Микроэлементы
Железо – элемент, участвующий в образовании гемоглобина и некоторых ферментов. В гемоглобине крови, обеспечивающем перенос кислорода от легких к тканям и органам, находится до двух третей всего железа организма.
Суточная потребность взрослого человека в железе составляет в среднем 10…18мг. Основные источники железа для организма – мясо, птица, печень животных. Много железа в грибах, особенно лисичках, яблоках, персиках, сливах. Из мясных продуктов усваивается около 30% железа, а из растительных – 5…10%.
Недостаточность железа является наиболее частой причиной проявления анемии. По данным ВОЗ, 80% всех алиментарных анемий составляют железодефицитные. Дефицит железа до сих пор остается широко распространенной патологией, которой страдает каждый пятый житель нашей планеты. При недостаточности железа снижается концентрация гемоглобина и содержание эритроцитов в крови, снижается активность железосодержащих ферментов. Причиной заболевания является недостаточное сбалансированное питание. Нормализация гемоглобина наступает обычно через 3…4 недели с начала лечения. Витамин Е и фосфаты плохо совместимы с железом и в высоких концентрациях снижают его усвоение
Железо образует металлоорганические соединения с тетрациклином, фторхинолонами и нарушает их всасывание
Кальций, поступающий в организм, конкурирует с железом и мешает его абсорбции
Молоко, кофе и чай ухудшают всасывание железа
Цинк конкурирует с железом, медью в процессе всасывания в желудочно-кишечный тракт
Железо, марганец, цинк, титан и кальций подавляют всасывание хрома
Роль в возникновении и течении различных заболеваний
Люди с повышенным уровнем железа в организме больше подвержены риску инфекций, сердечных заболеваний и некоторых видов рака (особенно мужчины).
В виде свободных радикалов железо увеличивает риск атеросклероза.
Людям с ревматоидным артритом не следует принимать железо, так как это может усилить воспаление и опухание суставов.
Нередко встречается непереносимость железа, которая проявляется в виде изжоги, тошноты, запоров, диареи.
Следует иметь в виду, что устранить избыток железа гораздо труднее, чем его недостаток - организм накапливает избытки железа (в печени, сердце, поджелудочной железе) - такое состояние называется гемохроматоз.
У беременных избыток железа потенцирует патологию плаценты, увеличивая свободно-радикальное окисление и гибель митохондрий в клетках плаценты.
Высокое содержание железа в сушеных белых грибах, печени и почках убойного скота, персиках, абрикосах, ржи, петрушке, картофеле, курином яйце и многие других. В наибольшей степени железо накапливается в следующих растениях: бессмертник итальянский, зайцегуб опьяняющий, лобелия вздутая, марена красильная грузинская, рапонтикум сафлоровидный, синюха голубая, сушеница топяная.
Цинк – входит в состав гормона инсулина и целого ряда ферментов, принимающих участие в углеводном обмене, процессах дыхания и размножения.
Суточная потребность человека в цинке составляет 10…15мг.
В настоящее время описаны три вида распространенной патологии, зависящей от первичного дефицита цинка. Наиболее распространена болезнь Прасада, основными симптомами которой являются низкий рост, даже карликовость, сонливость, пониженный аппетит.
Основными источниками цинка для человека служат, в основном, продукты животного происхождения: печень, говядина, яйца.
Естественное содержание цинка в продуктах позволяет сгруппировать их следующим образом: во фруктах, овощах, масле и напитках — до 5 мг/кг; картофеле, моркови, мармеладе, поваренной соли — до 10 мг/кг; сырах, яйцах, рыбе, зерновых и рисе — до 25 мг/кг; говядине и ливере, горохе, какао и желатине — до 100 мг/кг. По медико-биологическим требованиям России содержание цинка допускается в моллюсках и ракоообразных до 200 мг/кг, в почках, орехах и орехоплодных, чае до — 100 мг/кг, а в других продуктах меньше.
Избыток цинка вызывает серьезные физиологические нарушения организма. Следует помнить, что пищевые продукты, особенно кислые и жировые, нельзя обрабатывать в цинковой посуде, за исключением холодной питьевой воды, так как в первом случае цинк может переходить в продукты и, накапливаясь в больших количествах, вызывать отравление.
Йод - необходим в первую очередь для образования гормонов щитовидной железы.
Суточная потребность взрослого человека в йоде – около 0,15мг. При недостатке йода в пище происходит задержка роста, отмечаются психические и физические нарушения, увеличиваются размеры щитовидной железы (возникает зобная болезнь, микседема). Ею страдают около 200 млн человек. Для регулирования содержания йода в пище в продукты питания, в воду и поваренную соль вводят йод.
Наиболее богаты йодом пищевые продукты, мкг/100г: яйцо - 60, молоко - 45, лук - 44, щавель - 39, капуста белокочанная - 37, морковь, печень говяжья -35, картофель - 32, фасоль - 24, хлеб ржаной, баклажаны -14, огурцы - 11, хлеб пшеничный, горох - 10, рыба речная - 9.
Морская рыба, рыбий жир, морская капуста, а также молочные продукты, гречневая крупа, пшено, картофель, свежие овощи и фрукты являются источником йода для организма человека.
Фтор - принимает участие в образовании костной ткани и зубной эмали.
Фтор занимает среди рассматриваемых элементов особое положение. Ни у какого другого элемента физиологически необходимое количество не находится в такой близости от дозы, оказывающей токсическое действие. Накопление фтора в растениях связано с выбросами его в окружающую среду алюминиевыми заводами. В опасных районах концентрация фторидов во фруктах и овощах в 10—30 раз выше, чем в районах, удаленных от промышленных предприятий. При увеличении количества фтора в организме происходит его выделение вместе с мочой, поэтому этот элемент не накапливается в организме человека. Необходимо регулировать поступление фтора в организм, так как при недостатке фтора у детей развивается заболевание зубов – кариес, а при избытке развиваются симптомы флюороза – появляется хрупкость зубов и пятнистость эмали. Оптимальная ежедневная доза фтора для человека составляет 0,5÷1,5мг/кг.
Основными источниками фтора являются такие пищевые продукты, как хлеб грубого помола, орехи, чай, морская рыба, преимущественно сардины, копченая сельдь, макрель, лосось и любая пища, приготовленная на фторированной воде.
В местностях, в которых почвы и воды обеднены фтором, воду фторируют. Фтор, поступающий с пищей, может быть связан алюминием, попавшим в пищу и воду с поверхности алюминиевой посуды или с препаратами, содержащими алюминий, например, альмагель, фосфалюгель и подобные.
Медь - участвует в процессах образования крови, обмене веществ, входит в состав ряда ферментов.
Общее количество меди в организме составляет примерно 100-150мг. Медь плохо всасывается в кишечнике, и большая часть ее выводится. Дефицит меди в пище приводит к анемии, а также к нарушениям в синтезе фосфатидов и снижению активности цитохромоксидазы. Потребность взрослого человека в меди – около 2мг в сутки.
Попадание в организм очень больших доз меди может привести к острым токсическим эффектам, что требует жесткого контроля присутствия предельно допустимой концентрации меди в продуктах питания.
Основными источниками загрязнения пищевых продуктов являются изделия из меди, применяемые в пищевой промышленности.
Естественное содержание меди в пищевых продуктах составляет 0,4-5мг/кг продукта. По медико-биологическим требованиям России в чае допускается содержание меди – до 100 мг/кг, какао, какао-порошке и шоколаде – до 50 мг/кг, а в других продуктах – от 20 до 5 мг/кг. В рыбных консервах для детского питания допускается содержание меди – до 10,0 мг/кг.
Пищевыми источниками меди для человеческого организма являются говяжья печень, говядина, рыба, фасоль, овсяная и гречневая крупы, огурцы, орехи (фундук, грецкий орех), какао, пивные дрожжи, плоды шиповника, сыр, шоколад, пшеничные отруби, пшеничные зародыши, зелень, грибы, бобовые, земляника, крыжовник, мясо, мидии, пищевые злаки.
Недостаток меди может быть спровоцирован злоупотреблением алкоголя, избыточным потреблением яичного желтка, поскольку он может связывать медь, а также приемом большого количества фруктозы.
Взаимодействие в организме
Всасыванию меди особенно препятствует цинк, так как эти металлы конкурируют за связывание с одними и теми же белками.
Усвоение меди также снижают антациды, большие дозы железа и витамин С.
Роль в возникновении и течении различных заболеваний
Содержание меди в крови повышается в период инфекционных заболеваний из-за повышения уровня церулоплазмина.
При раке матки, молочной железы, мочевого пузыря и лимфомах содержание меди в крови повышается, лечение рака уменьшает содержание меди до нормальной величины.
Концентрация в крови меди, цинка и никеля повышена у больных экземой.
Отмечено повышенное содержание меди в крови больных псориазом и красной волчанкой.
Избыток меди в организме в сочетании с дефицитом селена ведет к повышению риска атеросклероза.
Добавки с медью противопоказаны людям с катехолзависимой формой мигрени, так как медь участвует в синтезе катехоламинов, провоцирующих приступы.
Длительный прием добавок с содержанием меди может привести к циррозу печени.
Добавки с медью назначают с осторожностью, во многих странах медь содержащие добавки либо запрещены, либо переведены в разряд рецептурно-назначаемых лекарственных препаратов.
Марганец - входит в состав многих ферментов, играет важную роль в процессах роста, кроветворения, образования костной ткани.
Суточная потребность марганца - 2,5-3,8мг. Ежедневное поступление марганца в организм с пищей составляет5-6мг.
В растительных пищевых продуктах (семена бобовых, злаковых растений, чай) марганца содержится больше, чем в животных.
Недостаточность марганца у человека была описана в 1974г. Вследствие исключения марганца из рациона наблюдали быструю потерю веса, тошноту и рвоту, изменение цвета волос. Недостаточность марганца часто фиксируют при различных формах анемии.
Недостаточность марганца в пище может привести к развитию остеопороза, причем прием кальция усугубляет его дефицит, так как затрудняет его усвоение в организме.
Дефицит марганца встречается крайне редко, и обычно встречается в виде монодефицита или в сочетании с дефицитом меди.
Марганец снижает усвоение железа. Повышенное поступление кальция и железа, в свою очередь снижает усвоение марганца.
Роль в возникновении и течении различных заболеваний
Противопоказания к употреблению марганца - болезнь Паркинсона и паркинсонизм, работа в производствах связанных с нагрузкой марганца, таких как работа с мазутом, бензином, электротехника, сталеплавильное производство, а также наркомания (эфедриновая).
При железодефицитной анемии следует учитывать пропорциональность доз. Избыточное поступление марганца на фоне низкого поступления железа нежелательно, так как марганец снижает усвоение железа, меди и цинка.
Назначать марганец следует только после проверки его уровня в крови, в волосах, при тяжелых неврологических заболеваниях, после контроля в СМЖ.
Печень, зеленые листья овощей, фасоль, горох, гречка, орехи, особенно арахис, неочищенные крупы (бурый рис, дикий рис); мука пшеничная с отрубями, ржаная, чай являются источниками поступления в организм марганца.
Селен содержится в следующих продуктах - чеснок, грибы, сало свиное, проростки пшеницы, рыба, морепродукты, молоки. При нормальном уровне селена в организме никак не показано годами принимать селенсодержащие пищевые добавки и препараты. Тем более, что в настоящее время в России используется достаточно токсичная форма шестивалентного селена - натрия селенит. Нетоксичные, наиболее физиологичные двухвалентные фармакологические формы селена только еще проходят апробацию на нашем фармацевтическом рынке. Целевой прием селенсодержащих препаратов в лечебных дозировках (более 50-75-100мкг) должен осуществляться под строгим врачебным контролем у больных с доказанным дефицитом селена (онкология, селеновая миокардидистрофия и т.д.). Более физиологичен прием низкотоксичных форм селена в виде селен-метионина и селен-цистеина (четырехвалентный селен). Физиологичной, нетоксичной формой селен представлен в пищевых продуктах таких, как сливочное масло, обогащенное селеном, продукты, полученные из растений выращенных на почвах или в растворах обогащенных селеном. Капуста брокколи, водоросль спирулина, чеснок - природные концентраторы селена.
Молибден. Содержание молибдена в пищевых продуктах зависит от его содержания в почве - в России есть области с почвой, богатой молибденом (10-15мг), что почти в 100 раз превышает норму и полностью исключает дефицит молибдена в воде, продуктах питания выращенных в России!
Скрининговые исследования уровня молибдена у детей и взрослых России (более 70 000 анализов) не выявили ни одного больного с его дефицитом.
Роль в возникновении и течении различных заболеваний
Молибден увеличивает содержание мочевой кислоты в крови, поэтому добавки с молибденом не рекомендуется назначать людям, страдающим подагрой.
Печень, почки; фасоль и горох; темно-зеленые листовые овощи являются источниками поступления в организм молибдена.
Ванадий в комплексе с растительными лигандами находится в цветочной пыльце, кумулируется в семенах тыквы, в хлорелле, кава-каве.
Кобальт - чрезвычайно важен в организме для кроветворения, улучшения обмена веществ. Суточная потребность в кобальте составляет 0,1…0,2мг.
Основными пищевыми источниками кобальта для человека являются капуста, картофель, морковь, свекла, перец красный, лук, чеснок, салат, петрушка, груши, абрикосы, виноград, малина, смородина черная, земляника, орехи (фундук, грецкий), какао, печень, говяжья, фасоль и горох, молоко, мясо (свиное), почки говяжьи, рыба речная, крупа гречневая и пшено, мясо (говяжье), яйца, рис.
Кобальт может быть токсичен: избыток кобальта более 20-30 мг/сутки приводит к нарушению сердечной деятельности, в том числе застойной сердечной недостаточности и недостаточности щитовидной железы.
Дефицит кобальта хорошо купируется применением витамина В12.
Избыток кобальта способствует избыточному образованию красных кровяных клеток, что повышает риск тромбоза.
Хром в значительных количествах содержится в пивных дрожжах, пшеничных ростках, печени, сыре, бобах, горохе, цельном зерне, черном перце. Рафинированный сахар не только обеднен по содержанию хромом, как, например, пшеничная мука высшего сорта, но и еще избыточно востребует хром при ассимиляции.
Из лекарственных растений хром накапливается больше всего в листьях мелиссы лекарственной.
Проблематично скорректировать дефицит хрома у больного с диабетом композицией хлорида хрома (CrCl2), так как усвоение хрома из этой формы практически отсутствует. Даже при использовании таких современных комплексов с хромом, как пиколинат хрома и аминокислотный комплекс с хромом, всасываемость хрома в кишечнике не превышает 1,5-3%.
Для действительно эффективной помощи больному с дефицитом хрома, требуется большое упорство и врача и пациента, дополнительная постоянная диетическая коррекция (включение хромсодержащих продуктов - неочищенный бурый рис, дрожжи, цельное зерно, сыр, мясо, телячья печень, яйца, помидоры, цыпленок, кукуруза, грибы), при обязательном сокращении объема употребления простых углеводов (сахар и т.д.), использования безопасных заменителей сахара на основе растительного сиропа стевии или сакролозита. Если же дефицита хрома у больного нет, длительная "профилактическая" нагрузка организма дополнительным хромом чревата активацией мутагенеза.
Никель - присутствует в жесткой питьевой воде, куда он попадает из стенок водопроводных труб (особенно утром, так как ночью вода в трубах застаивается) вместе с кальцием и магнием.
Рекомендуемой ежедневной нормы приема никеля не существует, применение никеля допустимо только после выявления его дефицита.
Роль в возникновении и течении различных заболеваний
На никель, поступающий с пищей, так же как и при контакте с никелевыми сплавами, часто возникает аллергия в виде экземы. У больных экземой концентрация в крови меди, цинка и никеля повышена.
Высокий уровень никеля в крови может быть также связан с артритом.
Используемые в промышленности карбонильные соединения никеля являются канцерогенными веществами 1 группы опасности.
При недоказанном дефиците никеля применять никельсодержащие препараты опасно потенцированием онко- и мутагенеза.
Источниками поступления в организм никеля являются почки, мозги, печень.
Мышьяк - как элемент в чистом виде ядовит только при высоких концентрациях. Однако его соединения, такие как мышьяковистый ангидрид, арсениты и арсенаты, сильно токсичны. Известными источниками загрязнения мышьяком являются медеплавильные заводы. Выделение мышьяка происходит в основном с дымом в виде мышьяковистого ангидрида. Источниками загрязнения мышьяком воздуха, воды и почвы могут быть электростанции, использующие бурый уголь. Нормальное содержание мышьяка в продуктах питания обычно не превышает 1мг/кг. Исключение составляют дрожжи (до 17мг/кг) и морские моллюски (приблизительно до 120мг/кг). Однако употребление этих продуктов не приводит к возникновению заболевания. В России допускается содержание мышьяка в пищевых продуктах от 0,1мг/кг в хлебобулочных, мясных изделиях до 1,0мг/кг в субпродуктах, а для детского питания — не более 0,05мг/кг.
К продуктам с высоким содержанием мышьяка относятся сине-зеленая водоросль (до 15,0мкг/кг), салат-латук, шпинат, петрушка, сельдерей, кинза, грибы, сыры с пищевой плесенью. Умеренное количество мышьяка содержится в камбале, мясе лангуста, креветках, раках, крабах, а также в печени, селезенке, легких (крольчатина, баранина, козлятина, оленина, говядина; в меньшей степени свинина). Мышьяк в этих продуктах представлен в виде соединений легко выводимых из организма. Морская вода содержит 2-5 мкг/л мышьяка, а предельно допустимая концентрация этого микроэлемента для питьевой воды составляет 50 мкг/л. Мышьяк содержится в кавказских минеральных водах, минеральных курортах Южной Германии (г. Баден-Баден), Франции (г. Виши). Концентраторами мышьяка являются все травы, особенно водоросли.
Алюминий - его физиологическое значение для организма человека еще не изучено. В токсикологическом отношении он не представляет особой опасности для растений, животных и человека. В нормальных условиях человек ежедневно получает 10—40 мг алюминия. Допустимая концентрация алюминия может составлять до 100 мг/кг продукта, а для овощей и фруктов даже до 250 мг/кг. В России содержание алюминия в пищевых продуктах не регламентируется.
Высокое содержанием алюминия может быть в воде из-под крана, без предварительной очистки. Пищевые красители, особенно Е-541, Е-554, Е-555, Е-556, Е-559, колбасы, дрожжи также могут содержать высокие дозы алюминия. Потенцируется всасывание алюминия при высокой температуре и при кислом pH (например, горячий чай с лимоном).
Свинец - не относится к жизненно необходимым элементам и представляет собой типичный токсин. Он попадает в человеческий организм, в основном, через легкие и желудочно-кишечный тракт. Ежедневное поступление 2мг свинца может через несколько месяцев привести к отравлению, а прием 10мг — уже через несколько недель.
Токсическое действие свинца связывают с тем, что ионы свинца (II) образуют с сульфгидрильными группами SH-содержащих ферментов устойчивые меркаптиды и таким образом приводят к блокированию ферментных систем. Наряду с нарушением электролитического равновесия, свинец влияет на биосинтез гемоглобина, нуклеиновых кислот, протеидов и различных гормонов. 90—95% накопленного в человеческом организме свинца «депонировано» в костях, и при быстром переходе свинца из костей в кровь даже без поступления его извне может произойти острое отравление. Выведение свинца из организма происходит, в основном, через кишечник, а также с желчью и мочой, через молоко и в меньшей степени со слюной и потом.
В настоящее время практически все пищевые продукты, вода и другие объекты окружающей среды загрязнены свинцом, и тенденция к загрязнению со временем возрастает. Источниками загрязнения, прежде всего, являются энергетические установки, работающие на угле и жидком топливе, двигатели внутреннего сгорания, в которых до сих пор используется горючее с присадкой тетраэтилсвинца в качестве антидетонирующего средства.
Нормальное содержание свинца в продуктах составляет от 0,1 до 1мг/кг, а для картофеля даже меньше. Более высокое содержание свинца наблюдается в устрицах (до 100мг/кг), в чае (до 43мг/кг), в зерновых (до 8мг/кг), однако количество свинца в муке в процессе помола и в зависимости от степени размола сильно уменьшается. В России содержание свинца в пищевых продуктах допускается от 0,1мг/кг в молоке и кисломолочных изделиях до 5,0мг/кг в специях и пряностях, до 10 мг/кг в чае, а в продуктах детского питания — не более 0,05мг/кг.
Ртуть. Металлическая ртуть, и ее неорганические соединения действуют, в основном, на печень, почки и кишечный тракт, однако в обычных условиях сравнительно быстро выводятся из организма; опасное для организма человека количество не успевает накопиться. Метилртуть и другие алкильные соединения ртути являются гораздо более опасными, так как выводятся из организма очень медленно и, в основном, действуют на центральную нервную систему.
Источниками загрязнения сельскохозяйственных продуктов является, прежде всего, использование пестицидов, содержащих ртуть. Морские продукты аккумулируют ртуть за счет загрязнения воды стоками целлюлозно-бумажной промышленности и предприятий основной химии при производстве ацетальдегида и едкого натрия. Источниками загрязнения являются также энергетические установки, работающие на угле и продуктах переработки нефти. Повышенное содержание ртути в рыбе и рыбопродуктах, вероятно, обусловлено превращением ртутных соединений в метилртутные. 99% мирового улова рыбы содержит ртуть в количестве не более 0,5 мг/кг, а 95% - ниже 0,3 мг/кг. Почти вся ртуть в рыбе находится в виде метилртути.
Учитывая разную токсичность ртутных соединений для человека в пищевых продуктах, необходимо определять неорганическую (общую) и органически связанную ртуть. В России определяется только общее содержание ртути. По медико-биологическим требованиям содержание ртути в пресноводной хищной рыбе допускается 0,6 мг/кг, в морской — 0,4 мг/кг, в пресноводной не хищной только 0,3 мг/кг, а в тунцовых до 0,7 мг/кг. В продуктах детского питания содержание ртути не должно превышать 0,02 мг/кг в мясных консервах, 0,15 мг/кг в рыбных консервах, в остальных — 0,01 мг/кг.
Кадмий - принадлежит к металлам, промышленное применение которых имеет все большее распространение. Как металлический кадмий, так и его соли оказывают сильное токсическое действие на людей и животных. Особого внимания заслуживает его антагонистическое отношение к цинку и другим не заменимым для нашего организма элементам.
В качестве источников загрязнения можно рассматривать кадмированную арматуру, контактирующую с продуктами питания в кислой среде. Также возможны загрязнения пищи кадмием, применяемым для окрашивания пластмасс. Уже 15мг кадмия в 1кг продуктов питания оказывают токсическое действие на организм человека. Описано отравление кадмием через загрязненное мороженое (50мг на 1 порцию) и фруктовые соки. Овощи и фрукты практически не содержат кадмия. Исключение составляют почки, содержащие до 40мг/кг кадмия. Поступающий в организм с продуктами питания кадмий, в основном, накапливается в почках, меньше в печени и других органах. Нарушения в работе почек наступают при концентрации кадмия в корковом слое почек около 200мг/кг. Нормальная концентрация кадмия в почках составляет около 30мг/кг. Максимальное содержание кадмия по медико-биологическим требованиям России допускается 1мг/кг в почках и продуктах их переработки.
Олово – естественный компонент пищевых продуктов с неизвестным физиологическим действием и низкой токсичностью. Исключение составляют органические соединения олова, многие из которых являются токсичными и применяются в сельском хозяйстве, в качестве фунгицидов, а также химической промышленности в качестве стабилизаторов поливинилхлорида. Повышенное содержание олова в пище вызывает во рту неприятный металлический привкус. Главным источником загрязнения являются луженые консервные банки из белой жести. Установлено, что в морковных консервах, пролежавших 114 лет в упаковке из белой жести, содержание олова составляло 2440мг/кг, в консервах, пролежавших 15 лет, обнаружено 600—800мг/кг. Содержание олова в продуктах, консервированных в банках из белой жести, находится в пределах 20—175мг/кг при условии, что были соблюдены гарантийные сроки хранения. Однако после вскрытия содержание олова в консервированных продуктах под действием кислорода воздуха резко увеличивается. Так, было выявлено, что содержание олова в компоте в течение 3—4 дней повышалось с 65 до 200мг/кг. Естественное содержание олова в пищевых продуктах составляет 4 мг/кг. До настоящего времени накопления олова в тканях и органах человека не обнаружено. Безопасная для человека ежедневная доза неизвестна, и ВОЗ еще не установил допустимое для организма человека количество олова. По медико-биологическим требованиям в России содержание олова не должно превышать 200мг/кг в консервированных молочных, мясных и рыбных продуктах, а в консервированных продуктах детского питания — 100мг/кг.