Минеральные вещества

Для нормального функционирования организма необходимо поступление минеральных веществ. Они определяют структуру и функции многих ферментативных систем и процессов, обеспечивает нормальное течение важных физиологических процессов, принимает участие в пластических процессах.

Изучение биологического воздействия минеральных веществ на организм было начато в 1981 году русским учёным В.И. Вернадским. Он предположил наличие всех элементов земной коры в составе живых организмов. В настоящее время их делят на макро- и микроэлементы. Макроэлементы необходимы человеку ежедневно в граммовых количествах, потребность в микроэлементах не превышает миллиграммов или даже микрограммов, а содержание в организме составляет менее 0,05%.

К макроэлементам относится кальций, магний, натрий, калий, фосфор, сера, ванадий. Каждый из макроэлементов выполняет несколько функций.

Кальций является самым распространённым макроэлементов в организме человека. Общее содержание его составляет 1 кг, 99% которого входит в состав скелета, остальное – в состав зубов. Эта часть кальция обменивается очень медленно, лишь 4-6 г образуют быстро обмениваемый кальций.

Потребность в кальции у женщин увеличивается также в период климакса. В это время дефицит кальция в костной ткани приводит к развитию остеопороза с повышенной хрупкостью костей, склонности к их переломам. Суточная доза кальция колеблется от 550 до 1300 мг в день в зависимости от возраста. Очень важно, чтобы к 25-30 годам в организме каждого человека сформировалась максимальная масса костной ткани. При старении костная ткань теряет часть кальция, что называется деминерализацией костей.

Общее содержание магния в организме взрослого человека составляет 21-24 г. Из этого количества 50-70% находится в костной ткани. При дефиците магния он частично высвобождается из костей. Магний является универсальным регулятором биохимических и физиологических процессов в организме, участвуя в энергетическом и пластическом обмене. Магний участвует более чем в 300 биохимических реакциях. Особое значение имеет магний в функционировании нервной системы и проводящей системы сердца. Хорошая обеспеченность организма магнием способствует лучшей переносимости стрессовой ситуации, подавлению депрессии. Существенно увеличивается потребность организма в магнии при физических нагрузках, у спортсменов в процессе длительных тренировок, а также при стрессовых ситуациях. Ежедневная потребность в магнии организма взрослого человека составляет 300-400 мг. У лиц, занимающихся тяжёлым физическим трудом, у спортсменов, беременных и кормящих женщин потребность в магнии возрастает на 150 мг в сутки. Значительное количество магния содержится в орехах и зерновых культурах, рыбе и свежих продуктах (особенно бананах). Недостаточное содержание магния в организме проявляется синдромом «хронической усталости», снижением умственной работоспособности, ослаблением внимания и памяти. Могут наблюдаться тремор и судороги скелетной мускулатуры (икроножных и подошвенных мышц). Гипермагниемия встречается редко.

Натрий является основным катионом плазмы крови, определяющим величину осмотического давления. Обычно за сутки взрослый человек принимает от 5 до 15 г натрия. Основным пищевым источником натрия является поваренная соль. В условиях обычной жизнедеятельности человека дефицит натрия маловероятен, так как он имеется в достаточном количестве в большинстве пищевых продуктов. Дополнительное количество натрия может потребоваться только после интенсивных физических нагрузок, когда натрий теряется с потом.

Калий является основным внутриклеточным ионом, тогда как главный внеклеточный ион – натрий. Калий играет существенную роль в регулировании многочисленных функций организма. Он участвует в процессе проведения нервных импульсов и способствует лучшей деятельности головного мозга, улучшая снабжение его кислородом, снижает артериальное давление, осуществляет сокращения сердечных мышц. Суточное потребление калия составляет 900 мг. Богаты калием цитрусовые, все зелёные овощи, картофель. При низкоуглеводной диете (мало овощей и фруктов) возможно понижение уровня калия в организме. Это приводит к развитию общей слабости и ослаблению рефлексов. Усиливает выведение калия из организма употребление алкогольных напитков, кофе, сахара. Нередко люди для устранения чувства усталости выпивают большие количества кофе, но возникающий при этом дефицит калия приводит к обратному результату, что сопровождается различными нарушениями сердечного ритма. Повышенное содержание калия в крови может возникнуть при чрезмерной физической нагрузке или при избыточном потреблении калия и также приводит к нарушению сердечного цикла. Суточная потребность детей составляет 12-30 мг.

Фосфор является элементом, необходимым для многих жизненно важных физиологических процессов, в том числе для минерализации костной ткани. 80% фосфора находится в костной ткани, остальные 20% в ферментных системах. Фосфор широко распространён в пищевых продуктах и случаи его недостаточности у здорового человека неизвестны. Наибольшее его количество содержат рыба, мясо, яйца, зерновые продукты, орехи. Но не весь фосфор пищи всасывается, для этого необходимо наличие многих факторов, в частности, витамина Д. Фосфор участвует практических во всех физиологических и химических процессах организма. Он необходим для нормальной структуры костей и зубов, является обязательным компонентом нуклеиновых кислот и ферментных систем. Потребление фосфора достигает максимума в юности, причём у мужчин оно выше, чем у женщин.

Ванадий участвует в метаболизме холестерина и синтезе ряда гормонов. Снижение его содержания приводит к ослаблению репродуктивной функции. Естественными продуктами ванадия являются грибы, соя, зелень, злаки, печень и морепродукты. При избытке ванадия появляются признаки нарушения функций печени и почек, а также угнетения функции костного мозга.

Сера поддерживает упругость и здоровый вид кожи. Она необходима для образования кератина – белка, находящегося в суставах, волосах и ногтях, входит в состав почти всех белков и ферментов, способствует секреции желчи в печени. Сера имеется во всех продуктах с высоким содержанием белка: мясе, яйцах, бобовых, молоке, рыбе. Дефицит серы может возникнуть при недостатке белка в рационе и у курильщиков.

Микроэлементы присутствуют в организме в небольших количествах (0,005% от массы тела) и по степени необходимости в организме располагаются в следующем порядке: железо, йод, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден, селен, хром, фтор, кремний, никель, мышьяк. Ещё недавно считалось, что недостаточность микроэлементов, кроме железа и никеля, развивается крайне редко. В настоящее время установлена физиологическая роль многих микроэлементов и выявлены дефициты метаболизма, связанные с их недостатком.

Железо является важнейшим микроэлементом. Оно входит в состав гемоглобина эритроцитов, миоглобина и многих ферментов, участвует в процессах кроветворения, обеспечивает фагоцитоз и иммунитет.

В организме человека содержится 3,5-5 г железа: 65% в гемоглобине, 31% в депо, 4% - в миоглобине и в плазме крови. Суточная потребность в железе составляет 10-15 мг в сутки. Потребность в железе у детей выше, чем у взрослых (1-1,2 мг на 1 кг массы, а у взрослых – 0,9 мг). Из общего количества железа, поступающего с пищей у взрослого человека за сутки (10 г) усваивается лишь 1-1,5 мг. Такое же количество ежесуточно теряется при слущивании эпидермиса и кишечного эпителия. Если в организм поступает меньшее количество железа, его всасывание возрастает до 5-6 мг. Потребность организма в железе повышается в период роста, при беременности, во время менструаций. Дефицит железа возникает при недостаточном его поступлении с пищей (неполноценное питание, диета с недостаточным количеством мясных продуктов). Недостаток железа в организме приводит к развитию железодефицитной анемии. По данным ВОЗ в мире такой анемией страдает около 600 млн. человек. В Европе заболевание встречается у 40% женщин, 15% мужчин, 90% беременных, а в некоторых африканских и азиатских странах – у 70-90% населения.

Йод. Значение йода в жизнедеятельности человеческого организма очень велико. Важность проблемы усиливается в результате того, что во многих регионах земного шара имеется дефицит йода в почве и питьевой воде, вследствие чего население указанных районов получает недостаточное количество йода. Согласно данным ВОЗ, более 1,5 млрд. человек (30% населения мира) проживают в районах, где отмечается недостаточное потребление йода. Проблема йодного дефицита чрезвычайно актуальна для Беларуси и России. Так, более, чем на 70% территорий России выявлен недостаток йода в воде, почве и продуктах питания. Около 20 млн. населения земли вследствие дефицита йода имеют умственную отсталость. Суточная потребность взрослого человека в йоде составляет 150 мкг в день, а беременных женщин – 200 мкг. Практически на всей территории Беларуси реальное потребление йода меньше рекомендуемой нормы, оно не превышает 40-80 мкг в день, что соответствует такому понятию как минимальный умеренный дефицит йода, который характеризуется как «скрытый голод йода». Особенно большое значение дефицит йода имеет во время беременности, при формировании плода, его нервной и эндокринной систем и является фактором риска развития у ребёнка кретинизма. У детей при дефиците йода возникают нарушение психических функций, увеличивается заболеваемость, снижается успеваемость. Коррекция дефицита йода обеспечивается путём изменения характера питания или с помощью дополнительного приёма йодосодержащих препаратов. Рекомендуется употреблять в пищу естественные продукты, богатые йодом. К ним относятся морская капуста, морская рыба и другие морепродукты, овощи, выращенные на почве, богатой йодом. К сожалению этими продуктами полностью устранить дефицит йода у большинства жителей Беларуси весьма сложно. В наших условиях целесообразно употреблять йодированную соль, йодированную воду, обогащённые йодом хлеб и молочные продукты, адаптированные молочные смеси для детей.

Медь. В организме человека содержится 150 мг меди, из них 10-12 мг в печени, остальное количество – в других органах и тканях. Суточная потребность в меди около 2-3 мг. Медь является жизненно необходимым микроэлементом, так как входит в состав белков. Приобретённая недостаточность меди встречается редко.

Кобальт. Он входит в состав молекулы витамина В12. Кобальт участвует в кроветворении, в процессах роста и размножения совместно с цинком, медью, железом. Для взрослого человека суточная потребность в кобальте составляет около 0,05-0,1 мг. Основной естественный источник кобальта – это зелёные листовые овощи.

Цинк в организме человека составляет 0,01% массы тела (1-2,5 г). Цинк имеет значение в регенерации тканей, входит в состав ферментов, обладает антиоксидантными свойствами. Наибольшее количество его содержится в субпродуктах, в мясе, нешлифованном рисе, семенах подсолнуха. Дефицит цинка в организме сопровождается ослаблением иммунитета, у детей – снижением аппетита, нарушением вкуса и замедлением роста. Недостаточность цинка сказывается на половой функции, его проявления сходны с теми, которые развиваются при старении организма. Опасность дефицита цинка появляется у строгих вегетарианцев, а также в организме курильщиков и алкоголиков.

Фтор. Большая часть фтора в организме заключена в костях и зубах. Поэтому наличие фтора в пище необходимо для правильного формирования костной и зубной ткани. Рафинированные продукты питания не всегда содержат достаточное количество фторидов, в связи с чем фторирование питьевой воды очень важно, особенно для правильного развития костной системы растущего организма. Недостаточное содержание фтора в организме человека создаёт предрасположенность к развитию кариеса зубов и остеопороза. Богатыми источниками фтора являются морепродукты и чай. Физиологическая потребность во фторе составляет 1 мг в сутки. При избыточном поступлении фтора в организм возникает флюороз, проявляющийся в появлении светлых пятен на эмали зубов, искривлением коленных суставов и изменениями в позвонках.

Молибден. Этот микроэлемент способствует нормальному обмену углеводов и жиров, утилизации железа. Наибольшее количество молибдена содержится в листовых овощах, неочищенном зерне и бобовых. Микроэлемент способствует сохранению хорошего общего самочувствия.

Марганец входит в состав ферментных систем и необходим для поддержания нормальной структуры костей. Наибольшее количество марганца содержится в зелёных листовых овощах, продуктах из неочищенного зерна, орехах, чае. При марганцевой недостаточности человек худеет, у него появляется тошнота, рвота, изменяется цвет волос. При высококалорийной, рафинированной мясомолочной пище марганца не хватает, поэтому в рацион надо включать каши из неочищенных круп, хлеб из отрубей, семечки, орехи, зелень.

Селен является биологически активным микроэлементом, входящим в состав многих гормонов и ферментов и связанный таким образом с деятельностью всех органов, тканей и систем. Селен был открыт в 1817 г. Берцелиусом и назван в честь Луны (Selene – богиня Луны). С тех пор и до недавнего времени селен относили к ядовитым микроэлементам, и обнаружение его в организме считалось признаком отравления. В последние годы взгляды на роль селена для человеческого организма изменились. Селен признан незаменимым, жизненно важным микроэлементом для человеческого организма. Селен участвует в процессах воспроизводства, развитии молодого организма и старении человека, а следовательно, во многом влияет на продолжительность его жизни. Селен – мощный антиоксидант, он стимулирует образование антител и повышает защиту от простудных и инфекционных заболеваний, участвует в выработке эритроцитов, способствует поддержанию и продлению сексуальной активности. В настоящее время установлено, что селен снижает заболеваемость раком на 40% и уменьшает смертность от рака до 50%. Для некоторых регионов РБ характерна недостаточная обеспеченность селеном, обусловленная низким уровнем его в продуктах питания. Дефицит селена может вызвать заболевания различных органов и систем, в том числе и онкологические. Недостаточная обеспеченность микроэлементом является одной из причин преждевременного старения и снижения продолжительности жизни. Основным источником селена для человека служат пшеничная и ржаная мука. Средний уровень селена в пшеничной муке Беларуси в 2-3 раза ниже нормы. Суточная потребность в селене для взрослых людей составляет от 50 до 200 мкг. В настоящее время проблема дефицита селена в организме людей привлекает большое внимание.

Бром в организме участвует в регуляции деятельности нервной системы, воздействует на функции некоторых эндокринных желез. Суточное потребление брома взрослым человеком составляет 0,1-1 мг. Наиболее богаты бромом зерновые, бобовые и молоко. Чрезмерное накопление брома в организме сопровождается угнетением функций ЦНС и поражением кожных покровов.

Бор имеет важное значение в формировании костной ткани, предупреждает развитие остеопороза. Суточная потребность человека в боре составляет 2 мг. Наибольшее количество бора человек получает с корневыми овощами.

Хром имеет большое значение в обмене углеводов и жиров, в синтезе инсулина. Дефицит хрома может вызвать развитие атеросклероза и сахарного диабета, гипертонии. Основные пищевые источники хрома: дрожжи, мясные продукты, яичный желток, печень.

Кремний имеет большое значение в процессе роста и формирования костей, хрящевой и соединительной ткани. Он играет важную роль в предотвращении остеопороза, снижает хрупкость костей, способствует укреплению клеток кожи, волос и ногтей. Наибольшее количество кремния содержится в корневых овощах и других продуктах, богатых растительной клетчаткой. Кремниевая недостаточность приводит к ослаблению кожных покровов: кожа становится сухой и дряблой, а волосы и ногти – сухими и ломкими. Суточная физиологическая потребность в кремнии колеблется от 20 до 50 мг.