Фізіологія харчування. Вітаміни та мінеральні речовини

Вітаміни — це низькомолекулярні органічні сполуки з високою біологічною дією, необхідні для нормальної життєдіяльності організму в дуже малій кількості. Вони не синтезуються в організмі людини або накопичуються в незначній кількості. Ендогенний синтез деяких із них, що здійснюється мікрофлорою тонкої кишки, не може задовольнити потребу організму у вітамінах і тому потрібне постійне надходження їх з продуктами харчування.

Вміст вітамінів у продуктах харчування не перевищує 10—100 мг на 100 г продукту. Вони приймають участь в обміні речовин, переважно регулюючи окремі біохімічні й фізіологічні процеси. Переважно необхідні для забезпечення механізмів ферментативного каталізу, нормального обміну речовин, підтримки гомеостазу, біохімічного забезпечення всіх життєвих функцій організму.

Відомо близько 30 вітамінів і вітаміноподібних речовин. До вітаміноподібних речовин відносять сполуки, які на відміну від вітамінів синтезуються, виконують ще й пластичні або енергетичні функції. Вони біологічно активні й проявляють лікувальний ефект за багатьох захворюваннях. За фізико-хімічними властивостями вітаміни поділяють на дві групи: водо- і жиророзчинні.

До водорозчинних вітамінів належать вітаміни С, РР, групи В, а також вітаміноподібні сполуки — холін, ліпоєва кислота та ін. Вони добре розчиняються у воді і не розчиняються в жирах. В організмі ці вітаміни не депонуються, хоча частина з них синтезується мікрофлорою кишок. Основна біологічна роль їх полягає в тому, що більшість із них входить до складу ферментних систем, виконуючи коферментні функції.

Вітамін С в організмі людини приймає участь в окислювально-відновних процесах як антиоксидант, у процесах тканинного дихання, поліпшує засвоюваність заліза, бере участь у забезпеченні біосинтезу нуклеїнових кислот, білків та інших сполук. Вітамін С підтримує в здоровому стані кровоносні судини, шкіру й кісткову тканину, нормалізує діяльність імунної, ендокринної та центральної нервової систем, сприяє кровотворенню та знешкодженню й виведенню сторонніх сполук чи отрут.

Добова потреба дорослої людини в аскорбіновій кислоті становить 50—70 мг. Найбільша кількість її міститься в шипшині, чорній смородині, полуницях, грецьких горіхах, печінці та ін.

До вітамінів групи В відносяться: тіамін, рибофлавін, ніацин, піридоксин, фолієва кислота.

Тіамін (вітамін В1) бере участь в обміні вуглеводів і забезпеченні енергією нервової та м’язевої систем. Високу біологічну активність має похідне тіаміну тіамінпірофосфат. Добова норма вітаміну В1 становить 2—3 мг для дорослих і 0,5 мг — для дітей і підлітків.

Джерелом вітаміну В1 є різноманітні овочі й фрукти, а також м’ясо та печінка. Особливо багато його у висівках пшениці й рису, пекарських і пивних дріжджах, у бобових та зернових культурах.

Рибофлавін (вітамін В2) приймає участь в обміні жирів і забезпеченні організму енергією. Вітамін В2 активізує процеси біологічного окислення. Потреба у вітаміні В2 для дорослих становить 2,5—3,5 мг, для дітей — від 1 до 3 мг на добу. Значна кількість цього вітаміну міститься у дріжджах, яєчному жовтку, молочних продуктах.

Вітамін В6 (піридоксин) — бере участь у процесах кровотворення, забезпеченні діяльності нервової системи, нормального стану шкіри, волосся, нігтів, кісткової тканини. Добова потреба дорослої людини становить 2—4 мг вітаміну В6. Найбільше його міститься в пшеничних зародках і висівках, дріжджах, пшениці.

Ніацин (вітамін В5, РР, нікотинова кислота, нікотинамід) активізує окислюва-

льно-відновні реакції вуглеводно-енергетичного обміну, регулює вміст холестерину, водно-мінеральний обмін, діяльність нервової й серцево-судинної систем. Потреба дорослої людини у ньому становить 15—25 мг на добу, міститься у продуктах тваринного й рослинного походження — печінці, нирці, молочних продуктах, висівках, дріжджах та ін.

Фолієва кислота є складовою частиною комплексу вітамінів групи В. Біологічне значення фолієвої кислоти зумовлене тим, що її активна форма (тетрагідрофолієва кислота) у вигляді коферменту входить до складу ферментних систем, які каталізують перенесення одновуглецевих фрагментів від одних сполук на інші. Особливо важливим є переміщення метильних, оксиметильних та формільних груп, які використовуються для синтезу різноманітних сполук. Позитивна дія фолієвої кислоти щодо відновлення в організмі запасів ліпотропних сполук. Фолієва кислота приймає участь у синтезі азотних сполук, які входять до складу нуклеїнових кислот. Вона необхідна для поділу клітин, росту й розвитку всіх органів і тканин, особливо нормального розвитку зародку й плоду, здійснення процесів кровотворення.

Добова потреба людини у фолієвій кислоті становить 0,2—0,3 мг. Найбільше фолієвої кислоти виявлено у дріжджах, печінці, м’ясі, картоплі, капусті.

До групи жиророзчинних вітамінів відносяться вітаміни А, Е, D і К.

Вітамін А (ретинол) є одним із основних вітамінів росту. Він підтримує в здоровому стані слизові оболонки органів дихання, шлунково-кишкового тракту, репродуктивних і статевих органів. Ретинол підвищує активність імунної системи організму, але найбільш специфічна функція його — активізація функцій органів зору. Добова потреба дорослої людини у вітаміні А становить 0,75—1,5 мг. Він міститься у продуктах тваринного походження: риб’ячому жирі, печінці кита й тріски.

Каротин як провітамін А зустрічається у багатьох рослинних продуктах: моркві, абрикосах, перці. гарбузах та ін.

Вітамін Е (токоферол) — відіграє важливу роль в окислювальновідновлювальних процесах організму, переміщенні електронів дихальним ланцюгом. Біологічна роль токоферолів зумовлена тим, що вони характеризуються антиоксидантними властивостями й запобігають надмірному окисленню ліпідів в організмі й утворенню перекисів ліпідів та накопиченню в тканинах вільних радикалів, які проявляють високу активність і шкідливо впливають на тканини організму. Добова потреба токоферолів у межах 20—30 мг. Вітамін Е міститься виключно у продуктах рослинного походження (зародки, олія, салат, петрушка, зелений горіх).

Вітамін D (кальциферол) є необхідним для засвоювання організмом кальцію й фосфору, формування і нормального розвитку скелету і зубів. Він зумовлює процеси кальцифікації кісткової тканини, бере участь у синтезі в кишках специфічного кальційзв’язуючого білка, який сприяє переміщенню кальцію через слизову оболонку кишок. Добова потреба у вітаміні D становить 0,0025—0,01 мг. Вітамін D зустрічається у продуктах тваринного походження (в жирі печінки морських і прісноводних риб, ікрі, коров’ячому маслі, жовтку яйця).

В цілому вітаміни посилюють захисні реакції організму у несприятливих зовнішніх умовах, сприяють поліпшенню фізіологічних функцій організму. Фізіологічна дія вітамінів і антиоксидантів наведена на рис. 2.11.

Коензим Q10 (СоQ10) — це вітаміноподібна сполука, яка виявлена в більшості рослинних і тваринних клітинах. Вона також синтезується в організмі людини із амінокислоти тирозину із-за чого її не відносять до вітамінів, хоча її роль у метаболічних процесах організму аналогічна вітамінам. Щоденно в організм людини з їжею надходить близько 3—5 мг, в основному з м’ясом і рибою. До 95 % енергії організму активується за участю СоQ10, який незамінний для функціонування організму, але для нього поки що не визначені рекомендовані норми споживання, які встановлені для вітамінів та мінералів.

Більше 35 років СоQ10 застосовують у лікуванні різних серцево-судинних захворювань. Вчені пов’язують його роль у функціонуванні серцево-судинної системи з його антиоксидативними функціями і здатністю підвищувати синтез енергії в серце.

Завдяки останнім досягненням науки й технології спеціалісти швейцарської компанії DSM Nutritional Products (раніше відомої як «Рош Вітаміни») вдалося отримати із кристалічного коферменту Q10 фармацевтичної якості нові високотехнологічні форми СоQ10, які спеціально призначені для таблетування і створення функціональних продуктів харчування. Ці форма характеризуються високою біодоступністю і стабільністю, технологічні для використання в різних галузях харчової промисловості. Завдяки унікальним властивостям коферменту Q10 кількість ідей і концепцій щодо створення нових привабливих для споживачів продуктів жена, зокрема енергетичні, продукти для спортсменів, для жінок і підтримання їх привабливості, для профілактики серцево-судинних захворювань, продукти, які уповільнюють старіння, антиоксидантні та ін.

Мінеральні речовини є структурною та функціональною основою існування живих систем, забезпечують нормальний перебіг метаболічних й енергетичних процесів, підтримання показників гомеостазу організму, стимулюють нормальне функціонування серцево-судинної, нервової, м’язової, кровотворної систем.Більшість хімічних елементів у тканинах і рідинах організму утворює комплексні сполуки з біополімерами (білками, нуклеїновими кислотами), які виконують роль біолігандів (наявність у їх складі молекул різних функціональних груп, здатних до утворення координаційних зв’язків з іонами металів).Залізо в числі мікроелементів відіграє важливу роль в організмі людини, яка зводиться до участі його в кровотворенні й тканинному диханні. В організмі людини міститься 2—5 г заліза, з яких близько 70 % входить до гемоглобіну, 4—5 % — до міоглобіну, яке називають геміновим залізом. Крім того, в організмі міститься негемінове залізо у вигляді залізобілкового комплексу — ферритину. Фізіологічна потреба в залізі у дітей першого року життя становить 6—10 мг на добу, в підлітковому періоді — 12 мг, у чоловіків — 10 мг, у жінок — 18 мг (у період вагітності (30—36 мг).

Кальцій становить близько 2 % маси тіла. Майже 97 % його міститься в кістках у вигляді нерозчинних солей фосфорної кислоти. Решта знаходиться в іонному вигляді, а також у комплексі з білками альбумінової фракції у всіх тканинах і рідинах організму. Невелика кількість міститься в крові у вигляді хлориду кальцію. Солі кальцію відіграють важливу роль у регуляції процесів скорочення м’язів, згортанні крові, у формуванні опірних покривних тканин.

Кальцій відноситься до елементів, які погано всмоктуються в організмі людини і це відбувається у тонкій кишці за участю специфічних механізмів, які залежать від наявності вітаміну D. Добова потреба у кальції — 0,1—0,2 г.

Магній міститься в плазмі крові, в органах і тканинах. Основна його частка входить до складу кісткової тканини, де знаходиться у вигляді фосфатів. Магній приймає участь у реакції фосфорилювання глюкози під час перетворення вуглеводів й отримання енергії, в обміні жирів і ліпоїдів — сприяє зниженню рівня холестерину

вкрові за умов гіперхолестеринемії. Магній підтримує структури органел (рибосом, мітохондрій), є необхідним для функціонування багатьох ферментних систем. Рекомендована фізіологічна норма магнію становить 400 мг на добу.

Фосфор в організмі міститься у складі органічних і неорганічних сполук. Кальцієві солі фосфору входять до складу кісткової тканини, виконуючи структурну функцію. У кістковій тканині зосереджено понад 75 % фосфору. Значна його кількість входить до складу біополімерів клітин — білків, нуклеїнових кислот, ліпідів. Частина фосфору міститься у макроенергетичних сполуках, які беруть участь в енергетичному обміні організму (АТФ, АДФ, АМФ, креатинфосфат).

Цинк є необхідним елементом у формуванні поведінки реакцій людини. Йому належить важлива роль у процесах утворення кісток, заживленню ран, регуляції синтезу колагену, пролонгуванні дії інсуліну. Цинк входить до складу багатьох ферментів (більш ніж 200), які приймають участь в обмінних реакціях. В організмі міститься 1,5—2 г цинку. Добова потреба в ньому складає 13—14 мг.

Йод— життєво необхідний мікроелемент. Вміст його в організмі становить 25 мг. Найбільша кількість йоду (15 мг) концентрується у щитовидній залозі, решта — впечінці, нирках, крові, мозку, відповідно 10—6—16—5 %. Основна біологічна дія йоду — участь у синтезі гормонів щитовидної залози (тироксину і трийодтироніну). Йод впливає на водно-сольовий обмін, окислювально-відновлювальні процеси, фагоцитарну активність лейкоцитів, позитивно впливає на фізичний та психічний розвиток. Добова потреба в йоді здорової людини складає: 50 мкг — для дітей у перші 12 місяців життя, 90 мкг — для дітей від 2 до 6 років, 120 мкг — для дітей від 7 до 12 років, 150 мкг — для дорослих (від 12 років і старше), 200 мкг — для вагітних і матерів годувальниць.