1966.—288С. ІЧилов п.И., Яковяев т.Н. Основи клинической витаминологии. — л.: Медицина.

1964.—368с.

Глава 11

МІНЕРАЛЬНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ ЗНАЧЕННЯ У ХАРЧУВАННІ

Учення про мінеральні елементи у харчуванні стало інтенсивно розви­ватися у другій половині XIX ст. Р. Форстер, асистент К. Фойта, у 1873 p. установив, що годування собак демінералізованою їжею (жиром, крохмалем і м'ясом, з яких вилучені солі) призводить до загибелі тварин і до того ж скоріше (через 26—36 днів), ніж тварин, що знаходилися на повному голод­ному режимі (без їжі собаки жили 40—60 днів). Однак Р. Форстер залишив без пояснення причину більш швидкої загибелі собак у разі вилучення із їжі солей. Російський учений Г. Бунге (1888) висловив припущення, що більш швидка загибель тварин, що одержували демінералізовану їжу, ніж тварин без їжі, відбувається не тільки через відсутність неорганічних солей у їжі, а й унаслідок одночасного накопичення у тканинах кислих продуктів, для нейтралізації яких використовуються солі із тканин. Таким чином, Г. Бунге вперше висунув нове поняття про кислотно-основний стан в організмі.

M.I. Лунін експериментами на мишах підтвердив правильність гіпо­тези Г. Бунге і довів не тільки необхідність постійного надходження в організм з їжею неорганічних солей, а й їх значення для підтримки кис­лотно-основного стану.

На виключне, життєво важливе значення мінеральних солей вказува­ли російські учені О.П. Доброславін і Ф.Ф. Ерисман. Останній писав:

«Без мінеральних речовин побудова і життєдіяльність організму нашого тіла були б неможливі, і тому присутність їх у їжі не менш важлива, ніж вміст у ній інших поживних початків». «Без солей, — указував О.П. До­брославін, — не могли б утворитися наші кістки, хрящі, нарешті у най-м'якших частинах тіла знаходяться солі».

Після відкриття К. Функом у 1912 p. вітамінів учення про мінеральні чинники харчування стало розвиватися особливо швидко. Вже у 30-ті роки XX ст. завдяки роботам B.I. Вернадського і О.П. Виноградова учення про мінеральне харчування людини збагатилося новими даними. B.I. Вернадсь-кий заснував учення про зв'язок і спільність еволюційних процесів у хіміч­ному складі, що відбуваються у земній корі і організмах. Рівень вмісту окремих елементів в організмі людини залежить від елементарного складу біогеосфери. Ці положення стали вихідними під час формулювання О.П. Виноградовим учення про біогеохімічні провінції, тобто про території з підвищеним або недостатнім вмістом окремих мінеральних елементів.

КЛАСИФІКАЦІЯ МІНЕРАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Установлена біологічна роль 32 елементів у життєдіяльності організ му. Залежно від вмісту в організмі і харчових продуктах їх ділять на мак' ро- і мікроелементи. Макробіоелементи містяться у тваринних і рослин

них тканинах у кількостях від цілих відсотків до їх сотих часток (0,01). До цієї групи належать 11 елементів: кисень, вуглець, водень, азот, каль­цій, фосфор, калій, сірка, хлор, натрій, магній. З них властивості міне­ральних сполук (зольних елементів) мають 7: кальцій, фосфор, калій, сірка, хлор, натрій і магній. А азот, вуглець, водень і кисень є основою нутрієнтів органічної природи.

Мікробіоелементи знаходяться в організмі і харчових продуктах у кількостях менше тисячних чгісток відсотка (< 0,001). До цієї групи на­лежить 21 елемент: залізо, марганець, цинк, кобальт, мідь, миш'як, бром, йод, фтор, нікель, ванадій, молібден, стронцій, рубідій, літій, алюміній, берилій, селен, хром, кремній, сурма. Серед мікроелементів виділяють ультрамікробіоелементи, які зустрічаються у тваринних і рослинних тка­нинах у кількостях менше мільйонних часток відсотка (0,000001), напри­клад селен.

РОЛЬ МІНЕРАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ У ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ОРГАНІЗМУ

Мінеральні елементи входять до складу усіх рідин і тканин органі­зму. Вони необхідні для нормальної діяльності м'язової, серцево-судинної, нервової та інших систем, беруть участь у синтезі життєво важливих сполук, обмінних процесах (білковому, жировому, вуглево­дному, вітамінному, водному), кровотворенні, травленні, нейтраліза­ції шкідливих для організму продуктів обміну. Особливо велика роль мінеральних елементів як пластичного матеріалу для побудови кіст­кової тканини.

Вивчення мінерального складу харчових продуктів показало, що одні макробіоелементи справляють переважно оснбвно-лужну (катіо­ни — кальцій, магній, калій, натрій), інші — переважаючу кислотну (аніони — фосфор, сірка, хлор) дію на організм. Залежно від міне­рального складу одні продукти (молочні, овочі, фрукти, ягоди) спри­чиняють оснбвні зсуви, а інші (м'ясо, риба, яйця, хліб, крупи) — кис­лотні (табл. 12). Частіше у їжі не вистачає лужних еквівалентів. Кислий смак багатьох фруктів залежить від присутності у них органі­чних кислот, які легко окислюються в організмі, але не впливають на концентрацію водневих іонів у крові.

За необхідності кислотно-оснбвний стан тканин і рідин можна регу­лювати складом їжі, що вживається, — зсувати в той та інший бік.

Ураховуючи важливість підтримання в організмі кислотно-оснбвного стану і можливий вплив на нього кислотних і оснбвних ре­човин їжі, доцільно поділити мінеральні елементи харчових продуктів на речовини оснбвної і кислотної дії. Як самостійну групу біомікро-елементів слід виділити мінеральні елементи, що зустрічаються у харчових продуктах у невеликих кількостях і проявляють в організмі високу біологічну активність.

Таблиця 12. Кислотність І осмбвністьпрчовмх продуктів¹

Продукти	Сума основних екві­валентів	Сума кислотних еквіваленті»	Надлишок основних (•<•) або кислотних (-) еквівалентів
Яловичина	26,40	33,66	-7,26
Телятина	13,14	36,10	-22,96
Свинина	15,35	27,82	-12,47
Щука	19,85	22,60	-2,75
Оселедець	534,43	551,78	-17,35
Ікра	57,71	69,32	-11,61
Курячий білок	14,20	22,47	-8,27
Молоко коров'яче	13,08	11,39	+1,69
Масло вершкове	15,64	19,97	^t,33
Хліб	15,79	26,78	-10,99
Картопля	13,85	7.95	+5,90
Салат	21,30	7,18	+14,12
Томати	20,72	7,05	+13,67
Огірки	70,08	38,58	+31,50
Яблука	2,21	1,37	+0,84
Апельсини	12,61	2,85	+9,61

' У кубічних сантиметрах нормальної кислоти або основи, необхідної для нейт­ралізації надлишку неорганічних основ або кислот, 100 г in.

БЮМАКРОЕЛЕМЕНТИ

МІНЕРАЛЬНІ ЕЛЕМЕНТИ ЛУЖНОЇ ДІЇ (КАТІОНИ)

До мінеральних елементів лужної дії належать кальцій, магній, нат­рій і калій.

Кальцій. З усіх мінеральних речовин кальцій в організмі складає найбільшу питому масу. Залежно від віку вміст кальцію у тілі коливаєть­ся у межах 0,8—1,7%. В абсолютних цифрах це складає біля 25—ЗО г у новонароджених і від 850 до 1400 г у дорослих. У кістках скелета зосе­реджено 99% загальної кількості кальцію в організмі. Активний кальцій у крові і тканинах складає 1% (у дітей 97% кальцію у кістках і 3% — у крові і тканинах).

Активний кальцій бере участь у процесах збудливості нервової тка­нини (через ацетилхолін), скорочення м'язів (активує ензиматичний роз­пад АТФ) і згортання крові (дія тромбокінази відбувається у присутності іонів кальцію). Доведений позитивний вплив кальцію на роботу серцево-

судинної системи, який здійснюється через кору великого мозку, центри блукаючого нерва і нервові утворення, закладені у м'язі серця. Кальцій зменшує проникність судин, входить до складу ядра і мембран клітин, клітинних і тканинних рідин, відіграючи важливу роль у функціях кліти­ни. Він впливає на роботу травних органів, кислотно-оснбвний стан ор­ганізму, активізує низку ферментів і гормонів, сприяє ретенції азоту, за­своєнню жиру, знижує специфічно-динамічну дію білка, зменшує процеси кишкового гниття і бродіння, підвищує опірність організму до

зовнішніх впливів та інфекції.

Магній. Бере участь у кісткоутворенні, передачі нервового збуджен­ня і нормалізації збудливості нервової системи. Має антиспастичні і су­динорозширювальні властивості, стимулює перистальтику кишок і жов­човиділення, сприяє виведенню холестерину із кишок, активує ферменти

вуглеводного обміну тощо.

Калій. Сприяє виведенню води і натрію із організму, регулює проце­си внутрішньоклітинного обміну, бере участь у перетворенні фосфопіро-виноградної кислоти у піровиноградну, в утворенні буферних систем (гідрокарбонатної, фосфатної тощо), що запобігає зсувам реакції середо­вища і забезпечує її сталість, відіграє велику роль в утворенні ацетилхо­ліну і у процесах проведення нервового збудження до м'язів тощо.

Натрій. Відіграє важливу роль у процесах внутрішньоклітинного і міжтканинного обміну, регуляції кислотно-оснбвного стану та осмотич­ного тиску у клітинах, тканинах і крові. Сприяє накопиченню рідини в організмі, активує травні ферменти.

МІНЕРАЛЬНІ ЕЛЕМЕНТИ КИСЛОТНОЇ ДІЇ (АНІОНИ)

До мінеральних елементів кислотної дії належать фосфор, сірка і

Фосфор. В організмі дорослої людини міститься 600—700 г фосфо­ру тобто біля 1% маси тіла. У кістковій тканині знаходиться 80% загале ної кількості фосфору в організмі, 10% у м'язах і 10% в інших тканинах

(рідині) тіла.

Сполуки фосфору беруть участь у всіх процесах життєдіяльності ор­ганізму, але особливе значення їм належить в обмінних процесах, що проходять у мембранних внутрішньоклітинних системах і м'язах, у тому числі у серцевій. В.О. Енгельгардт (1940) говорив: «...недалекий той час, коли біохімічну динаміку клітини ми будемо характеризувати як хімію сполук фосфорної кислоти». Багато сполук фосфору з білком, жирними та іншими кислотами утворюють комплексні сполуки, що відзначаються високою біологічною активністю. До них належать нуклеопротеїди клі­тинних ядер, фосфоліпіди (лецитин) тощо. Фосфор входить до складу аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ) і креатинфосфату — накопичува-

чів енергії.

Хлор. Бере участь у регуляції осмотичного тиску і водного обміну, утворення хлористоводневої кислоти шлункового соку. За даними одних досліджень, хлор у складі хлориду натрію (кухонної солі) зменшує пото­виділення під час м'язової роботи і за високої температури навколишнього середовища, за даними інших — зниження потовиділення не відбувається.

Сірка. Є структурним елементом білків у вигляді сірковмісних амі­нокислот метіоніну і цистину, вітамінів (тіаміну), гормонів (інсуліну ).

БІОМІКРОЕЛЕМЕНТИ

Їжа людини поряд з макроелементами містить і мікроелементи, що мають виражені біологічні властивості. Характер і сила дії біомікро-елементів на фізіологічні системи організму значною мірою залежить від концентрації, у якій вони знаходяться у тканинах організму. У мі-кродозах вони надходять в організм із харчовими продуктами, водою, повітрям, уключаються у внутрішні біохімічні структури і утворюють високоактивні речовини, котрі стимулюють життєво важливі біохімі­чні процеси. У вищих концентраціях, які перевищують ті, котрі що­денно зустрічаються у навколишньому середовищі, у так званих мак-родозах, мікроелементи діють або як лікарські засоби, або як подразливі, припікаючі, дезінфікуючі речовини. У ще вищих концен­траціях мікроелементи справляють токсичну дію, багато з них блоку­ють важливі ферментні системи, спричиняючи порушення обмінних процесів у тканинах.

У зв'язку з цим A.I. Вєнчиков (1962) запропонував розрізняти 2 осно­вні фази (зони) активної дії мікроелементів в організми тварин і людини:

фізіологічну (або біотичну) і фармакотоксичну. Він також установив, що між концентраціями, що справляють фізіологічну і фармакотоксичну дію, знаходяться концентрації, що не справляють видимого впливу на організм, тобто спостерігається ще одна, 3-тя, фаза (юна), так звана зона відносної бездії.

У межах як біотичної, так і фармакотоксичної зони відзначається за­лежність ефекту дії від величини концентрації речовини, що застосовує­ться. Зона відносної бездії зумовлена наявністю у фізіологічних бар'єрів порога збудження. У разі перевищення межі концентрації мікроелемен­тів збуджується захисна функція бар'єрів, унаслідок чого утруднюється або припиняється надходження мікроелементів в організм. Надмірне підвищення концентрації мікроелементів порушує захисну і регулюючу функції бар'єрів (кишкового, ниркового, люмбального тощо), переборює­ться їх захисна опірність і мікроелементи у будь-яких концентраціях ві­льно надходять у внутрішнє середовище організму і діють спочатку як фармакологічні, а потім як токсичні агенти.

Теорію фазової дії різних концентрацій мікроелементів на тварин­ні організми підтверджує наявність у людей і тварин у певних геохі­

мічних провінціях захворювань і станів, пов'язаних з порушенням обміну мікроелементів.

Мікроелементи, що надходять з їжею, називають також мінеральни­ми вітамінами. Це підкреслює їх важливе значення для життєдіяльності організму і характеризує як групу речовин, що мають властивості біоло­гічних каталізаторів.

Мікроелементи, що входять у структуру деяких гормонів, зумовлю­ють їх активність, наприклад, йод — у гормоні щитовидної залози (тиро­ксин), цинк — у гормоні підшлункової залози (інсулін) і гормонах стате­вих залоз тощо. Багато мікроелементів (мідь, цинк, марганець, кобальт, кадмій) відіграють роль активаторів ферментних систем.

Нині доведений тісний зв'язок мікроелементів з вітамінами. Так, ко­бальт уходить у структуру вітаміну Ви. Є дані про наявність зв'язку між біологічною дією марганцю і вітаміну b| у регулюванні вуглеводного обміну тощо. Зокрема, у разі експериментального поліневриту у голубів, спричиненого дефіцитом вітаміну Ві у їжі, додавання незначної кількості солі марганцю зупиняло падіння маси тіла птиць і збільшувало трива­лість життя. Відзначено також, що у разі станів, що ведуть до збільшення потреби у вітаміні Ві (надмірне вуглеводне харчування тощо), одночасно підвищується потреба у сполуках марганцю. У експерименті доведено, що організми, які не здатні до синтезу аскорбінової кислоти, набувають цієї здатності у разі збагачення їх раціону сполуками марганцю. Є дані про серйозні зміни в обміні речовин внаслідок порушення зв'язку між мікроелементами і вітамінами. Зокрема, у разі рахіту, коли у тканинах відзначається дефіцит вітаміну D, у них одночасно виявляють дисгармо­нію в обміні білка, кальцію, марганцю і стронцію. Тому невеликі кілько­сті стронцію і марганцю у взаємодії з кальцієм, білком і вітаміном D над­то необхідні для нормального перебігу процесів кісткоутворення. Це важливо ураховувати під час складання раціонів для дітей, що інтенсив­но ростуть.

В оптимальних концентраціях мікроелементи беруть участь у захис­них реакціях організму. Процеси кровотворення знаходяться під впливом і контролем таких мікроелементів, як залізо, мідь, кобальт, нікель тощо. Ріст і нормальний розвиток організму поряд з іншими чинниками пов'я­зані з достатнім надходженням з їжею у правильному співвідношенні марганцю, стронцію та інших мікроелементів.

З мікроелементів, біологічна роль яких ймовірна або доведена, найкраще вивчені біомікроелементи, що беруть участь у процесах кровотворення (залізо, мідь, кобальт і нікель), кісткоутворення (мар­ганець і стронцій) і пов'язані з ендемічними захворюваннями (йод і фтор), а з інших — цинк.

Залізо. Істинний кровотворний елемент, 57% його входить до складу гемоглобіну еритроцитів, що доставляє кисень до органів і тканин. Дру­гою найважливішою особливістю біологічної дії заліза в організмі е його активна участь в окислювальних процесах. Залізо входить до складу

ферментів (пероксидази, цитохрому, цитохромоксидази тощо), що забез­печують процеси дихання клітин, до складу протоплазми і клітинних ядер, 20% заліза знаходиться в депо.

Мідь. Є другим (після заліза) кровотворним біомікроелементом, бере активну участь у синтезі гемоглобіну і утворенні інших залізопорфіри-нів, у процесах перетворення заліза, що надходить з їжею, в органічно зв'язану форму, стимулює дозрівання ретикулоцитів та їх перетворення в еритроцити, сприяє перенесенню заліза у кістковий мозок, активує ерит-ропоез (через фермент цитохромоксидазу кісткового мозку). Доведений зв'язок міді з функцією підшлункової і щитовидної залоз.

Кобальт — третій біомікроелемент, що бере участь у кровотворенні. Його гемопоетична дія проявляється тільки у присутності заліза та міді. Кобальт впливає на утворення ретикулоцитів і їх перетворення на ерит­роцити, є основним вихідним матеріалом для ендогенного синтезу в ор­ганізмі кобаламінів (вітаміну Вр).

Нікель. Біологічна дія багато в чому подібна до стимулюючої проце­си кровотворення дії кобальту.

Марганець. Головна з різноманітних біологічних дій — зв'язок з процесами осифікації і станом кісткової тканини через активізацію кіст­кової фосфатази. Доведений стимулюючий вплив марганцю на процеси кровотворення у комплексі із залізом, міддю, кобальтом; бере участь в обміні жирів (ліпотропна дія), вітамінів (тіаміну, аскорбінової кислоти), доведений його зв'язок із процесами статевого розвитку і розмноження.

Стронцій. Активно бере участь у процесах осифікації. Відзначений паралелізм вмісту у твердих тканинах кальцію і стронцію.

Йод. Бере участь в утворенні гормонів щитовидної залози. В осіб, що проживають у районах із недостатнім вмістом йоду у харчових продук­тах і воді, виникає ендемічний зоб. У крові відбувається постійне замі­щення неорганічних сполук йоду органічними: із крові щитовидна залоза захоплює неорганічні сполуки йоду, а у кров надходять органічні сполу­ки йоду, що утворюються у щитовидній залозі, — гормони тироксин, дийодтирозин, трийодтиронін.

Фтор. Активно бере участь у процесах розвитку зубів, формуванні дентину і зубної емалі, відіграє важливу роль у кісткоутворенні і норма­лізує фосфорно-кальцієвий обмін. З надмірним надходженням фтору по­в'язане ендемічне захворювання зубів — флюороз, а з недостатнім над­ходженням — карієс зубів.

Цинк. Необхідний для нормальної функції залоз внутрішньої секре­ції (гіпофіза, підшлункової, передміхурової і статевих). Цинк мас ліпот-ропні і кровотворні властивості, входить до складу інсуліну і низки фер­ментів, що забезпечують процеси дихання; через участь у побудові карбоангідрази — найважливішої життєзабезпечуючої ферментної сис­теми — сприяє виведенню із організму оксиду вуглецю.

Добова потреба в основних мінеральних речовинах для дорослих та безпечні рівні споживання мікроелементів за добу наведені нижче.

Рекомендована добова нетреба основних мі-неральма речовин аяя дорослих, мг	Добові безпечні рипі споживання міхроеле-ментм.мг
Кальцій 1200	Мідь 1,5—3
Фосфор 1200	Марганець 2—5
Магній 400	Фтор 1.5—4
Залізо 15 (18 жінки)	Хром 50—200
Цинк 15	Молібден 0,075—0,25
Йод 0,15

ДЖЕРЕЛА МІНЕРАЛЬНИХ РЕЧОВИН У ХАРЧУВАННІ К ЗБАЛАНСОВАНІСТЬ

Мінеральні речовини містяться у продуктах рослинного і тваринного походження, а також у воді та повітрі, особливо у прибережних морсь­ких районах.

Рослинні продукти багаті на солі калію, магнію, натрію, фосфору і меншою мірою кальцію. Вони містять також різноманітні мікроелемен­ти, які рослини витягають із грунту. Однак треба мати на увазі, що бага­то мінеральних речовин (кальцій, магній, фосфор, залізо тощо) у рослин­них продуктах, особливо у злакових і бобових, знаходяться у важкорозчинній формі (у вигляді фітинових сполук) і організмом засво­юються погано. Розщеплюються фітинові сполуки під впливом ферменту фітази, що міститься у цих самих продуктах, після чого мінеральні речо­вини краще засвоюються. Активність фітази можна підвищити такими кулінарними прийомами, як замочування зерен бобових у теплій воді, використання для процесів бродіння тіста дріжджів, а не хімічних роз­пушувачів тощо.

Продукти тваринного походження бідніші на мінеральні речовини, але вони знаходяться у більш легкозасвоюваній формі, ніж у рослин­них продуктах. Так, м'ясо, риба, яєчні продукти постачають організму фосфор, що легко засвоюється, сірку, натрій, залізо (кров, печінка) тощо. Солей калію також у тваринних продуктах менше, ніж у рос­линних. Багате на різноманітні мікро- і макроелементи м'ясо морських тварин і риб.

Важливим постачальником солей кальцію є молоко і продукти з ньо­го; найбагатші на кальцій різні види сирів. Однак слід відзначити, що деякі кулінарні прийоми (вимочування, варка з наступним видаленням відвару тощо) спричинюють вилуговування мінеральних солей із проду^ ктів. Для збереження мінерального складу їжі овочі треба варити на парі або у шкірці з наступним її очищенням.

У зв'язку з необхідністю систематичного надходження в організм рі­зноманітних мінеральних елементів виникає проблема збагачення окре­мих продуктів мінеральними солями. Можливі 2 напрямки цього:

1) створення сільськогосподарських культур, збагачених мінеральними добривами з необхідними елементами; 2) штучне уведення у продукти окремих мінеральних речовин або продуктів, багатих на дані сполуки (фруктові та овочеві соки під час виготовлення круп'яних блюд тощо). Так, наприклад, з метою профілактики ендемічного зоба давно розробле­ний і з успіхом застосовується спосіб йодування кухонної солі препара­тами йоду. Для збагачення хлібобулочних виробів сполуками кальцію рекомендували використовувати яєчну шкаралупу, крейду, препарати лактату (молочнокислого) вапна, молочну сироватку тощо. Рекомендації зі штучної мінералізації харчових продуктів і їжі даються і нині. Так, роб­ляться спроби збагачення мікроелементами дитячих поживних сумішей, напоїв, молока, молочних продуктів тощо.

Для збереження і підвищення мінеральної цінності продуктів хар­чування велике значення має удосконалення методів технологічного процесу їх одержання. Так, наприклад, сир з підвищеним вмістом кальцію можна одержати сичужним способом замість кислотного, у разі якого майже увесь кальцій видаляється з сироваткою. Зсідання молока хло­ридом кальцію також дає згусток, збагачений казеїнатом кальцію. Найкраще у раціонах харчування вивчена збалансованість кальцію, фосфору і магнію. У раціонах дорослого працездатного населення оптимальне співвідношення кальцію і фосфору 1 : 1, а кальцію і маг­нію— 1 :0,5.

ЛІТЕРАТУРА

Войнар А. Й. Биологическая роль микрозлементов в организме животник й человека

— М.: Вьісш. шк., 1960. — 544 с. Коламийцева М.Г., Габович Р.Д. Микрозлсментьі в мсдицине. — М.: Медицина, 1970

— 288 с.

Микрозлементозн человека / А.П. Авцин, А.А. Жаворонков, М.А. Рнш, Л.С. Строчкова. — М.: Медицина. 1991. — 196с.

розділ III

ГІГІЄНІЧНІ ПРИНЦИПИ ХАРЧУВАННЯ ОКРЕМИХ ГРУП НАСЕЛЕННЯ