stringtranslate.com

Минерал (питательное вещество)

Карбоангидраза, фермент , которому необходим цинк (серая сфера в центре изображения), необходим для выдыхания углекислого газа.

В контексте питания минерал – это химический элемент . Некоторые «минералы» необходимы для жизни, большинство — нет. [1] [2] [3] Минералы — одна из четырех групп незаменимых питательных веществ, остальные — витамины , незаменимые жирные кислоты и незаменимые аминокислоты . [4] Пять основных минералов в организме человека — это кальций , фосфор , калий , натрий и магний . [2] Остальные элементы называются « микроэлементами ». Общепринятыми микроэлементами являются железо , хлор , кобальт , медь , цинк , марганец , молибден , йод , селен ; [5] Есть некоторые свидетельства того, что их может быть больше.

Четыре элемента составляют 96% веса человеческого тела : углерод , водород , кислород и азот ) ( CHON ). Эти элементы обычно не включаются в списки питательных минералов. Иногда их называют макроминералами. Второстепенные минералы (также называемые микроэлементами ) составляют остальную часть и обычно являются предметом обсуждения минералов в рационе.

Растения получают минеральные вещества из почвы . [6] Растения поедаются животными, тем самым перемещая минералы вверх по пищевой цепи . Более крупные организмы могут также потреблять почву ( геофагия ) или использовать минеральные ресурсы, такие как солонцы , для получения минералов.

Наконец, хотя минералы и элементы во многом являются синонимами, минералы биодоступны только в той степени, в которой они могут быть абсорбированы. Чтобы абсорбироваться, минералы должны быть либо растворимыми, либо легко экстрагируемыми потребляющим организмом. Например, молибден является важным минералом, но металлический молибден не имеет никакой питательной ценности. Многие молибдаты являются источниками молибдена.

Незаменимые химические элементы для человека

Известно, что девятнадцать химических элементов необходимы для поддержания биохимических процессов человека, выполняя структурные и функциональные роли, и есть данные еще примерно о десяти. [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 около 1,5% от массы тела. [2] Фосфор составляет около 2/3 кальция и составляет около 1% от массы тела человека. [8] Другие основные минералы (калий, натрий, хлор, сера и магний) составляют лишь около 0,85% веса тела. Вместе эти одиннадцать химических элементов (H, C, N, O, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg) составляют 99,85% массы тела. Оставшиеся ~18 ультрамикроэлементов составляют всего 0,15% от массы тела, или около ста граммов в общей сложности для среднестатистического человека. Общие дроби в этом пункте представляют собой суммы, основанные на суммировании процентов из статьи о химическом составе человеческого тела .

Даже на основе одних и тех же данных существуют некоторые разногласия относительно эссенциальной природы различных ультрамикроэлементов у человека (и других млекопитающих). Например, ведутся споры о том, необходим ли хром человеку. Ни один биохимический продукт, содержащий Cr, не был очищен. Соединенные Штаты и Япония относят хром к незаменимым питательным веществам, [9] [10], но Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA), представляющее Европейский Союз, рассмотрело этот вопрос в 2014 году и не согласилось с этим. [11]

Большинство известных и предлагаемых минеральных питательных веществ имеют относительно низкий атомный вес и достаточно распространены на суше, а натрий и йод - в океане. Они также имеют тенденцию иметь растворимые соединения при физиологическом диапазоне pH: элементы без таких растворимых соединений, как правило, либо несущественны (Al), либо, в лучшем случае, могут потребоваться только в следовых количествах (Si). [1]

Роль в биологических процессах

RDA = Рекомендуемая диетическая норма ; AI= Адекватное потребление; UL = допустимый верхний уровень потребления ; Показанные цифры относятся к взрослым в возрасте 31–50 лет, мужчинам и женщинам, не беременным и не кормящим грудью.

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

Диетическое питание

Диетологи могут порекомендовать лучше всего получать минералы, употребляя определенные продукты, богатые 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 ). Диетические добавки могут содержать несколько различных химических элементов (в виде соединений), комбинацию витаминов и/или других химических соединений или один элемент (в виде соединения или смеси соединений), например кальций ( карбонат кальция , цитрат кальция ). ) или магний ( оксид магния ), или железо ( сульфат железа , бис-глицинат железа). [ нужна цитата ]

Диетический акцент на химических элементах обусловлен интересом к поддержке биохимических реакций метаболизма необходимыми элементными компонентами . [34] Было доказано, что для поддержания оптимального здоровья необходимы соответствующие уровни потребления определенных химических элементов. Диета может удовлетворить все потребности организма в химических элементах, хотя добавки можно использовать, когда диета не отвечает некоторым рекомендациям. Примером может служить диета с низким содержанием молочных продуктов и, следовательно, несоответствие рекомендациям по кальцию.

Растения

Структура ядра Mn 4 O 5 Ca участка выделения кислорода в растениях, иллюстрирующая одну из многих ролей микроэлемента марганца. [35]

Перечень минералов, необходимых растениям, аналогичен таковому для животных. Оба используют очень похожие ферменты, хотя существуют различия. Например, бобовые являются носителями молибденсодержащей нитрогеназы , а животные - нет. Многие животные используют гемоглобин (Fe) для транспортировки кислорода, а растения – нет. Удобрения часто разрабатываются с учетом дефицита минеральных веществ в конкретных почвах. Примеры включают дефицит молибдена , дефицит марганца , дефицит цинка и так далее.

Безопасность

Разрыв между рекомендуемой суточной дозой и тем, что считается безопасным верхним пределом (UL), может быть небольшим. Например, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США установило рекомендуемую дозу кальция для взрослых старше 70 лет на уровне 1200 мг/день и UL на уровне 2000 мг/день. [16] Европейский Союз также устанавливает рекомендуемые количества и верхние пределы, которые не всегда соответствуют США. [17] Аналогичным образом, Япония устанавливает UL для йода на уровне 3000 мкг против 1100 в США и 600 для ЕС. [33] В приведенной выше таблице содержание магния является аномальным, поскольку рекомендуемая доза для взрослых мужчин составляет 420 мг/день (для женщин – 350 мг/день), тогда как UL ниже рекомендуемой – 350 мг. Причина в том, что UL специфична для одновременного потребления более 350 мг магния в виде пищевой добавки, поскольку это может вызвать диарею. Продукты, богатые магнием, не вызывают этой проблемы. [36]

Элементы, которые считаются потенциально важными для человека, но не подтверждены

Многие ультрамикроэлементы считались незаменимыми, но такие утверждения обычно не подтверждались. Окончательные доказательства эффективности получены на основе характеристики биомолекулы, содержащей элемент с идентифицируемой и проверяемой функцией. [5] Одна из проблем с определением эффективности заключается в том, что некоторые элементы безвредны при низких концентрациях и широко распространены (примеры: кремний и никель в твердых веществах и пыли), поэтому доказательства эффективности отсутствуют, поскольку недостатки трудно воспроизвести. [34] Известно , что ультра-микроэлементы некоторых минералов, таких как кремний и бор , играют определенную роль, но точная биохимическая природа неизвестна, а другие, такие как мышьяк , предположительно играют роль в здоровье, но доказательства менее убедительны. [5] В частности, следы мышьяка, по-видимому, оказывают положительное влияние на некоторые организмы, но и свинец оказывает такое же влияние , демонстрируя неуверенность в том, действительно ли некоторые микроэлементы действительно необходимы. [1] Стронций переносится и является компонентом некоторых лекарств, [37] но это не обязательно, а только полезно. [1] Несущественные элементы могут иногда появляться в организме, если они химически подобны незаменимым элементам (например, Rb + и Cs + заменяют Na + ), так что существенность — это не то же самое, что поглощение биологической системой. [1]

Минеральная экология

Разнообразные ионы используются животными и микроорганизмами для процесса минерализации структур, называемого биоминерализацией , используемого для построения костей , морских ракушек , яичной скорлупы , [53] экзоскелетов и раковин моллюсков . [54] [ нужна ссылка ]

Минералы могут быть биоинженерными с помощью бактерий, которые действуют на металлы, катализируя растворение и осаждение минералов . [55] Минеральные питательные вещества перерабатываются бактериями, распространенными в почвах, океанах, пресных , подземных водах и системах талой воды ледников по всему миру. [55] [56] Бактерии поглощают растворенные органические вещества, содержащие минералы, во время цветения фитопланктона . [56] Минеральные питательные вещества циркулируют по этой морской пищевой цепи : от бактерий и фитопланктона к жгутиконосцам и зоопланктону , которые затем поедаются другими морскими обитателями . [55] [56] В наземных экосистемах грибы играют ту же роль, что и бактерии: они мобилизуют минералы из вещества, недоступного для других организмов, а затем транспортируют полученные питательные вещества в местные экосистемы . [57] [58]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefgh Зородду, Мария Антониетта; Аасет, Ян; Криспони, Гвидо; Медичи, Серенелла; Пеана, Массимилиано; Нурчи, Валерия Марина (2019). «Незаменимые для человека металлы: краткий обзор». Журнал неорганической биохимии . 195 : 120–129. doi :10.1016/j.jinorgbio.2019.03.013.
  2. ^ abc Берданье, Кэролайн Д.; Дуайер, Джоанна Т.; Хибер, Дэвид (2013). Справочник по питанию и продуктам питания (3-е изд.). ЦРК Пресс. п. 199. ИСБН 978-1-4665-0572-8. Проверено 3 июля 2016 г.
  3. ^ «Минералы». MedlinePlus, Национальная медицинская библиотека, Национальные институты здравоохранения США. 22 декабря 2016 года . Проверено 24 декабря 2016 г.
  4. ^ «Информационные бюллетени о витаминных и минеральных добавках» . Управление пищевых добавок, Национальные институты здравоохранения США, Бетесда, Мэриленд. 2016 . Проверено 19 декабря 2016 г.
  5. ^ abc Берданье, Кэролайн Д.; Дуайер, Джоанна Т.; Хибер, Дэвид (19 апреля 2016 г.). Справочник по питанию и питанию, третье издание. ЦРК Пресс. стр. 211–24. ISBN 978-1-4665-0572-8. Проверено 3 июля 2016 г.
  6. ^ «Минералы». Информационный центр по микроэлементам, Институт Лайнуса Полинга, Университет штата Орегон, Корваллис, Орегон. 2016.
  7. ^ Нельсон, Дэвид Л.; Майкл М. Кокс (15 февраля 2000 г.). Принципы биохимии Ленингера, третье издание (3 Har/Comed.). У. Х. Фриман. стр. 1200. ISBN. 1-57259-931-6.
  8. ^ «Фосфор в рационе». MedlinePlus, Национальная медицинская библиотека, Национальные институты здравоохранения США. 2 декабря 2016 года . Проверено 24 декабря 2016 г.
  9. ^ Группа экспертов Института медицины (США) по микроэлементам (2001). «6, Хром». Рекомендуемая диетическая норма потребления витамина А, витамина К, мышьяка, бора, хрома, хрома, йода, железа, марганца, молибдена, никеля, кремния, ванадия и хрома. Издательство национальных академий (США). стр. 197–223.
  10. ^ Обзор диетических рекомендаций для японцев (2015)
  11. ^ «Научное мнение о диетических эталонных значениях хрома». Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов . 18 сентября 2014 года . Проверено 20 марта 2018 г.
  12. ^ Ультраследовые минералы. Авторы: Нильсен, Форрест Х. Министерство сельского хозяйства США, ARS Источник: Современное питание для здоровья и болезней / редакторы Морис Э. Шилс ... и др. Балтимор: Уильямс и Уилкинс, 1999 г., с. 283-303. Дата выпуска: 1999 г. URI: [1]
  13. ^ аб Шклярска Д., Ржимский П. (май 2019 г.). «Является ли литий микроэлементом? От биологической активности и эпидемиологических наблюдений до обогащения продуктов питания». Биол Трейс Элем Рес . 189 (1): 18–27. дои : 10.1007/s12011-018-1455-2. ПМК 6443601 . ПМИД  30066063. 
  14. ^ аб Эндерле Дж., Клинк У., ди Джузеппе Р., Кох М., Зайдель У., Вебер К., Бирринджер М., Ратьен И., Римбах Г., Либ В. (август 2020 г.). «Уровни лития в плазме у населения в целом: перекрестный анализ метаболических и диетических коррелятов». Питательные вещества . 12 (8): 2489. дои : 10.3390/nu12082489 . ПМЦ 7468710 . ПМИД  32824874. 
  15. ^ ab McCall AS, Cummings CF, Bhave G, Vanacore R, Page-McCaw A, Hudson BG (июнь 2014 г.). «Бром является важным микроэлементом для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей». Клетка . 157 (6): 1380–92. дои : 10.1016/j.cell.2014.05.009. ПМК 4144415 . ПМИД  24906154. 
  16. ^ abc «Рекомендуемые диетические нормы потребления (DRI): рекомендуемые диетические нормы и адекватное потребление» (PDF) . Совет по продовольствию и питанию, Медицинский институт Национальной академии наук . Архивировано из оригинала (PDF) 14 июня 2022 года . Проверено 25 августа 2023 г.
  17. ^ ab Допустимые верхние уровни потребления витаминов и минералов (PDF) , Европейское управление по безопасности пищевых продуктов, 2006 г. , получено 4 января 2020 г.
  18. ^ «Диетические рекомендации для американцев, 2005 г.: Приложение B-1. Пищевые источники калия». Министерство сельского хозяйства США. 2005.
  19. ^ Древновски А (2010). «Индекс продуктов, богатых питательными веществами, помогает определить здоровые и доступные продукты» (PDF) . Ам Дж Клин Нутр . 91(дополнение) (4): 1095S–1101S. дои : 10.3945/ajcn.2010.28450D . ПМИД  20181811.
  20. ^ «Выбор NHS: Витамины и минералы - Другое» . Проверено 8 ноября 2011 г.
  21. ^ Корбридж, Делавэр (1 февраля 1995 г.). Фосфор: очерк его химии, биохимии и технологии (5-е изд.). Амстердам: Elsevier Science Pub Co., стр. 1220. ИСБН 0-444-89307-5.
  22. ^ «Фосфор». Институт Лайнуса Полинга, Университет штата Орегон . 2014 . Проверено 8 сентября 2018 г.
  23. ^ «Магний — информационный бюллетень для медицинских работников». Национальные институты здоровья. 2016.
  24. ^ «Железо — информационный бюллетень о пищевых добавках» . Национальные институты здоровья. 2016.
  25. ^ «Цинк — информационный бюллетень для медицинских работников». Национальные институты здоровья. 2016.
  26. ^ abc Шленкер, Элеонора; Гилберт, Джойс Энн (28 августа 2014 г.). Основы питания и диетотерапии Уильямса. Elsevier Науки о здоровье. стр. 162–3. ISBN 978-0-323-29401-0. Проверено 15 июля 2016 г.
  27. ^ «Йод — информационный бюллетень для медицинских работников». Национальные институты здоровья. 2016.
  28. ^ Джеймсон, Дж. Ларри; Де Гроот, Лесли Дж. (25 февраля 2015 г.). Эндокринология: взрослая и детская. Elsevier Науки о здоровье. п. 1510. ISBN 978-0-323-32195-2. Проверено 14 июля 2016 г.
  29. ^ Сардесай В.М. (декабрь 1993 г.). «Молибден: незаменимый микроэлемент». Нутр Клин Практика . 8 (6): 277–81. дои : 10.1177/0115426593008006277. ПМИД  8302261.
  30. ^ Момчилович, Б. (сентябрь 1999 г.). «Отчет о случае острой токсичности молибдена для человека из-за пищевой добавки молибдена - нового члена семейства Lucor Metallicum». Архив промышленной гигиены и токсикологии . Де Грютер. 50 (3): 289–97. ПМИД  10649845.
  31. ^ «Селен — информационный бюллетень для медицинских работников». Национальные институты здоровья. 2016.
  32. ^ «Витамин B-12 (мкг)» (PDF) . Национальная база данных по питательным веществам Министерства сельского хозяйства США для стандартного эталонного выпуска 28 . 27 октября 2015 г. Архивировано (PDF) из оригинала 26 января 2017 г. . Проверено 1 декабря 2022 г.
  33. ^ ab «Обзор диетических рекомендаций для японцев» (PDF) . Министр здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии . 2015. с. 39 . Проверено 5 января 2020 г.
  34. ^ аб Липпард, SJ; Берг Дж. М. (1994). Основы бионеорганической химии . Милл-Вэлли, Калифорния: Университетские научные книги. п. 411. ИСБН 0-935702-72-5.
  35. ^ Умена, Ясуфуми; Каваками, Кейсуке; Шен, Цзянь-Рен; Камия, Нобуо (май 2011 г.). «Кристаллическая структура фотосистемы II, выделяющей кислород, с разрешением 1,9 Å» (PDF) . Природа . 473 (7345): 55–60. Бибкод : 2011Natur.473...55U. дои : 10.1038/nature09913. PMID  21499260. S2CID  205224374.
  36. ^ Постоянный комитет Института медицины (США) по научной оценке потребления эталонных диетических продуктов (1997). «6, Магний». Рекомендуемая диетическая норма кальция, фосфора, магния, витамина D и фторида. Издательство национальных академий (США). стр. 190–249.
  37. ^ Порс Нильсен, С. (2004). «Биологическая роль стронция». Кость . 35 (3): 583–588. дои : 10.1016/j.bone.2004.04.026. ПМИД  15336592 . Проверено 6 октября 2010 г.
  38. ^ Анке М. Мышьяк. В: Изд. Мерца В., 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 ЭО, существенность мышьяка и факторы, влияющие на его важность. В: Chappell WR, Abernathy CO, Cothern CR ed., Воздействие мышьяка и здоровье. Нортвуд, Великобритания: Письма о науке и технологиях, 1994, 199–208.
  39. ^ аб Берданье, Кэролайн Д.; Дуайер, Джоанна Т.; Хибер, Дэвид (19 апреля 2016 г.). Справочник по питанию и питанию, третье издание. ЦРК Пресс. стр. 211–26. ISBN 978-1-4665-0572-8. Проверено 3 июля 2016 г.
  40. ^ Сигел, Астрид; Сигель, Хельмут; Сигел, Роланд, нокаут (27 января 2014 г.). Взаимосвязь между ионами незаменимых металлов и заболеваниями человека. Springer Science & Business Media. п. 349. ИСБН 978-94-007-7500-8. Проверено 4 июля 2016 г.
  41. ^ Институт медицины (29 сентября 2006 г.). Справочная норма диеты: основное руководство по потребностям в питательных веществах. Пресса национальных академий. стр. 313–19, 415–22. ISBN 978-0-309-15742-1. Проверено 21 июня 2016 г.
  42. ^ abcdef Ультраследовые минералы. Авторы: Нильсен, Форрест Х. Министерство сельского хозяйства США, ARS Источник: Современное питание в области здоровья и болезней / редакторы Морис Э. Шилс ... и др.. Балтимор: Williams & Wilkins, c1999., стр. 283-303. Дата выпуска: 1999 г. URI: [2]
  43. ^ Какей М., Сакаэ Т., Ёсикава М. (2012). «Аспекты обработки фторидом для армирования и реминерализации кристаллов апатита». Журнал биологии твердых тканей . 21 (3): 475–6. дои : 10.2485/jhtb.21.257 . Проверено 1 июня 2017 г.
  44. ^ Лоскилл П., Зейтц С., Грандтилл С., Тьюс Н., Мюллер Ф., Бишофф М., Херрманн М., Джейкобс К. (май 2013 г.). «Уменьшение адгезии бактерий полости рта к гидроксиапатиту при обработке фторидом». Ленгмюр . 29 (18): 5528–33. дои : 10.1021/la4008558. ПМИД  23556545.
  45. ^ Медицинский институт (1997). «Фторид». Рекомендуемая диетическая норма кальция, фосфора, магния, витамина D и фторида . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. стр. 288–313. дои : 10.17226/5776. ISBN 978-0-309-06403-3. ПМИД  23115811.
  46. ^ Малер, РЛ. «Незаменимые микроэлементы для растений. Бор в Айдахо» (PDF) . Университет Айдахо. Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2009 года . Проверено 5 мая 2009 г.
  47. ^ «Функции бора в питании растений» (PDF) . US Borax Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 20 марта 2009 года.
  48. ^ Блевинс Д.Г., Лукашевский К.М. (июнь 1998 г.). «Бор в строении и функциях растений». Анну. Преподобный Физиол растений. Завод Мол. Биол . 49 : 481–500. doi : 10.1146/annurev.arplant.49.1.481. ПМИД  15012243.
  49. ^ Эрдман, Джон В. младший; Макдональд, Ян А.; Зейзель, Стивен Х. (30 мая 2012 г.). Современные знания в области питания. Джон Уайли и сыновья. п. 1324. ИСБН 978-0-470-96310-4. Проверено 4 июля 2016 г.
  50. ^ Нильсен, FH (1997). «Бор в питании человека и животных». Растение и почва . 193 (2): 199–208. дои : 10.1023/А: 1004276311956. ISSN  0032-079Х. S2CID  12163109.
  51. ^ Ким, Мён Джин; Андерсон, Джон; Мэллори, Кэролайн (1 февраля 2014 г.). Питание человека. Издательство Джонс и Бартлетт. п. 241. ИСБН 978-1-4496-4742-1. Проверено 10 июля 2016 г.
  52. ^ Гроппер, Сарин С.; Смит, Джек Л. (1 июня 2012 г.). Продвинутое питание и обмен веществ человека. Cengage Обучение. стр. 527–8. ISBN 978-1-133-10405-6. Проверено 10 июля 2016 г.
  53. ^ Хантон, П. (2005). «Исследование структуры и качества яичной скорлупы: исторический обзор». Revista Brasileira de Ciencia Avícola . 7 (2): 67–71. дои : 10.1590/S1516-635X2005000200001 .
  54. ^ Карри, JD (1999). «Дизайн минерализованных твердых тканей с учетом их механических функций». Журнал экспериментальной биологии . 202 (Часть 23): 3285–94. дои : 10.1242/jeb.202.23.3285. ПМИД  10562511.
  55. ^ abc Уоррен Лос-Анджелес, Кауфман М.Э. (февраль 2003 г.). «Геонаука. Микробная геоинженерия». Наука . 299 (5609): 1027–9. дои : 10.1126/science.1072076. PMID  12586932. S2CID  19993145.
  56. ^ abc Азам, Ф; Фенчел, Т; Филд, Дж. Г.; Грей, Дж. С.; Мейер-Рейл, Луизиана; Вингстад, Ф (1983). «Экологическая роль микробов водной толщи моря» (PDF) . Мар Экол. Прог. Сер . 10 : 257–63. Бибкод : 1983MEPS...10..257A. дои : 10.3354/meps010257 .
  57. ^ Дж. Дайтон (2007). «Круговорот питательных веществ сапротрофными грибами в наземной среде обитания». В Кубичеке, Кристиан П.; Дружинина, Ирина С (ред.). Экологические и микробные взаимоотношения (2-е изд.). Берлин: Шпрингер. стр. 287–300. ISBN 978-3-540-71840-6.
  58. ^ Гэдд GM (январь 2017 г.). «Геомикология круговорота элементов и преобразований в окружающей среде» (PDF) . Микробиол Спектр . 5 (1): 371–386. doi : 10.1128/microbiolspec.FUNK-0010-2016. ISBN 9781555819576. PMID  28128071. S2CID  4704240.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, посвященные диетическим минералам .