Классификация минеральных веществ

Минеральные вещества играют важную роль в обменных процессах организма человека. Минеральные вещества входят в состав опорных тканей (кальций, фосфор, магний, фтор); принимают участие в кроветворении (железо, кобальт, фосфор, медь, марганец, никель); влияют на водный обмен, определяют осмотическое давление плазмы крови, являются составными частями ряда гормонов, витаминов, ферментов. Общее содержание минеральных веществ составляет 3 - 5 % массы тела человека. Содержание минеральных веществ в сырье и продуктах питания невелико от 0,1 до 1,9 %.

В зависимости от содержания в организме и потребности человека в минеральных веществах их разделяют на:

- макроэлементы;

- микроэлементы.

К макроэлементам относят кальций, фосфор, магний, натрий, калий, хлор, серу. Они содержатся в количествах, составляющих сотни миллиграммов на 100 г пищевого продукта.

Микроэлементы условно делят на две группы:

- абсолютно или жизненно необходимые – кобальт, железо, медь, цинк, марганец, йод, фтор, бром;

- вероятно необходимые – алюминий, стронций, молибден, селен, никель, ванадий.

Микроэлементы называют жизненно необходимыми, если при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма человека. Микроэлементы содержатся в количествах, составляющих десятые, сотые, тысячные доли миллиграмма на 100 г пищевого продукта.

Распределение микроэлементов в организме человека зависит от химических свойств и очень разнообразно. Многие микроэлементы действуют на человека опосредовано, то есть через влияние на интенсивность и характер обмена веществ, часто это связано с влиянием на активность различных ферментов в организме человека. Так, некоторые микроэлементы (марганец, цинк, йод) влияют на рост, их недостаточное поступление в организм с пищей тормозит нормальное физическое развитие ребенка. Другие микроэлементы (молибден, медь марганец) принимают участие в активности репродуктивной функции, а их недостаток в организме отрицательно влияет на человека.

Таблица 7.1

Симптомы отклонений в организме человека при дефиците минеральных веществ

К наиболее дефицитным минеральным веществам в питании человека относятся кальций (для детей и пожилых людей), железо, йод, к избыточным – натрий (из-за высокого уровня потребления соли), фосфор.

Недостаток или избыток в питании каких-либо минеральных веществ, вызывает нарушение обмена белков, липидов, углеводов, витаминов, что приводит к развитию ряда хронических заболеваний. В таблице 7.1 приведены симптомы отклонений в организме человека при дефиците минеральных веществ.

При правильном питании и потреблении человеком достаточного количества разнообразных минеральных веществ, все чаще наблюдается нарушение обмена минеральных веществ. Причинами нарушения обмена минеральных веществ могут быть следующие факторы:

- несбалансированное питание, то есть недостаточное или избыточное количество белков, липидов, углеводов, витаминов;

- применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, приводящих к потере минеральных веществ, например: при удалении отваров овощей и фруктов, размораживании мяса, рыбы в горячей воде. При такой обработке теряются растворимые соли, содержащие ценные минеральные вещества;

- отсутствие коррекции рациона питания, учитывающей увеличение потребностей отдельной группы населения в тех или иных минеральных веществах, связанные с определенными физическими нагрузками или условиями труда;

- нарушение процесса усвоения минеральных веществ.

Макроэлементы

Кальций. Содержится в организме человека в большем количестве, чем другие минеральные вещества, в среднем он составляет 1,5 – 2,0 % массы тела. Основная масса его (99 %) находится в костях, зубах.

Кальций является наиболее трудноусваиваемым элементом, адсорбируется только 10 - 30 % содержащегося в пище кальция. Усвоению кальция способствует высокое содержание в пище белков и лактозы. Нарушается усвоение кальция при повышенном содержании липидов, солей калия, магния, щавелевой кислоты. Существенное влияние на всасываемость кальция оказывает соотношение его с фосфором и магнием а пищевых продуктах. Оптимальное соотношение Са : Р = 1 : 1,5; Са : Mg = 1 : 0,5 . При избытке фосфора в организме образуется кальциевая соль трехосновного фосфора, которая почти не усваивается организмом человека. Следствием несоответствия количества кальция и фосфора в рационе человека является разжижение костной ткани, кариес зубов.

Главным источником кальция в пище является молоко – 120 мг % и молочные продукты - до 1000 мг %, зернопродукты – 30 мг %, однако кальций, содержащийся в злаковых культурах, трудно усваивается.

Фосфор. Содержится в организме человека то 0,8 до 1,1 % массы, это составляет 600 - 700 г. Усваивается фосфор значительно легче, чем кальций, чаще всего усваивается около 70 % фосфора. Для образования костей используется 80 - 90 % фосфора, остальное количество участвует в различных обменных процессах организма человека: фосфорилирование глюкозы, глицерина, создание буферности в организме. Фосфорная кислота входит в состав многих комплексных соединений, отличающихся высокой биологической активностью, например: нуклеопротеиды, фосфопротеиды, фосфолипиды.

Главным источником фосфора являются молоко – 90 мг % и молочные продукты – до 500 мг %, мясо - 180 мг %, рыба – 250 мг %, зернопродукты – 200 мг %.

Магний. Содержится в организме человека в количестве 25 г. Из этого количества 70 % находится в связанном состоянии с кальцием и фосфором, образуя основу костной ткани. Около 50 % магния усваивается организмом из пищи. Факторы, нарушающие адсорбцию кальция, также нарушают всасывание магния (избыточное содержание в пище липидов, солей фосфора, кальция). Ионизированный магний участвует в процессах углеводного, белкового, фосфорного обменов. Он входит в состав ряда ферментов, участвующих в гликолитическом расщеплении глюкозы, регулируют уровень фосфора в крови. Магний участвует в нормализации возбудимости нервной системы, стимулирует деятельность кишечника. Снижает риск развития атеросклероза. Содержание магния в сыворотке крови влияет на уровень холестерина.

Магний широко распространен в растительных продуктах. Главным источником магния в пище являются: зернопродукты – 80 мг %, бобовые культуры – 100 мг %. Овощи и фрукты, мясо, яйца, рыба, молочные продукты сравнительно бедны магнием – 10-30 мг %.

Натрий. В организме человека содержится 115 г натрия. Около трети этого количества находится в костной ткани в виде неорганических соединений. Остальные 66 % натрия содержатся во внеклеточных жидкостях организма в виде ионов. Натрий влияет на буферность крови, играет важную роль в поддержании осмотического давления внеклеточной жидкости, участвует в поддержании рН крови. Содержание натрия в крови составляет 310-340 мг %. Натрий улучшает работу мышц, быстро усваивается из пищи (около 95 %).

Естественное содержание натрия в пищевых продуктах незначительно и в организм поступает в основном за счет поваренной соли. С солью человек ежедневно потребляет 4000 мг натрия. В молоке содержится 50 мг % натрия, в мясе и рыбе – 70 мг %.

Калий. Калий тесно связан с физиологией водного обмена организма человека. В организме калия содержится 250 мг %, он находится преимущественно внутри клеток, способствует нервно-мышечной деятельности, улучшает работу мышц. Калий легко усваивается организмом из пищи.

Постоянным источником калия в пище человека является картофель – 570 мг %. Очень богаты калием также сухофрукты - 1000 мг %, бобовые культуры – 800 мг %, значительно меньше калия в овощах и фруктах, крупах – 200 - 300 мг %.

Хлор. Хлор составляет около 3 % всех минеральных веществ организма человека. Хлориды хорошо усваиваются организмом человека. Анионы хлора вместе с ионами калия и натрия играют важную роль в поддержании осмотического давления внеклеточной жидкости, участвует в поддержании рН крови. Важную роль играет хлор в пищеварении, в виде соляной кислоты он обеспечивает необходимую кислую среду в желудке для активации пищеварительных ферментов, например пепсина.

Содержание хлора в пищевых продуктах незначительно. Основная потребность в хлоре удовлетворяется за счет поваренной соли. В овощах, молоке, мясе содержится 50 - 150 мг %.

Сера. Находится в организме в виде неорганических сульфатов и органических соединений - серосодержащие аминокислоты, сульфолипиды и др. Сера является важным структурным компонентом некоторых витаминов: тиамин, биотин, липолиевая кислота, входит в состав гормонов, ферментов. Сера активно участвует в белковом обмене, в тканевом дыхании и энергетическом обмене, способствует выведению из организма токсических веществ. Совместно с витаминами С и Е оказывает антиоксидантное действие, совместно с цинком и кремнием определяет состояние волос и кожи.

Основными источниками серы являются продукты животного происхождения. Сыр содержит серы 260 мг %, яйцо – 200 мг %, мясо и рыба – 220 мг %, бобовые культуры – 220 мг %, в зернопродуктах содержится всего 70 мг %.

Микроэлементы

Железо. В организме содержится 3 - 4 г железа, около 73 % из них входит в состав гемоглобина. Железо входит в состав окислительных ферментов и обеспечивает перенос кислорода, тканевое дыхание. С пищей усваивается 10-30 % железа так как в продуктах железо находится в трехвалентной форме, а для усвоения необходим переход железа в двухвалентное. Присутствии витамина С, солей кальция способствует переходу трехвалентного железа в двухвалентное. Недостаточность железа в организме проявляется анемией. Основным источником железа в организме являются: субпродукты и мясо – 3 - 5 мг %, зернопродукты - 4 мг %, бобовые культуры - 9 мг %.

Медь. Находится в организме человека в количестве 150 мг. Совместно с железом медь участвует в процессах кроветворения и тканевого дыхания, входит в состав окислительно-восстановительных ферментов, участвует в синтезе гемоглобина, эритроцитов, ускоряет усвоение железа, стимулирует действие гормонов.

Медь содержится в растительных и животных продуктах в незначительном количестве. В говяжьей печени содержится 2 мг % меди, в рыбе – 0,6 мг %.

Йод. В организме взрослого человека находится около 25 мг йода, из которых половина сосредоточена в щитовидной железе. Основное физиологическое значение йода заключается в участии образования гормона щитовидной железы – тироксина. В процессе технологической переработки теряется 20 - 60 % йода.

Основным источником йода являются продукты моря: морская капуста, рыба - 50 мкг %, рыбий жир – 770 мкг %. В мясе содержится йода всего 10 мкг %, в овощах – 10 мкг %.

Обогащение продуктов питания йодом необходимо для профилактики заболеваний гипертонической и зобной болезней, атеросклероза.

Марганец. Содержится в организме главным образом в печени и почках, общее количество марганца составляет 10 мг. Организм трудно усваивает марганец, он плохо всасывается в кишечнике. Усвояемость марганца составляет 37-63 %. Основное биологическое значение марганца заключается в его активном участии в окислительно-восстановительных реакциях, он активизирует некоторые ферменты, участвует в образовании костной и соединительной ткани. Марганец стимулирует процессы роста, усиливает действие инсулина, вместе с железом и медью играет существенную роль в кроветворении.

Основные источники марганца это растительные продукты: зернопридукты и бобовые культуры - 400 - 1000 мкг %, зеленные культуры, свекла - 200 мкг %, а продукты животного происхождения бедны марганцем, в мясе содержится 50 мкг %.

Кобальт. Является составной частью витамина В₁₂. Он стимулирует процессы кроветворения, активизируя образование гемоглобина и эритроцитов, оказывает влияние на обмен веществ. Кобальт в организме усваивается в форме витамина В₁₂.

Источником кобальта в пищевых продуктах являются продукты, богатые витамином В₁₂: печень, бобовые культуры, ягоды, свекла.

Цинк. Содержится в организме человека в количестве 2г. Основное биологическое значение его заключается в участии в процессах дыхания, в поддержке кислотно-щелочного равновесия, повышает интенсивность распада липидов в организме, входит в состав инсулина и влияет на углеводный обмен, способствует росту организма.

Продукты растительного происхождения содержат 1-10 мг % цинка, наиболее богаты им зерновые культуры - 4 мг %, бобовые культуры – 3 мг %, мясо - 3 мг %, печень – 5 мг %, яичный желток – 9 мг %.

Фтор. Играет важную роль в формировании зубной эмали, в образовании костей, нормализует фосфорно-кальциевый обмен. В среднем из пищи усваивается 35 % фтора, а из воды усваивается 64 % фтора. Поступление фтора в организм определяется преимущественно содержанием его в питьевой воде. Оптимальной считается концентрация фтора в воде - 0,5 - 1,2 мг/дм³.

Содержание фтора в продуктах составляет 0,02 - 0,05 мг %, больше фтора в морепродуктах, в рыбе – 500 мкг %. Для профилактики кариеса зубов используют зубные пасты с добавлением фтора, в виде неорганических соединений, в концентрациях около 1 г/кг.

Никель. Участвует в процессах кроветворения, влияет на функцию поджелудочной железы, усиливает образование инсулина. Синтетические соединения никеля токсичны для человека. Никель содержится в морепродуктах - 5 - 10 мкг %, в субпродуктах, в овощах и фруктах содержится 5 -10 мкг %, в зерновых культурах - 30 - 80 мкг %. Суточная потребность в никеле составляет от 200 до 900 мкг.

Хром. Участвует в основном в обмене углеводов, а также липидов и аминокислот. Хром считают глюкозо-толерантным фактором (Glucose Tolerance Factor), он облегчает усвоение глюкозы. Хром имеет важное значении, в профилактике легких форм диабета, атеросклероза. Человек усваивает трехвалентный хром через желудочно-кишечный тракт и дыхательные пути. Шестивалентная форма хрома токсична для человека.

Пищевым источником хрома является печень – 10 – 80 мкг %, хром содержится в пивных дрожжах.

Селен. Участвует в деятельности сердечно-сосудистой системы, регулирует деятельность клеточных мембран, участвует в синтезе гормонов щитовидной железы, то есть способствует усвоению йода. Селен повышает антиокислительную активность витамина Е. При недостатке селена особенно страдает сердечно-сосудистая система, это проявляется прогрессирующим атеросклерозом и слабостью сердечной мышцы. Хром активизирует иммунную систему, является детоксикантом.

Пищевым источником селена являются зернопродукты - 200 мкг %. Селен обнаружен в зеленом китайском чае.

Суточная потребность человека в важнейших микро и макроэлементах представлена в таблице 7.2.

Таблица 7.2

Суточная потребность человека в минеральных веществах