О биологической активности минеральных компонентов питания свидетельствует существование биогеохимических провинций, т. е. районов, где количество некоторых микроэле­ментов в почве резко увеличено или понижено, что отражается на составе произрастающих на ней растений, составе воды, молока и мяса животных. Если люди длительное время про­живают в таких районах, то это может повлечь за собой раз­витие своеобразных патологических состояний, например эн­демического зоба или флюороза.

При характеристике отдельных микроэлементов необходи­мо прежде всего остановиться на физиологической роли каль­ция, соединения которого существенно влияют на обмен ве­ществ, рост и деятельность клеток, возбудимость нервной системы я сократимость мышц. Особенно важное значение он имеет в формировании костей скелета в качестве одного из ос­новных структурных компонентов. При этом только при опре­деленном соотношении в крови фосфора и кальция отложение последнего в костной ткани протекает нормально. Если же ко­личество данных элементов не сбалансировано, то наблюдает­ся нарушение процессов окостенения, выражающееся в возник­новении рахита у детей, остеопороза и других костных изменений у взрослых. Установлено, что оптимальное их со­отношение 1:1,5 – 1:2. Ввиду того что в пищевом рационе это соотношение обычно далеко от оптимального, то для нор­мализации соответствующих процессов необходима регули­рующая роль витамина О, способствующего усвоению каль­ция и задержке его в организме. Необходимо также отметить, что он является весьма трудно усвояемым макроэлементом из-за чрезвычайно малой растворимости в воде. Только воз­действие желчных кислот, сопровождаемое образованием ком­плексных соединений, позволяет перевести кальций в усвояе­мое состояние.

Весьма большое значение для организма имеет содержание в пище фосфатов, так как органические соединения фосфора представляют подлинные аккумуляторы энергии (аденозинтрифосфат, фосфорилкреатинин).

Именно эти соединения ис­пользуются организмом при сокращении мышц и биохимиче­ских процессах, протекающих в мозге, печени, почках и других органах. Вместе с тем фосфорная кислота участвует в построе­нии молекул многочисленных ферментов катализаторов рас­пада пищевых веществ, создающих условия для использова­ния потенциальной их энергии. Наконец, фосфор широко представлен в пластических процессах, особенно протекающих в костной системе животного организма.

При характеристике физиологической роли магния следует указать, что он имеет важное значение для нормализации воз­будимости нервной системы, обладает антиспазматическими и сосудорасширяющими свойствами и оказывает влияние на снижение уровня холестерина в крови. Отмечено также, что при его недостатке увеличивается содержание кальция в мыш­цах и стенках артерий. Имеются данные о том, что соли маг­ния угнетают рост злокачественных новообразований и, таким образом, обладают антибластомогенным действием. Наконец, известно, что он участвует в процессах углеводного, фосфор­ного и кальциевого обмена, причем его избыток отрицательно сказывается на усвоении последнего. Говоря о макроэлемен­тах, входящих в состав пищевых продуктов, необходимо отме­тить значение калия, натрия, хлора и серы. Первый из них играет важную роль во внутриклеточном обмене, некоторых ферментативных процессах, образовании ацетилхолина и спо­собствует выведению жидкости из организма.

Ионы натрия являются в известной мере физиологически­ми антагонистами калия, и его соединения (бикарбонаты и фосфаты) принимают непосредственное участие в образова­нии буферных систем, обеспечивающих кислотно-щелочное со­стояние и постоянство осмотического давления. Что касается хлора, то он в составе хлорида натрия служит одним из регу­ляторов водного обмена и используется для синтеза соляной кислоты железами желудка.

Наконец, сера представляет важный структурный компо­нент некоторых аминокислот, витаминов и ферментов, а так­же входит в состав инсулина.

Переходя к краткой биологической характеристике микро­элементов, необходимо подчеркнуть, что их содержание в пи­щевых продуктах растительного и животного происхождения подвержено большим колебаниям, поскольку оно зависит от геохимических особенностей местности. Одним из наиболее ярких примеров в этом отношении является изменение кон­центрации в почве йода и фтора, служащее причиной возник­новения своеобразных эндемических заболеваний. Интересно отметить, что в настоящее время из элементов, входящих в таблицу Менделеева, более 60 уже обнаружены в составе живых организмов. Однако иногда еще очень трудно сказать, какие из этих элементов представляются жизненно необхо­димыми, а какие случайно попадают из окружающей внешней среды. Тем не менее то, что мы знаем, позволяет прийти к заключению об огромной роли их в нашем организме, о чем впервые высказал предположение выдающийся русский биохи­мик Т. А. Бунге.

К числу наиболее изученных микроэлементов относится железо, основное значение которого заключается в его уча­стии в процессе кроветворения. Кроме того, оно является со­ставной частью протоплазмы и клеточных ядер, входит в со­став окислительных ферментов и т. д. Вместе с железом в синтезе гемоглобина и других жедезопорфиринов при­нимают участие медь и кобальт, последний к тому же воздей­ствует на образование ретикулоцитов и превращение их в зрелые эритроциты.

Что касается марганца, то он, очевидно, является актива­тором процессов окисления, обладает выраженным липотропным влиянием, а также служит одним из факторов оссификации, определяющих состояние костной ткани. Вместе с тем он обладает стимулирующим влиянием на процессы ро­ста и деятельности эндокринного аппарата.

Из других микроэлементов обращает на себя внимание цинк, причем, по мнению ряда исследователей, его роль в ор­ганизме не менее важна, чем железа. В частности, имеются данные об участии этого элемента в кроветворении, деятель­ности гипофиза, поджелудочной и половых желез, а также значение его как фактора роста. Наконец, цинк оказывает влияние на содержание витаминов в пищевых продуктах, при­чем обогащение им почв способствует синтезу растениями аскорбиновой кислоты и тиамина.

Все сказанное о роли макро- и микроэлементов делает не­обходимым нормирование их в питании населения. В этом от­ношении более или менее точно определена средняя потреб­ность взрослого человека в целом ряде минеральных веществ.

Для анализа нами была сделана случайная выборка пяти рационов в каждой группе испытуемых и оценивался общий уровень соответствия потребления минеральных веществ рекомендуемым нормам. По данным случайной выборки рационов можно сказать. что ни одна группа не дала результатов нормального потребления минеральных веществ в своем ежедневном рационе. Если условно принимать общую суточную норму минеральных веществ за 100%, то мужчины Москвы потребляют 96 % необходимых минеральных веществ, мужчины Краснодара-98 %, женщины Москвы-82 %, женщины Краснодара-98 %.

2.3. Соответствие химической структуры пищи ферментным системам пищеварения

В основе концепции сбалансированного питания лежит правило соответствия ферментных систем организма химическим структурам пищи. Это правило должно соблюдаться на всех уровнях ассимиляции пищи: в процессах переваривания и всасывания, полостного и пристеночного пищеварения, при транспорте пищевых веществ к тканям, в клетках и субклеточных структурах, при выделении продуктов обмена.

Нарушение «правила соответствия» на любом уровне приводит к существенным нарушениям физиологического состояния организма, служит причиной развития многих болезней. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма необходимо следить, чтобы в состав пищи обязательно входили незаменимые факторы питания – вещества, химические структуры которых не синтезируются в организме: эссенциальные аминокислоты, витамины, полиненасыщенные жирные кислоты, минеральные вещества, микроэлементы.

Общей биологической закономерностью на всех этапах развития живых организмов является правило, на котором основана концепция сбалансированного питания: «ферментные наборы организма должны соответствовать химическим структурам пищи». И нарушение этого соответствия служит причиной развития многих заболеваний.
ферментные системы организма приспособлены к тем пищевым веществам, которые содержит обычная для данного биологического вида пища. В процессе эволюции организм утрачивает способность синтезировать некоторые ферменты, необходимые для получения питательных веществ из других компонентов. В результате возникает группа питательных веществ, которые должны поступать в организм в готовом виде. Эти вещества получили название эссенциальных (незаменимых) компонентов питания, потому что для обеспечения оптимальной работы всех функциональных систем организма они должны входить в рацион ежедневно. К ним относятся некоторые аминокислоты, минералы и микроэлементы, жирные кислоты, витамины. Дефицит хотя бы одного из незаменимых компонентов питания приводит к нарушению обменных процессов и, в конечном счете, к болезни.
Пищевые пристрастия, условия жизни зачастую ставят наш организм в состояние дефицита. Возможности современного человека по обеспечению своего рациона всеми необходимыми компонентами питания обычным порядком весьма ограничены по нескольким причинам. Во-первых, в том объеме пищи, который мы можем ежедневно принять без риска получить лишнее количество калорий, содержание важнейших витаминов и минералов заведомо ниже необходимого для человеческого организма. Расходуя в среднем 2200-2500 ккал в сутки, мы с этим объемом пищи получаем значительно меньшее количество нужных веществ, чем в прошлом столетии. Тогда энергетическая потребность составляла более 3500 ккал, и, значит, в организм поступало большее количество витаминов и минералов. Во-вторых, в разных регионах существуют дефициты макро- и микроэлементов из-за отсутствия их в почве, воде и продуктах, произрастающих на этих почвах. Так, низкое содержание йода является причиной развития эндемического зоба практически во всех регионах Российской федерации. В северных регионах, включая Санкт-Петербург и его область, существует дефицит кальция, магния, калия в воде и селена в почве. Поэтому здесь превалируют заболевания сердечно-сосудистой системы, онкологические болезни, аллергии, остеоартрозы. В-третьих, пищевая промышленность не может обеспечить нас всеми необходимыми компонентами питания, так как при переработке и хранении пищевые продукты меняют свою химическую структуру, или попросту разрушаются. В-четвертых, вредные условия производства, плохая экология, стрессовые нагрузки требуют для поддержания нормального обмена веществ дополнительных поступлений витаминов, минералов и пищевых волокон.

Из вышесказанного очевидно, что мы живем в условиях настоящей эпидемии дефицита жизненно важных компонентов пищи. Минздрав России признал, что гиповитаминозы носят круглогодичный характер, охватывают все регионы и представляют серьёзную опасность для здоровья населения. Проблему дефицита витаминов и минералов, а также других компонентов в питании человека можно решить, если регулярно принимать специально разработанные, сбалансированные комплексные препараты, созданные в концентрированном виде из натуральных продуктов, полученные в результате использования новейших технологий и названные биологически активными добавками к пище.

Всякая ферментная система живого существа приспособлена к тем пищевым веществам, которые содержит обычная для данного биологического вида пища. Эти соотношения питательных веществ закрепляются как формулы сбалансированного питания, типичные для конкретных биологических видов. Таким образом, для обеспечения нормальной жизнедеятельности в состав пищи обязательно должны входить вещества, названные незаменимыми факторами питания. Их химические структуры, не синтезирующиеся ферментными системами организма, необходимы для нормального течения обмена веществ. Сюда относятся "незаменимые аминокислоты", витамины, некоторые жирные кислоты, минеральные вещества и микроэлементы. Достаточно длительный дефицит "незаменимых аминокислот" или несбалансированность ( нарушение правильных взаимоотношений между аминокислотами) их содержания в рационе питания, приводит к задержке роста и развития организма, а так же к возникновению ряда других нарушений. Тяжелые заболевания могут иметь место у взрослых и особенно у детей не только при недостатке какой-либо незаменимой аминокислоты, но и при её значительном избытке. Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая и арахидоновая) необходимы не только для нормального развития организма, но и оказывает благоприятное действие на обмен холестерина. Основным источником этих кислот в питании служат растительные масла (подсолнечное, рапсовое, оливковое и др.).

Взаимосвязанность между количеством потребляемых витаминов ( С, В1, РР, В6 и т.д. ) с одной стороны и содержанием в пище основных пищевых веществ с другой, очевидно, определяется биокаталитической функцией витаминов, их ролью в обмене тех или иных веществ. Иными словами, на переработку в организме пищевых веществ всегда затрачивается определённое количество витаминов, потребность в которых в какой-то мере характеризует степень износа ферментных систем. То же касается и ряда микроэлементов.

Таким образом, принцип "сбалансированного питания" не может ограничиваться какой-либо узкой группой веществ, как бы ни были они важны для жизнедеятельности организма. В оценке сбалансированности (оптимальности) или несбалансированности питания необходимо ориентироваться на весь комплекс незаменимых факторов питания с возможно более полным учётом существующих взаимодействий и взаимозависимостей.

Современные представления о количественных и качественных процессах ассимиляции нутриентов получили выражение в концепции сбалансированного питания. Согласно этой теории, обеспечение нормальной жизнедеятельности организма возможно при условии его снабжения не только адекватными количествами энергии и белка, но и при соблюдении достаточно строгих взаимоотношений между многочисленными незаменимыми факторами питания, каждому из которых в обмене веществ принадлежит специфическая роль.

Концепция сбалансированного питания, определяющая пропорции отдельных веществ в пищевых рационах, отражает сумму обменных реакций, характеризующих химические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности организма. Одной из наиболее общих биологических закономерностей, определяющих процессы ассимиляции пищи на всех этапах эволюционного развития (от одноклеточных организмов до человека), является правило: ферментные наборы организма соответствуют химическим структурам пищи, и нарушение этого соответствия служит причиной многих болезней.

Всякое отклонение от соответствия ферментных наборов организма химическим структурам пищи приводит к нарушению нормальных процессов превращения того или иного пищевого вещества. Это правило должно соблюдаться на всех уровнях ассимиляции пищи и превращения пищевых веществ: в желудочно-кишечном тракте — в процессах пищеварения и всасывания, а также при транспорте пищевых веществ к тканям; в клетках и субклеточных структурах — в процессе клеточного питания, а также в процессе выделения продуктов обмена из организма.
Нарушение правила соответствия на любом из названных уровней, зависящее от изменения ферментных констелляций тканей, приводит к существенным нарушениям физиологического состояния организма. Можно считать установленным, что возникающие при генетических заболеваниях нарушения ферментных костелляций организма могут резко изменять свойственные данному биологическому виду комплексы незаменимых факторов питания. Так, выпадение биосинтеза гидроксилазы фенилаланина переводит эту аминокислоту из комплекса незаменимых факторов в чрезвычайно токсическое для организма соединение, обусловливающее резкую задержку физического и психического развития ребенка. Тяжелыми заболеваниями, нередко приводящими новорожденных к гибели, являются наследственные ферментопатии, характеризующиеся непереносимостью моносахаридов (галактозы и фруктозы). Указанные заболевания можно отнести к эндогенным токсикозам, вызванным аномально высокими концентрациями обычных физиологических метаболитов.
Патогенез этих состояний заключается в том, что в результате нарушения генетической информации в тканях организма не продуцируется один из жизненно важных ферментов, и организм утрачивает ферментные ключи от определенного звена ассимиляции пищевого вещества. Характерно, что единственным патогенетически обоснованным методом лечения таких больных является диетотерапия.

Имеются все основания утверждать, что структуры пищевых веществ в эволюционном развитии в существенной степени определяли и структуру ферментных систем, и направленность обменных процессов в тканях каждого биологического вида. Для ряда систематически потребляемых пищевых веществ (некоторые аминокислоты, витамины и т. д.) постепенно утрачивались ферментные системы, необходимые для их биосинтеза. Эти вещества, регулярно поступавшие с пищей, использовались в качестве готовых структурных элементов при различных биосинтетических процессах. Подобная же утрата синтезирующих ферментов превратила эти вещества в незаменимые (эссенциальные) факторы питания.
Ферментные системы приспособлены к тем пищевым веществам, которые содержит обычная для данного биологического вида пища. Эти соотношения пищевых веществ закрепляются как формулы сбалансированного питания, типичные для отдельных биологических видов. Иными словами, формулы сбалансированного питания являются выражением типов обмена и лежащих в их основе ферментных систем, результатом длительного приспособления живых существ к пище, которую они находили в ареале своего существования, поэтому их невозможно рассматривать в отрыве от молекулярной эволюции живых организмов.