Зольные элементы пищевых продуктов: классификация, значение для организма человека

    2.2 Микроэлементы

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

    Цинк - элемент, значение которого определяется тем, что он входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене, и многих важных ферментов, обеспечивающих должное течение окислительно-восстановительных процессов и тканевого дыхания. Специфические последствия длительного недостатка цинка в пище - это прежде всего снижение функции половых желез и гипофиза головного мозга. Чтобы этого не случилось, взрослый здоровый человек должен ежедневно получать с пищей 10-15 мг цинка.

    Йод является необходимым элементом, участвующим в выработке щитовидной железой гормона тироксина, поэтому почти половина его концентрируется именно в этой железе. При длительном недостатке йода в пище развивается зобная болезнь (тиреотоксикоз). Особенно чувствительны к недостатку йода дети школьного возраста. Потребность в нем колеблется в пределах 100-150 мкг в день. Следует учитывать, что при длительном хранении или тепловой обработке пищи теряется от 20 до 80% этого микроэлемента. 
Фтор - элемент, при недостатке которого развивается такая болезнь зубов, как кариес, приводящая к разрушению зубной эмали. Потребность в нем взрослого человека составляет 3 мг в день. При этом одну треть фтора человек получает с пищей и две третьих - с водой. В пищевых продуктах фтора обычно содержится мало.  
Медь необходима для регулирования процессов снабжения клеток кислородом, образования гемоглобина и "созревания" эритроцитов. Она также способствует более полной утилизации организмом белков, углеводов и повышению активности инсулина. Для осуществления всех этих процессов здоровому человеку необходимо 2 мг меди.  
Марганец активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров. Важной также считается способность марганца усиливать действие инсулина и поддерживать определенный уровень холестерина в крови. В присутствии марганца организм полнее использует жиры. Сравнительно богаты этим микроэлементом крупы (в первую очередь овсяная и гречневая), фасоль, горох, говяжья печень и многие хлебобулочные изделия, которыми практически восполняется суточная потребность человека в марганце - 5,0-10,0 мг. 
Кобальт находится в составе витамина В₁₂ (кобаламин), содержащего его около 4,5%. При недостаточном потреблении кобальта проявляются некоторые нарушения функции центральной нервной системы, малокровие, снижение аппетита.  
Никель в сочетании с кобальтом, железом, медью также участвует в процессах кроветворения, а самостоятельно - в обмене жиров, обеспечении клеток кислородом. В определенных дозах никель активизирует действие инсулина.

    Хром вместе с инсулином участвует в метаболизме сахара, способствует росту, предупреждению диабета и гипертонии. Норм потребления хрома не установлено, но 90 мкг в сутки получает человек при нормальном питании. Лучшими источниками хрома для человека являются мясо, морепродукты, птица, пивные дрожжи, кукурузное масло. При недостатке хрома он может компенсироваться хелатной формой цинка. Дефицит хрома и ванадия приводит к снижению уровня сахара в крови и, соответственно, к желанию большего потребления сахара, что чревато развитием диабета. К повышенному выведению хрома из организма приводит чрезмерное потребление сахара. Усиливают недостаточность хрома и такие факторы, как частая беременность, диабет, возрастные изменения. При всех этих случаях дефицит хрома должен восполняться повышением потребления хромсодержащих продуктов и БАД.

    2.3 Другие минералы

    Среди полезных для человека микроэлементов отметим олово, дефицит которого проявляется в таком распространенном явлении, как лысина у мужчин. Оказалось, что если дефицит олова не устраняется, он ведет к развитию глухоты.

    Все чаще упоминается в литературе роль бора для организма. Во-первых, он предохраняет от снижения уровня кальция в костях и, во-вторых, помогает в выработке  тестостерона у мужчин и эстрогена у женщин. У женщин это приводит к страданиям во время менопаузы, а у мужчин - к преждевременной импотенции.

    Молибден  способствует метаболизму углеводов  и жира. Молибден является составной  частью фермента ксантиноксидазы, которая  участвует в пуриновом обмене, окисляя ксантин и гипоксантин в мочевую кислоту, и фермента, отвечающего за утилизацию железа. Молибден предупреждает анемию, обеспечивает хорошее самочувствие. Норма потребления не установлена, но в пределах 50-500 мкг. Содержится молибден в темно-зеленых листовых овощах, бобовых, неочищенном зерне. Повышение содержания молибдена в организме приводит к избыточному образованию ксантиноксидазы, а это обусловливает интенсивность образования и накопления мочевой кислоты в тканях, а также в синовиальных оболочках суставов, что является причиной развития "молибденовой" подагры.

    Ванадий известен своей способностью подавлять  накопление холестерина в кровеносных  сосудах и предотвращать сердечные  приступы. Норм потребления не установлено. Исследованиями последних лет установлена особая важность ванадия при лечении диабета, и даже появилось выражение, что диабет можно предотвратить и вылечить с помощью хрома и ванадия и что они могут заменять инсулин. Но, по данным Университета Ванкувера, процесс этот долгий и продолжается для большинства пациентов 4-6 месяцев. Считается, что хорошая порция рыбы на ужин полностью обеспечивает потребности организма в этом элементе.[2]

    2.4 Значение зольных элементов для организма человека

    Важнейшие минеральные вещества пищи и их роль в организме человека кратко описаны в таблице 2

Таблица 2. Источники минеральных веществ  и их роль в организме.

    Как было описано ранее, в  организме человека и животных минеральные элементы участвуют в синтезе пищеварительных соков, ферментов, гормонов (железо, йод, медь, фтор и др.), в построении мышечной и костной тканей (сера, кальций, магний, фосфор и др.), нормализуют кислотно-щелочное равновесие и водный обмен (калий, натрий; хлор). Они не обладают энергетической ценностью, но жизнь без них невозможна.

    Солей кальция в организме человека больше, чем других минеральных веществ. В комплексе с фосфатами и фторидами этот элемент образует минеральную основу костной ткани и зубов. Необходим кальций и для нормальной возбудимости нервной системы, и сократимости мышц, он служит активатором ряда ферментов. 
Взрослый человек должен получать с пищей примерно 0,8 г кальция в день; дети и подростки — 1-1,2 г. 0,5 л молока или 100 г сыра удовлетворяют суточную потребность взрослого человека в кальции. Степень усвоения кальция зависит от соотношения его с другими солями, особенно фосфатами, и магнием, а также от обеспеченности организма витаминами группы В.

    Соли  фосфора участвуют в образовании  костей. Кроме того, органическое соединение фосфора — аденозинтрифосфат (АТФ) — является аккумулятором энергии, высвобождающейся в процессе биологического окисления.

    Соединения  железа — необходимая составная  часть большинства тканей организма. Красные кровяные шарики (эритроциты) содержат значительное количество железа. Однако время их жизни в организме человека составляет около 3 мес. Поэтому для образования новых эритроцитов, поддержания других физиологических функций человеку необходимо постоянно потреблять с пищей около 15 мг железа в день. Недостаток в пище железа способствует развитию малокровия.  
В процессах кроветворения участвуют также микроэлементы медь, марганец, кобальт. Микроэлементы в зависимости от их роли в организме подразделяют на три группы:

• жизненно необходимые (медь, кобальт, марганец, цинк, йод);
• функционально полезные (молибден, фтор, селен);
• вредные и токсичные (свинец, ртуть, мышьяк).

    Особенностью ряда микроэлементов является то, что небольшое их количество часто является жизненно необходимым, а в больших дозах они оказывают выраженный токсический эффект. Микроэлементы участвуют в тонкой регуляции обменных процессов, и даже незначительное количество их в тканях имеет громадное значение в осуществлении определенных обменных реакций. Соединяясь со специфическими белками, многие микроэлементы служат материалом для построения ферментов, гормонов и витаминов. Йод входит в состав гормона щитовидной железы — тироксина, стимулирующего обменные процессы. Достаточное количество йода содержат продукты морского происхождения.

    Соли  фтора в большом количестве находятся  в тканях зубов, особенно зубной эмали. Однако увеличение концентрации солей  фтора (например в питьевой воде) приводит к заболеванию флюорозом, которое характеризуется нарушением нормального строения зубов, повышением хрупкости их и т.д.[3] 
 
 
 
 

    4. Методы анализа зольных элементов в продуктах питания

    При переработке пищевого сырья, как правило, происходит снижение содержания минеральных веществ (кроме добавления пищевой соли). В растительных продуктах они теряются с отходами. Так, содержание ряда макро- и микроэлементов при получении крупы и муки после обработки зерна снижается, так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне. Например, в среднем, в зерне пшеницы и ржи зольных элементов содержится около 1,7%, в муке же в зависимости от сорта от 0,5 (в высшем сорте) до 1,5% (в обойной).

      При очистке овощей и картофеля теряется от 10 до 30% минеральных веществ. Если их подвергают тепловой обработке, то в зависимости от технологии теряется еще от 5 до 30%.

      Мясные, рыбные продукты и птица в основном теряют такие макроэлементы, как  кальций и фосфор, при отделении мякоти от костей. При тепловой обработке (варке, жарке, тушении) мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ.

      Для анализа минеральных веществ  в основном используются физико-химические методы – оптические и электрохимические.

      Практически все эти методы требуют особой подготовки проб для анализа, которая заключается в предварительной минерализации объекта исследования. Минерализацию можно проводить двумя способами: «сухим» и «мокрым». «Сухая» минерализация предполагает проведение при определенных условиях обугливания, сжигания и прокаливания исследуемого образца. «Мокрая» минерализация предусматривает еще и обработку объекта исследования концентрированными кислотами (чаще всего HNO₃ и H₂SO₄).

      Наиболее  часто применяемые методы исследования минеральных веществ, представлены ниже.

    Фотометрический анализ (молекулярная абсорбционная спектроскопия). Он используется для определения меди, железа, хрома, марганца, никеля и других элементов. Метод абсорбционной спектроскопии основан на поглощении молекулами вещества излучений в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях электромагнитного спектра. Анализ можно проводить спектрофотометрическим или фотоэлектроколориметрическим методами.