Пища с точки зрения химика

Е.В.ГРУЗИНОВ

Минеральные вещества

Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры и углеводы. Однако без них жизнь человека невозможна. Особенно важна их роль в построении костной ткани. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма: водно-солевом и кислотно-щелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ.

Вы когда-нибудь наблюдали, как малыш увлеченно грызет кусок мела или известняка? Что это означает? Всего лишь то, что ребенок самостоятельно, доступными ему средствами, стремится пополнить в организме недостаток кальция.

Обычно минеральные вещества делят на две группы. Первая – состоит из макроэлементов, содержащихся в пище в больших количествах. К ним относят кальций, фосфор, магний, натрий, калий, хлор, серу. Вторая – состоит из микроэлементов, концентрация которых в организме невелика. В эту группу входят железо, цинк, йод, фтор, медь, марганец, кобальт, никель.

Макроэлементы

Кальций непосредственно участвует в самых сложных процессах, например таких, как свертывание крови, поддержание необходимого равновесия между возбуждением и торможением коры головного мозга, расщепление резервного полисахарида – гликогена, поддержание должного кислотно-щелочного равновесия внутри организма и нормальной проницаемости стенок кровеносных сосудов. Кроме того, длительный недостаток кальция в пище нежелательно сказывается на возбудимости сердечной мышцы и ритме сокращений сердца. Рацион взрослого человека должен содержать от 0,8 до 1 г кальция.

Больше всего кальция (120 мг%) содержится в молоке и молочных продуктах, например в сыре около 1000 мг% (мг% – это миллиграмм вещества на 100 г продукта, условно принимаемого за 100%). Почти 80% всей потребности в кальции удовлетворяется молочными продуктами. Однако в некоторых растительных продуктах содержатся вещества, уменьшающие всасывание кальция. К их числу относятся фитиновые кислоты в злаковых и щавелевая кислота в щавеле и шпинате. В результате взаимодействия этих кислот с кальцием образуются нерастворимые фитаты и оксалаты кальция (соли фитиновой и щавелевой кислот соответственно), которые затрудняют всасывание и усвоение этого элемента. Пища, богатая жирами, также замедляет усвоение кальция.

Среди овощей и фруктов высоким содержанием кальция отличаются фасоль, хрен, зелень петрушки, репчатый лук, урюк и курага, яблоки, сушеные персики, груши, сладкий миндаль.

При склонности организма к повышенной свертываемости крови и образованию тромбов в кровеносных сосудах количество продуктов, богатых кальцием, в рационе должно быть снижено.

Фосфор входит в состав фосфопротеидов, фосфолипидов, нуклеиновых кислот. Соединения фосфора принимают участие в важнейших процессах обмена энергии. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) и креатинфосфат являются аккумуляторами энергии, с их превращениями связаны мышление и умственная деятельность, жизнеобеспеченность организма.

Потребность в фосфоре для взрослых составляет 1200 мг в день. Относительно много фосфора содержат, мг%: рыба – 250, хлеб – 200, мясо – 180, еще больше фасоль – 540, горох – 330, овсяная, перловая и гречневая крупы – 320–350, сыр – 500–600. Основное количество фосфора человек потребляет с молоком и хлебом. Обычно усваивается 50–90% фосфора. Если человек употребляет растительные продукты, то в этом случае фосфора поглощается меньше, поскольку он в значительной части находится там в виде трудно усваиваемой фитиновой кислоты.

Для правильного питания важно не только абсолютное содержание фосфора, но и соотношение его с кальцием, которое считается оптимальным для взрослого человека – 1:1,5. При избытке фосфора может происходить выведение кальция из костей, а при избытке кальция развивается мочекаменная болезнь.

Магний участвует в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, обмене углеводов и энергетическом обмене. По данным Института питания РАМН, потребность в магнии для взрослых – 400 мг в день. Почти половина этой нормы удовлетворяется хлебом и крупяными изделиями. В хлебе содержится 85 мг% магния, овсяной крупе – 116, ячневой – 96, фасоли – 103 мг%. Из других источников питания следует отметить орехи – 170–230 мг% и большинство овощей – 10–40 мг% магния. В молоке и твороге содержится относительно мало магния – 14 и 23 мг% соответственно. Однако в отличие от растительных продуктов магний находится в них в легко усвояемой форме – в виде цитрата магния (магниевой соли лимонной кислоты). В связи с этим молочные продукты, потребляемые в значительных количествах, являются существенным источником магния для организма человека.

При нормальном питании организм, как правило, полностью обеспечивается магнием. Однако следует помнить, что избыток магния снижает усвояемость кальция. Оптимальное соотношение кальция и магния 1:0,5, что обеспечивается обычным подбором пищевых продуктов. При этом следует учитывать, что больше всего магния содержат продукты растительного происхождения, особенно пшеничные отруби, соевая мука, сладкий миндаль, горох, пшеница, абрикосы, белокочанная капуста.

Натрий участвует в образовании желудочного сока, регулирует выделение почками многих продуктов обмена веществ, активирует ряд ферментов слюнных желез и поджелудочной железы, а также более чем на 30% обеспечивает щелочные резервы плазмы крови. Кроме того, ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, это задерживает воду в организме.

Содержание природного натрия в пищевых продуктах относительно невелико – 15–80 мг%; его потребляют не более 0,8 г в день. Но обычно взрослый человек «съедает» натрия больше –

4–6 г в день, в том числе около 2,4 г натрия с хлебом и 1–3 г при подсаливании пищи. Основное количество натрия – около 80% – организм получает при поглощении продуктов с добавлением поваренной соли.

В древности человек не добавлял соль в пищу. Поваренную соль в питании начали использовать примерно в последние две тысячи лет, сначала как вкусовую приправу, а затем и как консервирующее средство. Однако до сих пор многие народности Африки, Азии и Севера прекрасно обходятся без пищевой соли.

Потребность в натрии существует, но она невелика – около 1 г в день и в основном удовлетворяется обычной диетой без добавления пищевой соли (0,8 г в день). Однако потребность в этом макроэлементе существенно возрастает при сильном потоотделении в жарком климате или при больших физических нагрузках. Вместе с тем установлена прямая зависимость между избыточным потреблением натрия и гипертонией. С наличием натрия в организме связывают также способность тканей удерживать воду. В связи с этим избыточное потребление поваренной соли перегружает почки; при этом страдает и сердце. Вот почему при заболеваниях почек и сердца рекомендуется резко ограничить потребление соли. Для большинства людей совершенно безвредно 4 г натрия в день. Другими словами, помимо 0,8 г естественного натрия можно потреблять еще 3,2 г натрия, т. е. 8 г поваренной соли.

Калий – внутриклеточный элемент, регулирующий кислотно-щелочное равновесие крови; участвует в передаче нервных импульсов и активирует работу ряда ферментов. Считается, что калий обладает защитным действием против нежелательного действия избытка натрия и нормализует давление крови. По этой причине в некоторых странах предложено выпускать поваренную соль с добавлением хлорида калия.

В большинстве продуктов содержание калия колеблется в пределах 150–170 мг%. Заметно больше его лишь в бобовых, например в горохе – 870, фасоли – 1100 мг%. Много калия содержится в картофеле – 570, яблоках и винограде – около 250 мг%.

Ежедневная потребность взрослого человека в калии составляет 2500–5000 мг и удовлетворяется обычным рационом за счет картофеля, которого в нашей стране потребляется относительно много.

Хлор участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы; активирует ряд ферментов. Естественное содержание хлора в пищевых продуктах колеблется в пределах 2–160 мг%. Рацион без добавления поваренной соли содержал бы около 1,6 г хлора. Основное его количество (до 90%) взрослые получают с поваренной солью.

Потребность в хлоре (около 2 г в день) с избытком удовлетворяется обычным рационом, содержащим 7–10 г хлора; из них около 4 г мы получаем с хлебом и 1,5–4,6 г при подсаливании пищи поваренной солью.

Малосоленая пища рекомендуется при ревматизме, гнойных процессах в легких, ожирении, сахарном диабете, аллергических состояниях, переломах костей и, как уже отмечалось, заболеваниях сердечно-сосудистой системы и почек.

Кроме того, малосоленая пища полезна при заболеваниях поджелудочной железы, печени и желчевыводящих путей, некоторых болезнях желудка, а также в тех случаях, когда в лечебно-профилактических целях назначаются гормональные препараты.

Сера в организме человека – непременная составная часть клеток, ферментов, гормонов, в частности инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой, и серосодержащих аминокислот. Довольно много ее в нервной, соединительной и костной тканях. Считается, что суточный пищевой рацион взрослого здорового человека должен содержать 4–5 г серы. Такое ее количество обычно обеспечивает правильно организованное питание, которое включает мясо, куриное яйцо, овсяную и гречневую крупы, хлебобулочные изделия, молоко, сыры, бобовые и капусту.

Микроэлементы

Железо незаменимо в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена. Примерно 55% железа входит в состав гемоглобина эритроцитов, около 24% участвует в формировании красящего вещества мышц (миоглобина), примерно 21% откладывается «про запас» в печени и селезенке. Суточная потребность взрослого здорового человека в железе составляет 10–20 мг и восполняется обычным сбалансированным питанием. Однако следует учитывать, что при использовании в пище хлеба из муки тонкого помола, содержащей мало железа, у городских жителей весьма часто наблюдается дефицит железа. Обращает на себя внимание тот факт, что зерновые продукты, богатые фосфатами и фитином, образуют с железом труднорастворимые соли и снижают его усвояемость организмом. Так, если из мясных продуктов усваивается около 30% железа, то из зерновых – не более 10%. Чай также снижает усвояемость железа из-за связывания его с дубильными веществами с образованием труднорасщепляемого комплекса. Люди, страдающие железодефицитной анемией, должны поэтому употреблять больше мяса и не злоупотреблять чаем.

Наиболее богаты железом сушеные белые грибы, печень и почки убойного скота, персики, абрикосы, рожь, зелень петрушки, картофель, репчатый лук, тыква, свекла, яблоки, айва, груши, фасоль, чечевица, горох, толокно, куриное яйцо, шпинат.

Цинк – элемент, значение которого определяется тем, что он входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене, и многих важных ферментов, обеспечивающих должное течение окислительно-восстановительных процессов и тканевого дыхания. Специфические последствия длительного недостатка цинка в пище – это прежде всего снижение функции половых желез и гипофиза головного мозга. Чтобы этого не случилось, взрослый здоровый человек должен ежедневно получать с пищей 10–15 мг цинка, которого больше всего в мясе гусей, фасоли, горохе, кукурузе, говядине, свинине, курице, рыбе, говяжьей печени, а также в молоке, яблоках, груше, сливе, вишне, картофеле, капусте, свекле и моркови.

Йод является необходимым элементом, участвующим в выработке щитовидной железой гормона тироксина, поэтому почти половина его концентрируется именно в этой железе. При длительном недостатке йода в пище развивается зобная болезнь (тиреотоксикоз). Особенно чувствительны к недостатку йода дети школьного возраста. Потребность в нем колеблется в пределах 100–150 мкг в день. Содержание йода в пищевых продуктах обычно невелико – 4–15 мкг%. Однако в морской рыбе его содержится около 50 мкг%, печени трески – до 800, морской капусте в зависимости от вида и сроков сбора – от 50 до 70 000 мкг%. Следует учитывать, что при длительном хранении или тепловой обработке пищи теряется от 20 до 80% этого микроэлемента.

Содержание йода в наземных растительных и животных продуктах сильно зависит от его количества в почвах. В районах, где йода в почве мало, чаще всего в горных районах, содержание его в пищевых продуктах может быть в 10–100 раз меньше среднего. В этих районах для предупреждения зобной болезни добавляют в поваренную соль небольшие количества йодида калия –

25 мг на 1 кг соли. Однако срок хранения такой соли всего полгода, поскольку йод при хранении соли постепенно улетучивается.

Фтор – элемент, при недостатке которого развивается такая болезнь зубов, как кариес, приводящая к разрушению зубной эмали. Потребность в нем взрослого человека составляет 3 мг в день. При этом одну треть фтора человек получает с пищей и две третьих – с водой. В пищевых продуктах фтора обычно содержится мало. Исключение составляет морская рыба – в среднем 500 мг%, при этом в скумбрии содержится до 1400 мг%.

В районах, где фтора в воде меньше 0,5 мг/л, производят ее фторирование. Однако избыточное потребление фтора также нежелательно, поскольку вызывает флуороз, выражающийся в пятнистости зубной эмали.

Медь необходима для регулирования процессов снабжения клеток кислородом, образования гемоглобина и «созревания» эритроцитов. Она также способствует более полной утилизации организмом белков, углеводов и повышению активности инсулина. Для осуществления всех этих процессов здоровому человеку необходимо 2 мг меди, которая, как правило, содержится в рационе, включающем горох, овощи и плоды, мясо, хлебобулочные изделия, рыбу. Считается также, что 1 л питьевой воды содержит 1 мг меди. Больше всего ее в печени убойных животных.

Марганец активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров. Важной также считается способность марганца усиливать действие инсулина и поддерживать определенный уровень холестерина в крови. В присутствии марганца организм полнее использует жиры. Сравнительно богаты этим микроэлементом крупы (в первую очередь овсяная и гречневая), фасоль, горох, говяжья печень и многие хлебобулочные изделия, которыми практически восполняется суточная потребность человека в марганце – 5,0–10,0 мг.

Кобальт находится в составе витамина В12 (кобаламин), содержащего его около 4,5%. При недостаточном потреблении кобальта проявляются некоторые нарушения функции центральной нервной системы, малокровие, снижение аппетита.

Кобальт способен избирательно угнетать дыхание клеток злокачественных опухолей и тем самым, конечно, их размножение. Другим специфическим достоинством кобальта считают его способность в два–четыре раза интенсифицировать противомикробные свойства пенициллина. Больше всего кобальта содержат говядина, виноград, редис, салат, шпинат, свежий огурец, черная смородина, клюква, репчатый лук, говяжья и особенно телячья печень. В сутки человек должен поглощать с пищей 0,1–0,2 мг кобальта.

Никель в сочетании с кобальтом, железом, медью также участвует в процессах кроветворения, а самостоятельно – в обмене жиров, обеспечении клеток кислородом. В определенных дозах никель активизирует действие инсулина. Потребность в никеле вполне обеспечивается рациональным питанием, содержащим, в частности, мясо, овощи, рыбу, хлебобулочные изделия, молоко, фрукты и ягоды.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://chemistry.narod.ru/