ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

Витамины группы А (Ретинол)

Витамин А (ретинол) известен в виде трех витаминов: А₁, А₂ и цис-формы витамина А₁. С химической точки зрения витамин А₁ представляет собой 20-атомный циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из шестичленного кольца (β-ионона), двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы.

Рис. Строение витамина А₁ и А₂

Витамин А₂ отличается отА₁ наличием дополнительной двойной связи между 3 и 4-м углеродными атомами в кольце β-ионона.

Витамины группы А существуют в виде стереоизомеров, несколько отличающихся по биологической активности. Витамины группы А хорошо растворимы в жирах и жировых растворителях: хлороформе, бензоле, ацетоне, эфире, спиртах и др. В организме человека и животных витамины группы А легко окисляются под действием специфических ферментов с образованием соответствующих цис-транс-альдегидов - ретиналей, т. е. альдегидов витамина А.

Витамин А может откладываться в печени в форме более устойчивых сложных эфиров с уксусной или пальмитиновой кислотой. Запас этот при необходимости используется организмом.

Признаки недостаточности витамина А у человека и животных: торможение роста, похудание и общее истощение организма, сухость кожи, ксерофтальмия («сухие глаза»), сухость слизистых оболочек, стерильность самцов, «куриная слепота». Последняя используется для ранней диагностики недостаточности витамина А. «Куриная слепота» выражается в том, что организм теряет способность различать предметы в сумерках, хотя больные днем видят нормально.

При гипервитаминозе А наблюдается воспаление глаз, выпадение волос, общее истощение организма. При этом теряется аппетит, наблюдаются головные боли, бессонница, тошнота и рвота.

Суточная потребность в витамине А для взрослого человека составляет 1 - 2,5 мг, α-каротина - 2 - 5 мг. Основной тканью, где накапливается витамин А у человека, служит печень, содержащая в норме около 20 мг этого витамина на 100 г массы.

Источники витамина А:

Витамин А широко распространен в природе. Он содержится только в продуктах животного происхождения: в печени крупного рогатого скота, свиней, птиц, в желтке яиц, сливочном масле, мясе и рыбе. Особенно много свободного витамина А в жирах печени рыб.

В растениях витамин А не встречается, но многие растения содержат провитамин А - каротиноиды, которые в организме человека и животных ферментативным путем могут превращаться в витамин А. Известно три типа каротиноидов: α-, β- и γ-ка-ротины, отличающиеся как по химическому строению, так и по биологической активности. Наибольшей биологической активностью обладает β-каротин, так как он содержит два β-иононовых кольца и при его гидролитическом распаде под действием фермента каротиназы (каротиндиоксигеназы) образуется две молекулы витамина А.

Рис. Схема превращения β-каротина (провитамина А) в ретинол (витамин А)

При гидролитическом расщеплении α- и γ-каротина образуется по одной молекуле витаминаА, так как эти провитамины содержат по одному β-иононовому кольцу. Степень усвоения каротиноидов и свободного витамина А зависит от содержания жиров в пище.

Из плодов до вольно высокое содержание каротина лишь в облепихе и рябине (8,0 мг на 100 г), затем в черной смородине (0,7 мг на 100 г), в цитрусовых (апельсинах, мандаринах, лимонах), а также в персиках (0,4...0,5 мг) и гораздо меньше его в вишне, землянике, малине (не более 0,3 мг на 100 г). В других плодах и овощах содержание каротина не превышает 0,2 мг на 100 г или он содержится в следовых количествах.

Однако оранжевая окраска плодов и овощей не всегда является признаком высокого содержания каротина. Так, оранжевая окраска цитрусовых обусловлена наличием криптоксантина. Довольно часто оранжевая окраска каротиноидов маскируется другими пигментами, чаще хлорофиллом. Это наблюдается в петрушке, шпинате и щавеле.

При приготовлении пищи надо иметь в виду, что витаминА, как и каротин, устойчив к температуре в процессе варки, но чувствителен к свету и кислороду воздуха, поэтому продукты, содержащие этот витамин, теряют его при неправильном хранении. Витамин А и каротин включаются в обменные процессы только в том случае, если пища, содержащая их, одновременно содержит жир. Поэтому продукты, богатые витамином А, рекомендуется готовить с растительным маслом.

Физиологическая функция. Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, образуя при этом перекиси, которые, в свою очередь, повышают скорость окисления других соединений. Витамин А влияет на барьерную функцию кожи, слизистых оболочек, на проницаемость клеточных мембран и биосинтез их компонентов. Действие витамина А связывают с его вероятной причастностью к синтезу белка. Витамина А участвует в построении зрительного пигмента (родопсина).

Витамины группы D (кальциферол)

Эта группа витаминов представлена в виде нескольких соединений, отличающихся по строению и биологической активности. Для человека и животных активными препаратами являются витамины D₂ - эргокальциферол и D₃ - холекальциферол. В растениях содержатся провитамины витаминов группы D - фитостерины - метиленциклоартенол, кампестерин, ситостерин, стигмастерин, которые под действием ультрафиолетовых лучей в организме животных и человека превращаются в витамины группы D.

С химической точки зрения фитостерины представляют собой одноатомные ненасыщенные циклические спирты, в основе структуры которых лежит кольцо фенантрена.

Рис. Витамин D: эргокальциферол и холекальциферол

Недостаток витамина D в рационе детей приводит к возникновению рахита, в основе которого лежат изменения фосфорно-кальциевого обмена и нарушение отложения в костной ткани фосфата кальция. Развивается остеомаляция - размягчение костей; кости становятся мягкими и под тяжестью тела принимают уродливые формы. Признаки рахита у детей: плоский затылок, кривые ножки, относительно большая голова, увеличенный живот, куриная грудка. При рахите у грудных детей происходит задержка появления первых зубов.

У взрослых дефицит кальциферола вызывает потерю аппетита, плохой сон, раздражительность. Развивается кариес зубов, кости становятся хрупкими, возникают частые переломы, трудно заживающие. При D-авитаминозе нарушаются процесс всасывания кальция и фосфора в кишечнике и транспортировка фосфата кальция в костную ткань.

Суточная потребность в витамине:

для детей колеблется 12 - 25 мкг (1 мкг равен 0,001 мг) в зависимости от возраста, физиологического состояния организма, соотношения солей фосфора и кальция в рационе. Если человек получает достаточную дозу ультрафиолетового облучения (солнечных лучей), у него нет необходимости в дополнительных количествах витамина D. У беременных женщин и кормящих матерей потребность в этом витамине возрастает в связи с повышенным обменом веществ.

Источники витамина: Наибольшее количество витамина D содержится в продуктах животного происхождения: сливочном масле, желтке яиц, печени, жирах, в том числе в рыбьем жире. Из растительных продуктов наиболее богаты провитамином D растительные масла (подсолнечное, оливковое и др.); много витамина D в дрожжах. Витамин D чувствителен к свету и кислороду воздуха.

Физиологическая функция. Хотя витамин D сам по себе не обладает биологической активностью, он служит предшественником 1,25-дигидроксихолекальциферола, который выполняет роль гормона.

Витамины группы Е (Токоферол)

Витамин Е (токоферол) представляет группу близких по химическому строению соединений. В настоящее время известно 8 природных соединений, обладающих биологической активностью витамина Е. Наиболее известным из них является α-токоферол.

Молекула токоферолов состоит из ароматического кольца и длинной изопреноидной боковой цепи.

Молекулы различных токоферолов (α, β, γ и др.) отличаются друг от друга числом и расположением метальных групп в бензольном кольце.

Рис. Витамин Е: α-, β- и γ-токоферолы

При недостатке витамина Е наблюдаются шелушение кожи, мышечная слабость, дегенерация печени.

Человек получает достаточное количество витамина Е с расти­тельными маслами. Недостаточность его отмечена в некоторых тро­пических странах, где основным источником пищи являются угле­воды, тогда как жиры употребляются в незначительных количествах.

Физиологическая функция. Витамин Е - один из самых сильных антиоксидантов. Он предохраняет от окисления в первую очередь полиненасыщенные жирные кислоты и препятствует тем самым образованию вредных для живых организмов органических перекисей. Витамин Е защищает витамин А от окислительного разрушения, усиливая тем самым снабжение организма витамином А. При недостатке витамина Е наблюдается снижение интенсивности дыхания, так как витамин Е участвует в цепи переноса электронов от восстановленных анаэробных дегидрогеназ. Витамин Е регулирует синтез убихинона (кофермента О), т. е. выполняет роль «ловушки» свободных радикалов.

Наиболее достоверна роль витамина Е в защите жирных кислот в составе липидов клеточных биомембран от окислительного разрушения, нарушающего нормальное функционирование мембранных структур клетки.

Суточная потребность в витамине Е для взрослых составляет 20 - 30 мг, при большой нагрузке (беременности, тяжелом физическом труде), а также с возрастом она увеличивается.

Источники витамина Е:

Важнейшим источником являются растительные масла (подсолнечное, оливковое, хлопковое, соевое, кукурузное и др.), а также листовые овощи - салат и капуста. Достаточно большое количества витамина содержится в зерновках злаковых.

Витамины группы К (нафтохинон)

Витамин К представлен двумя соединениями. К группе витаминов К относятся два типа хинонов (витамины К₁ и К₂) с боковыми цепями, представленными изопреновыми звеньями, в основе циклической структуры которых лежит кольцо 1,4-нафтохинона. Витамин К₁ - это филлохинон-4, витамин К₂ - менахинон-6.

Витамин К₁ обнаружен в растениях. Он имеет боковую цепь и четырех изопреновых единиц.

Витамин К₂ обнаружен у животных, он содержит в боковой цепи шесть изопреновых единиц, в каждой из которых имеется двойная связь.

Рис. Витамин К: филлохинон и менахинон

При авитаминозе К возникают самопроизвольные кровотечение (носовые кровотечения, внутренние кровоизлияния). Кроме этого любые повреждения кровеносных сосудов при авитаминозе К могу привести к обильным кровотечениям. У человека авитаминоз К встречается реже, чем другие авитаминозы. Это объясняется тем, что смешанная пища содержит довольно много витамина К; кроме того, витамин К синтезируется клеточной микрофлорой кишечника в количестве, достаточном для предотвращения К-авитаминоза. Несколько по-иному обстоит дело у грудного ребенка. В первые дни жизни у него еще нет бактерий в кишечнике, поэтому витамин К должен поступать к нему с материнским молоком.

Физиологическая функция. Витамин К принимает участие в механизме свертывания крови. Он необходим для нормального образования в плазме крови белка протромбина, являющегося неактивным предшественником тромбина - фермента, превращающего белок плазмы крови фибриноген в фибрин - нерастворимый волокнистый белок, способствующий формированию сгустка крови.

Суточная потребность в витамине К не установлена, так как он синтезируется микрофлорой кишечника.

Источники витамина К:

Наиболее богаты витамином К зеленые листья каштана, крапивы, люцерны, овощи - капуста, шпинат, тыква, зеленые томаты, растительное масло, ягоды рябины. Из животных продуктов он содержится только в печени свиньи.

Витамины группы К выдерживают температуру до 120 °С, но разрушаются щелочами, кислотами, а также под действием света и кислорода воздуха.