В организмах, населяющих Землю, выявлено более 60 элементов и только 30 из них встречаются постоянно. Элементы, составляющие основу живой материи, получили название биогенных или органогенных.
В жизнедеятельности человека минеральные вещества играют очень важную роль. Они составляют значительную часть человеческого тела (около 3 кг золы). В костях в виде кристаллов, а в мягких тканях образуют истинные или коллоидные растворы в комплексе с белками.
Минеральные вещества являются незаменимыми нутриентами, которые должны каждый день поступать с пищей (таблица 1).
Таблица 1 – Суточная потребность человека в минералах
| Наименование | Рекомендуемая норма | Суточная потребность | Терапевтические дозы |
| В Бор | 2–5 мг | 2–5 мг | 10 мг |
| Br Бром | 0,8 мг | – | – |
| Vn Ванадий | 20–30 мкг | 20–30 мкг | 100 мг |
| Ge Германий | – | – | 75 мг |
| Fe Железо | 10–20 мг | 10–20 мг | 100 мг |
| J Йод | 150–200 мкг | 150–200 мкг | 500 мкг |
| Ka Калий | 1–2 г | 1–2 г | 3 г |
| Ca Кальций | 800–1200 мг | 800–1200 мг | 1500 мг |
| Si Кремний | 20–30 мг | 20–30 мг | – |
| Mg Магний | 300–400 мг | 300–400 мг | 1200 мг |
| Mn Марганец | 2–5 мг | 5–10 мг | 20 мг |
| Cu Медь | 1–2 мг | 1–2 мг | 3 мг |
| Md Молибден | 50–100 мкг | 200 мкг | 1000 мкг |
| Na Натрий | 4–5 г | 4–5 г | – |
| Se Селен | 50–70 мкг | 100 мкг | 400 мкг |
| S Сера | 500–1000 мг | 500–1000 мг | 3000 мг |
| P Фосфор | 400–1200 мг | 2000 мг | – |
| F Фтор | 2–4 мг | 2–4 мг | – |
| Cl Хлор | 4–5 г | 4–5 г | – |
| Cr Хром | 50 мкг | 200 мкг | 1000 мкг |
| Zn Цинк | 10–20 мг | 10–20 мг | 100 мг |
Минеральные вещества содержатся в протоплазме клеток и биологических жидкостях, играют основную роль в обеспечении постоянства осмотического давления, что является необходимым условием для нормальной жизнедеятельности организма. Минеральные вещества входят в состав сложных органических соединений, например, гемоглобина, гормонов, ферментов, являются пластическим материалом для образования костной и зубной тканей.
В виде ионов минеральные вещества участвуют в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови и другие физиологические процессы в организме. В зависимости от содержания в организме и пищевых продуктах минеральные вещества подразделяют на макро-, микроэлементы и ультрамикроэлементы.
К макроэлементам относятся кальций, калий, магний, натрий, фосфор, хлор, серу. Они содержатся в количествах, измеряемых десятками и сотнями миллиграммов (> 0,001 %) на 100 г тканей или пищевого продукта, содержание макроэлементов в организме человека приведено в таблице 2.
Таблица 2 – Содержание макроэлементов в организме человека
| Макроэлементы | Содержание в организме человека, мг | Поступления с пищей, мг | Всасывания, % |
| Кальций | 1000 | 1,1 | 30 |
| Фосфор | 780 | 1,4 | 80 |
| Калий | 140 | 3,3 | 100 |
| Сера | 140 | 850 | 80 |
| Натрий | 100 | 4,4 | 100 |
| Хлор | 95 | 5,2 | 100 |
| Магний | 19 | 340 | 30 |
| Железо | 4,2 | 16 | 10 |
| Фтор | 2,6 | 1,8 | 100 |
| Цинк | 2,3 | 13 | 50 |
| Кремний | 2,1 | 3,5 | 33 |
Микроэлементы – это марганец, йод, селен и др. Они входят в состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячными частями миллиграмма (<0,001 %) на 100 г тканей. Микроэлементы разделяют условно на две группы: абсолютно или жизненно необходимые (медь, марганец, йод, бром и др.) и вероятно необходимые (алюминий, стронций, молибден, селен, никель, ванадий и др.), их содержание в организме человека приведено в таблице 3.
Таблица 3 – Содержание микроэлементов в организме человека
| Микроэлементы | Содержание в организме человека, мг | Поступления с пищей, мг | Всасывания, % |
| Бром | 170 | 7,5 | 100 |
| Медь | 72 | 3,5 | 50 |
| Бор | 20 | 1,3 | 100 |
| Селен | 16 | 150 мкг | 50 |
| Марганец | 12 | 3,7 | 10 |
| Йод | 11 | 200 мкг | 100 |
Микроэлементы относят к жизненно необходимым, так как при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма. Ультрамикроэлементы оказывают бактерицидное действие, но на сегодняшний день их роль в организме человека почти не изучено.
К наиболее дефицитным минеральным веществам в питании современного человека относятся кальций и железо, к избыточным – натрий и фосфор.
В зависимости от преобладания катионов или анионов в пищевых продуктах проявляются их щелочные или кислотные свойства. Молоко, овощи, плоды, ягоды придают рациону щелочную направленность, а мясо, рыба, яйца, крупы – кислотную.
Болезни, вызванные дефицитом, избытком или дисбалансом микроэлементов, называют микроэлементозами. Их делят на две группы: экзогенные и эндогенные.
Экзогенные микроэлементозы являются естественными, которые не зависят от деятельности человека; промышленными (техногенными) и обусловленными нерациональным питанием.
Эндогенные микроэлементозы могут быть наследственными или возникать после перенесенных тяжелых инфекционных заболеваний.
Длительный недостаток или избыток в питании любых минеральных веществ приводит к нарушению обмена белков, жиров, углеводов, витаминов, воды и развития соответствующих заболеваний: кариес зубов, разрежения костной ткани (остеопороз). При недостатке фтора в питьевой воде разрушается эмаль зубов; дефицит йода в пище и воде приводит к развитию зоба (таблица 4).
Таблица 4 – Признаки дефицита минералов
| Минерал | За что отвечает | Признаки недостатка в организме |
| Кальций | Укрепляет зубы и кости, придает упругость мышцам, влияет на свертываемость крови | Боли в костях и мышцах, судорги, остеопороз, тусклость волос, ломкость ногтей, воспаление десен |
| Фосфор | Строит клетки, участвует в обменных процессах, образует гормоны, влияет на работу мозга | Хроническая усталость, мышечные спазмы, снижение внимания, рахит, остеопороз |
| Магний | Контролирует углеводный обмен, поддерживает тонус организма, выводит лишний холестерин | Раздражительность, перепады давления, онемение рук, головные боли, боли в шее и спине |
| Натрий | Регулирует кислотно-щелочной баланс | Нарушение кислотнощелочного равновесия |
| Хлор | Участвует в водном обмене, способствует образованию в желудке соляной кислоты | Гастрит, пониженная кислотность желудочного сока |
| Фтор | Участвует в формировании зубной эмали, укрепляет кости | Хрупкость зубов, флюороз, заболевания десен |
| Сера | Способствует образованию энергии, синтезирует коллаген, влияет на свертываемость крови, входит в состав инсулина | Повышенное давление, тахикардия, боль в суставах, выпадение волос, запоры |
| Железо | Участвует в образовании гемоглобина, нормализует состояние нервной системы | Анемия (малокровие) |
| Цинк | Участвует в выработке инсулина, способствует синтеза гормонов, укрепляет иммунитет | Облысение, снижение иммунитета, депрессии |
| Медь | Участвует в образовании красных кровяных телец, придает коже упругость, помогает усвоению железа | Анемия, нарушение пигментации, снижение температуры тела, психические расстройства |
| Кобальт | Увеличивает образование белков, участвует в образовании инсулина | Нарушение обмена веществ |
| Марганец | Контролирует уровень холестерина, участвует в образовании и нормализации обмена жирных кислот | Нарушение обмена холестерина, атеросклероз сосудов |
| Молибден | Способствует расщеплению жиров, участвует в нормализации обмена веществ | Проблемы с пищеварением, нарушение обмена веществ |
| Селен | Замедляет процесс старения, защищает от рака и укрепляет иммунитет | Снижение иммунитета, частые инфекции, аритмия, одышка |
| Хром | Участвует в углеводном обмене | Повышенный уровень сахара в крови, нарушение усвоения глюкозы, сахарный диабет |
| Йод | Участвует в образовании гормонов щитовидной железы, укрепляет нервную систему, убивает микробы | Увеличение щитовидной железы, задержка умственного развития у детей |
Причины нарушения обмена минеральных веществ даже при их достаточном количестве в пище, могут быть:
- несбалансированное питание (недостаточное или избыточное количество белков, жиров, углеводов и витаминов);
- применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, обуславливающих потери минеральных веществ, например при размораживании (в горячей воде) мяса, рыбы;
- отсутствие современной коррекции состава рационов при изменении потребности организма в минеральных веществах, связанной с физиологическими причинами. Так, у работающих в условиях повышенной температуры внешней среды людей увеличивается потребность в калии, натрии, хлоре и других минеральных веществах в связи с большой их потерей с потом в процессе работы;
- нарушение процессов всасывания минеральных веществ в желудочно-кишечном тракте или повышение потери жидкости.
Микроэлементы оказывают значительное влияние на ход и направленность процессов обмена, вступают во взаимодействие с белками и образуют металлоорганические комплексы. Основным свойством микроэлементов является их специфичность.
Большое значение имеет не только абсолютное содержание микроэлементов в продуктах, но и их усвояемость. Усвоение отдельных микроэлементов зависит от их содержания в специфических химических соединениях.
