Макро– и микроэлементы, их роль и значение

Условно все минеральные вещества дополнительно делят по уровню содержания в продуктах (десятки и сотни мг%) и высокой суточной потребности на макро– (кальций, магний, фосфор, калий, натрий, хлор, сера) и микроэлементы (йод, фтор, никель, кобальт, медь, железо, цинк, марганец и др.).

Кальций – микроэлемент, участвующий в формировании костей скелета. Это основной структурный компонент кости. Кальция в костях содержится 99 % от общего его количества в организме. Кальций – это постоянная составная часть крови, клеточных и тканевых соков. Он входит в состав яйцеклетки. Кальций укрепляет защитные функции организма и повышает устойчивость к внешним неблагоприятным факторам. Кальций, являясь элементом щелочного действия, предупреждает развитие ацидоза. Кальций нормализует нервно-мышечную возбудимость (понижение содержания кальция может привести к возникновению тетанических судорог). В биологических жидкостях (плазме, тканях) кальций содержится в ионизированном состоянии.

Обмен кальция характеризуется тем, что при его недостатке в пище он продолжает выделяться из организма в больших количествах за счет запасов. Создается отрицательный баланс кальция в организме. У растущих детей скелет полностью обновляется за 1—2 года, у взрослых – за 10—12 лет. У взрослого человека за сутки из костей выводится до 700 мг кальция и столько же откладывается вновь.

Кальций – трудноусваиваемый элемент, так как в пищевых продуктах он находится в трудно– или нерастворимом состоянии. В кислом содержимом желудка рН = 1 (0,1 Т кислота) кальций переходит в растворимые соединения. Но в тонком кишечнике (кислотность резко щелочная) кальций вновь переходит в труднорастворимые соединения и только под воздействием желчных кислот вновь легко усваивается организмом.

Усвояемость кальция зависит от соотношения его с другими компонентами: жиром, магнием и фосфором. Хорошее усвоение кальция наблюдается, если на 1 г жира приходится 10 мг кальция, поступающего с пищей. Это объясняется тем, что кальций образует с жирными кислотами соединения, которые, взаимодействуя с желчными кислотами, образуют комплексное, хорошо усвояемое соединение. При избытке жира в пищевом рационе ощущается недостаток желчных кислот для перевода кальция солей жирных кислот в растворимые состояния, и их большая часть выделяется с калом.

Отрицательное влияние на всасывание кальция оказывает избыток магния, так как для его усвоения тоже требуется его соединение с желчными кислотами. Таким образом, чем больше поступает в организм магния, тем меньше остается желчных кислот для кальция. Поэтому увеличение количества магния в пищевом рационе усиливает выведение кальция из организма; в суточном рационе магния должно содержаться наполовину меньше, чем кальция. Суточная потребность в кальции составляет 800 мг, а магния – 400 мг.

Содержание фосфора влияет на усвоение кальция. Кальций с фосфором в организме образует соединение Са3РО4 – кальциевую соль фосфорной кислоты. Это соединение под действием желчных кислот мало растворяется и всасывается, т. е. значительное увеличение фосфора в пище ухудшает баланс кальция и приводит к уменьшению всасывания кальция и увеличению выведения кальция. Оптимальное усвоение кальция происходит при соотношении кальция и фосфора как 1 : 1,5 или 800 : 1200 мг. Для детей это соотношение кальция и фосфора выглядит как 1 : 1. Процесс окостенения в растущем организме идет нормально при правильном соотношении кальция и фосфора. Так как в пищевом рационе это соотношение часто бывает неоптимально, то назначают специальные регуляторы (например, витамин D, который способствует усвоению кальция и задержанию его в организме). Важным рахитогенным фактором является и белково-витаминный (полноценный белок и витамины А, В1 и В6) баланс. Всасыванию кальция способствуют белки пищи, лимонная кислота и лактоза. Аминокислоты белков образуют с кальцием хорошо растворимые комплексы. Аналогичен механизм действия лимонной кислоты. Лактоза, сбраживаясь в кишечнике, поддерживает значение кислотности, что препятствует образованию нерастворимых фосфорно-кальциевых солей.

Лучшим источником кальция в питании человека являются молоко и молочные продукты. 0,5 л молока или 100 г сыра обеспечивают суточной потребности в кальции. Составляя суточные рационы, необходимо принимать во внимание не столько общее количество кальция, сколько условия, обеспечивающие его оптимальное усвоение. Необходимо учитывать и тот факт, что вода – тоже важный источник кальция. Здесь кальций находится в виде иона и усваивается на 90—100 %. Суточная потребность кальция для всех категорий – 800 мг. Детям до 1 года – 250—600 мг, 1—7 лет – 800—1200 мг, 7—17 лет – 1200—1500 мг.

Фосфор – жизненно необходимый элемент. В организме человека содержится от 600 до 900 г фосфора. Фосфор участвует в процессах обмена и синтеза белков, жиров и углеводов, оказывает влияние на деятельность скелетной мускулатуры и сердечной мышцы. Исключительно важны метаболические функции фосфора. Входя в состав ДНК и РНК, он принимает участие в процессах кодирования, хранения и использования генетической информации. Значение фосфора в энергетическом обмене обусловлено не только ролью АТФ, но и тем, что все превращения углеводов (гликолиз, пентозные циклы) происходят не в свободной, а фосфорилированной форме). Фосфор играет существенную роль в поддержании кислотно-щелочного состояния кислотности плазмы крови в пределах 7,3—7,5. Фосфору принадлежит ведущая роль в функции центральной нервной системы. Фосфорные кислоты участвуют в построении ферментов, катализаторов процесса распада органических веществ пищи, создающих условия для использования потенциальной энергии.

Потребность в фосфоре возрастает при физической нагрузке и при недостатке белков в рационе.

Усвояемость фосфора связана с усвоением кальция, содержанием белков в рационе и другими сопутствующими факторами. Соотношение фосфора к белкам составляет 1 : 40. Фосфор с белками и полиненасыщенные жирные кислоты образуют комплексные соединения, отличающиеся большой биологической активностью. Отсутствие в кишечнике человека фитазы делает невозможным всасывание фосфора фитиновой кислоты, в виде которой находится значительная его часть в растительных продуктах. Эффективность всасывания фосфора зависит от их расщепления кишечными фосфатазами и обычно составляет 40—70 %. Фосфор выводится из организма с мочой (до 60 %) и калом. Выделение его с мочой увеличивается при голодании и после усиленной мышечной работы.

Наибольшее количество фосфора находится в молочных продуктах, особенно в сырах (до 600 мг%), а также в яйцах (в желтке 470 мг%). Высоким содержанием фосфора отличаются и некоторые растительные продукты (бобовые – фасоль, горох – содержат до 300—500 мг%. Хорошими источниками фосфора являются мясо, рыба, икра. Суточная потребность в фосфоре составляет 1200 мг.

Магния в организме содержится до 25 г. Его биологическая роль изучена недостаточно. Однако хорошо известна его роль в процессе углеводного и фосфорного обмена. Магний нормализует возбудимость нервной системы, обладает антиспастическим и сосудорасширяющим свойствами, стимулирует перистальтику кишечника, повышает желчевыделение, участвует в нормализации женских специфических функций, снижает уровень холестерина, обладает антибластогенным действием (в местностях, где магний содержится в почве и в воде в больших количествах, меньше смертность от злокачественных новообразований).

Источниками магния являются хлеб, крупа, горох, фасоль, гречневая крупа. Его мало в молоке, овощах, фруктах и яйцах. Суточная потребность для женщин составляет 500 мг, для мужчин – 400 мг.

Сера – структурный компонент некоторых аминокислот (метионин, цистин), витаминов и инсулина. Содержится преимущественно в продуктах животного происхождения. Суточная потребность в сере составляет для взрослых 1 г.

Велика роль хлорида натрия в питании здорового и больного человека. Организм человека содержит около 250 г хлорида натрия. Более 50 % этого количества находится во внеклеточной жидкости и костной ткани, и только 10 % – внутри клеток мягких тканей. И, наоборот, ионы калия локализуются внутри клеток. Они отвечают за поддержание постоянства объема жидкости в организме, транспорт аминокислот, сахаров, калия, а также секрецию соляной кислоты в желудке.

Ионы натрия, хлора и калия поступают с хлебом, сыром, мясом, овощами, концентратами и минеральной водой. Выводятся с мочой (до 95 %). При этом за ионами натрия следуют ионы хлора.

Богатая калием пища вызывает повышенное выделение натрия. И, наоборот, потребление в большом количестве натрия приводит к потере организмом калия. Выведение натрия почками регулируется гормоном альдостероном. Значительные нарушения баланса хлорида натрия могут возникнуть при поражении надпочечников, хронических заболеваниях почек.

Потребность в суточном рационе хлорида натрия составляет 10—12 г, при работе в горячих цехах, при большой физической нагрузке – 20 г. Бессолевая диета назначается при заболеваниях сердечно-сосудистой системы с нарушениями кровообращения II и III степеней, остром и хроническом нефрите, гипертонической болезни II—III степеней.

Суточная потребность в натрии составляет 4000—6000 мг, в хлоре – 5000—7000 мг, в калии – 2500—5000 мг.

Биомикроэлементы участвуют в кроветворении.

Железо является незаменимой частью гемоглобина и миоглобина. 60 % железа сосредоточено в гемоглобине. Другая важная сторона железа – участие в окислительных процессах, так как оно входит в состав ферментов: пероксидазы, цитохромоксидазы и др.

Недостаток железа ведет к железодефицитной анемии. В организме взрослого содержится до 4 г железа (2,5 г из них – в гемоглобине). Железо депонируется в клетках ретикуло-эндотелиальной системы (печени, селезенке, костном мозге). Наиболее богаты железом печень, кровавые колбасы, зернобобовые, гречневая крупа. Всасывание железа в организме затруднено из-за его связывания фитиновой кислотой. Хорошо всасывается железо мясных продуктов. Железо в легкоусвояемой форме в растительных продуктах содержится в чесноке, свекле, яблоках и др.

Потребность в железе составляет 10 мг для мужчин и 18—20 мг в сутки для женщин.

Медь активно участвует в синтезе гемоглобина, входит в состав цитохромоксидазы. Медь необходима для превращения железа в органическую связанную форму, способствует переносу железа в костный мозг. Медь обладает инсулиноподобным действием. Под влиянием приема 0,5—1 мг меди у больных диабетом улучшается состояние, снижается гипергликемия, исчезает глюкозурия. Установлена связь меди с функцией щитовидной железа. При тиреотоксикозе содержание меди в крови повышается. Суточная потребность для взрослых составляет 2—3 мг, для детей раннего возраста – 80 мкг/кг, старшего детского возраста – 40 мкг/кг.

Содержание меди наиболее высоко в печени, зернобобовых, продуктах моря, орехах. Его нет в молочных продуктах.

Кобальт – третий биомикроэлемент, участвующий в кроветворении, что проявляется при достаточно высоком уровне меди. Кобальт влияет на активность фосфатаз кишечника, является основным материалом для синтеза в организме витамина В12.

В наибольшем количестве кобальт содержится в поджелудочной железе и участвует в образовании инсулина. В природных пищевых продуктах его содержание невелико. В достаточном количестве он содержится в речной и морской воде, водорослях, рыбе. Суточная потребность составляет 100—200 мкг.

Биомикроэлементы, связанные с костеобразованием: марганец – 5—10 мг/сутки и стронций до 5 мг/сутки.

Биомикроэлементы, связанные с эндемическими заболеваниями: йод – 100—200 мкг/сутки (эндемический зоб), фтор – предельно допустимый коэффициент в воде составляет 1,2 мг/л, в пище – 2,4—4,8 мг/кг пищевого рациона.