Минеральные вещества и их значение в питании человека

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

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.

Микроэлементы

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.