Витамины и питание

ПЛАН.

Стр.

Введение.

1. История открытия витаминов.

2. Общее понятие об авитаминозах; гипо- и гипервитаминозы.

3. Классификация витаминов.

3.1. Витамины, растворимые в жирах.

3.2. Витамины, растворимые в воде.

3.3.1. Витамин B2 (рибофлавин).

3.3.2. Содержание витамина В2 в некоторых продуктах и

потребность в нем.

3.3.3. Роль в обмене веществ.

3.4. Витамин PP (антипеллагрический витамин, никотинамид).

3.4.1. Химическая природа витамина PP.

3.4.2. Содержание витамина РР в некоторых продуктах и

потребность в нем.

3.4.3. Роль в обмене веществ.

3.5. Витамин В6 (пиридоксин).

3.5.1. Содержание витамина В6 в некоторых продуктах и

потребность в нем.

3.5.2. Роль в обмене веществ.

3.6. Витамин С (аскорбиновая кислота).

3.6.1. Химическая природа витамина С.

3.6.2. Содержание витамина С в некоторых продуктах и

потребность в нем.

3.6.3. Роль в обмене веществ.

3.7. Витамин Р (витамин проницаемости, цитрин).

3.7.1. Химическая природа витамина Р.

3.8. Витамин В12 (антианемический витамин, кобаламин).

3.8.1. Химическая природа витамина В12.

3.8.2. Роль в обмене веществ.

4. Немного о зелени.

Заключение.

Литература.

Введение.

Ко второй половине 19 века было выяснено, что пищевая ценность продуктов питания определяется содержанием в них в основном следующих веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды.

Считалось общепризнанным, что если в пищу человека входят в определенных количествах все эти питательные вещества, то она полностью отвечает биологическим потребностям организма. Это мнение прочно укоренилось в науке и поддерживалось такими авторитетными физиологами того времени, как Петтенкофер, Фойт и Рубнер.

Однако практика далеко не всегда подтверждала правильность укоренившихся представлений о биологической полноценности пищи.

Практический опыт врачей и клинические наблюдения издавна с несомненностью указывали на существование ряда специфических заболеваний, непосредственно связанных с дефектами питания, хотя последнее полностью отвечало указанным выше требованиям. Об этом свидетельствовал также многовековой практический опыт участников длительных путешествий. Настоящим бичом для мореплавателей долгое время была цинга; от нее погибало моря ков больше, чем, например, в сражениях или от кораблекрушений. Так, из 160 участников известной экспедиции Васко де Гама прокладывавшей морской путь в Индию,100 человек погибли от цинги.

История морских и сухопутных путешествий давала также ряд поучительных примеров, указывавших на то, что возникновение цинги может быть предотвращено, а цинготные больные могут быть вылечены, если в их пищу вводить известное количество лимонного сока или отвара хвои.

Таким образом, практический опыт ясно указывал на то, что цинга и некоторые другие болезни связанны с дефектами питания, что даже самая обильная пища сама по себе еще далеко не всегда гарантирует от подобных заболеваний и что для предупреждения и лечения таких заболеваний необходимо вводить в организм какие-то дополнительные вещества, которые содержатся не во всякой пище.

1. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ВИТАМИНОВ.

Экспериментальное обоснование и научно-теоретическое обобщение этого многовекового практического опыта впервые стали возможны благодаря открывшем новую главу в науке исследованием русского ученого Николая Ивановича Лунина, изучавшего в лаборатории Г.А.Бунге роль минеральных веществ в питании.

Н.И.Лунин проводил свои опыты на мышах, содержавшихся на искусственно приготовленной пище. Эта пища состояла из смеси очищенного казеина (белок молока), жира молока, молочного сахара, солей, входящих в состав молока и воды. Казалось, налицо были все необходимые составные части молока; между тем мыши, находившееся на такой диете, не росли, теряли в весе, переставали поедать даваемый им корм и, наконец, погибали. В то же время контрольная партия мышей, получившая натуральное молоко, развивалась совершенно нормально. На основании этих работ Н.И.Лунин в 1880 г. пришел к следующему заключению: «...если, как вышеупомянутые опыты учат, невозможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахаром, солями и водой, то из этого следует, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания».

Это было важное научное открытие, опровергавшее установившееся положения в науке о питании. Результаты работ Н.И.Лунина стали оспариваться; их пытались объяснить, например, тем, что искусственно приготовленная пища, которой он в своих опытах кормил животных, была якобы невкусной.

В 1890 г. К.А.Сосин повторил опыты Н.И.Лунина с иным вариантом искусственной диеты и полностью подтвердил выводы Н.И.Лунина. Все же и после этого безупречный вывод не сразу получил всеобщее признание.

Блестящим подтверждением правильности вывода Н.И.Лунина установлением причины болезни бери-бери, которая была особенно широко распространена в Японии и Индонезии среди населения, питавшегося, главным образом, полированным рисом.

Врач Эйкман, работавший в тюремном госпитале на острове Ява, в 1896 году подметил, что куры, содержавшиеся во дворе госпиталя и питавшиеся обычным полированным рисом, страдали заболеванием, напоминающим бери-бери, после перевода кур на питание неочищенным рисом болезнь проходила.

Наблюдения Эйкмана, проведенные на большом числе заключенных в тюрьмах Явы, также показали, что среди людей, питавшихся очищенным рисом, бери-бери заболевал в среднем один человек из 40, тогда как в группе людей, питавшихся неочищенным рисом, ею заболевал лишь один человек из 10000.

Таким образом, стало ясно, что в оболочке риса (рисовых отрубях) содержится какое-то неизвестное вещество, предохраняющее от заболевания бери-бери. В 1911 году польский ученый Казимир Функ выделил это вещество в кристаллическом виде (оказавшееся, как потом выяснилось, смесью витаминов); оно было довольно устойчивым по отношению к кислотам и выдерживало, например, кипячение с 20%-ным раствором серной кислоты. В щелочных растворах активное начало, напротив, очень быстро разрушалось. По своим химическим свойствам это вещество принадлежало к органическим соединениям и содержало аминогруппу. Функ пришел к заключению, что бери-бери является только одной из болезней, вызываемых отсутствием каких-то особых веществ в пище.

Несмотря на то, что эти особые вещества присутствуют в пище, как подчеркнул ещё Н.И.Лунин, в малых количествах, они являются жизненно необходимыми. Так как первое вещество этой группы жизненно необходимых соединений содержало аминогруппу и обладало некоторыми свойствами аминов, Функ (1912) предложил назвать весь этот класс веществ - витаминами (лат, vitamin-амин жизни). Впоследствии, однако, оказалось, что многие вещества этого класса не содержат аминогруппы. Тем не менее, термин «витамины» настолько прочно вошел в обиход, что менять его не имело уже смысла.

После выделения из пищевых продуктов вещества, предохраняющего от заболевания бери-бери, был открыт ряд других витаминов. Большое значение в развитии учения о витаминах имели работы Гопкинса, Степпа, Мак Коллума, Мелэнби и многих других учёных.

В настоящее время известно около 20 различных витаминов. Установлена и их химическая структура; это дало возможность организовать промышленное производство витаминов не только путём переработки продуктов, в которых они содержаться в готовом виде, но и искусственно, путём их химического синтеза.

2. ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ ОБ АВИТАМИНОЗАХ; ГИПО- И ГИПЕРВИТАМИНОЗЫ.

Болезни, которые возникают вследствие отсутствия в пище тех или иных витаминов, стали называть авитаминозами. Если болезнь возникает вследствие отсутствия нескольких витаминов, её называют полиавитаминозом. Однако типичные по своей клинической картине авитаминозы в настоящее время встречаются довольно редко. Чаще приходиться иметь дело с относительным недостатком какого-либо витамина; такое заболевание называется гиповитаминозом. Если правильно и своевременно поставлен диагноз, то авитаминозы и особенно гиповитаминозы легко излечить введением в организм соответствующих витаминов.

Чрезмерное введение в организм некоторых витаминов может вызвать заболевание, называемое гипервитаминозом.

В настоящее время многие изменения в обмене веществ при авитаминозе рассматривают как следствие нарушения ферментных систем. Известно, что многие витамины входят в состав ферментов в качестве компонентов их простатических или коферментных групп.

Многие авитаминозы можно рассматривать как патологические состояния, возникающие на почве выпадения функций тех или других коферментов. Однако в настоящее время механизм возникновения многих авитаминозов ещё неясен, поэтому пока ещё не представляется возможным трактовать все авитаминозы как состояния, возникающие на почве нарушения функций тех или иных коферментных систем.

С открытием витаминов и выяснением их природы открылись новые перспективы не только в предупреждении и лечении авитаминозов, но и в области лечения инфекционных заболеваний. Выяснилось, что некоторые фармацевтические препараты (например, из группы сульфаниламидных) частично напоминают по своей структуре и по некоторым химическим признакам витамины, необходимые для бактерий, но в то же время не обладают свойствами этих витаминов. Такие «замаскированные под витамины» вещества захватываются бактериями, при этом блокируются активные центры бактериальной клетки, нарушается её обмен и происходит гибель бактерий.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ.

В настоящее время витамины можно охарактеризовать как низкомолекулярные органические соединения, которые, являясь необходимой составной частью пищи, присутствуют в ней в чрезвычайно малых количествах по сравнению с основными её компонентами.

Витамины - необходимый элемент пищи для человека и ряда живых организмов потому, что они не синтезируются или некоторые из них синтезируются в недостаточном количестве данным организмом. Витамины - это вещества, обеспечивающее нормальное течение биохимических и физиологических процессов в организме. Они могут быть отнесены к группе биологически активных соединений, оказывающих своё действие на обмен веществ в ничтожных концентрациях.

Витамины делят на две большие группы:1- витамины, растворимые в жирах, и 2-витамины, растворимые в воде. Каждая из этих групп содержит большое количество различных витаминов, которые обычно обозначают буквами латинского алфавита. Следует обратить внимание, что порядок этих букв не соответствует их обычному расположению в алфавите и не вполне отвечает исторической последовательности открытия витаминов.

В приводимой классификации витаминов в скобках указаны наиболее характерные биологические свойства данного витамина - его способность предотвращать развития того или иного заболевания. Обычно названию заболевания предшествует приставка «анти», указывающая на то, что данный витамин предупреждает или устраняет это заболевание.

3.1. ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ЖИРАХ.

Витамин A (антиксерофталический).

Витамин D (антирахитический).

Витамин E (витамин размножения).

Витамин K (антигеморрагический)

3.2. ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ.

Витамин В1 (антиневритный).

Витамин В2 (рибофлавин).

Витамин PP (антипеллагрический).

Витамин В6 (антидермитный).

Пантотен (антидерматитный фактор).

Биотин (витамин Н, фактор роста для грибков, дрожжей и бактерий, антисеборейный).

Инозит. Парааминобензойная кислота (фактор роста бактерий и фактор пигментации).

Фолиевая кислота (антианемический витамин, витамин роста для цыплят и бактерий).

Витамин В12 (антианемический витамин).

Витамин В15 (пангамовая кислота).

Витамин С (антискорбутный).

Витамин Р (витамин проницаемости).

Многие относят также к числу витаминов холин и непредельные жирные кислоты с двумя и большим числом двойных связей. Все вышеперечисленные растворимые в воде витамины, за исключением инозита и витаминов С и Р, содержат азот в своей молекуле, и их часто объединяют в один комплекс витаминов группы В.

3.3. ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ.

3.3.1. ВИТАМИН В2 (рибофлавин).

Химическая природа и свойства витамина В2.

Выяснению структуры витамина В2 помогло наблюдение, что все активно действующие на рост препараты обладали жёлтой окраской и желто-зелёной флоуресценцией. Выяснилось, что между интенсивностью указанной окраски и фактором стимулирующим рост препарата в определённых условиях имеется параллелизм.

Вещество желто-зеленной флуоресценцией, растворимое в воде, оказалось весьма распространенным в природе; оно относится к группе естественных пигментов, известных под названием флавинов.К ним принадлежит например флавин молока (лактофлавин). Лактофлавин удалось выделить в химически чистом виде и доказать его тождество с витамином В2.

Витамин В2 - желтое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, разрушающееся при облучении ультрафиолетовыми лучами с образованием биологически неактивных соединений(люмифлавин в щелочной среде и люмихром в нейтральной или кислой).

В
итамин В2 представляет собой метилированное производное изоаллоксазина, к которому в положении 9 присоединён спирт рибитол; поэтому витамин В2 часто называют рибофлавином, т.е. флавином, к которому присоединён пятиатомный спирт рибитол:

Наличие активных двойных связей в циклической структуре рибофлавина обуславливает некоторые химические реакции, лежащие в основе его биологического действия. Присоединяя водород по месту двойных связей, окрашенный рибофлавин легко превращается в бесцветное лейкосоединение. Последнее, отдавая при соответствующих условиях водород, снова переходит в рибофлавин, приобретая окраску. Таким образом, химические особенности строения витамина В2 и обусловленные этим строением свойства предопределяют возможность участия витамина В2 в окислительно-восстановительных процессах.

3.3.2. СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА В2 В НЕКОТОРЫХ ПРОДУКТАХ И ПОТРЕБНОСТЬ В НЕМ.

Витамин В2 широко распространен во всех животных и растительных тканях. Он встречается либо в свободном состоянии (например, в молоке, сетчатке), либо, в большинстве случаев, в виде соединения, связанного с белком. Особенно богатым источником витамина В2 являются дрожжи, печень, почки, сердечная мышца млекопитающих, а также рыбные продукты. Довольно высоким содержанием рибофлавина отличаются многие растительные пищевые продукты.

Ежедневная потребность человека в витамине В2, по-видимому, равняется 2-4 мг рибофлавина.

3.3.3. РОЛЬ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ.

Витамин В2 встречается во всех растительных и животных тканях, хотя и в различных количествах. Это широкое распространение витамина В2 соответствует участию рибофлавина во многих биологических процессах. Действительно, можно считать твёрдо установленным, что существует группа ферментов, являющихся необходимыми звеньями в цепи катализаторов биологического окисления, которые имеют в составе своей простатической группы рибофлавин. Эту группу ферментов обычно называют флавиновыми ферментами.К ним принадлежат, например, желтый фермент, диафораза и ци-тохромредуктаза. Сюда же относятся оксидазы аминокислот, которые осуществляют окислительное дезаменирование аминокислот в животных тканях. Витамин В2входит в состав указанных коферментов в виде фосфорного эфира. Так как указанные флавиновые ферменты находятся во всех тканях, то недостаток в витамине В2 приводит к падению интенсивности тканевого дыхания и обмена веществ в целом, а следовательно, и к замедлению роста молодых животных.

В последнее время было установлено, что в состав простетических групп ряда ферментов, помимо флавоновой группы, входят атомы металлов(Cu,Fe,Mo).

3.4. ВИТАМИН РР (антипеллагрический витамин, никотинамид).

При отсутствии витамина РР (от английского pellagra preventing) в пище, у человека возникает заболевание, получившее название пеллагры.

3.4.1. ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВИТАМИНА РР.

Антипеллагрическим витамином является никотиновая кислота или её амид. Никотиновая кислота была известна химикам ещё с 1867 года, но только 70 лет спустя, было установлено, что это относительно простое и хорошо изученное вещество играет роль важнейшего витамина.

Никотиновая кислота представляет собой белое кристаллическое вещество хорошо растворимое в воде и спирте. При кипячении и автоклавировании биологическая активность никотиновой кислоты не изменяется.

5Никотиновая кислота Амид никотиновой кислоты

Активностью антипеллагрического витамина обладает как сама никотиновая кислота, так и амид никотиновой кислоты.

По-видимому, в организме свободная никотиновая кислота быстро превращается в амидникотиновой кислоты, который и является истинным антипеллагрическим витамином.

При введении никотиновой кислоты людям и животным, страдающим пеллагрой, все признаки заболевания исчезают.

3.4.2. СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА РР В НЕКОТОРЫХ ПРОДУКТАХ И ПОТРЕБНОСТЬ В НЁМ.

Антипеллагрический витамин довольно широко распространён в природе, благодаря чему пеллагра при нормальном питании встречается редко. Большое количество витамина РР находится в рисовых отрубях, где содержание его доходит почти до 100 мг%. В дрожжах и пшеничных отрубях, в печени рогатого скота и свиней также содержится довольно значительное количество этого витамина.

Растения и некоторые микробы, а также, по-видимому, и некоторые животные (крысы)способны синтезировать антипеллагрический витамин и поэтому могут развиваться нормально и без поступления извне. В настоящее время выяснено, что РР может синтезироваться в организме из триптофана; недостаток триптофана в питании или нарушение его нормального обмена играет, поэтому, важную роль в возникновении пеллагры. Человек, по-видимому не обладает достаточной способностью к синтезу антипеллагрического витамина, и доставка никотиновой кислоты или её амида с пищей необходима, особенно при диете, не содержащей соответствующего количества триптофана и пиридоксина, например, при резком преобладании в пищевом рационе кукурузы (маиса). Суточная потребность в этом витамине для людей исчисляется в 15-25 мг для взрослых и 15 мг для детей.

3.4.3. РОЛЬ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ.

Никотиновая кислота, точнее, её амид, играет исключительно важную роль в обмене веществ. Достаточно сказать, что в состав ряда коферментных групп, катализирующих тканевое дыхание, входит амид никотиновой кислоты.

Отсутствие никотиновой кислоты в пище приводит к нарушению синтеза ферментов, катализирущих окислительно-восстановительные реакции, и ведет к нарушению механизма окисления тех или иных субстратов тканевого дыхания.

Избыток никотиновой кислоты выводится из организма с мочой в виде главным образом N1-метилникотинамида и частично некоторых других ее производных.

3.5. ВИТАМИН В6 (ПИРИДОКСИН).

Химическая природа и свойства витамина В6.

В
ещества группы витамина В6 по своей химической природе являются производными пиридина. Одно из них – пиридоксин (2-метил-3окси-4,5-диокси-метилпиридил) - белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и спирте.

Пиридоксин устойчив по отношению к кислотам и щелочам (например, 5 н. концентрации), но легко разрушается под влиянием света при pH=6,8.

3.5.1. СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА В6 В НЕКОТОРЫХ ПРОДУКТАХ И ПОТРЕБНОСТЬ В НЁМ.

Витамин В6 весьма распространён в продуктах как живого, так и растительного происхождения. Особенно богаты им рисовые отруби, а также зародыши пшеницы, бобы, дрожжи, а из животных продуктов - почки, печень и мышцы.

Потребность человека в этом витамине точно не установлена, но при некоторых формах дерматитов, не поддающихся излечению витамином РР или другими витаминами, внутривенное введение 10-100 мг пиридоксина давало положительный лечебный эффект. Предполагают, что потребность организма человека в этом витамине составляет приблизительно 2 мг в день.

У человека недостаточность витамина В6, чаще всего, возникает в результате длительного приёма сульфаниломидов или антибиотиков - синтомицина, левомицина, биомицина, угнетающих рост кишечных микробов, в норме синтезирующих пиридоксин в количестве, достаточном для частичного покрытия потребности в нём организма человека.

3.5.2. РОЛЬ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ.

Два производных пиридоксина - пиридоксаль и пиридоксамин, играют важную роль в обмене аминокислот. Фосфорилированный пиридоксаль (фосфо-пиридоксаль) участвует в реакции переаминирования - переносе аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту. Другими словами, система фосфопиридоксаль-фосфопиродоксамин выполняет коферментную функцию в процессе переаминирования.

Кроме того, было показано, что фосфопиридоксаль является коферментом декарбоксилаз некоторых аминокислот. Таким образом, две реакции азотистого обмена: переаминирование и декарбоксилирование аминокислот осуществляются при помощи одной и той же коферментной группы, образующейся в организме из витамина В6. Далее установлено, что фосфопиридоксаль играет коферментную роль превращения триптофана, которое, по-видимому, и ведёт к биосинтезу никотиновой кислоты, а также в превращениях ряда серосодержащих и оксиаминокислот.

3.6. ВИТАМИН С (АСКОРБИНОВАЯ КИСЛОТА).

К числу наиболее известных с давних времён заболеваний, возникающих на почве дефектов в питании, относится цинга, или скорбут. В средине века в Европе цинга была одной из страшных болезней, принимавший иногда характер повального мора. Наибольшее число жертв цинга уносила в могилу в зимнее и весеннее время года, когда население европейских стран было лишено возможности получать в достаточном количестве свежие овощи и фрукты.

Окончательно вопрос о причинах возникновения и способов лечения цинги был разрешен экспериментально лишь в 1907-1912 гг. в опытах на морских свинках. Оказалось, что морские свинки, подобно людям, подвержены заболеванию цингой, которая развивается на почве недостатков в питании.

Стало очевидным, что цинга возникает при отсутствии в пищеособого фактора. Этот фактор, предохраняющий от цинги, получил название витамина С, антицинготного, или антискорбутного, витамина.

3.6.1. ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВИТАМИНА С.

Химическая природа аскорбиновой кислоты была выяснена после выделения её в кристаллической форме из ряда животных и растительных продуктов, особенно большое значение в ряду этих исследований имели работы А.Сент-Дьердьи и Хэворта.

С
троение витамина С было окончательно установлено синтезом его из L-ксилозы. Витамин С получил название L-аскорбиновой кислоты.

Как видно из формулы, аскорбиновая кислота является ненасыщенным соединением и не содержит свободной карбоксильной группы. Кислый характер этого соединения обусловлен наличием двух фенольных гидроксилов, способных к диссоциации с отщеплением водородных ионов, по-видимому, в основном у третьего углеродного атома.

L-Аскорбиновая кислота представляет собой кристаллическое соединение, легко растворимое в воде с образованием кислых растворов. Наиболее замечательной особенностью этого соединения является его способность к обратимому окислению (дегидрированию) с образованием дегидроаскорбиновой кислоты.

Таким образом, L-Аскорбиновая кислота и её дегидроформа образуют окислительно-восстановительную систему, которая может, как отдавать, так и принимать водородные атомы, точнее электроны и протоны. Обе эти формы обладают антискорбутным действием. В присутствии широко распространенного в растительных тканях фермента - аскорбиноксидазы, или аскорбиназы, аскорбиновая кислота окисляется кислородом воздуха с образованием дегидроаскорбиновой кислоты и перекиси водорода.

Аскорбиновая кислота, особенно её дегидроформа, является весьма неустойчивым соединением. Превращение в дикетоулоновую кислоту, не обладающую витаминной активностью, является необратимым процессом, который заканчивается обычно окислительным распадом. Наиболее быстро витамин С разрушается в присутствии окислителей в нейтральной или щёлочной среде при нагревании. Поэтому при различных видах кулинарной обработки пищи часть витамина С обычно теряется. Аскорбиновая кислота обычно разрушается также и при изготовлении овощных и фруктовых консервов. Особенно быстро витамин С разрушается в присутствии следов солей тяжелых металлов (железо, медь). В настоящее время, однако, разработаны способы приготовления консервированных фруктов и овощей с сохранением их