Неорганічні поживні речовини

Ряд неорганічних елементів (мінералів) необхідні для росту живих істот. Наприклад, було доведено, що бор необхідний для росту багатьох - можливо, усіх - вищих рослин, але не був залучений як важливий елемент живлення ні мікроорганізмів, ні тварин. Слідові кількості фтору (у вигляді фтору), безумовно, є корисними і, можливо, важливими для правильного формування зубів у вищих тварин. Подібним чином йод (як йодид) необхідний тваринам для утворення тироксину, активного компонента важливого регуляторного гормону. Кремній (як силікат) є важливим компонентом зовнішніх скелетів діатомових найпростіших та подібних організмів і необхідний у них для нормального росту. У вищих тварин потреба в кремнії значно менша. Менш очевидним прикладом спеціалізованої потреби в мінеральних речовинах є кальцій, який необхідний вищим тваринам у порівняно великих кількостях, оскільки він є основним компонентом кісткової та яєчної шкаралупи (у птахів); для інших організмів кальцій є необхідною поживною речовиною, але лише як мікроелемент. Мінеральні елементи в найрізноманітніших кількостях присутні в мікроелементах майже у всіх продуктах харчування. Не можна припустити, що несуттєві мінеральні елементи не відіграють корисної ролі в обміні речовин.

Відомі також важливі антагоністичні взаємозв'язки між деякими мінеральними поживними речовинами. Наприклад, великий надлишок рубідію заважає використанню калію в деяких молочнокислих бактеріях; цинк може перешкоджати використанню марганцю в тому самому організмі. У харчуванні тварин надмірна кількість молібдену або цинку (обидва вони є важливими мінералами) перешкоджає використанню міді, іншого важливого мінералу, а у вищих рослин надмірна кількість цинку може призвести до розладу, відомого як хлороз заліза. Тому належні живильні середовища для росту мікроорганізмів і рослин або дієти для тварин вимагають не тільки забезпечення необхідних мінеральних елементів у достатній кількості, але і їх використання у належному співвідношенні один до одного.

Органічні поживні речовини

Органічні поживні речовини є необхідними будівельними елементами різних клітинних компонентів, які певні організми не можуть синтезувати, і тому їх слід отримати попередньо сформованими. Ці сполуки включають вуглеводи, білки та ліпіди. Інші органічні поживні речовини включають вітаміни, які потрібні в невеликих кількостях через каталітичну роль або регулюючу роль, яку вони відіграють в обміні речовин.

Вуглеводи

Кількісно найважливішими поживними речовинами є вуглеводи, що синтезуються рослинами, оскільки вони забезпечують більшу частину енергії, використаної тваринним царством. Зрілі фрукти багаті цукром, що приваблює птахів та інших дрібних тварин. Насіннєві оболонки в плодах переживають своє швидке проходження через кишечник цих тварин, які таким чином широко розсіюють все ще життєздатні насіння рослини. Цукроза, зокрема, накопичується також у стеблах цукрового очерету та в коренях цукрових буряків, слугуючи запасом енергії для кожної рослини; обидва використовуються для промислового виробництва столового цукру.

До дієтичних цукрів належать моносахариди, які містять одну одиницю цукру (глюкози), і дисахариди, що складаються з двох з’єднаних між собою одиниць цукру. Для того, щоб організм утилізував його, усі складні вуглеводи повинні бути розщеплені до простих цукрів, які в більшості випадків швидко засвоюються та засвоюються. Наприклад, навіть вільно розчинна дисахаридна сахароза повинна спочатку гідролізуватися до глюкози та фруктози за допомогою певного ферменту - сахарази. Новонароджені поросята не виділяють цей фермент і тому не можуть використовувати сахарозу. І навпаки, дисахарид лактоза швидко гідролізується новонародженими тваринами, але більшість видів - навіть деякі люди - припиняють секрецію ферменту лактази після відлучення. Це зрозуміло, оскільки лактоза в природі зустрічається лише в молоці, з яким тварина, як правило, більше не зустрічається після періоду вигодовування.

Крохмаль - основний накопичувач вуглеводів у насінні рослин - це полісахарид, що утворюється внаслідок конденсації кількох одиниць глюкози, насамперед через зв’язки, які швидко розщеплюються травними ферментами як у мікроорганізмах, так і у вищих тварин. Однак різні рослинні крохмалі різняться в поперечних зв’язках між цими основними ланцюгами, і ця варіація може призвести до отримання більш компактних молекул, стійких до травлення. Одним з головних ефектів кулінарії є те, що гранули крохмалю набрякають з поглиненою водою і стають легше засвоюваними. Дивно, але навіть члени сімейства котячих, які не стикаються з крохмалем у своєму природному м’ясоїдному раціоні, можуть використовувати його досить ефективно, коли він тонко подрібнений. Комерційні сухі корми для котів можуть містити 20% і більше крохмалю.

Стінки клітин рослин побудовані головним чином з целюлози. Целюлоза подібна крохмалю тим, що вона виготовлена із конденсованих одиниць глюкози, але інший тип зв’язку між цими одиницями дозволяє ланцюгам лежати в плоских площинах, і у хребетних немає ферментів, які б перетравлювали ці зв’язки. Однак у рослиноїдних видів є шлунково-кишкові системи, які дозволяють бактеріально бродити целюлозу або в передньому шлунку (рубці), або в задній кишці, що дозволяє тваринам отримувати користь від метаболітів целюлози, переважно коротколанцюгових жирних кислот. Інші полісахариди в клітинних стінках рослин включають пектини та геміцелюлози, які при гідролізі дають суміш цукрів, таких як ксилоза та арабіноза. Ці цукри також ферментуються бактеріями, але не розщеплюються і не засвоюються ферментами тварин. Тверді рослинні структури містять лігнін, фенольний полімер, який не пропускає травлення як тваринами, так і бактеріями. Розглянуті разом, ці матеріали складають так зване харчове волокно.