Кальцій відноситься до елементів, які погано всмоктуються в організмі людини і це відбувається у тонкій кишці за участю специфічних механізмів, які залежать від наявності вітаміну D. Добова потреба у кальції — 0,1—0,2 г.

Магній міститься в плазмі крові, в органах і тканинах. Основна його частка входить до складу кісткової тканини, де знаходиться у вигляді фосфатів. Магній приймає участь у реакції фосфорилювання глюкози під час перетворення вуглеводів й отримання енергії, в обміні жирів і ліпоїдів — сприяє зниженню рівня холестерину

вкрові за умов гіперхолестеринемії. Магній підтримує структури органел (рибосом, мітохондрій), є необхідним для функціонування багатьох ферментних систем. Рекомендована фізіологічна норма магнію становить 400 мг на добу.

Фосфор в організмі міститься у складі органічних і неорганічних сполук. Кальцієві солі фосфору входять до складу кісткової тканини, виконуючи структурну функцію. У кістковій тканині зосереджено понад 75 % фосфору. Значна його кількість входить до складу біополімерів клітин — білків, нуклеїнових кислот, ліпідів. Частина фосфору міститься у макроенергетичних сполуках, які беруть участь в енергетичному обміні організму (АТФ, АДФ, АМФ, креатинфосфат).

Цинк є необхідним елементом у формуванні поведінки реакцій людини. Йому належить важлива роль у процесах утворення кісток, заживленню ран, регуляції синтезу колагену, пролонгуванні дії інсуліну. Цинк входить до складу багатьох ферментів (більш ніж 200), які приймають участь в обмінних реакціях. В організмі міститься 1,5—2 г цинку. Добова потреба в ньому складає 13—14 мг.

Йод— життєво необхідний мікроелемент. Вміст його в організмі становить 25 мг. Найбільша кількість йоду (15 мг) концентрується у щитовидній залозі, решта —

впечінці, нирках, крові, мозку, відповідно 10—6—16—5 %. Основна біологічна дія йоду — участь у синтезі гормонів щитовидної залози (тироксину і трийодтироніну). Йод впливає на водно-сольовий обмін, окислювально-відновлювальні процеси, фагоцитарну активність лейкоцитів, позитивно впливає на фізичний та психічний розвиток. Добова потреба в йоді здорової людини складає: 50 мкг — для дітей у перші 12 місяців життя, 90 мкг — для дітей від 2 до 6 років, 120 мкг — для дітей від 7 до 12 років, 150 мкг — для дорослих (від 12 років і старше), 200 мкг — для вагітних і матерів годувальниць.

2.9. АНТИОКСИДАНТИ

Антиоксиданти — це природні або ідентичні природним, поліфункціональні речовини, які приймають участь у різних типах обміну речовин, синтезі та перетворенні біологічно активних метаболітів, здатні перешкоджати окисленню активних хімічних речовин у клітинах організму людини, забезпечують активність універсальної регулюючої системи, перешкоджають накопиченню токсичних продуктів окислення.

Серед антиоксидантів особливе місце займають біоантиоксиданти, які функціонують у живому організмі, регулюють ступінь несприятливого впливу вільнорадикального окислення на більшість метаболічних процесів. Біоантиоксиданти поділяють на дві групи — жиророзчинні та водорозчинні (рис. 2.12).

Антиоксидантна система клітин включає три рівні захисту. Перший рівень забезпечується металозв’язуючими протеїнами та ферментами, що запобігають утворенню вільних радикалів. На другому рівні діють антиоксиданти, які здатні розривати ланцюгові вільнорадикальні реакції: вітаміни А, Е, С, каротиноїди, убіхінони, глютатіон, сечовина та ін.

64

Рис. 2.12. Класифікація антиоксидантів

Два рівні антиоксидантного захисту не здатні перешкодити ушкодженню деяких біологічних молекул. Завдання третього рівня є відновлення ушкоджених молекул. На цьому рівні діють ферменти — протеази, ліпази та ін. Кінцевим підсумком дії біоантиоксидантів є створення оптимальних умов для метаболізму та забезпечення нормального росту клітин і тканин (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Основні рівні антиоксидантного захисту клітин

65

До біоантиоксидантів відносять аскорбінову кислоту, флавоноїди, біогенні аміни, сірковмісні сполуки, ферменти-антиоксиданти, мікроелемент селен, токофероли, вітамін А та його попередники, фосфоліпіди.

Аскорбінова кислота є важливим компонентом біологічної антиоксидантної системи, функціональна дія якої тісно пов’язана з глутатіоном і токоферолом. Механізм гальмування процесів мікросомального окислення вітаміном С пов’язаний з його електронно-донорними властивостями — аскорбат виступає як синергіст інших природних антиоксидантів, підтримуючи їх у відновленому стані і тим самим сприяє обриванню процесу вільно радикального окислення.

Флавоноїди проявляють високу антиоксидантну активність (катехіни, лейкоантоціани, флавоноли, флавони), завдяки їх здатності акцептувати вільні радикали, хелатувати іони металів, що каталізують процеси окислення та сприяють дії ферментів, які беруть участь у першій ланці захисту від активних вільних радикалів. Флавоноїди підвищують активність аскорбінової кислоти, захищають її та адреналін від окислювального розщеплення. Однією із найбільш цінних властивостей флавоноїдів є корекція метаболізму арахідонової кислоти в організмі, яка здійснюється шляхом інгібірування ліпоксигену.

Різноманітна біологічна активність флавоноїдів є підставою для створення харчових добавок функціонального призначення.

Біогенні аміни — продукти декарбоксилювавання амінокислот, що мають досить високу біологічну активність (серотонін, ацетилхолін, гістамін). Біологічна дія серотоніну залежить від наявності в його молекулі гідроксильної групи. Ацетилхолін є медіатором передачі нервових імпульсів від нервових волокон на м’язи, гістамін виконує роль медіатора і стимулює утворення соляної кислоти у слизовій оболонці шлунку.

Сірковмісні сполуки, які утворюються із амінокислот (цистеїн, цистин, метіонін), виконують специфічні функції в обміні речовин і, в той же час, є важливим інструментом антиоксидантної системи.

Ферменти-антиоксиданти виконують каталітичні функції під час реалізації протиокислювальних властивостей захисних сполук, забезпечують пряме знешкодження інтермедіатів кисню й озону, зводять до мінімуму концентрацію супероксидного радикалу й пероксиду водню в клітинах, різко зменшують токсичність радикалу ОН.

Важливими антиоксидантними ферментами є супероксиддисмутаза (СОД) і церулоплазмін (ЦП).

Ферменти супероксиддисмутази (СОД) застосовують для профілактики негативного впливу токсичних хімічних речовин та радіоактивних випромінювань. Можуть використовуватись для загальнооздоровчої дії. До складу молекули супероксиддисмутаз входять іони металів (мідь, цинк, марганець), що забезпечують електронно-транспортну функцію активних центрів ферментів. Молекула має дисульфідний зв’язок і одну SH-групу, які відіграють значну роль у забезпеченні антиоксидантної дії СОД.

Церулоплазмін (ЦП) — мідьвмісний білок α-глобулінової фракції сироватки, який окислює поліфеноли, біогенні аміни, а також перетворює залізо двовалентне у тривалентне. Він проявляє супероксиддисмутазну активність, але на відміну від СОД, захищає внутрішньоклітинні структури та ліпідновмісні біоструктури крові від ушкоджувальної дії вільних радикалів.

Мікроелемент селен як есенціальний компонент їжі почали розглядати в середині ХХ сторіччя. Селен характеризується вираженими антиоксидантними власти-

66

востями, що дозволяє використовувати його для профілактики онкологічних захворювань. Стимулюючи утворення антитіл, селен підвищує імунну реактивність організму.

Активність селену підвищується в присутності вітамінів Е, А і С. Добова потреба дорослої людини у селені складає — 150—200 мкг. Головним джерелом селену в харчуванні людини є зернові, особливо пшениця (зародки). Перспективним об’є- ктом для біотехнологічного отримання селену з метою його використання у харчових цілях є простіші гриби, дріжджі, одноклітинні водорості, зокрема спіруліна.

Шляхом автолізу селеновмісних дріжджів отримують біологічно активну добавку « Вітасин-Se», яка не має побічних небажаних ефектів.

Вітамін Е (токоферол). Під загальною назвою вітамін Е — це об’єднана група токоферолів, які позначаються буквами грецького алфавіту: α, β, γ, ∆ та ін. і відрізняються числом та місцем розміщення метильних груп у С5, С7, С8.

Найбільш важливим джерелом токоферолів є рослинні олії. У соняшниковій олії містяться переважно α-токофероли, тоді як у кукурудзяній і соєвій вітамін Е на 90 % складається з γ- і ∆-токоферолів з високою антиоксидантною активністю.

Токофероли відіграють важливу роль в окислювально-відновних процесах організму. Біологічна дія токоферолів зумовлена тим, що вони проявляють антиоксидантні властивості й запобігають надмірному окисленню ліпідів в організмі, утворенню пероксидів ліпідів та нагромадженню в тканинах вільних радикалів. Найвища антиоксидантна активність притаманна ∆- і γ-токоферолам, які складають близько 90 % усіх токоферолів організму людини.

Добова потреба у токоферолах становить близько 20—30 мг, з них половина припадає на α-токоферол.

Вітамін А та його попередники — каротиноїди. За хімічною природою каротиноїди є поліненасиченими сполуками терпенового ряду. Їх поділяють на каротиноїди вуглеводні, С4о — ксантофіли, гемо-, апота нор-каротиноїди. Серед каротиноїдів найважливіше значення мають α-, β-, γ- та ε-каротини, які відрізняються будовою та біологічною активністю.

Вітамін А як оксидант, гальмує перетворення сульфгідрильних груп у дисульфідні, приймає участь у синтезі глікопротеїдів, впливає на метаболізм мембранних фосфоліпідів, проявляє антимутагенні властивості, запобігає канцерогенній дії бензпірену та інших токсичних речовин.

Бета-каротин і вітамін А є достатньо активними акцепторами вільних радикалів. Фосфоліпіди — це складні ефіри гліцерину й жирних кислот, які містять фосфорну кислоту і азотовмісну сполуку. Важливими представниками фосфоліпідів є фосфатидилхоліни, фосфатидилетаноламін, фосфатидилсерини, плазмологени, фосфатидилінозити, сфінгомієліни. Фізіологічна роль фосфоліпідів визначається тим, що вони входять до складу білково-ліпідних комплексів мембран, мітохондрій, лі-

зосом та інших клітинних органел.

На антиокислювальні властивості й показники активності фосфоліпідів впливає склад жирних кислот. Наприклад, фосфоліпіди, які вміщують насичені жирні кислоти з довгим ланцюгом, мають більш високі значення антиокислювальної активності.

Фосфоліпідні фракції відомі як антиоксиданти. Лецитин — як харчова антиоксидантна добавка вперше була прийнята до виробництва у США. Лецитини (фосфатидилхоліни) беруть участь у побудові важливих клітинних структур та в чисельних метаболічних реакціях. Вони гальмують пероксидацію ліпідів, уповільнюють процес окислення.

67