Витамины. Витамины — это группа низкомолекулярных незаменимых факторов пищи, которые обладают выраженной биологической активностью

Витамины — это группа низкомолекулярных незаменимых факторов пищи, которые обладают выраженной биологической активностью, содержатся в пище в незначительных количествах и не могут синтезироваться в организме человека. Роль витаминов заключается в обеспечении ряда каталитических реакций, в процессе которых многие из них участвуют в образовании составных частей ферментов (коферментов). Число известных витаминов, имеющих непосредственное значение для питания и здоровья, достигает двадцати. Все они имеют большое значение в регуляции обмена веществ и физиологических функций. Рассмотрим некоторые из витаминов в таких аспектах, как распространение, биологическая роль и признаки их недостаточности в пище.

Витамины разделяют на две группы: жирорастворимые и водорастворимые.

Витамины A, D, E и К являются жирорастворимыми витаминами. Витамин А (ретинол) содержится в таких продуктах животного происхождения, как печень животных и рыб, сливочное масло, яичный желток, в продуктах растительного происхождения, особенно в различных видах овощей (наиболее известна в этом плане морковь). В плодах и фруктах также содержится провитамин А (каротин).

Витамин А необходим для процесса роста, обеспечения нормального зрения. Он способствует росту и регенерации кожных покровов и слизистых оболочек. При отсутствии этого витамина происходит пересыхание и ороговение тканей, вследствие чего часто развиваются инфекции. Поражение роговой оболочки и соединительной ткани глаз может привести к полной потере зрения.

Витамины группы D (кальциферолы) содержатся в рыбных продуктах, в меньшей мере — в молочных продуктах. Под воздействием солнечного света организм может сам синтезировать этот витамин из определенных предшественников — провитаминов. Недостаточность витамина D вызывает нарушение обмена кальция и фосфора, что сопровождается размягчением, деформацией костей и другими симптомами рахита.

Витамин Е (токоферол) содержится в значительных количествах в растительных маслах, зародышах семян злаков (ячменя, овса, ржи и пшеницы), а также в зеленых овощах. Известно, что витамин Е может предотвращать окисление некоторых веществ (антиоксидантное действие). У животных недостаточность этого витамина проявляется преимущественно в нарушениях функций мышц и половых желез.

Витамин К (филлохинон) содержится в овощах (шпинат, зеленый горошек и др.), рыбе, мясе. Недостаточность этого витамина у человека может возникать при нарушении резорбции (всасывания) в желудочно-кишечном тракте (например, при болезнях печени и желчного пузыря) или прекращении его синтеза бактериями кишечника. Отсутствие витамина К проявляется преимущественно в возникновении кровотечений, так как этот витамин участвует в образовании важного для свертывания крови вещества — протромбина.

Из группы водорастворимых витаминов рассмотрим витамины группы В, витамин С и биофлавоноиды (витамин Р).

Витамин B1 (тиамин) содержится, прежде всего, в зародышах и оболочках семян зерновых культур, в дрожжах, орехах, бобовых, а также в некоторых продуктах животного происхождения — сердце, печени, почках. Богатым источником этого витамина является черный хлеб. В качестве составной части некоторых ферментов тиамин имеет важное значение в обмене углеводов, например, на этапе декарбоксилирования пировиноградной кислоты. Он также принимает участие в превращении аминокислот, вовлекается в белковый и жировой обмен. Поэтому с увеличением поступления в организм углеводов потребность в этом витамине возрастает. То же происходит и при увеличении интенсивности энергетического обмена. Недостаточность этого витамина вызывает тяжелые нарушения нервной системы (полиневрит).

Витамин В2 (рибофлавин) содержится в значительных количествах в печени, почках, дрожжах, молочных продуктах. Биологическая роль этого витамина обусловлена тем, что он входит в состав ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, а также ферментов обмена аминокислот и окисления жирных кислот. Поэтому при В2-авитаминозе ослабляются процессы тканевого дыхания, что вызывает задержку роста, усиленный распад тканевых белков, снижение числа лейкоцитов в крови, нарушения функции органов пищеварения. Возрастание в рационе количества углеводов и жиров ведет к повышению потребности в рибофлавине.

Витамин В6 (пиридоксин) поступает в организм в составе таких продуктов, как пшеничная мука, бобовые, дрожжи, печень, почки и некоторых других, а также вырабатывается микробами кишечника. Входя в состав ферментов-трансаминаз, катализирующих переаминирование аминокислот, пиридоксин играет важную роль в белковом обмене. Большое значение витамин В6 имеет также в обмене жиров (липотропный эффект), в кроветворении, в регуляции кислотности и желудочной секреции. Проявлениями недостаточности витамина В6 у животных являются задержка роста, судороги и т. д. Потребность человека в витамине В6 возрастает с увеличением количества белков в составе пищи, а также при физических нагрузках.

К витаминам группы В относят и никотиновую кислоту (витамин РР). Человек получает никотиновую кислоту в хлебе, в различных крупах, печени, мясе, рыбе. Механизм биологического действия витамина РР связан с его участием в функционировании большого количества ферментов, катализирующих процессы тканевого дыхания путем переноса водорода. Недостаточность никотиновой кислоты вызывает пеллагру — заболевание, проявляющееся в сочетании дерматита, нарушения функции кишечника и патологии психики.

Витамин В12 (цианокобаламин) поступает в организм человека в составе продуктов животного происхождения (печень, почки, рыба). Биологическая роль цианокобаламина состоит в антианемическом действии, а также в его участии в синтезе аминокислот и нуклеиновых кислот. При нарушении усвоения витамина В12 развивается анемия, что связано с угнетением образования красных кровяных телец.

Витамин С (аскорбиновая кислота) содержится преимущественно в свежих овощах и фруктах. Богатыми источниками этого витамина являются плоды шиповника, черной смородины, цитрусовые, укроп, сладкий стручковый перец, петрушка, шпинат, томаты, капуста. Измельчение и длительное хранение, варка и консервирование этих продуктов могут значительно снизить содержание в них витамина С.

Механизм действия аскорбиновой кислоты связан с ее способностью отдавать и присоединять атом водорода, то есть с участием в окислительно-восстановительных процессах.

Она необходима для нормального белкового обмена, для образования соединительной ткани, в том числе в стенках кровеносных сосудов, для синтеза стероидных гормонов надпочечников, играющих важную роль в адаптации организма при стрессовых ситуациях, и т. д.

Витаминная недостаточность вызывает тяжелое заболевание (цингу), которое характеризуется кровоизлияниями (вследствие повышенной ломкости и проницаемости стенок сосудов), снижением физической работоспособности, ослаблением функции сердечно-сосудистой системы и т. п.

Потребность в аскорбиновой кислоте при напряженной мышечной деятельности значительно возрастает. Для повышения физической работоспособности необходимо усиленное снабжение организма этим витамином. Однако длительное его потребление в количествах, значительно превышающих нормальную потребность, может привести к привыканию организма к повышенным дозам. В этом случае при возвращении к обычным, нормальным количествам витамина С в питании могут возникать явления его недостаточности.

Установлено много общего (синергизм и параллелизм) в действии витаминов С и Р. Витамин Р относят к биофлавоноидам, общее количество которых достигает ста пятидесяти. Витамин Р содержится в растительных продуктах. Он обладает капилляроукрепляющим действием и способностью снижать проницаемость стенок сосудов. Механизм действия витамина Р связан с активацией окислительных процессов. Недостаточность витамина Р в питании вызывает ломкость капилляров, геморрагию. Витамин Р усиливает восстановление дегидроаскорбиновой кислоты в аскорбиновую.

Потребность в питательных веществах характеризуется значительной вариабельностью. Например, потребность в кальции или железе может быть у одного человека в два или три раза больше, чем у другого. Еще менее точно определены индивидуальные потребности человека в витаминах. Поэтому количественные показатели потребности в незаменимых веществах следует рассматривать как ориентировочные для планирования диеты здоровых людей.

В последнее время представления о роли витаминов в организме обогатились новыми данными. Считается, что витамины способны улучшать внутреннюю среду, повышать функциональные возможности основных систем, устойчивость организма к неблагоприятным факторам. Следовательно, витамины рассматриваются современной наукой о питании как важное средство общей первичной профилактики болезней, повышения работоспособности, замедления процессов старения.

Известны разные степени необеспеченности организма витаминами: авитаминозы — полное истощение запасов витаминов; гиповитаминозы — резкое снижение обеспеченности тем или иным витамином. Однако опасны также и гипервитаминозы — избыток витаминов в организме. Такие ситуации у занимающихся спортом принципиально не должны возникать, поскольку они будут исключены при соблюдении рекомендуемых рационов питания. Но есть так называемая субнормальная обеспеченность, которая связана с дефицитом витаминов и проявляется она в нарушении обменных процессов в органах и тканях, но без явных клинических признаков. В нашем контексте это означает — без видимых изменений в состоянии кожи, волос и других внешних проявлений. Но вся беда в том, что субнормальная обеспеченность легко переходит в необеспеченность организма витаминами со всеми признаками неблагополучия организма, если такая ситуация регулярно повторяется по разным причинам.

Попробуем разобраться в возможных причинах истощения запасов витаминов в организме.

Прежде всего, они связаны с качеством продуктов и приготовленных из них блюд: несоблюдение условий хранения по времени и температуре, нерациональная кулинарная обработка, например длительная и многократная варка мелко нарезанных овощей с целью разрушения и избавления от нитратов и нитритов. Присутствие антивитаминных факторов в продуктах питания (капуста, петрушка, тыква, картофель, лук зеленый, яблоки содержат ряд ферментов, разрушающих витамин С, особенно при мелкой резке). В салате из нарезанного лука с томатами при невысокой кислотности легко разрушается под действием хлорофилла витамин С, и поэтому рационально в этот салат добавлять столовый уксус.

Витамин А разрушается при освещении ультрафиолетовыми лучами, под влиянием кислорода воздуха или при сильном и длительном нагревании. Так что наличие витаминов в овощном рагу, приготовленном в дачных условиях, проблематично. Надо принимать во внимание некоторую разницу в содержании витаминов, рассчитанном по справочным материалам для усредненного сорта каких либо овощей или фруктов, и реальным их содержанием в конкретном продукте. Отклонение может быть как в ту, так и в другую сторону.

Другая группа причин связана с нашим здоровьем, и прежде всего, с функцией желудочно-кишечного тракта. При многих распространенных хронических болезнях нарушается всасывание или усвоение витаминов и минералов. То есть витаминов в съеденной пище было много или достаточно, но в кровь и в органы их поступило мало. Возможны и врожденные дефекты в обмене витаминов, о которых трудно догадаться даже специалисту.

Известно также, что ряд витаминов: В12, В6, витамин Н (биотин) нам доставляет полезная микрофлора кишечника, поэтому сильные кишечные расстройства, неправильный прием антибиотиков и других лекарств приводят к созданию определенного дефицита этих витаминов в организме больного.

Нельзя не отметить, что существуют причины, по которым потребность в витаминах неожиданно увеличивается по сравнению с привычным состоянием. Чаще всего это происходит при инфекционных заболеваниях и стрессе.

Возможно кто-то в таких случаях и принимает регулярно витамины, но чаще всего сразу же забывает об этом, как только чуть поправится. Резкая смена климато-географической зоны также всегда сопровождается возрастанием потребности в витаминах (особенно С, Р, В1). Такие физиологические состояния женщин, как беременность и лактация, требуют осторожной, но обязательной дополнительной витаминизации.

В условиях экологического неблагополучия повреждающие факторы внешней среды требуют естественных способов защиты организма. Главным из них является прием витаминов-антиоксидантов: С, А и B-каротина, Е.

Потребность в витаминах всегда возрастает при систематических физических нагрузках (тренировках). На каждую дополнительную тысячу килокалорий потребность в витаминах возрастает на 33%. Причем в случае, если тренировки длительные и проводятся в аэробном режиме, то заметно растет потребность в витаминах С, В1. При интенсивной тренировке, связанной с накоплением мышечной массы, организму требуется больше витамина В6.

В табл. 6 приводятся обобщенные данные об основных витаминах. Интересно отметить такой факт, что наша зависимость от витаминов увеличивается, когда в рационе присутствует неполноценный белок. Это случается при вегетарианской диете, а также при неверной трактовке правил питания в разные по энергозатратам периоды спортивной подготовки. Надо обязательно соблюдать нормы потребления белка даже в дни тренировок. Очень •важно употреблять мясо и рыбу со сложными овощными гарнирами во время и после регулярных потерь крови для естественного восстановления уровня железа и меди в организме женщины. В таком сочетании микроэлементы, белок и витамин С лучше усваиваются.

Приведенный перечень причин возникновения истинных дефицитов витаминов далеко не полон, но дает возможность понять сложность природной зависимости нашего организма от окружающей среды, образа жизни, от качества и количества пищи. И если вернуться к внешним признакам витаминного неблагополучия, то надо напомнить, что сухость кожи, например, тесно связана с недостаточным потреблением и усвоением витаминов С, В2, В6, А; плохое состояние волос и ногтей — свидетельство дефицита витаминов А и С; бледность губ обусловлена нехваткой витаминов С и В2; образование угрей — витамина А.

Как известно, обязательными компонентами рациона спортсмена являются овощи, зелень, коренья, фрукты и ягоды в необходимом количестве и ассортименте.

Минимально необходимое количество овощей — 400 г восьми наименований: капуста, свекла, морковь, репа (редька, редис), томаты, огурец, лук, чеснок, а также пряно вкусовая зелень — укроп, петрушка, сельдерей и т. д. Фруктов, ягод требуется 300 г: яблоки, цитрусовые, смородина. Этот необходимый минимум может быть увеличен при условии, что на каждый прием пищи придется понемногу. Приемов пищи должно быть не меньше четырех, что позволит съедать объемную растительную пищу малыми порциями для лучшей усвояемости.

Понятно, что дополнительный прием поливитаминов и минералов возможен и необходим не только в известные сроки осенью, зимой и ранней весной, а в любое время года — при наличии вышеупомянутых факторов.

Таблица 6. Характеристики основных витаминов и наличие их в пищевых продуктах

2.2 Минеральные вещества – макро- и микроэлементы

Минеральные вещества выполняют в нашем организме многообразные функции. В качестве структурных элементов они входят в состав костей, содержатся во многих ферментах, катализирующих обмен веществ в организме. Минеральные вещества обнаружены в гормонах (например, йод в составе гормонов щитовидной железы).

Общеизвестна роль железа, входящего в состав гемоглобина крови. При его участии происходит транспортировка кислорода. Минеральные вещества активизируют некоторые процессы, участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия в крови и других органах. Натрий и калий принимают участие в транспортировке различных веществ в клетку, обеспечивая этим ее функционирование. Важную роль выполняют минеральные вещества (калий, кальций, натрий и магний) в регуляции функции сердечной и скелетных мышц.

Достаточно высокое и постоянное содержание в биологических жидкостях солей, в первую очередь солей калия и натрия, способствует сохранению в клетке воды, что важно для ее нормального функционирования и сохранения формы.

Потребность организма в различных минеральных веществах колеблется в широких пределах. Наиболее высока потребность в натрии.Часть этого элемента поступает с продуктами: поваренной соли в суточной норме хлеба для здоровых мужчин содержится 3,5 г и 3-5 г добавляется в пищу при ее приготовлении. Таким образом, за сутки потребляется 10-15 г поваренной соли. Этого количества вполне достаточно для обеспечения потребности организма в натрии. Обычно хлористого натрия (поваренной соли) потребляется больше, чем необходимо.

Соль добавляют в целях возбуждения аппетита, широко используются продукты, консервированные с добавлением соли. Повышенное потребление поваренной соли нежелательно, так как это приводит к возникновению жажды, повышению водопотребления и задержке воды в организме. Систематический избыток в рационе поваренной соли, как показали научные исследования, способствует повышению частоты возникновения гипертонической болезни.

Другой минеральный элемент, калий, содержится почти во всех продуктах, потребность в нем оценивается примерно в 4-6 г в сутки. В обычном наборе продуктов содержится 5-6 г калия, более половины которого поступает с овощами и фруктами, в том числе с картофелем примерно 2 г. Поставщиками калия являются хлеб и крупы, а также продукты животного происхождения. Калий — важный клеточный элемент, в отличие от натрия он не способствует задержке воды в организме. Существенной функцией калия является его участие в регуляции возбудимости мышц, прежде всего сердечной мышцы. Недостаток калия может приводить к возникновению судорожных сокращений скелетных мышц, снижению сократимости сердечной мышцы и нарушению ритма сердечной деятельности.

При обосновании более высокого содержания калия в наборе продуктов необходимо принять во внимание специфические особенности его обмена в организме. Под воздействием нервно-эмоционального напряжения и специфических гормональных сдвигов у спортсменов происходит повышенный выход калия из клеток в кровь и потеря его с мочой. При систематически повторяющихся периодах нервно-эмоционального напряжения в организме может возникнуть дефицит калия. Овощи — основной источник калия, поэтому включение овощей в суточный рацион обязательно для всех. Иногда для компенсации дефицита калия используют его соли.

Кальций — один из основных элементов нашего организма. Потребность в этом элементе сравнительно невелика — около 0,8 г в сутки. Кальций играет определенную роль в регуляции возбудимости нервной системы, в механизме мышечного сокращения, свертываемости крови. В стандартном наборе продуктов для приготовления пищи предусмотрено содержание около 1,2 г кальция, преимущественно в продуктах животного происхождения. Солей кальция содержится много в молочных продуктах: молоке, твороге, сыре. На их долю приходится больше 60% кальция из набора продуктов. Содержащийся в молочных продуктах кальций хорошо усваивается, из других продуктов он усваивается хуже. При повышенном содержании жира в рационе усвоение кальция снижается. Некоторые другие пищевые вещества (щавелевая кислота, фитин) также нарушают его обмен.

Большое значение имеет содержание в пище фосфора, а также его соотношение с кальцием. Оптимальное соотношение между кальцием и фосфором — 1 : (1,5-2,0), при котором оба элемента усваиваются лучше. Основное количество фосфора организма содержится в костях. Важнейшие макроэргические соединения (АТФ, креатинфосфат и др.), являющиеся аккумуляторами энергии для обеспечения всех функций организма, содержат фосфор. Он входит также в состав многих других веществ — белков-катализаторов, нуклеиновых кислот и др. Потребность взрослого человека в фосфоре составляет 1,2 г в сутки. Фосфор содержится практически во всех пищевых продуктах. Из продуктов животного происхождения фосфор усваивается лучше, чем из продуктов растительного происхождения, однако его содержание в последних довольно высоко, поэтому зерновые продукты и овощи являются хорошими поставщиками фосфора. С хлебом и изделиями из теста поступает около 0,6 г фосфора, с крупами и макаронными изделиями — 0,25 г; в овощах стандартного рациона содержится около 0,33 г фосфора.

Из общего количества фосфора более половины поступает с продуктами животного происхождения. Высокое потребление органического фосфора; (главным образом в виде лецитина) является одним из факторов, предотвращающих возникновение значительных нарушений липидного обмена и нормализующих обмен холестерина.

Минеральный обмен и потребность в минеральных веществах взаимосвязаны. Особенно отчетливо это установлено в отношении кальция, фосфора и магния. Магний принимает участие в регуляции возбудимости нервной системы, сокращении мышц. Магния требуется меньше чем кальция, их оптимальным соотношением в рационе считается 0,6:1. Потребность в магнии взрослого человека составляет примерно 0,4 г в сутки. Основными источниками этого элемента являются хлеб и крупы, на долю которых приходится половина всего магния, поэтому крупы и хлеб в определенных количествах входят в состав суточного рациона. В овощах содержится 0,14 г магния. В продуктах животного происхождения магния меньше (0,12 г).

Здесь и далее содержание элементов приводится на 100 г съедобной части продукта

Микроэлементы — большая группа химических веществ, которые присутствуют в организме человека и животных в низких концентрациях, выражаемых в микрограммах на 1 г массы тканей. Эти концентрации в десятки и сотни раз ниже концентраций так называемых макроэлементов (кальций, фосфор, калий, натрий, магний, хлор, сера). Микроэлементы оказывают выраженное взаимное влияние, связанное с их взаимодействием на уровне абсорбции в желудочно-кишечном тракте, транспорта и участия в различных метаболических реакциях. В частности, избыток одного микроэлемента может вызвать дефицит другого. В связи с этим особое значение приобретает тщательная сбалансированность пищевых рационов по их микроэлементному составу, причем всякое отклонение от оптимальных соотношений между отдельными микроэлементами может вести к развитию серьезных патологических сдвигов в организме.

При недостаточном поступлении минеральных компонентов организм может в течение некоторого времени восполнять создавшийся дефицит путем мобилизации их из тканевых депо, а при избыточном поступлении — повышением выведения.

Тканевые депо организма обладают мощными резервами макроэлементов (кальций, магний — костная ткань, калий — мышцы, натрий — кожа и подкожная клетчатка), тогда как резервы микроэлементов в тканях незначительны. Этим и объясняются низкие адаптационные возможности организма к дефициту микроэлементов в пище.

В работах российских ученых (В. Я. Русин, В. В. Насолодин) убедительно показано, что обмен важнейших микроэлементов интенсифицируется при серьезных физических нагрузках, а это значит, что и потребность в них у спортсменов значительно выше по сравнению с другими группами населения.

Наиболее изученным из микроэлементов является железо. Потребность в нем организма невелика: 10 мг в сутки для мужчин и 18 мг для женщин. Железо содержится в хлебе (10,0 мг), овощах (10,5 мг), мясе, рыбе, птице (по 7,4 мг). С другими продуктами (крупы, молоко, сыр, творог) железа поступает мало (около 1,3 мг). За норму принимается усвоение железа из рациона в пределах 10%. Хотя в продуктах животного происхождения содержится меньше железа, усваивается оно лучше. Повышенное содержание железа в рационе может гарантировать от нежелательных нарушений функции кроветворных органов. Избыток железа легко выводится из организма.

Вопросы обеспеченности организма железом занимают одно из центральных мест в общей проблеме адекватного питания, что обусловлено, с одной стороны, специфической ролью железа, а с другой — тем обстоятельством, что железодефицитные состояния — один из наиболее распространенных видов пищевой недостаточности даже в высокоразвитых странах.

Результаты научных исследований, полученные в последние 10-15 лет, значительно расширили наши представления о значимости железа, что заставляет во многом по-новому решать такие практические вопросы, как оценка ферростатуса спортсменов, организация профилактических и лечебных мероприятий при выявлении дефицита железа, разработка новых высококачественных лекарственных форм железа и др.

Особый интерес эта проблема представляет для спортивной практики, поскольку между уровнем обеспеченности организма железом и физической работоспособностью установлена прямая связь. Определяется она участием железа, прежде всего, в аэробном метаболизме на уровне по меньшей мере четырех его звеньев:

- транспорта кислорода крови гемоглобином,

- транспорта и депонирования кислорода в мышце миоглобином,

- транспорта электронов в дыхательной цепи цитохромами и цитохром-оксидазой,

- активности ряда НАД-зависимых дегидрогеназ и сукцинатдегидрогеназы.

В случае недостатка железа в организме страдают все звенья аэробного метаболизма, но в первую очередь — система тканевого дыхания, что обусловлено очень высокой скоростью обновления гемосодержащих ферментов, в частности цитохромов. Это обстоятельство дает основание утверждать, что нарушения метаболизма, обусловленные дефицитом железа на уровне тканей, могут иметь более серьезные биохимические и физиологические последствия для проявления максимальной физической работоспособности, чем гематологические.

Опасность развития железодефицитных состояний у активно тренирующихся спортсменов достаточно высока, что обусловлено причинами как экзогенного, так и эндогенного характера. На фоне очень больших физических и нервно-эмоциональных напряжений, во-первых, значительно возрастают естественные потери железа из организма через желудочно-кишечный тракт, почки и особенно через кожу с потом, во-вторых, повышается адаптивный синтез железосодержащих белков — гемоглобина, миоглобина, цитохромов, железо-зависимых дегидрогеназ.

Повышение потребности организма в железе далеко не всегда удается удовлетворить за счет железа пищи. В таких ситуациях единственной возможностью обеспечения высокого уровня функционирования железо-зависимых систем аэробного обмена является перераспределение общего пула железа, В первую очередь, за счет резервного, а затем — тканевого железа других железо-зависимых систем. К числу последних в настоящее время относят иммунную систему, системы коллагенообразования, детоксикации ксенобиотиков (включая лекарственные препараты), инактивации биологически активных веществ, а также системы обмена липидов и нейромедиаторов.

В тесной связи с обменом железа в организме человека находится другой микроэлемент — медь, содержание которой в среднем составляет 75-150 мг. Медь обнаружена во многих органах, наиболее высока ее концентрация в печени, мозге, сердце и почках. Основное количество меди (около 50%) содержится, однако, в мышечной и костной тканях. Печень содержит 10% от общего количества меди в организме.

Медь участвует в построении ряда ферментов и белков. Велика роль меди в обеспечении физиологических и биохимических процессов при физических нагрузках. Она связана с участием этого микроэлемента в регуляции процессов биологического окисления и генерации АТФ, в синтезе важнейших соединительно-тканных белков (коллагена и эластина) и в метаболизме железа.

Медь — кроветворный микроэлемент, активно участвующий в синтезе гемоглобина и образовании других железопорфиринов. Функция меди в синтезе гемоглобина тесно связана с функцией железа. Медь необходима для превращения поступающего с пищей железа в органически связанную форму, а также для стимуляции созревания ретикулоцитов и превращения их в эритроциты. Кроме того, она способствует переносу железа в костный мозг.

Суточная потребность в меди составляет около 80 мкг/кг для детей раннего возраста, 40 мкг/кг — для более старших детей и 30 мкг/кг — для взрослых. Среди продуктов питания содержание меди наиболее высоко в печени, а также в продуктах моря, зернобобовых, гречневой и овсяной крупе, орехах и очень низко в молоке и молочных продуктах.

В организме взрослого человека содержится достаточно большое количество (2-3 г) цинка. Основная часть цинка сосредоточена в костях и коже. Уровень цинка наиболее высок в сперме и предстательной железе. Достаточно высока его концентрация также в костях и волосах; во внутренних органах она значительно меньше. Цинк находится в органах и тканях преимущественно в органически связанной форме в виде легко диссоциирующих соединений с белком.

Биологическая роль цинка определяется его необходимостью для нормального роста, развития и полового созревания, поддержания репродуктивной функции, для кроветворения, вкусовосприятия и обоняния, нормального течения процессов заживления ран и др. Цинк необходим для нормальной функции гипофиза, поджелудочной железы, семенных и предстательных желез.

Цинк воздействует на активность гормонов гипофиза, надпочечников и поджелудочной железы. Под влиянием его соединений усиливается активность гонадотропных гормонов гипофиза. Установлено участие цинка в реализации биологического действия инсулина: имеются данные, свидетельствующие, что гипогликемическое действие инсулина зависит от цинка, который постоянно присутствует в инсулине. Цинк обладает липотропными свойствами, нормализуя жировой обмен, повышая интенсивность распада жиров в организме и предотвращая ожирение печени.

Такая активная роль цинка в регуляции обмена углеводов и жиров определяет его высокую значимость в питании спортсменов и физкультурников, особенно при нагрузках аэробного характера, и лиц, страдающих избыточной массой тела и диабетом.

С пищей взрослый человек должен получать 10-22 мг цинка в сутки, беременные женщины — 10-30 мг, кормящие женщины — 13-54 мг. Наибольшая потребность в цинке появляется в период интенсивного роста и полового созревания, а также при физических нагрузках. Основные пищевые источники цинка: мясо, птица, твердые сыры, а также зернобобовые и некоторые крупы. Высок уровень цинка в креветках и орехах. Молоко и молочные продукты бедны цинком.

В организме взрослого человека содержится 12-20 мг марганца. Его уровень особенно высок в мозге, печени, почках, поджелудочной железе.

Марганец необходим для нормального роста, поддержания репродуктивной функции, процессов остеогенеза, нормального метаболизма соединительной ткани. Он участвует также в регуляции углеводного и липидного обмена, активно стимулирует биосинтез холестерина. Введение марганца оказывает гипогликемизирующее действие. В крови и тканях больных сахарным диабетом концентрация марганца снижена. Предполагают, что марганец участвует в процессах синтеза или метаболизма инсулина.

Важной стороной биологического действия марганца являются его липотропные свойства. Он предупреждает ожирение печени и способствует общей утилизации жира в организме. Марганец тесно связан также с процессами синтеза белка и нуклеиновых кислот. Установлена связь этого микроэлемента с функцией эндокринных систем, его влияние на половые железы, половое развитие и размножение.

Достоверные сведения о физиологической потребности человека в марганце отсутствуют. Предполагают, что минимальная суточная потребность взрослого человека в марганце составляет 2-3 мг, а рекомендуемый уровень его потребления — 5-10 мг. Наиболее характерным симптомом дефицита марганца служит выраженная гипохолестеринемия, а также похудание, дерматит, тошнота, рвота. Марганец стимулирует процессы роста. Проявлением марганцевой недостаточности служит задержка роста. Таким образом становится ясно, что адекватное потребностям количество марганца в пище очень важно при силовых, развивающих физических нагрузках, особенно у юношей.

Содержание хрома в организме взрослого человека меньше, чем многих других микроэлементов, и составляет лишь 6-12 мг. Значительное (до 2 мг) количество хрома сконцентрировано в коже, а также в костях и мышцах. С возрастом содержание хрома в организме в отличие от других микроэлементов прогрессивно снижается.

Хром участвует в регуляции углеводного и липидного обмена, в поддержании нормальной толерантности к глюкозе. Заметна его роль в регуляции метаболизма холестерина. Введение хрома пациентам в ряде случаев вызывает выраженное снижение уровня холестерина в крови.

Хром является активатором ряда ферментов (фосфоглюкомутазы, трипсина и др.). Очень высокое содержание хрома обнаружено в некоторых нуклео-протеидных фракциях, однако роль хрома в метаболизме нуклеиновых кислот остается неясной.

Хром содержится в продуктах питания в довольно низких концентрациях. При обычном смешанном питании он поступает в организм в количестве, лишь незначительно превышающем нижнюю границу физиологической потребности взрослых людей в данном микроэлементе. При несбалансированном построении пищевых рационов, однообразном питании довольно быстро возникает относительная недостаточность хрома. С продуктами питания человек должен получать 200-250 мкг хрома в сутки. Содержание хрома наиболее высоко в говяжьей печени, в мясе, птице, зернобобовых, перловой крупе, ржаной обойной муке. Наиболее высокой биологической активностью хрома отличаются пекарские дрожжи, печень, пшеничная мука грубого помола.

Наравне с цинком, марганцем, медью и железом хром является ценнейшим микроэлементом в питании спортсменов при длительных аэробных нагрузках, когда роль углеводов и жиров в энергообеспечении организма сущетвенно возрастает, особенно в соревновательный период.

В организме взрослого человека содержится 20-50 мг йода, из которых около 8 мг сконцентрировано в щитовидной железе. Йод, содержащийся в воде и пи-щевых продуктах в виде неорганических йодидов, быстро всасывается в кишечнике.

Йод — единственный из известных в настоящее время микроэлементов, играющих активную роль в биосинтезе гормонов. Он участвует в образовании гормона щитовидной железы — тироксина. До 90% циркулирующего в крови органического йода приходится на долю тироксина. Этот гормон контролирует состояние энергетического обмена, интенсивность основного обмена и уровень теплопродукции. Он активно воздействует на физическое и психическое развитие, дифференцировку и созревание тканей, участвует в регуляции функционального состояния центральной нервной системы и эмоционального тонуса человека, влияет на деятельность сердечно-сосудистой системы и печени. Тироксин взаимодействует с другими железами внутренней секреции (в особенности с гипофизом и половыми железами), оказывает выраженное влияние на водно-солевой обмен, обмен белков, липидов и углеводов, усиливая метаболические процессы в организме.

Недостаточность йода у человека приводит к развитию эндемического зоба, что свидетельствует о нарушении синтеза тироксина и угнетении функции щитовидной железы. Это заболевание имеет типично эндемический характер и возникает лишь в тех местностях (биогеохимических провинциях), где содержание йода в почве, воде и местных пищевых продуктах заметно снижено.

По данным отдельных исследований, возникновение заболевания связано с уровнем содержания в почве и местных пищевых продуктах марганца, фтора, кобальта и других микроэлементов, а также кальция и фосфора. Большое значение в распространении зоба имеют общая неполноценность питания и недостаточность в пищевом рационе белка, жира и др.

В районах йодной недостаточности эндемическим зобом в наибольшей степени поражаются дети школьного возраста, юноши и девушки в период полового созревания, у которых происходит перестройка эндокринной системы.

В современных социально-экономических условиях, когда применение сложных, дорогих минеральных удобрений, содержащих микроэлементы и йод в том числе, резко снижено, упало и содержание йода в продуктах питания, особенно в континентальных регионах.

Йод распространен в природе неравномерно. Наибольшие его количества сконцентрированы в морской воде, в воздухе и почве приморских районов, где и отмечается наиболее высокое содержание йода в местных растительных продуктах (зерновые, овощи, картофель, фрукты) и в продуктах животного происхождения (мясо, молоко, яйца). По мере удаления от моря содержание йода во внешней среде постепенно снижается. Наименьшим содержанием йода во внешней среде отличаются горные районы, где вода, почва, воздух и местные пищевые продукты крайне обеднены йодом. Физиологическая потребность в йоде составляет 100-150 мкг в сутки.

Содержание йода в одних и тех же продуктах значительно колеблется в зависимости от его концентрации в почве и воде в данной местности. Исключительно высоко содержание йода в морских водорослях (до 160-800 мг/100 г в сухой ламинарии, 200-220 мг/100 г в сухой морской капусте). Большое количество йода обнаружено в морской рыбе и продуктах моря. Содержание йода в мясе, молочных продуктах составляет в среднем около 7-16 мкг/100 г съедобной части.
Хранение и кулинарная обработка пищевых продуктов ведут к значительным потерям (до 65%) йода. При использовании йодированной соли для приготовления блюд потери при тепловой обработке составляют 22-60%.

Физиологическая роль фтора значительна в костеобразовании и процессах формирования дентина и зубной эмали. Достаточное потребление человеком фтора необходимо для предотвращения кариеса зубов и остеопороза. Фтор неравномерно распределен в организме. Его концентрация в зубах составляет 246-560 мг/кг, в костях — 200-490 мг/кг, а в мышцах не превышает 2-3 мг/кг. Фтор играет также важную роль в костеобразовании и нормализует фосфорно-кальциевый обмен. С возрастом количество фтора в организме (главным образом в костях) увеличивается. Отложение фтора в зубной эмали происходит в основном в детском возрасте в процессе формирования и роста постоянных зубов.

Суточная потребность во фторе точно не установлена. Для организма в равной мере неблагоприятны как избыток, так и недостаток поступления фтора, оптимум потребления фтора очень ограничен. Избыточное поступление в организм фтора вызывает развитие флюороза, проявляющегося крапчатостью зубной эмали. Флюороз — эндемическое заболевание, возникающее в тех местностях, где содержание фтора в воде превышает 2 мг/л. Содержание фтора в такой воде может быть уменьшено с помощью особой обработки воды в ионообменниках, обеспечивающей ее дефторирование. Недостаточное поступление фтора в организм приводит к поражению зубов, выражающемуся в интенсивном развитии зубного кариеса.

Кобальт — один из важнейших микроэлементов, участвующих в кроветворении. Он задействован в процессах образования эритроцитов и гемоглобина и таким образом стимулирует кроветворение. Кобальт является основным исходным материалом при эндогенном синтезе в организме витамина В12. В наибольшем количестве кобальт содержится в поджелудочной железе. По-видимому, он связан с функцией этой железы и участвует в образовании инсулина. Удовлетворение потребности организма в витамине В12 происходит наряду с поступлением его в составе пищи еще и за счет синтеза кишечной микрофлорой из кобальта, также поступающего с пищей.

Кобальт распространен в природных пищевых продуктах в небольших количествах, однако при смешанном рационе питания его оказывается достаточно, чтобы удовлетворить потребность организма. Этот микроэлемент содержится в воде (речная, озерная, морская), в морских растениях, в организме рыб и животных. Потребность организма в кобальте еще не установлена (ориентировочно 100-200 мкг/сут).

Биологическая роль никеля выяснена недостаточно. В его биологическом действии отмечается много общего с кобальтом в отношении стимулирования процессов кроветворения. Никель содержится в больших количествах в растительных продуктах, произрастающих на почвах «никелевых» районов, в морской, речной и озерной воде, в организме наземных и большинства морских животных и рыб. Особенно много его в печени, поджелудочной железе и гипофизе. Потребность в никеле не установлена.

Основное биологическое значение стронция заключается в построении костных тканей, в которых его содержание составляет 0,024% в пересчете на золу.

В таблице 7 приведено содержание, метаболические характеристики и потребности человека в минеральных веществах.