Глава 6. Биоэлемент медь в функциональных продуктах: за и против

Достоверно известно, что биоэлемент медь (С u), как и железо, играет важную роль в процессах кроветворения и биологического окисления, обеспечивающего организм человека и животных энергией.

Физиологическая потребность меди 1,0 мг/сут - для взрослых людей, 85-145 мг/сут - для КРС, 1,0-2,2 мг/сут - для собак крупных пород [1- 3]. Можно сказать, что для млекопитающих, начиная со среднего размера, медь, с учетом действительного значения латинских приставок [4] является миллиэлементом. Ионы меди являются исключительно высокоэффективным катализаторами многих процессов благодаря образованию устойчивых комплексов с белками и аминокислотами и способности переходить из одного валентного состояния в другое.

Медь необходима организму для образования гемоглобина (но в его состав не входит), для превращения железа в доступную для синтеза гема форму, способствует переносу в костный мозг железа, повышает его всасывание в кишечнике и использование в тканях [2].

Преимущественное большинство общего количества меди сыворотки крови – до 98 % находится в составе церулоплазмина – медьсодержащего гликопротеина [5]. Церулоплазмин, известный иначе как ферроксидаза, окисляет поступающее в кровь железо до трёхвалентного.

Затем ион Fe³⁺ связывается с трансферрином и в таком виде доставляется в клетки тканей. Таким образом, медь в составе церулоплазмина участвует в кроветворении и необходима для процессов образования гемоглобина.

В этом смысле медь не подлежит замене другими элементами. Именно участием меди в процессах кроветворения объясняется резкое повышение ее уровня в организме при беременности.

Также роль меди доказана в ряде других окислительно-восстановительных процессов. Например, церулоплазмин обладает слабой каталитической активностью, окисляя полиамины, полифенолы и аскорбиновую кислоту.

Медь входит в состав ферментов, стимулирует усвоение белков и углеводов. Медь нужна для образования энзимов, катализирующих превращения тирозина, аскорбиновой кислоты и др.

Катион меди входит в состав и окислительно-восстановительного фермента цитохромоксидазы, которая непосредственно активирует кислород. Таким образом, медь участвует в процессах обеспечения тканей организма человека кислородом.

Медь была обнаружена в составе некоторых аминооксидаз (лизилоксидазы). Снижение активности этих ферментов в тканях может приводить к дефектам эластина, соединительной ткани сосудов и синтеза скелетного коллагена. Вместе с коферментной формой витамина В₆ пирдоксальфосфатом медь в составе лизилоксидазы осуществляет образование «поперечных сшивок» белков, что придаёт им необходимую прочность и эластичность [3].

Этот биоэлемент входит также в активные центры ферментов (купроэнзимов), которые принимают участие в антиоксидантной защите с помощью супероксиддисмутазы, синтезе нейромедиаторов, процессинге нейропептидов и т.д. [6, 7, 8].

Содержание меди наиболее высоко в говяжьей печени, говяжьей и овсяной крупах, морепродуктах, овощах и фруктах и др. Поэтому при разнообразном питании глубокий дефицит маловероятен. Однообразное молочное питание чревато дефицитом меди. Среднее потребление взрослым человеком - 0,9-2,3 мг/сут. [1]. Из организма медь выводится интенсивно, а поэтому должна постоянно поступать с пищей.

Предполагается, что умеренный недостаток этого элемента имеется примерно у 30% жителей США и Европы, преимущественно у женщин [3, 9].

Клинические проявления недостаточного потребления проявляются нарушениями формирования сердечно-сосудистой системы и скелета, развитием дисплазии соединительной ткани, развитие остеопороза.

Несмотря на важнейшие функциональные свойства есть несколько причин, по которым обогащать функциональные пищевые продукты повседневного спроса для всех категорий населения не рекомендуется:

Во-первых, верхний допустимый уровень потребления [1] для взрослого человека всего 5 мг/сут. Величина, превышающая этот уровень всего в десятки раз, является сильным цитоплазматическим ядом.

Во-вторых, стимулируя окислительные реакции, медь, в продуктах питания, особенно содержащих жиры, снижает срок хранения.

В-третьих, для обогащения в ФПП следует использовать только те микронутриенты, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространён и опасен для здоровья [3, 10]. Медь не относится к таким микронутриентам. Её дефицит наблюдается, в основном, у женщин. 

В таком случае для женщин, а также для пожилых людей необходимо создавать и производить специализированные продукты питания, обогащённые расширенным набором дефицитных для них синергетичных нутриентов, в частности: железом, медью и витаминами С, В₆ и В₁₂ и др. [3, 11].

Регулярное употребление обогащённых продуктов питания не приводит к избытку тех или иных нутриентов, т.к. содержание функциональных ингредиентов в них гарантирует минимально необходимую поддержку для невозникновения недостатка, а не восполнения имеющегося глубокого дефицита [10]. При установлении глубокого дефицита, в данном случае, единственным решением является курс приёма витаминно-минерального комплекса, включающего медь.

Интенсивность всасывания меди из ФПП зависит от вида продуктов. Соли меди с аминокислотами и жирными кислотами всасываются лучше, чем соли минеральных кислот. Транспортируется медь белками крови, в основном альбуминами. Депонируется в печени, оттуда поступает в другие органы и ткани. Однако избыток меди вреден, так как нарушается, в первую очередь, кроветворение [2]. Медь выделяется, главным образом, с желчью через кишечник, а также почками, кожей, слизистыми оболочками дыхательного аппарата.

У животных при дефиците меди наблюдаются в основном те же признаки, что и у людей. У коров: признаки анемии, аномалии костной ткани голени, а также нарушение функций воспроизводства. Показано, что дефицит меди в рационе беременных и кормящих самок экспериментальных животных приводит к снижению активности купроэнзимов, множественным порокам развития, образованию тератом, гибели зародышей, смерти в раннем постнатальном периоде [6]. Если соотношение меди к молибдену в рационе животных ниже, чем 3:1, то такой рацион необходимо обогащать медью. В практике кормления животных бóльшую опасность представляет не дефицит молибдена в рационе, а его избыток из-за антагонизма с медью.

Процент обеспеченности коров миллиэлементом медь от нормы в Вологодской области составляет 23,6-40,0 % (при использовании кормов только собственного производства) [12].

Известны случаи глубокого дефицита меди с развитием соответствующей анемии вследствие длительного, регулярного приёма повышенных доз цинка, нарушающих всасывание меди в кишечнике [3].

Важно знать, что как у людей, так и животных встречается дефект, при котором нарушениях транспорта меди развиваются одновременно и ее дефицит, и ее избыток. Это связано с тем, что наследственные дефекты в белках, транспортирующих медь, приводят к потере ими меди, в результате она накапливается в несоответствующих местах клетки и приобретает возможность индуцировать окислительный стресс [6, 13].

При выращивании злаков, овощей и фруктов, трав на сенаж животным на почвах низкообеспеченных данным микроэлементом, рекомендуется вносить его в агроэкологическом количестве в почву [14]. Это не только один из результативных способов для обогащения получаемой продукции, но и необходимо для повышения урожайности культур, т.к. медь регулирует и в растениях окислительно-восстановительные процессы, принимает участие в фотосинтезе, а также в нуклеиновом и углеводном обмене.

То, что медь как биоэлемент наиболее эффективна в виде металлоорганики, делает актуальным микробиальный перевод её недорогих неорганических соединений в более усвояемые органические, посредством направленной ферментации пищевого и кормового сырья пробиотическими микроорганизмами [5, 15].

Литература по ГЛАВЕ 6

 

1. МР 2.3.1.2432-08 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации [Электронный ресурс]: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека URL: https://rospotrebnadzor.ru/documents/details.php?ELEMENT_ID=4583 (дата обращения: 19.01.2020).

2. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Ред. А.П. Калашникова и др.  Министерство сельского хозяйства РФ. М.:  2003. 456 с.

3. Спиричев В.В., Шатнюк А.Н., Позняковский В.М. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минералами. Наука и технология. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. 548 с.

4. Полянская И.С. Новая классификация биоэлементов в биоэлементологии / - Молочнохозяйственный вестник. 2014. - № 1 (13). - С. 34-42.

5. Полянская И.С., Тераевич А.С., Новокшанова А.Л., Забегалова Г.Н. Нутрициологические, микробиологические, генетические и биохимические основы разработки и производства продуктов с пробиотиками. Вологда-Молочное. ИЦ ВГМХА. 2013. 200 с.

6. Пучкова Л.В. Пищевая роль церулоплазмина молока // Вопросы питания. – 2015. - № 4. С. 4-17.

7.  Karlin K.D. Metalloenzymes, structural motif, and inorganic models // Science. 1993. Vol. 261. P. 701-707.

8. Слесарев В.И. Химия. Основы химии живого: Учебник для вузов. – СПб: Химиздат, 2005. – 784 с.

9. Dietary Referense Intakes for vitamin A, vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zink // Inst. of med. – National Academy Press, Washington, D.C., 2002. – P. 773.

10. Полянская И.С., Шигина Е.С. Древние и современные концепции обогащения молочных продуктов [Электронный ресурс] // Последние тенденции в области науки и образования. - 2019. URL: http://science-peace.ru/page-6.html (дата обращения: 19.01.2020).

11. Пузин С.Н., Погожева А.В., и др.Оптимизация питания пожилых людей как средство профилактики преждевременного старения // Вопр. питания. -2018. - Т. 87, № 4. - С. 69-77.

12. Тераевич А.С., Полянская И.С., Серебряков И.А. Обогащение биоэлементами группы цинка и меди рационов КРС // Science Time. 2016. № 1 (25). С. 491-495.

13. Медная гепатопатия у собак [Электронный ресурс] // Зооинформ. Электрон. данные. URL: https://zooinform.ru/vete/articles/mednaya-gepatopatiya-u-soba(дата обращения 10.01.2019 г.)

14. Гусев В.В. Динамика содержания меди в почвах сельскохозяйственного использования некоторых районов Карелии.// МГТУ/ - 2000 - http://www.mstu.edu.ru/science/confer

15. Полянская И.С., Куренкова Л.А., Богатырёва Е.В., Фоменко П.А., Забегалова Г.Н. Вологодский функциональный кормовой продукт для сельскохозяйственных // Молочнохозяйственный вестник. 2018. –№ 2 (30). – С. 111-121.

 

Тесты, творческие вопросы и задания по ГЛАВЕ 6