Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В контексте питания, минерал является химическим элементом необходим в качестве основных питательных веществ с помощью микроорганизмов для выполнения функций , необходимые для жизни. [1] [2] [3] Однако четыре основных структурных элемента человеческого тела по весу ( кислород , водород , углерод и азот)), обычно не включаются в списки основных питательных минералов (азот считается «минералом» для растений, так как он часто входит в состав удобрений). Эти четыре элемента составляют около 96% веса человеческого тела, а основные минералы (макроминералы) и второстепенные минералы (также называемые микроэлементами) составляют остальную часть.

Питательные минералы, как элементы, не могут быть синтезированы биохимически живыми организмами. [4] Растения получают минералы из почвы . [4] Большинство минералов в рационе человека поступает из растений и животных или из питьевой воды. [4] В целом минералы являются одной из четырех групп незаменимых питательных веществ, другие из которых - витамины , незаменимые жирные кислоты и незаменимые аминокислоты . [5] Пять основных минералов в организме человека - это кальций , фосфор , калий , натрий имагний . [2] Все остальные элементы в организме человека называются «микроэлементами». Микроэлементы, которые выполняют определенную биохимическую функцию в организме человека, - это сера , железо , хлор , кобальт , медь , цинк , марганец , молибден , йод и селен . [6]

Большинство химических элементов , попадающих в организм организмов, находятся в форме простых соединений. Растения поглощают растворенные в почве элементы, которые впоследствии попадают в организм травоядных и всеядных , поедающих их, и элементы перемещаются вверх по пищевой цепочке . Более крупные организмы также могут потреблять почву ( геофагия ) или использовать минеральные ресурсы, такие как солонцы , для получения ограниченных минералов, недоступных из других пищевых источников.

Бактерии и грибы играют важную роль в выветривании первичных элементов, которое приводит к высвобождению питательных веществ для их собственного питания и для питания других видов в экологической пищевой цепи . Один элемент, кобальт , доступен для использования животными только после того, как он был переработан бактериями в сложные молекулы (например, витамин B 12 ). Минералы используются животными и микроорганизмами для процесса минерализации структур, называемого биоминерализацией , и используются для создания костей, ракушек , яичных скорлуп , экзоскелетов и раковин моллюсков . [ цитата необходима]

Основные химические элементы для человека [ править ]

Известно, что для поддержки биохимических процессов человека требуется не менее двадцати химических элементов, выполняющих структурные и функциональные роли, а также электролитов . [1] [7]

Кислород, водород, углерод и азот являются наиболее распространенными элементами в организме по весу и составляют около 96% веса человеческого тела. Кальций составляет от 920 до 1200 граммов массы тела взрослого человека, причем 99% его содержится в костях и зубах. Это примерно 1,5% массы тела. [2] Фосфор содержится в количестве около 2/3 кальция и составляет около 1% веса тела человека. [8] Другие основные минералы (калий, натрий, хлор, сера и магний) составляют всего около 0,85% от веса тела. Вместе эти одиннадцать химических элементов (H, C, N, O, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg) составляют 99,85% тела. Остальные ~ 18 ультра-следовых минералов составляют всего 0,15% тела, или около ста граммов в общей сложности для среднего человека. Общие дроби в этом абзаце равныWP: Рассчитанные суммы основаны на суммировании процентов из статьи о химическом составе человеческого тела.

Существуют разные мнения о сущности различных ультрамикроэлементов в организме человека (и других млекопитающих), даже на основании одних и тех же данных. Например, нет научного консенсуса относительно того, является ли хром важным микроэлементом для человека. В Соединенных Штатах и ​​Японии хром является важным питательным веществом [9] [10], но Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA), представляющее Европейский Союз, рассмотрело этот вопрос в 2014 году и не согласилось. [11]

Большинство известных и предлагаемых минеральных питательных веществ имеют относительно низкий атомный вес и достаточно распространены на суше или для натрия и йода в океане:



Роли в биологических процессах [ править ]

RDA = рекомендуемая диета ; AI = адекватное потребление; UL = допустимый верхний уровень потребления ; Показанные цифры относятся к взрослым в возрасте 31-50 лет, мужчинам или женщинам, не беременным и не кормящим.

* Одна порция морских водорослей превышает UL в США в 1100 мкг, но не в 3000 мкг UL, установленный Японией. [33]

Концентрация минералов в крови [ править ]

Минералы присутствуют в крови здорового человека в определенных массовых и молярных концентрациях. На приведенном ниже рисунке показаны концентрации каждого из химических элементов, обсуждаемых в этой статье, в направлении от центра вправо. В зависимости от концентраций одни находятся в верхней части изображения, а другие - в нижней. Цифра включает относительные значения других компонентов крови, таких как гормоны. На рисунке минералы выделены фиолетовым цветом .

Контрольные диапазоны для анализов крови , отсортированные логарифмически по массе над шкалой и по молярности ниже. ( Для массы и молярности доступно отдельное изображение для печати )

Диетическое питание [ править ]

Диетологи могут рекомендовать, чтобы минералы лучше всего пополнялись при употреблении определенных продуктов, богатых интересующими химическими элементами. Элементы могут естественным образом присутствовать в пище (например, кальций в молочном молоке) или добавляться в пищу (например, апельсиновый сок, обогащенный кальцием; йодированная соль, обогащенная йодом ). Биологически активные добавки могут быть сформулированы , чтобы содержать несколько различных химических элементов (как соединения), комбинацию витаминов и / или других химических соединений, либо в виде одного элемента (в виде соединения или смеси соединений), таких как кальций ( карбонат кальция , цитрат кальция ) или магний( оксид магния ) или железо (сульфат железа, бис-глицинат железа).

Диетическое внимание на химических элементах происходят от интереса в поддержке биохимических реакций от обмена веществ с требуемыми элементными компонентами. [34] Было продемонстрировано, что для поддержания оптимального здоровья требуются соответствующие уровни потребления определенных химических элементов. Диета может удовлетворить все потребности организма в химических элементах, хотя добавки могут использоваться, когда диета не обеспечивает должного выполнения некоторых рекомендаций. Примером может служить диета с низким содержанием молочных продуктов и, следовательно, не отвечающая рекомендациям по кальцию.

Безопасность [ править ]

Разрыв между рекомендуемой суточной дозой и тем, что считается безопасным верхним пределом (UL), может быть небольшим. Например, для кальция Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США установило рекомендуемое потребление для взрослых старше 70 лет на уровне 1200 мг / день и UL на уровне 2000 мг / день. [14] Европейский Союз также устанавливает рекомендуемые количества и верхние пределы, которые не всегда соответствуют США. [15] Аналогичным образом, Япония устанавливает UL для йода на уровне 3000 мкг против 1100 мкг в США и 600 мкг для ЕС. [33]В приведенной выше таблице магний является аномалией, так как рекомендуемая доза для взрослых мужчин составляет 420 мг / день (женщины - 350 мг / день), в то время как UL ниже рекомендуемой - 350 мг. Причина в том, что UL специфичен для одновременного потребления более 350 мг магния в виде пищевой добавки, так как это может вызвать диарею. Продукты, богатые магнием, не вызывают этой проблемы. [35]

Элементы считаются важными для человека, но не подтверждены [ править ]

Многие ультра-следовые элементы были предложены как важные, но такие утверждения обычно не подтверждаются. Окончательные доказательства эффективности прибывают из характеристики биомолекулы, содержащей элемент с идентифицируемой и проверяемой функцией. [6] Одна из проблем с определением эффективности заключается в том, что некоторые элементы безвредны при низких концентрациях и широко распространены (примеры: кремний и никель в твердом теле и пыли), поэтому доказательства эффективности отсутствуют, поскольку их недостаток трудно воспроизвести. [34] Ультра-следовые элементы некоторых минералов, таких как кремний и бор, как известно, играют определенную роль, но точная биохимическая природа неизвестна, а другие, такие как мышьяк, неизвестны.подозреваются, что они влияют на здоровье, но имеются более слабые доказательства. [6]

Минеральная экология [ править ]

Минералы могут быть биоинженерии бактерий , которые действуют на металлы до каталаза минерального растворения и осаждения . [54] Минеральные питательные вещества перерабатываются бактериями, распространенными в почвах, океанах, пресных , подземных водах и системах талой воды ледников по всему миру. [54] [55] Бактерии поглощают растворенные органические вещества, содержащие минералы, по мере того, как они поглощают цветение фитопланктона . [55] Минеральные питательные вещества циркулируют по этой морской пищевой цепи. , от бактерий и фитопланктона до жгутиков и зоопланктона , которые затем поедаются другими морскими обитателями . [54] [55] В наземных экосистемах , грибы имеют схожие роли , как бактерии , мобилизация минералов из материи недоступных других организмов, а затем транспортировать полученные питательные вещества для местных экосистем . [56] [57]

См. Также [ править ]

  • Состав пищи

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Зородду М.А., Осет Дж., Криспони Дж., Медичи С., Пеана М., Нурчи В.М. (июнь 2019 г.). «Основные металлы для человека: краткий обзор». J. Inorg. Biochem . 195 : 120–29. DOI : 10.1016 / j.jinorgbio.2019.03.013 . PMID  30939379 .
  2. ^ a b c Берданье, Кэролайн Д .; Дуайер, Джоанна Т .; Хибер, Дэвид (2013). Справочник по питанию и питанию (3-е изд.). CRC Press. п. 199. ISBN 978-1-4665-0572-8. Проверено 3 июля +2016 .
  3. ^ «Минералы» . MedlinePlus, Национальная медицинская библиотека, Национальные институты здравоохранения США. 22 декабря 2016 . Проверено 24 декабря 2016 года .
  4. ^ a b c "Минералы" . Информационный центр по микронутриентам, Институт Линуса Полинга, Университет штата Орегон, Корваллис, Орегон. 2016 г.
  5. ^ "Информационные бюллетени о витаминах и минеральных добавках" . Управление пищевых добавок, Национальные институты здравоохранения США, Бетесда, Мэриленд. 2016 . Проверено 19 декабря 2016 .
  6. ^ a b c Берданье, Кэролайн Д .; Дуайер, Джоанна Т .; Хибер, Дэвид (19 апреля 2016 г.). Справочник по питанию и питанию, третье издание . CRC Press. С. 211–24. ISBN 978-1-4665-0572-8. Проверено 3 июля +2016 .
  7. ^ Нельсон, Дэвид Л .; Майкл М. Кокс (2000-02-15). Принципы биохимии Ленингера, третье издание (3 Har / Com ed.). WH Freeman. С.  1200 . ISBN 1-57259-931-6.
  8. ^ «Фосфор в диете» . MedlinePlus, Национальная медицинская библиотека, Национальные институты здравоохранения США. 2 декабря 2016 . Проверено 24 декабря 2016 года .
  9. ^ Хром. IN: Нормы потребления витамина A, витамина K, мышьяка, бора, хрома, хрома, йода, железа, марганца, молибдена, никеля, кремния, ванадия и хрома . Панель Института медицины (США) по микронутриентам. Национальная академия прессы. 2001, PP.197-223.
  10. ^ Обзор диетических рекомендаций для японцев (2015)
  11. ^ "Научное заключение о диетических референсных значениях хрома" . Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов . 18 сентября 2014 . Проверено 20 марта 2018 года .
  12. ^
    • Ультра-следовые минералы. Авторы: Нильсен, Форрест Х., USDA, ARS Источник: Современное питание в здоровье и болезнях / редакторы, Морис Э. Шилс ... и др. Балтимор: Williams & Wilkins, c1999, стр. 283-303. Дата выпуска: 1999 URI: [1]
  13. ^ Daumann Лена J. (25 апреля 2019). «Существенное и повсеместное: появление металлобиохимии лантанидов» . Angewandte Chemie International Edition . DOI : 10.1002 / anie.201904090 . Проверено 15 июня 2019 .
  14. ^ a b c «Референсные диетические дозы (DRI): рекомендуемые диетические нормы и адекватное потребление» (PDF) . Совет по пищевым продуктам и питанию, Институт медицины, Национальные академии наук . Проверено 4 января 2020 года .
  15. ^ a b Допустимые верхние уровни потребления витаминов и минералов (PDF) , Европейское управление по безопасности пищевых продуктов, 2006 г. , данные получены 4 января 2020 г.
  16. ^ «Диетические рекомендации для американцев 2005: Приложение B-1. Пищевые источники калия» . Министерство сельского хозяйства США. 2005 г.
  17. ^ Drewnowski A (2010). «Индекс продуктов, богатых питательными веществами, помогает определять здоровые и доступные продукты» (PDF) . Amer J Clin Nutr . 91 (доп.) (4): 1095S – 1101S. DOI : 10.3945 / ajcn.2010.28450D . PMID 20181811 .  
  18. ^ «Выбор NHS: витамины и минералы - другие» . Проверено 8 ноября 2011 года .
  19. ^ Corbridge, DE (1995-02-01). Фосфор: Очерк его химии, биохимии и технологии (5-е изд.). Амстердам: Elsevier Science Pub Co., стр. 1220. ISBN 0-444-89307-5.
  20. ^ «Фосфор» . Институт Линуса Полинга, Государственный университет Орегона . 2014 . Проверено 8 сентября 2018 .
  21. ^ "Магний - информационный бюллетень для специалистов здравоохранения" . Национальные институты здоровья. 2016 г.
  22. ^ «Железо - информационный бюллетень о пищевых добавках» . Национальные институты здоровья. 2016 г.
  23. ^ "Цинк - информационный бюллетень для медицинских работников" . Национальные институты здоровья. 2016 г.
  24. ^ a b c Шленкер, Элеонора; Гилберт, Джойс Энн (28 августа 2014 г.). Основы питания и диетотерапии Уильямса . Elsevier Health Sciences. С. 162–3. ISBN 978-0-323-29401-0. Дата обращения 15 июля 2016 .
  25. ^ «Йод - информационный бюллетень для медицинских работников» . Национальные институты здоровья. 2016 г.
  26. ^ Джеймсон, Дж. Ларри; Де Гроот, Лесли Дж. (25 февраля 2015 г.). Эндокринология: взрослая и детская . Elsevier Health Sciences. п. 1510. ISBN 978-0-323-32195-2. Дата обращения 14 июля 2016 .
  27. ^ Ким, Мён Джин; Андерсон, Джон; Мэллори, Кэролайн (1 февраля 2014 г.). Питание человека . Издательство "Джонс и Бартлетт". п. 241. ISBN. 978-1-4496-4742-1. Дата обращения 10 июля 2016 .
  28. ^ Gropper, Sareen S .; Смит, Джек Л. (1 июня 2012 г.). Продвинутое питание и метаболизм человека . Cengage Learning. С. 527–8. ISBN 978-1-133-10405-6. Дата обращения 10 июля 2016 .
  29. ^ «Хром» . Управление диетических добавок Национального института здоровья США. 2016 . Дата обращения 10 июля 2016 .
  30. ^ Sardesai В.М. (декабрь 1993). «Молибден: важнейший микроэлемент». Nutr Clin Pract . 8 (6): 277–81. DOI : 10.1177 / 0115426593008006277 . PMID 8302261 . 
  31. ^ Momcilović, B. (сентябрь 1999). «Отчет о случае острой токсичности молибдена для человека из-за пищевой молибденовой добавки - нового члена семейства« Lucor metallicum »». Архив промышленной гигиены и токсикологии . Де Грюйтер. 50 (3): 289–97. PMID 10649845 . 
  32. ^ «Селен - информационный бюллетень для специалистов в области здравоохранения» . Национальные институты здоровья. 2016 г.
  33. ^ a b «Обзор диетических рекомендаций для японцев» (PDF) . Министр здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии . 2015. стр. 39 . Дата обращения 5 января 2020 .
  34. ^ а б Липпард, SJ; Берг Дж. М. (1994). Основы биоинорганической химии . Милл-Вэлли, Калифорния: Университетские научные книги. п. 411. ISBN 0-935702-72-5.
  35. ^ "Магний" , стр.190-249 в "Диетические рекомендуемые дозы кальция, фосфора, магния, витамина D и фторида". Национальная академия прессы. 1997 г.
  36. ^ Макколл А.С., Каммингз CF, Бхав G, Vanacore R, Page-Маккоу А, Хадсон БГ (июнь 2014). «Бром является важным микроэлементом для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей» . Cell . 157 (6): 1380–92. DOI : 10.1016 / j.cell.2014.05.009 . PMC 4144415 . PMID 24906154 .  
  37. ^ Анке М. Мышьяк. В: Mertz W. ed., Микроэлементы в питании человека и животных, 5-е изд. Орландо, Флорида: Academic Press, 1986, 347–372; Утус Э.О., Доказательства существенности мышьяка, Environ. Геохим. Здоровье, 1992, 14: 54–56; Утус Э.О., Эссенция мышьяка и факторы, влияющие на ее важность. В: Chappell WR, Abernathy CO, Cothern CR eds., Arsenic Exposure and Health. Нортвуд, Великобритания: Письма о науке и технологиях, 1994, 199–208.
  38. ^ a b c Берданье, Кэролайн Д .; Дуайер, Джоанна Т .; Хибер, Дэвид (19 апреля 2016 г.). Справочник по питанию и питанию, третье издание . CRC Press. С. 211–26. ISBN 978-1-4665-0572-8. Проверено 3 июля +2016 .
  39. ^ Сигель, Астрид; Сигель, Гельмут; Сигель, Роланд К.О. (27 января 2014 г.). Взаимосвязь между ионами эссенциальных металлов и болезнями человека . Springer Science & Business Media. п. 349. ISBN 978-94-007-7500-8. Проверено 4 июля 2016 года .
  40. ^ Институт медицины (29 сентября 2006 г.). Рекомендации по питанию: Основное руководство по потребностям в питательных веществах . Национальная академия прессы. С. 313–19, 415–22. ISBN 978-0-309-15742-1. Проверено 21 июня +2016 .
  41. ^ Kakei МЫ, Sakae Т, Ёшикав М (2012). «Аспекты фторидной обработки для армирования и реминерализации кристаллов апатита» . Журнал биологии твердых тканей . 21 (3): 475–6. DOI : 10,2485 / jhtb.21.257 . Проверено 1 июня 2017 .
  42. ^ Loskill Р, Цайтц С, Grandthyll S, Thewes Н, Мюллер Ж, Бишофф М, Херрмэнн М, К Джейкобса (май 2013 г. ). «Уменьшение адгезии бактерий полости рта к гидроксиапатиту путем обработки фтором». Ленгмюра . 29 (18): 5528–33. DOI : 10.1021 / la4008558 . PMID 23556545 . 
  43. ^ Институт медицины (1997). «Фтор» . Рекомендуемая диета для кальция, фосфора, магния, витамина D и фторида . Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. С. 288–313.
  44. ^ Mahler, RL. «Основные микроэлементы растений. Бор в Айдахо» (PDF) . Университет Айдахо. Архивировано из оригинального (PDF) 1 октября 2009 года . Проверено 5 мая 2009 .
  45. ^ «Функции бора в питании растений» (PDF) . US Borax Inc. Архивировано из оригинального (PDF) 20 марта 2009 года.
  46. ^ Blevins DG, LUKASZEWSKI KM (июнь 1998). «Бор в структуре и функциях растений». Анну. Rev. Plant Physiol. Завод Мол. Биол . 49 : 481–500. DOI : 10.1146 / annurev.arplant.49.1.481 . PMID 15012243 . 
  47. ^ Эрдман, Джон У., младший; MacDonald, Ian A .; Zeisel, Стивен Х. (30 мая 2012 г.). Настоящие знания в области питания . Джон Вили и сыновья. п. 1324. ISBN 978-0-470-96310-4. Проверено 4 июля 2016 года .
  48. Перейти ↑ Nielsen, FH (1997). «Бор в питании человека и животных» . Растение и почва . 193 (2): 199–208. DOI : 10,1023 / A: 1004276311956 . ISSN 0032-079X . S2CID 12163109 .  
  49. ^ "Некоторые факты о литии" . ENC Labs . Проверено 15 октября 2010 .
  50. ^ «Биологическая роль стронция» . Проверено 6 октября 2010 .
  51. ^ Ультра-следовые минералы. Авторы: Нильсен, Форрест Х. USDA, ARS Источник: Современное питание в здоровье и болезнях / редакторы, Морис Э. Шилс ... и др .. Балтимор: Williams & Wilkins, c1999., P. 283-303. Дата выпуска: 1999 URI: [2]
  52. ^ Gottschlich, Мишель М. (2001). Наука и практика поддержки питания: базовая учебная программа на основе конкретных случаев . Кендалл Хант. п. 98. ISBN 978-0-7872-7680-5. Дата обращения 9 июля 2016 .
  53. ^ Insel, Пол М .; Тернер, Р. Элейн; Росс, Дон (2004). Питание . Джонс и Бартлетт Обучение. п. 499. ISBN 978-0-7637-0765-1. Дата обращения 10 июля 2016 .
  54. ^ a b c Уоррен Л.А., Кауфман М.Э. (февраль 2003 г.). «Геонаука. Микробные геоинженеры». Наука . 299 (5609): 1027–9. DOI : 10.1126 / science.1072076 . PMID 12586932 . S2CID 19993145 .  
  55. ^ a b c Азам, F; Фенчел, Т; Филд, JG; Серый, JS; Meyer-Reil, LA; Тингстад, Ф (1983). «Экологическая роль микробов водяного столба в море» (PDF) . Mar. Ecol. Прог. Сер . 10 : 257–63. Bibcode : 1983MEPS ... 10..257A . DOI : 10,3354 / meps010257 .
  56. ^ Дж. Дайтон (2007). "Круговорот питательных веществ сапротрофными грибами в наземных местообитаниях". In Kubicek, Christian P .; Дружинина, Ирина С (ред.). Экологические и микробные отношения (2-е изд.). Берлин: Springer. стр.  287 -300. ISBN 978-3-540-71840-6.
  57. ^ Gadd GM (январь 2017). «Геомикология круговорота элементов и преобразований в окружающей среде» (PDF) . Microbiol Spectr . 5 (1): 371–386. DOI : 10.1128 / microbiolspec.FUNK-0010-2016 . ISBN  9781555819576. PMID  28128071 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Хамфри Боуэн (1966) Микроэлементы в биохимии . Академическая пресса .
  • Хамфри Боуэн (1979) Экологическая химия элементов . Academic Press, ISBN 0-12-120450-2 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Металлы в питании
  • Концепция питательной пищи: оценка плотности питательных веществ