Вы здесь

Минеральные вещества в организме человека и продуктах питания

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ

Минеральный обмен важен для осуществления всех функций организма. Химические элементы входят в состав клеток органов и тканей, содержатся в крови. Они обеспечивают вместе с водой постоянство осмотического давления, кислотно-основного равновесия, включаются в различные реакции обмена веществ. С участием минеральных веществ происходят процессы всасывания, секреции, кроветворения, свертывания крови, выделения из организма конечных продуктов обмена. Они необходимы для функций мышечного сокращения, нервной проводимости, внутритканевого дыхания.

В организме различают макро- и микроэлементы. Макроэлементами называются минеральные вещества, которые содержатся в значительном количестве, они составляют основную часть цитоплазмы. Это — кальций, магний, калий, натрий, фосфор, сера, хлор. Микроэлементы — вещества, содержащиеся в ничтожных количествах (меньше тысячных долей процента). Это — железо, медь, цинк, марганец, бром, йод, хром, фтор, кобальт, молибден, мышьяк и др.



Для кроветворения необходимы микроэлементы железо, медь, кобальт, никель, для образования гормонов — йод, хром, витаминов — кобальт, селен. Активаторами ферментов являются железо, медь, цинк, марганец, молибден, хром, никель. Без этих металлов ферменты неспособны осуществлять катализ.

Для электролитного баланса в клетках и жидких средах организма нужны ионы натрия, кальция, калия, магния, хлора, фосфора и серы, а также микроэлементы. Микроэлементы входят в состав ферментов, без которых невозможен обмен веществ. Железо, медь, цинк, молибден содержатся в ферментах в неизмененном виде и в виде ионов или компонентов простетических групп, связанных в активном центре. Ионы металлов, повышающие активность ферментов, называются их активаторами.

Ртуть, свинец могут подавлять активность ферментов и являться ядом для всего организма. Они оказывают действие в отношении Η-групп аминокислоты цистеина ферментов, а также групп ОН, NH2, COOH и др.

Среди металлов выделяют в зависимости от их плотности легкие и тяжелые. Плотность легких металлов составляет меньше 5 г/см3 (калий, натрий, литий и др.), тяжелых — больше 5 г/см3 (медь, цинк, серебро, ртуть и др.).

Количество минеральных веществ в организме регулируется поступлением их с продуктами питания, адсорбцией в пищеварительном канале. Многие вещества практически полностью (калий, натрий, фосфор, молибден, кислород, водород, углерод, азот, фтор, хлор, йод) или достаточно хорошо (кальций, магний, железо, медь, цинк, сера, селен) абсорбируются в пищеварительном канале. Тяжелые металлы плохо всасываются, так как образуют коллоиды и нерастворимые комплексные соединения.

На всасывание кальция и магния оказывают энергическое действие орто- и полифосфаты. Кальций плохо усваивается организмом в случаях, когда образует нерастворимое соединение с инозитом фосфорной кислоты. Значительное количество этого вещества содержат хлебобулочные изделия и крупы. Усвоение кальция, магния, меди, цинка, никеля, железа уменьшает фитат— фосфорсодержащее соединение, образующее с ними комплексы. Оно содержится во всех злаках, многих бобовых растениях, орехах. Цинк, медь и железо при нормальном pH содержимого кишок образуют нерастворимые соединения и с другими ортофосфатами и полифисфатами. Железо, медь, цинк, марганец связывает казеин коровьего молока — соответственно на 24, 44, 84, 67 % и казеин человеческого молока — соответственно на 9, 7, 8, 11 %. Далее мы приводим суточную потребность взрослого человека в макро- и микроэлементах.

Макроэлементы бывают основного (кальций, калий, натрий, магний) и кислотного (фосфор, сера, хлор) характера. Основные макроэлементы в значительном количестве поступают в организм с молоком, ягодами, фруктами, кислотные — с хлебом, мясом (в том числе птиц), яйцами, творогом, сыром. Много кислотных макроэлементов содержится в бобовых, бруснике, клюкве.

Кальций — основной компонент костной ткани. Он является активатором ферментов, участвует в реакции свертывания крови и многих биохимических процессах. Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 800 мг. В больших количествах кальция (1,5—2 г в сутки) нуждаются дети и кормящие матери. Кальций хорошо усваивается в присутствии фосфора (в соотношении Ca : Р, как 1 : 1,5) и магния (Ca :Mg, как 1 : 0,7).

Много кальция содержится в молоке, твороге, сырах. Усвояемость кальция снижается при избыточном потреблении жиров, а также при увеличении количества фосфора в организме (нередко наблюдается у детей первого года жизни, которых кормят коровьим молоком).

Магний содержится в организме в количестве, составляющем приблизительно 20 г: в костях (1/2 часть), мышцах (1/3 часть) и биологических жидкостях, в основном в плазме крови. Он играет большую роль в осуществлении функций мышц и нервной системы (передаче нервного импульса и др.), активирует многие ферментативные процессы. Магний участвует в регуляции кальциевого, фосфорного, холестеринового обменов и гликолиза, в синтезе белков, жирных кислот и липидов, в синтезе и распаде нуклеиновых кислот. Суточная потребность в магнии составляет приблизительно 300 мг.

Большое количество магния содержится в крупах, фасоли, горохе, рыбе, литотамниевых водорослях, фотаминиферах. В продуктах растительного происхождения его больше, чем в продуктах животного происхождения.

Калий является основным внутриклеточным катионом, играет важную роль в образовании потенциала при работе биологической мембраны. В организме человека общее количество калия составляет 160— 250 г. Он содержится внутри клетки в плазме, в интерстициальной жидкости, в соединении с белками, глюкозой, фосфором. Калий выводится из организма в основном почками (до 90 %), в незначительных количествах— с калом и потом. На регуляцию обмена калия влияет нейрогипофизарный гормон и гормоны коркового вещества надпочечников (в частности альдостерон), а также кислотно-основное равновесие. Содержание ионов калия взаимосвязано с обменом ионов натрия и водорода. Суточная потребность взрослого человека в калии составляет 2—3 г.

Высокое содержание калия имеется в картофеле, капусте, моркови, помидорах, салате, редьке, абрикосах, персиках, апельсинах, бананах, ананасах, изюме.

Механизмы, вызывающие шок

Натрий участвует в процессах внутриклеточного и межклеточного обменов, в водном обмене (поддерживает осмотическое давление биологически жидких сред организма). Суточная потребность организма в натрии — 1 г, она удовлетворяется в основном за счет поступления натрия с поваренной солью рационов питания. Повышенное потребление поваренной соли способствует возникновению гипертонической болезни.

Фосфор входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфолипидов, фосфопротеидов, витаминов, коферментов. Он играет большую роль в переносе энергии (АТФ, креатинфосфат), поддержании кислотно-основного равновесия. Энергетические процессы в митохондриях протекают с участием пирофосфатов. По отношению к массе тела содержание фосфора составляет 1 %, из этого количества 87 % находится в скелете. Суточная потребность взрослого человека в фосфоре— 1200 мг.

Из продуктов питания наиболее богаты фосфором яйца, печень, мясо, молоко, сыр, рыба, бобы, горох, крупы (овсяная, перловая, гречневая и др.). Много фосфора имеется в растениях (230—350 мг в 100 г сухой массы), особенно в семенах и плодах (в масляничных растениях — приблизительно 1,6% от их массы). В морских растениях его содержится 400— 1800 мг в 100 г сухой массы.



Сера входит в состав аминокислот (цистеина, цистина, метионина), биологически активных веществ (кофермента А, тиамина, биотина, типовой кислоты, таурина), составляет основу сульфгидрильных групп  . В печени сера (в виде сульфатов) участвует в обезвреживании токсических продуктов (фенолов, скатола и др.). Из организма она выводится с мочой и калом. Суточная потребность взрослого человека в сере — 1 г.

Наибольшее содержание серы в таких пищевых продуктах: говяжье и свиное мясо, рыба, яйца, молоко, сыр.

Хлор играет важную роль в транспорте ионов через мембраны и в образовании биоэлектрических потенциалов. Он используется организмом для образования хлористоводородной кислоты, способствует отложению гликогена в печени, участвует в регуляции осмотического давления и водного обмена, играет роль в буферной системе крови. Запасы хлорида натрия в организме взрослого человека составляют 100—120 г. Хлор выводится из организма главным образом с мочой и потом. Суточная потребность взрослого человека в хлоре — 5—7 г.

Источником хлора является поваренная соль.

Микроэлементы характеризуются большим числом факторов, влияющих на их усвоение. Это — состояние пищеварительного канала, эндокринной системы, го-меостаза. Пик анаболизма микроэлементов соответствует высокой активности определенного звена эндокринной системы — соматотропного, тиреоидного, полового.

Всасывание микроэлементов начинается в полости рта, а затем продолжается в желудке и особенно интенсивно происходит в тонкой кишке, имеющей много микроворсинок. Оно зависит от pH, ферментов, особенностей кровообращения, микроциркуляции, иннервации. Всасывание микроэлементов лучше происходит у детей. Для каждого микроэлемента в пищеварительном канале имеется место преимущественного всасывания. Так, для железа это двенадцатиперстная кишка и, в меньшей мере, начальные отделы тощей кишки, а также верхний отдел пищеварительного канала. Цинк интенсивно всасывается в тонкой кишке (около 80 %) и меньше — в толстой. Медь в основном всасывается в желудке (52%), двенадцатиперстной (16—21%) и тощей (10%) кишках. Стронций начинает всасываться в двенадцатиперстной кишке и в основном, вероятно, поглощается в тощей и подвздошной кишках. Фтор главным образом всасывается в пищеварительном канале, но в производственных условиях возможно его проникновение через дыхательные пути.

Предполагают, что абсорбцию микроэлементов могут уменьшать некрахмальные полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин).

В опытах на крысах установлено, что экскреция металлов происходит преимущественно с калом и мочой. Так, через 4 дня экскреция кобальта, серебра, марганца составила 50 % внутривенно введенной дозы, меди, таллия, висмута, свинца, цезия, золота, цинка, ртути, селена, хрома — 20—50 %, мышьяка, кадмия, железа, олова— менее 20%. Причем серебро, марганец, медь, таллий, свинец, цинк, кадмий, железо в основном выделились с калом, а кобальт, цезий, золото, селен, хром — преимущественно с мочой. Висмут, ртуть, мышьяк, олово в одинаковой степени выделялись с калом и мочой.

Железо входит в состав гемоглобина, миоглобина и ферментов, участвует в окислительно-восстановительных процессах. В организме взрослого человека содержится 2,3 г железа, причем 30 % находится в депо, 80%—в эритроцитах, остальное количество — в гемоглобине и железосодержащих ферментах. Депо железа образуется в печени, селезенке и костном мозге, где оно содержится в виде гемосидерина и трансферрина.

Источниками железа являются гречневая крупа, пшено, мясо, печень, рыба. Усвоение его в организме повышают аскорбиновая кислота и соединения меди. Молочные продукты, яйца, чай ингибируют всасываемость железа.

Медь участвует в синтезе гемоглобина, инсулина, в функциях желез внутренней секреции, ферментов, входит в состав белков. Суточная потребность в меди — 2—3 мг. Много меди в печени, гречневой и овсяной крупах, орехах и продуктах моря.

Цинк входит в состав многих ферментов и инсулина, участвует в синтезе аминокислот и кроветворении, жировом обмене, а также в передаче генетической информации, функции печени. Суточная потребность в цинке— 10—15 мг. Большое содержание цинка в печени, мясе, яичном желтке, грибах, чесноке, картофеле, орехах, свекле.

Особенно богаты цинком дрожжи, пшеничные и ржаные отруби, зерна злаков и бобы. В сухих грибах содержится до 130—202 мг в 1 кг, луке — до 100 мг в 1 кг, картофеле —до 11,3 мг в 1 кг, в коровьем молоке — 2,3—2,9 мг в 1 л.



Кобальт участвует в образовании инсулина, эритроцитов и гемоглобина, входит в состав ферментов и их активирует. Он необходим для синтеза цианокобаламина, ферментативных процессов образования наследственного материала клетки. Суточная потребность в кобальте— 18—40 мкг. Наиболее высокое содержание кобальта в горохе, свекле, красной смородине, клубнике, морских растениях.

Марганец используется организмом для кроветворения, является кофактором некоторых ферментов, регулирует углеводный и минеральный обмен, входит в состав костной ткани, стимулирует рост организма, функцию эндокринной системы. Суточная потребность в марганце — 5—10 мг. Он содержится в мясе, рыбе, молочных продуктах, яйцах, злаках, бобовых, орехах, кофе, чае.

Хром активирует деятельность ферментов, участвует в углеводном, минеральном и холестериновом обмене, влияет на рост человека. Суточная потребность в хроме — 0,05—0,15 мг. Источниками хрома являются говяжья печень, мясо, птица, зерновые и бобовые, грибы, дрожжи, пиво, устрицы.

Никель стимулирует процессы кроветворения. Суточная потребность в никеле — 0,1—0,6 мг.

Олово содержится в организме человека в основном в форменных элементах крови. Суточная потребность в олове—17 мг. Много олова в семенах подсолнечника и гороха (16—18,7 мг/кг), свекле и картофеле (1,19—0,65 мг/кг), в рыбе семейства тресковых (0,4—7,6 мг/кг).

Йод играет важную биологическую роль в организме человека в связи с участием в образовании гормона щитовидной железы тироксина. Щитовидная железа контролирует энергетический обмен организма, регулирует функцию центральной нервной системы, влияет на белковый, жировой, углеводный, водно-солевой обмен, созревание тканей, физическое и психическое развитие человека. Суточная потребность в йоде — 100—200 мкг. Наиболее высокое содержание йода в морской капусте, рыбе, креветках.

Фтор участвует в фосфорно-кальциевом обмене, входит в состав костной ткани, необходим при формировании зубов. Суточная потребность в фторе — 2—3 мг. Значительное количество фтора содержится в бараньем мясе, телятине, рыбе, овсяной крупе, основное количество фтора поступает с водой.