Минералы, микроэлементы и другие вещества

Микроэлементами называют химические элементы, присутствующие в организме человека в очень малых (следовых) количествах. 
Элемент считается жизненно необходимым (эссенциалъным), если при его отсутствии или недостаточном поступлении организм перестает расти и развиваться, не может осуществлять свой биологический цикл, в частности не способен к репродукции. Введение недостающего элемента устраняет признаки его дефицита и возвращает организму жизнеспособность.

К эссенциальным микроэлементам относятся: железо Fе, медь Сu, цинк Zn, хром Cr; селен Se, молибден Мо, йод I, кобальт Со. Кроме этих девяти, еще восемь микроэлементов признаны условно эссенциальными. Это: мышьяк Аs, бор В, бром Вг, фтор F, литий и, никель N1, кремний Si, ванадий V.

Люди давно обратили внимание на то, что многие болезни связаны с недостаточным содержанием в организме определенных макро- и микроэлементов. Была, например, обнаружена связь между дефицитом железа и возникновением анемии. В конце прошлого века стала ясна роль дефицита йода в развитии эндемического зоба. С тех пор объем информации о роли дефицита или избытка определенных микроэлементов в формировании болезней возрастает лавинообразно.

Дефицит ряда эссенциальных МЭ (селена, цинка, железа, йода, марганца) и интоксикация токсичными МЭ (ртуть, свинец, мышьяк) способствуют тому, что учащается возникновение следующих патологических состояний:

• злокачественные новообразования кожи, мозга, желудочно-кишечного тракта, лимфы; 
• инфекционной патологии (грибковые, вирусные и бактериальные инфекции); 
• аутоиммунных заболеваний (ревматоидный артрит, системная красная волчанка, дерматомиозит, системная склеродермия, рассеянный склероз); 
• дегенеративных заболеваний (атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, болезнь Альцгеймера).

Получая микроэлементы из внешней среды, человек находится в постоянной зависимости от химического состава воды пищи, воздуха. Микроэлементы, в свою очередь, играют значительную роль в адаптации, то есть приспособлении организма к окружающей среде.

В зависимости от среды обитания существенно разнятся концентрации химических элементов в морских и наземных растениях, у водных и сухопутных животных.

Так, любимые нами «дары моря» растительного и животного происхождения накапливают в себе: кальций, калий, натрий, магний, серу, хлор, цинк, медь, молибден, железо, йод, никель, титан, стронций, цирконий, хром, литий, бор, лантан.

А вот «дары природы», предоставляемые человеку на суше, в целом менее богаты макро- и микроэлементами, хотя содержание азота, углерода, фтора, а также марганца и алюминия в наземных растениях в 10 раз выше, чем в морских. 
Наземные растения — основной источник такого важного элемента, как марганец, а морские — кальция, железа, циркония, кремния, лития, йода. Представители наземной фауны обеспечивают человека фосфором, азотом, водородом, то есть макроэлементами, но они почти не поставляют нам хром, ванадий, марганец (элементы, принимающие активное участие в регуляции углеводного и жирового обмена, толерантности к глюкозе). В свою очередь, представители морской фауны концентрируют в себе большие количества цинка, кобальта, меди.

Попадание в почву пестицидов, гербицидов, минеральных удобрений, как правило, нарушает ее экосистемы, приводит к гибели микроорганизмов и других важных звеньев питательной цепи. В результате обедняются почвы, уменьшается содержание макро- и микроэлементов в растительных и животных организмах и, как следствие этого, у людей. Органические и неорганические выбросы промышленных предприятий также существенно нарушают кругооборот химических элементов в природе, особенно на суше, и ведут к изменению химического состава всех ее обитателей. Поступление химических элементов с пищей существенно различается в зависимости от режима питания, доступности, например морепродуктов. Такое обстоятельство не может не сказываться на суточном балансе элементов в организме человека.

Дефицит микроэлементов

Мы есть не только то, что мы едим, мы, скорее, есть то, что мы усваиваем. А усвоение химических элементов, как и других питательных веществ, — процесс сложный и плохо контролируемый.

Прежде всего, следует отметить, что при переходе от традиционной (натуральной) к современной (индустриальной) кухне существенно изменился состав потребляемой пищи. Образовался разрыв, между количеством получаемых человеком калорий и содержанием в пище питательных веществ: витаминов, минералов и микроэлементов.

Революционные изменения, происшедшие в питании людей, за каких-нибудь сто лет привели к распространению так называемых болезней цивилизации, большинство из которых связаны с дефицитом микроэлементов в пище.

Сегодня большинство жителей США, европейских стран, Японии и все больше людей в менее развитых странах, таким образом, регулярно восполняют недостаток питательных веществ. Так, по данным американских ученых-диетологов (Бергнер, 1998), рацион современного среднестатистического американца обеспечивает лишь 50 -60% суточной потребности в магнии (его дефицит отмечен у 75-85% обследованных жителей США), 50% — в меди, селене, кальции; 70-90% людей недополучают с пищевыми продуктами цинк и хром. Большинство пожилых жителей развитых стран (особенно женщины) страдают от нехватки меди и марганца, а также калия. У подростков и беременных женщин особенно часто отмечается дефицит железа и цинка.

По данным, полученным в результате обследования 30 000 жителей Российской федерации, дефицит магния, цинка и железа обнаруживается у большинства детей, подростков и пожилых людей. Самая значительная нехватка селена отмечается в возле 45-55 лет и после 70. Исследователи считают, что этот феномен (названный нами "селеновой ямой" — А.В.Скальный, 2000) — одна из причин повышенной заболеваемости и смертности наших граждан этих возрастных групп. Раковые новообразования и сердечно-сосудистые заболевания, нередко настигающие людей этого возраста, обусловливаются, как правило, дефицитом антиоксидантов, в том числе и селена.

Исследования, проведенные в этом центре, показали, что у большинства девочек-подростков, проживающих в г, Москве, рацион не только далек от оптимального для будущих матерей, но и сигнализирует о выраженном «микроэлементном голодании». Пища, которую в основном потребляют наши дети, обеспечивает только 53% потребности в кальции, 56% — в цинке, 48% — в селене, 43% — в йоде. Глядя на эти цифры, трудно говорить об иммунитете этих детей, их нормальной репродуктивной функции в будущем, наконец, о необычайных умственных способностях и внешней привлекательности!

Во-первых, существенные количества витаминов и микроэлементов исчезают из продуктов в процессе их кулинарной обработки. Во-вторых, многие блюда, которые, как принято считать, удачно дополняют друг друга, на самом деле мешают усвоению компонентов, содержащихся в каждом из них. Не надо также забывать о том, что среднестатистические данные о составе питательных веществ бывают весьма далеки от реальных, так как на химический состав продуктов влияют условия их получения (местные и технологические), хранения и переработки. Большая часть овощей, попадающих на наш обеденный стол, выращены на чрезвычайно бедных микроэлементами почвах, а молоко и мясо получены от коров, знакомых только с истощенными пастбищами, зачастую загрязненными тяжелыми металлами, соединениями серы, которые выбрасываются промышленными предприятиями и автотранспортом. Такая пища не может дать человеку требуемого для полноценной жизни количества веществ.

Обедняют наш рацион и неумеренно потребляемые рафинированные (очищенные) продукты, сахар, сладкие безалкогольные напитки, консервы, длительно хранившиеся замороженные продукты, особенно мясные и рыбные, и, неправильная, «варварская» кулинарная обработка пищи.

Оказывается, по сравнению со свежим горошком, содержание меди в горошке консервированном снижено на 53%, цинка — на 43%, магния — на 45%, марганца - на 26%. При получении белой муки мелкого помола из цельной пшеницы теряется б8% цинка, 85% марганца, 55% меди, 8% железа. Сладкоежкам следует помнить, что при злоупотреблении сахаром организму требуются повышенные количества таких витаминов и микроэлементов, как медь, цинк и хром.

За период с 1914 по 1992 г. содержание железа в американских яблоках снизилось почти на 90% (!), кальция — на 48%, магния — на 83%; в капусте содержание кальция упало с 248 мг на 100 г продукта-до 47 (то есть в 5 раз), магния — с 66 до 15 мг (в 4 раза), железа — с 1,5 мг до 0,59 мг на 100 г продукта (более чем в 2 раза).

Так что современному человеку не следует особенно доверять старым рецептам, рекомендующим какие-либо целебные продукты, — в наши дни от их богатого химического состава уже мало что осталось. Старая английская поговорка «Ешь по яблоку в день -и тебе не понадобится врач» сегодня, увы, не может соответствовать истине, ибо канули в лету девственная природа, почти исчезли с нашего стола натуральные продукты, дичь, мясо без антибиотиков, гормонов и других небезобидных для здоровья веществ.

Таким образом, современный человек употребляет блюда повкуснее, съедает больше и быстрее — какое там тщательное пережевывание! Да и жевать-то зачастую нечего, ведь теперь продукты содержат мало клетчатки, сухожилий, хрящей. Ну а в конечном итоге питаемся мы хуже и не так полноценно, как наши предки.

Действие микроэлементов

Микроэлементы присутствуют в организме главным образом не в виде свобод-(ионов, а в связанном состоянии — с белками, аминокислотами, другими органическими соединениями. Они входят в состав активных центров многих ферментов. Так 90 процентов меди в сыворотке крови связано с а2-глобулинами, в частности церулоплазмином (белком — переносчиком меди, обладающим антиоксидантными, противовоспалительными свойствами), а также с аминокислотами, и лишь несколько процентов меди — это свободные ионы. Около 70% железа в организме человека входит в состав гемоглобина, 20-25% обнаруживается в связанном виде (ферритин, гемосидерин) в печени, костном мозге, селезенке. Медь и железо — составляющие или активирующие 5о с около 30 ферментов, а цинк — более 200.

Микроэлементы ускоряют или замедляют течение тех или иных биохимических процессов в организме человека. Иначе говоря, они выступают в роли катализаторов или ингибиторов этих процессов. В результате повышается или понижается в организме концентрация отдельных белков, жиров, углеводов, ферментов, других необходимых для жизни веществ. А благодаря этому замедляется или ускоряется восстановление поврежденных тканей, рост и развитие клеток, возрастает или снижается насыщение организма кислородом, углекислым газом и др., то есть изменяется тканевое дыхание.

Необходимо помнить, что при нарушении баланса концентрации микроэлементов в организме и тканях человека активность выработки или утилизации различных соединений (гормонов, белков и др.) изменяется не в арифметической, а в геометрической прогрессии. Так, при потере молекулой угольной ангидразы, отвечающей в организме за утилизацию СО (угарного газа), всего одного атома, а молекулой алкольдегидрогеназы — одного из четырех атомов цинка активность этих ферментов снижается в десятки раз (то есть плохо нейтрализуются в первом случае угарный газ, во втором - алкоголь). Нехватка железа нарушает нормальный синтез гемоглобина, а недостаток меди — витамина В12, что ведет к малокровию. Дефицит селена вызывает нарушение антиоксидантной активности глютатионпероксидазы, дефицит хрома — снижение толерантности к глюкозе и т. д. С другой стороны, механизм токсического действия многих тяжелых металлов обусловлен их способностью вытеснять и замещать в молекула ферментов и других биологически активных веществ «нужные» микроэлементы-антагонисты, что ведет к изменению свойств этих веществ и, как следствие, ухудшает обмен веществ в организме.

Таким образом, микроэлементы оказывают действие на организм человека в основном опосредованно, изменяя деятельность ферментов, гормонов, белков, витаминов и прочих биологически активных веществ, включающих МЭ или чувствительных к изменению их концентраций в окружающей среде.

Минеральные вещества могут взаимодействовать как друг с другом, так и с иными питательными элементами. Это взаимное влияние осуществляется в самой пище во время ее переваривания, а также в процессе тканевого и клеточного метаболизма. Взаимодействие веществ может происходить по типу синергизма (совместное действие) или антагонизма (противодействие).

С практической точки зрения, знание этих закономерностей позволяет предупреждать нежелательные формы взаимодействия и явления так называемых вторичных дефицитов макро- и микроэлементов у человека.

Вероятность взаимодействия между минеральными веществами вследствие их лабильности и способности к образованию связей значительно больше, чем между другими питательными веществами.

Синергистами считают элементы, которые: а) взаимно способствуют усвоению друг друга в желудочно-кишечном тракте; б) взаимодействуя, осуществляют какую-либо обменную функцию.

Антагонистами можно считать элементы, которые: а) тормозят всасывание друг друга в желудочно-кишечном тракте; б) оказывают противоположное влияние на какую-либо биохимическую функцию в организме. Так, фосфор и магний, цинк и медь взаимно тормозят абсорбцию друг друга в кишечнике, а кальций задерживает абсорбцию цинка и марганца (но не наоборот).

Органические соединения, тормозящие всасывание некоторых элементов: фитиновая кислота, пищевые волокна, некоторые лекарства. Органические соединения, способствующие всасыванию элементов: витамин С, лимонная, молочная, пировиноградная, янтарная кислоты, лактоза, фруктоза, глюкоза, гистидин, лизин, цистеин, валин.

Около 80% населения страдает от более или менее выраженного дисбаланса микроэлементов. Причин дисбаланса более чем достаточно: стрессы, недостаточное поступление в организм эссенциальных элементов, радиация, атаки токсичных веществ. Все это приводит к недостатку в организме современного человека жизненно необходимых химических элементов. Хроническая их нехватка ведет к серьезным изменениям функций организма (отклонения в обмене белков, жиров, углеводов, витаминов и выработке ферментов, ослабление иммунитета, сбой эндокринной и нервной систем) и вызывает психоневрологические расстройства, онкологические заболевания, воспалительные поражения органов и тканей.

Таблица 1. Современная классификация минералов

Таблица 2. Суточные нормы потребления витаминов и минералов

Таблица 3. Таблица питательности

Таблица 4. Основные свойства минералов

* - Средняя суточная потребность для взрослых: мужчины и женщины в возрасте от 25 до 51 года. В таблице приведены нормы, рекомендуемые Немецким обществом нутрициологов (Deutsche Gesselschaft fur Ernahrung - DGE).
** - В таблице приведены дозы, рекомендуемые отделом по пищевым продуктам и питанию (Food and Nutrition Board - FNB) Института медицины США и Научным комитетом по пищевым продуктам (Scientific Commitee on Food - SCF) Европейского союза.