4.5. Минеральные вещества

Классификация. Основные функции. Минеральные вещества относятся к жизненно необходимым компонентам питания и обеспечивают поддержание гомеостаза.

В зависимости от содержания в организме и пищевых продуктах минеральные вещества подразделяют на макро- и микроэлементы. Макроэлементы (кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера) содержатся в организме человека и пищевых продуктах в значительных количествах – в сотнях и десятках мг, г; микроэлементы (медь, цинк, марганец, йод и др.) присутствуют в небольших количествах - в единицах мг и менее.

В зависимости от потребности организма различают безусловно и условно признанные микроэлементы. Безусловно признанные - железо, медь, марганец, цинк, кобальт, йод, фтор, хром, молибден и селен; дефицит этих микроэлементов в питании человека вызывает конкретные проявления нарушения обмена веществ и клинические симптомы недостаточности.

Условно признанные микроэлементы - ванадий, никель, стронций, кремний, бор, дефицит которых в питании вызывал определенные нарушения у экспериментальных животных. У человека проявлений недостаточности этих микроэлементов пока достоверно не установлено, хотя исключить их нельзя. В настоящее время потребность в условно признанных микроэлементах является предположительной.

Минеральные вещества для организма выполняют следующие основные функции:

• формируют ткани, особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают фосфор и кальций (пластическая функция);

• участвуют во всех видах обмена веществ;

• поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях;

• обеспечивают кислотно-щелочное равновесие (состояние) в организме;

• усиливают иммунитет;

• активируют ферменты, гормоны, витамины;

• способствуют кроветворению.

Без минеральных веществ невозможна нормальная функция нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, выделительной и других систем. Отдельная важная роль макроэлементов заключается в поддержании кислотно-основного состояния (КОС), т.е. соотношения концентраций водородных (Н⁺) и гидроксильных (ОН⁺) ионов в жидких биологических средах организма.

Постоянство КОС является необходимым условием существования живого организма и поддержания нормального гомеостаза. Кислотно-основное состояние характеризует водородный показатель (рН), от величины которого зависят стабильность клеточных мембран, функции ферментов, диссоциации электролитов, состояние метаболических процессов, нервно-мышечная возбудимость и проводимость, чувствительность рецепторов клеток и другие процессы. Изменения рН среды, характеризующей кислотно-основное состояние, могут вести к серьезным нарушениям физиологических процессов.

Белковый, липидный и углеводный обмен служат источником образования летучих кислот (угольная) и нелетучих кислот (фосфорная, пировиноградная, молочная и др.). Часть из этих кислот претерпевает дальнейшее окисление, а небольшое количество удаляется в свободном состоянии или в виде солей. Основные соединения - ионы ОН^-, креатинин и другие образуются в организме в значительно меньших количествах.

Увеличение концентрации ионов Н⁺ приводит к снижению рН (7,3-7,0) и называется ацидозом, снижение концентрации ионов Н⁺ - повышает рН (7,45-7,80) и называется алкалозом.

Значения рН крови ниже 6,8 и выше 8,0 считаются не совместимыми с жизнью. Поэтому величина рН крови является одной из самых жестких констант. Водородный показатель капиллярной крови здорового человека колеблется в пределах 7,35-7,45.

Стабилизация КОС организма обеспечивается буферными системами (бикарбонатной, фосфатной, белковой и гемоглобиновой), а также функционированием специфических физиологических механизмов КОС в некоторых органах (легких, почках, печени, ЖКТ, костной ткани).

Гемоглобиновая буферная система является наиболее мощной и состоит из взаимопревращающихся гемоглобина и оксигемоглобина, функционирующих как единое целое. Влияние ЖКТ на КОС связано с выделением соляной кислоты в полость желудка и бикарбоната натрия в составе поджелудочного сока. Содержащиеся в костной ткани ионы натрия, кальция, калия, магния могут обмениваться на ионы водорода, компенсируя ацидоз.

Нарушения КОС (ацидозы и алкалозы) могут быть различного происхождения, в том числе к ним приводят как избыточное, так и недостаточное поступление в организм «кислых» и «щелочных» пищевых продуктов.

В организме здорового человека механизмы регуляции КОС настолько сильны, что уровень рН крови остается постоянным, несмотря на преобладание в рационе питания тех или иных пищевых продуктов в отдельные периоды. В результате метаболических процессов в кровь постоянно поступает большое количество кислот и оснований, образующихся из продуктов питания. Установлено, что в организме в норме за сутки образуется такое количество кислых соединений, которое примерно в 20 раз превышает уровень оснований, но реакция крови остается слабощелочной.

Целенаправленно подобрав пищевые продукты, можно воздействовать на неглубокие изменения КОС, причем важную роль здесь будут играть минеральные макроэлементы, способные оказывать кислотное или щелочное действие на организм.

Кислотное действие оказывают фосфор, сера, хлор. Кислотную направленность имеют высокобелковые продукты со значительным количеством фосфора и серы, из которых в процессе обмена веществ образуются кислые эквиваленты фосфорной и серной кислот. Эти кислоты при выделении из организма в виде солей связывают большое количество минеральных щелочных эквивалентов - калия, натрия, кальция. К пищевым продуктам, способствующим кислотным сдвигам в организме, относятся мясо, рыба, твердые сыры, хлеб, крупы, макаронные изделия, бобовые, орехи, яичный белок.

Щелочное действие на организм оказывают кальций, магний, натрий, калий. К пищевым продуктам, имеющим щелочную направленность, относятся овощи, фрукты, ягоды (кроме клюквы, брусники), молоко, сливки, пахта. Ощелачивающее действие оказывают и кисломолочные напитки, которые приводят к сдвигу кислотно-основного основания в сторону ощелачивания из-за высокого содержания кальция, а также в силу сберегающего эффекта щелочных валентностей за счет молочной кислоты.

Достаточно много органических кислот во фруктах, ягодах и некоторых овощах. В процессе метаболизма органические кислоты окисляются до диоксида углерода и воды и в таком виде выводятся из организма, вследствие чего в нем сохраняются щелочные валентности за счет освобожденных кальция, магния натрия и калия.

Характеристика некоторых пищевых продуктов по преобладанию в них кислотных и щелочных элементов приведена в табл. 4.6.

На КОС организма, кроме минеральных веществ и органических кислот пищи, влияют и витамины. Например, при недостатке витамина В₁ может происходить сдвиг в организме в кислую сторону в результате накопления не переработанных органических кислот, образующихся из углеводов и некоторых аминокислот (пировиноградная, молочная кислота и др.).

Таблица 4.6