7.3 Мікроелементи

Ферум

Ферум – широко розповсюджений в природі елемент. В організмі людини міститься від 3 до 5 г Феруму. З цієї кількості 70...80% припадає на Ферум гемоглобіну. Ферум виявлений у складі більш ніж 70 різних за своїми функціями ферментів.

Ферумвмісні біомолекули виконують чотири основні функції:

– транспорт електронів (цитохроми, ферумсульфурпротеїди);

– транспорт і депонування кисню (міоглобін, гемоглобін, еритрокруорин, гимеритрин, хлорокруорин);

– участь у формуванні активних центрів окиснювально-відновних ферментів (оксидази, гідроксилази, супероксиддисмутази та ін.);

– транспорт і депонування Феруму (сидерофіліни, і серед них найбільш вивченим є  трансферин, гемосидерин, феритин, сидерохроми).

Ферум входить до складу гемоглобіну і міоглобіну, ферменту каталази та ін., завдяки яким він приймає участь в кровотворенні, тканинному диханні і виконує інші функції. Ферум входить до складу гемопротеїд-цитохрому Р-450, що приймає участь в знешкодженні сторонніх речовин, що потрапляють в організм людини. Інший фермент, що містить Ферум, – тиреопероксидаза –  приймає участь в синтезі гормонів щитовидної залози. Ферум ферменту мієлопероксидази приймає участь в процесах фагоцитозу і лізису мікроорганізмів, тобто в підтримці імунітету.

Ферум засвоюється в шлунку і кишечнику, але переважно в дванадцятипалій кишці, причому двовалентний Ферум засвоюється набагато краще за тривалентний, що міститься в харчових продуктах. Відновники, такі як аскорбінова і лимонна кислоти, тваринний білок, деякі органічні кислоти, перетворюють тривалентний Ферум на двовалентне і тим самим підвищують його адсорбцію. Сприяють його всмоктуванню деякі прості вуглеводи – лактоза фруктоза, сорбіт, а також амінокислоти – гістидин, цистеїн і лізин. У продуктах є речовини, які пригноблюють всмоктування Феруму: фітин, клітковина висівок, соєвий білок, фосфати, деякі компоненти чаю і кави.

Ферум з тваринної їжі засвоюється у декілька разів краще (до 30%), ніж з рослинної (до 10%). Так, за даними ВООЗ, аліментарні ферумдефіцитні стани широко розповсюджені серед усіх верств населення країн, що розвиваються, де переважає рослинне харчування. У економічно ж розвинених країнах (Англія, Франція, Швеція та ін.) виявляється тільки прихований дефіцит Феруму.

Добова потреба дорослої людини в Ферумі складає в середньому 10...18 мг.

Нестача Феруму є найбільш частою причиною прояву анемії. За даними ВООЗ, 80% усіх аліментарних анемій складають ферумдефіцитні. Дефіцит Феруму, або гіпосидероз, досі залишається широко розповсюдженою патологією, на яку страждає кожен п’ятий житель нашої планети. В випадку гіпосидерозу знижується концентрація гемоглобіну, вміст еритроцитів в крові, активність ферумвмісних ферментів. Причиною захворювання є недостатньо збалансоване харчування. Нормалізація гемоглобіну настає зазвичай через 3...4 тижні з початку лікування. Вміст Феруму в деяких харчових продуктах наведений в таблиці 7.7.

Таблиця 7.7 – Вміст Феруму в харчових продуктах

Зустрічаються також і стани організму, пов’язані з надмірним вмістом Феруму в організмі, – сидероз, або гіперсидероз. Екзогенний (зумовлений зовнішніми причинами) сидероз нерідко спостерігається у шахтарів, що приймають участь в розробці червоних залізних руд, і у електрозварювальників. Ендогенний (через внутрішні причини) сидероз найчастіше виникає в результаті підвищеного руйнування гемоглобіну в організмі. До ранніх симптомів сидерозу відноситься збільшення печінки, що потім викликає цукровий діабет і прогресуюче потемніння шкіри.

Купрум

Купрум – один з найважливіших незамінних мікроелементів. Купрум приймає участь в процесах утворення крові, білковому і вуглеводному обміні, окиснювально-відновних реакціях організму. Вона входить до складу окиснювально-відновних ферментів (аскорбатоксидази, поліфенолоксидази), активізує дію вітамінів групи В. Добова потреба – 2 мг.

Джерела Купруму – печінка, особливо яловича, м’ясо, риба, бобові, горіхи, вівсяна і гречана крупи. Купрум, що потрапляє в організм, засвоюється лише на 30%, а решта його кількості виводиться через шлунково-кишковий тракт.

Цинк

Цинк виявлений в усіх органах і тканинах, де його кількість коливається в широких межах. Скелетні м’язи є найбільш багатими на Цинк.

Нині Цинк знайдений у більше, ніж в 200 металоферментах, що приймають участь в найрізноманітніших метаболічних процесах, включаючи синтез і розпад вуглеводів, жирів, білків і нуклеїнових кислот. Алкогольдегідрогеназа, присутня в печінці й інших органах, окиснює етанол, інші первинні і вторинні спирти, стероїди, а також вітамін А.

Цинку належить важлива роль в синтезі білку і нуклеїнових кислот. Він є присутнім в усіх вивчених нині нуклеотидилтрансферазах, а його відкриття в зворотних транскриптазах уперше дозволило встановити тісний взаємозв’язок з процесами канцерогенезу. Цинк є необхідним для стабілізації структури ДНК, РНК і рибосом.

Цинк виконує різноманітні функції в організмі: приймає участь в процесах дихання, білкового і нуклеїнового обміну, формуванні імунітету. Він є необхідним для синтезу колагену, регулює смакову і нюхову чутливість, захищає печінку від хімічного ураження, необхідний для формування кісток, приймає участь в процесі запобігання формуванню вільних радикалів, сприяє регенерації еритроцитів і гемоглобіну, забезпечує реалізацію біологічної дії вітамінів А і фолієвої кислоти (кровотворення). Цинк відіграє важливу роль в реалізації гормональних функцій в організмі. Він безпосередньо впливає на продукування і функціонування інсуліну, й тим самим на увесь спектр інсулінозалежних процесів. У чоловіків приймає участь в синтезі тестостерону і функціонуванні статевих залоз, в силу чого простежується зв’язок між рівнем Цинку в організмі і потенцією. Як інгібітор 5-α-редуктази, Цинк регулює рівень метаболіту тестостерона-дигідротестостерона, надлишок якого зумовлює гіперплазію простати. Цинк є необхідним фактором і для жіночого організму, оскільки входить в структуру рецепторів для естрогену, регулюючи таким чином усі естрогенозалежні процеси. Він є важливим для функціонування тимусу і нормального стану імунної системи організму. Як компонент білку, що переносить ретинол, Цинк разом з вітаміном А і вітаміном С перешкоджає виникненню імунодефіцитів, стимулює синтез антитіл і має противірусну дію. Він підвищує стійкість до стресів і простудних захворювань, має антивірусні і антитоксичні властивості.

Добова потреба в Цинку складає 10...15 мг.

Надлишок Цинку викликає серйозні фізіологічні порушення в організмі.

Варто пам’ятати, що харчові продукти, особливо кислі і жирові, не можна обробляти в цинковому посуді, оскільки Цинк може переходити в продукти і, накопичуючись у великих кількостях, викликати отруєння людей. Виключення складає тільки холодна питна вода.

Основним джерелом Цинку для людей є продукти тваринного походження: печінка, яловичина, яйця.

Вміст Цинку в харчових продуктах наведений в таблиці 7.8.

Таблиця 7.8 – Вміст Цинку в харчових продуктах.

Йод

Йод відноситься до найважливіших ессенціальних мікроелементів, які постійно містяться в живих організмах і є незамінними. Цей мікроелемент є необхідним для синтезу гормонів щитовидної залози, без яких неможливе нормальне функціонування людського організму. У організмі дорослої людини міститься 20...50 мг Йоду і приблизно 1/3 його припадає на частку щитовидної залози, яка є найважливішим органом внутрішньої секреції, що виробляє тиреоїдні гормони, і саме вони примушують дихати тканини нашого тіла, регулюють усі види обміну речовин і діяльність кожного органу, включаючи головний мозок. Йод знаходиться і в інших органах, в крові він циркулює у формі йодиду і в зв’язаному з білками стані.

Нестача Йоду в їжі призводить перебудови функцій щитовидної залози і формується зоб. Встановлено, що йододефіцитні захворювання (ЙДЗ) – одні з найбільш поширених неінфекційних захворювань людини.

Дефіцит Йоду збільшує частоту вродженого гіпотиреозу, призводить до безповоротних порушень мозку плода і новонароджених, призводить до розумової відсталості (кретинізму, олігофренії).

На думку експертів ВООЗ, нестача Йоду є найпоширенішою формою розумової відсталості, яку можна попередити. Дослідженнями, виконаними останніми роками в розвинених країнах світу, встановлено, що середні показники розумового розвитку в регіонах з вираженим Йодним дефіцитом є на 15...20% нижчими, ніж за його відсутності.

Йододефіцитним захворювання можна запобігти шляхом проведення масової йодної профілактики за допомогою фармацевтичних таблетованих препаратів, біологічно-активних добавок (БАД) різних форм, а також харчових продуктів багатих Йодом або збагачених ним.

Добова потреба людини в Йоді – 0,10 – 0,15 мг.

Для регулювання вмісту Йоду в їжі в продукти харчування, у воду і в кухонну сіль вводять Йод. Найбільш ефективним способом попередження дефіцитних станів і оптимізації забезпеченості організму Йодом є використання для приготування і досолювання їжі йодованої солі зі вмістом йодиду 25...55 мкг/г.

Слід зазначити, що кількість Йоду в одних і тих же продуктах значно коливається в залежності від концентрації мікроелементу в ґрунті і у воді. Високий вміст Йоду спостерігається в морських водоростях (ламінарії) – 160...800 мг/100 г сухої маси, морській рибі і морепродуктах – 300...3000 мкг/100 г. Йод міститься (в середньому, мкг/100 г) і в таких харчових продуктах, як: яйця (60), молоко (45), цибуля (44), щавель (39), капуста білокачанна (37), морква, печінка яловича (35), картопля (32), квасоля (24), хліб житній, баклажани (14), огірки (11), хліб пшеничний, горох(10), риба річкова (9).

Селен

В ході еволюції для підтримки нормальної життєдіяльності в організмі людини сформувалися і функціонують три основні системи – антиоксидантна, імунна і детоксикаційна. Одним з мікроелементів, який приймає участь в роботі усіх цих систем, є Селен.

Цей мікроелемент приймає активну участь в цілому ряді метаболічних реакцій. Селен є необхідним для нормальної роботи щитовидної залози, оскільки він – один з мікроелементів, що підтримують її життєдіяльність. Адже саме ця залоза приймає участь у більшості обмінних реакцій. Збої в роботі щитовидної залози призводять до порушення росту і розвитку організму, кретинізму і інших захворювань. Тому нестача Селену в організмі призводить до таких серйозних хвороб, як анемія, діабет, інфаркт міокарду, рак.

Основна біологічно активна форма Селену в організмі – селеноцистеїн. Селеновмісні протеїни – це групи ферментів, що приймають участь в утворенні ферментативної ланки антиоксидантного захисту. До них відносять глутатіонпероксидази, що служать каталізаторами у відновленні пероксиду водню і органічних пероксидів, що запобігає процесу окиснювального руйнування біомембран в організмі. Ці ферменти відіграють важливу бар’єрну роль у випадку надходження агресивних пероксидних сполук разом з компонентами їжі. Активна робота глутатіонпероксидаз підтримується саме за рахунок Селену.

Окиснювальне руйнування біомембран – це процес, який призводить до порушення структурної і функціональної цілісності мембран клітин, сприяє підвищенню проникності і зниженню стійкості клітинних структур до ушкоджень. Особливо страждає за нестачі Селену серцево-судинна система, що проявляється прогресуючим атеросклерозом і слабкістю серцевого м’язу.

Селен в якості активного центру виступає і в таких селеноцистеїнових ферментах, як дейодинази. Вони приймають активну участь в нормалізації роботи щитовидної залози. Їх основне завдання полягає в трансформації тетрайодтріоніну в активний тіреогормон трийодтрионін. Тут якраз і проявляється необхідність дотримання балансу спільної присутності в організмі Йоду і Селену. Тільки за таких умов стає можливою ефективна діяльність щитовидної залози.

У ряді країн успішно реалізуються національні програми з ліквідації селенодефіциту людини. Наприклад у Фінляндії, починаючи з 1981 р., Селен є обов’язковою складовою мінеральних добрив, що вносяться під зернові і кормові культури. Такий підхід дозволив досягти збільшення тривалості життя фінів на 15 – 18 років. У інших країнах – США, Англії, Франції, Голландії – Селеном збагачують корми тварин.

ВООЗ рекомендує споживати 50 мкг Селену на добу. Згідно з міжнародними рекомендаціями, добова лікувально-профілактична доза селеновмісних препаратів для дорослої людини складає 100 мкг.

Доза Селену 1 мг на добу для людського організму є токсичною.

Основними харчовими джерелами Селену для людини є продукти моря – риба (особливо оселедець), краби, омари, лангусти, креветки і кальмари; субпродукти – свинячі і яловичі нирки, печінка і серце; яйця.

З продуктів рослинного походження багаті Селеном пшеничні висівки, пророслі зерна пшениці, зерна кукурудзи, томати, дріжджі, гриби і часник. Дріжджі, особливо пивні, вважаються найкращим джерелом Селену не лише тому, що в них його багато, але і тому, що він знаходиться в легко засвоюваній і біологічно активній формі.

Флуор

Майже 99% усього Флуору в організмі знаходиться в твердих тканинах. Флуор має високу спорідненість до білкової матриці емалі і включається в емаль зубного зачатка ще до початку його мінералізації. Флуор виявляє виражену вибірковість до твердих тканин і приймає участь в їх мінералізації. Елемент відіграє істотну роль не лише в початкових стадіях мінералізації твердих тканин, але і здатний попереджати їх демінералізацію.

За нестачі надходження Флуору в організм у дітей і дорослих розвивається карієс зубів. Відмічена пряма кореляція між низьким вмістом Флуору в раціоні і частотою виникнення карієсу зубів.

За надлишку Флуору розвивається флюороз зубів і кісток скелета. Так, на зубах з’являються плями білого, жовтого або коричневого кольору. Зуби стають більш крихкими і більш ламкими, спостерігається їх підвищена стиранність.

Флуорид-іон, що надходить з їжею, всмоктується в шлунку і тонкій кишці, причому швидкість і ступінь цього процесу визначається величиною дози, типом сполук Флуору, якісним і кількісним складом їжі. Засвоєння відбувається за принципом простої дифузії.

Потреба організму у Флуорі – 0,5...1,0 мг на добу.

Основним джерелом Флуору є такі харчові продукти, як риба (особливо тріска і сом), баранина, телятина, вівсяна каша, хліб грубого помелу, печінка, горіхи, чай. У місцевостях, в яких ґрунти і води збіднені Флуором, його додають у воду, воду флуорують.

Манган

Манган входить до складу багатьох ферментів, відіграє важливу роль в процесах росту, кровотворення, утворення кісткової тканини.

Добова потреба в Мангані – 5...10 мг. У рослинних харчових продуктах Мангану міститься більше, ніж в тваринах.

Нестача Мангану часто фіксують у випадку різних форм анемії. Нестача Мангану в їжі може призвести до розвитку остеопорозу, причому прийом Кальцію посилює цей дефіцит, оскільки утруднює його засвоєння в організмі.

Основними джерелами Мангану є, мкг/100 г: фундук – 4200, чорна смородина – 1300, капуста білокачанна – 300, картопля – 170, риба і рибопродукти – 100...120.

Кобальт

Кобальт є надзвичайно важливим в організмі для кровотворення, поліпшення обміну речовин.

До теперішнього часу учені сперечаються щодо ролі Кобальту в розвитку онкологічних захворювань. З одного боку в крові онкологічних хворих вміст Кобальту є підвищеним в 1,5...2,5 рази в порівнянні з нормою. З іншого – встановлена гальмівна дія Кобальту на ріст деяких різновидів пухлинних клітин. Цей аспект дії цього мікроелемента ще до кінця не вивчений і вимагає подальших досліджень.

Добова потреба в Кобальті складає 0,1 – 0,2 мг.

Після відкриття фізіологічного значення солей Кобальту, коли їх стали широко використовувати як стимулятори кровотворення, була встановлена також їх токсичність.

Надлишок Кобальту в добовому харчовому раціоні призводить до кардіопатії з вираженою сердечною недостатністю. У робітників, що контактують з Кобальтом, спостерігаються кашель, диспептичні розлади, порушення нюху, хронічні риніти, ларингіт, фарингіти. За тривалого контакту можуть розвинутися хронічний бронхіт, пневмонія, пневмосклероз.

За достатнього вмісту в їжі овочів і фруктів організм людини, як правило, не відчуває нестачі або надлишку Кобальту.

Основними харчовими джерелами Кобальту для людини є: капуста, картопля, цибуля, часник, салат, морква, груші, абрикоси, виноград, смородина, суниця.

Хром

Хром посилює дію інсуліну в усіх метаболічних процесах, регульованих цим гормоном.

Добова потреба в хромі коливається в межах 50...200 мкг.

За нестачі Хрому у людини відзначається зниження толерантності до глюкози, підвищення концентрації інсуліну в крові.

Найбільш значимими харчовими джерела Хрому є: чорний перець, теляча печінка, пророслі зерна пшениці, пивні дріжджі, хліб з борошна грубого помелу. Особливо важливо, що Хром в цих продуктах міститься у біологічно активній і легко засвоюваній формі.

Молібден

Молібден входить до складу ряду ферментів (сульфітоксидаза, альдегідрогідрогеназа, ксантиноксидаза, нітратредуктаза).

Ксантиноксидаза є важливим ферментом обміну пуринів, що каталізує реакцію, яка завершує утворення сечової кислоти в організмі.

Сульфітоксидаза перетворює сульфіт на сульфат і строго специфічна до свого субстрату.

Молібден відіграє важливу роль в організмі, оскільки приймає участь в процесі детоксикації, активує фермент, що запобігає утворенню канцерогенних нітрозамінів. Сприяє затриманню в організмі Флуору і таким чином перешкоджає розвитку карієсу.

За надмірного надходженні в організм може розвинутися "молібденова подагра".

Добова потреба в Молібдені складає 0,1...0,5 мг

Нестача Молібдену призводить до затримки росту, деформації кісток, анемії.

Основними харчовими джерелами Молібдену для людини є продукти рослинного походження (зернові і бобові культури), а також яловича печінка і нирки.

Вплив технологічної обробки на мінеральний склад харчових продуктів.

Під час переробки харчової сировини, як правило, відбувається зниження вмісту мінеральних речовин (окрім додавання харчової солі). У рослинних продуктах вони втрачаються з відходами. Так, вміст ряду макро- і особливо мікроелементів в процесі отримання крупи і борошна після обробки зерна знижується, оскільки в оболонках, що видаляються, і зародках цих компонентів знаходиться більше, ніж в цілому зерні. Порівняльний аналіз мінерального складу в пшеничному борошні вищого ґатунку і в борошні з цільнозмеленого зерна наведений в таблиці 7.9.

Наприклад, в середньому, в зерні пшениці і жита зольних елементів міститься приблизно 1,7%, у борошні ж, в залежності від сорту від 0,5 (у вищому сорті) до 1,5% (в обойному). В результаті очищення овочів і картоплі втрачається від 10 до 30% мінеральних речовин. Якщо їх піддають тепловій кулінарній обробці, то в залежності від технології (варіння, обсмажування, тушкування) втрачається ще від 5 до 30%.

М’ясні, рибні продукти і птиця в основному втрачають такі макроелементи, як Кальцій і Фосфор, під час відділення м’якоті від кісток.

Таблиця 7.9. – Вміст мікро- і макроелементів в пшениці

За теплової кулінарної обробки (варіння, смаження, тушкування) м’ясо втрачає від 5 до 50% мінеральних речовин. Проте якщо обробку здійснювати у присутності кісток, що містять багато Кальцію, то можливе збільшення вмісту Кальцію в кулінарних оброблених м’ясних продуктах на 20%.

У технологічному процесі за рахунок недостатньо якісного устаткування може переходити в кінцевий продукт деяка кількість мікроелементів. Так, у виготовленні хліба під час приготування тіста в результаті його контакту з устаткуванням вміст Феруму може збільшуватися на 30%. Цей процес є небажаним, оскільки разом із Ферум в продукт можуть переходити і токсичні елементи, що містяться у вигляді домішок в металі. Під час зберігання консервів у бляшаних збірних (тобто спаяних) банках з неякісно виконаним припоєм або у випадку порушення захисного лакового шару в продукт можуть переходити такі високотоксичні елементи як Плюмбум, Кадмій, а також Станум.

Слід врахувати, що ряд металів, таких як Ферум і Купрум, навіть в невеликих концентраціях можуть викликати небажане окиснення продуктів. Їх каталітична окислювальна здатність особливо яскраво проявляється відносно жирів і жирових продуктів. Так, наприклад, за концентрації Феруму вище 1,5 мг/кг і Купруму 0,4 мг/кг у випадку тривалого зберіганні вершкового масла і маргарину ці метали призводять до згіркнення продуктів.

У випадку зберігання напоїв у присутності Феруму вище 5 мг/л і Купруму 1 мг/л часто спостерігається помутніння напоїв.