С точки зрения науки о питании микроэлементы являются столь же необходимыми компонентами пищи, как и другие минеральные элементы, независимо от того, в какой форме они поступают в организм.
Классификация, основанная на биологической роли элементов, представляет наибольший интерес для физиологов, биохимиков и специалистов в области питания человека. Согласно этой классификации минеральные элементы, обнаруженные в организме, делят на три группы:
1) жизненно необходимые (эссенциальные);
2) вероятно (условно) необходимые;
3) элементы с малоизученной или неизвестной ролью. Эта классификация представлена в табл. 3.
Таблица 3
Группа жизненно важных элементов включает в себя все макроэлементы, часть микро– и ультрамикроэлементов. Это подтверждает мысль о том, что порядок концентрации того или иного микроэлемента в организме еще не определяет его биологического значения.
Элемент может быть отнесен к группе жизненно необходимых, если он удовлетворяет следующим требованиям:
• постоянно присутствует в организме в количествах, сходных у разных индивидуумов;
• ткани по содержанию данного элемента всегда располагаются в определенном порядке;
• синтетический рацион, не содержащий этого элемента, вызывает у животных характерные симптомы недостаточности и определенные биохимические изменения в тканях;
• эти симптомы и изменения могут быть предотвращены или устранены путем добавления данного элемента в пищу.
Таким образом, элемент считается жизненно необходимым (эссенциальным), если при его отсутствии или недостаточном поступлении организм перестает расти и развиваться, не может осуществить свой биологический цикл, в частности не способен к репродукции. Введение недостающего элемента устраняет признаки его дефицита и возвращает организму его жизнеспособность.
При гипомикроэлементозах – заболеваниях, вызываемых дефицитом эссенциальных МЭ – возникают болезни недостаточности, при самых разнообразных формах контакта организмов с токсичными МЭ возникают интоксикации – отравления.
Сложность проблемы состоит в том, что сами эссенциальные МЭ при определенных условиях могут вызывать токсические реакции, а отдельные токсические МЭ при определенной дозировке и экспозиции могут обнаруживать свойства эссенциальных МЭ, то есть оказываться полезными и даже жизненно важными.
При приеме препаратов минералов и микроэлементов очень важно знать суточную потребность человека в них, а также взаимодействие основных элементов при их одновременном потреблении (табл. 4) и усвояемость каждого из них в желудочно-кишечном тракте (Приложение I).
Таблица 4
Всем перечисленным требованиям к жизненно важным элементам в свете современных данных удовлетворяют 15 из них. Даже такой элемент, как фтор, обладающий очевидным профилактическим эффектом против кариеса зубов и, по-видимому, способствующий костеобразованию, не включен в эту группу. Дело в том, что до настоящего времени не удалось воспроизвести симптомы недостаточности фтора в эксперименте при содержании на рационе, дефицитном по этому элементу. Необходимо отметить, что воспроизведение пищевой недостаточности иногда затруднительно вследствие чрезвычайно малой потребности организма в изучаемых элементах и наличия их следов в компонентах очищенного рациона (соевом белке, глюкозе, сахарозе, желатине, казеине и пр.).
Среди 15 жизненно необходимых элементов 9 являются катионами (участвуют в реакциях в форме положительно заряженных частиц) – это кальций (Са2+), натрий (Na+), калий (К+), магний (Mg2+), марганец (Mn2+), цинк (Zn2+), железо (Fe2+), медь (Cu2+) и кобальт (Co2+), а 6 других являются анионами (отрицательно заряженными) или содержатся в сложных анионных группировках – хлорид (Cl-), йодид (I-), фосфат (РО43-), сульфат (SO42-), молибдат (МоО32-) и селенит (SeO32-).
Вероятно, необходимые элементы также постоянно обнаруживаются в различных биосредах в относительно стабильных количествах, но не удовлетворяют всем перечисленным выше требованиям. Участие этих элементов в обменных процессах может ограничиваться отдельными тканями и в ряде случаев требует экспериментального подтверждения.