Витамины

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.

Витамины входят в группу органических веществ, разнообразных по строению, с разными физико-химическими свойствами и одинаковых по признаку их абсолютной необходимости для нормальной жизнедеятельности любого организма и выполняющих каталитические функции.

Потребность организма в витаминах по сравнению с другими пищевыми веществами ничтожно мала и выражается либо целыми миллиграммами, либо десятыми и сотыми долями миллиграмма. Однако если с пищей не поступает какой-либо витамин или несколько витаминов, возникают нарушения обмена веществ, которые могут привести к очень тяжелым последствиям и даже смерти. Заболевание такого рода носит название авитаминоз. По признаку растворимости все витамины делят на две группы: водорастворимые и жирорастворимые.

Одно из важнейших условий нормальной жизнедеятельности организма - это относительное постоянство внутренней среды организма (гомеостаз). Витамины входят в состав всех тканей организма в строго определенных количествах, а излишек введенных витаминов выбрасывается механизмами гомеостаза. Это обеспечивает постоянство химического состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды.

Систематический прием больших доз витаминов приводит к гипервитаминозу. Как авитаминоз, так и гипервитаминоз - это заболевание, которое в тяжелых случаях может привести к леталь­ному исходу.

Ни один витамин не работает в организме в том виде, в каком он поступает с пищей. Каждый витамин должен пройти определенные этапы обмена: первый - это всасывание витамина в кишечнике. Здесь необходимы специальные белки - переносчики, которые регулируют процесс всасывания, защищая организм от излишка этих высокоактивных соединений; второй - это достав­ка витамина к органам-мишеням с помощью специфических белков; третий - превращение витаминов в свою активную форму. Витамины в качестве коферментов или простатических групп входят в состав важнейших ферментных систем. Любое нарушение в сложной цепи всасывания, переноса и активации витамина приводит к тому, что он оказывается не в состоянии выполнять свои функции.

Водорастворимые витамины. Витамин В₁ (тиамин) играет важную роль в процессах превращения углеводов в организме. Биоло­гическая активность данного витамина связана с его превращением в организме в коферментную форму - тиаминпирофосфат (ТПФ), который также называется кокарбоксилазой. Тиамин участвует в окислительном декарбоксилировании промежуточных продуктов распада углеводов - пировиноградной и молочной кислот. При увеличении доли углеводов в пищевом рационе и повышении физической нагрузки потребность в тиамине возрастает.

В организм человека тиамин поступает с пищей в свободном виде, а также в виде комплексов с белками и т.д. При недостатке витамина развивается заболевание, получившее название «бери-бери». Оно характерно для тех районов земного шара, где основой питания населения является полированный рис, лишенный данного витамина. Заболевание бери-бери проявляется в резком нарушении углеводного обмена, появлении в крови недоокисленных продуктов углеводного обмена - пировиноградной и молочной кислот. Нарушаются белковый обмен, деятельность желудочно-кишечного тракта, возникают сердечно-сосудистые заболевания, поражаются центральная и периферическая нервные системы. В тяжелых случаях болезнь может привести к летальному исходу.

При В₁-авитаминозе резко снижается аппетит и образование хлороводородной кислоты слизистой желудка. Тиамин и некоторые его производные оказывают положительное действие при переутомлении, бессоннице, невралгиях.

Витамин В₁ распространен весьма широко, встречается в продуктах растительного и животного происхождения. Он содержится в зародышах злаков, оболочке зерна, в орехах, цветной капусте, зеленых частях растений, овсяной и гречневой крупе, хлебе из муки грубого помола, желтке куриного яйца, печени, почках. Очень богаты витамином В₁ дрожжи. Его содержание в продуктах питания зависит от способа получения и технологической обработки и может колебаться в широких пределах. Тиамин хорошо сохраняется в продуктах при низкой влажности (сухие овощи), при выпечке хлеба витамин В₁ практически не разрушается. В кислой среде тиамин устойчив даже при длительном нагревании, а в щелочной среде разрушается.

Суточная потребность в тиамине для взрослого человека составляет в среднем 1,5-2,0 мг, или 0,5-0,6 мг на каждые 1000 ккал потребляемой пищи. Дневная потребность в тиамине может быть удовлетворена потреблением 0,5 л коровьего молока, в котором он содержится в свободном виде. Однако при кипячении молока часть витамина разрушается.

При приготовлении пищи может разрушаться до 30% тиамина. Повышенные температура и давление, а также большое содержание глюкозы в продукте способствуют разрушению 70-80% тиамина. Облучение свежего мяса вызывает разрушение 60% тиамина. Продолжительное хранение мяса в замороженном состоянии приводит к снижению витамина на 20-40%.

Так как витамин B₁ водорастворимый, то при варке пищи значительная его часть переходит в отвары, поэтому их необходимо использовать. Витамин B₁ в организме человека не накапливается, а то количество, которое поступает вместе с пищей, постоянно выводится из организма вместе с мочой, причем этот процесс зависит от состояния организма, количества витамина, поступающего с пищей, и физической нагрузки.

Витамин В₂ (рибофлавин) участвует в окислительно-восстановительных процессах живой клетки. При частичном недостатке рибофлавина у человека наблюдается поражение губ, развиваются стоматит и дерматит на носогубной складке, крыльях носа, веках и ушах. Кроме того, при недостатке рибофлавина развивается конъюнктивит, а в некоторых случаях - катаракта, светобоязнь, возникают нервные расстройства, депрессии или появляется повышенная возбудимость нервной системы. Рибофлавин играет важную роль в регенерации крови.

В₂-гипервитаминоз у людей и животных обычно не наблюдается, так как избыточный рибофлавин выводится из организма.

Источником витамина В₂ для человека служат коровье молоко, яйца, печень, сердце, почки, мясо и дрожжи, небольшое количество его содержится в рыбе, очищенном рисе, макаронных изде­лиях, хлебе из муки первого и высшего сортов, а также фруктах. Рибофлавин плохо растворим в воде, практически не разрушается при пастеризации, стерилизации или замораживании пищевых продуктов в закрытой посуде. При кулинарной обработке, если продукты защищены от воздействия света, его потери незначительны. Он хорошо сохраняется в продуктах в кислых водных растворах в темноте при рН 5-6. В щелочных растворах быстро разрушается. Очень чувствителен к действию света.

Потребность организма в рибофлавине зависит от уровня содержания белка в дневном рационе. Так, при суточном потреблении 100 г белка потребность в витамине В₂ составляет 0,8 мг на каждые 1000 ккал пищевого рациона. Минимальная суточная потребность человека в нем составляет в среднем 2 мг. При беременности, вскармливании молоком потребность в рибофлавине у женщин возрастает. Высокое эмоционально-психическое напряжение повышает потребность организма в этом витамине. Престарелые люди также нуждаются в повышенном (на 20-30%) количестве рибофлавина по сравнению с нормой.

Витамин В₃ (пантотеновая кислота) входит в состав кофермен-та ацетилирования, который обозначают как кофермент А (КоА). Основная функция этого витамина в организме связана с активацией и переносом кислотных (ацильных) остатков. Коэнзим А играет важную роль в окислении и биосинтезе жирных кислот и взаимопревращениях углеводов и жиров, биосинтезе холестерина и фосфолипидов клеточных мембран, в биосинтезе стероидных гормонов. При недостатке пантотеновой кислоты в организме человека и животных наблюдаются поражения кожи и слизистых оболочек внутренних органов, нарушаются биосинтез гормонов надпочечниками и процесс образования антител.

Одним из симптомов В₃-авитаминоза у человека является онемение и жгучая боль в пальцах и подошвах ног. Однако признаки пищевой недостаточности пантотеновой кислоты проявляются редко. Витамин В₃ содержится во многих продуктах как животного, так и растительного происхождения: в печени, почках, яичном желтке, мясе, зерновых, картофеле, капусте. Суточная потребность взрослого человека в этом витамине 10-12 мг, при тяжелом физическом труде и у кормящих женщин - до 20 мг. В нейтральных водных растворах пантотеновая кислота относительно стабильна и может выдержать стерилизацию при 100⁰С в течение 30 мин. При нагревании в водных растворах кислот и щелочей гидролизуется с отщеплением аланина, при кулинарной обработке пищи сохраняется хорошо, но может переходить в воду, в которой варится продукт.

Витамин РР (ниацин) выполняет в организме важные физиологические функции: участвует в тканевом дыхании, входит в состав окислительно-восстановительных ферментов - дегидраз, катализирующих отнятие водорода при окислении органических веществ. Витамин РР принимает участие в углеводном обмене, стимулирует действие инсулина, регулирует ритм сокращения сердечной мышцы и поддерживает функции печени.

Некоторое количество никотиновой кислоты синтезируется в организме из аминокислоты триптофана при участии витамина B₆, поэтому РР-авитаминоз развивается при неполноценном белковом питании и недостатке витамина В₆. Он выражается в поражении кожных покровов и слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта. В результате РР-авитаминоза развивается пеллагра - заболевание, при котором кроме перечисленных возникает расстройство нервной системы, происходит резкое ослабление психики. Заболевание может привести к летальному исходу. До настоящего времени вспышки пеллагры наблюдались в некоторых странах Африки и в Индии, где основным питанием служит кукуруза, бедная триптофаном. Кроме того, кукуруза, рис и другие злаковые содержат никотиновую кислоту в форме пептида, который не разрушается при кулинарной обработке пищи и практически не усваивается организмом.

Источником витамина РР служат печень, почки, рыба, бобовые, фрукты, молоко и дрожжи. В продуктах растительного происхождения значительная доля витамина РР содержится в виде никотиновой кислоты, а в продуктах животного происхождения - в виде никотинамида. Суточная потребность взрослого человека в данном витамине составляет 15-25 мг, или 6,5 мг никотиновой кислоты на каждые 1000 ккал пищевого рациона. При тяжелой физической нагрузке потребность в витамине РР возрастает.

Витамин В₆ (пиридоксин) входит в состав так называемых «пиридоксалевых» ферментов, которые относятся к классам оксидо-редуктаз, трансфераз, гидролаз, лиаз, изомераз. Пиридоксальфос-фат является биологически активной формой витаминов группы В₆. Многочисленные пиридоксальфосфаты (зависимые ферменты) участвуют в регулировании азотистого обмена в организме; катализируют взаимопревращения глутамина, играют первостепенную роль в сопряжении белкового и энергетического обменов; регулируют функцию щитовидной железы и физиологическую активность центральной нервной системы; принимают активное участие в биосинтезе никотиновой кислоты и т.д. Витамины группы В₆ необходимы для нормального жирового обмена, так как они улучшают использование организмом ненасыщенных жирных кислот; влияют на обмен железа и процессы кроветворения, необходимы для нормального обмена кожи.

Витамин B₆ широко распространен в продуктах как животного, так и растительного происхождения. Наиболее богаты этим витамином мясо, рыба, печень, почки, яичные желтки, горох, гречневая, перловая и ячневая крупы, отруби и картофель.

Пиридоксин устойчив как к действию кислорода воздуха, так и к нагреванию, но разрушается на свету. Суточная потребность для взрослого человека составляет 2-3 мг, а при тяжелой физической нагрузке, нервно-психическом напряжении, при работе с радиоактивными веществами и ядохимикатами, а также при лечении антибиотиками и при работе в условиях Крайнего Севера потребность в нем резко возрастает.

Витамин В₁₂ (кобаламин) регулирует процессы кроветворения в костном мозге, способствует биосинтезу холина, лецитина, участвует в образовании нуклеиновых кислот, благотворно влияет на центральную и периферическую нервную систему. Дефицит данного витамина может возникнуть либо при исключении из рациона животных белков, либо при понижении секреции желудочного сока, когда витамин перестает усваиваться организмом. При недо­статке цианкобаламина развивается злокачественное малокровие, нарушается функция нервной системы.

Витамин В₁₂ содержится исключительно в продуктах животного происхождения, синтезируется микрофлорой кишечника. Наиболее богаты им печень, почки, яичные желтки, кисломолочные продукты. Суточная потребность взрослого человека в витамине В₁₂ составляет 3 мкг, которая возрастает при малокровии, при повышенном потреблении белков животного происхождения. Витамин В₁₂ разрушается при длительном воздействии световых лучей.

Витамин Н (биотин) является небелковым компонентом ряда ферментов, регулирующих обмен углеводов и жиров в организме человека и животных. Снижение концентрации биотина в клетке приводит к расстройству механизмов регуляции цикла Кребса и снижает энергетическую эффективность дыхания.

Гиповитаминоз биотина проявляется в шелушении и воспалениях кожи, вялости, сонливости, тошноте, потере аппетита, в виде болей в мышцах, малокровии.

Дефицит биотина в организме может наступить при заболеваниях кишечника, длительном применении антибиотиков и сульфаниламидов, угнетающих деятельность кишечной микрофлоры, синтезирующей данный витамин. К Н-авитаминозу может привести потребление большого количества сырых яичных белков, так как при взаимодействии с авидином (фракция яичного белка) витамин Н не усваивается организмом.

Суточная потребность в биотине для взрослого человека составляет в среднем 30-100 мкг.

Биотин содержится во многих пищевых продуктах: в печени, почках, дрожжах, бобовых, цветной капусте, грибах и орехах. Биотин также синтезируется микрофлорой кишечника.

Витамин В₉ (фолиевая кислота, фолацин) выполняет такие важные функции в организме, как обмен соединений, содержащих один углеродный атом в молекуле (формальдегид, муравьиная кислота), и биосинтез некоторых аминокислот (метионин, серин, гистидин). Установлено также ее участие в процессах кроветворения. При недостатке в организме фолиевой кислоты страдают прежде всего ткани, для которых характерны интенсивный биосинтез ДНК и высокая скорость деления клеток (кроветворная ткань и слизистая кишечника). Может развиваться специфическая анемия.

Витамин В₉ содержится в овощах: салате, капусте, петрушке, томатах, моркови, свекле. Этим витамином богаты также печень, почки, яичный желток, сыр. Суточная потребность в фолиевой кислоте составляет 200 мкг. При тяжелой физической нагрузке и малокровии эта потребность возрастает. Фолиевая кислота устойчива к воздействию кислорода воздуха и высокой температуре, но разрушается на свету.

Витамин С (аскорбиновая кислота) участвует во многих процессах обмена веществ, в частности, в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в организме. Этот витамин необходим для гидроксилирования пролина. Так как образующийся при этом оксипролин используется для синтеза структуры соединительной ткани, то при С-авитаминозе разрыхляются десны, стенки капилляров становятся хрупкими, появляются кровоизлияния, выпадают зубы, понижается способность к образованию иммунных тел в организме. Недостаток в организме человека витамина С приводит к такому заболеванию, как цинга, которая выражается в виде слабости, мышечно-суставных болях, кровоточивости десен и выпадении зубов и т.д.

Витамин С способствует окислению холестерина и участвует в образовании ряда гормонов.

Аскорбиновая кислота содержится в зеленых частях растений (укроп, петрушка, лук и др.), овощах (перец, капуста и др.), ягодах (черная смородина, облепиха, шиповник, крыжовник и др.), яблоках, цитрусовых и других фруктах, а также в некоторых продуктах животного происхождения - печени, почках, молоке и др.

Витамин С разрушается при контакте с кислородом воздуха, особенно при нагревании, а также при взаимодействии с ферментами - аскорбатоксидазой, полифенолоксидазой и др. Это проис­ходит при нарушении целостности клетки, т.е. при измельчении продуктов, содержащих витамин С. Для уменьшения потерь аскорбиновой кислоты овощи перед шинкованием целесообразно бланшировать, чтобы инактивировать аскорбатоксидазу. Витамин С хорошо сохраняется в кислой среде. Следует помнить, что жир способствует сохранению витамина С, так как предохраняет его от контакта с кислородом воздуха. Продукты, содержащие витамин С, при варке следует погружать в кипящую воду и готовить под плотно закрытой крышкой. Хранение готовых блюд и их повторный нагрев также способствуют разрушению витамина С.

Суточная потребность в витамине С составляет 70-100 мг.

В окислительно-восстановительных процессах наряду с витамином С участвует витамин Р (рутин). Он укрепляет стенки капилляров, регулирует их проницаемость, способствует нормализации кровяного давления, повышает активность витамина С.

Витамин Р содержится в черной смородине, рябине, сладком перце, цитрусовых и др. Витамин Р достаточно устойчив в процессе переработки плодов, однако при хранении и консервировании его потери могут достигать значительных размеров. Суточная потребность в витамине Р составляет 35-50 мг.

Жирорастворимые витамины. Витамин А (ретинол) называют витамином роста, так как он необходим для обеспечения пластических процессов роста и формирования тканей организма, нормальной функции слизистых оболочек глаз, дыхательной и пищеварительной систем и мочевыводящих путей. Витамин А обеспечивает ясность видения в темноте, входит в состав зрительного пурпура. При недостатке данного витамина происходит торможение роста организма, наступает общее истощение, нарушается способность зрительного аппарата адаптироваться к различной степени освещенности среды, происходит поражение эпителиальных тканей, в том числе роговицы глаз (развиваются сухость и воспаление, называемое ксерофтальмией).

Ретинол встречается только в продуктах животного происхождения - печени, сливочном масле, сырах, икре осетровых рыб. В продуктах растительного происхождения - в овощах, окрашенных в оранжевый цвет, например, в моркови, ягодах, фруктах, содержится провитамин А - каротин. Ретинол под действием ультрафиолетовых лучей и кислорода воздуха, а также при наличии в жирах продуктов окисления жирных кислот разрушается. Суточная потребность в ретиноле составляет 1,5-2,5 мг, которая возрастает при работе с химическими веществами или работе, требующей напряжения органов зрения (ювелиры, водители и т.д.).

Витамин D (кальциферол) регулирует обмен кальция и фосфора, участвует в формировании скелета. При отсутствии в рационе детей витамина D развивается заболевание - рахит, следствием которого является нарушение нормального отложения фосфата кальция в костной ткани.

У взрослых дефицит кальциферола вызывает потерю аппетита, плохой сон, раздражительность. Развивается кариес зубов, кости становятся хрупкими, возникают частые переломы, трудно заживающие.

Витамин D содержится в основном в продуктах животного происхождения - печени, молочном и рыбьем жире, икре рыб. Суточная потребность в витамине D составляет 2,5 мкг. Причем зимой и при малом солнечном освещении (при работе в шахтах и т.д.) она повышается из-за снижения возможности образования витамина D в коже под действием ультрафиолетовых лучей. Кальциферол устойчив к воздействию высокой температуры и при кулинарной обработке пищи не разрушается.

Витамин Е (токоферол) - один из самых сильных природных антиоксидантов, участвует в окислительно-восстановительных реакциях, обеспечивая нормальное протекание биохимических процессов в организме.

При Е-авитаминозе нарушаются нормальное функционирование и структура многих тканей: развивается мышечная дистрофия, происходят дегенерация спинного мозга и паралич конечностей. Однако Е-авитаминозы наблюдаются очень редко, так как этот витамин откладывается в организме во многих тканях (главным образом в жировой). Его запасы могут обеспечивать потребность организма при полном отсутствии его в пище в течение нескольких месяцев.

Источником токоферола для организма человека являются растительные масла, зеленые части растений, яичные желтки. Витамин Е устойчив к нагреванию, но разрушается под влиянием ультрафиолетовых лучей и при прогоркании масел. Суточная потребность в токофероле составляет 10 мг, которая при тяжелой физической нагрузке возрастает.

Витамин К (филлохинон) способствует синтезу компонентов, участвующих в свертывании крови, положительно влияет на состояние кровеносных сосудов. При его недостатке возникают носовые кровотечения, происходит внутреннее кровоизлияние и т.п.

Источником витамина К являются листовые овощи, цветная и белокочанная капуста, томаты, картофель, печень. Филлохинон синтезируется микрофлорой кишечника. Суточная потребность в витамине К составляет 65-80 мкг. Витамин К устойчив к нагреванию, но разрушается под действием света и в щелочной среде.