Водорастворимые и жирорастворимые витамины

Витамины В настоящее время известно более 30 витаминов, расшифрована их химическая структура, что позволило синтезировать большинство из них. Для витаминов характерен ряд особенностей:

  • В отличие от других незаменимых веществ (аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты и др.) витамины не являются пластическим материалом или источником энергии.
  • Витамины активны в минимальных количествах. Суточная потребность в них исчисляется в тысячных и даже миллионных долях грамма.
  • Витамины в организме человека не синтезируются, за исключением некоторых из них. Так, витамины В6, В12, К, фолиевая кислота образуются в организме микрофлорой толстой кишки, витамин D — синтезируется под действием ультрафиолетовых лучей в коже, однако, в недостаточном количестве.
  • Витамины, как правило, не откладываются «про запас». Следовательно, эти вещества должны поступать в организм при каждом приёме пищи.
  • Наиболее эффективны витамины не синтетические, а те, что содержатся в пищевых продуктах. Это обусловлено тем, что в состав пищи входят несколько различных витаминов, усиливают физиологический эффект друг друга, а также стимуляторы, или стабилизаторы их действия.

Функции витаминов.

Витамины обеспечивают нормальное протекание биохимических и физиологических процессов в организме. Они участвуют в катализе обменных процессов, так как содержатся в активных группах ферментов.

Так, например, витамин РР является коферментом дегидрогеназ, осуществляющих первый этап окисления белков, жиров, углеводов; витамин В1 входит в состав активной группы фермента, который катализирует расщепление одного из центральных промежуточных продуктов обмена веществ — пировиноградной кислоты; витамин В12 играет решающую роль в процессах синтеза белков. Вот почему недостаток витаминов в пище или нарушение их ассимиляции негативно сказывается на многих фундаментальных процессах обмена веществ.

Витамины обладают защитным действием, нейтрализуя влияние различных негативных факторов. У здоровых людей они повышают устойчивость к холоду, инфекционным болезням, физическим перегрузкам. У больных людей витамины способствуют нормализации обмена веществ, улучшают эффект действия лекарственных средств, нейтрализуют побочные действия лекарственных препаратов, уменьшают последствия облучения.

При отсутствии в продуктах питания одного или нескольких витаминов развивается витаминная недостаточность — авитаминоз или гиповитаминоз. Авитаминоз — это состояние глубокого дефицита какого-либо витамина в организме с развернутой клинической картиной недостаточности (цинга, бери-бери, пеллагра и т.д.). Гиповитаминоз — состояние организма при недостаточном содержании одного или нескольких витаминов в пище. Гиповитаминозы чаще встречаются в конце зимы, весной, когда поступление витаминов с пищей достаточно ограниченно, поскольку они разрушаются в процессе хранения продуктов питания. Различают первичные и вторичные гиповитаминозы.

Первичные гиповитаминозы.

Связаны с низким содержанием витаминов в продуктах питания, можут иметь место в результате следующих причин:

  • Одностороннее несбалансированное питание преимущественно рафинированными продуктами, недостаточное употребление продуктов растительного происхождения.
  • Неверная кулинарная обработка пищи, которая приводит к разрушению витаминов.
  • Применение консервантов, разрушающих витамины.
  • Неправильные условия хранения продуктов, содержащих витамины.

Вторичные гиповитаминозы.

Развиваются в тех случаях, когда снижается способность усваивать витамины или повышается потребность в них. Это может быть связано с нарушением функции желудочно-кишечного тракта. При инфекционных заболеваниях повышается потребность в витаминах вследствие их расхода в процессе образования антител. Лечение некоторыми препаратами может увеличивать потребность в витаминах в результате их повышенного выведения из организма или нарушения синтеза в толстой кишке. Таким образом влияют на организм, например, антибиотики и другие антибактериальные вещества.

При избыточном поступлении витаминов они, как правило, выводятся из организма через почки с мочой. В некоторых случаях их содержание повышается и развивается гипервитаминоз, что приводит к нарушению обменных процессов. Особенно опасна в этом отношении передозировка витаминов А и D, которые назначают детям для профилактики рахита и нарушений роста.

Классификация витаминов.

В процессе изучения витаминов сначала каждому из них давали название по тому заболеванию, которое развивалось при отсутствии данного витамина в пище. При этом к названию соответствующего заболевания добавлялась приставка анти-, так как добавление соответствующего витамина в диету способствовало быстрому выздоровлению (например, антицинготный, антианемический, антирахитический и т.д.).

В 1956 году биохимической секцией Международного союза чистой и прикладной химии была утверждена единая классификация витаминов. Широкое распространение получила классификация витаминов на основе их растворимости в воде или жирах. Одну группу составили водорастворимые витамины, другую — жирорастворимые.

Однако для некоторых жирорастворимых витаминов был синтезирован водорастворимый аналог. Например, викасол является водорастворимым аналогом витамина К, растворимого в жирах. Ряд витаминов представлен не одним, а несколькими соединениями, которые проявляют биологическую активность. Примером может служить группа витаминов D. Для обозначения таких соединений пользуются цифрами D2, D3.

В группе витаминов различают витаминоподобные вещества, степень незаменимости которых еще не определена. Однако они оказывают благоприятный эффект на процессы обмена веществ, особенно в экстремальных условиях. В ряде продуктов содержатся провитамины, то есть соединения, из которых в организме образуются витамины. К ним относят каротины расщепляющиеся в ряде тканей с образованием ретинола (витамин А), некоторые стеролы (эргостерол, 7-дегидрохолестерол и др.), которые превращаются в витамин D под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Классификация и свойства витаминов

Водорастворимые витамины.

В1 (тиамин).  Антиневритный. Авитаминоз В1 приводит к расстройству нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. В1 входит в состав некоторых ферментов (декарбоксилазы), регулирующих обмен углеводов, жиров, белков и воды. Суточная потребность 1,3 -1,9 мг. Источники поступления — хлеб, крупы, соя, орехи, овощи, фрукты, свинина, печень, мозг, говядина, яйца, желток, молоко. Витамин В1 растворим в воде, устойчив к кислой среде даже при температуре 100 – 1200 С, в щелочной среде при нагревании разрушается (при выпечке мучных изделий с добавлением соды).

В2 (рибофлавин).  Авитаминоз В2 приводит к остановке роста, поражению нервной системы, кожных покровов. Витамин В2 в форме ФМН (флавинмогонуклеотид) и ФАД (флавинадениндинуклеотид, кофермен) входит в состав флавиновых ферментов, катализируют многие окислительно-восстановительные реакции. Суточная потребность 2,0 — 4,0 мг.  Источники поступления — дрожжи, желток яйца, мед, чай, молоко, печень, почки, мясо, рыба, сердце, овощи, хлеб, крупы, горох. Витамин В2 растворим в воде, устойчив к нагреванию (до 1000С), кислой среде, но чувствителен к свету и щелочной среде при нагревании. Замораживание и размораживание продуктов приводит к потере витамина В2.

В3, РР никотинамид (ниацин, никотиновая кислота). Антипеллагрический. Предотвращает  заболевание пеллагру («шершавая кожа»). Витамин РР в форме НАД и НАДФ (коферменты оксидоредуктаз) входит в состав ферментов дегидрогеназ, катализирующих окислительно-восстановительные реакции. Суточная потребность 15,0 — 25,0 мг. Источники поступления — рис, хлеб, гречневая  и овсяная крупы, картофель, яйца, молоко, дрожжи, мясо, печень, почки, овощи, фрукты, грибы. Растворим в воде, хорошо растворим в щелочных растворах, среди всех витаминов наиболее устойчив при хранении, консервировании, обычной кулинарной обработке

В5, пантотеновая кислота (кальция пантотенат). Входит в состав кофермента А, который принимает участие во многих реакциях обмена веществ. Недостаток витамина В5 ведёт к нарушению обмена веществ — болям в суставах, дерматитам, депигментации, выпадению волос, судорогам конечностей, параличам, ослаблению зрения и памяти. Суточная потребность от 5 -10 мг. Источники поступления дрожжи, печень, яичный желток, молоко, икра рыб, зерновые, бобовые, морковь, капуста, зелёные части растений. Синтезируется кишечной флорой.

В6 (пиридоксин).  Антидерматический. Недостаток В6 ведет к поражению кожных покровов. Входит в состав ферментов, регулирует азотистый обмен. Суточная потребность 2,0 — 3,0 мг. Источники поступления — хлеб, горох, фасоль, картофель, мясо, почки, сыр, печень, сельдь, яйца, дрожжи, овощи. Растворим в воде и спирте, устойчив к кислотам, щелочам и нагреванию, но чувствителен к свету. Разрушается под воздействием света при рН 6,8.

В9, фолиевая кислота (фолацин, витамин Вс, витамин М). Участвует в кроветворении, синтезе азотистых соединений. Недостаток ведёт к развитию фолиево-дефицитной мегалобластной анемии, жировой инфильтрации печени, нарушениям в развитии плода у беременных. Суточная потребность 0,4 – 0,6 мг. Источник поступления – злаки, томаты, морковь, салат, капуста, шпинат, печень, почки, говядина, молоко, яйца, дрожжи, некоторые цитрусовые. Синтезируется микрофлорой кишечника, авитаминоз может развиться при нарушении всасывания в ЖКТ.

В12 (цианкобаламин, производное коррина) Антианемический. Предотвращает возникновение злокачественной анемий. Витамин В12 участвует во многих метаболических реакциях организма — синтезе метильных групп, восстановлении ди-сульфидных групп в сульфгидрильные, синтезе белков и нуклеиновых кислот, в реакциях изомеризации и др.; обеспечении нормального гемопоэза активацией созревания эритроцитов. Суточная потребность 10,0 — 15,0 мг. Источники поступления — продукты животного происхождения: печень, почки, мясо, молоко, яйца. Игольчатые кристаллы рубиново-красного цвета, без запаха и вкуса. Хорошо растворим в воде и спирте, растворим в жировых растворителях — бензоле, эфире, хлороформе. В сухом виде устойчив к воздействию внешних факторов. Выдерживаетет автоклавирование при 1200 С. Хорошо сохраняется в тёмном сухом месте. На свету быстро теряет биологическую активность.

С (аскорбиновая кислота). Антицинготный, предотвращает заболевание цингой. Недостаток витамина С приводит к снижению сопротивляемости организма различным инфекционным заболеваниям. Витамин С участвует в окислительно-восстановительных процессах, синтезе стероидных гормонов надпочечников. Суточная потребность 75,0 — 100,0 мг. Источники поступления — плоды, ягоды, овощи (лимоны, черная смородина, облепиха, шиповник, помидоры, капуста, картофель, перец, лук, хрен, укроп, чай и др.) Витамин С растворим в воде, устойчив к кислой среде и выдерживает кипячение при отсутствии кислорода, легко разрушается при нагревании в щелочной среде и при доступе кислорода воздуха, на солнце.

Р (рутин, биофлавоноиды, катехины). Антигеморагический, капилляроукрепляющий.  Укрепляет стенки капилляров, препятствует ломкости сосудов и развитию геморрагий. Суточная потребность 50,0 — 60,0 мг. Распространён в растительных продуктах, особенно в смородине, шиповнике, цитрусовых, гречихе, зеленом чае. Желтое кристаллическое вещество без запаха и вкуса, плохо растворимое в холодной воде (лучше в кипящей воде или в спирте). Нерастворим в жировых растворителях. Устойчив к воздействию кислот и щелочей.

Жирорастворимые витамины.

Группа витаминов А1 – ретинол, А2 — дегидроретинол). Антиксерофтальмический, предотвращает заболевание ксерофтальмию — сухостью глаз. Витамин А участвует в процессах роста организма и регулирует светоощущение в составе зрительного пигмента — родопсина. Суточная потребность 1,0 — 2,5 мг. Источники поступления — печень, молоко, сливочное и растительное масло, сыр, яйца, фрукты, овощи. В растительных продуктах — в виде каротиноидов. Витамин А растворим в жирах и жирорастворителях, устойчив к тепловой обработке, но чувствителен к свету; разрушается при окислении и прогоркании жиров. Потери витамина А при кулинарной обработке достигают 40%.

Группа витаминов D, кальциферолы ( D2 – эргокальциферол, D3 — холекальциферол). Антирахитический, предотвращает нарушение фосфорно-кальциевого обмена, регулирует всасывание кальция и фосфора в кишечнике и отложение фосфата кальция в костной ткани. Суточная потребность 0,012 — 0,025 мг. Источники поступления —  печень, рыба, яичный желток, сливочное масло, сыр, дрожжи, молоко, масла. Растворим в жирах и жирорастворителях. Образуется в организме под действием УФ лучей. Устойчив к кулинарной обработке и консервированию. Разрушается только при длительной жарке во фритюре.

Группа витаминов Е (токоферолы) Антистерильный. Недостаток витамина Е вызывает бесплодие, нарушает деятельность желез внутренней секреции. Витамин Е, связан с дыханием организма и окислением липидов, регулирует синтез коэнзима Q. Суточная потребность 20,0 — 30,0 мг. Источник поступления — масла, салат, капуста, злаки, горох, мясо, сливочное масло, яичный желток, молоко. Растворим в жирах и жирорастворителях. Устойчив к нагреванию и кислой среде. Чувствителен  к УФ-лучам. Кулинарная обработка значительно снижает содержание витамина Е в маслах.

Группа витаминов К (филлохиноны). Антигеморрагический. Недостача витамина К приводит к кровоизлияниям, потому что снижается способность крови к свертыванию. Витамин К участвует в синтезе белка — протромбина, который принимает участие в свертывании крови. Суточная потребность 0,2 — 0,3мг. Источник поступления — листовые овощи, цветная и белокочанная капуста, томаты, картофель, печень, яйца. Не растворим в воде. Очень чувствителен к нагреванию в щелочной среде и действию света.

F (ненасыщенные жирные кислоты). Антидерматический. Недостаток ненасыщенных жирных кислот приводит к прекращению роста, дерматиту, экземе, сухости кожи, выпадению волос, хрупкости и расслоению костей, поражению почек. Повышает эластичность и устойчивость кровеносных сосудов, а также резистентность организма. Суточная потребность 2,0 — 10,0 мг. Источник поступления — растительные масла, рыба, яйца, клубника, киви, брокколи. Маслянистая жидкость, хорошо растворима в жировых растворителях и не растворима в воде. Легко окисляется кислородом воздуха.

Витаминоподобные вещества.

Витамин U (S-метилметионин). Противоязвенный фактор желудка и двенадцатиперстной кишки. Суточная потребность не установлена. Источник поступления — сырые овощи, молоко, печень, сок капусты, зелень петрушки, зеленый чай, фрукты. Растворим в воде, устойчив к кислой среде, но разрушается при 100° С, особенно в нейтральной и щелочной среде.

Липоевая кислота. Регулирует обмен липидов и углеводов в составе ферментных комплексов. Участвует в окислении и переносе ацильных групп. Суточная потребность 500,0 мг. Источник поступления — печень, почки, сердце, мясо, молоко, капуста, рис.