Мінеральні речовини

Лекція 4. Мінеральні речовини.

 

4.1.   Роль мінеральних речовин в організмі людини.

4.2. Значення окремих мінеральних елементів. Макро- і мікроелементи.

4.3. Зв'язок мінерального та водного  обміну.

 

4.1.   Роль мінеральних речовин в організмі людини.

Мінеральні речовини складають значну частину людського тіла (близько 3 кг золи). У кістках вони знаходяться у вигляді кристалів, у м'яких тканинах — дійсних або колоїдних розчинів у сполученні, головним чином, з білками. Вони є незамінними нутрієнтами, які повинні щодня надходити з їжею.

Роль мінеральних  речовин в організмі людини надзвичайно  різноманітна. Вони містяться в протоплазмі та біологічних рідинах, відіграють основну роль у забезпеченні постійного осмотичного тиску, що є необхідною умовою для нормальної життєдіяльності клітин та тканин. Мінеральні речовини входять до складу органічних сполук, наприклад гемоглобіну, гормонів, ферментів, є пластичним матеріалом для утворення кісткової та зубної тканин. У вигляді іонів мінеральні речовини беруть участь у передачі нервових імпульсів, забезпечують зсідання крові та інші фізіологічні процеси організму.

Залежно від  вмісту в організмі та харчових продуктах  мінеральні речовини підрозділяють на макро- та мікроелементи. До макроелементів належать кальцій, калій, магній, натрій, фосфор, хлор, сірка. Вони містяться в кількостях, які вимірюються сотнями та десятками міліграмів на 100 г тканини або харчового продукту. Мікроелементи — це залізо, кобальт, цинк, фтор, йод та ін. Вони входять до складу тканин організму в концентраціях, що виражаються десятими, сотими та тисячними частинами міліграма на 100 г тканин.

Найбільш дефіцитні  мінеральні речовини у харчуванні сучасної людини — кальцій та залізо, а надлишкові — натрій і фосфор.

Відповідно  до переважання катіонів або аніонів у харчових продуктах виявляються їхні лужні або кислотні властивості. Молоко, овочі, фрукти, ягоди надають раціонам лужну скерованість, а м'ясо, риба, яйця, крупи — кислотну. Наприклад, незважаючи на кислий смак багатьох плодів, під час їх вживання збільшуються лужні резерви організму, тому що органічні кислоти, які входять до складу цих продуктів (лимонна, яблучна та ін.), швидко окислюються до оксиду вуглецю та води, а К¹, М§²⁺ та інші катіони залишаються в тканинах. У м'ясі, рибі та інших продуктах тваринного походження, багатих на білки, є фосфор, мало катіонів. Під час окислення протеїнів, які містять метіонін, цистин, цистеїн, тобто є джерелами сірки, утворюються іони сірчаної кислоти, на нейтралізацію якої витрачаються лужні ре-зерви тканин. Мінеральні речовини мають важливе значення як фактори, що необхідні для усунення та профілактики ряду захворювань: ендемічного зоба, флюорозу, карієсу, стронцієвого рахіту тощо.

Хвороби, спричинені дефіцитом, надлишком або  дисбалансом мікроелементів, називають мікроелементозами. їх ділять на дві групи: екзогенні та ендогенні.

Екзогенні мікроелементози є природними, які не залежать від діяльності людини; промисловими (техногенними) та обумовленими нераціональним харчуванням. Ендогенні мікроелементози можуть бути спадковими або виникати після перенесених тяжких інфекційних захворювань.

Тривала недостача або надлишок у харчуванні будь-яких мінеральних речовин призводить до порушення обміну білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, води та розвитку відповідних захворювань. Найбільш поширеним наслідком невідповідності в раціоні кількості кальцію та фосфору є карієс зубів, розрідження кісткової тканини (остеопороз). При недостачі фтору в питній воді руйнується емаль зубів; дефіцит йоду в їжі та воді призводить до розвитку зоба.

Причини  порушення  обміну  мінеральних  речовин, навіть при їх достатній кількості в їжі, можуть бути такі:

- незбалансоване харчування (недостатня або надлишкова кількість білків, жирів, вуглеводів та вітамінів);

- застосування методів кулінарної обробки харчових продуктів, які  обумовлюють втрати мінеральних речовин, наприклад, при розморожуванні (в гарячій воді) м'яса, риби, виливанні відварів овочів та фруктів, до яких переходять розчинні солі;

- відсутність своєчасної корекції складу раціонів при зміні потреби організму в мінеральних речовинах, яка пов'язана з фізіологічними причинами. Наприклад, у працюючих в умовах підвищеної температури зовнішнього 
середовища  збільшується потреба в калії, натрії, хлорі та інших мінеральних речовинах у зв'язку з великою втратою їх у процесі роботи;

- порушення процесів усмоктування мінеральних речовин у шлунково-кишковому тракті або підвищення втрат рідини (наприклад крововтрата).

 

4.2. Значення окремих мінеральних елементів. Макро- і мікроелементи.

 

МАКРОЕЛЕМЕНТИ

Кальцій. Це основний структурний компонент кісток та зубів; він входить до складу ядер клітин, клітинних та тканинних рідин, необхідний для зсідання крові. Кальцій утворює сполуки з білками, фосфоліпідами, органічними кислотами. Він бере участь у регуляції проникності клітинних мембран, у процесах передачі нервових імпульсів, у молекулярному механізмі м'язового скорочення, контролює активність ряду ферментів. Таким чином, кальцій виконує не тільки пластичні функції, але й впливає на багато біохімічних та біологічних процесів в організмі.

Кальцій належить до елементів, що важко засвоюються. Сполуки кальцію, які надходять до організму людини з їжею, практично не розчинні у воді. Лужне середовище тонкого кишечнику сприяє утворенню сполук кальцію, що важко засвоюються, і лише вплив жовчних кислот забезпечує його всмоктування.

Асиміляція  кальцію тканинами залежить не тільки від вмісту його в продуктах, але й від співвідношення з іншими компонентами їжі, в першу чергу з жирами, магнієм, фосфором, білками. При надлишку жирів виникає конкуренція за жовчні кислоти, і значна частина кальцію виводиться з організму через товстий кишечник. На всмоктування кальцію негативно впливає надлишок магнію; рекомендоване співвідношення цих елементів становить 1: 0,5.

Якщо  кількість фосфору перевищує  рівень кальцію в їжі більше ніж у 2 рази, то утворюються розчинні солі, які виносяться кров'ю з кісткової тканини. Кальцій надходить до стінок кровоносних судин, що обумовлює їх ламкість, а також у тканини нирок, що може сприяти розвитку ниркокам'яної хвороби. Для дорослих рекомендовано співвідношення кальцію та фосфору в їжі 1:1,5. Трудність дотримання такого співвідношення обумовлена тим, що більшість продуктів, які широко вживаються, значно багатші на фосфор, ніж на кальцій. Негативний вплив на засвоєння кальцію має фітин та щавлева кислота, які містяться в ряді рослинних продуктів. Ці сполуки утворюють з кальцієм нерозчинні солі. Багато щавлевої кислоти міститься в щавлі, шпинаті, ревені та деяких інших овочах. Фітином багаті висівки, зернові.

Добова потреба  в кальції дорослої людини становить 1100-1200 мг.

При недостатньому  вживанні кальцію з харчуванням  або порушенні всмоктування його в організмі (при недостачі вітаміну D) розвивається стан кальцієвого дефіциту. Спостерігається підвищене виведення його з кісток та зубів. У дорослих виникає остеопороз — демінералізація кісткової тканини, у дітей порушується розвиток скелету, виявляється рахіт.

Кращими джерелами  кальцію є молоко та молочні продукти (різні види сиру). Значно менше кальцію міститься в яйцях, м'ясі, рибі, овочах, фруктах, ягодах.

Магній. Цей елемент необхідний для активності ряду ключових ферментів, які забезпечують метаболізм. Магній бере участь у підтриманні нормальної функції нервової системи та серцевого м'яза; має судинорозширювальну дію;  стимулює жовчовиділення;  підвищує рухову активність кишечнику, що сприяє виведенню шлаків (у тому числі холестерину) з організму.

Засвоєнню магнію заважають фітин та надлишок жирів  і кальцію в їжі.

Добова потреба  дорослої людини в магнії становить 350—400 мг.

При недостачі  магнію в харчуванні порушується  засвоєння їжі, затримується ріст, на стінках судин відкладається кальцій, розвивається ряд інших патологічних явищ.

На магній багаті, в основному, рослинні продукти. Велику кількість його містять пшеничні висівки, крупи (вівсяна та ін.), бобові, урюк, курага, чорнослив. Мало магнію в молочних продуктах, м'ясі, рибі, макаронних виробах, більшості овочів та фруктів.

Калій. Близько 90% калію знаходиться всередині клітин. Він разом з іншими солями забезпечує осмотичний тиск; бере участь у передачі нервових імпульсів; регуляції водно-сольового обміну; сприяє виведенню води, а отже, і шлаків з організму; підтримує кислотно-лужну рівновагу внутрішнього середовища організму. Калій необхідний для регуляції діяльності серця та інших органів; функціональної активності ряду ферментів.

Калій добре всмоктується з кишечнику, а його надлишок швидко виводиться із організму зі сечею.

Добова потреба в калії  дорослої людини становить 2000—4000 мг. Вона збільшується при сильному потовиділенні, при вживанні сечогінних засобів, захворюваннях серця та печінки.

Цей макроелемент не є дефіцитним нутрієнтом в харчуванні, й при різноманітному харчуванні недостатність його не виникає. Дефіцит калію в організмі виявляється в порушенні функції нервово-м'язової та серцево-судинної систем, сонливості, зниженні артеріального тиску, порушенні ритму серцевої діяльності. В таких випадках призначається калієва дієта.

Велика частина калію надходить до організму з рослинними -продуктами. Багатими джерелами його є урюк, чорнослив, ізюм, морська капуста, квасоля, горох, картопля, інші овочі та плоди. Мало калію міститься в сметані, рисі, хлібі з борошна вищого ґатунку.

Натрій відіграє велику роль в організмі. Він бере участь у підтриманні осмотичного тиску в тканинних рідинах та крові; в передачі нервових імпульсів", регуляції кислотно-лужної рівноваги, водно-сольового обміну; підвищує активність травних ферментів.

Цей нутрієнт легко всмоктується з кишечнику. Іони натрію викликають набухання колоїдів тканин, що обумовлює затримання води в організмі та протидіє її виділенню.

Добова потреба  в натрії в умовах помірного клімату  — 4 г, що відповідає 10 г кухонної солі.

При надмірному вживанні №С1 погіршується виведення розчинних у воді кінцевих продуктів обміну речовин через нирки, шкіру та інші видільні органи. Затримка води в організмі ускладнює діяльність серцево-судинної системи, сприяє підвищенню кров'яного тиску. Тому вживання солі при відповідних захворюваннях у харчовому раціоні обмежують. Але при роботі в гарячих цехах або в жаркому кліматі збільшують кількість натрію (у вигляді кухонної солі), який вводиться ззовні, щоб компенсувати його втрату з потом та зменшити потовиділення, яке обтяжує функцію серця. Співвідношення натрію та калію повинно бути 2:1.

 Натрій міститься в соліннях, маринадах, бринзі, сирі, хлібі.

Фосфор. Цей елемент бере участь в усіх процесах життєдіяльності організму: синтезі та розщепленні речовин у клітинах; регуляції обміну речовин; входить до складу нуклеїнових кислот та ряду ферментів. Він необхідний для утворення АТФ. Сполуки фосфору містяться в усіх клітинах організму.

Добова потреба  в фосфорі для дорослих становить 1200 мг. Вона зростає при великому фізичному та розумовому навантаженнях, при деяких захворюваннях.

При тривалому  дефіциті фосфору в харчуванні організм використовує власний фосфор із кісткової тканини. Це призводить до демінералізації кісток та порушення їхньої структури — розрідження. При збідненні організму на фосфор знижується розумова та фізична працездатність, наявна втрата апетиту, апатія.

Надлишок фосфору  в раціоні порушує асиміляцію кальцію.

Велика кількість  фосфору міститься в продуктах  тваринного походження, особливо в печінці, ікрі риб, а також у зернових та бобових. Багатими джерелами фосфору є крупи (вівсяна, перлова). Однак з рослинних продуктів сполуки фосфору засвоюються гірше (55%), ніж під час вживання тваринних (95%). Замочування круп та бобових перед кулінарною обробкою поліпшує засвоєння фосфору.

Хлор. Фізіологічне значення хлору пов'язане з його участю в регуляції водно-сольового обміну та осмотичного тиску в тканинах та клітинах. Хлор входить до складу соляної кислоти шлункового соку. Цей нутрієнт легко всмоктується із кишечнику в кров.

Добова потреба  дорослої людини у хлорі становить  приблизно 5000 мг.

Хлор надходить  в організм в основному за рахунок  хлористого натрію при додаванні його до їжі. Багатими джерелами цього елемента є соління, маринади.

Сірка. Значення її в життєдіяльності організму з'ясовано недостатньо. Відомо, що сірка є необхідним структурним компонентом деяких амінокислот (метіоніну, цистеїну, цистину), вітамінів (тіаміну та ін.), а також входить до складу інсуліну та бере участь в його утворенні.

Добова потреба  дорослих людей у сірці становить 1 г на добу.

Джерелами сірки  можуть бути такі продукти, як горох, квасоля, вівсяна та інші крупи, сир, яйця, м'ясо, риба тощо.

 

МІКРОЕЛЕМЕНТИ

Роль мікроелементів в організмі різна. Вони справляють значний вплив на хід та спрямованість процесів обміну, вступають у взаємодію з білками і утворюють металоорганічні комплекси. Інколи металоорганічні комплекси стають такими специфічними, що без мікроеле-ментного компонента сполука втрачає свою активність. Оскільки усі процеси обміну речовин за своєю суттю є ферментними реакціями, то зв'язок мікроелементів з такими реакціями є найважливішою їхньою функцією. Отже, властивістю мікроелементів є їх специфічність.

Нині відомо близько 50 мінеральних елементів, які постійно є в організмі людини і тварин, 26 з них є життєво необхідними, 14 — віднесені до мікроелементів (залізо, мідь, цинк, кобальт, марганець, хром, нікель, селен, кремній, ванадій, олово, молібден, фтор, йод), оскільки їхня концентрація в організмі не перевищує 0,01 %.