2.6.2. Водорастворимые витамины

Водорастворимые витамины всасываются в кровь воротной вены печени, а их избыток выделяется с мочой. Таким образом, создается лишь небольшой резерв свободного витамина, который в большинстве случаев должен постоянно пополняться за счет пищи. Некоторый запас фолиевой кислоты содержится в печени. Истощение резервов может наступить через несколько месяцев для аскорбиновой кислоты и через несколько лет для витамина В₁₂ (также запасаемого в печени). Избыток витаминов этой группы в общем переносится хорошо, не считая побочных эффектов при введении больших доз никотиновой кислоты, аскорбиновой кислоты или пиридоксина.

Аскорбиновая кислота (витамин С). Основной представитель – витамин С, именно в нем чаще всего ощущается недостаток. Витамин впервые выделен из лимона. Основные представители – L-аскорбиновая кислота и ее окисленная форма – дегидроаскорбиновая кислота. Продукты дальнейшего окисления аскорбиновой кислоты витаминной активностью не обладают, поэтому обычно вместо термина «витамин С» используют другое название – аскорбиновая кислота. Аскорбиновая кислота синтезируется растениями из галактозы и глюкозы и большинством животных – из глюкозы. Исключение составляет человек, приматы, морские свинки, некоторые птицы из семейства воробьиных и отдельные виды летучих мышей, в тканях которых не происходит синтез этого витамина. Аскорбиновая кислота (АК) участвует во многих важных ферментативных реакциях, связанных с окислительно-восстановительными превращениями триптофана, оказывает благоприятное действие на функции нервной системы, стимулирует деятельность эндокринных желез, способствует лучшему усвоению железа и нормальному кроветворению, участвует в обеспечении нормальной проницаемости стенок капиллярных сосудов, повышает их эластичность и прочность, повышает сопротивляемость человека к экстремальным воздействиям, препятствует образованию нитрозоаминов – сильных канцерогенов. Витамин С необходим для построения межклеточного вещества, регенерации и заживления тканей, поддержания целостности кровеносных сосудов.

Биологическая роль:

-окислительно-восстановительная функция, т.е. способность обратимо окисляться и восстанавливаться.

Аскорбиновая Дегидроаскорбиновая 2,3-дикетогулонова

кислота кислота кислота

Это обуславливает ведущую роль АК в тканевом метаболизме, связанную с процессами транспорта электронов.

-участие в гидроксилировании пролина (в гидроксипролин), лизина. В отсутствии АК синтезируется нефибриллярный коллаген, что приводит к ухудшению состояния (функции) соединительных тканей.

-АК активизирует ряд ферментов, ингибирует ферменты, содержащие медь.

-АК, наряду с АТФ, необходима для осуществления транспорта железа плазмы и включения его в состав тканевого ферритина.

Признаки авитаминоза:

-при гиповитаминозе: быстрая утомляемость, сонливость, часто бессонница, потеря аппетита.

-при глубокой форме авитаминоза: различные боли в различных частях тела;

-при длительном недостатке АК: цинга, сопровождающаяся признаками Р-авитаминоза, а именно, повышенная проницаемость капилляров, с кровоизлияниями в мышцы, с кровотечением десен с последующим расшатыванием и выпадением зубов, повышением хрупкости костей.

-повреждение функций желез, печени, почек, нарушение функци ЦНС.

В основе указанных признаков С-авитаминоза лежат нарушения белкового обмена метаболизма аминокислот (тирозина, пролина, лизина), синтеза коллагена, эластина. Извращается обмен углеводов. Понижается активность ряда ферментов, катализирующих обмен глюкозы. Нарушается обмен липидов, что приводит к накоплению в тканях свободных жирных кислот. Оказывается нарушенным процесс превращения в печени холестерина в желчные кислоты.

Витамин С обладает антиоксидантной активностью, которая усиливается в присутствии витамина Е и -каротина, являющихся антиоксидантами. Как антиоксидант АК используется в пищевой промышленности при производстве жиров и фруктовых соков, для предотвращения образования в мясных и колбасных изделиях нитрозоаминов из нитритов, добавляемых для сохранения природного цвета продуктов. Витамин С используется также для обогащения соков, водорастворимых напитков и молока.

Человек, как уже отмечалось, в отличие от большинства животных, не способен синтезировать витамин С и источником витамина для организма является пища.

Из продуктов витамином С богаты: шиповник (300–20000 мг%), красный сладкий перец, черная смородина (200–500 мг%), облепиха.

Витамин С очень нестойкий и легко разрушается кислородом воздуха, особенно в присутствии следов железа и меди, неустойчив также к воздействию света. При хранении овощей его содержание быстро уменьшается. Исключение составляет свежая и квашеная капуста. Еще сильнее разрушается витамин С при кулинарной обработке. При жарке и варке потери составляют 30–90%. Очищенный картофель, погруженный в холодную воду теряет 30–50% витамина С, а погруженный в горячую – 25–30%.

Потребность в витамине С – 50–75 мг/сутки. Максимальная доза не должна превышать 500 мг (7,5 мг/кг веса).

Тиамин (витамин В₁). Тиамин открыт в 1906 г., в 1926 г. выделен из рисовой шелухи, а в 1936 г. – осуществлен синтез. Входит в состав ферментов, регулирующих многие важные функции организма, в первую очередь, углеводный обмен, энергетический обмен, а также обмен аминокислот. В₁ необходим для нормальной деятельности центральной и перифирических нервных систем.

В большинстве природных продуктов тиамин встречается в виде дифосфорного эфира – кокарбоксилазы (действующая форма в организме).

Тиамин

Кокарбоксилаза

Из продуктов витамином В₁ богаты яйца, бобовые (фасоль – 0,5 мг%, горох – 0,8 мг%), крупы (овсяная, пшено), свинина (0,5–0,6 мг%). Животные организмы этот витамин не производят. Основными источниками витамина являются хлеб и крупы (овсяная – 0,5 мг%). Витамин В₁ содержится в периферийных частях зерна, и при помоле переходит в отруби. Для увеличения содержания тиамина на мелькомбинатах проводят обогащение муки высшего и I сорта синтетическим тиамином.

Недостаток В₁ приводит к нарушению деятельности центральной нервной системы, а именно к развитию нервного заболевания бери-бери (полиневрит), основными симптомами которого является потеря веса, атрофия мышц, сердечно-сосудистые расстройства и отеки.

Витамин В₁ – неустойчив к окислению, воздействию температуры, света, кислот. В щелочной среде легко разрушается. Так, например витамин разрушается в хлебобулочных изделиях при использовании разрыхлителей (соды, карбоната аммония).

Потребность в витамине В₁ 1,7 мг/сутки. Состав рациона оказывает влияние на потребность в витамине В₁. Пища, богатая углеводами, алкоголь повышают потребность в витамине В₁. С другой стороны, потребность в нем несколько уменьшается при увеличении в рационе жира и белков. Недостаток витамина В₁ приводит к нарушению функций нервной системы (бессонница, раздражительность), пищеварительной системы. У взрослых людей недостаток витамина В₁ проявляется чаще всего при злоупотреблении алкоголем и, если в питании преобладают углеводы, главным образом сахар и кондитерские изделия.

Никотиновая кислота или ниацин (витамин РР). РР витаминной активностью, причем практически одинаковой, обладают два вещества: никотиновая кислота и никотинамид. Именно их и имеют в виду под названием витамин РР.

Никотиновая кислота Никотинамид

Витамин РР входит в состав ферментов, участвующих в клеточном дыхании, обмене углеводов и белков, регулирующих высшую нервную деятельность и функции органов пищеварения. Ниацин способствует усвоению растительного белка, поэтому он важен для лиц, не употребляющих животные белки.

При недостатке витамина РР возможно развитие пеллагры, тяжелого заболевания, приводящего к расстройству слизистой полости рта и желудка, к появлению пятен на коже и нарушению функций сердечно-сосудистой и нервной систем. Следует отметить, что солнечная радиация провоцирует проявление недостатка витамина РР.

Потребность в витамине (в эквиваленте ниацина) – 19 мг/сутки и удовлетворяется в основном мясными продуктами. В зерновых продуктах значительная часть витамина РР находится в трудно усваиваемых формах, кроме того, при размоле зерна теряется до 80% витамина.

Витамин РР может синтезироваться в организме человека из незаменимой аминокислоты триптофана. Следовательно, включение в рацион высокобелковых продуктов снижает потребность в витамине РР.

Витамин РР относительно устойчив к тепловой кулинарной обработке (разрушение ок.20%), не разрушается под действием света, кислорода воздуха, в кислых и щелочных средах.

Витамином РР богаты мясные продукты (2,6–4,7 мг%), особенно печень и почки (3,0–12,0 мг%), рыба (0,7–4 мг%). Молочные продукты и яйца бедны витамином РР, но в виду содержания в них триптофана, также могут быть источником витамина.

Рибофлавин или латкофлафин (витамин В₂). Рибофлавин – стимулятор роста, распространенный в растительном мире и органах животных. Витамин нормализует деятельность нервной и пищеварительной систем, входит в состав ферментов, играющих существенную роль в реакциях окисления во всех тканях человека, а также регулирующих обмен углеводов, белков и жиров. Рибофлавин окрашен в желтый цвет, обладает сильной желто-зеленой флуоресценцией, светочувствителен. Группу родственных В₂ соединений называют флавинами или лиохромами, их более 20.

Впервые рибофлавин описан в 1879 г. как желтый пигмент коровьего масла (это было не индивидуальное вещество), и позже, солода, яиц, печени, свиного сердца. Строение установлено в 1935 г.

Рибофлавин Люмифлавин Люмихром

Как уже говорилось, рибофлавин весьма светочувствителен. При освещении в щелочной среде его молекула теряет 4 углеродных атома из боковой цепи и превращается в люмифлавин. При освещении в нейтральной или кислой среде он превращается в люмихром. Рибофлавин синтезируется большинством высших растений, дрожжами, грибами и плеснями, а также многими бактериями. В тканях животных организмов этот витамин не синтезируется, но в желудочно-кишечном тракте имеются микроорганизмы, которые могут снабдить рибофлавином хозяина.

В животных организмах основной биологической формой витамина В₂ является ФАД (флавиновый кофермент флавинадениндинуклеотид), молекула которого построена из ФМН (флавинмононуклеотид) и адениловой кислоты. ФАД синтезируется в печени, почках и некоторых других тканях при взаимодействии ФМН с АТФ в присутствии фермента.

В качестве кофермента флавинмононуклеотида витамин участвует в ферментных системах, катализирующих транспорт электронов и протонов в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в живом организме.

Признаками авитаминоза В₂ являются заболевания кожи (псориаз, себорея), появление трещин в углах рта, воспаление слизистой оболочки рта, поражение сетчатки и роговой оболочки глаза; затем проявляется ряд заболеваний кроветворной системы и желудочно-кишечного тракта; мышечная слабость и остановка роста у молодых организмов.

Потребность в витамине В₂ составляет 2 мг/сутки. Удовлетворяется в основном за счет молочных продуктов (молоко – 0,15, творог – 0,3, сыр – 0,4 мг%), хлеба (0,1 мг %) и мяса (0,1–0,2 мг%). Из растительных продуктов богаты витамином В₂ бобовые (0,15 мг%), из животных – печень, почки, мясо, сыр, яйца. Дополнительно В₂ поступает в организм также за счет деятельности кишечной микрофлоры.

Витамин В₂ устойчив к нагреванию, окислению и не разрушается в кислой среде. В₂ нестоек к действию восстановителей в щелочной среде, разрушается под действием света.

Фолиевая кислота или фолацин (витамин В₉). Фолиевая кислота (от лат. folium – лист) выделена в 1938 г. Штокштадтом из экстракта печени. Как противоанемический фактор выделена из листьев шпината в 1941 г. Молекула витамина построена из 3-х структурных единиц: производного птеридина, п-аминобензойной и L-глутаминовой кислот.

Фолиевая кислота

Биологическая роль. Фолиевая кислота – предшественник коферментых форм. В свободном виде она может служить акцептором водорода и при этом быть участником окислительно-восстановительных реакций.

Основная биохимическая роль фолиевой кислоты выполняется тетрагидрофолиевой кислотой, способной к переносу одноуглеродных радикалов, связывая их через атомы азота. При этом образуются активные коферментные формы фолатов, которые участвуют в реакциях метаболизма аминокислот и нуклеотидов. (Поэтому под названием фолацин выступают два витамина: фолиевая и тетрагидрофолиевая кислоты.)

Фолиевая кислота необходима для деления клеток, роста органов, нормального развития зародыша и плода, функционирования нервной системы.

Недостаток В₉ приводит к поражениям кроветворной системы (уменьшение числа красных и белых кровяных клеток), анемии, повреждениям ротовой полости, нарушениям работы пищеварительной системы, снижению сопротивляемости организма к заболеваниям. Описанные заболевания имеют место при недостаточности белкового питания, что отрицательно влияет на развитие полезной микрофлоры, синтезирующей фолиевую кислоту в кишечнике.

Фолиевая кислота

7,8-Дигидрофолиевая кислота

5,6,7,8-Тетрагидрофолиевая кислота

Препаратами фолиевой кислоты лечат не только В₉-авитаминоз, но и ряд заболеваний, не являющихся следствием недостатка витамина (атеросклероз, нарушение кроветворения, вызванное применением сульфамидных препаратов; лучевую болезнь, отравление тяжелыми металлами).

Потребность в фолиевой кислоте – 200 мкг/сутки. В наибольших количествах В₉ содержится в свежих зеленых овощах шпинат – 80 мкг%, петрушка – 110 мкг%), цветной капусте, печени, почках (56 мкг%), печени (240 мкг%); в наименьших количествах в мясе и хлебе; в малых количествах – в корнеплодах, рисе, молоке (5 мкг%), причем, при пастеризации молока теряется до 75 % фолиевой кислоты. Основной источник – хлеб (20–30 мкг%). Хлебом удовлетворяется около 50% потребности в витамине.

В₉ очень чувствителен к тепловой обработке в овощах (потери могут составлять 90%) и устойчив в мясных продуктах.

В печени человека, как правило, имеются некоторые запасы фолацина, которые могут предохранять от фолиевой недостаточности в течение 3–6 месяцев.

Кобаламин (витамины В₁₂). Кобаламин – производные кобальтового комплекса коррина – структуры, содержащей 4 остатка дигидропиррола. В₁₂ является наиболее сложным соединением среди витаминов.

Открытие витамина В₁₂ связано с поисками причин заболевания пернициозной анемии (неизлечимая форма малокровия, т.е. болезнь Аддисона-Бирмера), которая, как теперь известно, обусловлена недостатком витаминов В₉ и В₁₂. Было открыто лечебное действие сырой печени при пернициозной анемии и именно из печени впервые был выделен цианокобаламин. При замене группы -CN на -ОН в молекуле цианокобаламина образуется гидроксикобаламин, который в последнее время считается истинным витамином В₁₂.

Биологическая роль. Основные биохимические функции кобаламина заключаются в изомеризации -глутаминовой кислоты, превращении глицина в -оксипропионовый альдегид, лизина – в масляную и уксусную кислоты. Он участвует также в ряде важнейших биохимических реакциях, катализируемых им совместно с фолиевой кислотой, например, в синтезе нуклеиновых кислот.

Кобаламин (витамины В₁₂)

Входит в состав ферментов, участвующих в реакциях обмена аминокислот, нуклеиновых кислот, в процессах кроветворения. При недостаточном потреблении витамина возникает анемия, нарушаются функции нервной системы, появляются слабость, головокружение, одышка, снижается аппетит. Кобаламин применяется в гематологии - для лечения различных хронических анемий и нормализации функции кроветворения; в неврологии – при полиневритах, рассеянном склерозе; для нормализации липидного обмена.

При недостатке витамина В₁₂ наступает слабость, падает аппетит, развивается злокачественное малокровие, нарушается деятельность нервной системы.

Единственным источником витамина В₁₂ являются продукты животного происхождения. Растения не способны синтезировать его. Наибольшее содержание В₁₂ характерно для говяжьей печени (50–100 мкг%) и почек (20–30 мкг%), а также рыбы (10 мкг%), сыров, молока (0,4 мкг%). Потребность в витамине составляет 3 мкг/сутки. Обычно запасов этого витамина в печени человека вполне достаточно, чтобы предохранить от развития авитаминоза В₁₂ в течение 1–2 лет.

Витамин В₁₂ термостабилен, но разрушается при длительном воздействии световых лучей, в кислой и щелочной среде.

Пантотеновая кислота (витамин В₃). Пантотеновая кислота синтезируется зелеными растениями, микроорганизмами, в том числе, микрофлорой млекопитающих.

Пантотеновая кислота

Пантотеновая кислота входит в качестве кофермента А в состав ферментов биологического ацелирования, участвует в биосинтезе и окислении жирных кислот, липидов, синтезе холестерина, стероидных гормонов.

Пантотеновая кислота широко распространена в природе. Витамином богаты печень и почки (2,5–9 мг%) высших животных, гречиха – 2,6 мг%, рис – 1,7–2,1 мг%, яйца – 1,4–2,7 мг%. Недостаточность витамина наблюдается весьма редко, например при длительном голодании. Она проявляется в вялости, появлении дерматита, покалываниях, анемии пальцев ног. Потребность составляет 5–10 мг/сутки и удовлетворяется обычным рационом.

Пантотеновая кислота чувствительна к действию кислот и оснований. При хранении и обработке теряется до 25–50% витамина.

Пиридоксин (витамин В₆). Пиридоксин входит в состав ферментов, участвующих в обмене аминокислот и жирных кислот. Необходим для нормальной деятельности нервной системы, органов кроветворения, печени. Недостаток витамина вызывает дерматиты и приводит к нарушению деятельности центральной нервной системы.

Структура витамина установлена в 1939 г. В зависимости от рН раствора образуются различные формы пиридоксина, а при его окислении образуются пиридоксаль и пиридоксамин, также обладающие витаминной активностью.

Пиридоксин Кислая форма Нейтральная форма Щелочная форма

Пиридоксина гидрохлорид Пиридоксаль Пиридоксамин

Потребность в витамине В₆ – 2 мг/сутки. Наиболее богаты витамином В₆ фасоль и соя (0,9 мг%), мясные продукты (0,3–0,4 мг%). Меньше витамина содержится в рыбе (0,1–0,2 мг%), фруктах и овощах (картофель – 0,3 мг%). Витамин В₆ может частично образовываться в кишечнике человека в результате деятельности микроорганизмов. (Антибиотики подавляют деятельность этих микроорганизмов).

Биотин (витамин Н). Биотин (от нем. haut – кожа) выделен из яичного желтка. Входит в состав ферментов, регулирующих обмен липидов, углеводов, аминокислот и жирных кислот.

Витамин Н

В общем, биотин способствует нормальному росту организмов, начиная с дрожжей и некоторых бактерий, и заканчивая высшими животными. Признаки Н-авитаминоза: депигментация кожи и развитие специфического экзематозного дерматита, а также торможение роста и нервное расстройство. Биотин необходим всем клеткам, а содержание его в клетках злокачественных опухолей всегда повышено.

Потребность в биотине составляет 0,1–0,3 мг/сут и легко удовлетворяется за счет биосинтеза в микрофлоре кишечника. Биотин содержится также в большинстве пищевых продуктов: печень и почки – 80–140 мкг%, яйца – 28 мкг%, соя – 60 мкг%, горох – 20 мкг%, молоко содержит до 3 мкг%. Витамин практически не разрушается в процессе кулинарной обработки.

Природным антивитамином биотина является белок сырых яиц авидин, способный связывать биотин в нерастворимый комплекс и вызывать авитаминоз.