ЯРОСЛАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра общей гигиены с экологией
Гигиеническое значение минеральных веществ и витаминов
впитании детей, подростков
ивзрослого человека
Методическая разработка для студентов III курса стоматологического факультета
Ярославль 2012
Вопросы к занятию
1.Роль минеральных веществ в питании человека. Классификация.
2.Биологическая роль макроэлементов (кальций, магний, фосфор). Суточная потребность в зависимости от возраста и других факторов. Продукты - ис-
точники.
3.Биологическая роль микроэлементов (железо, медь, йод, фтор). Суточная потребность в них человека. Продукты - источники.
4.История развития витаминологии. Значение витаминов, их классификация.
5.Витамины группы А. Биологическая роль, суточная потребность детей и взрослых. Гиповитаминоз и гипервитаминоз. Продукты - источники.
6.Витамины группы D. Биологическая роль и суточная потребность в зависи-
мости от возраста. Проявление недостаточности витамина D и ее профилак-
тика. Гипервитаминоз.
7.Витамины группы Е. Биологическая роль, продукты - источники.
8.Витамин С, его биологическая роль, продукты - источники, суточная по-
требность человека в зависимости от возраста и климатических условий.
Факторы, разрушающие витамин С и его стабилизаторы. Способы сохране-
ния витамина С в готовой пище.
9.Витамин Р, его биологическая роль, продукты - источники и суточная по-
требность.
10.Витамины группы В, их биологическую роль, продукты - источники, суточ-
ная потребность.
Цель занятия
Научить студентов оценивать минеральный и витаминный состав пищи,
проводить определение витамина С в продуктах питания и осуществлять про-
филактику гипо- , гипер- и авитаминозов. Воспитывать профилактическую направленность мышления будущих врачей.
2
Указания для самостоятельной работы студентов
Определить содержание витамина С в продуктах растительного проис-
хождения. Дать заключение (приложение 3).
1.Количественное определение витамина С (аскорбиновой кислоты)
впищевых продуктах
Обоснование метода
Аскорбиновая кислота (витамин С) способна к обратимым процессам окисления-восстановления. Аскорбиновая кислота – сильная, одноосновная кислота, весьма активный восстановитель. Витамин С – неустойчивое соедине-
ние, особенно в щелочной среде и более устойчивое в кислой.
Химическая формула витамина С:
ОН ОН Н ОН
| | | |
О=С – С = С – С – С – СН2ОН
ОН
При действии окислителя на аскорбиновую кислоту она легко окисляется, от-
давая 2 атома Н и превращается в дегидроаскорбиновую кислоту.
ОН ОН Н ОН |
О О |
Н ОН |
| | | | |
|| |
|| | | |
О=С – С = С – С – С – СН2ОН ----> О=С – С – С – С – С – СН2ОН О Н О Н
Эта реакция используется для количественного определения аскорбиновой кис-
лоты. Реактивом на аскорбиновую кислоту является краска Тильманса (2,6-
дихлорфенолиндофенолят натрия). Краска Тильманса – мелкокристаллический порошок фиолетового цвета, хорошо растворимый в воде. Раствор краски Тильманса – синий в щелочной и нейтральной среде, в кислой – розовый. Сле-
довательно, цвет краски Тильманса зависит от рН среды. По отношению к ас-
корбиновой кислоте реактив является окислителем. Он переводит восстанов-
ленную форму аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую кислоту. Сама краска при этом восстанавливается. При реакции аскорбиновой кислоты с рас-
твором краски Тильманса происходит обесцвечивание краски. Обесцвечивание
3
будет протекать до тех пор, пока в исследуемом растворе есть витамин С. По окончании реакции избыточная капля краски окрасит раствор в розовый цвет,
т.к. среда всегда должна быть кислая.
Таким образом, краска Тильманса в воде является очень чувствительным инди-
катором. При помощи этого реактива можно анализировать ничтожные количе-
ства витамина С (до 0,01 г).
Срок годности водного раствора краски Тильманса - 7-10 дней.
2. Количественное определение аскорбиновой кислоты (витамина С) в овощах
Ход анализа На технологических весах взвешивается навеска продукта (10 г). Навеска
вырезается ножом из нержавеющей стали по всей длине, в форме апельсиновой дольки. Работу необходимо выполнять очень быстро дабы избежать окисления аскорбиновой кислоты. Предварительно в мерный цилиндр отмеривают не ме-
нее чем 3-х кратное количество 2% соляной кислоты (30 мл). Навеску перено-
сят в ступку, куда заранее наливают часть отмеренной кислоты. В ступку до-
бавляют стеклянный порошок (для лучшего растирания) и навеску растирают до однородной массы, затем туда добавляют остальное количество соляной кислоты. Перемешивают пестиком и оставляют на 10 мин. для экстрагирования аскорбиновой кислоты. Затем экстракт фильтруют через сложенный в 4 слоя марлевый фильтр или вату, помещенную в воронку, и определяют его количе-
ство. Пипеткой берут 1-10 мл фильтрата, переносят его в коническую колбу ем-
костью 50-100 мл, затем доливают дистиллированной воды, чтобы объем жид-
кости достиг 15 мл и титруют из микробюретки 0,001N раствором краски Тильманса. Титрование ведут до светло - розового окрашивания, не исчезаю-
щего в течение 1 минуты. Одновременно проводят не менее 2-х параллельных титрований. Определяют поправку на «слепой» опыт. Для этого в коническую колбу наливают 1 мл 2%-ой соляной кислоты и 14 мл дистиллированной воды и титруют из микробюретки 0,001 N раствором краски Тильманса: количество
4
краски, пошедшей на титрование «слепого» опыта, вычитается из общего коли-
чества краски, пошедшего на титрование фильтрата овощей.
|
Расчет содержания аскорбиновой кислоты проводят по формуле: |
|
V × K × N |
X = |
--------------- × 100 (мг%) |
|
а × Р |
где: X - количество аск. кислоты (в мг);
V - количество краски Тильманса, пошедшей на титрование, с вычетом поправки на «слепой» опыт; К - постоянный коэффициент - 0,088 (1 мл раствора краски Тильманса
соответствует 0,088 мг аск. кислоты); N - количество фильтрата;
Р - анализируемая навеска в гр.; а - объём фильтрата, взятого для фильтрования;
100 - пересчет в % содержания вит. С.
3. Количественное определение аскорбиновой кислоты (витамина С) во фруктах
Ход работы:
Взвесить 1 плод шиповника с точностью до 0,01. Тщательно растереть в
фарфоровой ступке (стараться без потерь). Прилить пипеткой 20 мл 2% раство-
ра соляной кислоты и продолжать растирать 10-15 минут. Профильтровать че-
рез марлю или вату в пробирку. Отмерить пипеткой 2 мл фильтрата в другую
колбу, добавить 20 мл дистиллированной воды. Титровать раствором краски
Тильманса до слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение минуты.
Содержание витамина С рассчитывают по формуле:
V × K × N
X = --------------- × 100 (мг%)
а × Р
где X - количество аскорбиновой кислоты в мг%;
V - количество мл раствора краски Тильманса, пошедшее на титрование; К - постоянный коэффициент - 0,088;
N - объем всей вытяжки (мл);
а - количество мл вытяжки, взятой на исследование; Р - навеска фрукта (гр.); 100 - пересчет (мг%).
5
Приложение 1
Роль минеральных веществ в питании
Современные исследования подтверждают жизненную важность мине-
ральных элементов и выявляют новые стороны их биологического действия,
позволившие выделить большую группу биологически активных веществ – биомикроэлементов.
Изучение минеральных веществ как необходимой составной части пита-
ния тесно связано с предупреждением распространения и ликвидацией ряда эн-
демических заболеваний: эндемического зоба, флюороза, зубного кариеса,
стронциевого рахита и др.
Физиологическое значение минеральных элементов в основном опреде-
ляется их участием: 1) в пластических процессах и построении тканей организ-
ма, особенно костной ткани, где фосфор и кальций являются основными струк-
турными компонентами; 2) в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме; 3) в поддержании нормального солевого состава крави и участия в структуре форменных ее элементов; 4) в нормализации водно-солевого обмена.
Роль минеральных элементов значительно шире их биологического дей-
ствия и их участие распространяется на все системы организма и биохимиче-
ские процессы, протекающие в них.
Классификация минеральных элементов
Настоящая классификационная схема составлена применительно к осо-
бенностям гигиены питания.
Изучение минерального состава пищевых продуктов показало, что одни из них характеризуются преобладанием в своем составе минеральных элемен-
тов, обусловливающих в организме электроположительные свойства (катионы),
другие – преимущественно электроотрицательные (анионы).
В связи с этим пищевые продукты, богатые катионами, могут характери-
зоваться щелочной ориентацией, а пищевые продукты, богатые анионами, –
окислотной ориентацией. Учитывая важность поддержания в организме кис-
лотно-щелочного равновесия и возможное влияние на него кислотных и ще-
6
лочных веществ пищи, представляется целесообразным разделить минеральные элементы пищевых продуктов на вещества щелочного и кислотного действия. В
самостоятельную группу биомикроэлементов целесообразно выделить мине-
ральные элементы, встречающиеся в пищевых продуктах в небольших количе-
ствах, проявляющих в организме высокую биологическую активность. Таким образом, условно можно руководствоваться ориентировочной классификацией минеральных элементов.
Минеральные элементы щелочного действия (катионы)
К минеральным элементам щелочного действия относятся кальций, маг-
ний, натрий и калий. Этими элементами богаты молоко и молочные продукты,
овощи, фрукты, картофель, которые могут рассматриваться как продукты ще-
лочной ориентации.
щелочного характера (катионы) |
|
Кальций |
Калий |
Магний |
Натрий |
кислотного характера (анионы) |
|
Фосфор |
Хлор |
Сера |
|
биомикроэлементы |
|
Железо |
Фтор |
Медь |
Цинк |
Кобальт |
Стронций и др. |
Йод |
|
Кальций |
|
Основное его физиологическое значение – пластическое. Кальций являет-
ся основным структурным компонентом в формировании опорных тканей и ос-
сифекации костей. В костях скелета сосредоточено 99% общего его количества в организме. Кальций является постоянной составной частью крови. Он участ-
вует в процессе свертывания крови. Действие тромбокиназы в превращении протромбина в тромбин проявляется только в присутствии ионов кальция.
7
Кальций входит в состав клеточных структур; он присутствует в составе ядра и клеточных соков, играя важную роль в функции клетки. Кальций относится к трудноусвояемым веществам. Усвояемость кальция зависит в значительной степени от сопутствующих ему веществ в составе пищи. На усвояемость каль-
ция оказывает отрицательное влияние избыток фосфора и магния. В этих слу-
чаях ограничивается образование усвояемых форм кальция, а образующиеся неусвояемые формы выводятся из организма. Оптимальное усвоение кальция происходит при отношении Са:Р как 1:1,5 и отношении Са:Mg как 1:0,7. На усвояемость кальция оказывает влияние и калий, избыток которого ухудшает его всасывание. Некоторые кислоты образуют с кальцием прочные нераство-
римые соединения, которые не усваиваются организмом. Поэтому кальций хле-
ба, крупы и других злаковых продуктов, содержащих значительное количество инозитфосфорной кислоты, плохо усваивается. В равной мере не усваивается кальций щавеля и шпината. Отрицательное влияние на усвояемость кальция оказывает избыток или недостаток жира в суточном пищевом рационе.
Лучшим источником кальция в питании человека являются молоко и мо-
лочные продукты. Пол-литра молока или 100 г сыра обеспечивают удовлетво-
рение суточной потребности в кальции. Потребность взрослого человека в кальции составляет 300 мг на 1000 ккал или 800 мг в сутки. Дети и кормящие матери нуждаются в повышенном обеспечении кальцием – 1,5-2 г в сутки.
Магний
Физиологическое значение и биологическая роль магния изучены недо-
статочно, однако хорошо известна его роль в передаче нервного возбуждения и нормализации возбудимости нервной системы. Магний обладает антиспастиче-
скими и сосудорасширяющими свойствами, а также свойствами стимулировать перистальтику кишечника и повышать желчевыделение. Имеются данные о снижении уровня холестерина при «магниевой» диете. Установлено, что при недостатке магния в стенках артерий, сердца и мышцах отмечается увеличение
8
содержания кальция. При недостатке магния в почках развиваются дегенера-
тивные изменения с нефротическими явлениями.
Наиболее стабильно и в значительных количествах магний представлен в зерновых продуктах – хлебе, крупах, горохе, фасоли и др. Потребность взрос-
лых людей в магнии определена в количестве 200 мг на 1000 ккал или 500-600
мг в сутки.
Минеральные элементы кислотного действия (анионы)
Фосфор
К минеральным элементам кислотного действия относятся фосфор, сера и хлор. Эти элементы в значительном количестве представлены в продуктах жи-
вотного происхождения: мясе, рыбе, яйцах, а также в зерновых продуктах: хле-
бе, крупе, хлебобулочных и макаронных изделиях.
Фосфору принадлежит ведущая роль в функции центральной нервной си-
стемы. Обмен фосфорных соединений тесно связан с обменом веществ и, в
частности, с обменом жиров и белков. Фосфор играет важную роль в функции и обменных процессах, протекающих в мышцах, в том числе в сердечной мышце.
Соединения фосфора являются самыми распространенными в организме ком-
понентами, активно включающимися во все стороны обменных процессов.
При усиленной физической нагрузке, так же как и при недостаточном по-
ступлении белка с пищей, резко увеличивается потребность организма в фосфоре.
Содержание органических соединений фосфора в крови может изменять-
ся в значительных пределах, в то время как количество неорганического фос-
фора в крови довольно стабильно и составляет 2,5-3,5 мг%.
Многие соединения фосфора с белком, с жирными и другими кислотами образуют комплексные соединения, отличающиеся высокой биологической ак-
тивностью. К ним относятся нуклеопротеиды клеточных ядер, фосфопротеиды
(казеин), фосфатиды (лецитин) и др.
Усвояемость фосфора связана с усвоением кальция, содержанием белка в пищевом рационе и многими другими сопутствующими факторами.
9
Некоторые соединения фосфора трудно всасываются. Это, прежде всего,
фитиновая кислота, которая в виде фитиновых соединений содержится в злаках.
Наибольшее количество фосфора находится в молочных продуктах, осо-
бенно сырах (до 600 мг%), а также в яйцах и яичных продуктах (в желтке 470
мг%, в яичном порошке 786 мг%). Высоким содержанием фосфора отличаются и некоторые растительные продукты, например бобовые (фасоль - 504 мг%, го-
рох - 369 мг%). Содержание фосфора в хлебных продуктах также высокое. Мя-
со, рыба, икра, крабы являются хорошим источником фосфора.
Потребность взрослого человека в фосфоре определена в количестве 500
мг на 1000 ккал или 1600-2000 мг в сутки.
Биомикроэлементы
Биомикроэлементы объединяют большую группу минеральных веществ,
представленных в пищевых продуктах в весьма небольших количествах (в еди-
ницах мг% или их долях), но характеризующихся выраженными биологиче-
скими свойствами. К биомикроэлементам относятся железо, медь, кобальт, йод,
фтор, цинк, стронций и др.
Биомикроэлементы, участвующие в кроветворении.
Железо
Истинным кроветворным элементом, играющим важную роль в нормали-
зации состава крови, является железо. Более половины общего количества же-
леза, содержащегося в организме, сосредоточено в гемохромогене – основной части гемоглобина. Недостаточное поступление железа может привести к раз-
витию анемии. Это особенно относится к детям, у которых запасы железа в ор-
ганизме ограничены. Железо способно депонироваться в организме. По некото-
рым данным у взрослых людей 20% железа находится в депонированном состо-
янии и 57% - в составе гемоглобина.
Второй важнейшей стороной биологического действия железа в организ-
ме является активное участие его в окислительных процессах. Железо входит в
10