Роль минеральных веществ в организме

Минеральные элементы в виде минеральных солей, ионов комплексных соединений входят в состав живой материи. Они являются незаменимыми нутриентами. В организм человека они поступают с пищей.

Их роль разнообразна:

1. Они входят в состав протоплазмы клетки.

2. Обеспечивают постоянство осмотического давления.

3. Входят в состав гемоглобина, ферментов, гормонов.

4. Являются пластическим материалом для образования костей, зубной ткани.

5. Участвуют в передаче нервных импульсов.

6. Обеспечивают свертывание крови.

7. Обеспечивают кислотно-щелочное равновесие внутренней среды организма.

Длительный недостаток или избыток в питании каких-либо минеральных элементов приводит к нарушению обмена белков, жиров, углеводов, витаминов и воды, а также к развитию ряда заболеваний. Недостаток Са и Р приводит к кариесу зубов, разрежению костной ткани. При недостатке F в питьевой воде разрушается эмаль зубов. Дефицит йода в воде и пище приводит к развитию зоба.

Причинами нарушения обмена минеральных веществ даже при их достаточном количестве в пище могут быть:

- несбалансированное питание (недостаточное или избыточное количество белков, жиров, углеводов, витаминов);

- применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, обусловливающих потери минеральных веществ (например, при размораживании в горячей воде мяса, рыбы, удаление отваров овощей и фруктов, куда переходят растворимые соли;

- отсутствие своевременной коррекции состава рационов при изменении потребности организма в минеральных веществах, связанной с физиологическими причинами.

В зависимости от количества минеральных веществ в организме и продуктах их подразделяют на:

- макроэлементы,

- микроэлементы.

К макроэлементам относят Са, К, Mg, Na, P, Cℓ, S. Они содержатся в мг на 100 г пищевого продукта.

Микроэлементы: Fe, Co, Zn, F, J₂.

Они входят в состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячными долями мг.

К наиболее дефицитным минеральным веществам относятся Са и Fe, к избыточным – Na, P.

В зависимости от преобладания катионов или анионов в пищевых продуктах проявляются их щелочные или кислотные свойства.

Такие продукты, как молоко, овощи, фрукты, ягоды, имеют щелочную направленность;

- мясо, рыба, яйца, крупы – кислотную.

Минеральные элементы имеют важное значение для устранения и профилактики ряда заболеваний:

- эндемического зоба, флюороза;

- кариеса, рахита;

- нарушения процессов всасывания минеральных веществ в желудочно-кишечном тракте или повышения потерь жидкости (кровопотери).

Кальций

Его физиологическое значение велико.

1. Пластическая функция – входит в состав костей и зубов.

2. Входит в состав ядер клеток, клеточных и тканевых жидкостей.

3. Участвуют в свертывании крови.

4. Участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран.

5. В передаче нервных импульсов.

6. В молекулярном механизме мышечного сокращения.

7. Контролирует активность ряда ферментов.

Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Соединения кальция, поступающие с пищей, практически нерастворимы в воде. Щелочная среда тонкого кишечника способствует образованию трудноусвояемых соединений кальция. Он растворяется при участии желчных кислот, что и обеспечивает его всасывание.

Усвояемость Са тканями зависит не только от содержания его в продукте, но и от соотношения его с другими компонентами пищи, такими, как жиры, Mg, P, белки. При избытке жиров возникает конкуренция за желчные кислоты, и значительная часть кальция выводится из организма через толстый кишечник. На всасывание Са отрицательно сказывается избыток магния; рекомендуемое соотношение Са:Mg как 1:0,5.

Если количество фосфора превышает уровень кальция в пище более чем в 2 раза, то образуются растворимые соли, которые извлекаются кровью из костной ткани. Са поступает в стенки кровеносных сосудов, что обусловливает их ломкость. Также он поступает в ткани почек, что приводит к развитию почечнокаменной болезни. Для взрослых соотношение Са:Р как 1:1,5.

Такое соотношение трудно обеспечить, так как большинство продуктов, потребляемых с пищей, значительно богаче Р, чем Са. На усвоение Са отрицательно влияет фитин и щавелевая кислота, содержащаяся в ряде растительных продуктов. Эти соединения образуют с Са нерастворимые соли. Щавелевая кислота содержится в щавеле, шпинате, ревене. Фитином богаты отруби, зерновые. Суточная потребность в кальции взрослого человека – 800 мг, у детей, подростков, беременных женщин – 1000 мг.

При недостаточном потреблении Са с питанием или при нарушении его всасывания в организме развивается состояние кальциевого дефицита. Наблюдается выведение Са из костей и зубов. У взрослых развивается остеопороз – деминерализация костной ткани. У детей при этом нарушается развитие скелета, развивается рахит.

Источники Са: молоко, молочные продукты (сыры, творог), зеленый лук, петрушка, фасоль. Меньше Са в яйцах, рыбе, мясе, овощах, фруктах, ягодах.

Калий

Калий находится внутри клеток.

1. Он обеспечивает осмотическое давление.

2. Участвует в передаче нервных импульсов.

3. Регулирует водно-солевой обмен.

4. Поддерживает кислотно-щелочное равновесие внутренней среды

организма.

5. Участвует в регуляции деятельности сердца.

6. Способствует выведению воды (шлаков).

7. Необходим для функции ряда ферментов.

Калий хорошо всасывается из кишечника. Его избыток быстро удаляется из организма с мочой.

Суточная потребность в калии взрослого человека – 2-4 г. Она увеличивается при потоотделении, при употреблении мочегонных средств, заболеваниях печени и сердца.

Калий не является дефицитным элементом в питании.

Дефицит К приводит к:

- нарушению функции нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем;

- сонливости;

- снижению артериального давления;

- нарушению ритма сердечной деятельности.

В таких случаях назначается калиевая диета.

Источники К: урюк, изюм, чернослив, морская капуста, фасоль, горох, картофель и другие овощи и плоды.

Мало калия содержится в сметане, рисе, хлебе из муки высшего сорта.

Магний

Физиологическое значение:

1. Необходим для активности ряда ферментов, обеспечивающих метаболизм.

2. Участвует в поддержании нормальной функции нервной системы.

3. Функции мышцы сердца.

4. Оказывает сосудорасширяющее действие.

5. Стимулирует желчеотделение.

6. Повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению шлаков.

Усвоению Mg мешает наличие фитина и избыток Са и жиров в пище.

Суточная потребность: 400 мг.

При недостатке Mg нарушается усвоение пищи, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается Са.

Источники: он содержится в пшеничных отрубях, крупах (овсяная), бобовых, урюке, кураге, черносливе.

Мало Mg в молочных продуктах, мясе, рыбе, макаронах, овощах и фруктах.

Натрий

Натрий играет большую роль в организме:

1. Участвует в поддержании осмотического давления в тканевых жидкостях и крови.

2. Регуляции кислотно-щелочного равновесия.

3. В передаче нервных импульсов.

4. Регуляции водно-солевого обмена.

5. Повышает активность пищеварительных ферментов.

Натрий легко всасывается из кишечника.

При избыточном потреблении NaCℓ ухудшается удаление растворимых в воде конечных продуктов обмена через почки, кожу, кишечник. Ионы натрия вызывают набухание коллоидов тканей. Таким образом происходит задержка воды в организме и снижается ее выделение из организма. Задержка воды в организме ухудшает деятельность сердечно-сосудистой системы и способствует повышению кровяного давления.

Уровень натрия в клеточных жидкостях поддерживается почками с помощью сердечно-сосудистой и эндокринной систем. Контроль за балансом натрия осуществляется с помощью нервной из гуморальной систем.

При увеличении Na в плазме стимулируются осморецепторы в центре гипоталамуса. Это явление сопровождается ощущением жажды.

Потребление NaCℓ при заболеваниях сердечно-сосудистой системы в пищевом рационе ограничивают. При выполнении тяжелой физической работы, в жарком климате количество натрия увеличивают в виде NaCℓ, так как большое количество его теряется с потом. Так как Na задерживает воду, то потоотделение снижается.

Натрий присутствует во всех продуктах. Количество натрия в продукте зависит от способа получения продукта (соленья, соленая рыба). В овощах Na содержится от 2 до 50 мг на 10 г, в крупах его содержание колеблется от 3 до 35 мг/100 г, в молочных продуктах Na больше, особенно в сыре. Норма потребления соли для взрослого человека составляет 15 г в сутки. Человек удовлетворяет потребность Na за счет продуктов и NaCℓ, т. к. мы привыкли пищу подсаливать.

Фосфор

Он входит в состав всех тканей организма – мышц, мозга. Он участвует во всех процессах жизнедеятельности человека:

- синтезе и расщеплении веществ в клетках;

- регуляции обмена веществ;

- входит в состав нуклеиновых кислот;

- ферментов;

- необходим для синтеза АТФ.

В пищевых продуктах и тканях организма Р содержится в виде фосфорной кислоты и ее органических солей – фосфатов. Большая его часть находится в костной ткани в виде Са₃(РО₄)₂ – фосфорнокислого кальция. Остальная часть находится в мягких тканях и жидкостях. Наиболее интенсивный обмен фосфора происходит в мышцах.

Содержание органических соединений фосфора в крови меняется, а количество неорганического фосфора более или менее постоянно. Содержание органического фосфора увеличивается:

- при заболевании почек;

- при молочной диете;

- при переломах на стадии заживления;

- при сахарном диабете.

Уменьшается содержание неорганического фосфора в сыворотке крови при повышении функции паращитовидных желёз.

Суточная потребность в фосфоре для взрослого человека составляет 1200 мг.

При больших физических и умственных нагрузках она возрастает, а также при некоторых заболеваниях.

Если с пищей в организм человека поступает недостаточно Р, то используется тогда собственный фосфор из костной ткани. Это приводит к деминерализации костей и нарушению их структуры – разрежению.

Если в организме фосфора недостаточно, то снижается умственная и физическая работоспособность;

- возникает апатия;

- возникает потеря аппетита.

Большое количество фосфора содержится в продуктах животного происхождения: печени, икре, растительного происхождения – крупах, бобовых, особенно богаты фосфором овсяная и перловая. Фосфор из растительных продуктов усваивается на 55 %, а из животных – на 95 %.

В икре, печени фосфора содержится от 100 до 500 мг/100 г продукта, а в крупах – от 300 до 350 мг/100 г. Замачивание круп и бобовых перед кулинарной обработкой улучшает усвоение фосфора.

Хлор

Его физиологическое значение связано с участием в регуляции осмотического давления и водно-солевого обмена. Он входит в состав HCℓ желудочного сока. Сℓ – легко всасывается из кишечника в кровь. Хлор способен отлагаться в коже, при избыточном поступлении задерживается организмом, но может выделяться с потом и мочой (90 %).

Недостаток Сℓ приводит к:

- недостаточной секреции желудочного сока;

- развитию отеков.

Резкое снижение его содержания в организме приводит к тяжелому состоянию, вплоть до смертельного исхода.

При обезвоживании организма концентрация его в крови повышается, а также при нарушении выделительной функции почек.

Суточная потребность – 5 г.

Хлор поступает в организм человека в виде NaCℓ, который добавляют в пищу. Много хлора в таких продуктах, как соленья.

Сера

Сера входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина, цистина). Она является составной частью некоторых гормонов и витаминов.

Как компонент серосодержащих аминокислот она участвует в процессах белкового обмена. Потребность в ней возрастает в период роста и беременности, при воспалительных процессах, когда для построения новых клеток необходим белок.

Серосодержащие аминокислоты обладают антиоксидантным действием, особенно в сочетании с витаминами Е и С.

Сера определяет функциональное состояние кожи и волос.

Содержание серы пропорционально содержанию белков в продуктах. Ее больше в животных продуктах, чем в растительных.

Потребность в сере – 400-600 мг в сутки. Обычно она удовлетворяется суточным рационом.

Микроэлементы

Железо

Оно необходимо для биосинтеза соединений, которые обеспечивают дыхание, кроветворение;

- участвует в иммунобиологических,

- окислительно-восстановительных реакциях;

- входит в состав цитоплазмы;

- клеточных стенок;

- в состав ферментов.

Усвоению железа препятствуют щавелевая кислота и фитин. Для усвоения Fe необходим витамин В₁₂, а также аскорбиновая кислота, т. к. оно всасывается в виде двухвалентного иона.

При недостатке Fe в питании развивается:

- малокровие;

- нарушается газообмен;

- клеточное дыхание.

Дефицит железа объясняется:

- недостаточным поступлением его в организм в усвояемой форме;

- понижением секреторной активности желудка;

- дефицитом витаминов В₁₂, С, фолиевой кислоты;

- рядом заболеваний, вызывающих кровопотери.

Железо содержится в субпродуктах, мясе, яйцах, фасоли, хлебопродуктах, овощах, фруктах, ягодах (яблоки – потемнение).

В усвояемой форме железо содержится только в мясных продуктах, печени, яичном желтке (2 г на 100 г продукта).

Суточная потребность взрослого человека – 14 мг/сутки. Она удовлетворяется обычным рационом. При использовании в питании хлеба из муки тонкого помола может наблюдаться дефицит железа. Зерновые продукты богаты фосфатами и фитином. Эти соединения могут образовать с железом труднорастворимые соединения. Таким образом снижают усвоение железа.

Медь

Медь играет роль:

- в образовании эритроцитов;

- высвобождении тканевого железа;

- в развитии скелета;

- центральной нервной системы;

- соединительной ткани.

Медь необходима для превращения поступающего с пищей железа в органически связанную форму;

- для стимуляции созревания ретикулоцитов и превращения их в эритроциты;

- переносит железо в костный мозг;

- обладает инсулиноподобным действием;

- влияет на функцию щитовидной железы;

- входит в состав ферментов – цитохромоксидазы, оксидазы аскорбиновой кислоты и уриазы.

Медь широко распространена в продуктах питания, поэтому она не является дефицитным элементом.

Избыток меди, поступающей с продуктами питания приводит к:

- раздражению и разъеданию слизистых;

- поражению капилляров;

- поражению почек и печени;

- раздражению центральной нервной системы.

Суточная потребность в меди – 2 мг.

Источники: продукты животного происхождения: печень, яичный желток и зеленые овощи, горох, хлеб пшеничный и др.

Йод

Йод необходим для функции щитовидной железы, т. к. он участвует в образовании гормона – тироксина.

При недостатке йода, поступающего с пищей, развивается зобная болезнь – это заболевание щитовидной железы.

В крови происходит постоянное замещение неорганических соединений йода органическими: щитовидная железа захватывает неорганические соединения йода из протекающей через нее кровь, а из щитовидной железы в кровь поступают образующиеся в ней органические соединения йода – гормоны тироксин, дийодтирозин и трийодтирозин. В крови здорового человека содержится 8,5-12 мкг% йода.

Йод распространен в природе неравномерно. Больше всего йода содержится в морской воде, воздухе, почве приморских районов. В этих районах отмечается высокое содержание йода в растительных продуктах: зерновые, овощи, картофель, фрукты и в продуктах животного происхождения (мясо, молоко, яйца). В горных районах содержание йода в почве, воздухе, воде меньше, поэтому продукты, выращенные в этих районах, бедны йодом.

Высоким содержанием йода характеризуются морские рыбы: окунь морской, скумбрия атлантическая, ставрида, треска, креветки, морская капуста.

Потребность в йоде – 100-150 мкг в день. Она удовлетворяется в основном за счет поступления его в составе пищевых продуктов (90 %).

В процессе хранения пищевые продукты теряют йод. Тепловая обработка продуктов также приводит к потере йода (20-65 %) от исходного.

В районах, где йода в продуктах мало, им обогащают NaCℓ, получая йодированную соль. Но срок ее реализации не более 6 мес., так как при хранении йод постепенно улетучивается.

Фтор

Физиологическое значение фтора заключается в:

- процессе развития зубов;

- формировании дентина и зубной эмали;

- костеобразовании;

- нормализует фосфорно-кальциевый обмен.

Избыток фтора отрицательно влияет на организм, например, вызывает крапчатость зубов, изменяет их форму;

- вызывает остеохондроз;

- огрубление суставов и их неподвижность;

- костные наросты.

Фтор, потребляемый с водой, почти полностью всасывается, а вот поступающий с пищей всасывается хуже. Он затем равномерно распределяется по всему организму. Удерживается в основном в скелете и небольшое количество его отлагается в зубной ткани. В больших дозах фтор нарушает углеводный, липидный и белковый обмены, а также метаболизм минеральных солей, витаминов и ферментов. Из организма фтор выводится с мочой. С возрастом количество фтора в организме снижается, он откладывается в обызвествленных тканях; основная его часть содержится в плазме, и таким образом он становится доступным для выведения.

Потребность фтора для взрослых – 0,2-3,1 мг, для детей – 0,5 мг/сутки.

Почти все продукты содержат незначительные количества фтора. Растения получают фтор из почвы и воды. В некоторых продуктах обнаружено высокое содержание фтора – рыбе, овощах, чае.

Для профилактики и лечения кариеса зубов используют зубные пасты, эликсиры, жевательные резинки. Эти продукты содержат добавленный в них фтор, в неорганической форме.

Хром

Его значение:

- необходим для глюкозного и липидного обмена;

- утилизации аминокислот;

- для профилактики легких форм диабета;

- атеросклероза.

Хром всасывается из желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Для человека приемлем 3-валентный хром, а 6-валентный токсичен.

В тканях человека хром распределяется неодинаково, но в низких концентрациях. С возрастом уровень хрома в тканях снижается за исключением легких. Больше всего хрома накапливается в коже, мышцах, жировой ткани. Выводится хром медленно, в основном с мочой.

Суточная норма хрома около 150 мг. Особенно хром полезен пожилым людям. Это связано с тем, что организм пожилых людей плохо усваивает углеводы, а хром усиливает их обмен.

Лучше усваивается хром в виде органических соединений.

Хром содержится в пищевых продуктах. Богаты хромом пивные дрожжи, печень, содержится он в картофельной кожуре, говядине, хлебе, сыре и свежих овощах.