Физиологическая важность главных компонентов пищи: витамины, минералы и вода

Витаминами называются низкомолекулярные органические соединения, несинтезируемые в организме человека, поступающие извне в составе пищи, не обладающие энергетическими и пластическими свойствами, проявляющие биологическое действие в малых дозах (от долей грамма до долей микрограмма).

С физиологической точки зрения витамины являются регуляторами биохимических процессов в организме.

Они входят в виде небелковой части в состав многих ферментов (витамины группы В; РР), регулируют внутриклеточный обмен (витамины С, Р, D, F, К, A, Е), являются предшественниками гормонов и других физиологически активных веществ (жирорастворимые витамины - A, F, Е).

В природе практически нет ни одного продукта, в котором бы находились все витамины в достаточном количестве.

Поэтому необходимо максимальное разнообразие пищевых продуктов в рационе: наряду с продуктами животного происхождения, зерновыми должно быть достаточное количество овощей и плодов, в том числе в натуральном, т.е. непереработанном виде. Большинство витаминов и витаминоподобных веществ неустойчивы к воздействию света, кислорода, высокой температуры. Как правило, присутствие ионов металлов, щелочная среда значительно ускоряют разрушение витаминов.

Недостаток витаминов в рационе может возникнуть по многочисленным причинам:

1) при неправильном питании;
2) в связи с временно увеличенными потребностями организма: период формирования зубов и костей в организме ребенка, период беременности и грудного вскармливания, период выздоровления после перенесенных травм и заболеваний;
3) при пребывании в условиях жаркого или холодного климата;
4) при значительных, экстремальных психических и физических нагрузках;

5) при снижении естественного содержания витаминов в продуктах питания в зимне-весенний период времени;
6) при длительном вынужденном питании консервированными продуктами и концентратами;
7) при некоторых хронических заболеваниях желудочно-кишечного тракта, препятствующих нормальному усвоению витаминов из пищевых продуктов;
8) при некоторых глистных инвазиях и т.п.

Перечень причин, которые могут вызвать витаминную недостаточность, свидетельствует о том, что субгиповитаминозные состояния организма, т.е. умеренная или скрытая витаминная недостаточность, не являются редким явлением.

Как правило, это приводит к повышению утомляемости, снижению работоспособности, повышению чувствительности к внешним воздействиям, снижению неспецифического иммунитета. Выраженные гипо- и авитаминозные состояния могут приводить к серьезным заболеваниям так же, как и переизбыток витаминов в рационе.

Практически все жирорастворимые витамины представлены не одним химическим соединением, а группой веществ со сходными биологическими свойствами. Витамины группы А представлены ретинолом, ретиноевой кислотой и ретиналем.

Витамины группы D включают в себя эргокальциферол (D3) и холекальциферол (D2). Витамины группы Е объединяют 8 токоферолов, обозначаемых буквами греческого алфавита. Наибольшую витаминную активность проявляет атокоферол, а наибольшую антиоксидантную активность - 8-метилтокотрионол. К витаминам группы К относят природные вещества - филлохинон (K1), менахинон (К2), метинон (К3) и лекарственное вещество викасол (водорастворимый препарат).

Из водорастворимых витаминов группами веществ представлены витамин С — L-аскорбиновая кислота, дегидроаскорбиновая кислота и аскорбиген.

Наиболее обширным перечнем представлены природные соединения с Р-витаминной активностью. Известное к настоящему времени количество веществ с витаминной активностью превышает 150. К ним относятся биофлавоноиды и флавоноиды - гесперидин, эриодиктин; флавонолы - рутин, кварцетин; катехины, а также бетаин и бетанин.

Минеральные вещества
Многие химические элементы в виде минеральных солей, ионов, комплексных соединений входят в состав клеток, тканей организма и являются незаменимыми нутриентами, которые должны ежедневно потребляться с пищей.

Химический состав организма во многом отражает химический состав окружающей среды. В организме человека можно обнаружить более 90 элементов таблицы Д. И. Менделеева. Это еще одно из подтверждений того, что между живой материей, Земной корой и атмосферой существует органическая взаимосвязь.

В. И. Вернадский вскрыл закономерности концентрации в организме химических элементов. Минеральные вещества участвуют в многочисленных обменных реакциях и выполняют многообразные физиологические функции - каталитическую, пластическую, передачу нервного импульса, поддержание осмотического давления и т.п.

В зависимости от содержания в организме и потребности в минеральных элементах их подразделяют на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. В настоящее время установлено биологическое значение 65 микроэлементов.

Длительный недостаток или избыток в питании каких-либо минеральных солей и элементов приводит к нарушению многих видов обмена в организме и может служить причиной заболеваний.

Минеральные вещества представляют собой неорганические соединения, поступающие в организм с пищей и питьевой водой, и являются незаменимыми пищевыми веществами. В живых организмах и продуктах питания встречаются все элементы периодической системы Д. И. Менделеева, однако потребности организма в них и их физиологическая роль изучены для ограниченного количества веществ.

Общее количество минеральных веществ в организме человека в зависимости от возраста колеблется в пределах 3-5% от массы тела, в пищевых продуктах - в пределах 0,3-1,9 %. Человек ежедневно теряет около 26 г минеральных веществ.

Пребывание в условиях жаркого климата, повышенная физическая нагрузка, некоторые физиологические или болезненные состояния увеличивают потребности организма в минеральных соединениях. Такими состояниями можно назвать беременность, кормление грудью, периоды бурного роста, периоды заживления переломов и формирования зубов или лихорадочные состояния, нарушения функции желудочно-кишечного тракта (рвота, диарея, т.е. понос), эндокринные нарушения, почечные заболевания.

Естественно, что образующийся дефицит минеральных соединений должен ежедневно восполняться за счет пищевых продуктов и питьевой воды.

Избыток поступления минеральных соединений в организм или их несбалансированное соотношение в рационе так же вредны, как и их недостаток. В обычных условиях потребности организма в минеральных соединениях на 6070 % удовлетворяются за счет продуктов питания и на 40-30 % - за счет питьевой воды. Потребность в некоторых элементах, наоборот, в большей степени удовлетворяется за счет питьевой воды, например во фторе (до 90 %), а для некоторых микроэлементов - даже за счет воздуха (для йода).

Эколого-биологическое значение минеральных элементов было раскрыто в полной мере в работах В. И. Вернадского в конце XIX в. Согласно его учению между химическим составом земной коры и живыми организмами существует постоянная и неразрывная взаимосвязь, в результате чего устанавливается обмен химическими элементами между внешней средой и живыми организмами.

Вследствие этого существует относительная зависимость между содержанием и соотношением минеральных элементов в тканях живого организма и их содержанием в окружающей среде (почве, воде, воздухе). В связи с этим химический состав пищевых продуктов и воды неодинаков в разных географических регионах, коррелирует с почвенно-климатическими особенностями местности и степенью техноантропогенного загрязнения окружающей среды.

А. П. Виноградовым было доказано существование биогеохимических провинций естественного и техноантропогенного происхождения, которое является причиной возникновения специфических местных заболеваний человека и животных (эндемии и энзоотии).

Изучены и описаны эндемический зоб, анемии, флюороз и кариес зубов, молибденовая подагра, стронциевый рахит. В конце 1950-х гг. в Японии появились эндемические заболевания, связанные с техногенным загрязнением морской и речной воды соединениями кадмия и ртути - болезни «итай-итай» (при избытке кадмия) и «минамата» (при избытке ртути).

Минеральные соединения выполняют в организме множественные функции и являются структурными и функциональными элементами всех органов и тканей человека.

Так, кальций, фосфор и магний, частично фтор и стронций входят в состав зубной и костной ткани; цинк, йод и бром входят в состав гормонов и ферментов, железо входит в состав гемоглобина крови; медь, кальций, железо, кобальт, марганец необходимы для нормального процесса кроветворения; калий и натрий определяют осмотическое давления тканей, участвуют в передаче нервных импульсов; кальций и калий обеспечивают нормальную деятельность мышечной ткани, в том числе и сердечной мышцы, и т.д.

Источники минеральных соединений в рационе человека. Источником калия в рационе служат зернобобовые, овощи и фрукты. Особенно высоко содержание калия в сушеных фруктах, таких как курага, чернослив, изюм, кишмиш, а также в чае, натуральном кофе, отрубях, овсяной крупе. Достаточно много калия содержится в картофеле, мясе, рыбе, яйцах.

При смешанной диете содержание натрия в рационе достаточно, однако в силу вкусовых привычек населения большинства стран мира поваренная соль (NaCl) искусственно добавляется в рацион в достаточно большом количестве - до 15-20 г в сутки, что может иметь неблагоприятные последствия при нарушении функции почек, заболеваниях сердечно-сосудистой системы и некоторых эндокринных нарушениях.

Источником железа в рационе могут являться продукты переработки крови убойных животных - кровяная колбаса, печень, почки, легкое, желток куриного яйца, икра рыб, грибы, гречневая и овсяная крупы, горох, яблоки, персики, чернослив, урюк, отруби.

Основные пищевые источники цинка - мясо, птица, твердые сыры, зернобобовые. По мнению К. С. Петровского, роль цинка в кроветворении не менее важна, чем роль железа. Дефицит цинка приводит у человека к резкому замедлению роста, задержке полового развития, а у взрослого населения - к нарушению сперматогенеза (мужскому бесплодию).

Кобальт в количествах, достаточных для обеспечения организма этим микроэлементом, содержится в горохе, говяжьей печени, свекле, мясе, рыбе лососевых пород.

Медью богаты печень и почки убойных животных, крупы, мясо и рыба, картофель, укроп, многие ягоды и плоды фруктовых деревьев - смородина, клубника, абрикосы, груша, вишня, шиповник.

Содержание йода в пищевых продуктах тесным образом связано с его нахождением в почве. Большинство регионов планеты дефицитны по содержанию йода, что приводит к частому распространению такого эндемического заболевания, как нетоксический зоб («базедова болезнь»).

В организме человека больше половины йода содержится в щитовидной железе. Йодсодержащие гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтирозин) контролируют деятельность всех систем организма, интенсивность обмена веществ, теплообразование и т.д.

Богаты йодом продукты моря - пикша, треска, кета, морской окунь, скумбрия, креветки, морская капуста. Воздух морского побережья является существенным источником йода для живых организмов. В традиционных продуктах питания содержание йода незначительно, а в эндемических районах по сравнению с неэндемическими оно снижено более чем в 10-20 раз.

Вода
К незаменимым пищевым веществам относится вода.

Живая клетка на 60-99,7 % состоит из воды. В организме взрослого человека среднего возраста массой 65 кг содержится около 40 л воды, из которых 25 л находится в клетках, а 15 л составляют внеклеточную жидкость. Чем моложе человек, тем большее количество воды в нем содержится и соответственно больше его потребности в воде.

Воде присущи особые, уникальные физико-химические свойства. В обычных условиях часть ее молекул распадается на ион водорода (Н+) и гидроксильный ион (ОН?). Молекулы воды могут составлять агрегаты в 2-3 молекулы, гидратировать вещества в растворах.

Молекулы воды имеют самый высокий коэффициент полярности. Все эти свойства и определяют ее огромное физиологическое значение. Можно утверждать, что там, где есть вода в трех агрегатных состояниях, там есть и жизнь.

В воде растворяются практически все известные химические соединения и элементы, в водной среде протекают все физиологические процессы в любом организме, вода играет ведущую роль в процессах теплорегуляции. Потеря 10 % воды представляет опасность для жизни, а 20 % - ведет к гибели.

Изменения физико-химических констант воды (а точнее, водных растворов) при омагничивании, при замерзании и оттаивании меняет скорость протекания биохимических реакций и ведет к изменению обмена веществ.

Суточная потребность в воде составляет около 2,5 л, причем вода должна иметь определенную минерализацию, не более 1 г/л. При экстремальных условиях (горячие цеха предприятий или жаркий климат, высокая физическая нагрузка, нарушение функции почек и желудочно-кишечного тракта) потери воды могут составлять 10-12 л в сутки и требуют немедленного восполнения.

medbe.ru