Физиолого-гигиеническое значение и нормирование минеральных веществ в рационах питания

Минеральные вещества играют важную роль в регуляции обменных процессов и важнейших функций организма человека. Организм человека не располагает запасами минеральных веществ, за исключением кальция, фосфора, железа и йода. Минеральные вещества также являются незаменимыми факторами питания для человека.

Минеральные элементы пищевых продуктов подразделяют на две группы:

· макроэлементы - минеральные вещества, содержащиеся в пищевых продуктах в значительных количествах. В продуктах питания человека основными макроэлементами являются кальций, фосфор, магний, натрий, хлор, калий, сера;

· микроэлементы - минеральные вещества, содержащиеся в пищевых продуктах в очень малых количествах. К ним относятся железо, кобальт, медь, йод, фтор, цинк, марганец, бром, алюминий, кремний, хром, никель, литий и др..

Высокое содержание в продуктах кальция, калия и натрия определяет их щелочную ориентацию (молочные продукты, овощи, фрукты, ягоды, бобовые), а мясо, рыба, яйца, хлеб, крупы, содержащие фосфор, серу и хлор - кислую.

В зависимости от содержания минеральных веществ в организме человека и потребности в них также различают микроэлементы и макроэлементы. Каждый из минеральных элементов имеет определенное функциональное значение в организме человека.

Макроэлементы. Кальций выполняет в организме человека ряд разнообразных и важных функций. Он входит в состав минерального компонента костной ткани выполняющей в организме защитно-опорную функцию. Кальций придает стабильность клеточным мембранам, обеспечивает прочность межклеточных связей, осуществляющих упорядоченную адгезию (слипание) клеток при тканеобразовании.

Кальций необходим для нормальной возбудимости нервной системы и сократимости мышц, является активатором ряда ферментов и гормонов, важнейшим компонентом свертывающей системы крови.

Всасывание кальция происходит в тонкой кишке с участием особых транспортных механизмов, обеспечивающих возможность его переноса из просвета кишечника в кровоток. При этом всасывание кальция зависит от обеспеченности организма витамином D, который необходим для нормального функционирования систем транспорта кальция в тонкой кишке.

Кальций относится к трудноусвояемым минеральным элементам, что обусловлено соотношением его в пищевых продуктах с другими минеральными компонентами - фосфором, магнием, а также с белками и жирами. Всасыванию кальция способствуют белки пищи, лимонная кислота и лактоза. К факторам, затрудняющим всасывание кальция, относятся избыточное содержание в пище фитиновой кислоты (ею богаты рожь, пшеница, овес и соответственно пищевые продукты, полученные из этим злаков), фосфатов (продукты с очень высоким содержанием фосфора: шоколад, икра, мясо, рыба морская), жиров, щавелевой кислоты (некоторые овощи, фрукты).

Основными источниками кальция для человека являются молоко и молочные продукты, яичные желтки, овощи, фрукты. Суточная потребность взрослого человека в кальции составляет 800-1200 мг.

Фосфор участвует в построении всех клеточных элементов организма человека, его особенно много в костной и мозговой тканях. Фосфор участвует в процессах обмена белков, жиров и углеводов, образуя с ними ряд промежуточных соединений (нуклеопротеиды, фосфопротеиды, фосфолипиды и др.). Он участвует в деятельности мозга, скелетной и сердечной мускулатуры, в образовании ряда гормонов и ферментов.

Основными источниками фосфора для человека служат молочные продукты, особенно сыры, а также яйца, рыба, мясо, бобовые.

Суточная потребность в фосфоре для взрослого человека составляет 1200 мг, для беременных и кормящих женщин – 3000-3800 мг. Дети, вследствие активных процессов костеобразования, должны в зависимости от возраста получать 1000-1200 мг фосфора в сутки.

Магний принимает участие в процессах углеводного, белкового и фосфорного обмена. Соединения магния обладают сосудорасширяющим свойством, понижают возбудимость центральной нервной системы, а также усиливают желчеотделение и моторную деятельность кишечника.

Основными источниками магния в питании человека являются хлеб (особенно грубого помола), крупы, бобовые.

Потребность взрослого человека в магнии составляет 350-400 мг в сутки. Беременные и кормящие женщины должны получать 900-1250 мг, подростки 500 мг, дети 150-400 мг магния в сутки.

Натрий необходим для протекания процессов внутриклеточного и межклеточного обмена, для обеспечения электролитного и кислотно-щелочного равновесия.

Он усиливает воспалительные и аллергические процессы в тканях и активирует их патологические реакции, а также обладает выраженным сосудорасширяющим действием.

Ионы натрия содержатся в основном во внеклеточной жидкости, что определяет их значительную роль в регуляции давления как внутри клеток, так и во внеклеточном пространстве. Кроме того, натрий важен для водного обмена организма. Уменьшение количества натрия во внеклеточной жидкости ведет к переходу воды из внеклеточных пространств в клетки. Натрий обладает также резко выраженной способностью увеличивать количество воды, удерживаемой тканями.

Известно, что увеличение содержания в пище хлористого натрия (поваренной соли) ведет к задержке воды в организме. Входя в состав поваренной соли, натрий придает пище определенные вкусовые свойства. Пищевые продукты, особенно растительные, бедны натрием. У человека поступление натрия в основном осуществляется за счет поваренной соли, добавляемой к пище.

Суточная потребность человека в натрии составляет 4-6 г (включая и хлористый натрий, входящий в состав пищевых продуктов). Такое количество натрия содержится в 10-15 г поваренной соли. Обычные пищевые рационы, как правило, содержат избыточное количество натрия.

Хлор играет важную роль в организме человека, особенно в регуляции водного обмена. Хлориды являются источником образования железами желудка соляной кислоты. В пищевых продуктах, особенно растительных, хлор содержится в незначительных количествах. У человека потребность в хлоридах удовлетворяется в основном за счет поваренной соли, добавляемой к пище. Суточная потребность человека в хлоре составляет 4-6 г.

Калий участвует в ферментативных процессах организма. В регуляции количественного содержания калия и натрия в организме человека существует физиологический антагонизм. Калий является главным образом внутриклеточным ионом. Взаимодействие его с внеклеточными ионами натрия имеет большое значение в регуляции водного обмена.

Организм человека очень чувствителен к уменьшению концентрации калия в крови (гипокалиемия). При этом возникают сонливость, мышечная слабость, потеря аппетита, тошнота, рвота, уменьшение мочеотделения, расширение сердца, нарушение сердечного ритма, снижение кровяного давления и другие изменения.

Источником калия в пище человека являются в основном продукты растительного происхождения: хлеб, бобовые, овощи (картофель, капуста, морковь), фрукты. Максимальное содержание калия находится в миндале, земляных орехах (арахисе), изюме, кураге, черносливе.

Суточная потребность взрослого человека в калии составляет 2-3 г.

Микроэлементы. Железо является составной частью гемоглобина, сложных железобелковых комплексов и ряда ферментов, усиливающих процессы дыхания в клетках. В организме человека железо стимулирует кроветворение.

Суточная потребность взрослых и подростков в железе составляет примерно 10 мг для мужчин и 17-20 мг для женщин. Более высокая потребность в железе у женщин обусловлена его потерями с кровью во время менструаций, с расходом на рост плода при беременности, с грудным молоком при вскармливании ребенка.

Всасыванию железа из пищевых продуктов способствуют лимонная и аскорбиновая кислоты и фруктоза, которые содержатся во фруктах, ягодах и соках. В зерновых и бобовых продуктах и некоторых овощах содержатся фосфаты, фитины и щавелевая кислота, которые препятствуют всасыванию железа. При добавлении мяса или рыбы к этим продуктам усвоение железа улучшается, при добавлении молочных продуктов - не меняется, при добавлении яиц - ухудшается. Подавляет усвоение железа крепкий чай. Лучше всего всасывается железо мясных продуктов, особенно телятины и печени телят.

При дефиците железа в организме, прежде всего, ухудшается клеточное дыхание, что ведет к дистрофии тканей и органов и нарушению состояния организма еще до развития анемии. Выраженный дефицит железа ведет к гипохромной анемии. Причина гипохромной анемии - в недостаточном поступлении железа с пищей, или преобладании в рационе продуктов, из которых оно плохо усваивается. Развитию железодефицитных состояний способствует недостаток в питании животных белков витаминов, кроветворных микроэлементов. Так, недостаток белков ухудшает способность железа участвовать в образовании гемоглобина. Дефицит железа в организме возникает при острых и хронических кровопотерях, заболеваниях желудка и кишечника, некоторых глистных инвазиях. Поэтому при многих заболеваниях потребность в железе увеличивается.

Кобальт является постоянной составной частью растительных и животных организмов. Он оказывает существенное влияние на процессы кроветворения. Это действие кобальта наиболее выражено при достаточно высоком содержании в организме железа и меди.

Кобальт активирует ряд ферментов, усиливает синтез белков, участвует в выработке витамина В₁₂ и в образовании инсулина. На тканевое дыхание он действует угнетающе.

Содержание кобальта в различных пищевых продуктах незначительно. Однако обычно смешанные пищевые рационы вполне удовлетворяют организм в кобальте. Кобальт содержится в незначительных количествах в мясе, рыбе, яйцах, молочных продуктах, картофеле, воде. Более богаты кобальтом печень, почки, поджелудочная железа, а также свекла, горох, земляника, клубника.

Медь входит в состав окислительных ферментов, участвующих в тканевом дыхании, обмене белков, жиров и углеводов. Она влияет на функциональное состояние печени, щитовидной и других эндокринных желез, на процессы иммунитета.

Йод участвует в образовании гормона щитовидной железы - тироксина. Этим обусловлено его важное значение для человека. При недостаточном поступлении в организм йода нарушаются функции щитовидной железы, а впоследствии меняется и ее структура - вплоть до развития так называемого эндемического зоба. В организм человека йод поступает с пищей, водой и воздухом, однако он присутствует в них в очень небольших количествах. Больше всего йода содержится в морской воде, в почве, растительных и животных продуктах моря и морских районов. По мере удаления от моря, особенно в предгорных и горных районах, содержание йода во внешней среде резко уменьшается, что создает предпосылки для развития эндемического зоба у представителей местного населения.

Фтор необходим организму человека для процессов костеобразования, формирования твердых тканей зубов и зубной эмали. Он поступает в организм человека в основном с питьевой водой. Для здоровья человека оптимальной концентрацией фтора в питьевой воде является 0,5-1,2 мг на 1 литр. При значительном снижении его уровня в воде (менее 0,5 мг на 1 литр) развиваются явления недостаточности фтора, выражающиеся в резком учащении заболеваний зубным кариесом. В целях профилактики в необходимых случаях проводится фторирование питьевой воды с доведением содержания в ней фтора до 0,7-1,2 мг на 1 литр.

В случае длительного избыточного поступления в организм фтористых соединений развивается тяжелое хроническое отравление, называемое флюорозом. При этом поражаются кости и зубы. Внешне флюороз проявляется в виде белых и желтоватых пятнышек на зубах с последующим их разрушением.

Флюороз может быть местным заболеванием, поражающим население определенных территорий, вода и почва которых содержат повышенное количество фтора. Чаще же флюороз является следствием промышленного отравления, когда атмосферный воздух загрязняется производственными выбросами, содержащими фтор. Газообразный фтор и пыль фтористых соединений проникают в организм человека через дыхательные пути и пищеварительный тракт (заносятся загрязненными руками, с пищей). Основной источник промышленного загрязнения атмосферы фтористыми соединениями - предприятия по производству алюминия, цемента, химических удобрений.

Цинк содержится во всех органах и тканях человека. Наибольшая его концентрация выявлена в клетках поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин. Кристаллы инсулина содержат 0,36 % цинка. Цинк участвует также в жировом, белковом и витаминном обмене, в процессах кроветворения и синтезе ряда гормонов.

Для правильного питания важно не только абсолютное количество минеральных веществ, но и оптимальные их соотношения. Например, для полноценного усвоения соотношение в пище кальция и фосфора должно быть в пределах 1 : 1 – 1 : 1,5, а кальция и магния – 1 : 0,5. Обычный набор пищевых продуктов, включающий достаточное количество овощей, фруктов, хлеба и молока, удовлетворяет потребности организма человека во всех необходимых ему минеральных веществах.

Дефицит или избыток минеральных солей в питании способствует нарушению обмена веществ и развитию заболеваний.

Рекомендуемые величины потребления минеральных веществ здоровыми людьми в сутки приведены в Приложении 1,2.

Раздел 6