Подібність елементарного хімічного складу клітин усіх організмів свідчить про єдність живої природи. Водночас у живих організмах не виявлено жодного хімічного елементу, який би траплявся в тілах неживої природи. Цим підтверджується спільність живої і неживої природи. Найбільший вміст у клітині чотирьох елементів: кисню (65-70%), вуглецю (15-18 %), водню (8-10 %), азоту (2—3 %). Це органогенні елементи. Разом їх вміст становить 95—98 % загальної маси живого організму. Вміст у живому організмі таких елементів, як кальцій, калій, фосфор, сірка, силіцій, натрій, хлор, магній, залізо, становить десяті частки відсотку. Перелічені хімічні елементи належать до макроелементів.
Кобальт, цинк, мідь, хром, бром, бор, йод, літій, радій містяться у дуже малих кількостях (менше 0,01 %), їх називають мікроелементами. Важливість того чи іншого хімічного елемента для живих істот визначається не його кількістю. Багато мікроелементів входить до складу ферментів, гормонів та інших життєво важливих сполук, які впливають на процеси розмноження, кровотворення та ін.
Усі живі організми значно відрізняються від навколишньої неорганічної природи за кількісним хімічним складом. Великий вміст вуглецю в складі живих організмів пов'язаний з наявністю в них вуглецевмісних сполук, які називають органічними.
У деяких живих організмах нагромаджуються певні хімічні елементи. Так у водоростях нагромаджується йод, у жовтці — літій, у болотній рясці — радій тощо. Із неорганічних сполук у клітині найбільше води. Чим вища інтенсивність обміну речовин у тій чи іншій тканині, тим більше вона містить води. В ембріона людини у віці 1,5 місяця вода становить 97,5 %, у восьмимісячного — 83, у немовляти — 74, у дорослої людини в середньому 66 %. Вміст води в різних органах і тканинах людського організму також різний. Так, мозок дорослої людини містить 86 %, печінка — 70, кістки — 20 % води. З віком вміст води у тканинах зменшується. Вода виконує в клітинах багато функцій: збереження об'єму, забезпечення пружності клітин, розчинення різних хімічних речовин. Крім того, вода — це середовище, в якому відбуваються всі хімічні процеси. Вона безпосередньо бере участь в усіх хімічних реакціях. Так, розщеплення жирів, вуглеводів та інших органічних сполук відбувається в результаті хімічної взаємодії їх з водою. Завдяки високій теплоємності вода захищає цитоплазму від різких коливань температури, сприяє терморегуляції клітин і організму. Частина молекул води (~15 %) у клітинах перебуває у зв'язаному з білковими молекулами стані. Вони ізолюють білкові молекули одну від одної в колоїдних розчинах. Кальцій в організмі людини міститься в основному у складі кісток і зубів. Потреба дорослої людини в кальції — 0,8—1,0 г на добу. Значно більша кількість кальцію (до 2 г на добу) потрібна вагітним жінкам, жінкам, які годують немовлят, та дітям, в організмі яких кальцій використовується на утворення кісток. Магній відіграє дуже важливу роль в організмі людини. Більша частина магнію міститься в кістках. Потреба дорослої людини в магнії — 400 мг на добу.
Натрій відіграє дуже важливу роль у процесах обміну речовин та регулюванні осмотичного тиску крові. Іони натрію викликають набухання колоїдів тканин і тим самим затримують в організмі зв’язану воду. В організмі людини калій бере участь у біохімічних реакціях, утворенні буферних систем. У присутності калію зменшується здатність білків утримувати воду, що допомагає виводити її з організму.
Фосфору належить провідна роль у функціонуванні центральної нервової системи. Сполуки фосфору найбільш поширені в організмі людини і мають велике значення у процесах обміну речовин у м’язах. Фосфор входить до складу АТФ — головного акумулятора енергії тваринного організму. Крім того, фосфор потрібен кожному клітинному ядру, тому що на нуклеїнових кислотах, які містять фосфор, записана програма побудови кожної клітини, програма побудови усього організму — спадковість. Добова потреба людини у фосфорі 1,6—2,0 г. Йоду в організмі людини міститься небагато (20—30 мг).Половина цієї кількості знаходиться у щитоподібній залозі, а друга частина — у м'язах, кістках та крові.
Йод неорганічних сполук у щитоподібній залозі через кілька годин перетворюється в органічні сполуки. Ці сполуки стимулюють обмінні процеси організму. Якщо в раціоні харчування недостатня кількість йоду, то порушується діяльність щитоподібній залози і розвивається тяжке захворювання — зоб. Фтор відіграє важливу роль у пластичних процесах при утворенні кісток та зубної емалі. Недостатня кількість фтору в раціоні харчування викликає карієс зубів. Якщо в організм надходить збільшена кількість фтору, то виникає флюороз. Це захворювання супроводжується порушенням нормальної будови зубів, на емалі з'являються цятки, зуби стають крихкими.
Мідь поряд із залізом та кобальтом відіграє важливу роль у кровотворенні, стимулює процеси окислення в організмі, допомагає синтезу білків, поліпшує засвоєння вуглеводів. Мідь прискорює ріст і підвищує врожайність багатьох сільськогосподарських культур. Цинк міститься майже у всіх тканинах і рослин, і тварин. Недостатня кількість цинку може призвести до затримки росту молодого організму, а при його нестачі в землі виникають захворювання багатьох рослин. Цинк входить до складу деяких ферментів, він необхідний для нормального функціонування залози, гіпофізу, регулює жировий обмін.
Хімічні елементи в продуктах харчування
З їжею до організму людини надходить понад 600 різноманітних харчових речовин (нутрієнтів), які по-різному впливають на функціональний стан організму. Серед них розрізняють макронутрієнти (білки, жири, вуглеводи, макроелементи) та мікронутрієнти (мікроелементи, вітаміни).
На відміну від хімічних елементів, які складають основну масу живої речовини, і так званих мікроелементів (вуглець, кисень, водень, сірка тощо), хімічні речовини, що існують у природі (у рослинних і тваринних організмах, ґрунтах та воді) в дуже малій кількості, називають мікроелементами. Сюди відносять йод, селен, марганець, залізо, цинк, мідь та інші.
Нині в тілі людини виявлено близько 65 мікроелементів. Встановлено, що вони є життєво необхідними і тому повинні надходити до організму з їжею. В організмі мікроелементи входять до складу органів і тканин, багатьох органічних сполук - білків, ферментів, гормонів, вітамінів. Мікроелементи посилюють опірність організму до несприятливої дії навколишнього середовища. Вони потрібні для стимулювання росту, формування кісток, відновлення клітин і тканин, роботи всіх органів і систем.
Отже, розпочнемо знайомство з мікроелементами нашого організму із цинку.
Про те, що нам необхідний цинк, ми дізналися не так давно, хоча цинковою маззю лікували рани ще за часів фараонів, а може й раніше. Однак зараз ми знаємо про цинк значно більше. Цей елемент знайдено в усіх клітинах і органах людського організму. Найбільше його в ендокринних залозах - гіпофізі та підшлунковій залозі, сітківці ока, а також у чоловічих статевих залозах, особливо їх секреті - спермі, яка містить величезну кількість цинку (100-200 мг на 100 г сперми).
Надходячи в організм людини, цинк всмоктується в тонкому кишечнику, після цього потрапляє в печінку, а звідти - в усі необхідні органи. Будучи зв'язаним з ферментами, гормонами і вітамінами, він здійснює значний вплив на фундаментальні життєві процеси: кровотворення, розмноження, ріст і розвиток організму, обмін білків, жирів та вуглеводів.
Відомо, що цинк, стимулюючи гормональну діяльність гіпофізу, сприяє росту організму та збільшенню його ваги. Відповідно, недостатність цього мікроелементу призводить до затримки росту і зниження маси тіла. У жителів деяких країн Середнього Сходу, частини районів Єгипту, продукти харчування яких бідні цинком, часто спостерігається розвиток карликовості. Кількість цинку в організмі також впливає на ріст нігтів та волосся, стан шкірних покривів. Не виключено, що облисіння чоловіків у старшому віці зумовлене дефіцитом в їхньому організмі саме цинку.
Важлива роль цього мікроелементу у функції чоловічих статевих органів. Цинк сприяє секреції фолікулостимулюючого (того, що активує утворення сперматозоїдів у сім'яних канальцях) і лютеїнізуючого (відповідального за продукування тестостерону в клітинах навколо канальців) гормонів. Тобто, він активно впливає на репродуктивну функцію чоловіків. Тому дефіцит цього елементу може призвести до порушення сперматогенезу, атрофії яєчок і навіть статевої стерильності.
Виявлено зв'язок також між недостатністю цинку в їжі і заживленням ран. У хворих із важковиліковними ранами кінцівок спостерігалося зменшення кількості цинку в крові. Додаткове введення в їх харчовий раціон цинку сприяло швидкому загоєнню ран. Отож, цей елемент відіграє важливу роль у регенерації і заживленні тканин.
До найбільш ранніх ознак недостатності цинку можуть відноситись апатія і депресія. Описані випадки важкої депресії (спроби самогубства в групі дорослих людей, хворих на вірусний гепатит), що супроводжувалися дефіцитом цинку.
Порушення обміну цього елементу може проявлятися також пониженням чи спотворенням смакових і нюхових відчуттів. Доведена активна участь цинку в обміні вітаміну А (ретинолу), який повинен постійно надходити до сітківки ока для утворення зорового пігменту і попередження "курячої сліпоти".
Лабораторно встановлено, що недостатність цинку може викликати вроджені вади розвитку органів і систем, особливо легень та центральної нервової системи. Отож, важливість цинку в організмі людини беззаперечна. Добова потреба його в організмі дорослого становить близько 0,2 мг/кг ваги (тобто 10-15 мг), а підлітка, який росте, - не менше 0,3 мг на 1 кг ваги тіла. Особливо необхідний цинк також дитячому організмові в період його інтенсивного росту і статевого дозрівання.
Йод - невід'ємна частина нашого життя. Якщо в організмі людини накопичується в середньому від 20 до 50 мг цього мікроелемента, то з даної кількості в м'язах залишається близько 10-25 мг, а в щитоподібній залозі - 6-15 мг. Щодо останньої, то в ній йод відкладається в мітохондріях епітеліальних клітин і входить до складу речовин, які згодом конденсуються в гормон тироксин. Цей гормон є вкрай важливим для нас, оскільки здатний стимулювати процеси обміну в організмі.
В людський організм йод надходить з їжею, водою і повітрям. Однак все-таки основним його джерелом залишаються рослинні продукти. Всмоктування мікроелемента відбувається в передніх відділах тонкого кишечника. Виділяється ж він з організму переважно через нирки (до 70-80%), молочні, слинні та потові залози і частково з жовчю. У різних регіонах вміст йоду в добовому раціоні людини коливається від 20 до 240 мкг (при нормі 115-160 мкг), причому добова потреба в цьому елементі становить близько 3 мкг на 1 кг маси і залежить від її фізіологічного стану (період росту, вагітності вимагає більшої кількості йоду), пори року, температури (переохолодження організму збільшує потребу в мікроелементі), адаптації організму до вмісту йоду в середовищі. Введення в організм йоду підвищує основний обмін, підсилює окисні процеси, тонізує м'язи, стимулює статеву функцію.
Препарати, що містять йод, мають антибактеріальні та протигрибкові властивості, протизапальну, відволікаючу дії.
Джерелом йоду є харчові продукти рослинного і тваринного походження. Він міститься в овочах, фруктах, крупах, м'ясі, рибі, яйцях, молоці та молочних продуктах. Риба і рибні продукти значно багатші на нього, ніж, наприклад, м'ясо великої рогатої худоби. Встановлено, що продукти моря - молюски (устриці, мідії, морські гребінці, кальмари), голкошкірі (трепанги, голотурії), ракоподібні (краби, креветки, лангусти, омари) - відзначаються високим вмістом йоду. М'ясо цих тварин за своєю поживністю краще, ніж багатьох риб, добре засвоюється.
Велика кількість йоду міститься в морських водоростях. Відомо більше 70 видів їстівних водоростей. Багато з них уже увійшли до меню харчового раціону людини. З метою профілактики ендемії зобу в місцевостях з низьким рівнем йоду корів і курей підгодовують водоростями та рибним борошном. Таким чином населення цих зон має можливість одержувати з добовим харчовим раціоном збагачені йодом молоко і курячі яйця.
В місцевостях, де реєструється ендемічний зоб і спостерігається нестача йоду в їжі людини, як профілактичний засіб вводяться йодована кухонна сіль. Її йодують на сольових рудниках із розрахунку 25 г йодистого калію на одну тону солі. Йодовану кухонну сіль краще тримати в темному сухому місці, її не рекомендують зберігати тривалий час.
Досить широко впроваджується внесення мікродобрив у грунт з домішками йоду, міді, марганцю, кобальту, завдяки яким овочі насичуються йодом вдвічі і навіть втричі краще.
Таким чином, зараз є всі умови для збалансування харчового раціону людини щодо мікроелементів, недостатня кількість яких може призводити до гіпомікроелементозів та ендемічних захворювань.
В процесі зберігання харчових продуктів він більшою чи меншою мірою руйнується (в середньому від 19 до 33%). Скажімо, картопля за 4 місяці зберігання втрачає 45% йоду, за 7 місяців - 64%. Крім того, значна втрата йоду відбувається в результаті кулінарної обробки: при варінні цілої картоплі марнується близько 32%, а дрібно нарізаної - до 48%, квасолі - 51%. Також, аби уникнути цього, овочі треба варити відразу, не залишаючи надовго почищеними у воді, щоб йод та й інші мінеральні речовини та вітаміни не переходили в неї. Саме тому воду з відвареної картоплі та інших овочів варто не виливати, а використовувати для приготування інших овочевих страв, соусів тощо, адже у ній залишається значна кількість поживних речовин та мікроелементів.
Кулінарна обробка риби, особливо таких сортів як сріблястий хек, морський окунь і камбала, також веде до досить значних втрат йоду. І найінтенсивніше це відбувається під час смаження (до 45-67%), варіння впливає дещо менше, руйнуючи тільки 35-49% цього мікроелемента.
Інші продукти тваринного походження також втрачають значну кількість йоду: молоко від п'ятихвилинного кип'ятіння - 19%, м'ясо в процесі варіння - 55,6%, а яйця - 17%.
Дослідженнями доведено, що за 6 місяців йодована сіль у герметичній упаковці втрачає 30% йоду, в розірваній - 80% (в літні місяці 90%).
До речі, в районах зобної ендемії йодують також і хліб, оскільки втрати йоду в процесі випікання та зберігання хлібобулочних виробів до їх реалізації становлять в середньому 10-15%.
Отже, на даний час вченим є над чим працювати, зокрема, над розробкою ефективних стабілізаторів йоду - речовин, які затримують цей мікроелемент у продуктах на довший час.
Повсякденний добовий раціон людини має містити в середньому 115-160 мкг йоду. Давайте приблизно сплануємо, що у нас на столі. Коли включити до меню сніданку одне яйце, 100 г сиру, склянку молока і 100 г хліба, то людина одержить близько 35 мкг йоду. Якщо приготувати обід, до меню якого увійдуть український борщ, гречана каша, помідор або огірок, на десерт - яблука або склянка компоту з фруктів, то кількість йоду в обіді буде дорівнювати 55 мкг. То ж на вечерю кількість йоду потрібно далі поповнити, бажано одним із морських продуктів. І не один раз на тиждень, а щодня! Особливо це важливо для харчування людей, які проживають на територіях, де в природі недостатньо йоду і, отже, в харчових продуктах і питній воді мало цього елементу.
Також особливу роль у нормальній життєдіяльності організму відіграють вітаміни, які є низькомолекулярними органічними сполуками з високою біологічною активністю. Вітаміни необхідні для здійснення механізмів ферментативного каталізу, забезпечення нормального обміну речовин, підтримання гомеостазу, біохімічного забезпечення всіх життєвих функції організму. Вони пригнічують атерогенез, запобігають розвитку ішемічної хвороби серця, інфаркту міокарда і не використовуються як джерело енергії або пластичний матеріал.
Слід зауважити, що більшість вітамінів в орга-нізмі людини не синтезується, окрім вітаміну К та біотину (вітамін Н) або синтезуються в недостатній кількості (вітаміни В1, В2, В6, РР, D, фолат) і тому повинні надходити з їжею. Уміст вітамінів у продуктах значно нижчий, ніж основних нутрієнтів, і не перевищує, як правило, 10 — 100 мг/100 г продукту.
За сучасними уявленнями всі вітаміни поділяють на водорозчинні (С, В1, В2, В6, РР, В12, Вс, Вз, В5, Н), жиророзчинні (А, D, Е, К) та вітаміноподібні (В4, В8, U, F, Р, N, В13, В15, параамінобензойна кислота).
Для характеристики насиченості організму будь-яким вітаміном прийнято розрізняти три його стани: авітаміноз (повне виснаження вітамінних ресурсів організму), гіповітаміноз (різке зменшення забезпеченості організму одним або декількома вітамінами), гіпервітаміноз (стан, що характеризується надмірним уведенням вітамінів в організм).
Відсутність або дефіцит вітамінів у раціонах харчування призводить до порушення обміну речовин, зниження працездатності та імунологічної реактивності тощо. Підвищене психоемоційне навантаження, погіршення екологічної ситуації і якості питної води, порушення структури харчування, підвищений радіаційний фон, безконтрольне використання ліків — це перелік деяких факторів, вплив яких погіршує показники стану здоров’я населення і сприяє масовому щоденному дефіциту більшості вітамінів як у дорослого, так і дитячого населення.
|
