|
|
ЗАГАЛЬНА БІОХІМІЯ II частина Електронний посібник |
|||||||||||||||||
|
8. ВІТАМІНИ |
||||||||||||||||||
|
8.1. Характеристика та історія виникнення вітамінів 8.2. Класифікація і номенклатура 8.3. Жиророзчинні та водорозчинні вітаміни 8.4. Значення вітамінів у харчовій
промисловості 8.1. Характеристика та історія виникнення вітамінів Вітаміни – це низькомолекулярні органічні біологічно активні
сполуки різної хімічної природи, які синтезуються переважно в рослинних організмах і в невеликих кількостях
потрібні для забезпечення нормальної життєдіяльності людини і тварин.
Вчення про вітаміни виникло на початку XX ст. Історія виникнення вітамінів У 80-х роках XIX ст. російський вчений лікар М.І. Лунін встановив, що для нормальної життєдіяльності організму,
крім основних поживних речовин – білків, жирів, вуглеводів та мінеральних
солей – потрібні ще якісь невідомі на той час речовини.
У 1912 p. K. Функ виділив із рисових
висівок у кристалічному стані речовину, яка в мінімальній дозі запобігала
розвитку поліневриту у піддослідних тварин. Враховуючи важливе значення цієї
речовини для життя, а також наявність у ній аміногрупи, К. Функ назвав її вітаміном.
Нині вчення про вітаміни – вітамінологія – перетворилося на галузь науки, що має важливе загальнобіологічне значення. Під терміном «вітаміни» об'єднано групу речовин
різноманітної хімічної природи, які мають певні характерні особливості. За недостатнього надходження вітамінів з продуктами харчування розвиваються захворювання, що мають назву гіпо-
або авітамінозів, а за нестачі кількох вітамінів – поліавітамінозів. Надмірне надходження вітамінів також негативно впливає
на метаболічні процеси в організмі,
внаслідок чого виникає захворювання – гіпервітаміноз. 8.2.
Класифікація і номенклатура вітамінів Тепер відомо близько 30 вітамінів і вітаміноподібних
речовин. Раніше вітаміни позначали літерами
латинського алфавіту (наприклад, А, В, С, D). Тепер застосовують їх раціональні хімічні назви. Наприклад, вітамін D – антирахітичний, холекальциферол; вітамін С – антискорбутний,
аскорбінова кислота; вітамін Bg – антипелагричний, нікотинамід, нікотинова кислота і т. д.
Сучасна класифікація і номенклатура вітамінів ґрунтується на результатах хімічного аналізу, розчинності в певних
розчинниках та симптомах вітамінної нестачі з урахуванням їх літерних
позначень. Крім вітамінів, згідно з сучасною класифікацією і номенклатурою
виділяють також групу вітаміноподібних речовин. Ці сполуки або ж синтезуються
в організмі в недостатній кількості, або ж для них характерними є не лише
регуляторні, а й пластичні або енергетичні функції. Разом з тим, вони
біологічно активні та виявляють лікувальний ефект при багатьох захворюваннях.
За фізико-хімічними властивостями вітаміни поділяють на
дві групи: водо- і жиророзчинні.
8.3. Жиророзчинні та водорозчинні вітаміни До цієї групи вітамінів належать ті, що розчиняються в
органічних розчинниках – спирті, ацетоні, бензолі, а також жирах. Сюди
належать вітаміни A, D, К, Е.
Вітамін А (ретинол, антиксерофтальмічний) Будова і
фізико-хімічні властивості. Молекула вітаміну А складається з двох частин: Р-іононового кільця і бічного ланцюга, побудованого із зв'язаних
між собою молекул ізопрену, що містять ненасичені подвійні зв'язки. У
продуктах тваринного походження вітамін А міститься в двох формах – вітаміну
А (ретинолу) і А2 (дегідроретинолу).
Відрізняються вони лише будовою р-іононового кільця
– вітамін А, містить на один подвійний зв'язок більше, ніж вітамін А:
Спиртові групи ретинолу і дегідроретинолу
вступають у реакції окислення, етерифікації, відновлення, внаслідок чого в
процесі метаболізму, крім вітаміну А-спирту, може утворюватись
вітамін А-кислота (ретиноєва кислота, Е-СООН),
вітамін А-альдегід (ретинен, R-COB.) і вітамін А-ефір (пальмітат вітаміну А Д – СН2
– 0 – С(т=0) – С15Н31, ацетат вітаміну
А ії – СН2–0–С(=0)–СН3).
Кожна з цих форм вітаміну виконує певну, характерну для неї, роль у
різноманітних метаболічних процесах. До чисельних природних кольорових речовин, які надають
жовтого, помаранчевого та червоного забарвлення рослинним продуктам,
відносяться пігменти – каротини. Всі ці речовини
мають біологічну активність вітаміну А. Біологічна активність цих сполук обумовлена тим, що вони в тваринних організмах під
дією ферментів розкладаються з утворенням вітаміну А. До найважливіших
провітамінів А належать природні каротиноїдні
вуглеводи: а-, Р-, у-каротин. А-вітамінна активність обумовлена наявністю в
їх структурі кільця Р-іонону, зв'язаного з
аліфатичним ланцюгом, який складається з системи спряжених подвійних зв'язків ізопреноїдного
характеру. Біологічна дія. В організмі людини
і тварин вітамін А відіграє досить важливу біологічну роль. Він необхідний
для забезпечення процесів росту, розвитку організму, диференціації клітин і
тканин. Встановлено, що вітамін А необхідний для нормального
функціонування епітеліальних клітин. За нестачі вітаміну шкіра і слизові
оболонки втрачають вологу, стають сухими, спостерігається ороговіння
епітелію, дерматити. Пошкодження слизових оболонок дихальних шляхів зумовлює
виникнення бронхітів, запалення верхніх дихальних шляхів. Найбільш специфічна функція вітаміну А в організмі
людини участь його в акті зору. Тому однією з ранніх ознак А-авітамінозу є
послаблення темнової адаптації – зниження зору за
слабкого освітлення з наступною втратою його в сутінках – «куряча сліпота» (гемеролопія). Порушується будова захисного епітелію
рогової оболонки органів зору. Спостерігається її ороговіння, висихання,
втрата прозорості. Виникає захворювання, яке називається ксерофтальмією
(від лат. «ксероз» – висихання). Таким же змінам піддається і епітелій
слізних залоз. Вітамін А бере участь в утворенні зорового пурпуру, або
білка родопсину – основного світлочутливого елемента сітківки ока, а також
зорового пігменту колбочок – йодопсину. Застосовують вітамін А для лікування авітамінозів, а також при деяких захворюваннях шкіри та
епітеліальних тканин, інфекційних захворюваннях, захворюваннях внутрішніх
органів, печінки, нирок, сечового міхура, порушенні процесів травлення,
гіперфункції щитовидної залози, опіках, виразках. Поширення і потреба. Вітамін А міститься в продуктах тваринного походження. Особливо багато
його є в риб'ячому жирі. Добувають його з печінки кита,
моржа, тюленя, тріски, морського окуня. У вигляді каротинів
міститься він у рослинних продуктах, особливо у тих, які мають велику
кількість жовтих пігментів: моркві, абрикосах та ін. Незначна кількість вітаміну А міститься у свинині,
баранині, яловичині, рослинних оліях, дуже мало його у свинячому та яловичому
жирах. Маргарин, який випускає харчова промисловість збагачується вітаміном
А.
Вітамін D (кальциферол,
антирахітичний) Відкриття вітаміну D тісно пов'язано з вивченням такого
захворювання, як рахіт. Було встановлено, що в організмі людини, а також у
харчових продуктах, що містять жири, під дією ультрафіолетового
випромінювання утворюються речовини, які мають антирахітичну
дію. Під час дослідження властивостей і будови цих речовин було встановлено,
що вони є похідними стеринів рослинного походження – ергостерину та
холестерину. Ергостерин і холестерин є провітамінами (попередниками) вітаміну
D. Тепер відомі речовини, які мають D-вітамінні властивості – D2,D3, D4, D5, однак практичне значення як антирахітичні
фактори мають лише вітамін D2 (ергокальциферол) і вітамін D3 (холекальциферол). Провітаміном вітаміну D2 є ергостерин, що міститься в грибах, проростках злакових культур,
яєчному жовтку. Особливо багато його в дріжджах, де він становить 99%
усіх стеринів. Провітаміном
вітаміну В3 є 7-дегідрохолестерин, який міститься в підшкірній
жировій тканині людини і тварин. Будова і
фізико-хімічні властивості. В основі хімічної будови кальциферолов
і їх попередників лежать циклопентанопергідрофенантрен
з характерними подвійними зв'язками між С5 – С6 і С7
– С і гідроксогрупою в С3–
положенні кільця А. Під дією ультрафіолетового випромінювання проходить
розрив подвійних зв'язків між вуглецевими атомами
кільця В, як результат виникає третій подвійний зв'язок, характерний для всіх
вітамінів цієї групи:
Перетворенням 7-дегідрохолостерину, який міститься в
шкірі людини і тварин, у вітамін Ц, під дією ультрафіолетового випромінювання
пояснюється позитивний вплив сонячного світла в практиці лікування та
профілактики рахіту. Кальцифероли – безбарвні кристалічні речовини, добре розчинні в
органічних розчинниках і нерозчинні у воді, стійкі проти дії високих
температур, кислот і лугів у без кисневому середовищі. Біологічна дія. За недостатнього надходження вітаміну D з продуктами харчування і порушення ендогенного
синтезу його при «світловому голодуванні» виникає D-авітаміноз – захворювання, що дістало назву рахіту (від грец.
rachis – хребет). Ранні ознаки захворювання виявляються в міопатіях (втрата
тонусу м'язів, ослаблення їх – гіпотонія). У дітей спостерігається втрата апетиту, апатія,
диспепсичні явища (блювання, пронос). Вони
худнуть, втрачають масу, відстають у загальному розвитку, часто
хворіють інфекційними захворюваннями. При важких формах захворювання
розвивається остеомаляція (розм'якшення) кісток, особливо нижніх кінцівок.
Розм'якшені кістки під масою тіла
деформуються і набувають О- або Х-подібної форми. Разом з тим,
спостерігається викривлення хребта, розростання кісткової тканини на реберних дугах – «рахітичні чотки»,
з'являються «бугри» на черепі і «браслети»
на епіфізах кісток кінцівок. За допомогою методу мічених
атомів було встановлено, що вітамін D сприяє всмоктуванню і засвоєнню кальцію
в кишках та посилює реабсорбцію фосфору в
ниркових канальцях, завдяки чому підтримується нормальне
співвідношення між даними елементами в сироватці крові. Вітамін D, крім того, сприяє переходу кальцію з крові у кісткову
тканину. При рахіті порушується співвідношення між кальцієм і фосфором у крові в бік збільшення цього показника
(від 2,5 до 4,5), що негативно впливає на використання цих елементів у процесах утворення кісток. Чим корисний вітамін Д
Your browser
does not support the
video tag. Поширення
і потреба. Вітаміни групи D найчастіше зустрічаються в продуктах тваринного походження.
Особливо високий вміст вітаміну Dg в жирі печінки морських і прісноводних риб, ікрі,
молоці та молочних продуктах, маслі,
жовтку яйця. Добрим джерелом вітаміну D є дріжджі, в яких міститься ергостерин, що під
час дії ультрафіолетового випромінювання перетворюється на вітамін D2.
Вітамін Е (токоферол, антистерильний) Вітамін Е було відкрито в 20-х
роках минулого століття як фактор, що запобігав розвитку стерильності у тварин. Будова і фізико-хімічні
властивості. Під час детального
вивчення вітаміну Е було встановлено, що він є неоднорідною речовиною і має
кілька ізомерів (а-, р-, у-), які відрізняються деталями хімічної будови і ступенем біологічної активності, хоч однаково
діють на обмінні процеси в організмі. За хімічною природою вітамін Е є
похідним бензохінону з відгалуженим ізонреноїдним бічним ланцюгом. Інші токофероли відрізняються від а-токоферолу числом і
розміщенням метальних груп у бензольному ядрі.
За недостатнього надходження вітаміну Е з продуктами
харчування порушуються обмін речовин, функції статевих залоз, нервової
системи. Відсутність вітаміну Е негативно впливає на цілу низку метаболічних
процесів, а також структуру і функцію різних органів і тканин, насамперед на
посмуговану м'язову тканину і м'язи серця. Це виявляється в міопатіях,
м'язовій дистрофії, яка у важких випадках закінчується паралічами мускулатури
різних частин тіла. Вважать, що токофероли відіграють важливу роль в
окислювально-відновних процесах організму як один з факторів, що бере участь
у транспортуванні електронів дихальним ланцюгом, що зумовлює здатність їх
активувати енергетичний обмін в організмі, процеси, пов'язані з синтезом макроергічних сполук.
Висловлюється припущення, що біологічна дія токоферолів зумовлена тим, що
вони мають антиоксидантні властивості та запобігають надмірному окисленню
ліпідів в організмі й утворенню перекисів ліпідів
та нагромадженню в тканинах вільних радикалів, які мають високу активність і
шкідливо діють на тканини організму. Застосовують вітамін Е в клінічній практиці під час
порушення статевих функцій та загроз передчасного переривання вагітності,
захворювань нервово-м'язової та сполучної тканин, лікування дистрофічних змін
у серцево-судинній системі та м'язах, під час виразкових і шкіряних
захворювань, ревматизму, в офтальмології. Поширення і потреба. Токофероли містяться виключно в продуктах рослинного походження, в
тваринних тканинах вони не синтезуються. Високий вміст токоферолів міститься
в зеленій частині рослини, особливо зародках злакових культур, олії, салатах,
петрушці, зеленому горошку. Певна кількість токоферолів міститься також у
печінці, яєчному жовтку, маслі, тваринному сирі. Вітамін К (філохінон, антигеморагічиий) Будова і
фізико-хімічні властивості. За хімічною будовою філохінони
є похідними 2-метил-1,4-нафтохінону, які відрізняються в основному бічними
ланцюгами. Вітамін К містить у бічному ланцюгу залишок спирту фітолу, а вітамін К2 – похідне дифарнезилу. Вітамін Kj
– жовта оліїста рідина,
нерозчинна у воді та розчинна в жирових розчинниках. Стійкий проти нагрівання
в нейтральному середовищі, легко руйнується під дією ультрафіолетового
випромінювання та під час нагрівання в лужному середовищі. Вітамін К – жовта кристалічна рідина, нерозчинна у воді
та розчинна в жирових розчинниках. Як і вітамін К руйнується під час
нагрівання в лужному середовищі та під дією ультрафіолетового випромінювання.
Синтез вітаміну К2 частково здійснюється мікрофлорою верхньої
частини тонкої кишки. Штучний аналог – вікасол, був синтезований О.В.
Палладіним у 1941р. Біологічна дія. При первинних або вторинних К-авітамінозах
спостерігається порушення процесів зсідання крові, зменшення міцності
капілярних судин, що може призвести до геморагій і
тривалих кровотеч. Причиною цих явищ є порушення при К-авітамінозі процесів
синтезу деяких факторів, які становлять систему, що забезпечує зсідання
крові. Встановлено, що вітамін К підвищує тромбопластичну
активність крові та протромбіноутворюючу функцію печінки, стимулює
утворення протромбіну, проконвертину, факторів IX і X, які забезпечують процес
утворення кров'яного згустку. Відомо, що в основі цього процесу лежить перетворення розчинного в плазмі крові білка фібриногену в нерозчинний фібрин. Крім антигеморагічної дії,
вітамін К виявляє також позитивний вплив на окислювально-відновні процеси в
організмі. Для чого необхідний вітамін К
Your browser
does not support the
video tag. Поширення і потреби. Філохінони містяться переважно в продуктах рослинного походження. Багато їх
у зелених частинах рослин, особливо в листках капусти, шпинаті, горосі, лукових травах, кропиві, ягодах шипшини, моркві,
картоплі. З тваринних продуктів порівняно високий вміст вітаміну К мають печінка, підшлункова залоза, яйця, м'ясо
великої рогатої худоби.
До водорозчинних вітамінів належать вітаміни групи В, С,
Р.
Будова і фізико-хімічні властивості. Молекула тіаміну складається з двох компонентів – похідного піримідину
(2-метил-5-гідроксиметил-6-аміноніримідину) і похідного тіазолу
(4-метил-5-гідроксіетил тіазолу):
Хімічно чистий препарат вітаміну Вх
– це безбарвні кристали з запахом
дріжджів, добре розчинні у воді (в 1 мл води розчиняється 1 г вітаміну) і
погано розчинні в жирових розчинниках. При введенні в організм тіамін за участю АТФ фосфорилюється і перетворюється
натіамінпірофосфат (кокарбоксилазу).
Каталізує реакцію фермент фосфотрансфераза. Тіамін в організмі перебуває як у
вільному, так і в зв'язаному стані, однак високу біологічну активність має лише тіамінпірофосфат.
Він нагромаджується в м'язах, печінці, нирках, мозку, але в організмі не
депонується.
Проявами нестачі вітаміну Вх
є втрата апетиту, порушення секреторної і
моторної функції кишок. Спостерігаються також порушення з боку нервової системи: підвищена збудливість,
боязливість, схильність до
галюцинацій, втрата здатності до зосередження та втрата пам'яті на
недавні події, порушення розумової діяльності. За тривалішої відсутності вітаміну Вг
виникає втрата чутливості, сильні болі по ходу нервових волокон,
особливо в нижніх кінцівках, розвивається м'язова слабкість, у важких
випадках – атрофія м'язів, параліч спочатку нижніх, а потім і верхніх
кінцівок, кахесія (виснаження). Останні симптоми
особливо характерні для важких форм В -авітамінозу, внаслідок яких
розвивається захворювання «бері-бері». Механізм впливу вітаміну Вх
на різні процеси в організмі визначається коферментними
функціями. У вигляді тіамінпірофосфату він входить
до ферментних систем організму, які контролюють важливі ланки обміну речовин.
У вигляді тіамінпірофосфату
вітамін В виконує роль коферменту таких ферментів, як ніруватдегідрогеназа,
а-кетоглутаратдегідрогеназа і транскетолаза.
Перші два ферменти забезпечують окислювальне декар-боксилування
оскетокислот (піровиноградної
і а-кетоглутарової), а третій є ключовим ферментом
пентозо-фосфатного циклу перетворення вуглеводів, який забезпечує аеробне
окислення їх в обхід гліколізу і циклу три- карбонових кислот. Декарбоксилування піровиноградної
кислоти має надзвичайно важливе значення в енергетичному обміні, оскільки
забезпечує повне окислення вуглеводів до кінцевих продуктів з виділенням
значної кількості енергії. Крім того, піровиноградна
кислота є зв'язуючою ланкою між обміном білків і
вуглеводів. При недостатньому надходженні вітаміну Bj спостерігається значне нагромадження а-кетокислот, що
призводить до порушення кислотно-лужної рівноваги, негативно впливає на
функціонування центральної і периферичної нервових систем.
Вітамін В; міститься в продуктах рослинного
і тваринного походження. Особливо багато його в висівках рису і пшениці,
пекарських (2 мг %) і пивних (5 мг %) дріжджах, бобових і зернових культурах
(ОД – 2,0 мг %). Міститься вітамін В також у печінці, м'ясі, овочах і фруктах. Вітамін В2 (рибофлавін) Будова і фізико-хімічні властивості. У хімічному відношенні рибофлавін є 6,7~диметил-9-(В-1-рибітол)-ізоалоксазином:
Вітамінні властивості має
не вільна, а фосфорильована
форма вітаміну В2. Фосфорилювання рибофлавіну відбувається в
печінці, м'язах, нирках та деяких інших органах і тканинах. Під впливом специфічних ферментів фосфорильована
форма вітаміну В перетворюється на моно- і динуклеотиди (ФМН і ФАД), які під час сполучення з
білками виконують важливу роль у метаболічних процесах організму. Тепер
виділено велику кількість ферментів, які у вигляді кофактора
містять ФАД, рідше ФМН. Симптомами арибофлавінозу є
характерні ураження слизових оболонок губ, ротової порожнини, внутрішніх
органів. Досить типовим є своєрідний глосит – з'являється виразка в ротовій
порожнині, запалений язик стає пурпурово-червоним, шорстким, грибоподібні
сосочки ущільнюються, з'являються тріщини.
Виникають зміни залоз слизової оболонки губ – тріщини, злущування епітелію,
розвивається ангулярний стоматит. При В2-авітамінозі
спостерігається також своєрідний дерматит, себорейна екзема на носо-губних
складках, віках, шкірі обличчя, внутрішніх раковинах, кистях рук. Порушується нормальне відтворення клітин кишкового
епітелію, що призводить до кишкових кровотеч, виразкових колітів,
шлунково-кишкових розладів. В основі біологічної дії вітаміну В2
в організмі лежить його участь в процесах біологічного окислення. Фосфорильована форма рибофлавіну утворює простатичну
групу деяких ферментів (дегідрогеназ), які беруть
участь у поетапному транспортуванні водню або електронів системою дихального
ланцюга. Одночасно з транспортуванням атомів водню й електронів проходять
процеси фосфорилювання з утворенням АТФ.
Вітамін В2 досить поширений у продуктах рослинного
і тваринного походження. Значна кількість його міститься у дріжджах (2–4
мг%), яєчному жовтку (0,52 мг%), молочних продуктах (0,19–0,54 мг%), м'ясі
великої рогатої худоби (0,17 мг%). У менших кількостях вітамін В2
знайдено в хлібобулочних виробах (0,12–0,27 мг%), овочах і фруктах (0,03–0,06 мг%). Вітамін В3 (пантотенова
кислота) Будова і
фізико-хімічні властивості. У хімічному відношенні пантотенова кислота є
похідним (3-аланіну, який через аміногрупу сполучений з гідроксимонокарбоновою
кислотою і є а,у-дигідрокси~Р,(3'-диметилбутирил-р-аланіном. Біологічна роль. Виражені симптоми
В3-авітамінозу у людини зустрічаються досить рідко.
Найхарактернішим з них є слабкість, швидка стомлюваність, парестезії
(оніміння) кінцівок, дерматити, схильність до інфекційних захворювань,
зниження кислотності шлункового соку і деякі інші. Причиною розвитку В3-авітамінозу
може бути пригнічення розвитку кишкової мікрофлори високими дозами
антибіотиків і сульфаніламідів. У складі коферменту A (KoA-SH) пантотенова кислота входить
до складу ферментів, які каталізують реакції ацетилювання і переацетилювання,
синтез і розщеплення жирів, багато реакцій трикарбонового
циклу, синтез стероїдів, гемоглобіну, ацетилхоліну. Ацетил-КоА бере участь у синтезі окремих амінокислот, холіну, гістаміну та деяких інших важливих для організму речовин. Поширення і потреба. Пантотенова кислота міститься в усіх клітинах рослинних і
тваринних організмів. 8 харчових продуктів тваринного і рослинного походження
містять пантотенову кислоту. Печінка (70 у/г),
внутрішні органи тварин (30 – 40 у/г), яйця (63 у/г), молоко (2,9 у/г), зернові, особливо гречка (36
у/г), овочі та фрукти (6,2–9,7 у/г).
Вітамін В5 (нікотинова кислота, нікотинамід, вітамін РР, ніацин) Будова і
фізико-хімічні властивості. За хімічною природою нікотинова кислота є піридин
Р-карбоновою кислотою:
У живих організмах джерелом утворення нікотинової
кислоти є амінокислота триптофан. Незначна кількість нікотинової кислоти
синтезується мікрофлорою кишок. Нікотинова кислота в організмі легко перетворюється в
амід. Біологічна дія. За недостатнього надходження в організм вітаміну В5 або за
білкового голодування виникає захворювання, яке дістало назву пелагри. Для
неї характерними є три групи симптомів: дерматит, діарея, деменція. У зв'язку
з цим вона дістала назву хвороби «трьох Д». Дерматит виявляється в тому, що шкіра на відкритих
ділянках тіла червоніє, стає шорсткою, покривається пухирцями, які лопаються,
утворюючи виразки, темно-коричневі плями. Друга група симптомів пелагри – порушення функції
органів травлення (діарея). При цьому спостерігається запалення слизових
оболонок ротової порожнини, язик стає червоним, блискучим, з'являються
тріщини. В процесі травлення зменшується вміст соляної кислоти в шлунку,
виникають проноси, нудота і, як наслідок, значне виснаження організму. Третя група симптомів, яка виникає в особливо важких
випадках, – розлад діяльності нервової системи, втрата пам'яті, марення,
недоумство (деменція). В основі біологічної дії вітаміну РР лежить його участь
у синтезі коферментних систем деяких ферментів, які
каталізують різноманітні метаболічні реакції в
багатьох ланках обміну речовин. Нікотинамід входить до складу багатьох
ферментів дегідрогеназ у формі динуклеотиду,
тому їх називаютьще піридиннуклеотидами.
Це насамперед нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД+)
і нікотинамідаденіндинуклео-тидфосфат (НАДФ+). Поширення і потреба. Нікотинова
кислота, як інші вітаміни групи В, є в багатьох продуктах тваринного і
рослинного походження. Значна кількість її міститься в печінці, нирках,
м'ясних продуктах,
молоці та молочних продуктах,
зернобобових культурах. Особливо багато її в висівках і дріжджах. В овочах і
фруктах вміст нікотинової кислоти незначний.
Вітамін В6 (піридоксин) Будова і фізико-хімічні властивості. Назва піридоксин (вітамін В6) об'єднує групу
близьких за складом і властивостями речовин – піридоксол,
піридоксаль і піридоксамін,
які є похідними піридину:
В організмі ці три форми можуть переходити одна в одну. Біологічна дія. За недостатнього
надходження піридоксину з продуктами харчування, а також за порушення його
синтезу мікрофлорою кишок виникає явище В6-автіамінозу. Особливо
чутливі до нестачі піридоксину в раціоні тварини з однокамерним шлунком.
Захворювання розвивається поступово, спочатку спостерігається підвищена
збудливість, м'язова слабкість, млявість, потім з'являється себореєподібні зміни різних ділянок шкіри навколо очей та
носа, на вухах і кінцівках. Це захворювання дістало назву акроденїї,
або симетричного дерматиту. Тривала відсутність в організмі піридоксину
призводить до дегенеративних змін у різних органах,
припиняється ріст, виникають
порушення з боку центральної нервової системи, які виявляються в характерних
лише для В6-автамінозу епілептиформних
судорогах. В організмах людини і тварин піридоксин перебуває у
зв'язаному стані в основному у вигляді піридоксальфосфату,
який входить до складу різних
ферментних систем, цим і зумовлюється його фізіологічна роль. Піридоксальфосфат, зокрема, входить до складу ферментних
систем, які беруть участь у декарбоксилюванні, переамінуванні,
рацемацїї амінокислот. Піридоксальфосфат бере безпосередню участь у синтезі простетичних
груп складних білків – порфіринів, які входять до складу молекул гемоглобіну,
міоглобіну, цитохромів, каталази, пероксидази – речовин, що відіграють
важливу роль в організмі. Порушення синтезу білків при В6-автамінозі
негативно впливає не вміст окремих білкових фракцій у сироватці крові –
значно знижуються фракції глобуліну, які пов'язані з виробленням антитіл, в
результаті чого послаблюються захисні бар'єрні функції організму. Піридоксальфосфат позитивно впливає на глікогенрегулювальну та антитоксичну функцію печінки,
сприяє нормалізації вуглеводного обміну, стимулює синтез жирів в організмі,
позитивно впливає на діяльність ендокринної системи. Поширення і потреба. Вітамін В6
міститься в продуктах рослинного і тваринного походження. У рослинах
піридоксину більше, а в тваринних тканинах 85–90% В6-вітамінної активності зв'язано з ліридоксалем і піридоксаміном.
Багато вітаміну В6 у пшеничних висівках, дріжджах, печінці,
м'язах. Добова потреба дорослої людини становить 2–4 мг вітаміну В6, лікувальна доза 10–100 мг.
Вітамін В12 (ціанкобаламін, кориноїди) Хімічна будова і фізико-хімічні властивості.
Корнин Вітамін В12 – досить складна органічна сполука. Молекула вітаміну
В12 складається з двох частин: кобальтвмісної,
кориноїдно-,порфіриноподібної,
або хромофорної, та нуклеотидної. У центрі
хромофорної частини знаходиться атом кобальту, одна валентність якого
насичена ціаногрупою, а друга – сполучена з атомом
азоту пірольного ядра А. Атоми азоту інших трьох пірольних кілець (В, С, D) зв'язані з кобальтом координаційними зв'язками. У
бічних ланцюгах пірольних кілець
є вісім метальних груп, а також залишки амідів оцтової і пропіонової
кислот. До складу нуклеотидної частини входить
5,6-диметилбензімідазол, залишки рибози і фосфорної кислоти. З хромофорною
частиною молекули вона сполучена ковалентним зв'язком через пірольне ядро (D) і координаційно з атомом кобальту через
5,6-диметилбензімідазол. Біологічна дія. Роль вітаміну В12 в організмі різноманітна. Він бере участь у
багатьох метаболічних реакціях організму – синтезі метальних груп,
відновленні дисульфідних груп у
сульфгідрильні, синтезі білків і нуклеїнових кислот, у реакціях ізомеризації
та ін. Досить важливою фізіологічною функцією вітаміну В12
є забезпечення нормального гемопоезу активацією
дозрівання еритроцитів. Нестача вітаміну В12 в організмі
призводить до порушення утворення еритроцитів у кістковому мозку. При цьому
виникає мегалобластичний тип кровотворення і, як
наслідок, розвивається перниціозна анемія. Поширення і потреба. Основним джерелом
вітаміну В12 є продукти тваринного походження – печінка, нирки,
м'язи, а також молоко і яйця. Продукти харчування в яких міситься вітамін В12
Вітамін С (аскорбінова кислота) Будова і
фізико-хімічні властивості. Під час дослідження будови аскорбінової кислоти було
встановлено, що вона є похідним L-гулонової кислоти (2,3-ендіол-І/-гулоно-1,4-лактон). У
природі аскорбінова кислота існує лише в L-формі. Структурна формула
аскорбінової кислоти має такий вигляд:
L
– Аскорбінова кислота Першим продуктом окислення аскорбінової кислоти є дегідро-аскорбінова кислота (2,3-дикетогулонолактон). Дегідроаскорбінова кислота за вітамінними властивостями рівноцінна
аскорбіновій, однак вона менш стійка і дуже легко окислюється з утворенням
продуктів, які не мають вітамінних властивостей. Біологічна
дія. Вітамін С відіграє в організмі надзвичайно
важливу роль. Оскільки він в організмі людини не синтезується, то необхідне
постійне надходження його з продуктами харчування. За нестачі або тривалої відсутності вітаміну С
виникають гіпо-
та авітамінози. Розвиваються вони найчастіше в
зимовий або ранній весняний період, коли вміст вітаміну в харчових продуктах
значно знижується. Тривала відсутність вітаміну протягом 3–5 місяців
призводить до розвитку цинги. Найхарактернішою ознакою цинги є ураження кровоносних
судин, особливо капілярів, яке супроводжується ламкістю їх стінок і
підвищенням проникності. Зміни в капілярах призводять до виникнення
підшкірних точкових крововиливів (петехій).
Спостерігаються також зміни в кістковій та інших мезенхімальних
тканинах (хрящах, сухожиллях, дентині зубів), що зумовлено значним зменшенням
вмісту колагену. Спостерігається ураження ясен – гінгівіт, що призводить до
їх оголення і розхитування зубів, кровоточивості ясен. Усі ці зміни виникають внаслідок порушення синтезу
основної міжклітинної речовини сполучної тканини, яка за нормальних умов
цементує ендотеліальні клітини. Під час
захворювання на цингу порушується також діяльність серцево-судинної системи –
спостерігаються прискорене серцебиття, болі в області серця, зниження
артеріального тиску. В організмах людини і тварин вітамін С
відіграє надзвичайно важливу
роль. Вважають, що механізм його дії пов'язаний з участю в
окислювально-відновних процесах. Важливу роль відіграє вітамін С у процесах
тканинного дихання, стимулює діяльність окислювально-відновних ферментів
(каталази, глутатіону), бере участь у забезпеченні
біосинтезу нуклеїнових кислот, білків та ін. Вітамін С позитивно впливає на
біосинтез білка колагену – основної міжклітинної речовини сполучної тканини,
яка «склеює» ендотеліальні клітини судин і тканин
організму. Поширення і потреба. Основним джерелом аскорбінової кислоти є продукти рослинного і тваринного
походження. Найбільша кількість її міститься в шипшині, чорній смородині,
полуницях, грецьких горіхах, печінці та ін. Вітамін Р (рутин,
катехіни) Будова і фізико-хімічні
властивості. Встановлено, що
Р-вітамінні властивості мають дві групи речовин – флавони (гесперидин, кверцитин, рутин) і
катехіни (а-епікатехін). Спільним для цих речовин є
те, вони мають поліфенольний тип будови. До складу
їх молекул входить два або кілька фенольних кілець,
в яких атоми водню заміщені гідроксильними групами. Біологічна дія. Р-авітаміноз характеризується порушенням проникності капілярів, розвитком
геморагій, які мають вигляд петехіальних
висипів, що починаються у волосяних мішечках. Цим вони відрізняються від
великих крововиливів у підшкірну тканину і м'язи, характерних для цинги. Біологічна дія вітаміну Р в організмі ще недостатньо
вивчена, хоч тепер існує багато різних припущень. Вважають, зокрема, що
препарати вітаміну Р підвищують активність аскорбінової кислоти, оберігають
її від окислювального розщеплення, що сприяє економічному використанню і
нагромадженню її в організмі. Існують дані, що антиокислювальні властивості
вітаміну Р не обмежуються аскорбіновою кислотою, він може запобігати
окисленню інших речовин, зокрема адреналіну. Позитивно впливає вітамін Р на
функціональний стан деяких внутрішніх органів. Поширення і потреба. Вітамін Р досить поширений у рослинних продуктах. Найбільша кількість
його міститься в смородині, шипшині, цитрусових, чорноплідній горобині,
листках гречки, чаю та ін. Існують також вітаміноподібні речовини. Це різні
хімічні сполуки, які мають вітамінні властивості, але частково синтезуються в
організмі та іноді входять у склад тканин. До таких сполук
можна віднести інозитол,
вітаміни У (метилметіонін), вітамін В13 (оротова кислота), вітамін В16 (пангамова кислота).
8.4. Значення вітамінів у харчовій промисловості
Підвищення вітамінної
цінності харчових продуктів – одна з найважливіших проблем харчової промисловості,
вона може бути вирішена їх вітамінізацією, тобто внесенням вітамінів у
харчовий продукт чи їжу. У нашій країні здійснюють вітамінізацію продуктів
масового споживання: пшеничного борошна вищого і першого сортів – вітамінами
групи В, РР, маргарини бутербродних сортів –
вітаміном А, молока – аскорбіновою кислотою тощо.
Аскорбінову кислоту використовують також як антиоксидант у
виробництві харчових жирів, фруктових соків, для запобігання утворенню в
м’ясних і ковбасних виробах канцерогенних нітрозамінів
із нітритів, які додають до цих продуктів для збереження природного кольору. Властивість розчинності вітамінів визначає галузь їх
застосування. Аскорбінова кислота розчинна у воді, вітамін Е – у жирах. Тому
вітамін С використовують для стабілізації напоїв (пива, вина, фруктів,
соків), а вітамін Е – для стабілізації жирів і олій. Вітамін В1 застосовують для збагачення борошна з незначним
умістом клейковини для поліпшення хлібопекарських властивостей. Вітамін В1 пов’язаний з вуглеводним обміном. Нині, коли
серед населення все більш поширеними стають гіподинамія, незначне фізичне
навантаження і пов’язані з цим надлишкова маса тіла, неврози, ранній
атеросклероз, гіпертонія, усунення В1-вітамінної недостатності набуло
особливої актуальності. З одного боку, зросло споживання легкозасвоюваних
вуглеводів (цукор, кондитерські вироби), що сприяє збільшенню потреби у
вітаміні В1, а з іншого – джерела споживання вітаміну В1
стають незначними, його вміст у харчових продуктах знижується. Каротини використовують у харчовій промисловості як нешкідливі барвники,
причому їх вітамінна активність надає додаткової біологічної цінності
харчовому продукту. Їх застосовують для забарвлення сирів і жирів. Істотним джерелом вітамінів у хлібобулочних виробах є дріжджі,
які використовують для «підняття» тіста. На особливу увагу
заслуговує вітамін Е, що міститься у великій кількості у зародках насіння злакових. На сьогодні розроблено промислові способи відділення зародків від зерна на млинах; мелені зародки можна потім додавати в борошно, що практично не позначиться на смакових якостях хліба. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ 1. Які речовини називаються вітамінами? 2. Дайте визначення поняттям: гіповітаміноз, авітаміноз, поліавітаміноз,
гіпервітаміноз. 3. Охарактеризуйте номенклатуру та класифікацію вітамінів. 4. Вітаміни А, його хімічна будова та біологічна
роль. 5. Вітаміни Д, його хімічна будова та біологічна
роль. 6. Дайте характеристику вітаміну К і К-авітамінозів. 7. Напишіть структурні формули вітамінів Bt і В2 та назвіть основні ознаки їх авітамінозів. 8. Охарактеризуйте біологічну роль вітаміну В3. 9. Напишіть хімічну формулу і поясніть біологічну
роль в організмі вітаміну Bs. 10. Яка хімічна будова
та біологічна роль вітаміну В6? 11. Напишіть структурну
формулу вітаміну С та поясніть основні етапи його окислення. 12. Розкажіть про
біологічну дію вітаміну С та поширення
його в природі. 13. Яка біологічна роль
вітаміну B12? 14. Зазначте роль
вітамінів у харчовій промисловості. |
||||||||||||||||||
