной тканях. В организме человека он содержится во всех жидкостях, органах и тканях. Натрий один из важных минеральных веществ, необходимых нашему организму. Без него невозможен нормальный баланс жидкости в организме; в форме различных солей он входит в состав крови, лимфы и пищеварительных соков.
Содержание природного натрия в пищевых продуктах относительно невелико, но он находится практически во всех пищевых продуктах. Главным и широко известным источником натрия является поваренная соль. Значение поваренной соли для нормальной жизнедеятельности нашего организма трудно переоценить.
Селен
Минеральное вещество селен сам по себе сильный яд, но человеческому организму в микроскопических дозах он очень необходим – как антиоксидант и важный фактор нормальной работы иммунной и гормональной систем. Он является одним из важнейших элементов явно или неявно участвующих в большинстве физиологических процессов, протекающих в организме человека.
Содержание селена в продуктах очень сильно зависит от региона их произрастания, состава удобрений и типов почв. Организму человека требуется 20 -70 мкг селена в сутки. Доза в 5 мг для человека токсична, а поступление менее 5 мкг приводит к его недостатку. Следует иметь в виду, что он абсолютно не усваивается при наличии углеводородов. Поэтому желательно или полностью отказаться или ограничить в рационе питания газированные напитки, пирожные, торты, печенья и разные мучные сладости. Дефицит и избыток селена в пище приводят к серьезным нарушениям здоровья.
Сера
В организме взрослого человека содержится около 140 грамм серы. По количеству она занимает третье место после кальция и фосфора. Сера поступает в организм человека с пищевыми продуктами, в составе неорганических и органических соединений. Большая часть ее поступает в составе аминокислот.
Минеральное вещество сера одно из самых необходимых макроэлементов для нашего организма. Ее часто называют «минералом красоты», так как она обеспечивает здоровое состояние кожи, волос и ногтей. При недостатке серы в организме снижается общий жизненный тонус, резко падает иммунитет. Человек становится подвержен любым инфекциям, простудам, грибковым заболеваниям.
Фосфор
Соединения фосфора присутствуют буквально в каждой клетке нашего организма и обеспечивают надлежащее его функционирование и жизнедеятельность. Без фосфора невозможно правильное протекание физиологических процессов. Его соединения снабжают организм энергий, использующейся в мышечных сокращениях, проявлениях нервных импульсов, биосинтезе других органических веществ.
Минеральное вещество фосфор содержится практически во всех продуктах животного и растительного происхождения. При избытке фосфора может возникнуть почечно-каменная болезнь, поражается печень и кишечник, развивается анемия и лейкопения – уменьшается содержание лейкоцитов; появляются кровоизлияния, возникают кровотечения и заболевания сердечно-сосудистой системы.
Цинк
Цинк при комнатной температуре - хрупкий металл голубовато-белого цвета. На воздухе он тускнеет, покрываясь тонким слоем оксида цинка.
Цинк является одним из жизненнно важных минеральных веществ. Он участвует в активизации более 200 ферментов, необходим для нормального функционирования всех клеток, оказывает влияние на все виды обменных процессов в организме.
В организме взрослого человека содержится 2-3 г цинка. Большая его часть находится в крови, коже, печени, почках, в сетчатке глаза, а у мужчин в предстательной железе. Суточная потребность для мужчин - 11-15 мг, для женщин - 10-12 мг.
Дефицит цинка ведет к замедлению роста, к искажению восприятия вкуса, к постепенному нарушению всех обменных процессов, к ослаблению иммунитета, к дисфункции половых органов, к выпадению волос, к так называемой куриной слепоте. Вывод один: цинк в продуктах питания должен содержаться в достаточном количестве.
Минеральные вещества играют большую роль в здоровье человека. Они служат катализатором для биохимических реакций и строительным материалом для скелета. Без них невозможен рост и развитие организма.
В конце XX века российские производители некоторых лекарственных препаратов и биологически активных добавок стали использовать для обозначения макро- и микроэлементов термин минерал.