В составе тела человека, кроме 65% воды, 20% белка, 15- 30% жира, содержится 3-4% минеральных веществ. Обнаружено более 60 минеральных веществ, большинство которых
выполняет важные биологические функции в обмене веществ организма. Использование энергии электронного возбуждения молекул питательных веществ, получаемых из окружающей среды в составе пищевого рациона, связано с необходимостью содержания в нем минеральных веществ.
Минеральные вещества делятся на макро- и микроэлементы. Макроэлементы входят в состав опорных тканей человека (скелета). Кальций, фосфор и магний обусловливают рН среды, в которой протекают биохимические реакции обмена веществ. Как макро, так и микроэлементы активируют и тормозят в зависимости от функциональной необходимости ферментные реакции (магний, марганец, цинк, медь и др.) Железо, медь и кобальт обусловливают жизненно важные функции дыхания и кроветворения. Кальций участвует в мышечном сокращении и свертывании крови. Активация процесса гормоно-образования в некоторых железах внутренней секреции также связаны с микроэлементами. Например, йод входит в состав гормона щитовидной железы, цинк участвует в гормоногенезе поджелудочной железы, гипофиза и половых желез.
Многообразна роль минеральных веществ во взаимодействии с витаминами в составе ферментных систем (например, витамина В 1 и магния, марганца, витамина С и железа, меди, витамина В2 и железа, меди, молибдена, витамина В12 и кобальта, витамина Е и селена).
Недостаток микроэлементов в организме, вызванный дефицитом их во внешней среде, нередко приводит к развитию тяжелых заболеваний. К ним относится, например, эндемический зоб. При этом заболевании наблюдаются увеличение размеров щитовидной железы и нарушение ее функций, а также другие тяжелые расстройства организма. Эндемический зоб широко распространен во многих странах и обусловлен недостаточностью йода в организме, чаще всего в связи с незначительным содержанием его в природе определенных географических районов. Между содержанием йода во внешней среде и заболеваемостью эндемическим зобом отмечается прямая зависимость.
Физиологическое значение йода определяется участием его в синтезе гормона щитовидной железы – тироксина, составной частью которого является йод. При недостаточности йода уменьшается выработка тироксина. Организм отвечает на недостаточное гормонообразование увеличением количества железистой ткани. Следовательно, увеличение щитовидной железы на первых этапах имеет компенсаторный, приспособительный характер, а в дальнейшем переходит в патологическое состояние. На заболеваемость эндемическим зобом определенное влияние оказывает характер питания населения. Однообразное, преимущественно углеводистое, питание с пониженным содержанием жира и животного белка способствует возникновению и развитию эндемического зоба. Такое питание отягощает течение этого заболевания, угнетая функцию щитовидной железы.
Важную функцию выполняет в организме медь, которая участвует в процессах кроветворения. Медь превращает поступающее в организм неорганическое железо в органически связанные формы, способствует переносу его в костный мозг и созреванию эритроцитов. Медь также является незаменимой составной частью окислительных ферментов и непосредственно участвует в тканевом дыхании. Благодаря участию в кроветворении медь оказывает хорошее лечебное действие при Малокровии. Важное влияние на кроветворение оказывает кобальт.
Велика роль в организме цинка, марганца и фтора. Цинк входит в состав фермента карбоангидразы, или угольной ангидразы. Этот фермент разлагает в организме угольную кислоту до углекислого газа и воды. Карбоангидраза является жизненно необходимым ферментом, без которого был бы невозможен процесс дыхания. Высокое содержание цинка в половых железах, гипофизе, поджелудочной железе дает возможность предполагать его участие в их функции. Большая часть цинка (70%) находится в эритроцитах, и недостаточное его поступление в организм с пищей часто приводит к развитию анемий. Известно липотропное действие препаратов цинка, катализирующих распад жиров, что нормализует их обмен. Цинк вместе с тем улучшает белковый обмен, так как стимулирует в организме синтез триптофана, лизина и метионина – особо дефицитных аминокислот. Добавление его в пищу животным заметно увеличивает их рост.
Биологическая роль марганца заключается в благотворном влиянии на рост, кроветворение, железы внутренней секреции, процессы окостенения. Марганец способствует образованию витамина С в организме. Животные, в организме которых не синтезируется витамин С (морские свинки), при содержании на диете, недостаточной в отношении витамина С, одинаково хорошо реагируют на введение как витамина С, так и марганца. При недостатке марганца в организме животных нарушаются процессы окостенения, развиваются атрофические явления в половых железах вплоть до полного прекращения их функций.
Важной стороной биологической активности фтора является его участие в построении зубной эмали. Недостаток фтора в почвах, воде и пищевых продуктах вызывает кариес зубов. Избыток фтора в питьевой воде приводит к развитию среди местного населения флюороза, выражающегося в появлении на эмали зубов темных пятен, постепенно приводящих к разрушению зубов (крапчатость эмали).
Минеральные элементы при поступлении в организм в количестве, превышающем физиологические потребности, задерживаются в нем и накапливаются в органах и тканях в виде резерва. Постоянство содержания минеральных элементов в крови достигается всасыванием их из пищи или поступлением из резерва.