Витамины и витаминоподобные вещества

Витамины - сборная в химическом отношении группа веществ с разнообразны­ми физическими свойствами. Потребность в витаминах организмы удовлетворяют по-разному: растения способны синтезировать все необходимые им витамины, человек и жи­вотные получают их с пищей в готовом виде или в виде провитаминов - пред­шественников, из которых образуются соответствующие витамины.

К настоящему времени известно более 20 витаминов, которые по раствори­мости в жире и воде классифицируют на жиро- и водорастворимые. Жирорас­творимые витамины: витамин А (ретинол, ретинилацетат, ретиналь, ретиноевая кислота), D (кальциферолы), Е (токоферолы), К (филлохинон, менахинон). Водо­растворимые витамины: витамин B₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), Вз (пантотеновая кислота), В₆ (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин), В₁₂ (цианкобаламин, ок- сикобаламин, метилкобаламин), РР (никотиновая кислота, никотинамид), Н (био­тин), В₉ (фолацин, фолиевая кислота, тетрагидрофолиевая кислота и ее производ­ные), С (аскорбиновая кислота).

Витамин А встречается в виде четырех индивидуальных представителей: ретинола, ретиналя, ретиноевой кислоты, ретинилацетата. Витамины группы А - производные каротина. Так же, как и каротин, они нерастворимы в воде, но растворяются в различных жировых растворителях и жирах. Витамины группы А присутствуют исключительно в тканях животных и продуктах животного происхождения. Однако образуются они из каротинои­дов, широко распространенных в рас­тениях.

Витамин А задействован в окислительно-восстановительных процессах; участвует в регуляции проницаемости биологических мембран, синтезе корти­костероидных гормонов, мукополисахаридов, обмене серы. Дефицит в пище витаминов группы А сказывается в нарушении роста, пони­жении иммунитета к заболеваниям и ослаблении сумеречного зрения («куриная слепота»).

Наиболее богаты витаминами группы А рыбий жир, печень некоторых рыб и морских животных (акулы, трески, палтуса, кита, моржа, тюленя, белухи). Ре­комендуемая суточная норма потребления витамина А для взрослого человека со­ставляет 800-1000 мкг.

Витамин D - под этим термином понимают несколько соединений, отно­сящихся к стеринам (стеролам); наиболее активны эргокальциферол (D₂) и холе - кальциферол (D₃). Витамины этой группы встречаются только в животных организмах. В растениях содержатся стеролы, из которых под влиянием ультрафиоле­тового облучения образуются витамины группы D.

Витамин D регулирует содержание кальция и неорганического фосфата в крови, участвует в минерализации костей. Хронический дефицит этого витамина приводит к развитию рахита у детей и разрежению костей (остеопорозу) - у взрослых.

Наиболее богаты витаминами группы D рыбий жир, печень млекопитающих и птиц. Витамины D содержатся также в молоке, сливочном масле, яичных желт­ках.

Витамин Е (токоферол) - название метальных производных токола и токо- триенола, обладающих биологической активностью α-токоферола. Физиологическое действие токоферолов связано с их участием в окислительно-восстановительных процессах в качестве непосредственного переносчика электронов.

Витамин Е широко распространен в растительных и животных продуктах, особенно много его в растительных маслах (подсолнечном, хлопковом, соевом, конопляном и др.), его также содержат зародыши злаков и зеленые листья расте­ний.

Витамин К - группа так называемых антигеморрагических факторов, не­обходимых для нормального свертывания крови. По своей химической природе витамины группы К (филлохиноны и менахиноны) представляют собой произ­водные нафтохинона. В организме человека витамин К катализирует образование специфического белка - протромбина, необходимого для свертывания крови при повреждении тканей животных и человека. Лучшими источниками витаминов К служат зеле­ные части растений (шпинат, капуста, тыква), а также печень животных.

Витамин В₁ (аневрин, тиамин) - один из важнейших водорастворимых ви­таминов - можно рассматривать как соединение, построенное из пиримидиново­го и тиазолового колец и оксиэтильного радикала.

Витамин B₁ играет важную роль в процессах превращения углеводов в ор­ганизме животных, растений и микроорганизмов. Наиболее важным источником витамина B₁ для человека служат зерновые продукты, содержащие частицы отрубей и зародыша, а также хлебопекарные и пивные дрожжи.

Витамин B₂ (рибофлавин) представляет собой по химическому строению 6,7-диметил-9-рибитилизоаллоксазин. Нарушения обмена веществ, возникающие при недостатке рибофлавина, объясняются замедленным синтезом тех окислительно-восстанови-тельных ферментов, в состав которых он входит.

В растительных и животных организмах рибофлавин содержится как в свободном виде, так и в виде фосфатного эфира. Источниками витамина В₂ служат продукты животного (до 60 %) и растительного (около 40 %) происхождения.

Пантотеновая кислота (витамин В₃) широко распространена в природе, с чем связано ее название (греч. panthoten — вездесущий). В пантотеновую кисло­ту в качестве составной ее части входит остаток β-аланина, связанный с диметилоксимасляной кислотой

В ви­де пантотеина пантотеновая кислота входит в состав кофермента А. При участии кофермента А происходят активирование и перенос образующихся в организме ос­татков уксусной кислоты и других кислотных остатков (ацилов), синтез лимонной кислоты, жирных кислот, стеролов, глицеридов и многих других соединений.

Основные источники пантотеновой кислоты: печень и почки, гречиха, рис, овес, яйца.

Витамин В₆ (пиридоксин) представляет собой по химической структуре 2-метил-3-окси-4,5-диоксиметилпиридин. Входит в состав ферментов, катализирующих различные превращения аминокислот. Отсутствие или недостаток витамина В₆ в пище приводит к нарушениям белкового обмена и синтеза жиров в животном организме. Больше всего витамина В₆ содержится в дрожжах сухих, рисовых отрубях, пшеничных.

Витамин В₁₂ объединяет группу веществ, которые относятся к комплексным соединениям трехвалентного кобальта.

Для удобства номенклатуры витамин В₁₂ называют цианкобаламином. В₁₂ способны синтезировать только некоторые микроорганизмы. Травоядные животные снабжаются этим витамином за счет микрофлоры пищеварительного тракта, особенно рубца. Человек также частично получает витамин В₁₂ за счет микрофлоры кишечника. Витамин В₁₂ не содержится в продуктах растительного происхождения и в дрожжах. Главным его источником в пище человека являются животные продукты: печень, почки, рыба, говядина, сыр, молоко.

Витамин РР объединяет два вещества, обладающих одинаковой витаминной активностью: никотиновую кислоту и ее амид (никотинамид). По химическому строению никотиновая кислота является β-пиридинкарбоновой кислотой, а никотинамид - амидом β-пиридинкарбоновой кислоты. В виде амида она входит в состав окислительно-восстановительных ферментов При глубоком дефиците развивается пеллагра (лат. pella agra — шершавая кожа) - тяжёлое заболевание с поражениями желудочно-кишечного тракта, кожи, центральной и периферической нервной системы. Никотиновая кислота широко распространена в следующих продуктах: в говядине, дрожжах, пшенице, отрубях, картофеле.

Витамин Н (биотин) по своей химической природе является монокарбоновой кислотой гетероциклического строения.

Гетероциклическая часть молекулы состоит из имидазольного и тиофенового циклов, а боковая цепь представлена остатком валериановой кислоты. Биотин входит в состав ферментов, катализирующих обратимые реакции карбоксилирования-декарбоксилирования, участвует в биосинтезе липидов, аминокислот, углеводов, нуклеиновых кислот. Он признан одним из самых активных витаминов-катализаторов. В белке сырого яйца содержится авидин - антивитамин биотина, препятствующий его всасыванию в кровь. Предположительно, главным источником биотина для животных и человека служит бактериальная микрофлора желудочно-кишечного тракта. Пищевые источники биотина: печень и почки, яйца, овсяная крупа, соя, горох. Рекомендуемая суточная норма потребления для взрослого человека — 1-3 мкг.

Фолацин (фолиевая кислота, тетрагидрофолиевая кислота) включает в построение своей молекулы остатки птеридина, парааминобензойной и глутаминовой кислот. Фолиевая кислота метаболически неактивна, но может превращаться после восстановления птеридинового кольца в 5,6,7,8-тетрагидро- фолиевую кислоту, обладающую коферментными свойствами. Фолиевая кислота оказывает благоприятное терапевтическое действие при лечении некоторых тяжелых форм анемии человека, поэтому ее еще называют антианемическим витамином. Основные источники фолиевой кислоты: различные листовые овощи, печень, почки, хлеб, творог. Из всех плодов и овощей наиболее богата земляника.

Витамин С (аскорбиновая кислота) по своему строению является производным углеводов (гексоз). Витамин С синтезируется в растениях и существует в двух формах - собственно аскорбиновой кислоты и легко образующейся из нее при окислении дегидроаскорбиновой кислоты; последняя при восстановлении снова дает аскорбиновую кислоту. В организме человека аскорбиновая кислота принимает участие в синтезе коллагена соединительной ткани, участвует в обмене тирозина, в образовании окисленных форм НАД (никотинамидадениндинуклеотид) и НАДО (никотинамид-адениндинуклеотидфосфат). Витамин С предохраняет адреналин от окисления, участвует в гидроксилировании и окислении кортикостероидов, в обмене холестерина, активирует некоторые ферменты (аргиназу, эстеразу, катепсин и др.). Недостаточное содержание витамина в пище - причина цинги. Организм человека не способен синтезировать аскорбиновую кислоту и должен получать ее в готовом виде с пищей. Наиболее богаты витамином С плоды шиповника, черная смородина, капуста, молодой картофель.

Витаминоподобные вещества. Наряду с витаминами, необходимость которых для человека и животных установлена, существуют биологически активные вещества пищи, которые обладают витаминными свойствами, но отличаются от витаминов тем, что их дефицит у человека и животных не вызывает специфической недостаточности (признаков заболевания), и потому они не являются строго обязательными пищевыми факторами. Эти вещества называют витаминоподобными соединениями. К витаминоподобным веществам, встречающимся в растениях, относят инозит (витамин Н₃), парааминобензойную кислоту (витамин H₁), липоевую кислоту, биофлавоноиды (витамин Р), метилметионинсульфоний (витамин U), карнитин.

Инозит по химическому строению является шестиатомным циклическим спиртом циклогексана. Он играет важную роль в качестве предшественника уроновых кислот, входящих в состав клеточной стенки растений. Соединяясь с шестью молекулами фосфорной кислоты, миоинозит образует инозитфосфорнуюкислоту. Инозитфосфорная кислота в виде своей кальций-магниевой соли носит название фитина. Последний чрезвычайно широко распространен в растениях. Особенно много фитина содержится в отрубях и хлопчатниковом жмыхе, из которого фитин получают заводским путем.

В организме животных и человека инозит участвует в обмене фосфолипидов, обладает липотропным действием, принимая участие в регуляции жирового обмена.

Парааминобензойная кислота входит в состав фолиевой кислоты. Предполо-жительно парааминобензойная кислота стимулирует синтез фолиевой кислоты, способствует синтезу пуринов и пиримидинов, следовательно, участвует в синтезе нуклеиновых кислот, замедляет окисление адреналина, влияет на функцию щитовидной железы. Парааминобензойная кислота - важный фактор роста для многих микроорганизмов, в том числе и для тех, которые населяют кишечник животных и способны к синтезу ряда витаминов, усваиваемых в той или иной мере организмом хозяина.

Липоевая кислота представляет собой циклический дисульфид. Играет весьма важную роль в обмене веществ животных и микроорганизмов.

Витамин Р (биофлавоноиды) по химической природе не составляет общей группы соединений, но все биофлавоноиды имеют дифенилпропановый углеродный скелет и являются преимущественно производными хромона или флавана. Биофлавоноиды участвуют в тканевом дыхании, воздействуют на некоторые ферменты, эндокринные железы, что, в конечном счете, оказывает влияние на сосудистую стенку. Действие витамина Р связано с действием витамина С. В присутствии друг друга усиливают терапевтический эффект. Много витамина Р в плодах шиповника, черноплодной рябины, черной смородины, брусники и др.

Витамин U (S-метилметионин, противоязвенный фактор) синтезирован в 1969 г. в виде метилметионинсульфония хлорида, к витаминоподобным веществам отнесен в связи с положительным его влиянием на рост некоторых микроорганизмов. Суточная потребность в витамине U неизвестна, как неизвестны и последствия при его недостаточности. Благоприятный эффект оказывает витамин U на течение язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, при язвенном колите, гепатите, гастрите.