Содержание 

 

      Введение.

 

     Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры и углеводы. Однако без них жизнь человека невозможна.

     Минеральные вещества выполняют пластическую функцию  в процессах жизнедеятельности  человека, но особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают такие элементы, как фосфор и кальций. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма – вводно-солевом, кислотно-щелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Обычно их делят на две группы: макроэлементы (Са, Р, Mg, Na, K, Cl, S), содержащиеся в пище в относительно больших количествах, и микроэлементы (Fe, Zn, Cu, I, F и др.), концентрация которых невелика. Данные о содержании важнейших минеральных веществ в основных группах продуктов приведены в табл. 10. Рассмотрим важнейшие из них.

     Минеральные вещества в большинстве случаев  составляют 0,7-1,5% (в среднем 1 %) съедобной  части пищевых продуктов. Исключением являются, конечно, те продукты, в которые добавляют пищевую соль (чаще всего 1,5-3%).

     Роль  химических элементов в физиологических  процессах человека и животных многообразна, что привлекает значительное внимание ученых к их исследованию. Особенно актуальной проблема изучения химических элементов стала в последние десятилетия, что связано, в первую очередь, с катастрофическим ухудшением экологической обстановки и загрязнением окружающей среды различными химическим веществами в связи с производственной деятельностью человека. Несмотря на то, что существует обширная литература, посвященная содержанию и роли химических элементов в живом организме в норме и при различной патологии, имеющиеся сведения во многом противоречивы и неполны. 

     В результате многочисленных исследований выявлено, что в живом организме находятся все известные химические элементы, включая радиоактивные, причем, основную массу составляют кислород, азот, водород и углерод, которые входят, главным образом, в состав органических веществ - белков, жиров, углеводов.

     Поэтому изучение данной темы актуально на сегодняшний день.

     Цель  данной работы – изучить элементы химического состава пищевых продуктов (на примере микроэлементов).

     Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

     1. Изучить общие понятия о микроэлементах. 

     2. Изучить химическую природу микроэлементов. 

     3. Изучить классификацию микроэлементов. 

     4. Изучить свойства микроэлементов. 

     5. Изучить влияние микроэлементов на организм человека. 

     6. Изучить изменение содержания микроэлементов в процессе технологической обработки. 

     7. Изучить изменение содержания микроэлементов при хранении.

     8. Изучить характеристику количественных методов определения содержания витаминов.

     9. Изучить характеристику качественных методов определения содержания микроэлементов. 
 

 

      1. Литературный  обзор.

 

     Биологически  значимые элементы (в противоположность  биологически инертным элементам) – химические элементы, необходимые организму человека или животного для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Биологически значимые элементы классифицируют на макроэлементы (содержание которых в живых организмах составляет больше 0,001 %) и микроэлементы (содержание менее 0,001 %).

     Использование термина «минерал» по отношению к биологически значимым элементам

     Микро- и макроэлементы (кроме кислорода, водорода, углерода и азота), попадают в организм, как правило, при приёме пищи. Для их обозначения в английском языке существует термин Dietary mineral.

     В конце XX века российские производители  некоторых лекарственных препаратов и биологически активных добавок стали использовать для обозначения макро- и микроэлементов термин минерал, калькируя англоязычное Dietary mineral. С научной точки зрения такое употребление термина «минерал» является неправильным, в русском языке слово минерал следует использовать только для обозначения геологического природного тела с кристаллической структурой. Тем не менее, производители т. н. «биологических добавок», возможно, в рекламных целях, стали называть свою продукцию витамино-минеральными комплексами.

 

      1.1. Общие понятия  о микроэлементах.

     1.1.1. Химическая  природа микроэлементов.

 

     Термин  «микроэлементы» получил особое распространение в медицинской, биологической и сельскохозяйственной научной литературе в середине XX века. В частности, для агрономов стало очевидным, что даже достаточное количество «макроэлементов» в удобрениях (троица NPK – азот, фосфор, калий) не обеспечивает нормального развития растений.

     Микроэлементами называются элементы, содержание которых  в организме мало, но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Рекомендуемая суточная доза потребления микроэлементов для человека составляет менее 200 мг. В последнее время стал использоваться заимствованный из европейских языков термин микронутриент (англ. micronutrient).

     Поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаза) организма предусматривает в  первую очередь поддержание качественного  и количественного содержания минеральных  веществ в тканях органов на физиологическом  уровне.

     Чем меньше концентрация соединений в организме, тем труднее установить биологическую роль элемента, идентифицировать соединения, в образовании которых он принимает участие. К числу несомненно важных относят ванадий, кремний и др.

     Микроэлементы выполняют важную физиол. роль и необходимы для нормальной жизнедеятельности. Дефицит или избыток их приводит к т. наз. биогеохим. эндемиям - заболеваниям растений, животных и человека. Территории распространения этих заболеваний наз. биогеохим. провинциями.  
 

     Так, распространение эндемич. зоба во мн. горных и внутри-континент. районах связано с дефицитом I в пище и воде, кариес зубов-с дефицитом F в воде, флюороз - тяжелое заболевание скелета-с избытком F, болезни домашних животных-с дефицитом Со в кормах, т.наз. щелочная болезнь животных-с избытком Se в почве, подагра-с избытком Мо в воде, болезни культурных растений-с дефицитом В, Мо, Си и др. в почве. Для борьбы с дефицитом микроэлементов используют фторирование питьевой воды, иодирование поваренной соли, препараты Со (витамин В₁₂) в медицине, минер. подкормку домашних животных (Со, F, I), для растений - микроудобрения. [5] 

     1.1.2. Классификация  микроэлементов.

 

     Минеральные вещества относятся к структурным  элементам, в костях они представлены в виде кристаллов, в мягких тканях- и в виде истинного или коллоидного раствора, калорийностью не обладают. Поступают только с продуктами питания в виде минеральных солей. В организме человека присутствует 50 минеральных элементов, 26 из них являются необходимыми. К микроэлементам относятся 14, их концентрация в организме не превышает 0,01%.

     Существует  две классификации:

     1. Классификация по количественному  содержанию на три группы –  макро-, микро- и ультраэлементы.

     2. Классификация по химической  принадлежности- основные кальций,  магний, калий, натрий, содержатся в молоке, кефире, простокваше, овощах, фруктах; и кислотные: фосфор, сера, хлор, содержащиеся в мясе птицы, твороге, сыре, яйцах, хлебе, бобовых, бруснике, клюкве.

     Количественная  классификация химических элементов  

     К настоящему времени предложено множество классификаций химических элементов. В основу самых распространенных положен принцип их количественного содержания. Так, различают макроэлементы, встречающиеся в организме в количествах, существенно превышающих 0,01% (углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, сера, магний), микроэлементы - содержащиеся в количестве от 0,003 до 0,00001% (цинк, медь, кремний, марганец, алюминий) и ультрамикроэлементы, содержание которых очень мало - ниже 0,00001% (кобальт, никель, селен, мышьяк, галлий, бор, кадмий). Эта классификация невольно отражает и степень изученности химических элементов, связанную с современными возможностями определения их в биологических объектах.

     Такой сугубо количественный подход не учитывает  биологического фактора - различной значимости отдельных элементов для процессов жизнедеятельности. Значимость химических элементов не определяется величиной их концентрации и для проявления биологического действия одних необходимо меньшее количество, чем других, тем не менее, они могут обладать большей ценностью для организма, например, кобальт, содержащийся в количестве 0,00001 - 0,000001%, играет не менее важную роль в физиологических процессах, чем стронций, содержание которого в тысячу раз больше.

     Классификация микроэлементов по их ценности

     В основу классификаций других исследователей положена «ценность» химических элементов. Так, по классификации Э. Андервуда химические элементы подразделяются на:

     незаменимые (железо, йод, медь, цинк, марганец, кобальт),

     вероятно  незаменимые (фтор, бром, селен, молибден, и другие) и

     физиологически  неактивные (кадмий, бериллий).

     Подобные  группы предлагает выделить и P.J. Agget, однако распределение химических элементов  у него иное.

     Так, отдельные авторы по-разному оценивают  физиологическую роль одного и того же элемента. 

     Классификация микроэлементов по их заменимости 

     В последние годы предложена классификация, согласно которой микроэлементы  подразделяются на:

     незаменимые (марганец, железо, кобальт, цинк),

     жизненно  необходимые (бериллий, бор, алюминий, молибден, никель, йод),

     токсиканты (кадмий, свиней, рубидий и другие),

     недостаточно  изученные (хром, мышьяк, золото, титан, висмут).

     Недостатком приведенной классификации является отсутствие критериев, позволяющих  четко разграничить понятия, особенно - «незаменимые» и «жизненно необходимые», а токсичность химических элементов не исключает, что при определенных условиях они могут оказывать благоприятное и даже жизненно необходимое воздействие на организм, а некоторые «незаменимые» химические элементы могут стать токсичными.

     Весьма  вероятно, что один и тот же химический элемент в различных органах  и тканях может оказаться представителем всех групп указанной классификации. А если говорить о лимфе, то практически  все элементы могут быть отнесены к недостаточно изученным.

     Иные  классификации микроэлементов

     Кроме указанных, существуют подходы, базирующиеся на других критериях, таких как роль химических элементов в питании, участие в метаболизме, растворимость, заменяемость, степень токсичности, проявление биологической активности, геохимические свойства, ионные и ковалентные характеристики, положение в периодической системе и другие факторы.

     Несовершенство  имеющихся классификаций объясняется, возможно, и многообразием проявлений физиологической роли химических элементов. Кроме того, получение все новой информации позволяет пересматривать имеющиеся данные о биологической значимости химических элементов. [6]

 

      1.1.3. Свойства микроэлементов.

 

     Железо - элемент, участвующий в образовании  гемоглобина и некоторых ферментов. Содержание железа в пищевых продуктах колеблется в пределах 70-4000 мкг %. Особенно много железа в печени, почках и бобовых (6000-20 000 мкг %). Относительно беден железом белый хлеб из пшеничной муки высшего сорта (9000 мкг %).

     Потребность взрослого человека в железе 14 мг в день, она с избытком удовлетворяется обычным рационом. Однако при использовании в пище хлеба из муки тонкого помола, содержащего мало железа, у городских жителей весьма часто наблюдается дефицит железа. При этом следует учесть, что зерновые продукты богатые фосфатами и фитином, образуют с железом трудно-растворимые соли и снижают его усвояемость организмом. Так, если, из мясных продуктов усваивается около 30 % железа, то 1,3 зерновых - всего 5-10 %. Чай также снижает усвояемость железа из-за связывания его с дубильными веществами в трудно-расщепляемый комплекс. Поэтому люди, страдающие железодефицитной анемией, должны потреблять больше мяса и не злоупотреблять чаем.