Какое значение имеют вода и минеральные вещества в жизни человека, в каких продуктах они содержатся

Минеральные вещества, необходимые человеку, и их значение в питании

Важность минералов сложно переоценить — они необходимы для нормального развития жизненных процессов организма.

Наиболее изучены: железо, йод, калий, кальций, магний, натрий, сера, фосфор, фтор, хлор и некоторые другие. Эти вещества выполняют в организме различные функции, многие из которых чрезвычайно важны. Следовательно, минералы так же необходимы человеку, как незаменимые аминокислоты и ненасыщенные жирные кислоты.

Ценность минералов и воды настолько высока, потому что они являются частью всех клеток и тканей, они участвуют во всех типах обмена веществ. Минеральные вещества принимают непосредственное участие в пластических процессах, создают необходимое осмотическое давление в тканях и тем самым обеспечивают нормальное течение ряда физико-химических процессов.

Железо входит в состав гемоглобина крови, который снабжает кислородом клетки и ткани тела.

Фосфор в больших количествах содержится в костных и мышечных тканях; его много в веществе головного и спинного мозга. Магний и фосфор необходимы для формирования костей и зубов.

Йод входит в состав белка щитовидной железы.

В опорных тканях кальций содержится в значительных количествах, он необходим для формирования зубной и, прежде всего, костной ткани. Ценность этого минерала для организма заключается еще и в том, что он способствует свертыванию крови, поддерживает в организме нормальный уровень нервной возбудимости.

Натрий содержится в основном в пищеварительных соках и межклеточных жидкостях. Он необходим для воды и других метаболических процессов в организме, а также помогает связывать воду и удерживать ее в организме. В результате избыток натрия или поваренной соли (его источник в пище) повышает кровяное давление.

Соли калия, с другой стороны, уменьшают процесс связывания воды в тканях, способствуя ее выведению из организма; при необходимости для усиления этого процесса увеличьте количество калия в пище. Чрезмерная потеря хлоридов и воды приводит к нарушению нормального функционирования организма.

Содержание минералов в продуктах должно быть следующим: взрослому человеку необходимо около 0,7-0,8 г кальция, 2-3 г калия, 4-6 г натрия, 1,5-2 г фосфора и 0,015-0,02 г железа.

Продукты питания, богатые минеральными веществами

Источником минеральных веществ для организма человека являются продукты растительного и животного происхождения, в некоторой степени вода и поваренная соль (помимо хлорида натрия она содержит соли калия, магния, железа и др.).

Фрукты и овощи богаты минералами. Но основным источником солей кальция и фосфора являются продукты животного происхождения, в основном молоко и молочные продукты, особенно сыр. Соли кальция в значительных количествах содержатся в бобах, зеленом луке, петрушке, шпинате, салате, капусте, но кальций из растительных продуктов усваивается организмом намного хуже, так как он часто связан с щавелевой кислотой, которая образует нерастворимое соединение с Это. Много фосфора содержится в сыре, твороге, мозге, говяжьей печени, треске, сельди, крупах (гречка, овсянка, пшено), бобовых. Продукты, богатые этим минералом, — это также ржаной хлеб из непросеянной муки и куриный яичный желток. В овощах, фруктах, ягодах мало фосфора.

Солями калия наиболее богаты овощи и фрукты, особенно курага (абрикосы, курага), изюм, сливы, финики, инжир. Помня о важности этого минерала в питании, мы не должны забывать о влиянии калия на метаболизм воды в организме. Следовательно, потерю влаги необходимо контролировать соответствующим увеличением потребления поваренной соли.

Минералы хорошо растворяются в воде, а при варке продукты превращаются в отвар. Минеральные потери можно значительно снизить при правильном приготовлении.

Биодоступность элементов

Поступление элементов в организм зависит от многих факторов. Важную роль играет содержание элемента в пище, уровень абсорбции (форма, в которой находится элемент), содержание в пище веществ, препятствующих всасыванию элемента. Существуют значительные колебания поступления элементов в организм, например, по магнию они могут колебаться от 160 до 410 мг / сут (среднее значение — 285 мг, но за стандарт принято 340 мг), по железу — 9-20 мг в сутки (пища западного типа), по меди — 0,7-5,0 мг / сут.

Подавляющее большинство элементов попадает в организм с пищей и водой (через пищеварительный тракт). Некоторые элементы могут попасть в организм с вдыхаемым воздухом, например около 920 г кислорода. Из 150 мкг кадмия, ежедневно поступающего с пищей, около 1 мкг может попадать с воздухом в составе порошка.

Кожа также является одним из каналов, через которые различные элементы могут проникать во внутреннюю среду тела или вытеснять ее. Такой способ введения в организм необходимых микроэлементов можно использовать с помощью лечебной косметики. Этот перенос осуществляется трансдермальными транспортными механизмами.

Поглощение элементов в желудочно-кишечном тракте, когда они попадают в пищу, является наиболее важным вопросом, который позволяет нам многое понять в обмене элементов в организме. Известно, что поглощение разных элементов существенно различается. Все элементы с учетом коэффициента поглощения можно разделить на 4 основные группы.

1. Группа элементов, которые усваиваются почти на 100%: фосфор, сера, калий, натрий, хлор, фтор, рубидий, бром, йод, бор, мышьяк, молибден, германий. Практически все макроэлементы хорошо усваиваются, за исключением кальция, усвояемость которого колеблется от 0,12 до 0,67 (за стандарт принято 0,3).
2. Элементы со средним коэффициентом поглощения 0,25-0,50 (25-50%): селен, кальций, магний, цинк, кремний, стронций, медь, ртуть, кобальт.
3. Элементы характеризуются низким поглощением; средний коэффициент поглощения 0,1-0,2 (10-20%): олово, свинец, кадмий, железо, марганец, золото, хром, сурьма.
4. Элементы, которые очень плохо поглощаются, средний коэффициент поглощения составляет 0,002-0,070 (0,2-7,0%): ниобий, барий, цирконий, никель, титан, ванадий, алюминий, бериллий.

Знание такого показателя, как абсорбционная способность, позволяет нам объяснить многие физиологические эффекты макро- и микроэлементов. Для тех элементов, которые очень хорошо всасываются (80-100%) в желудочно-кишечном тракте, не существует проблем с дефицитом (кроме йода и фтора). К таким элементам относятся хлор, натрий, калий, бром, фтор, йод, фосфор, сера, молибден, а также токсичные — бор и мышьяк. По этой причине очень легко получить отравление мышьяком или препаратами, содержащими бор. Избыток йода или фтора в пище и воде также может вызвать тяжелую интоксикацию, так как оба этих элемента, попадая в желудочно-кишечный тракт, полностью всасываются в кровь. Известен дефицит обоих этих микроэлементов, но причины очень разные.

Йод имеет высокую скорость обновления (5,5 дней) и быстро теряется организмом, поэтому его необходимо постоянно восполнять с пищей. С другой стороны, фтор имеет очень низкую скорость обновления (1450 дней), поэтому его дефицит типичен для регионов с очень низким содержанием фтора в продуктах питания и питьевой воде. Однако все попытки решить проблему дефицита фтора с помощью фторирования воды заканчивались развитием интоксикации.

Элементы с умеренным всасыванием (30%) включают микроэлементы, известные как кальций и магний. Еще хуже усваиваются железо, марганец и хром (около 10%). Именно поэтому в медицине хорошо известны такие заболевания, как остеопороз, связанный с дефицитом не только кальция, но и магния, и анемия, обычно связанная с дефицитом железа. По той же причине хорошо известны клинические формы дефицита цинка, меди, марганца и хрома.

С другой стороны, низкая абсорбция некоторых тяжелых металлов (стронция, свинца, кадмия, сурьмы), а также алюминия или бериллия препятствует их накоплению в организме. В связи с этим наибольшую опасность представляют мышьяк и ртуть, которые выводятся из организма очень медленно (865 дней).

Очень низкая абсорбция токсичных и условно токсичных элементов, таких как, например, серебро, алюминий, бериллий, является гарантией безопасности организма при использовании алюминиевой посуды или использовании препаратов коллоидного серебра.

Поглощение элементов в желудочно-кишечном тракте непостоянно и может меняться под влиянием как внешних факторов, связанных с питанием, так и внутренних факторов. Организм очень эффективно регулирует и контролирует усвоение различных элементов. При недостатке того или иного элемента в организме его усвоение увеличивается, а при избытке — уменьшается. У людей с нормальным содержанием железа в организме до 10% введенного железа всасывается из желудочно-кишечного тракта, а при его дефиците всасывание может увеличиваться до 29-71% (в 2-7 раз). При нехватке железа в организме всасывание кобальта также увеличивается (с 30 до 70 %).

При снижении содержания кальция в организме его всасывание может увеличиваться с 13 до 33% (почти в 3 раза). Абсорбция подавляющего большинства макро- и микроэлементов осуществляется с помощью транспортных белков (известны кальций-связывающие белки, цинк-связывающие белки и др.). На всасывание активно влияют другие питательные вещества, которые могут увеличивать всасывание или, наоборот, тормозить его. Всасывание магния в среднем составляет 30 %.

При диете с высоким содержанием белка абсорбция увеличивается до 40%, а также увеличивается за счет витамина D, кальция, алкоголя, антибиотиков и гормона роста. Усвоение кальция усиливается за счет белков (лизина, аргинина), витамина D, фосфатов, лактозы, гормона роста. Всасывание кальция снижается под действием жиров, алкоголя, фитиновой кислоты (злаки).

Поглощение многих элементов меняется с возрастом. Всасывание железа у младенцев может достигать 70%, у детей до 10 лет снижается (до 10%), а у взрослых — около 3%. В пожилом возрасте всасывание железа снижается еще больше. Всасывание кальция также снижается с возрастом как у людей, так и у животных.

Уровень стремления также зависит от пола. Например, у мужчин в организм поступает 310-330 мг магния, а у женщин меньше — 270 мг. Эти различия могут быть частично связаны с меньшим количеством пищи, потребляемой женщинами. Однако некоторые важные для женщин микроэлементы усваиваются намного лучше, чем у мужчин: у женщин железа усваивается примерно в 4 раза больше, чем у мужчин.

Поглощение во многом зависит от соединения, содержащего данный элемент (или валентности). Лучше всего усваивается магний, когда он находится в составе глюконата, ацетата, лактата. Соли двухвалентного железа усваиваются в 3-7 раз лучше, чем соли трехвалентного железа. Подавляющее большинство соединений микроэлементов, входящих в состав лекарств или пищевых добавок, легко усваиваются.

Физиологическая роль элементов

Биологический эффект любого макро- и микроэлемента напрямую зависит от его содержания в организме. Есть разные зоны биологического действия элементов. При высоких токсичных концентрациях любого элемента возникает зона токсического действия, и каждый элемент может проявлять токсичность.

При уменьшении содержания элемента возникает так называемая зона бездействия, когда он перестает проявлять токсичность. При дальнейшем уменьшении содержания начинается зона биотического действия элемента, в которой проявляются благотворные эффекты элемента. Значительное снижение содержания элемента в организме вызывает прекращение его действия и возникает зона дефицита.

Другая закономерность физиологического действия элементов состоит в том, что только очень небольшая часть пула элементов тела проявляет активность, более значительное их количество находится в связанной форме. Например, из 200 мкг йода, поступающего в организм человека с пищей, используется 70–140 мкг этого элемента. 99% всего кальция (1200 г) сосредоточено в костной композиции и только около 1% кальция находится в физиологически активной форме. Из 2,3-3,8 г железа 64-75% находится в составе гемоглобина и миоглобина, 0,1-0,5% железа связано с ферментами.

Подавляющее большинство элементов в организме, за исключением электролитов, действуют не по отдельности, а в сочетании с органическими макромолекулами, в основном с ферментами. Во внутренней среде организма большинство микроэлементов не находятся в свободной форме, а связаны в комплексе с субстрат-связывающими белками и другими макромолекулами. В этом случае происходит концентрация и накопление определенных элементов в отдельных органах и тканях. Например, в клетках щитовидной железы концентрация йода в 300 раз выше, чем в плазме крови. То же самое и с костной тканью, где сосредоточены запасы кальция, фосфора, магния и тяжелых металлов.

Иногда бывает трудно понять и объяснить физиологическую роль элементов, если не вникать в их химические свойства, массу атомов, размер элементов или их ионов. Например, кальций и стронций очень похожи друг на друга по своим химическим свойствам. Но если часть ионов кальция в костной ткани заменяется ионами стронция, которые больше по размеру, структура ткани ослабляется, а кости становятся более хрупкими и склонными к искривлению.

Скелетные аномалии этого типа наблюдаются в некоторых геохимических районах, где содержание стронция в почве повышено. Ионы натрия и калия также очень похожи друг на друга. Но ионы калия намного крупнее ионов натрия, и это обстоятельство определило их судьбу в живых системах. Калий в организме находится в основном в клетках, а натрий — во внеклеточных жидкостях. В эритроцитах калия в 10,5 раз больше, чем натрия, а в плазме крови, наоборот, натрия почти в 30 раз больше, чем калия.

Важную роль в процессах биологического катализа играют металлы с переменной валентностью (медь, железо, хром), которые обладают способностью быстро отдавать или принимать электрон. Поэтому, например, железо входит в состав важнейших окислительных ферментов: каталазы, пероксидазы, цитохромов.

Участие различных микроэлементов в качестве катализаторов химических реакций строго определено и основано на конкретных и уникальных химических свойствах этих элементов.

Из-за присутствия микроэлементов многие ферменты могут действовать в обоих направлениях, в зависимости от обстоятельств, разрушая биомолекулу или объединяя вместе продукты разложения. Например, хорошо известный фермент алкогольдегидрогеназа обладает способностью не только расщеплять этиловый спирт на ацетальдегид и воду, но также инактивировать избыток ацетальдегида с образованием этилового спирта в организме.

Таблица содержания минеральных веществ в продуктах питания

Таблица содержания минеральных веществ в продуктах питания поможет вам правильно сбалансировать свой ежедневный рацион.

Содержание минералов в избранных продуктах: