2 курс / Биохимия / Витамины и минеральные вещества

ЯРОСЛАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра общей гигиены с экологией

Гигиеническое значение минеральных веществ и витаминов

впитании детей, подростков

ивзрослого человека

Методическая разработка для студентов III курса стоматологического факультета

Ярославль 2012

Вопросы к занятию

1.Роль минеральных веществ в питании человека. Классификация.

2.Биологическая роль макроэлементов (кальций, магний, фосфор). Суточная потребность в зависимости от возраста и других факторов. Продукты - ис-

точники.

3.Биологическая роль микроэлементов (железо, медь, йод, фтор). Суточная потребность в них человека. Продукты - источники.

4.История развития витаминологии. Значение витаминов, их классификация.

5.Витамины группы А. Биологическая роль, суточная потребность детей и взрослых. Гиповитаминоз и гипервитаминоз. Продукты - источники.

6.Витамины группы D. Биологическая роль и суточная потребность в зависи-

мости от возраста. Проявление недостаточности витамина D и ее профилак-

тика. Гипервитаминоз.

7.Витамины группы Е. Биологическая роль, продукты - источники.

8.Витамин С, его биологическая роль, продукты - источники, суточная по-

требность человека в зависимости от возраста и климатических условий.

Факторы, разрушающие витамин С и его стабилизаторы. Способы сохране-

ния витамина С в готовой пище.

9.Витамин Р, его биологическая роль, продукты - источники и суточная по-

требность.

10.Витамины группы В, их биологическую роль, продукты - источники, суточ-

ная потребность.

Цель занятия

Научить студентов оценивать минеральный и витаминный состав пищи,

проводить определение витамина С в продуктах питания и осуществлять про-

филактику гипо- , гипер- и авитаминозов. Воспитывать профилактическую направленность мышления будущих врачей.

2

Указания для самостоятельной работы студентов

Определить содержание витамина С в продуктах растительного проис-

хождения. Дать заключение (приложение 3).

1.Количественное определение витамина С (аскорбиновой кислоты)

впищевых продуктах

Обоснование метода

Аскорбиновая кислота (витамин С) способна к обратимым процессам окисления-восстановления. Аскорбиновая кислота – сильная, одноосновная кислота, весьма активный восстановитель. Витамин С – неустойчивое соедине-

ние, особенно в щелочной среде и более устойчивое в кислой.

Химическая формула витамина С:

ОН ОН Н ОН

| | | |

О=С – С = С – С – С – СН2ОН

ОН

При действии окислителя на аскорбиновую кислоту она легко окисляется, от-

давая 2 атома Н и превращается в дегидроаскорбиновую кислоту.

О=С – С = С – С – С – СН2ОН ----> О=С – С – С – С – С – СН2ОН О Н О Н

Эта реакция используется для количественного определения аскорбиновой кис-

лоты. Реактивом на аскорбиновую кислоту является краска Тильманса (2,6-

дихлорфенолиндофенолят натрия). Краска Тильманса – мелкокристаллический порошок фиолетового цвета, хорошо растворимый в воде. Раствор краски Тильманса – синий в щелочной и нейтральной среде, в кислой – розовый. Сле-

довательно, цвет краски Тильманса зависит от рН среды. По отношению к ас-

корбиновой кислоте реактив является окислителем. Он переводит восстанов-

ленную форму аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую кислоту. Сама краска при этом восстанавливается. При реакции аскорбиновой кислоты с рас-

твором краски Тильманса происходит обесцвечивание краски. Обесцвечивание

3

будет протекать до тех пор, пока в исследуемом растворе есть витамин С. По окончании реакции избыточная капля краски окрасит раствор в розовый цвет,

т.к. среда всегда должна быть кислая.

Таким образом, краска Тильманса в воде является очень чувствительным инди-

катором. При помощи этого реактива можно анализировать ничтожные количе-

ства витамина С (до 0,01 г).

Срок годности водного раствора краски Тильманса - 7-10 дней.

2. Количественное определение аскорбиновой кислоты (витамина С) в овощах

Ход анализа На технологических весах взвешивается навеска продукта (10 г). Навеска

вырезается ножом из нержавеющей стали по всей длине, в форме апельсиновой дольки. Работу необходимо выполнять очень быстро дабы избежать окисления аскорбиновой кислоты. Предварительно в мерный цилиндр отмеривают не ме-

нее чем 3-х кратное количество 2% соляной кислоты (30 мл). Навеску перено-

сят в ступку, куда заранее наливают часть отмеренной кислоты. В ступку до-

бавляют стеклянный порошок (для лучшего растирания) и навеску растирают до однородной массы, затем туда добавляют остальное количество соляной кислоты. Перемешивают пестиком и оставляют на 10 мин. для экстрагирования аскорбиновой кислоты. Затем экстракт фильтруют через сложенный в 4 слоя марлевый фильтр или вату, помещенную в воронку, и определяют его количе-

ство. Пипеткой берут 1-10 мл фильтрата, переносят его в коническую колбу ем-

костью 50-100 мл, затем доливают дистиллированной воды, чтобы объем жид-

кости достиг 15 мл и титруют из микробюретки 0,001N раствором краски Тильманса. Титрование ведут до светло - розового окрашивания, не исчезаю-

щего в течение 1 минуты. Одновременно проводят не менее 2-х параллельных титрований. Определяют поправку на «слепой» опыт. Для этого в коническую колбу наливают 1 мл 2%-ой соляной кислоты и 14 мл дистиллированной воды и титруют из микробюретки 0,001 N раствором краски Тильманса: количество

4

краски, пошедшей на титрование «слепого» опыта, вычитается из общего коли-

чества краски, пошедшего на титрование фильтрата овощей.

где: X - количество аск. кислоты (в мг);

V - количество краски Тильманса, пошедшей на титрование, с вычетом поправки на «слепой» опыт; К - постоянный коэффициент - 0,088 (1 мл раствора краски Тильманса

соответствует 0,088 мг аск. кислоты); N - количество фильтрата;

Р - анализируемая навеска в гр.; а - объём фильтрата, взятого для фильтрования;

100 - пересчет в % содержания вит. С.

3. Количественное определение аскорбиновой кислоты (витамина С) во фруктах

Ход работы:

Взвесить 1 плод шиповника с точностью до 0,01. Тщательно растереть в

фарфоровой ступке (стараться без потерь). Прилить пипеткой 20 мл 2% раство-

ра соляной кислоты и продолжать растирать 10-15 минут. Профильтровать че-

рез марлю или вату в пробирку. Отмерить пипеткой 2 мл фильтрата в другую

колбу, добавить 20 мл дистиллированной воды. Титровать раствором краски

Тильманса до слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение минуты.

Содержание витамина С рассчитывают по формуле:

V × K × N

X = --------------- × 100 (мг%)

а × Р

где X - количество аскорбиновой кислоты в мг%;

V - количество мл раствора краски Тильманса, пошедшее на титрование; К - постоянный коэффициент - 0,088;

N - объем всей вытяжки (мл);

а - количество мл вытяжки, взятой на исследование; Р - навеска фрукта (гр.); 100 - пересчет (мг%).

5

Приложение 1

Роль минеральных веществ в питании

Современные исследования подтверждают жизненную важность мине-

ральных элементов и выявляют новые стороны их биологического действия,

позволившие выделить большую группу биологически активных веществ – биомикроэлементов.

Изучение минеральных веществ как необходимой составной части пита-

ния тесно связано с предупреждением распространения и ликвидацией ряда эн-

демических заболеваний: эндемического зоба, флюороза, зубного кариеса,

стронциевого рахита и др.

Физиологическое значение минеральных элементов в основном опреде-

ляется их участием: 1) в пластических процессах и построении тканей организ-

ма, особенно костной ткани, где фосфор и кальций являются основными струк-

турными компонентами; 2) в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме; 3) в поддержании нормального солевого состава крави и участия в структуре форменных ее элементов; 4) в нормализации водно-солевого обмена.

Роль минеральных элементов значительно шире их биологического дей-

ствия и их участие распространяется на все системы организма и биохимиче-

ские процессы, протекающие в них.

Классификация минеральных элементов

Настоящая классификационная схема составлена применительно к осо-

бенностям гигиены питания.

Изучение минерального состава пищевых продуктов показало, что одни из них характеризуются преобладанием в своем составе минеральных элемен-

тов, обусловливающих в организме электроположительные свойства (катионы),

другие – преимущественно электроотрицательные (анионы).

В связи с этим пищевые продукты, богатые катионами, могут характери-

зоваться щелочной ориентацией, а пищевые продукты, богатые анионами, –

окислотной ориентацией. Учитывая важность поддержания в организме кис-

лотно-щелочного равновесия и возможное влияние на него кислотных и ще-

6

лочных веществ пищи, представляется целесообразным разделить минеральные элементы пищевых продуктов на вещества щелочного и кислотного действия. В

самостоятельную группу биомикроэлементов целесообразно выделить мине-

ральные элементы, встречающиеся в пищевых продуктах в небольших количе-

ствах, проявляющих в организме высокую биологическую активность. Таким образом, условно можно руководствоваться ориентировочной классификацией минеральных элементов.

Минеральные элементы щелочного действия (катионы)

К минеральным элементам щелочного действия относятся кальций, маг-

ний, натрий и калий. Этими элементами богаты молоко и молочные продукты,

овощи, фрукты, картофель, которые могут рассматриваться как продукты ще-

лочной ориентации.

Основное его физиологическое значение – пластическое. Кальций являет-

ся основным структурным компонентом в формировании опорных тканей и ос-

сифекации костей. В костях скелета сосредоточено 99% общего его количества в организме. Кальций является постоянной составной частью крови. Он участ-

вует в процессе свертывания крови. Действие тромбокиназы в превращении протромбина в тромбин проявляется только в присутствии ионов кальция.

7

Кальций входит в состав клеточных структур; он присутствует в составе ядра и клеточных соков, играя важную роль в функции клетки. Кальций относится к трудноусвояемым веществам. Усвояемость кальция зависит в значительной степени от сопутствующих ему веществ в составе пищи. На усвояемость каль-

ция оказывает отрицательное влияние избыток фосфора и магния. В этих слу-

чаях ограничивается образование усвояемых форм кальция, а образующиеся неусвояемые формы выводятся из организма. Оптимальное усвоение кальция происходит при отношении Са:Р как 1:1,5 и отношении Са:Mg как 1:0,7. На усвояемость кальция оказывает влияние и калий, избыток которого ухудшает его всасывание. Некоторые кислоты образуют с кальцием прочные нераство-

римые соединения, которые не усваиваются организмом. Поэтому кальций хле-

ба, крупы и других злаковых продуктов, содержащих значительное количество инозитфосфорной кислоты, плохо усваивается. В равной мере не усваивается кальций щавеля и шпината. Отрицательное влияние на усвояемость кальция оказывает избыток или недостаток жира в суточном пищевом рационе.

Лучшим источником кальция в питании человека являются молоко и мо-

лочные продукты. Пол-литра молока или 100 г сыра обеспечивают удовлетво-

рение суточной потребности в кальции. Потребность взрослого человека в кальции составляет 300 мг на 1000 ккал или 800 мг в сутки. Дети и кормящие матери нуждаются в повышенном обеспечении кальцием – 1,5-2 г в сутки.

Магний

Физиологическое значение и биологическая роль магния изучены недо-

статочно, однако хорошо известна его роль в передаче нервного возбуждения и нормализации возбудимости нервной системы. Магний обладает антиспастиче-

скими и сосудорасширяющими свойствами, а также свойствами стимулировать перистальтику кишечника и повышать желчевыделение. Имеются данные о снижении уровня холестерина при «магниевой» диете. Установлено, что при недостатке магния в стенках артерий, сердца и мышцах отмечается увеличение

8

содержания кальция. При недостатке магния в почках развиваются дегенера-

тивные изменения с нефротическими явлениями.

Наиболее стабильно и в значительных количествах магний представлен в зерновых продуктах – хлебе, крупах, горохе, фасоли и др. Потребность взрос-

лых людей в магнии определена в количестве 200 мг на 1000 ккал или 500-600

мг в сутки.

Минеральные элементы кислотного действия (анионы)

Фосфор

К минеральным элементам кислотного действия относятся фосфор, сера и хлор. Эти элементы в значительном количестве представлены в продуктах жи-

вотного происхождения: мясе, рыбе, яйцах, а также в зерновых продуктах: хле-

бе, крупе, хлебобулочных и макаронных изделиях.

Фосфору принадлежит ведущая роль в функции центральной нервной си-

стемы. Обмен фосфорных соединений тесно связан с обменом веществ и, в

частности, с обменом жиров и белков. Фосфор играет важную роль в функции и обменных процессах, протекающих в мышцах, в том числе в сердечной мышце.

Соединения фосфора являются самыми распространенными в организме ком-

понентами, активно включающимися во все стороны обменных процессов.

При усиленной физической нагрузке, так же как и при недостаточном по-

ступлении белка с пищей, резко увеличивается потребность организма в фосфоре.

Содержание органических соединений фосфора в крови может изменять-

ся в значительных пределах, в то время как количество неорганического фос-

фора в крови довольно стабильно и составляет 2,5-3,5 мг%.

Многие соединения фосфора с белком, с жирными и другими кислотами образуют комплексные соединения, отличающиеся высокой биологической ак-

тивностью. К ним относятся нуклеопротеиды клеточных ядер, фосфопротеиды

(казеин), фосфатиды (лецитин) и др.

Усвояемость фосфора связана с усвоением кальция, содержанием белка в пищевом рационе и многими другими сопутствующими факторами.

9

Некоторые соединения фосфора трудно всасываются. Это, прежде всего,

фитиновая кислота, которая в виде фитиновых соединений содержится в злаках.

Наибольшее количество фосфора находится в молочных продуктах, осо-

бенно сырах (до 600 мг%), а также в яйцах и яичных продуктах (в желтке 470

мг%, в яичном порошке 786 мг%). Высоким содержанием фосфора отличаются и некоторые растительные продукты, например бобовые (фасоль - 504 мг%, го-

рох - 369 мг%). Содержание фосфора в хлебных продуктах также высокое. Мя-

со, рыба, икра, крабы являются хорошим источником фосфора.

Потребность взрослого человека в фосфоре определена в количестве 500

мг на 1000 ккал или 1600-2000 мг в сутки.

Биомикроэлементы

Биомикроэлементы объединяют большую группу минеральных веществ,

представленных в пищевых продуктах в весьма небольших количествах (в еди-

ницах мг% или их долях), но характеризующихся выраженными биологиче-

скими свойствами. К биомикроэлементам относятся железо, медь, кобальт, йод,

фтор, цинк, стронций и др.

Биомикроэлементы, участвующие в кроветворении.

Железо

Истинным кроветворным элементом, играющим важную роль в нормали-

зации состава крови, является железо. Более половины общего количества же-

леза, содержащегося в организме, сосредоточено в гемохромогене – основной части гемоглобина. Недостаточное поступление железа может привести к раз-

витию анемии. Это особенно относится к детям, у которых запасы железа в ор-

ганизме ограничены. Железо способно депонироваться в организме. По некото-

рым данным у взрослых людей 20% железа находится в депонированном состо-

янии и 57% - в составе гемоглобина.

Второй важнейшей стороной биологического действия железа в организ-

ме является активное участие его в окислительных процессах. Железо входит в

10