Тема: «Минеральные вещества»
Значение минеральных веществ для организма человека
Значение отдельных минеральных элементов
Макроэлементы
Микроэлементы
Минеральный и водный обмен
Минеральные вещества в большинстве случаев составляют 0,7 – 1,5 % (в среднем 1 %) съедобной части пищевых продуктов. Исключение – те продукты, в которые добавляют пищевую соль (1.5 – 3%). Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, однако без них жизнь человека невозможна. Роль их в организме человека чрезвычайно разнообразна:
играют основную роль в обеспечении постоянства осмотического давления клеток и тканей;
входят с состав сложных органических соединений – гемоглобина, гормонов, ферментов и т.д.;
являются пластическим материалом для образования костной и зубной тканей.
Участвуют в передаче нервных импульсов в виде ионов;
Обеспечивают свертывание крови;
Примерно треть всех ферментов содержит в своем составе металл или активируется металлом.
В зависимости от количества минеральных веществ в организме и пищевых продуктах их подразделяют на макро- и микроэлементы.
Макроэлементы – Ca, K, Mg, Na, P, Cl, S. Они содержатся в количествах, измеряемых сотнями и десятками мг на 100 г тканей или пищевого продукта.
Микроэлементы – Fe, Co, Zn, F, J и др. Они входят в состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячными долями миллиграмма.
К наиболее дефицитным минеральным веществам в питании сейчас относятся Ca и Fe, избыточным – Na и P. В зависимости от преобладания катионов или анионов в пищевых продуктах проявляются их щелочные или кислые свойства.
Молоко, овощи, фрукты, ягоды придают рационам щелочную направленность, а мясо, рыба, яйца, крупы – кислотную. Например, несмотря на кислый вкус многих плодов, при их потреблении увеличиваются щелочные резервы организма, т.к. органические кислоты, входящие в состав продуктов (лимонная, яблочная и др.) быстро окисляются до оксида углерода и воды, и ионы калия и магния и другие катионы остаются в тканях. В мясе, рыбе, и других продуктах, богатых белками, фосфором, мало катионов. При окислении белков, богатых серой, образуются ионы серной кислоты, на нейтрализацию которой расходуется щелочные резервы тканей.
Минеральные вещества имеют важное значение для устранения и профилактики ряда заболеваний: зоб, кариес, рахит и т.д.
Причины нарушения обмена минеральных веществ:
несбалансированное питание;
кулинарная обработка, обуславливающая потери – размораживание в горячей воде, отвары овощей и фруктов (если они в дальнейшем не употребляются);
физиологические изменения требуют повышения количества минеральных веществ (болезнь, особенно диарея; беременность, лактация, тяжелый физический труд, спортивные занятия);
нарушения процессов всасывания минеральных веществ в желудочно-кишечном тракте, а так же большие кровопотери.
Значение отдельных минеральных элементов
Макроэлементы.
Кальций – основной компонент костей и зубов, входит в состав ядер клеток и клеточную жидкость, необходим для свертывания крови, образует соединения с белками, фосфолипидами, органическими кислотами. Кальций - трудно усвояемый элемент. Поступает в организм в соединениях практически нерастворимых в воде, и лишь воздействие желчных кислот обеспечивает всасывание кальция. При избытке жиров часть кальция не усваивается, т.к. для всасывания жирных кислот также необходимы желчные кислоты (творог, сыр, молоко – нежирные). Тем не менее, кальций регулирует накопление жиров в организме: если Са не хватает в питании – жир быстрее накапливается и медленнее расходуется.
В составе апатита, а также сульфата и карбоната кальций образует минеральный компонент костной ткани. В организме человека массой 70 кг содержится около 1 кг кальция. Кальций участвует в работе ионных каналов, осуществляющих транспорт веществ через биологические мембраны, в передаче нервного импульса, в процессах свертывания крови и оплодотворения. Регулируют обмен кальция в организме кальциферолы (витамин D). Недостаток или избыток кальция приводит к различным заболеваниям — рахиту, кальцинозу (т.е. обызвествление — отложение солей кальция в тканях, которые в норме их не содержат; встречается как самостоятельное заболевание (вид минеральной дистрофии), как исход некроза, тромбоза и т. д.). При недостатке кальция или нарушении его всасывания (при недостатке витамина Д) развивается кальциевый дефицит. У взрослых развивается остеопороз (деминерализация костной ткани). Поэтому пища человека должна в нужных количествах содержать соединения кальция (800-1500 мг кальция в сутки).
На всасывании кальция отрицательно сказывается избыток магния, лучшее соотношение их 1:0,5.
Имеет значение соотношение кальция и фосфора в пище, наилучшее 1: 1,5, а если количество фосфора в пище в 2 раза выше, чем кальция, то образуются растворимые соли, которые и извлекаются кровью из костной ткани. Кальций поступает в стенки кровеносных сосудов и обуславливает их ломкость.
Содержание кальция высоко в молочных продуктах (таких, как творог, сыр, молоко), в некоторых овощах и других продуктах питания. Препараты кальция широко используются в медицине.
Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 800 мг, а у детей, подростков, беременных и кормящих женщин – 1000 мг и более.
Источники – молоко и молочные продукты, зеленый лук, петрушка, фасоль. В других продуктах значительно меньше.
Магний – необходим для ряда ферментов; участвует в нормальном функционировании нервной системы и мышцы сердца; оказывает сосудорасширяющее действие, стимулирует желчеотделение, повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению шлаков из организма (в т.ч. холестерина).
Усвоению магния мешают фитин, избыток жиров и кальция в пище. При недостатке магния нарушается усвоение пищи, в стенках сосудов откладывается кальций, задерживается рост.
Магний — биогенный элемент, постоянно присутствующий в тканях всех организмов. Он входит в состав молекулы зеленого пигмента растений — хлорофилла, участвует в минеральном обмене, активирует ферментные процессы в организме, повышает засухоустойчивость растений. В организм животных и человека магний поступает с пищей. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится около 19 г магния. Нарушения обмена магния приводят к различным заболеваниям. В медицине применяют препараты магния — его сульфат, карбонат, жженую магнезию.
Потребность – 400 мг/сут.
Источники – в основном растительные продукты – пшеничные отруби, крупы (овсяные, гречневые и т.д.), бобовые, урюк, курага, чернослив. Мало магния в молочных продуктах, мясе, рыбе, большинстве овощей и фруктов.
Калий – около 90 % его находится внутри клеток. Обеспечивает осмотическое давление, участвует в передаче нервных импульсов, регуляции водно-солевого обмена, способствует выведению воды, а, следовательно, и шлаков из организма; регулирует деятельность сердца и др. органов; необходим для функционирования ряда элементов.
Калий хорошо всасывается, а его избыток удаляется из организма с мочой.
Содержание калия в тканях животных и человека регулируется стероидными гормонами надпочечников. В среднем организм человека (масса тела 70 кг) содержит около 140 г калия. Богаты калием такие продукты, как изюм, курага, горох и другие.
Потребность – 2500 – 5000 мг/сут, увеличивается при употреблении мочегонных средств, заболеваний сердца и печени.
Источники: в основном растительные продукты – урюк, чернослив, изюм, курага, морская капуста, фасоль, горох, картофель. Мало калия в молочных продуктах, рисе, муке в/с.
Натрий – участвует в поддержании осмотического давления крови и тканевых жидкостей; в передаче нервных импульсов, регуляции кислотно-щелочного равновесия, водно-солевого обмена, повышает активность пищеварительных ферментов. Ионы натрия Na+ необходимы для нормального функционирования организма, они участвуют в процессах обмена веществ. В плазме крови человека содержание ионов Na+ 0,32% по массе, в костях — 0,6%, В мышечных тканях — 1,5%. Для восполнения естественной убыли человек должен ежедневно употреблять с пищей 4-5 г Na.
Легко всасывается из кишечника. Ионы натрия вызывают набухание коллоидов тканей, что обусловливает задержку воды в организме и противодействует ее выведению.
При ряде заболеваний (гипертония, почки, и т.д.) – рекомендуется бессолевая диета.
Источники (кроме соли) – сыр, хлеб, соленья.
Фосфор – принимает участие во всех процессах жизнедеятельности организма, т.к. входит состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, ряда ферментов, АТФ (аденозинтрифосфорная кислота); соединения Р содержатся во всех клетках организма.
Фосфор присутствует в живых клетках в виде орто- и пирофосфорной кислот, входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, коферментов, ферментов. Кости человека состоят из гидроксилапатита 3Са3(РО4)3·СаF2. В состав зубной эмали входит фторапатит. Основную роль в превращениях соединений фосфора в организме человека и животных играет печень. Обмен фосфорных соединений регулируется гормонами и витамином D. Суточная потребность человека в фосфоре 1-2 г. При недостатке фосфора в организме развиваются различные заболевания костей.
Соединения фосфора токсичны. Смертельная доза белого фосфора — 50-150 мг. Попадая на кожу, белый фосфор дает тяжелые ожоги. Боевые отравляющие вещества зарин, зоман, табун являются соединениями фосфора. Острые отравления фосфором проявляются жжением во рту и желудке, головной болью, слабостью, рвотой. Через 2-3 суток развивается желтуха. Для хронических форм характерны нарушение кальциевого обмена, поражение сердечно-сосудистой и нервной систем. Первая помощь при остром отравлении — промывание желудка, слабительное, очистительные клизмы, внутривенно растворы глюкозы. При ожогах кожи обработать пораженные участки растворами медного купороса или соды. Пыль красного фосфора, попадая в легкие, вызывает пневмонию.
Потребность – 1200 мг/сут. Возрастает при большой физической нагрузке, умственной, некоторых заболеваниях. Избыток Р нарушает усвоение кальция.
Источники: зерновые и бобовые культуры, сыр, печень, икра (фасоль 540 мг %, горох 330 мг %, овсяная, ячневая, перловая крупы 320 – 350 мг %, сыр 500 – 600 мг %, рыба 250 мг %). Но из зерновых Р усваивается хуже, чем из животных продуктов (55 % против 95 %). Очень много фосфора в перепелиных яйцах (кстати, их можно употреблять в сыром виде, т.к. в них никогда не бывает сальмонелл). Так как фосфор стимулирует умственное развитие, в японских школах детям в обязательном порядке перед началом занятий выдают по 2 перепелиных яйца (ко всему прочему, присутствующий в них углеводсодержащий белок овомукоид способен подавлять аллергические реакции).
Хлор – участвует в регуляции водно-солевого обмена и осмотического давления в тканях и клетках. Хлор входит в состав соляной кислоты желудочного сока. Легко всасывается из кишечника в кровь.
Хлор относится к важнейшим биогенным элементам и входит в состав всех живых организмов. Некоторые растения, так называемые галофиты, не только способны расти на сильно засоленных почвах, но и накапливают в больших количествах хлориды. Известны микроорганизмы (галобактерии и др.) и животные, обитающие в условиях высокой солености среды. Хлор — один из основных элементов водно-солевого обмена животных и человека, определяющих физико-химические процессы в тканях организма. Он участвует в поддержании кислотно-щелочного равновесия в тканях, осморегуляции (хлор — основное осмотически активное вещество крови, лимфы и др. жидкостей тела), находясь, в основном, вне клеток. У растений хлор принимает участие в окислительных реакциях и фотосинтезе.
Мышечная ткань человека содержит 0,20-0,52% хлора, костная — 0,09%; в крови — 2,89 г/л. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) 95 г хлора. Ежедневно с пищей человек получает 3-6 г хлора, что с избытком покрывает потребность в этом элементе.
Потребность – 5000 мг/сут.
Источники – в основном соленая вода.