Витамины (от лат. YITA - жизнь) это низкомолекулярные органические соединения, которые, являясь необходимой составной частью пищи, присутствуют в ней в чрезвычайно малых количествах по сравнению с основными её компонентами. Витамины выполняют в организме те или иные каталитические функции и требуются в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и минеральными солями.) Это вещества, обеспечивающее нормальное течение биохимических и физиологических процессов в организме.
Витамины не синтезируются или некоторые из них синтезируются в недостаточном количестве организмом человека. Человек получает их непосредственно из растений или косвенно - через животные продукты, в которых витамины были накоплены из растительной пищи во время жизни животного. В последнее время все более выясняется важная роль микроорганизмов, синтезирующих некоторые витамины и снабжающих ими животных.
При отсутствии в пище тех или иных витаминов, возникают болезни - авитаминозы. Если болезнь возникает вследствие отсутствия нескольких витаминов, ее называют поливитаминозом. Чрезмерное введение в организм некоторых витаминов может вызвать заболевание, называемое гипервитаминозом.
До конца 19 века многие люди даже и не знали о таком понятии, как витамины. Они не просто страдали от недостатка полезных веществ, но и тяжело заболевали, и нередко умирали. С древних времен люди страдали от классических авитаминозов, таких как цинга, куриная слепота, пеллагра, бери – бери, рахит. Эти специфические заболевания были вызваны недостатком или полным отсутствием в пище особых веществ, ныне называемых витаминами.
Чаще всего авитаминозам подвергались мореплаватели, совершавшие длительные путешествия, участники экспедиций, военные, путешественники, заключенные, жители осадных городов. Как правило, в их рационе питания не хватало свежих овощей, фруктов, мяса.
Так, моряки перед тем, как пуститься в долгое плавание, обычно запасались соленой свининой и сухарями – продуктами длительного хранения. В результате чего заболевали цингой - опасным заболеванием, вызванным недостатком витамина С, при котором стенки сосудов становятся очень хрупкими, кровоточат десна, выпадают зубы, на коже появляются кровоизлияния. В тяжелых случаях наступает смерть. По подсчетам историков, за время великих географических открытий от цинги умерло порядком 1 млн. моряков.
Пытаясь найти путь к спасению, ученые врачи ставили эксперименты над людьми. В 1747г. на корабле, где служил шотландский врач Дж. Линд, разразилась эпидемия цинги. Пытаясь найти выход из сложившегося положения, Линд выбрал два десятка больных моряков, разделив их на несколько групп. На основании проведенного деления производилось лечение. Первой группе вместе с привычной едой подавали сидр, второй - морскую воду, третьей - уксус, четвертой - цитрусовые. Последняя группа – единственные, кто выжил из всех 20 человек. Благодаря опубликованным результатам эксперимента (трактат «Лечение цинги») было доказано значение цитрусовых для нейтрализации цинги. Начиная с 1795 года продукты растительного происхождения, лимоны, апельсины и другие цитрусовые стали обязательным составляющим «продуктовой корзины» моряков.
После экспериментов Линда над моряками целое столетие никто не задумывался, по какой причине человек заболевает цингой и только в конце 19 века В.В. Пашутин выяснил, что болезнь моряков возникала из-за отсутствия в пище определенного вещества. В 1912 г., благодаря проводимым над морскими свинками пищевым опытам, Хольст и Фрелих узнали, что появлению цинги препятствует вещество, которое через 7 лет стало именоваться витамином С. 1928 год ознаменован выведением его химической формулы, в результате была синтезирована аскорбиновая кислота.
«Бери-бери» - (в переводе с сингальского «крайняя слабость», паралич) – авитаминоз, вызванный недостатком витамина В1 (тиамина) - недуг, поразивший жителей Юго-Восточной, Южной Азии, где основным источником питания был шлифованный рис.
В 1897 году ирландский врач Христиан Эйкман пришел к выводу, что, шлифуя рис, люди лишают себя необходимых полезных веществ, которые входят в состав верхних слоев неочищенных зерен. Для своих опытов Эйкман использовал кур. Он обнаружил, что цыплята, питающиеся шлифованным рисом, заболевали полиневритом (очень похожим на бери - бери). Когда же подопытных животных переводили на неочищенный рис, они выздоравливали. Кроме того, было отмечено, что тюремные заключенные, которых кормили очищенным рисом, болели бери – бери в среднем один человек из 40. Тогда как среди людей, употреблявших в пищу неочищенный рис, болезни подвергались всего один человек из 10 000. Эйкман сделал вывод, что в рисовой шелухе содержится неизвестное вещество, способное предупреждать полиневрит (бери - бери). Вместе с помощниками ученый выделил данное соединение из шелухи водой. Далее он заметил, что молекулы обнаруженного вещества настолько малы, что проходят сквозь мембрану, через которую не способны проникать белки. На этом его эксперименты закончились. Однако Эйкман внес огромный вклад в историю открытия витаминов, за что и получил в 1929 году Нобелевскую премию. Через долгие 40 лет (в 1936 году) был синтезирован тиамин, нехватка которого становилась причиной «бери-бери».
В 1911 году польский биохимик Казимир Функ выделил путем химического анализа из рисовых отрубей кристаллическое соединение (в настоящее время именуемое, как витамин В1 или тиамин), которое предотвращало заболевание бери – бери. Позже ученый получил его из дрожжей и других продуктов.
В 1912 году Функ назвал это вещество «витамином» или «жизненным амином» (в переводе с латинского «vita» - жизнь, «amini» - амины, азотистые соединения).
Кроме того Казимир Функ впервые ввел понятие «авитаминоз», «гиповитаминоз» и «полигиповитаминоз». Также он предположил, что причиной таких заболеваний, как цинга, бери – бери, пеллагра, рахит, куриная слепота, является отсутствие в пище одного из «жизненных аминов». Несмотря на то, что не все витамины содержат аминогруппу NH2, термин «витамины» прочно обосновался в научном мире и используется до сих пор.
Николай Лунин стал одним из первых, кто задумался о роли веществ, получаемых из продуктов питания. Открытие витаминов, их незаменимость другими веществами он выявил опытным путем (в то время витамины еще не носили своего современного названия). Подопытными были мыши. Рацион одних состоял из натурального молока, а других - из искусственного (молочных компонентов: жира, сахара, солей, казеина). Животные, принадлежащие ко второй группе, заболевали и скоропостижно умирали. На основании этого Н.И. Лунин сделал вывод, что "... в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания." Тема, поднятая биохимиком Тартусского университета, заинтересовала К.А. Сосина. Он провел эксперименты и пришел к идентичному выводу. Впоследствии теории Лунина нашли отражение, подтверждение и дальнейшее развитие в трудах зарубежных и отечественных научных деятелей.
Авитаминоз А стал детально исследоваться только с 19 столетия Степп выявил мотиватор роста, который входит в состав жира. Произошло это в 1909 году. И уже в 1913 г. Мак-Коллер и Дэнис выделили «фактор А». В 1920 году английский биохимик Джек Сесиль Драмонд решил упорядочить номенклатуру витаминов. Он изменил название «жирорастворимый фактор А» на «витамин А», а «водорастворимые факторы В и С» соответственно на «витамин В» и «витамин С».
В дальнейшем витамин А стал считаться фактором, препятствующим сухости тканей, окружающих глаз: роговой оболочки и конъюнктивы. Данное заболевание носит название «ксерофтальмия» (в переводе с греческого «сухие глаза»).
В 1920 году Макколум выделил из жира печени трески вещество, препятствующее рахиту (заболевание костей). Данное соединение было названо «витамином D». Таким образом, витамины А и D стали считаться жирорастворимыми, а витамины С и В водорастворимыми.
Начало изучению витамина Н было положено еще в 1901 г., когда Уильдьерс выявил вещество, способствующее росту дрожжей. Он предложил дать ему название «биос». В 1927 г. был выделен овидин, названный «фактором Х», или «витамином Н». Этот витамин тормозил действие вещества, содержащегося в некоторых продуктах. В 1935 году биотин был кристаллизован из яичного желтка Кеглем (Kegl).
Роль и значение витамина Е начали изучать позднее всех. Хотя именно он играет решающую роль в репродуктивных процессах. Изучение этого факта началось только в 1922 г. Опытным путем было выявлено, что если из рациона подопытных крыс исключали жир, то зародыш погибал во чреве. Данное открытие сделал Эванс. Первые известные препараты, относящиеся к группе витаминов Е, были экстрагированы из масла ростков зерен. Препарат был назван альфа- и бета-токоферолом, произошло данное событие в 1936 г. Спустя два года Каррер провел его биосинтез.
К 1930 году ученые выяснили, что витамин В включает в себя целый ряд веществ, каждый из которых имеет свои свойства и функции (например, витамины В1, В2, В3). Все они растворялись в воде. В дальнейшем учеными разных стран были открыты и другие витамины такие, как жирорастворимые витамины К и Е, водорастворимые витамины – пантотеновая кислота (витамин В5), пиридоксин (витамин В6), биотин (витамин Н), фолиевая кислота (витамин В9), цианокобаламин (витамин В12) и другие. Всего их насчитывалось около 30. Кроме того была установлена химическая структура витаминов, разработаны методы их получения.
В 1913 году было положено начало изучения рибофлавина и никотиновой кислоты. Именно этот год ознаменован открытием Осборна и Менделя, доказавшим, что в молоке содержится вещество, которое способствует росту животных. В 1938 г. была выявлена формула данного вещества, на основании чего был произведен его синтез. Так был открыт и синтезирован лактофлавин, сейчас рибофлавин, известный также как витамин В2.
Никотиновая кислота была выделена Функом из рисовых зерен. Однако на этом его изучение и остановилось. Лишь в 1926 году был открыт антипеллагрический фактор, впоследствии получивший название никотиновой кислоты (витамин В3).
Витамин В9 был выделен в виде фракции из листьев шпината в 30-х годах Митчелом и Снелом. Вторая мировая война затормозила открытие витаминов. Кратко дальнейшее изучение витамина В9 (фолиевая кислота) можно охарактеризовать как стремительно развивающееся. Сразу же после войны (в 1945 г.) был произведен его синтез. Произошло это через выделение из дрожжей и печени птероилглютаминовой кислоты.
В 1933 г. был расшифрован химический состав пантотеновой кислоты (витамин В5). А в 1935 году были опровергнуты выводы Гольдберга о причинах пеллагры у крыс. Оказывается, что болезнь возникала из-за отсутствия пиродоксина, или витамина В6.
Самым последним выделенным витамином из группы В является кобаламин, или В12. Экстрагирование антианемического фактора из печени произошло лишь в 1948 году.