vai trò và ý nghĩa của các chất vô cơ

vai trò và ý nghĩa của các chất vô cơ

PHẦN 1 : VAI TRÒ VÀ Ý NGHĨA CỦA CÁC CHẤT VÔ CƠ

Các chất vô cơ mặc dầu chỉ chiếm một lượng tương đối nhỏ (2-6% chất khô) nhưng vai trò sinh lý của chúng rất phong phú

Trước hết, các chất vô cơ có vai trò quan trọng trong các quá trình định hình ; trong việc hình thành và kiến tạo nên các tôå chức cơ thể Chẳng hạn Mg và Ca là hai hợp phần chính có ý nghĩa rất to lớn trong việc tạo nên xương Flo có vai trò quan trọng trong việc hình thành nên ngà răng và răng

Chất vô cơ có ảnh hưởng to lớn đến cấu hình không gian và hoạt tính sinh học của protein , axit, hoocmon và đặt biệt là enzym Chẳng hạn như Zn có vai trò quan trọng trong việc hình thành dạng hoạt động của hoocmon insulin ; Cu tham gia vào cấu trúc của enzym polyphenolxidaza, ascocbioxydaza… Người ta đã biết

17 nguyên tố có nguyên tử số từ 11 đến 56 của bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev là thành phần cấu trúc hoặc tác nhân hoạt hóa của hơn 200 enzym

Tuy vậy, vai trò cực kỳ quan trọng của các chất vô cơ là duy trì cân bằng axit kiềm ở trong mô và tế bào , trong các dịch gian bào, tạo nên áp suất thẩm thấu cần thiết để thực hiện các quá trình chuyển hóa

Chẳng hạn, nhờ có các muối vô cơ đặc biệt là các ion Na, K, Cl…mà tạo nên được áp suất thẩm thấu cần thiết (áp suất thẩm thấu ở người là 7,7-8,1 atm , ở độâng vật có vú là 7,5-9,0 atm) để chi phối chiều hướng và tốc độ trao đổi nước cũng như các quá trình khác Do đó,khi bị thiếu các chất vô cơ sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất thẩm thấu của các mô Đó là trường hợp khi bị nôn nhiều, bị tiêu chảy hoặc lúc làm việc ở nơi nóng làm mồ hôi

bị thải nhiều

Hoặc nhờ các muối vô cơ mà tạo nên được trị số pH tương đối bất biến cho từng mô: pH của máu xê dịch từ 7,3-7,42; của mồ hôi 7,2-7,5 ; của nước mắt và dịch não khoảng 7,2-7,6…Các hệ đệm bicacbonat NaHCO3 và axitcacbonic H2CO3,øphotphat mononatri NaH2PO4 và photphat dinatri Na2HPO4…đã đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì các giá trị pH

Thực phẩm giàu nguyên tố axit hay kiềm đều có ảnh hưởng đến chuyển dịch cân bằng axit kiềm này Các thực phẩm như đậu,rau,quả,sữa và các sản phẩm sữa là nguồn các nguyên tố kiềm như Ca, Mg, Na, K…Muối của các axit hữu cơ có trong quả trong quá trình đồng hóa để lại trong cơ thể một lượng đáng kể về các chất vô cơ kiềm tính Ngược lại, các sản phẩm thịt, cá, trứng,

bánh mì, gạo và các sản phẩm chế biến từ ngũ cốc là nguồn các chất vô cơ axit tính như S, P, Cl

Tóm lại, các nguyên tố vô cơ có hai chức năng chính là tạo nên sự sống và điều hòa hoạt động sống

Người ta chia các nguyên tố vô cơ ra hai loại: nguyên tố đa lượng và nguyên tố vi lượng

Các nguyên tố đa lượng có nhiều trong các sản phẩm thực phẩm Nhu cầu của cơ thể về các nguyên tố đa lượng là hàng chục, hàng trăm miligam thậm chí hàng gam như đối với P, Ca, Na…Các nguyên tố đa lượng bao gồm : Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S…

Các nguyên tố vi lượng thường có rất ít trong sản phẩm thực phẩm song lại có tác dụng sinh học rõ rệt Nhu cầu của cơ thể được tính bằng miligam phần trăm hoặc bằng mấy miligam phần trăm Các nguyên tố vi lượng bao gồm: Fe, Co, I2, F, Cu…

PHẦN 2 : CHỨC NĂNG CỦA CHẤT KHOÁNG

1.Xây dựng và tu bổ cấu trúc cơ thể :

Ca , P , Mg

2.Điều hòa hoạt động cơ thể :

a.Điều hòa áp suất thẩm thấu của tế bào : K+ , Na+ ,

Cl- , PO43-

b.Cân bằng axit-bazơ được điều hòa bởi chất khoáng và protein

-Khoáng: K+ , Na+ , Cl- , PO43- -Protein : axit amin

Vì thế , nói chung thể dịch có tinh bazơ , như máu có

pH là 7,35

c.Điều hòa tác động của enzym : Cofactor của enzym như : Mg , Cu , Fe , Mn , Zn , Ca , Mo , Co

d.Tác động trên chức năng của bắp thịt : Ca2+,kích thích tim và Na+ , K+ , có tác dụng đối kháng với Ca2+

3.Là cấu tử vô cơ của các hợp chất hữu cơ của cơ thể:

Protein và Lipid

4.Một số các cấu tử khoáng có chức năng đặc biệt :

Sắt là thành phần của nhân heme trong cấu tạo của hemoglobin,quan trọng trong hô hấp.Cobalt là cấu tử của vitamin B12 và Iodine là thành phần của horcmone thyroxine

Một vài cấu tử , thí dụ Ca và Mo có vai trò trong sự hấp thu và hoạt động của vài cấu tử khác Sự tương tác và sự cân đối của các chất khoáng là yếu tố quan trọng trong dinh dưỡng động vật Việc sử dụng các đồng vị phóng xạ trong những năm gần đây là một tiến bộ về dinh dưỡng khoáng mặc dù có nhiều bệnh dinh dưỡng kết hợp với chất khoáng mà nguyên nhân gây bệnh vẫn còn chưa được biết chính xác

PHẦN 3 : CÁC NGUYÊN TỐ ĐA LƯỢNG

1-Canxi

Nguồn cung cấp Canxi:

 Quan trọng nhất là sữa và sản phẩm của sữa : sữa có 120mg

% ; bơ có 140mg%

 Ngũ cốc và các sản phẩm chế biến từ ngũ cốc là nguồn Ca quan trọng

 Rau và quả chín chứa không nhiều Ca



Nhu cầu hằng ngày của canxi:

 Cơ thể người trưởng thành : 800-1000mg

 Phụ nữ có thai và cho con bú : 1,5-2g

 Trẻ em : nhu cầu có nhiều hơn

Vai trò của canxi:

 Canxi thuộc những chất cần thiết cho sự sống Có thể xếp Canxi bên cạnh những chất quan trọng như vitamin, axitamin của protein và axit béo không no của axít béo

 Canxi là thành phần bất biến của máu và dịch mô Canxi có trong thành phần của tế bào và có vai trò quan trọng trong quá trình phát triển và hoạt động của tế bào

 Canxi tham gia vào việc tạo xương mà nó là hợp phần chủ yếu ( trong xương Canxi chiếm 99% tổng lượng của nó trong

cơ thể)

Thành phần của bộ xương :

- Bộ xương có cấu trúc rất phức tạp , thành phần vật chất khô của bộ xương xấp xỉ như sau : chất khoáng chứa 460g/kg , 360g protein/kg , 180g mỡ/kg Tuy nhiên , hàm lượng này thay

đổi tùy theo tuổi và tình trạng dinh dưỡng Ca và P là hai thành phần rất phong phú trong xương hiện diện dưới dạng hydroxy apatit 3 Ca3(PO4)2.Ca(OH)2, là những thể rất cứng không tan.Bộ xương chứa khoảng 360g Ca/kg , 170g P/kg và 10g Mg/kg

- Trong xương tỉ lệ Ca/P là 2/1

- Thành phần hóa học của bộ xương luôn biến động bởi vì có một lượng lớn Ca và P có thể được giải phóng bằng sự huy động của cơ thể Đặc biệt , trong giai đoạn cho sữa và sản xuất trứng mặc dù sự trao đổi Ca và P giữa bộ xương và mô mềm là một quá trình liên tục Sự huy động Ca được điều khiển bởi hoạt động của tuyến phó giáp trạng (parathyroid) Trong khẩu phần thiếu Ca , tuyến parathyroid bị kích thích và hoocmon được sản sinh ra Ca từ xương được huy động để đáp ứng nhu cầu của cơ thể Bởi vì Ca và

P kết hợp trong xương nên cả P cũng bị huy động và bài tiết ra ngoài Khi tuyến phó giáp trạng hoạt động quá mạnh , Ca của xương huy động quá mức làm cho xương bị mỏng và tạo nên các lỗ hỗng ở mô xương

- Tuyến parathyroid cũng đóng vai trò quan trọng trong sự điều hòa số lượng Ca hấp thu ở ruột non bởi ảnh hưởng của sự sản xuất 1,25-dihyroxycholecalciferol , một dẫn xuất của vitamin D có liên quan đến sự hình thành liên kết Ca

Quan hệ giữa Ca và P trong cơ thể :

- Huyết thanh : 4 - 9 mg/100ml máu dưới dạng vô cơ PO4

dùng để phosphoryl hóa trong quá trình trao đổi

- Huyết cầu : 35 - 40 mg/100ml máu dưới dạng hữu cơ

- Tỉ lệ Ca/P của huyết thanh là từ 1 - 3 vì vậy Ca/P của khẩu phần không nên vượt quá 3

 Canxi còn tham gia vào quá trình đông máu Tác dụng chuyển hóa tiền trombin thành trombin của enzym trombinkinaza chỉ thể hiện được có ion Ca2+

 Trong mô, huyết tương và trong các dịch sinh học khác Canxi có ở dạng ion Canxi dạng ion có tác dụng duy trì khả năng hưng phấn của thần kinh, cơ được bình thường.Giảm nồng độ ion Ca2+trong huyết thanh xuống sẽ dẫn đến phát sinh chứng co giật-rung và co giật-cứng

Sự hấp thụ Canxi:

 Canxi là nguyên tố khó đồng hóa bởi cơ thể Độ đồng hóa của nó phụ thuộc vào sự tương quan với những hợp chất khác của thức ăn như chất béo, Mg, P Điều kiện thuận lợi

để hấp thu Ca tốt khi tỉ lệ Ca có ứng với 1 gam chất béo trong thức ăn là 0,04-0,08 gam Thừa hay thiếu chất béo đềøu không tốt Thiếu chất béo thì sw4 không chuyển toàn bộ

Ca thành muối Ca của chất béo Thừa chất béo thì không đủ axit mật để chuyển toàn bộ muối Ca của axit béo thành phức hòa tan mà cơ thể có thể hấp thu được do đó phần lớn sẽ thải ra ngoài cùng phân

 Thừa Mg trong khẩu phần thức ăn có ảnh hưởng đến sự hấp thu Ca vì lẽ để hòa tan muối Ca cũng như muối Mg đòi hỏi phải kết hợp chúng với axit mật Do đó, muối Mg càng nhiều thì axit mật còn lại để kết hợp với muối ca càng ít nghĩa là sự hấp thu của muối Ca sẽ kém

 Hàm lượng P trong thức ăn cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp thu Ca.Các axit tạo ra được với ca muối khó hòa tan và khó đống hóa cũng ảnh hưởng đến sự hấp thu Ca, các axit đó là inoziphotphoric(có chứa nhiều trong ngũ cốc) vá axit oxalic.vitamin D là chất điều hòa đồng hóa Ca.Vitamin D có tác dụng làm tăng độ hấp thụ của Ca và huy động Ca vào máu đưa đến các tổ chức cơ thể ,cung cấp lượng Ca cần thiết

Độc tính :

Độc tính của Ca thường chỉ được phát hiện ở những trường hợp sử dụng thuốc Việc tăng Ca trong máu thường dẫn đến bệnh sỏi thận,cận thị,chứng thừa Ca (vôi hóa cột sống),mềm mô

2-Photpho

Nguồn cung cấp Photpho:

 Phomat: 600mg%

 Trứng và các sản phẩm trứng: lòng đỏ(470mg%), trong bột trứng(786mg%)

 Thịt và cá: 120-140mg%

Nhu cầu hằng ngày về Photpho:

 Người trưởng thành : 1600mg

 Trẻ em : 1500-2000mg

Vai trò của Photpho:

 Có vai trò lớn trong quá trình trao đổi các hợp chất hữu cơ Photpho có thể tạo ra các phẩm vật trao đổi với protein ,

lipit, và gluxit một loạt các sản phẩm trung gian Hợp chất của photpho có vai trò cực kỳ quan trọng trong các hoạt động của não, cơ xương, cơ tim và tuyến sinh dục…Axit Photphoric tham gia vào cấu trúc phân tử của nhiều enzym xúc tác phản ứng phân giải các chất hữu cơ của thức ăn

 Hàm lượng photpho hữu cơ trong máu có thể bị thay đổi rất nhiều, song lượng photpho vô cơ trong máu thì khá ổn định và gồm từ 2,5-3,5mg%.Thiếu P trong thức ăn thậm chí trong một thời gian dài cũng không ảnh hưởng đến mức P vô cơ trong máu, trong trường hợp này P sẽ từ xương và mô đi vào máu

 Nhiều hợp chất của photpho với protein, với axit béo và với các hợp chất khác có hoạt tính sinh khá cao như nucleoprotein của nhân tế bào, casein, lexitin…

Khả năng hấp thụ của Photpho:

- Khả năng đồng hóa của photpho phụ thuộc vào hàm lượng protein, lipit, gluxit, và canxi có trong thức ăn

- Tỉ lệ photpho và protein trong thức ăn lá 1/40

- Một số hợp chất photpho như axit fitinic khó hấp thu

Độc tính :

Nếu lượng Mg cung cấp qúa nhiều , sẽ được xem là độc tố , đặc biệt đối với những người bị bệnh thận

3-Natri

Nguồn cung cấp Natri:

 Chủ yếu là muối ăn

 Trứng cũng có chứa Na: 160mg%

 Quả: 3-8mg%

 Khoai tây: 16mg%

 Cà rốt: 76mg%

 Cá: 36mg%

Nhu cầu hằng ngày về Natri:

 Khoảng 4-6g tương ứng với 10-15g NaCl

Vai trò của Natri:

 Natri có trong mọi cơ quan , tổ chức và các dịch sinh học của

cơ thể dộng vật Ion Na+ đặc biệt có nhiều trong huyết thanh máu(335mg%), tim(185mg%), óc(170mg%) và gan(190mg%)

 Na có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi nội tế bào và giữa các mô Muối Natri (bicacbonat và photphat) có vai trò rất to lớn trong việc tạo nên hệ đệm để đảm bảo cân bằng axit kiềm Muối Natri cũng tạo nên áp suất thẩm thấu tương đối bất biến cho nguyên sinh chất và các dịch sinh học của cơ thể

 Natri còn tham gia một cách tích cực vào quá trình trao đổi nước Ion Na+ làm cho các keo của mô trương lên do đó làm cho nước liên kết giữ lại được trong cơ thể

 Natri còn tham gia tích cực vào việc trung hòa các axit tạo thành trong cơ thể

4-Lưu huỳnh

Nguồn cung cấp Lưu huỳnh:

 Phomat: 263mg%

 Trứng: 195mg%

 Sữa: 34mg%

 Thịt: 230mg%

 Cá: 175mg%

 Bánh mì: 104mg%

 Đậu: 220mg%

Nhu cầu hàng ngày:

 Người lớn : khoảng 1g

Vai trò của Lưu huỳnh :

 Là thành phần cấu tạo cần thiết của một số axit amin như: Metionin, xistein; vitamin: tiamin; và enzym

 Lưu huỳnh có trong thành phần của isulin

Nguồn cung cấp:

 Chủ yếu là muối ăn: 3-12g /ngày

Nhu cầu hằng ngày:

 Chưa xác định được

Vai trò của Clo :

 Lượng clo trong cơ thể con người là 1,1g/kg thể trọng

 Clo giữ vai trò như một ion đệm của natri trong chất ngoại bào và cho ion H+ trong dịch thể

 Sự hấp thu clo nhanh như sự bài tiết nước tiểu

6-Magie

Nguồn cung cấp :

Các loại rau lá xanh , các loại thóc không qua chà xát , hạt ,

quả hạch đều là những nguồn giàu Magie

Nhu cầu hằng ngày:

 Người bình thường: 300-350mg

 Lượng cần lấy vào: 300-500mg

Vai trò của Magie :

Là chất cấu thành và hoạt hóa nhiều enzym đặc biệt là nó kết hợp với sự hoán chuyển những hợp chất photphat giàu năng lượng

 Là một bộ phận của màng huyết tương : những màng nội bào và axit nucleic

 Do có vai trò rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất bên trong cơ thể nên sự thiếu hụt magie sẽ làm rối loạn một số các chức năng bên trong cơ thể

Nguồn cung cấp :

Phân bố rộng rãi trong đa số các loại thực phẩm

Nhu cầu hằng ngày :

-Lượng sử dụng bình thường là 1,8 - 5,6 g/ngày

-Thanh niên 18 tuổi cầ 2 g/ngày

-Nam giới và phụ nữ tuổi từ 20 - 59 cần lượng K cho mỗi ngày là 3,06 và 2,23 g/ngày

Vai trò của Kali :

-Là cation nội bào chủ yếu

-90% lượng K trong cơ thể tồn tại ở dạng ion hóa

-Điều khiển sự co cơ , điều chỉnh hoạt động của enzym (K+ ATPase , acetylkinase , pyruvate phosphokinase) , kích thích thần kinh thúc đẩy sự vận chuyển điện tử

-Góp phần vào quá trình thẩm thấu và cân bằng điện tích của tế bào

-Thiếu hụt K sẽ ảnh hưởng đến cơ tim

PHẦN 4 : SỰ CHUYỂN HOÁ CỦA CÁC LOẠI KHOÁNG

Sự có mặt của các ion kim loại , có sẵn trong nguyên liệu hay nhiễm vào trong quá trình chế biến có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và hình thức của thực phẩm

1- Làm mất màu các sản phẩm rau quả

-Màu xanh lá cây của thực vật là do có mặt chất màu clorofil

-Chất màu này đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình quang hợp - quá trình chủ yếu tạo ra các hợp chất hữu cơ và tạo ra nguồn oxi tự do duy nhất của quả đất

-Dưới tác dụng của Fe , Sn , Al , Cu thì Mg trong clorofil sẽ

bị thay thế và sẽ cho các màu khác nhau sau :

.Với Fe sẽ cho màu nâu

.Với Sn và Al cho màu xám

.Với Cu sẽ cho màu xanh sáng

-Dưới tác dụng của nhiệt độ và axit của dịch bào màu xanh

bị mất đi , một mặt là do protein bị đông tụ làm vỏ tế bào bị phá hủy , mặt khác là do liên kết giữa clorofil và protein bị đứt làm cho clorofil dễ dàng tham gia phản ứng để tạo ra feofitin có màu xanh oliu

Clorofil + 2HX  feofitin + MgX2 -Các antoxian cũng có thể tạo phức với các ion kim loại để cho các màu khác nhau : chẳng hạn muối Kali sẽ cho với antoxian màu đỏ máu , còn muối Canxi và Magie sẽ cho với antoxian phức có màu xanh ve Hoặc người ta cũng thấy phức bồn tử đen sẽ chuyển sang màu xanh , còn anh đào thì chuyển sang màu tím khi có mặt thiếc hoặc nhôm , nhưng nhôm lại không ảnh hưởng đến nho đỏ

-Flavonol tương tác với sắt cho ta phức màu xanh lá cây , sau chuyển sang màu nâu Phản ứng này thường xảy ra khi gia nhiệt rau quả trong thiết bị bằng sắt hoặc bằng sắt tráng men bị dập

-Với chì axetat , flavonol cho phức màu vàng xám trong môi trường kiềm , flavonol rất dễ bị oxi hóa và sau đó ngưng tụ để tạo thành sản phẩm màu đỏ

2- Phản ứng xúc tác kim loại làm mất đi các thành phần dinh dưỡng

Ở một số dịch quả người ta nhận thấy vitamin C có thể bị oxi hóa gián tiếp bởi enzym phenoloxydaza Chính vì vậy , khi có mặt vitamin C , dịch quả sẽ sẫm màu chậm hơn (do quá trình ngưng tụ các hợp chất quinon) :

Polyphenol + O 2  quinon + H 2 O Quinon+axit ascorbic dạng khử Polyphenol+axit dehydro ascorbic

Axit dehydro ascorbic lại có thể bị khử bởi các hợp chất như Glutation hoặc xistein theo sơ đồ sau :

2 GSH + axit dehydro ascorbic  G-S-S-G + axit ascorbic

GSH và G-S-S-G là công thức tóm tắt của glutation dạng khử và dạng oxi hóa Dựa vào tính chất chống oxi hóa của axit ascorbic , người ta thường thêm nó vào dịch quả để ngăn cản quá trình sẫm màu