3.1 Поняття екологічно безпечного харчування
3.2 Загальні уявлення про обмін речовин та енергію
3.3 Основні види харчових речовин
3.3.1 Білки
3.3.2 Жири
3.3.3 Холестерин
3.3.4 Вуглеводи
3.3.5 Вітаміни
3.3.5.1 Класифікація вітамінів
3.3.5.2 Вітаміни, розчинні в жирах
3.3.5.3 Вітаміни, розчинні в воді
3.3.6 Мінеральні речовин
3.3.6.1 Макрокомпоненти: властивості і вплив на
організм людини
3.3.6.2 Мікрокомпоненти: властивості і вплив на
організм людини
· Поняття екологічно безпечного харчування
Для людини харчування – це основний (і чи не єдиний керований) чинник, що забезпечує здоров’я, нормальний розвиток, довголіття, творчий потенціал, продуктивність праці. Людина споживає дари природи, постійно змінюючи, модифікуючи їх у процесі життєдіяльності. Рівень виробництва харчової продукції визначає якість життя спільноти людей, їх працездатність, впливає на долі цілих народів.
Аналіз динаміки харчування різних груп населення України свідчить про те, що за останнє десятиліття істотно порушилася структура харчування українців. Встановлені значні відхилення від формули збалансованого харчування передусім за рівнем споживання вітамінів, хімічних макро- і мікроелементів, біологічно цінних поживних речовин рослинного походження та інших біологічно активних речовин, які виконують важливу роль у підтриманні нормального обміну речовин, структури і функцій різних органів і систем.
Одноманітне жировуглеводне харчування більшої частини населення зумовило збільшення маси тіла у 30 % жінок, 15 % чоловіків та 10 % дітей. Порушення харчового статусу дітей, значне зниження рівня харчування вагітних жінок та матерів-годувальниць у нашій державі призвело до зменшенням значень середніх антропометричних показників за останні 10 років.
Спостерігається значне погіршення екологічної ситуації і забруднення харчових продуктів токсичними речовинами, що призводить до їх надходження в організм в кількостях, що перевищують допустимі рівні. До груп ризику потрапляють передусім діти, в них виникає синдром екологічної дезадаптації та екопатології.
Параметри національного здоров’я потребують системно-комплексного програмного підходу до вирішення проблеми харчування населення. Пильна увага до цієї проблеми є очевидною, тим більше, що навіть за достатнього в перспективі продовольчого забезпечення населення, враховуючи зниження його енергетичних потреб і ускладнення екологічної обстановки, повністю і своєчасно ліквідувати існуючі нині дефіцити в харчовому статусі в найближчому майбутньому буде неможливо. Проблема раціонального харчування складна і широкомасштабна. Вона – своєрідне відображення соціального добробуту країни та населення і наразі в Україні не вирішена, оскільки відсутня єдина державна політика в галузі харчування. Проте слід зазначити, що причиною порушення структури харчування населення України є не тільки низька купівельна спроможність, а й низька культура споживання, неосвіченість у галузі харчування.
Термін “ екотрофологія ” (грец. ойкос – місце проживання, трофе – харчування, логос – вчення, наука) вперше був застосований у Німеччині в середині 1960-х років до вчення, яке об’єднувало науки про харчування людини та економіку домашнього господарювання. В Україні цей науковий напрям став розвиватися з 2003 року, коли в Білоцерківському державному аграрному університеті на екологічному факультеті була створена кафедра екотрофології. Специфіка «української» екотрофології – це акцент на екологічній компоненті харчування людини, що більшою мірою відповідає нинішньому баченню проблем у цій галузі. Екотрофологія – це міждисциплінарний науковий напрям, який охоплює весь харчовий ланцюг і взаємодію системи харчування з навколишнім середовищем, суспільством, економікою, здоров’ям людини.
Екотрофологія навчає як створити умови, що повністю забезпечують потреби різних верств населення в раціональному і збалансованому харчуванні, адекватному національним традиціям і звичкам, віку, професії, стану здоров’я, економічному положенню та екологічній ситуації, відповідно до вимог сучасної медичної науки.
Екотрофологія охоплює всю систему харчування, враховуючи його вплив на здоров’я, довкілля, соціальні та економічні аспекти життя людини, тобто передбачає інтеграцію наук, пов’язаних з харчуванням людини. Вона включає як засоби аграрного виробництва – механізацію, енергетику, добрива, пестициди, так і компоненти харчового ланцюга – виробництво, вирощування продукції, транспортування, зберігання, переробку, пакування, реалізацію, готування, споживання, а також утилізацію відходів.
· Загальні уявлення про обмін речовин та енергію
Фізіологічні особливості організму людини необхідно розглядати з урахуванням його взаємодії з навколишнім середовищем. У цьому випадку можливе більш повне уявлення про джерела небезпек для здоров’я та життя людини. Така взаємодія здійснюється шляхом обміну речовин.
Життєві процеси організму пов’язані з постійним поглинанням речовин з навколишнього середовища та виділенням кінцевих продуктів розпаду в це середовище. Сукупність цих двох процесів складає обмін речовин. Саме обмін речовин створює те єднання, яке існує між живими організмами та навколишнім середовищем.
Обмін речовин властивий як живій, так і неживій природі. Однак між ними існує принципова різниця. Внаслідок обміну речовин неживих тіл останні необоротно руйнуються, тоді як обмін речовин живих організмів з навколишнім середовищем є основною умовою їх існування.
Обмін речовин складається з двох процесів: асиміляції, або анаболізму, – засвоєння речовин та синтез специфічних для кожної тканини сполук, і дисиміляції, або катаболізму, – ферментативного розщеплення органічних речовин та виведення з організму продуктів розпаду.
Внаслідок процесів дисиміляції харчових речовин утворюються продукти розпаду та енергія, які забезпечують хід процесів асиміляції. Взаємозв’язок цих процесів забезпечує існування тваринного організму.
В основі обміну речовин лежить велика кількість хімічних реакцій, які відбуваються в певній послідовності й тісно пов’язані одна з одною. Ці реакції каталізуються ферментами і знаходяться під контролем нервової системи. Обмін речовин можна умовно розділити на зовнішній обмін, який включає надходження харчових речовин в організм та видалення кінцевих продуктів розпаду, і внутрішній, який охоплює всі перетворення харчових речовин у клітинах організму.
Харчові речовини, що потрапили в організм, витрачаються на енергетичні процеси. При розпаді харчових речовин виділяється енергія, яка витрачається на синтез специфічних для даного організму сполук, на підтримку постійної температури тіла, проведення нервових імпульсів та ін.
Основним методом дослідження обміну речовин є метод визначення балансу речовин, які потрапили в організм та видалились зовні, а також їх енергетичної цінності. Баланс енергії визначається на основі даних про калорійність харчових речовин, які вживаються, а також кінцевих продуктів, які виводяться з організму.
Потреба людини в енергії визначається дослідним шляхом і виражається в калоріях. Кількість калорій, які надходять в організм з будь-якими продуктами, називається калорійністю їжі. Енергозабезпечення їжі повинне відповідати енерговитратам організму, тобто енергетичні потреби людини повинні повністю покриватися за рахунок енергетичної цінності харчових продуктів, які входять у раціон людини.
· Основні види харчових речовин
Для нормального функціонування організму щоденний раціон повинен включати 6 основних складових: білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні речовини та воду.
Харчові речовини, які люди отримують разом з їжею, можна умовно розділити на дві групи: ті, які необхідні у великих кількостях, або макрокомпоненти (білки, жири, вуглеводи), та ті, які необхідні у менших кількостях, або мікрокомпоненти (вітаміни та мінеральні речовини).
· Білки
Білки належать до життєво необхідних речовин, без яких неможливе життя, ріст і розвиток організму. Це пластичний матеріал для формування клітин і міжклітинної речовини. Усі складові частини людського організму складаються з білків (м’язи, серце, мозок і навіть кістки містять значну кількість білків). Вони беруть участь в обміні вітамінів, мінеральних речовин, у доставці кров’ю кисню, жирів, вуглеводів, вітамінів, гормонів. Значення білків визначається не тільки різноманітністю їх функцій, але й незамінністю їх іншими речовинами. Якщо жири і вуглеводи тією чи іншою мірою взаємозамінні, то білки будь-чим компенсувати неможливо. Тому білки вважаються найбільш цінними компонентами їжі.
Білки – це органічні речовини, що складаються з амінокислот, які поєднуючись між собою в різних композиціях, надають білкам різноманітних властивостей. Харчова й біологічна цінність білків визначається збалансованістю амінокислот, що входять до їх складу. Певна частина амінокислот розщеплюється до органічних кислот, з яких в організмі знову синтезуються нові амінокислоти, а потім білки. Ці амінокислоти називаються замін- ними. Однак 8 амінокислот, а саме: ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, триптофан, треонін і валін – не можуть утворюватись в організмі людини з інших амінокислот і повинні потрапляти з їжею. Ці амінокислоти називаються незамінними.
Взагалі, нестача білка суттєво впливає на стан організму. У дітей при білковій нестачі затримується ріст, порушується утворення кісток, уповільнюється розумовий розвиток. У більшості людей порушується кровотворення, обмін жирів і вітамінів (виникають гіповітамінози), знижується опір до інфекцій, які проходять з ускладненнями.
Також потрібно вказати на негативний вплив надлишку білка в харчуванні. Особливо чутливі до надлишку білків маленькі діти та люди похилого віку. При цьому в першу чергу страждають печінка і нирки. Печінка перевантажується від надмірної кількості амінокислот, а нирки – від виділення із сечею підвищеної кількості продуктів обміну білків. Ці органи збільшуються в розмірах, у них відбуваються небажані зміни. Довгостроковий надлишок білків у харчуванні викликає збудження нервової системи, при цьому відбувається порушення обміну вітамінів і може наступити гіповітаміноз (наприклад, А, В6).
Основним джерелом тваринного білка в харчуванні є м’ясо, яйця, молоко і молочні продукти. Основними джерелами рослинного білка є хліб і крупи. Найдоступнішим джерелом білка є бобові. Доповнюючи їх м’ясом, молоком, яйцями та хлібом, можна задовольнити значну частку потреби організму в білку.
Поєднання білків тваринного та рослинного походження підвищує цінність білкового харчування. Тому в харчуванні людини доцільно поєднувати білки зернових культур з білками молока і м’яса (хліб з молоком, гречану кашу з молоком, вареники з сиром, пиріжки з м’ясом).
· Жири
Роль жирів у харчуванні визначається їх високою калорійністю і участю в процесах обміну. Жири забезпечують у середньому 33 % добової енергоцінності раціону. З жирами в організм надходять необхідні для життєдіяльності речовини: вітаміни А, D, Е, К і біологічно важливі фосфоліпіди (лецитин, холін). Жири забезпечують всмоктування з кишківнику ряду мінеральних речовин та жиророзчинних вітамінів. У вигляді сполук з білками жири входять до складу клітинних оболонок і ядер, беруть участь у регулюванні обміну речовин у клітинах.
Дефіцит жирів у їжі послаблює імунітет, тобто знижує опір організму інфекціям. Жири поліпшують смак їжі і викликають відчуття ситості.
При нестачі жирів в організмі потреба в енергії задовольняється в основному за рахунок вуглеводів і частково – білків, що збільшує витрати білків та незамінних амінокислот.
Жири складаються з гліцерину та жирних кислот, які можуть бути насиченими та ненасиченими. Ненасичені жирні кислоти підвищують еластичність та зменшують проникливість судинної стінки, утворюють з холестерином легкорозчинні сполуки.
Жири можуть бути рослинного та тваринного походження. Тваринні й рослинні жири мають різні фізичні властивості та склад. Тваринні жири – це тверді речовини, до складу яких входить значна кількість насичених жирних кислот. Рослинні жири, як правило, – рідини, які містять ненасичені жирні кислоти. Джерелами рослинних жирів є: олія (99,9 %), горіхи (53-65 %), вівсяна (6,9 %) та гречана (3,3 %) крупи. Джерела тваринних жирів – сало (90-92 %), вершкове масло (72-82 %), жирна свинина (49 %), ковбаси (20-40 %), сметана (30 %), сири (15-30 %).
Потреба організму людини в жирах залежить від характеру роботи, статі, віку та інших факторів. Чим важча фізична праця, тим більша потреба в жирах. При цьому враховуються не тільки явні жири, які потрапляють в організм людини з жировими продуктами, але й приховані, які містяться в інших продуктах харчування.
Дуже цінним для організму є лецитин – жироподібна речовина (ліпоїд). Ця речовина бере участь в обміні холестерину, сприяє виведенню його з організму. Взагалі, фосфоліпіди, до яких належить і лецитин, сприяють кращому всмоктуванню та засвоєнню харчових речовин. Особливо багаті на них клітини нервової системи. Фосфоліпіди стимулюють ріст, підвищують опір організму до дії високої температури. У значній кількості фосфоліпіди містяться в яйцях, нерафінованій олії, м’ясі, птиці, рибі, вершковому маслі, хлібі та інших зернових продуктах.
Надмірне споживання їжі, яка містить жири, несприятливо впливає на стан організму, призводить до розвитку різних захворювань, зокрема органів кровообігу та інших, порушуються функції печінки, серця, розвивається атеросклероз.
Вибираючи жири для харчування, слід пам’ятати, що вони повинні бути багатими на життєво важливі жирні кислоти та на розчинні в жирах вітаміни.
· Холестерин
Постійним компонентом жирових продуктів є холестерин. Він присутній у всіх клітинах та тканинах організму, особливо його багато в нервовій тканині й головному мозку (4 %), менше в печінці (0,3 %) і м’язах (0,2 %).
Яку ж роль відіграє холестерин в організмі людини? Він є будівельним матеріалом для кожної клітини і дуже цінним для обміну речовин. Ця речовина життєво важлива для утворення вітаміну Д, жовчі, статевих гормонів. Окрім того, холестерин зміцнює імунну систему. Він бере участь у підтримці певного рівня води в клітині, транспортуванні різних речовин через клітинні мембрани. Холестерин має властивість зв’язувати деякі отрути, сприяє їх знешкодженню.
Разом з тим, холестерин при порушенні обмінних процесів бере участь у розвитку атеросклерозу та ішемічної хвороби серця. Високий вміст холестерину в крові призводить до виникнення цих хвороб. Холестерин відкладається у стінках артерій і робить їх щільнішими.
В організмі людини у результаті обміну речовин підтримується сталий рівень холестерину як за рахунок потрапляння його з їжею, так і завдяки синтезу з жирів і вуглеводів. Джерелом харчового холестерину є продукти тваринного походження. Особливо його багато у жовтках яєць, вершковому маслі, яловичому жирі, сметані, мозку тварин.
При порушенні жирового обміну вживання їжі, яка містить підвищену кількість холестерину, призводить до збільшення його рівня в крові. Тому в харчуванні хворих на серцево-судинні захворювання, а також у харчуванні людей похилого віку необхідно обмежувати продукти з високим вмістом холестерину.
· Вуглеводи
Вуглеводи – основна частина харчового раціону. Фізіологічне значення вуглеводів визначається їх енергетичними властивостями. Вони є головним джерелом енергії організму (становлять 55 % енергетичної цінності добового раціону). Тому в організмі їх міститься тільки близько 2 %, хоча в їжі їх частка становить 70 % (400–500 г на добу). Надмірне споживання вуглеводів – поширена причина порушення обміну речовин, що сприяє розвитку ряду захворювань. При раціональному харчуванні до 30 % вуглеводів їжі здатні переходити в жири. У разі ж надмірної кількості вуглеводів цей відсоток вищий.
Вуглеводи поділяють на групи: моносахариди – глюкоза, фруктоза, галактоза; олігосахариди – сахароза; полісахариди – крохмаль, глікоген, клітковина, пектинові речовини. Основним джерелом вуглеводів у харчуванні людини є рослинна їжа, і тільки лактоза і глікоген містяться у продуктах тваринного походження. Моносахариди (прості вуглеводи) легкорозчинні у воді, швидко всмоктуються й легко засвоюються. Вони мають виражений солодкий смак.
Сахароза в харчуванні людини використовується переважно у вигляді цукру. Солодкі страви і напої корисно вживати у кінці процесу приймання їжі, оскільки вони гальмують виділення шлункового соку і створюють відчуття ситості.
Лактоза – молочний цукор – міститься тільки в молоці й молочних продуктах. При наявності лактози розвиваються молочнокислі бактерії, які пригнічують ріст інших мікроорганізмів у кишківнику.
Полісахариди (складні вуглеводи) погано розчинні у воді і всмоктуються в організм поступово, після розщеплення відповідними ферментами до простих вуглеводів. У харчуванні людини основним вуглеводом є крохмаль, він складає 75–80 % вуглеводів, які людина вживає за добу. Крохмаль міститься у великій кількості в зернах пшениці, жита, рису, кукурудзи, до 20 % його містить картопля. Тому основними джерелами крохмалю є хліб, крупи, картопля.
Глікоген, або тваринний крохмаль, складний вуглевод тваринного походження. Він знаходиться у невеликій кількості в печінці та м’ясі. В організмі людини глікоген утворюється з глюкози. Він накопичується в печінці та м’язах. При значних фізичних навантаженнях глікоген може використовуватись як резервний енергетичний матеріал. Зазвичай глікоген підтримує нормальні функції печінки.
Надмірне вживання цукру протягом значного відрізку часу веде до перенапруги інсулінового апарату підшлункової залози і може сприяти розвитку цукрового діабету. Окрім того, цукор, який потрапляє в організм у надмірній кількості, перетворюється на жир, при цьому збільшується синтез холестерину, що сприяє розвитку ожиріння та інших захворювань.
Найбільш багатими джерелами сахарози в харчуванні людини, окрім цукру, є продукти і страви, які виготовлені з додаванням цукру: кондитерські вироби, компоти, джеми, морозиво і таке інше. Реальним джерелом простих цукрів є овочі та фрукти, які містять одночасно інші корисні харчові речовини. У фруктах і овочах цукри “захищені” клітковиною, тому вони повільніше засвоюються, ніж рафінований цукор, і менше впливають на рівень глюкози у крові, менше використовуються для утворення жиру і синтезу холестерину.
Людям, які працюють фізично, не слід різко обмежувати вживання цукру, оскільки вони витрачають багато енергії. При малорухливій роботі, яка не потребує великих енерговитрат, особливо людям, схильним до повноти, необхідно уникати включення в раціон харчування значної кількості цукру. В організм має потрапляти стільки цукру і складних вуглеводів, скільки необхідно для покриття потреб в енергії.
· Вітаміни
Вітаміни (лат. vitae – життя) – органічні сполуки різної хімічної природи, необхідні в невеликих кількостях для нормального обміну речовин і життєдіяльності живих організмів. Багато вітамінів є попередниками коферментів, які беруть участь у ферментативних реакціях. Людина і тварини синтезують вітаміни у недостатній кількості, тому повинні одержувати їх з їжею. Вітаміни регулюють процеси обміну речовин, необхідні для формування ферментів, гормонів та ін. Вітаміни беруть участь в окисних процесах, внаслідок яких з вуглеводів і жирів утворюються чисельні речовини, які використовуються організмом як енергетичний та пластичний матеріал.
Існування і значення вітамінів відкрив російський лікар М. Лунін у другій половині ХІХ ст. Польський хімік К. Функ назвав біологічно активну речовину вітаміном, бо вона містила у своїй молекулі аміногрупу.
Важливу роль відіграють вітаміни у підтриманні імунобіологічних реакцій організму, забезпечують його стійкість до несприятливих умов навколишнього середовища, що має суттєве значення у профілактиці інфекційних захворювань. Вітаміни пом’якшують або усувають несприятливу дію на організм людини багатьох лікарських препаратів. Вони є незамінними харчовими речовинами, недостатнє надходження яких обов’язково призводить до порушень ферментативних процесів і фізіологічних функцій організму. Потреба людини у вітамінах дуже мала (виражається в міліграмах або навіть у мікрограмах). Однак при довгостроковій відсутності того чи іншого вітаміну в їжі розвиваються важкі захворювання (цинга, пелагра та інші), які називаються авітамінозами.
Коли в організм потрапляє недостатня кількість будь-якого вітаміну, розвивається гіповітаміноз. Так, при низькій температурі навколишнього середовища різко підвищується потреба організму у вітамінах. Підвищується вона і під час перебування в умовах високої температури, через те, що вітаміни виділяються з потом. Особливо виростає потреба у вітамінах при сполученні високої температури навколишнього повітря зі значним ультрафіолетовим випромінюванням. До значних витрат вітамінів призво- дять фізичне навантаження та нервово-психологічна напруга.
· Класифікація вітамінів
Вітаміни поділяють на дві великі групи:
· вітаміни, розчинні в жирах,
· вітаміни, розчинні у воді.
Кожна з цих груп містить велику кількість різних вітамінів, які звичайно позначають буквами латинського алфавіту. Потрібно звернути увагу, що порядок цих букв не відповідає їх звичайному розташуванню в алфавіті і не цілком відповідає історичній послідовності відкриття вітамінів.
У класифікації вітамінів, що приводиться в дужках, вказані найбільш характерні біологічні властивості даного вітаміну, його здатність запобігати розвитку того або іншого захворювання. Звичайно назві захворювання передує префікс "анти", вказує на те, що даний вітамін попереджує або усуває це захворювання.
· Вітаміни, розчинні в жирах
Ретинол (вітамін А). Добова потреба дорослої людини – 1-2 мг ретинолу. Міститься в печінці морських тварин та прісноводних риб, сільськогосподарських тварин, жовтку яєць, вершковому маслі, в молоці, сирі. В рослинах (морква, шпинат, петрушка, салат, зелена цибуля, черешні, помідори, порічки) містить каротин – малоактивна форма (провітамін) вітаміну А. В печінці та кишках каротин гідролізує і перетворюється в активнішу форму – ретинол. Всмоктуванню ретинолу в кишках сприяють жовчні кислоти, ферменти підшлункової кислоти. Вітамін легко окислюється на повітрі і руйнується ультрафіолетовими променями.
Надзвичайно важливу роль відіграє ретинол у ресинтезі світлочутливого пігменту сітківки родопсину, який безпосередньо сприймає зорові подразнення. Нехватка вітаміну А – це порушення зору, в результаті – таке захворювання як “куряча сліпота”
Нестача (гіповітаміноз) ретинолу спричинює патологічні зміни в функції епітеліальних тканин шкіри, дихальних шляхів, травного апарату, нервової та ендокринної системи. Слизові оболонки та шкіра висихають, розрихляються, відбувається ороговіння епітелію (гіперкератоз), послаблюється їхня бар’єрна функція. Крім того, з’являються дегенеративні зміни в нервовій тканині, порушується координація рухів, виникають атаксія, паралічі. Лупа в волоссі, ламкість нігтів, схильність до простудних захворювань, понижений апетит, втрата маси тіла.
Гіповітаміноз виникає при недостатності вітаміну або провітаміну в їжі, захворюваннях травного апарату, а також при підвищеній потребі в ретинолі (вагітність, лактація, інфекція, гарячкові стани, тиреотоксикоз, алкогольне сп’яніння).
Застосовують ретинол при гіпо- і авітамінозі, захворюваннях очей, шкіри, опіках, пролежнях, остеомієліті, гангрені, виразковій хворобі шлунка та дванадцятипалої кишки, при хірургічних втручаннях, інфекціях верхніх дихальних шляхів, а також призначають дітям в період інтенсивного росту.
Ергокальциферол (вітамін D2). Ергокальциферол є найактивнішим з відомих (близько 10) форм вітаміну D. Добова потреба вітаміну – 0,02- 0,05 мг.
Найбагатшою сировиною для його одержання є жир із печінки тварин, особливо печінки морських риб. Міститься цей вітамін у молоці, коров’ячому маслі, яєчному жовтку, печінковому жирі. Більшість вітаміну Д утворюється в організмі людини під впливом ультрафіолету, тобто при перебуванні на сонці.
Ергокальфирерол, що надходить іззовні, всмоктується в тонкій кишці при достатній кількості тваринного та рослинного жирів.
При недостатній кількості вітаміну знижується вміст неорганічного фосфору в крові (гіпофосфатемія), порушується всмоктування в кишках та засвоєння кістками кальцію, фосфату. Вміст кальцію в крові підтримується внаслідок резорбції його із кісток; тому при нестачі ергокальциферолу виникає розм’якшення кісткової тканини і в дітей розвивається рахіт, а у дорослих – остеомаляція. Вітамін стимулює ріст, сприяє затримці фосфору і кальцію в організмі та засвоєнню їх кістками, підвищує опірність організму до інфекції. При вживанні ергокальциферолу зникають симптоми рахіту й остеомаляції, нормалізовується ріст організму.
Профілактику гіповітамінозу в дітей треба починати ще в період вагітності матері й постійно продовжувати після народження дитини. Тому вагітним жінкам і жінкам-годувальницям призначають препарати цього вітаміну. При передозуванні виникає гіпервітаміноз, який характеризується анорексією (втратою апетиту), запором, зневодненням, дистрофічними змінами, зростанням кількості кальцію в крові й відкладанням його у м’яких тканинах.
Філохінони (вітамін К). Потреба людини у цьому вітаміні – 1,8-2,2 мг на добу. Найбільше вітаміну К (мг/100 г) в шпинаті – 4,5, печінці свинячій
– 0,6, томатах – 0,4. Частково вітамін К виробляється мікрофлорою кишківника.
Це збірна назва кількох схожих між собою сполук (вітамін К1 міститься в зелених частинах рослин, вітамін К2 продукується бактеріями кишок, а також міститься в риб’ячому жирі, борошні).
Філохінони поширені у природі і є в багатьох харчових продуктах: моркві, шпинаті, кропиві, люцерні, риб’ячому борошні. У товстій кишці людини (починаючи з 4-5-го дня після народження) відбувається біосинтез вітаміну окремими видами бактерій; цей вітамін добре засвоюється і цілком задовольняє потреби макроорганізму. Порушення біосинтезу вітаміну К мікрофлорою кишок та відсутність його в їжі спричинює різке сповільнення згортання крові, що може супроводжуватися небезпечними ускладненнями – крововиливами та кровотечами. Дія філохінонів полягає в тому, що вони беруть участь у синтезі протромбіну й проконвертину, завдяки чому сприяють згортанню крові (виявляють протигеморагічний ефект). При недостатній кількості вітаміну в організмі порушується біосинтез зазначених компонентів. Філохінони виявляють лікувальну дію лише тоді, коли печінка ще не втратила функції виробляти протромбін і проконвертин. Крім впливу на згортання крові філохінони відіграють велику роль у клітинному диханні.
Токоферолу ацетат (вітамін Е). Добова потреба 10-15 мг. В організмі людей і тварин токофероли не утворюються. Містяться вони в зеленому листі конюшини, салату, шпинату, зародках пшениці, в олії сої, арахісу, бавовнику, льону, кукурудзи, а також у продуктах тваринного походження: яєчному жовтку, печінці, вершковому маслі. Вітаміни Е – олієподібна світло-жовта прозора рідина зі слабким запахом, не розчинається у воді, на світлі окислюється й темніє.
Токофероли є антиоксидантами, тобто запобігають прямому (безферментному) окисленню ненасичених жирних кислот, аскорбінової кислоти, каротину та інших речовин.
При нестачі (гіповітамінозі) токоферолів нагромаджуються перекиси жирних кислот, які пошкоджують клітинні мембрани, викликають дегенеративні зміни в статевих залозах, внутрішніх органах, скелетній мускулатурі, внаслідок чого порушується вагітність та припиняється розвиток ембріона.
Препарат застосується при захворюваннях серцево-судинної системи, опіках, виразках різного походження, запальних процесах сітківки ока, токсикозах вагітності, м’язовій дистрофії, при захворюваннях нервової системи та шкіри.
· Вітаміни, розчинні в воді
Всі розчинні у воді вітаміни, за винятком інозиту і вітамінів С і Р, містять азот в своїй молекулі, і їх часто об’єднують в один комплекс вітамінів групи В. Усі вони термостабільні, за винятком вітаміну С, який руйнується при нагріванні в присутності кисню та важких металів.
Тіамін (вітамін В1). Добова потреба 2-3 мг при фізичній роботі, у дітей, у вагітних, в період годування груддю потреба у вітаміні зростає до 5-6 мг на добу. Вітамін міститься в дріжджах, зернових і бобових рослинах (особливо в зародках рису, пшениці, гречки, жита), нирках, серці, молоці, яєчному жовтку. Всмоктується в тонкій кишці.
Тіамін нормалізує шлункову секрецію, поліпшує регенерацію тканин.
Застосовується тіамін при гіпо- й авітамінозах, а також як неспецифічний фармакологічний засіб при захворюваннях периферичної та центральної нервової системи (ішіас, каузалгія, поліневрити), порушеннях функції травного апарату, захворюваннях міокарда та при перевтомі.
При передозуванні тіаміну виникає шум у вухах, запаморочення, нудота, висипання на шкірі, кропив’янка, свербіння. Може виникати навіть тіаміновий шок, що є проявом алергічної реакції на препарат. При нестачі В1 виникає хвороба бері-бері (розлади нервової системи, діяльності серця, травного апарату, втрата апетиту).
Рибофлавін (вітамін В2). Добова потреба у рибофлавіні 1-3 мг. Рибофлавін дуже поширений у природі. Він міститься у дріжджах, яєчному жовтку, печінці, серці, нирках, молоці, ікрі, рибі, м’ясі, зародках і оболонках злаків, гороху, листкових овочах. Рибофлавін термостабільний, не руйнується при кулінарній обробці.
Цей вітамін входить до складу ферментних систем, що регулюють процеси окислювання і відновлення, а також білковий, жировий і вуглеводний обміни.
Велике значення для профілактики гіповітамінозу мають такі продукти, як пивні і пекарські дріжджі, гриби, сир, печінка, молоко, бобові. Тепер рибофлавіном вітамінізують хліб і хлібобулочні вироби. При нестачі вітаміну В2 порушується діяльність нервової системи, уражається рогівка очей, шкіра, слизові оболонки порожнини рота. У людини авітамінози виявляються у вигляді захворювань (цинга, гемералопія, рахіт).
Рибофлавін застосовують для лікування гіпо- і авітамінозів цього вітаміну, а також як лікувальний препарат при екземах, дерматичних виразках, ранах, опіках, тріщинах сосків, блефаритах, кон’юктивітах, при ураженнях рогівки ока.
Кислота нікотинова (вітамін РР, вітамін В3). Білий кристалічний порошок, без запаху. В організмі нікотинова кислота перетворюється в амід (вітамін РР). Цей вітамін відіграє важливу роль в окислювально-відновних процесах, входить до складу ферментів, які переносять кисень, регулюють тканинне дихання. Нікотинова кислота й її амід прискорюють процеси загоєння ран і виразок, посилюють секрецію шлунка та перистальтику кишок, а також поліпшують всмоктування різних речовин із кишок.
Вітамін В6 (піридоксину гідрохлорид). Добова потреба вітаміну – 2-2,5 мг. Вітамін В6 в організмі людини частково виробляється в кишківнику мікрофлорою. Найбільше вітаміну В6 в таких продуктах: печінка, м’ясо, квасоля, гречка, пшоно, дріжджі, картопля, мука грубого помолу, шпинат.
Біологічне значення вітаміну В6 в тому, що він регулює обмін амінокислот і бере участь у процесі жирового обміну.
При В6-гіповітамінозі відмічається тошнота, запальні прояви шкіри та слизових (дерматит обличчя, волосся, заїди, географічний язик, відбиття зубів, неврастенія, анемія, шлунково-кишкові розлади). У дітей затримка росту.
Ціанокобаламін (вітамін В12). Добова потреба – 2 мкг, для вагітних – 3 мкг. Синтезується мікрофлорою кишок людини, але в недостатній кількості порівняно з витратами організму. Тваринні продукти є основним джерелом вітаміну. Природні джерела: гов’ядина, гов’яжа печінка, камбала, молоко, сардини, оселедець, скумбрія, сир з пліснявою, устриці, швейцарський сир, яйця. Вітамін В12 не міститься в рослинній їжі.
В людському організмі ціанокобаламін нагромаджується в печінці, нирках, стінці кишок. Всмоктування й засвоєння вітаміну погіршується або зовсім припиняється, якщо немає “внутрішнього фактора” – речовини білкової природи (мукопротеїду), яка виробляється залозами слизової оболонки шлунка і, з’єднуючись із вітаміном, запобігає його руйнуванню в кишках.
Ціанокобаламін застосовується при перніціозній (мегалобластичній) анемії, анемії вагітних, порушеннях кровотворної функції кісткового мозку, при захворюваннях нервової системи (розсіяний склероз, гострий період поліомієліту, радикуліти, фантомний біль), при гострих і хронічних гепатитах, алергічних та шкірних захворюваннях, променевій хворобі, порушення росту й розвитку у дітей.
Вітамін В12 забезпечує процеси кровотворення – синтез гемоглобіну, а також бере участь в обміні амінокислот (сприяє більш швидкому їх використанню організмом для синтезу білка, стимулює утворення нуклеїнової кислоти – РНК, що бере участь у синтезі білка), сприяє зниженню рівня холестерину в крові і видаленню його з кровоносних судин, стримує надлишкове відкладення жиру в печінці, підтримує обмін вуглеводів. Бере участь в процесах утворення лейкоцитів і тромбоцитів.
Дефіцит вітаміну В12 викликає швидку втомлюваність, роздратованість, втрату апетиту, глосит, порушення моторики кишківника, приводить до розвитку макроцитарної гіпсохромної анемії, ураження нервової системи.
Вітамін В9 (фолієва кислота) – захищає від вроджених дефектів розвитку. Добова потреба – 0,2 мг. У жінок під час вагітності і лактації потреба у фолієвій кислоті підвищується і складає 400 мкл.
Дефіцит її при вагітності суттєво підвищує ризик розвитку патологій плода і інших відхилень від норми. Природні джерела: банани, боби, зелені листяні овочі, зародки пшениці, брюссельської капусти, пивні дріжджі, спаржа, теляча печінка, цитрусові.
Недостатність фолатів у людини викликає характерні порушення в обміні, які при достатній важкості ураження ведуть до розвитку мегалобластичної анемії. Порушення стосуються не тільки еритроцитів, але і інших форменних елементів крові, деяких тканин і росту організму в цілому.
Недостатність фолатів може виникнути також через порушення травлення, всмоктування і використання, або може бути обумовлена неадекватним поступленням фолатів при збільшенні потреби в них.
Вітамін С (аскорбінова кислота). Добова потреба – 70-100 мг. Природні джерела: апельсин, грейпфрут, щавель, перець, суниці, ягоди, капуста, картопля, лимон, манго, мандарин, шпинат, смородина, помідор, шипшина.
Вітамін С бере участь у всіх видах обміну речовин. Він забезпечує нормальну проникливість стінок капілярних судин, підвищує їх стійкість (еластичність); бере участь в синтезі стероїдних гормонів надниркової залози, гормонів щитовидної залози; стимулює функцію клітин, що синтезують колаген; сприяє укріпленню кісткової тканини і зубів.
Аскорбінова кислота впливає на активність ферментів, бере участь в транспорті кисню, сприяє перетворенню фолієвої кислоти в фолінову, стимулює процеси кровотворення, підвищує імунологічну резистентність, збільшуючи фагоцитарну активність лейкоцитів, бактерицидні властивості крові, стимулює вироблення інтерферона в організмі і антитоксичну функцію печінки.
При дефіциті вітаміну С наступає підвищена втома, сонливість, підвищується ризик розвитку простудних захворювань, розвивається кровоточивість ясен, підвищується рівень холестерину в крові, знижується еластичність і механічна міцність капілярів, розвивається себорея. Додатковий прийом вітаміну С необхідний людям, що зловживають тютюном, алкоголем, страждають хронічними захворюваннями; людям, що знаходяться в стресових станах, тим, що недавно перенесли хірургічні операції, травми, опіки.
Ö Мінеральні речовини
Людський організм розвивається в безпосередній залежності від на-колишнього середовища. Навіть хімічний склад біосфери і людського організму майже ідентичні. Наприклад, літосфера Землі містить 47% кисню, 29,5% кремнію, 8,05 % алюмінію, 4,65% заліза. Кальцій, натрій, калій і магній становлять 9,83%, а всі інші 99 хімічних елементів – 0,97% загальної ваги людини.
Людський організм формується з біофілів – хімічних елементів, які є обов’язковими у складі кожного живого організму. Біохімічну оболонку людського організму утворює 21 біофіл. Серед них розрізняють макрокомпоненти – хімічні елементи, які займають значну питому вагу у біохімічній оболонці людського організму (кисень, водень, вуглекислий газ, азот, сірка, з яких формуються білкові молекули, а також фосфор, хлор, кальцій, калій, натрій, залізо) і мікрокомпоненти – хімічні елементи, вміст яких вимірюється частками відсотка (йод, бор, цезій, ванадій, марганець, мідь, цинк, магній, кобальт, селен). У людському організмі в мізерних концентраціях (соті частки відсотка) присутні інші важливі для розвитку життя хімічні елементи. Йдеться передусім про майже всі важкі метали.
Системним вивченням ролі макро- і мікрокомпонентів у людському організмі, впливу на нього геохімічних факторів, залежності формування і розвитку живої речовини планети від міграції хімічних елементів у ландшафтах займається спеціальна галузь знань – геохімічна екологія, яка багато уваги приділяє спричиненим нестачею у біосферному середовищі конкретних хімічних елементів відхиленням.
Мінеральні речовини не мають енергетичної цінності, але необхідні для життєдіяльності організму. Потрапляють вони в організм із продуктами харчування у вигляді мінеральних солей. Мінеральні речовини, які містяться в харчових продуктах і тканинах організму в значній кількості, належать до макроелементів.
· Макрокомпоненти: властивості і вплив на організм людини
Макроелементи бувають основного та кислотного характеру. До основних належать кальцій, магній, калій, натрій, до кислих – фосфор, сірка, хлор. До продуктів харчування, які містять макроелементи кислотного характеру, належать: м’ясо, птиця, яйця, сичужний сир, хліб, бобові, журавлина. У молоці, кефірі, овочах, багатьох ягодах, фруктах містяться макроелементи основного характеру.
Оптимальна кількість хімічних елементів в організмі людини є запорукою її фізичного і психічного здоров’я, розвитку, активної життєдіяльності. Будь-який їх дисбаланс може свідчити як про певні негаразди в зовнішньому середовищі, так і про певні дисфункції, захворювання організму. Кожен елемент відіграє надзвичайно важливу роль.
Основні властивості макроелементів наведені у табл. 3.1.
Кисень. Без цього хімічного елемента неможливе існування живого організму в біосферному середовищі. Він є основним у складі повітря і води, з ним пов’язана будова майже половини загальної маси земної кори. Чим організованіші форми життя, тим відчутнішою є залежність організмів від постачання киснем: анаероби можуть жити без кисню завжди, земноводні – кілька днів, людина – хвилини. Людина дихає киснем, а дихання можна вважати синонімом життя.
Можливість енергопостачання організмів шляхом дихання з’явилась тоді, коли вміст кисню в атмосфері почав поступово зростати до 1% теперішнього його рівня. Про це свідчать дослідження багатьох примітивних організмів, які перейшли від ферментації до дихання саме за такої концентрації кисню.
Таблиця 1 – Значення макроелементів для організму людини
(Залеський І. І., Клименко М. О., 2005 р.)
| Назва макро- елемента | Функції макроелемента в організмі | Продукти харчування, в яких знаходяться макроелементи |
| Кальцій | Основна складова частина кісткової тканини, компонент системи зсідання крові, активатор ряду ферментів, гормонів | Молоко та молочні продукти |
| Магній | Нормалізує стан нервової системи, регулює кальцієвий і холестериновий обмін, має властивість розширювати судини, сприяє зниженню артеріального тиску | Різні крупи, горох, квасоля, хліб з грубо змеленого борошна, рибні продукти (шпроти, горбуша) |
| Фосфор | Регулює функції центральної нервової системи, енергетичне забезпечення процесів життєдіяльності організму | Молоко і молочні продукти, м’ясо, риба, зернові та бобові |
| Калій | Забезпечує нормальну життєдіяльність органів кровообігу, процесів нервового збудження в м’язах, внутрішньоклітинного обміну | Соя, квасоля, горох, картопля, морська капуста, сухофрукти (урюк, родзинки, груші, яблука), молоко |
| Натрій | Бере участь у процесах внутрішньо- та міжклітинного обміну, у підтримці осмотичного тиску протоплазми й біологічних рідин організму, у водному обміні | Потрапляє в організм в основному у вигляді хлориду натрію (кухонної солі) |
| Хлор | Регулює осмотичний тиск у клітинах та тканинах, нормалізує водний обмін, бере участь в утворенні соляної кислоти у шлунку | Потреба у хлорі задовольняється за рахунок хлориду натрію (кухонної солі) |
| Сірка | Необхідний структурний елемент деяких амінокислот, входить до складу інсуліну, бере участь в його утворенні | Яловичина, свинина, морський окунь, тріска, ставрида, яйця, молоко, сир |
Всім високоорганізованим живим істотам необхідне безперебійне надходження кисню в організм і приблизно однакове на одиницю маси живої речовини його споживання з метою збереження на певному рівні окислювальних процесів. Між споживанням кисню і виробленням енергії в організмі існують певні кількісні співвідношення. Людина у стані спокою за мінімального газообміну споживає до 250 мл кисню за 1 хвилину. Під час важкої фізичної праці споживання кисню збільшується. Особливо чутлива до його нестачі в організмі центральна нервова система. Запаси кисню в організмі людини надто обмежені – не перевищують 2,5 літра. З цієї кількості 50% кисню пов’язано з гемоглобіном і фізично розчинено в крові. Тому кисневий вміст у крові характеризує його концентрацію в організмі загалом.
Зменшення вмісту кисню в повітрі до 10-13% є небезпечним. Наслідком цього можуть бути ослаблення розумової діяльності, ураження центральної нервової системи, а зниження його концентрації до 7-8% може спричинити смерть. На здоров’я людини негативно впливає руйнування озонового шару (озон є видозміною кисню – О3). Підраховано, що зменшення озону в стратосфері лише на 1% спричинює збільшення злоякісних новоутворень шкіри на 3%, катаракт – на 0,6-0,8%, а також порушення у функціонуванні імунної системи, внаслідок чого виникають загрози інфекційних захворювань.
Водень. В ієрархічному ряду хімічних елементів, що входять до складу людського організму, він є другим за важливістю. Водень – найпоширеніший елемент Космосу: він становить більше 70% маси Сонця і зірок, зафіксований у складі газів міжзіркового простору і туманностей. На Землі водень присутній у складі води, живих організмів тощо.
Водень не має кольору і запаху, його щільність становить 0,0899 г/л, температура кипіння – 252,6 °С, при нагріванні сполучається з багатьма елементами, а в сполученні з киснем утворює воду.
У природних умовах водень поширений у таких модифікаціях, як протій і дейтерій, відомий також один його радіоактивний ізотоп – тритій.
Вуглекислий газ. Великою і значущою складовою атмосфери Землі є вуглекислий газ. За розрахунками протягом останніх 150 років внаслідок спалювання органічних речовин вугілля і нафти в атмосферу надійшло його 5´1017 гр. Фактична кількість вуглекислого газу там менша, адже багато його розчинилося в океані. Спалювання органічних речовин є лише одним із елементів кругообігу вуглекислого газу в атмосфері. Основною ланкою цього циклу є фотосинтез (рослини, засвоюючи з атмосфери, океану двоокис вуглецю, утворюють за участю води вуглеводи і вивільняють кисень) і дихання (живі організми, вживаючи атмосферний кисень, засвоюють вуглеводи з утворенням вуглекислого газу і води). Отже, процес дихання забезпечує живі організми енергією.
Вуглекислий газ прозорий, має легкий кислуватий запах і присмак. Його щільність становить 1,98 г/л. Охолодження вуглекислого газу за нормального тиску до 78,5 °С утворює снігоподібну масу (сухий лід).
Перевищення кількістю вуглекислого газу нормативних значень спричинює надмірне формування антропотоксинів – газоподібних речовин, які є продуктами життєдіяльності людини. Тому вуглекислий газ є відносним показником ступеня чистоти повітря, де перебуває людина. Вміст вуглекислого газу в атмосфері впливає на інтенсивність і спектр сонячної радіації, яка досягає поверхні Землі. Збільшення його кількості створює “парниковий ефект”, зумовлює глобальне потепління клімату.
Азот. Як один із основних біогенних елементів азот входить до складу найважливіших речовин живих клітин – білків та нуклеїнових кислот, є основним компонентом атмосферного повітря (78 % об’єму). У хімічному відношенні елемент інертний, але реагує з комплексними сполуками перехідних металів.
Вільний азот не має запаху і кольору. Щільність його становить 1,25 г/л. Біомаса суходолу Землі утримує до 10 млрд. тонн азоту, а біомаса гідросфери – 300 млн. тонн. Середній період кругообігу азоту в біомасі гідросфери до 1 місяця, а на суші – майже 5 років.
Азот входить до складу всіх білкових структур, є розчинником кисню, підтримує атмосферний тиск. Людина, перебуваючи в умовах підвищеного тиску, може засвоювати азот з повітря. При цьому більшість розчиненого в крові азоту переходить до жирової тканини, трубчастих кісток, жирових складок, оболонок суглобів і розчиняється в їх тканинах. За зниженням тиску починається зворотний процес (перехід азоту з тканин до крові і виділення його з повітрям, яке видихається).
Азотисті сполуки негативно діють на організм людини. Так, аміак різко подразнює очі, верхні дихальні шляхи, зумовлює головні болі, кашель. Азот може надходити в організм людини через неушкоджений шкіряний покрив тіла і зумовлювати дистрофію канальців нирок, зміну активності ферментів у печінці, порушувати кислотно-лужний баланс.
Вдихання сполук азоту з хлором спричинює болі у горлі; сполук із сіркою – бронхіти, порушення вуглеводневої і жирової функцій печінки; оксидів азоту – кашель і подразнення носоглотки. Нітрити натрію викликають головні болі, шум у вухах, зниження артеріального тиску, запаморочення тощо. Нітрати амонію отруюють організм. Наприклад, під час роботи у полі з міндобривом (аміачна селітра) отруєння відбувається у різко вираженій формі: віддишка, кашель, нудота, болі в області серця, різке зниження сечовиділення. Часто виникають кон’юнктивіти і бронхіти.
Сірка. Завдяки своїй хімічній активності сірка утворює стійкі сполуки майже з усіма хімічними елементами (за винятком азоту) у біохімічній оболонці людини. У складі нашої планети вона займає до 2,74 %. Сірка є в літосфері, ґрунтах, континентальних водоймах, атмосфері, океанічному просторі. Щільність сірки – 2070 кг/м3, температура плавлення – 112,8 °С.
Сірка у складі кремів використовується при лікуванні захворювань шкіри. У розпиленому стані вона подразнює органи дихання та слизові оболонки.
Фосфор. У живих клітинах людського організму фосфор є компонентом біологічних мембран у нервовій системі. У різних сполуках він бере участь у транспортуванні жирів, жирних кислот і холестерину в крові. Значна кількість фосфору є у складі кісток і зубних тканин.
У живій речовині суходолу Землі знаходиться 5´109 тонн фосфору.
Він існує у трьох алотропних (алотропія – здатність хімічних елементів існувати у певній кількості речовин з різними фізичними і хімічними властивостями) модифікаціях: білий, червоний і чорний. Найактивніший серед них білий фосфор, а найстійкіший у природних умовах – чорний.
Для глобального циклу фосфору головне значення має його міграція у системах біологічного кругообігу і континентального стоку.
З воднем фосфор утворює фосфіт, при отруєнні яким з’являються біль у грудях, страх, розширення зіниць, запаморочення, параліч дихання і серцевого м’яза. Сполука фосфору з цинком токсично діє на печінку, нирки, селезінку, залози внутрішньої секреції. Характерним симптомом є випадання волосся. При роботі з фосфорними добривами відчувається дія фосфату на слизову оболонку, розвиваються дерматити і захворювання очей.
Дефіцит фосфору в організмі зумовлює дисфункції центральної нервової системи, параліч дихальної мускулатури, порушення мінералізації кісток і серцевої діяльності.
Хлор. У звичайних умовах він фігурує як газ зі специфічним запахом. Хлор у 2,5 раза важчий за повітря, зріджується під тиском при 20 °С. В природі поширений лише у сполуках, мігрує тільки водним шляхом. Цей елемент є дуже активним, він утворює сполуки з металами і неметалами.
У живих організмах хлор присутній в таких концентраціях (в мг на 100 гр. сухої речовини): морські водорості – 470; наземні рослини – 200; морські тварини – 500–9000; бактерії – 230.
Отруєння ним спричиняє важкі симптоми: біль у грудях, кашель, хронічний катар слизових оболонок, бронхіти тощо. Надмірна концентрація у воді хлорату натрію зумовлює враження нирок, анемію. При надходженні його в організм людини через повітря ушкоджуються дихальні шляхи, можливі паралічі.
Калій. Він є основним внутрішньоклітинним катіоном (позитивно заряджений іон). Калій належить до лужних металів і за вмістом у земній корі посідає сьоме місце. Він постійно є у складі тканин рослинних і тваринних організмів. В організмі людини його знаходиться 160-250 г, з яких 98 % – внутрішньоклітинне. Однією з найважливіших функцій калію є підтримка потенціалу клітинної мембрани. Концентрація іонів калію впливає на осмотичний тиск у клітинах – тиск розчину на напівпроникну перетинку, яка відокремлює його від розчинника або розчину меншої концентрації. Конкурентність між іонами калію і натрію обумовлює участь калію в регуляції кислотно-лужної рівноваги в організмі.
Надлишок калію у людському організмі може спричинити раптову зупинку серця, прояви паралічу. Дефіцит його зумовлює порушення функцій нервово-м’язової і серцево-судинної систем, депресії, дискоординації рухів, м’язову та артеріальну гіпотонії.
Магній. За поширенням у земній корі магній посідає восьме місце серед хімічних елементів. Загальна маса магнію в організмі людини не перевищує 20 гр. Це другий після калію внутрішньоклітинний катіон. Знаходиться він переважно у кісткових тканинах. Він активує ферменти, регулює реакції фосфорного обміну, метаболізм білків, ліпідів і нуклеїнових кислот.
Людині магній необхідний для забезпечення нормального функціонування нервової і м’язової тканин. Він захищає організм людини від негативних емоційних впливів, емоційних перевантажень, у стресових ситуаціях. Нестача його спричинює психоневрологічні розлади.
Надлишок магнію в організмі може пригнічувати роботу системи органів дихання. Підвищений його вміст в крові спостерігається при захворюваннях нирок, цукровому діабеті.
Натрій. Як і калій, він належить до групи лужних металів, посідає шосте місце за наявністю у земній корі і перше місце серед металічних елементів у Світовому океані.
Натрій є основним позаклітинним катіоном. В організмі людини до 50% його знаходиться у позаклітинній рідині, 40% – у кістках і хрящах, 10% – у клітинах. Він бере участь у підтриманні кислотно-лужної рівноваги і входить до складу бікарбонатної, фосфатної буферних систем. Обмін натрію є основою водносольового обміну організму. Натрій забезпечує постійність осмотичного тиску в організмі. З участю його іонів передається збудження по нервовому волокну, від них залежить нервово-м’язова активність. Разом з калієм натрій відіграє основну роль у скорочувальній функції міокарду.
Добова потреба натрію для організму в середньому становить 4 г. Надлишок натрію виникає при вживанні з харчовими продуктами великої кількості кухонної солі, зневодненні організму, різних ушкодженнях головного мозку тощо. Клінічно це проявляється підвищеним збудженням, сильною спрагою і сухістю слизових оболонок. У важких випадках можливі судороги, порушення свідомості. У дітей при хронічній гіпернатріємії (надлишку натрію в організмі) можливе відставання в розумовому розвитку. Нестача натрію в організмі може виникати при дефіциті кухонної солі, введенні у великих кількостях гіпотонічних розчинів хлориту натрію при шоковому стані. Хронічна нестача настає при раковому захворюванні легень. Клінічно гіпонатріємія (нестача натрію) характеризується загальною слабкістю, анемією, головними болями та гіпотонією.
Кальцій. Цей лужноземельний метал хімічно є дуже активним. За поширенням у земній корі займає п’яте місце.
В організмі людини є 1–2 кг кальцію, з яких 99% акумулюється у кістковій і хрящовій тканинах. У крові він знаходиться в неорганічних сполуках і білкових комплексах. Кальцій є основним структурним елементом кісткових тканин, впливає на проникність клітинних мембран, бере участь у роботі багатьох ферментних систем, в передачі нервових імпульсів, м’язовому скороченні, відіграє важливу роль у всіх стадіях згортання крові. Його іони, будучи наявними у різних білкових структурах, впливають на життєвий цикл клітин. Ефективність їх впливу ґрунтується на здатності живих клітин підтримувати в цитоплазмі мінімальний рівень кальцію у вільному стані, витрачаючи на усунення його надлишку багато своєї метаболічної енергії. Тому незначні коливання його рівня є керуючими сигналами. З цим пов’язані і певні проблеми, оскільки з порушенням роботи механізмів, які підтримують необхідний баланс кальцію, його іони можуть спричинити зниження регулятивної функції в клітинах.
Нагромаджуються кальцієві іони в мітохондріях, звідки за необхідності повертаються у внутрішньоклітинний кругообіг.
Унікальні фізико-хімічні характеристики іонів (Са2+) роблять їх активними учасниками будь-яких життєвих процесів у клітині, однак надмірна їх активність може бути смертельно небезпечною для людини. Тому регуляція внутрішньоклітинного кальцієвого обміну є однією з головних проблем. Надлишок його (гіперкальціємія) проявляється в уповільненні росту організму, гіпотонії м’язів, відчутті спраги. За тривалої гіперкальціємії можливі артеріальна гіпертензія, рахіт, злоякісні утворення, а також закупорювання судин, втрата їх еластичності, вапнування суглобів, відкладання каменів у нирках і сечовому міхурі. Недостача кальцію може призвести до остеохондрозу, захворювання зубів, шлунка, ниркової недостатності, цукрового діабету, судоми. Добова потреба організму в кальції становить 800-1100 мг.
· Мікрокомпоненти: властивості і вплив на організм людини
Мікроелементи – це група хімічних елементів, що присутні в організмах людей і тварин у малих концентраціях. Добова потреба в них виражається у міліграмах або частках міліграма. Мікроелементи мають високу біологічну активність та необхідні для життєдіяльності організму. До таких мікроелементів належать: залізо, мідь, кобальт, нікель, марганець, стронцій, цинк, хром, йод, фтор. Нестача цих речовин у харчуванні може призвести до структурних та функціональних змін в організмі, а їх надлишок має токсичну дію.
Основні властивості мікроелементів наведені у табл. 3.2.
У здоровому людському організмі мікроелементи виконують структурну функцію, входять до складу його твердих і м’яких тканин, забезпечують усі фізіологічні функції. Концентрація мікроелементів змінюється в діапазоні від 0,001% до 0,0001%. Більшість мікроелементів визнані есенційними – життєво необхідними.
Вони беруть участь в усіх обмінних процесах, тканинному диханні, рості і розмноженні організму, знешкодженні токсичних речовин, стимулюють функції кровотворних органів, нервової і серцево-судинної систем, мобілізують захисні функції організму, використовуються в процесах адаптації, позитивно впливають на емоційну сферу.
Мікроелементи присутні у структурі білкових речовин, необхідні при біосинтезі нуклеїнових кислот, утворенні потрібних для нервової діяльності високомолекулярних сполук, впливають на функціонування генетичного апарату. Без них неможливі вуглеводний обмін і попередження ожиріння. Деякі мікроелементи (срібло, ртуть, молібден) мають антимікробну дію, можуть посилювати дію різних лікарських речовин завдяки антитоксичним властивостям. Дефіцит і надлишок мікроелементів впливають на життєдіяльність організму.
Залізо. За поширенням у земній корі залізо займає четверте місце, воно є у складі майже 300 мінералів.
В організмі людини в середньому утримується 3-5 г заліза. Воно бере участь в транспортуванні і депонуванні (зберіганні) кисню в крові. До 80 % заліза знаходиться у гемоглобіні, 5-10 % у складі міоглобіну, 1 % – в дихальних ферментах. Без нього не обходиться формування окисно-відновлювальних ферментів. Залишок заліза обсягом до 20 % утворює специфічний резерв, який використовується в процесах енергетичного обміну і в роботі м’язової системи. Добова потреба організму в залізі становить 15 мг. Засвоєнню заліза сприяє вітамін С, а заважають – кальцій та фосфор. Надлишок заліза збирається у печінці і підшлунковій залозі, що спричинює жовту пігментацію шкіри, руйнування печінки і діабет.
При дефіциті заліза виникають анемія, головні болі, нежить, трофічні зміни нігтів, спотворений апетит, підвищується вірогідність інфекційних захворювань.
Йод. В організмі людини утримується 20-30 мг йоду, 10 із яких знаходиться у щитовидній залозі, де він виконує свою біологічну функцію як складова гормону тироксину. В обміні беруть участь неорганічний йод плазми крові, гормональний йод, що присутній у клітинах інших тканин. Йод «відповідає» за спалювання жирів. Добова потреба у йоді 50-60 мг.
Таблиця 2 – Значення мікроелементів для організму людини
(Залеський І. І., Клименко М. О., 2005 р.)
| Назва мікрое- лемента | Функції мікроелемента в організмі | Продукти харчування, в яких знаходяться мікроелементи |
| Залізо | Міститься в гемоглобіні крові, бере участь в окисно-відновних процесах, входить до складу ферментів, стимулює внутрішньоклітинні процеси обміну | Печінка, нирки, м’ясо кролів, яйця, гречана крупа, пшоно, бобові, яблука, персики |
| Мідь | Необхідна для синтезу гемоглобіну, ферментів, білків, сприяє нормальному функціонуванню залоз внутрішньої секреції, виробці інсуліну, адреналіну | Печінка, морські продукти, зернові, гречана та вівсяна крупи, горіхи |
| Кобальт | Активізує процеси утворення еритроцитів і гемоглобіну, впливає на активність деяких ферментів, бере участь у виробленні інсуліну, необхідний для синтезу вітаміну В12 | Морські рослини, горох, буряк, червона смородина, полуниці |
| Нікель | Стимулює процеси кровотворення | Морські продукти |
| Марганець | Бере участь у процесах утворення кісток, кровотворенні, функціях ендокринної системи, обміні вітамінів, стимулює процеси росту | Злакові, бобові, горіхи, чай, кава |
| Йод | Бере участь в утворенні гормону щитовидної залози – тироксину, який контролює стан енергетичного обміну, активно впливає на фізичний і психічний розвиток, обмін білків, жирів, вуглеводів, водносольовий обмін | Морська вода, морські риби (тріска), креветки, морська капуста |
| Фтор | Бере участь у розвитку зубів, утворенні кісток, нормалізує фосфорно-кальцієвий обмін | Риба, баранина, телятина, вівсяна крупа, горіхи |
| Цинк | Входить до складу багатьох ферментів, інсуліну, бере участь у кровотворенні, синтезі амінокислот, необхідний для нормальної діяльності ендокринних залоз, нормалізовує жировий обмін | Печінка, м’ясо, жовток яй- ця, гриби, злакові, бобові, часник, картопля, буряк, го- ріхи |
| Хром | Бере участь в регуляції вуглеводного і мінерального обміну, метаболізмі холестерину, активізовує ряд ферментів | Яловича печінка, м’ясо, птиця, зернові, бобові, перлова крупа, житнє борошно |
Надлишок йоду проявляється у підвищеній чутливості до алергенів, інколи – у надмірній активності щитовидної залози. Дефіцит його зумовлює збільшення (гіпофункцію) щитовидної залози, наслідком чого бувають сповільнення обмінних окислювальних процесів, зниження температури тіла; у дітей – недорозвиненість мозку і кісткової системи. За нестачі йоду можливі вади розвитку плоду під час вагітності.
Марганець. Він входить, до складу метало-протеїнового комплексу ферментів або активує їх. Марганець може замінювати магній в клітинних ферментних реакціях. Він необхідний для формування з’єднувальної тканини і кісток, росту організму, ембріонального розвитку внутрішнього вуха, репродуктивної функції й ендокринних залоз. В організмі людини утримується 10-20 мг марганцю, а його добова потреба становить 2-3 мг.
В організм він надходить через шлунково-кишковий і респіраторний тракти. Надлишок марганцю зумовлює синдром паркінсонізму (розлад рухової активності), психічні відхилення, астеновегетативний синдром. Накопичується марганець у печінці, нирках, підшлунковій залозі. Надлишкова концентрація спостерігається у волосяному покрові.
Дефіцит марганцю сприяє розвиткові діабету і судомного синдрому. Основним шляхом виведення марганцю з організму людини є система травлення, куди він потрапляє з жовчю і соком підшлункової залози. Найбільша кількість елемента виводиться із сечею.
Мідь. Багата на мідь їжа: устриці, печінка корів або овець, бразильські горіхи, какао і чорний перець. До непоганих джерел міді належать також омари, горіхи, соняшникове насіння, зелені маслини, авокадо, пшеничні висівки.
В організмі дорослої людини є до 80 мг міді, половина якої утримується в кістках, 10 % – у печінці. Добова потреба організму в міді становить 2-5 мг. Вона є компонентом багатьох ферментів і білків, які беруть участь в окислювально-відновлювальних процесах. Мідь впливає на кровотворення, синтез з’єднувальної тканини, передачу нервових імпульсів, забезпечує повноцінний енергетичний метаболізм серцевого м’яза, регулювання гормональних механізмів, бере участь у процесі очищення організму від “відходів” обміну речовин, утворення пігменту шкіри та волосся, будові кісткової тканини і нервових клітин, їй властива протизапальна дія.
Добова потреба людини в міді становить 2-5 мг. Надлишок концентрації її в крові спостерігається при гострих і хронічних запаленнях, шизофренії, алкоголізмі, ревматизмі, бронхіальній астмі, захворюваннях нирок, печінки, інфаркті міокарда, лейкозах і після складних операцій. Буває він і наслідком спадково зумовленого обміну міді, пов’язаного з патологічним її розподілом (великовузловий цироз печінки). Нестача міді призводить до порушень у формуванні серцево-судинної системи, скелету, центральної нервової системи, поглиблює спадкові хвороби (хвороба “ку
