Пищевая химия: учебник для студентов вузов

Кальций. В организме взрослого человека общее содержание кальция составляет от 1000 до 1500 г, при этом 99% этого количества приходится на долю костей и зубов, где он присутствует в виде гидроксилапатита – [Са3(РО4)2]×Са(ОН)2 – нерастворимого в воде кристаллического минерала, в котором присутствует фосфор. В остальных тканях и жидкостях организма содержится 1% кальция от общего его количества.

Кальций скелета не является постоянным депо, а находится в динамическом равновесии с кальцием, находящимся в кровеносной системе. Образуются новые кристаллы гидроксилапатита, а старые разрушаются. Скорость оборота (разрушения и построения) зависит от возраста. У младенцев первого года жизни 100% кальция оборачивается за один год, у детей старше – 10% оборота в год, у взрослых – 2–3% в год. К 40–50 годам разрушение кости может превысить их построение, костная масса уменьшается, что приводит к развитию остеопороза. Это заболевание чаще всего наблюдается у женщин, что может привести к перелому шейки бедра.

Кальций, не входящий в состав скелета, играет важную роль во многих жизненных процессах организма – свертывание крови, передача нервных импульсов, сокращение мышечных волокон (скелетных и сердечных мышц), активация некоторых ферментных систем, принимающих участие в углеводном обмене и механизмах внутриклеточного мембранного транспорта, синтез простагландинов, действие ряда гормонов.

Данные об основных пищевых источниках кальция приведены в табл. 3.1.1, среди них главная роль принадлежит молочным продуктам, которые покрывают до 55% суточной потребности организма человека в кальции.

Таблица 3.1.1. Содержание кальция в продуктах питания

Наименование продукта	Массовая доля кальция, мг%
Петрушка	245,0
Укроп	223,0
Мука соевая необезжиренная	217,0
Фундук	170,0
Курага	166,0
Яичный желток	136,0
Креветки (мясо)	135,0
Какао-порошок	128,0
Орехи грецкие	122,0
Окунь морской	120,0
Лук зеленый	100,0
Горох лущеный	89,0
Крупа ячневая	80,0
Изюм (кишмиш)	80,0
Салат	77,0
Крупа овсяная	64,0
Пшеница твердая	62,0
Сельдь атлантическая	60,0
Чеснок	60,0
Рожь (зерно)	59,0
Яйцо куриное	55,0
Капуста краснокочанная	53,0
Хлопья «Геркулес»	52,0
Морковь красная	51,0
Капуста белокочанная	48,0
Мука пшеничная обойная	39,0
Крупа перловая	38,0
Свекла	37,0
Мука ржаная обдирная	34,0
Апельсин	34,00
Мука ржаная обойная	43,0
Земляника садовая	40,0
Лук репчатый	31,0
Виноград	30,0
Грибы белые свежие	27,0
Крупа пшеничная	89,0
Треска	25,0
Мука пшеничная, 1 сорт	24,0
Крупа гречневая	20,0
Мясо кролика	19,5
Мука пшеничная, в/с	18,0
Куры	17,0
Почки говяжьи	13,0
Говядина	10,2

Концентрация кальция в обезжиренных молочных продуктах не намного выше, чем в жирных, а в твердых сырах содержание кальция выше, чем в мягких (табл. 3.1.2).

Таблица 3.1.2. Содержание кальция в молочных продуктах

Наименование продукта	Массовая доля кальция, мг%
Сыр «Голландский»	1040
Сыр «Российский»,	1000
Сыр «Пошехонский»	900
Сыр «Рокфор»	740
Сыр плавленый «Колбасный»	630
Брынза из овечьего молока	780
Брынза из коровьего молока	630
Мороженое пломбир	159
Творог, жирн. 18%	150
Кефир нежирный	126
Молоко пастеризованное нежирное	126
Простокваша «Мечниковская»	124
Творог нежирный	120
Молоко пастеризованное, жирн. 3,2%	120
Ацидофилин, жирн. 3,2%	120
Молоко стерилизованное, жирн. 3,2%	120
Кефир, жирн. 3,2%	120
Сливки, жирн. 10%	91
Сливки, жирн. 20%	90
Сметана, жирн.30%	85
Масло бутербродное, жирн. 61,5%	29
Масло сливочное несол., жирн. 82,5%	12

Реальное количество усвоенного организмом кальция намного ниже, чем его поступает с пищей. Часть кальция усваивается в кишечнике путем пассивного всасывания по концентрационному градиенту. Основное количество поступающего с пищей кальция, около 90%, усваивается путем активного транспорта, который напрямую зависит от присутствия жирорастворимого витамина D. Помимо этого, всасывание кальция зависит от многих других факторов – величины рН среды, содержания жиров, фосфора, железа и магния в пищевых продуктах. Усвояемость кальция повышается с увеличением доли белка в рационе, а оптимальное соотношение между кальцием и жиром в продуктах питания составляет 10–15 мг кальция/г жира. Поэтому наилучшим источником кальция являются не обезжиренные молочные продукты, а жирные. Именно молоко и кисломолочные напитки, содержащие достаточно белка, молочного жира, и имеющие оптимальное соотношение по кальцию и фосфору (1,2–1,5:1), являются наилучшим источником кальция.

Все другие продукты содержат, как правило, больше фосфора, чем кальция. Довольно много кальция в орехах, бобах, яичном желтке. Высокое содержание кальция отличает зеленолистовые овощи и все виды капуст, при этом многие растения богаты фитинами и щавелевой кислотой, что отрицательно влияет на процесс ассимиляции кальция. Еще один источник кальция – вода родниковая, артезианская или минеральная, которая обычно содержит большие концентрации кальция (табл. 3.1.3).

Таблица 3.1.3. Содержание кальция в различных марках минеральных вод

Наименование марки воды	Массовая доля кальция, мг%
Лысогорская	52,0
Новотерская	30,0–40,0
«Боржоми»	13,0
Славяновская	35,0
Сан-Пелларино	20,8
Ессентуки № 4, 17	13,0–15,0

Дефицит кальция вызывает остеопороз, хрупкость ногтей, разрушение зубов, наблюдается аритмия, боли в мышцах, повышенная раздражительность и ряд других симптомов. У детей недостаток и витамина D приводит к развитию характерных рахитических изменений. Соединения кальция (табл. 3.3.1) используют для обогащения продуктов питания на молочной основе для детей, кормящих и беременных женщин. Данные о рекомендуемой суточной потребности в кальции приведены в табл. 3.1.4.

Таблица 3.1.4. Рекомендуемая суточная потребность в кальции

Категория	Возраст, годы	Рекомендуемые суточные нормы потребления мг/сут
		DGE 2	МР 2.3.1.2432–083
Дети	1–10	350–550	800–1100
Юноши	11–18	1000	1200
Девушки	11–18	800	1200
Взрослые	>18	1000	1000
	более 60		1200
Беременные		1000	1300
Кормящие матери		1200	1400

Избыток кальция вызывает мышечную слабость, затруднение координации движения, деформацию костей позвоночника и ног. Максимально допустимая суточная доза кальция – 2500 мг (FND6). При чрезмерном поступлении кальция может наблюдаться хронический гипертрофический артрит сильные сердечные сокращения и ряд других симптомов. Избыток кальция может привести к дефициту фосфора и цинка, но препятствует накоплению свинца в костной ткани.

Фосфор. Содержание фосфора в организме человека составляет около 1% от массы тела (500–800 г), причем 80–85% от этого содержания приходится на скелет, остальная часть, главным образом, в виде фосфатов приходится на другие органы и ткани, более всего его в мышечной ткани. Этот фосфор принимает участие в огромном количестве биохимических реакций, в том числе в энергетических процессах (запасание энергии в виде высокоэнергетических фосфатов, АТФ и других), входит в состав многочисленных ферментов, нуклеиновых кислот. Можно сказать, что фосфор в виде своих соединений играет важнейшую роль во всех процессах организма, в том числе и в регуляции уровня различных веществ в крови, таких как витамин D, магний, цинк.

Таблица 3.1.5. Содержание фосфора в продуктах питания

Наименование продукта	Массовая доля фосфора, мг%
Яичный желток	542
Сыр «Российский»	500
Крупа овсяная	349
Орехи грецкие	332
Хлопья «Геркулес»	328
Фундук	299
Крупа гречневая ядрица	298
Сельдь атлантическая	280
Мука ржаная обойная	256
Почки говяжьи	239
Шоколад	230
Горох лущенный	226
Креветки (мясо)	220
Творог, жирн. 18%	220
Яйцо куриное	192
Мясо кролика	190
Мука ржаная обдирная	189
Творог нежирный	189
Говядина 1 категории	188
Баранина 1 категории	168
Курага	152
Мука пшеничная, 1 сорт	115
Чеснок	100
Молоко пастеризованное, нежирное	95
Молоко пастеризованное, жирн. 3,2%	90
Мука пшеничная, в/с	86
Крупа манная	85
Шпинат	83
Лук репчатый	58
Капуста цветная	51
Капуста белокочанная	31
Лук зеленый	26

Фосфор присутствует во многих продуктах питания (табл. 3.1.5), поэтому его дефицит крайне маловероятен, опасаться стоит скорее его избытка. Всасывание фосфора зависит от многих факторов, в том числе от наличия в пище витамина D а, главное, соотношения с кальцием. В основной массе пищевых продуктов содержание фосфора намного выше, чем кальция. Например, соотношение кальций : фосфор в мясе составляет 1:20, яйцах – 1:4; картофеле –1:5, хлебе и хлебобулочных изделиях – 1:5. Кроме того фосфаты широко используют в пищевой промышленности в качестве регуляторов кислотности, эмульгаторов, влагоудерживающих агентов, комплексообразователей и стабилизаторов (Е339–343). Их применяют в производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, колбас и мясных деликатесов и шипучих напитков. Злоупотребление вышеназванными продуктами может вызвать переизбыток фосфора, ведет к вымыванию кальция из костей и деминерализацией скелета, в результате оба элемента выводятся почками, увеличивая нагрузку на них. Данные о рекомендуемой суточной потребности в фосфоре приведены в таблице 3.1.6.

Таблица 3.1.6. Рекомендуемая суточная потребность в фосфоре

Категория	Возраст, годы	Рекомендуемые суточные нормы потребления мг/сут
		DGE	МР 2.3.1.2432–08
Дети	1–10	800	700–1100
Юноши и девушки	14–18	1200	1200
Взрослые	>18	700	800
Старики	> 60	550–800	800
Беременные		800	1000
Кормящие матери		900	1000

Избыточное потребление фосфора ведет к снижению усвоение железа. Данные о максимально допустимой суточной дозе фосфора лежат в широком диапазоне: 1600 мг (МР 2.3.1.2432–08); 4000 мг (FNB). Хроническое отравление приводит к нарушению обмена веществ в организме и в костной ткани. При недостатке фосфора могут отмечаться рахит и пародонтоз.

Магний. В организме человека присутствует 19–25 г магния, из них половина входит в состав скелета в виде фосфорнокислого магния и зубной эмали, около 1% присутствует в жидкостях организма, остальное в мышцах и тканях. Магний является необходимой составной частью всех клеток, участвуя вместе с другими ионами в сохранении ионного равновесия жидких сред организма. Кроме того, магний входит в состав около 300 ферментных систем, в частности креатинкиназы, аденилатциклазы, фосфофруктокиназы, ферментов белкового синтеза, гликолиза, трансмембранного транспорта ионов и других. Магний необходим для поддержания структуры рибосом, нуклеиновых кислот и некоторых белков. Он участвует в реакциях окислительного фосфорилирования, образовании высокоэнергетических фосфатов, обмене нуклеиновых кислот и липидов, синтезе белка. Магний имеет большое значение в регуляции сократительной функции миокарда, функционировании нервной ткани и проводящей системы сердца. Он способствует подавлению депрессии, лучшей переносимости стрессов, важен для метаболизма кальция, фосфора, натрия, калия и витамина С. Таким образом, магний необходим для нормального функционирования как отдельных клеток, так и отделов сердца в целом.

Самые богатые источники магния – цельные семена, орехи, бобы, зерновая завязь, необработанные злаки (табл. 3.1.7). Помол зерна (удаление оболочки и зародышевых слоев) ведет к потере до 80% магния. В связи с тем, что магний входит в состав хлорофилла, то другой его пищевой источник – овощная зелень. Дополнительный источник магния – родниковая вода.

Таблица 3.1.7. Содержание магния в продуктах питания

Наименование продукта	Массовая доля, мг%
Кешью	270
Миндаль	234
Крупа гречневая ядрица	200
Овес (зерно)	135
Крупа «Геркулес»	129
Рожь (зерно)	120
Орехи грецкие	120
Пшеница твердых сортов (зерно)	114
Кальмар (мясо)	90
Горох лущенный	88
Крупа пшеничная	60
Шпик свиной	80
Мука ржаная обойная	75
Мука ржаная обдирная	60
Дрожжи прессованные	51
Печень трески	50
Мука пшеничная 1 сорт	44
Рис (зерно)	40
Изюм	42
Капуста брюссельская	40
Сыр «Российский»	35
Чеснок	30
Сыр плавленый	27
Свинина жирная	27
Мясо кролика	25
Творог жирный	23
Картофель	23
Говядина	22
Куры	20
Крупа манная	18
Печень говяжья	18
Лук зеленый	18
Капуста цветная	17
Мука пшеничная, в/с	16
Капуста краснокочанная	16
Грибы белые свежие	15
Кефир жирный	14
Лук репчатый	14
Яйцо куриное	12
Крупа рисовая	8

Магний плохо всасывается в кишечнике и до 70% его из пищи может не усваиваться. На биодоступность магния оказывает влияние кальций, оптимальное соотношение кальций: магний в рационе должно быть 2:1. Снижает усвоение магния высокое содержание жира в рационе, поскольку высшие жирные кислоты с магнием образуют мылоподобные соли, которые труднорастворимы в воде и плохо всасываются в кишечнике. Данные о рекомендуемой суточной потребности в магнии приведены в табл. 3.1.8.

Таблица 3.1.8. Рекомендуемая суточная потребность в магнии

Категория	Возраст, годы	Рекомендуемые суточные нормы потребления мг/сут
		DGE	МР 2.3.1.2432–08
Дети	3–11		200–300
Женщины	>18	300	400
Мужчины	>18	350	400
Беременные		310	450
Кормящие матери		390	450

Потребность организма в магнии увеличивается при физических нагрузках, у спортсменов в процессе длительных интенсивных тренировок, особенно во время соревнований, а также при стрессовых ситуациях. У 90% больных, перенесших инфаркт миокарда, выявляется дефицит магния, особенно в остром периоде заболевания.

Дефицит магния проявляется множеством симптомов: снижение умственной работоспособности, ослабление памяти, внимания, головная боль, снижение слуха, появление синдрома «хронической усталости», проявляющегося слабостью, недомоганием, снижением физической активности. Наблюдается повышение артериального давления, склонность к образованию тромбов и нарушению сердечного ритма и ряд других симптомов. Дефицит магния во время беременности способствует развитию токсикозов.

Избыток магния при нормально работающих почках редко сопровождается токсическими симптомами. Если почки больны, то нужно избегать дополнительного приема магния, поскольку его избыток может вызвать замедление сердечного ритма, снижение кровяного давления, мышечную слабость. Верхний допустимый уровень потребления магния составляет 800 мг/сут. (МР 2.3.1.2432–08).

Натрий – это основной катион в жидкостях организма вне клеток. Его содержание в организме составляет 70–100 г, из них 60% натрия приходится на внеклеточную жидкость. Содержание натрия в жидких средах организма определяет баланс воды, то есть количество жидкости, удерживаемой организмом. Катион натрия помогает регулировать перенос веществ в организме. Совместно ионы натрия и калия играют важную роль в регулировании водно-солевого и кислотно-основного равновесия организма, в свою очередь их содержание регулируется гормонами коры надпочечников.

Считается, что потребность взрослого человека составляет 0,5–1 г хлорида натрия (табл.3.1.9). В некоторых ситуациях организм может потерять больше натрия, чем обычно (сильная жара, физическая нагрузка, прием диуретических препаратов), в этом случае требуется больший его прием.

Таблица 3.1.9. Рекомендуемая суточная потребность в натрии

Категория	Возраст, годы	Рекомендуемые суточные нормы потребления мг/сут.
		DGE	МР 2.3.1.2432–08
Дети	3–11		700–1000
Женщины	>18	550	1300
Мужчины	>18	550	1300

Недостаток в рационе натрия приводит к нарушению усвоения углеводов, возможны невралгии, нарушается функционирование нервно-мышечной системы. Избыток натрия вызывает задержку жидкости (отеки, водянка), нарушение водно-солевого обмена, дисфункцию коры надпочечников, жажду, раздражительность, сердечную недостаточность. Избыточное потребление соли способствует преждевременной гипертонии и осложняет протекание заболевания. Кроме того, рацион с высоким содержанием натрия может привести к большой потере кальция и магния с мочой и способствовать их дефициту.

Калий – важный внутриклеточный катион, его содержание в организме составляет 150–250 г, причем 90% этого содержания приходится на внутриклеточную жидкость.

Калий обладает способностью разрыхлять клеточные оболочки, делая их проницаемыми для прохождения солей. Хотя основная часть калия находится внутри клетки, небольшая его часть находится вне клетки. Причем внутриклеточный калий находится в постоянном равновесии с внеклеточным. Это равновесие очень важно для прохождения электрических нервных импульсов, контроля сокращения мышц, в том числе сердечной, для поддержания кровяного давления в норме. Увеличение концентрации калия во внеклеточном пространстве в два раза ведет к нарушению сердечного ритма и смерти.

Основные источники калия – урюк, изюм, цитрусовые, бананы, бобовые, крупы, зеленые овощи, картофель (табл. 3.1.10). Суточная потребность в калии составляет 1,5–2 г (табл. 3.1.11). Однако, при большой физической нагрузке, применении мочегонных препаратов и других потерях калия, потребность в нем может возрастать до 4 г/сут.

Дефицит калия вызывает перебои в работе сердца, мышечные судороги, замедление роста организма и нарушение половых функций. Калий способствует выведению шлаков и лечению аллергии. При приеме избытка калия, его токсичное действие не проявляется, если нормально функционируют почки.

Таблица 3.1.10. Содержание калия в продуктах питания

Наименование продукта	Массовая доля калия, мг%
Курага	1781
Кофе в зернах	1600
Какао-порошок	1509
Изюм	830
Шпинат	774
Горох лущеный	731
Фундук	717
Орехи грецкие	474
Грибы белые свежие	468
Мука ржаная обойная	396
Крупа гречневая	380
Крупа овсяная	362
Мука ржаная обдирная	350
Мясо кролика	335
Хлопья «Геркулес»	330
Говядина	326
Сельдь атлантическая	310
Капуста белокочанная	300
Свекла	288
Баранина	270
Чеснок	260
Креветки (мясо)	260
Лук зеленый	259
Почки говяжьи	237
Виноград	225
Салат	220
Крупа ячневая	205
Тыква	204
Морковь красная	200
Куры	194
Мука пшеничная, 1 сорта	176
Лук репчатый	175
Крупа перловая	172
Земляника садовая	161
Молоко пастеризованное, нежирное	152
Молоко пастеризованное, жирн. 3,2%	146
Яйцо куриное	140
Мука пшеничная, в/с	122
Творог нежирный	117
Сыр «Российский»	88

Таблица 3.1.11. Рекомендуемая суточная потребность в калии

Категория	Возраст, годы	Рекомендуемые суточные нормы потребления мг/сут.
		DGE	МР 2.3.1.2432–08
Дети	3–14		600–1500
Женщины	>18	2000	2500
Мужчины	>18	2000	2500

Хлор. Содержание хлора в организме составляет 80–100 г, причем 90% находится во внеклеточной жидкости. Основная функция хлора – образование кислоты желудочного сока и регуляция осмотического давления. Основной источник хлора – поваренная соль. Потребность в хлоридах, г/сут.: для взрослых старше 18 лет – 2,3 , для детей – 0,8–1,7, подростков – 1, 9 г (МР 2.3.1.2432–08).

Сера. В организм человека поступает с пищей в виде белковых соединений. В белках сера содержится в аминокислотах – цистеин, цистин, метионин. Особенно богаты серой поверхностные слои кожи, сера содержится в кератине и меланине – пигменте, предохраняющем в виде загара глубокие слои кожи от вредного воздействия ультрафиолета.

Суточная потребность серы не установлена, но при употреблении достаточного количества белка дефицита серы не наблюдается. Дефицит вызывает нарушение функций кожи, выпадение волос, в тяжелых случаях – нарушение углеводного и белкового обмена, перевозбуждение нервной системы, жировая дистрофия печени, тахикардия, повышение кровяного давления.

---