Значение макро- и микроэлементов.

С каждым годом становится все более очевидной необходимость коррекции пищевого дефицита микро- и макроэлементов у жителей Российской Федерации.

Исследования, проведенные в последнее время, показали, что треть из 40000 обследованных россиян получает в день менее 70% железа и магния от суточных норм потребности. Лишь четверть россиян ежедневно получают количество кальция, достаточное для обеспечения правильного течения физиологических процессов.

Содержание минеральных веществ в составе растений и мясе животных во многом определяется регионом выращивания, исходным составом почвы и воды. Количество микроэлементов в мясе животных и птицы зависит также от применения специально обогащающих корм смесей.

Обогащение пищевых продуктов отдельными элементами (кальцием, магнием, йодом) уменьшает их дефицит, но не позволяет решить проблему полностью. Кроме того, точное количество микро- или макроэлемента, форма, в которой данный элемент присутствует в продукте, а также доза получаемого элемента во многом зависят от производителя и индивидуальных предпочтений покупателей.

Минеральные соединения входят в состав всех клеток и тканей организма животных и человека. В организме человека обнаружено свыше 80 элементов, которые принято делить на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. К макроэлементам, ежесуточное потребление которых может достигать нескольких граммов в день, относятся калий, кальций, магний, натрий, фосфор и другие минералы, широко распространенные в природе и в составе пищевых продуктов. Микроэлементами (концентрация в тканях не более 0,001% от сухой массы ткани) являются йод, фтор, медь, цинк, мышьяк, марганец, бром, алюминий, никель, кобальт, кремний и др. Остается актуальным вопрос о необходимости для организма ультрамикроэлементов (золота, свинца, ртути и др.).

В организм человека минеральные элементы попадают в составе пищевых продуктов, воды и, в меньшей степени, воздуха. В воздух и воду минералы попадают из разрушающихся под действием эрозии горных пород. Образующиеся при этом крошечные частички разносятся ветром на большие расстояния и, оседая, формируют основу почвы. Микроорганизмы почвы перерабатывают мельчайшие кристаллы минеральных солей и способствуют их поступлению в растения. Употребление растительной пищи, а также мяса и молока травоядных животных обеспечивает организм необходимыми минералами.

Содержание макро- и микроэлементов в растительных продуктах неодинаково и зависит от вида, степени зрелости растения, климата, инсоляции, воды и почвы. Качественный и количественный состав минералов в продуктах животного происхождения также зависит от вида, возраста животного, характера его питания, времени забоя, а также других факторов.

В пищевых продуктах минеральные вещества содержатся в виде неорганических соединений, в форме солей органических кислот, а также в связи с белками, углеводами и жирами.

Все соединения минералов, поступающих в организм, могут быть разделены на органические и неорганические. Для того, чтобы быть полноценно усвоенными, неорганические соли минералов (карбонаты, силикаты, сульфаты и др.) должны переведены в ионизированную форму. В связи с этим обстоятельством поступление в организм различных форм минералов зависит не только от дозы вводимого макро- или микроэлемента, но и от его растворимости и ионизации в желудочно-кишечном тракте, а также активности соответствующих ионных каналов.

Применительно к минералам биодоступность может быть определена как та часть от потребленного количества минерала, которая успешно всосалась в пищеварительном тракте, была доставлена до места действия и конвертирована в физиологически активную форму. Далеко не всегда прямое измерение минерала концентрации минерала в плазме крови, в моче или тканях правильно отражает его истинную биоусвояемость. Большинство работ по биодоступности основывается на включении различных форм минерала в диету, изначально дефицитную по данному элементу, и оценке возникающих при этом изменений физиологических показателей.

Химическая и физическая форма минерального соединения во многом определяет его биодоступность в организме животных и человека.

Минеральные вещества, поступая в организм человека в составе пищевых продуктов, всасываются в кишечнике, накапливаются в костях, коже, печени и других внутренних органах.

Роль минералов в жизнедеятельности организма трудно переоценить. Они участвуют в регуляции обмена веществ и поддержании гомеостаза; принимают участие в регенерации тканей, образовании гормонов, ферментов, гемоглобина; обеспечивают мышечную сократимость, генерацию и проведение импульсов; регулируют осмотическое давление, кислотно-щелочное равновесие, влияют на состояние коллоидов тканей, принимают участие в процессах переваривания пищи и т.д. Нормальная структура и деятельность каждой живой клетки напрямую зависит от качественного и количественного состава минералов. Как и витамины, минералы часто функционируют в виде коферментов, обеспечивая правильное течение различных анаболических и катаболических процессов.

Железо – макроэлемент, жизненно необходимый для синтеза гемоглобина, нормального развития и роста клеток. При недостатке железа развивается анемия, дегенеративно-дистрофические процессы в коже, слизистых, снижается иммунитет, нарушается мышечная сократимость.

Суммарный запас железа в организме составляет 2500 мг. В норме лишь малое количество железа (около 1 мг в день) теряется организмом (со слущенными клетками кишечного эпителия, кожи, желчью) и восполняется его поступлением с пищей. Женщины дополнительно теряют еще 12мг железа в менструальный период, что определяет более высокую потребность женщин в железе. Во время беременности и лактации потребность в железе резко возрастает. Большое количество этого макроэлемента также требуется детям в период младенчества, раннего детства и в подростковом периоде.

Суточная потребность составляет 10 мг пищевого железа для мужчин, 18 мг – для женщин. У здоровых людей усваивается лишь 10% пищевого железа. Неорганические формы железа лучше всасываются в присутствии аскорбиновой кислоты и значительно хуже – в присутствии хитиновой.

Кальций.Кальций участвует в генерации и проведении возбуждения по нервным волокнам, сокращении мышечных клеток, формировании костной ткани, регулирует свертывание крови, снижает артериальное давлении, участвует в синтезе белков, РНК и ДНК, поддерживает нормальную проницаемость клеточных мембран, участвует в поддержании баланса между процессами возбуждения и торможения в ЦНС.

При выраженной гипокальциемии наблюдается повышенная возбудимость нервной системы и мышечной ткани с тетаническими судорогами. При хронической гипокальциемии нарушаются процессы свертывания крови (фибриноген превращается в фибрин в присутствии ионов кальция), оссификации (развиваются остеопороз, остеомаляция). При недостатке ионов кальция тормозится ресинтез гликогена, удлиняется интервал Q-Т электрокардиограммы, что указывает на замедление возбуждения желудочков.

Симптомами недостаточности кальция могут быть боли в суставах, ломкость ногтей, экзема, повышенный уровень холестерина в крови, тахикардия, гипертензия, бессонница, мышечные спазмы, нервозность, онемение рук или ног, бледность лица, ревматоидный артрит, рахит и разрушение зубов.

На всасывание и баланс кальция в организме большое влияние оказывает содержание в организме и в составе пищевых продуктов магния. Оптимальным считается соотношение между магнием и кальцием, равное 1/2.

Кальций – макроэлемент, прием которого отдельными группами населения должен носить практически постоянный характер (пожилые люди, беременные и кормящие женщины, дети и подростки). Согласно данным НИИ питания РАМН, полученным в результате исследования рациона питания россиян в последние 10 лет, менее 25% жителей России получают ежедневно достаточное количество кальция в составе пищевых продуктов.

Среднее потребление кальция мужчинами составляет 526мг в день, женщинами – 480мг. Вместе с тем, НИИ питания РАМН адекватным признан уровень потребления кальция 1200мг в день. Таким образом, в среднем человек ежедневно недополучает более половины необходимого количества кальция.

Основными источниками кальция являются молочные и мясные продукты, у взрослых, в первую очередь, сыр. Однако хорошо известно, что продукты животного происхождения, в том числе твердые сорта сыра, богаты холестерином, а следовательно, не могут быть рекомендованы в больших количествах людям с гиперхолестеринемией, атеросклеротическим поражением сосудов и ожирением.

Суточная потребность в соответствии с «Физиологическими нормами…» – 800 – 1250мг, в соответствии с «Рекомендуемыми уровнями потребления пищевых и биологически активных веществ»» (2004г.) – 1250 – 2500мг; оптимальное соотношение между кальцием и фосфором 1/3.

Магний– важный катализатор ферментной деятельности, особенно энзимов, участвующих в производстве энергии. Он стимулирует всасывание и обмен других минеральных веществ, а именно кальция, фосфора, натрия и калия. Он также ускоряет процесс усвоения витаминов группы В, витамина С и витамина Е. Магний необходим для нормального функционирования миокарда.

При недостатке магния нарушается биосинтез белков, возникают непроизвольные мышечные сокращения, иногда вплоть до судорог; нарушается аппетит. Избыточное введение магния ведет к вытеснению из организма кальция. При этом развиваются остеопороз, тормозные процессы в нервной системе, сонливость, появляются нарушения чувствительности, парестезии.

Было доказано, что обогащение рациона магнием позволяет предотвратить или уменьшить снижение слуха, обусловленное воздействием шума.

Около 40% поступающего с пищей магния всасывается в кишечнике (в виде магниевых солей жирных кислот и желчных кислот), попадает в печень, затем откладывается в костной и мышечной тканях.

К возможным проявлениям недостаточности магния относятся: дезориентация во времени и пространстве, бессонница, раздражительность, нарушения пищеварения, тахикардия, вспышки гнева или раздражения. Часто симптоматика недостаточности магния аналогична симптомам диабета.

Недостаточность магния лежит в основе многих сердечно-сосудистых заболеваний. Она может быть главной причиной летальной сердечной аритмии, гипертензии, внезапной остановки сердца, а также астмы, хронической усталости, депрессии, бессонницы, синдрома раздраженной толстой кишки и легочных заболеваний. Оптимальное содержание магния в дневном рационе питания – 400мг.

Селенявляется микроэлементом, принимающим участие в реализации антиоксидантной защиты организма, прежде всего в составе глютатионового цикла. Нейтрализуя свободные радикалы, селен принимает участие в регуляции иммунных реакций, окисления липопротеидов, атерогенеза, свертывания крови, способствует сохранению эластичности сосудистой стенки, особенно артериальных сосудов. Установлено также, что селен противодействует образованию опухолей.

Совместно с витамином Е селен стимулирует образование антител и регулирует активность воспалительной реакции и силу иммунного ответа.

В сочетании с витамином Е и цинком селен способствует нормальному функционированию сердца, печени и поджелудочной железы. Селен принимает участие в метаболизме ксенобиотиков.

Источником селена в обычном питании человека являются продукты животного и растительного происхождения. Главным источником селена растительного происхождения являются зерновые, особенно пшеница. Тонкий помол муки с удалением элементов зародыша зерна обусловливает снижение уровня селена в продукте.

Хромотносится к эссенциальным микроэлементам. Он является кофактором инсулина, повышает активность инсулина и оказывает влияние на жировой, белковый и углеводный обмен.

Экспериментальные данные свидетельствуют о способности хрома увеличивать мышечную массу тела, снижать содержание жира в организме и увеличивать скорость обмена веществ. Этот микроэлемент поддерживает стабильный уровень сахара в крови, способствуя полной утилизации инсулина, и может быть полезен как для диабетиков, так и для лиц, страдающих гипогликемией. Исследования показали, что хром может увеличивать продолжительность жизни и помогает бороться с остеопорозом.

Недостаточность хрома может вызывать состояние беспокойства, усталость, неполноценный метаболизм аминокислот и повышенный риск атеросклероза.

Хотя суточные нормы хрома невелики (50 – 250мг), около половины населения испытывает дефицит этого микроэлемента. Особенно часто недостаточность хрома выявляется у лиц старшего и преклонного возраста.

По оценкам исследователей, способность поддерживать нормальный уровень сахара в крови ставится под угрозу недостатком хрома в почве и воде, а также питанием с высоким содержанием рафинированного сахара, муки и суррогатных продуктов.

Основными пищевыми источниками хрома являются ростки пшеницы, печень, сыр, бобы, горох, цельное зерно.

Цинквходит в состав более 200 ферментов, регулирующих процессы пищеварения и обмена веществ. Цинк является минеральным компонентом инсулина, необходим для синтеза нуклеиновых кислот и Т-лимфоцитов, активации многих ферментов. Он требуется для белкового синтеза и образования коллагена, улучшает защитную способность иммунной системы. Цинк обостряет ощущения вкуса и запаха. Он защищает печень от воздействия вредных химических веществ и очень важен костного образования. Цинк оказывает влияние на окислительно-восстановительные процессы, повышает активность костной и кишечной фосфатазы.

При недостаточности цинка снижается активность трипсина, замедляется всасывание белков в кишечнике, уменьшается их содержание в плазме крови. В крови увеличивается содержание мочевой кислоты и уменьшается выделение креатина с мочой, понижается активность каталазы печени и почек. Под влиянием цинка угнетается активность протеаз, щелочной фосфатазы, активируется пероксидаза и восстанавливается нормальное тканевое дыхание. Цинк усиливает эффект гонадотропного гормона гипофиза, оказывает благоприятное влияние на антидиуретическую активность гипофизарных гормонов. Гипофиз, по-видимому, обладает способностью концентрировать цинк.

Таким образом, цинк влияет на функцию гипофиза, половых желез, поджелудочной железы, на обмен белков. В организме человека цинк связан с глобулинами. Он обладает липотропным эффектом: способствует повышению распада жиров, под его влиянием уменьшается содержание жира в печени. Цинк способствует регенерации эритроцитов и гемоглобина.

При острых инфекционных заболеваниях, злокачественных новообразованиях, хроническом нефрите, остром паренхиматозном гепатите, ревматическом полиартрите содержание цинка в плазме значительно снижается. Количество цинка повышается в сыворотке крови при гемолизе эритроцитов и нарастает в эритроцитах при асфиксии.

При злокачественной анемии содержание цинка в эритроцитах повышается, а в плазме понижается. При лейкемии в лейкоцитах содержится только 0,1% цинка по сравнению с нормой. Количество его не восстанавливается, несмотря на введение в организм.

Ряд исследователей подтверждает, что гипогликемический инсулина обусловлен содержанием в инсулине цинка.

Недостаточность цинка может проявляться в потере ощущений вкуса и запаха. Она может также вызывать хрупкость, отслаивание и образование белых пятен на ногтях. Другими возможными симптомами недостаточности цинка могут быть задержка полового созревания, усталость, замедление роста, выпадение волос, ослабление остроты сумеречного зрения, повышенная подверженность инфекциям, предрасположенность к диабету, медленное заживление ран.

Продукты питания содержат весьма незначительные количества цинка, составляющие несколько микрограмм на 100г продукта. Лучшими пищевыми источниками цинка являются устрицы, субпродукты, пшеничные зародыши, черника, семена тыквы и подсолнуха.

Улучшают всасывание цинка такие компоненты, как миозин, отдельные органические (цитрат) и аминокарбоновые кислоты (глицин, глютаминовая кислота, цистеин, гистидин), лактоза и витамин А. Белок способствует усвоению цинка, однако отдельные белки, такие как казеин, проявляют умеренное ингибиторное действие на всасывание цинка. Отдельные лекарственные препараты (каптоприл, тиазидные диуретики, оральные контрацептивы, Н₂-блокаторы и блокаторы протоновой помпы) могут влиять на обмен цинка: нарушать всасывание или усиливать его выведение.

Медь. Благодаря своим окислительно-восстановительным свойствам медь является кофактором более 30 ферментов.

Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо поступление меди в дозе 1 – 5мг в день. Основными источниками меди для человека являются мясо, морепродукты, орехи, зерновые, какао и отруби.

Дефицит меди приводит к нарушению формирования сердечно-сосудистой системы в связи с участием этого микроэлемента в химической модификации коллагена и эластина. При этом наблюдается гиперрастяжимость соединительной ткани, проявляющаяся аневризмами аорты и крупных сосудов, пролапсом митрального клапана сердца, а также вегетативными реакциями. Повышенная кровоточивость в сочетании с анемией создают предпосылку к появлению гематом и инфаркта. При дефиците меди отмечается высокий уровень холестерина крови.

Сведения о суточной потребности, биологической роли и продуктах источниках основных макро- и микроэлементов представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Сведения о суточной потребности, биологической роли и продуктах источниках основных макро- и микроэлементов.

1.6.Значение витаминов в питании человека.

Витамины представляют собой низкомолекулярные органические соединения различной химической структуры, которые не являются ни энергетическим, ни пластическим (т.е. строительным) материалом. Однако они играют большую роль в регуляции обмена веществ, проявляя в малых дозах биологическое действие коферментов.

С точки зрения гигиены питания витамины представляют особый интерес, учитывая следующее:

- витамины являются компонентами пищи и абсолютное большинство их них поступает в организм извне в составе продуктов питания;

- соблюдение условий рационального питания, в частности сбалансированность, является одним из эффективных методов профилактики гиповитаминозов;

- наиболее распространенной причиной гиповитаминозов является недостаточное поступление витаминов с продуктами питания, поэтому первым приемом по лечению гиповитаминозов является коррекция пищевого рациона за счет введения продуктов, богатых соответствующими витаминами;

- содержание витаминов в продуктах и готовой пище может значительно колебаться в зависимости от сроков сбора, условий и длительности хранения, технологии приготовления пищи и сроков ее реализации.

В Институте питания РАМН в течение 30 лет наблюдают за изменениями витаминного статуса россиян. По данным лаборатории витаминов и минеральных веществ института, от нехватки витаминов в той или иной мере страдает восемь из десяти наших сограждан. Дефицит обнаруживается у всех – независимо от материального достатка, возраста, пола, уровня образования и места жительства. Все мы получаем небольшое количество витаминов с пищей, достаточное, чтобы не развился серьезный авитаминоз, но гораздо меньше рекомендуемых норм. В настоящее время признаки С-витаминной недостаточности обнаруживаются у почти 100% детей, беременных и кормящих женщин, молодых людей и пенсионеров. Кроме того, более половины россиян недополучают витамины группы В и каротина. Зато дефицит витамина Е – явление довольно редкое и несвойственное нашей культуре питания.

Кто особенно нуждается в витаминной поддержке:

• Люди - на низкокалорийной диете, особенно если она предполагает ограничение свежих овощей и фруктов. Очень тяжелое испытание для организма – монодиеты с преобладанием какого – либо одного продукта – рисовые, кефирные, яблочные, хлебные, которые популярны среди худеющей публики.

•Трудоголики и эмоциональные люди. На фоне рабочих и семейных кризисов, когда человек живет в постоянном напряжении, потребность в витаминах увеличивается. Тем, кто трудится больше 8 часов в день или чья работа связана со стрессами и интеллектуальными либо физическими сверхнагрузками, врачи советуют принимать дополнительные дозы витаминов.

• Курильщики. Сигаретный дым – главный убийца витамина С. Некоторые ученые считают: тем, кто курит, нужна двойная доза аскорбиновой кислоты по сравнению с некурящими.

• Школьники и студенты, особенно в разгар учебного года, когда умственные нагрузки на неокрепший организм особенно велики.

• Пожилые люди, вынужденные питаться неполноценно – например, из-за проблем с зубами или нарушений пищеварения.

• Беременные и кормящие женщины, даже если их питание сбалансировано.

• Спортсмены, которые тренируются несколько раз в неделю, нуждаются не только в рационе питания повышенной калорийности, но и в увеличении доз витаминов и микроэлементов.

• Люди, страдающие хроническими заболеваниями, особенно желудочно – кишечного тракта. Строгие диеты, назначаемые им, очень часто однообразны и бедны витаминами. При остром панкреатите, например, запрещено кушать практически все свежие овощи и фрукты.

В настоящее время известно более 20 витаминов и витаминоподобных веществ. По характеру физиологического действия на организм они подразделяются на 6 групп:

1) повышающие резистентность организма; представлены витаминами В₁, В₂, РР, В₆, А, С, D;

2) антигеморрагические – С, Р, К;

3) антианемические – В₁₂, С, фолиевая кислота;

4) антиинфекционные – А, С, группа В;

5) регулирующие зрение – А, В₂, С;

6) антиоксиданты – С, Е.

По химическим свойствам витамины делятся на водорастворимые и жирорастворимые.