Какие вещества относятся к витаминам
Витамины (лат. vita — жизнь) — группа низкомолекулярных органических соединений, необходимых для нормального функционирования гетеротрофного организма.
К витаминам не относят микроэлементы и незаменимые аминокислоты.
История открытия витаминов
До XIX века о существовании витаминов ничего не было известно, хотя люди периодически сталкивались с симптомами авитаминозов. Обычно причины болезненного состояния списывались на инфекцию.
Особенно страдали от нехватки витамин мореплаватели. Многие витамины содержатся в овощах и фруктах, являющихся скоропортящимися продуктами. Поэтому в экспедиции их обычно не брали. В результате путешественники страдали и часто умирали от авитаминозов.
Известно, что одним из первых цитрусовые для лечения цинги у матросов предложил применять шотландский врач Джеймс Линд в 1747 году.
Рис. Джеймс Линд и его работа
Джеймс Кук ввел в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате в путешествии от цинги не погиб ни один матрос. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков.
В 1880 году советский педиатр Николай Иванович Лунин экспериментально доказал, 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».
Лунин проводил эксперименты на мышах. Были взяты две группы мышей. Одних кормил «искусственным молоком», которое состояло исключительно из казеина (молочного белка), жира, молочного сахара, минеральных солей и воды. Мыши, питающиеся таким молоком, вскоре начинали терять в весе и погибали. Мыши из другой группы, которым давали в пищу натуральное молоко, росли здоровыми и крепкими.
Рис. Н. И. Лунин и его эксперимент
В XVII веке в странах Юго-Восточной и Южной Азии научились шлифовать рис, что улучшало его вкусовые качества. Однако, менно тогда появилось новое заболевание, получившее название «бери-бери». Симптомом болезни била крайняя слабость, переходящая в паралич и смерть. В то время решили, что эпидемию вызывает зараженный рис. В основном это заболевание было характерно для жителей Японии и Юго-Восточной Азии.
Рис. Бери-бери у человека Рис. Бери-бери у голубей (а — болезнь, б — норма)
Только в 1886 году нидерландский врач и бактериолог Христиан Эйкман, изучавший бери-бери в тюремном госпитале на острове Ява, экспериментально доказал, что в рисовой шелухе содержится вещество, способное предупреждать бери-бери (полиневрит). Ученый выделил данное соединение из рисовой шелухи.
Для своих опытов Эйкман использовал кур. В ходе одного из экспериментов он обнаружил, что цыплята, питающиеся шлифованным рисом, заболевали полиневритом — очень похожим на бери-бери человека. Когда же подопытных животных переводили на неочищенный рис, они выздоравливали.
Исследования, проведенные Христианом Эйкманом положили начало методу лечения болезней, связанных с недостатком каких-либо веществ в пище.
Фредерик Хопкинс назвал эти необходимые вещества «добавочными факторами» и продолжил их изучение. В ходе экспериментов Хопкинс с коллегами установил, что в молочном белке (казеине) содержится вещество, необходимое для роста и развития организма.
В 1929 г. Эйкману и Хопкинсу за вклад в открытие витаминов была присуждена Нобелевская премия.
Рис. Христиан Эйкман Рис. Фредерик Хопкинс
1912 год — польский химик Казимир Функ ввел термин «витамин». Функ определил химический состав вещества, выделенного из рисовых отрубей, и, обнаружив в нем аминогруппу, назвал его «витамин»: от латинских слов «vita» (жизнь) и «amine» (азот). И хотя не все витамины содержат азот, термин этот сохранился.
1916 год — витамин А: вещество, стимулирующее рост;
1935 год — витамином К (koagulations vitamin) (датский химик Хенрик Дам, Нобелевская премия в 1943 году;
1936 год — тиамином (витамин В1);
1936 год — получены первые препараты витамина Е путем экстракции из масел ростков зерна.
1938 год — немецкий химик Рихард Кун определил формулу и синтезировал флавин (витамина $B_2$), вещество, «необходимое для питания» (цит. Лунин), содержащееся в молоке.
Роль витаминов в организме человека
Витамины не имеют существенного пластического и энергетического значения для организма человека.
Большую часть витаминов организм не способен синтезировать сам. Эти витамины должны быть неотъемлемой частью пищевого рациона человека. Источниками витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения. С пищей витамины поступают в готовом виде, или в форме провитаминов, из которых в организме образуются витамины. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника.
Витамины делят на:
жирорастворимые витамины: А, D, E, K;
водорастворимые витамины: C, Р и витамины группы B.
Жирорастворимые витамины накапливаются в жировой ткани и печени.
Водорастворимые витамины в организме не накапливаются, при избытке выводятся с водой. Поэтому чаще наблюдаются гиповитаминозы водорастворимых витаминов и гипервитаминозы жирорастворимых витаминов.
Большинство витаминов являются коферментами (структурными единицами ферментов) или их предшественниками. Поэтому, многие авитаминозы можно рассматривать как патологические состояния, возникающие из-за выпадения функций тех или других коферментов. Однако в настоящее время механизм возникновения многих авитаминозов ещё неясен.
Интересно, что фармацевтические антибиотики (например, из группы сульфаниламидных) напоминают по своим химическим признакам витамины, необходимые для бактерий. Такие «замаскированные под витамины» вещества захватываются бактериями, при этом блокируются активные центры бактериальной клетки, нарушается её обмен, и происходит гибель бактерий.
Витаминология — медико-биологическая наука, изучающая структуру и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях.
В клетке могут происходить процессы свободнорадикального окисления, когда происходит прямое присоединение кислорода к окисляемым веществам. Оно осуществляется без помощи ферментов и носит разрушительный характер. Поэтому организм нуждается в антиоксидантах — веществах, препятствующих свободнорадикальному окислению веществ. Витамины С, Е, Р связывают свободные радикалы, предупреждая образование ядовитых соединений.
При надостатке или переизбытке в органзме какого-либо витамина наступает патологическое состояние, характеризуемое определенным набором симптомов (синдромом).
Гиповитаминоз — патологическое состояние, связанное с недостатком в организме определенного витамина.
Авитаминоз — тяжелое патологическое состояние, связанное с отсутствием в организме определенного витамина.
Гипервитаминоз — патологическое состояние, связанное с избытком в организме определенного витамина.
Наличие некоторых витаминов зависит от их поступления с пищевыми продуктами (незаменимые витамины). Они поступают в готовом виде, либо в виде провитаминов, которые превращаются в витамины в процессе метаболизма.
Водорастворимые витамины:
витамины группы В — входят в состав многих ферментов; содержатся в продуктах; некоторые синтезируются кишечными симбионтами;
витамин С, или аскорбиновая кислота — необходим для нормального формирования соединительной ткани; поступает с пищей; при его недостатке развивается цинга;
витамин К — фактор свертываемости крови; образуется кишечными симбионтами;
Жирорастоворимые витамины:
витамин А (ретинол) — необходим для образования зрительного пигмента — родопсина, при его недостатке развиваются нарушения зрения; поступает в организм с пищей животного происхождения или синтезируется в организме из провитамина витамина А — каротина, содержащегося в красно-оранжевых плодах и корнеплодах;
витамин Д — участвует в минерализации костной ткани, его активная форма формируется в организме при ультрафиолетовом облучении, поэтому связанное с ним заболевание — рахит — может развиваться при недостатке самого витамина или при недостатке ультрафиолета в зимнее время в северных районах.
витамин Е (токоферол) — участвует в репродуктивной функции и иммунной защите; поступает с пищей;
Содержание витаминов в продуктах заметно снижается при их длительном хранении и кулинарной обработке.
Авитаминозы и гиповитаминозы могут возникать не только в случае отсутствия витаминов в пище, но и при нарушении их всасывания при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Состояние гиповитаминоза может возникнуть и при обычном поступлении витаминов с пищей, но возросшем их потреблении (во время беременности, интенсивного роста), а также в случае подавления антибиотиками микрофлоры кишечника.
Рис. Содержание витаминов в продуктах
| Витамин | Значение витамина в организме человека | Продукты с наибольшим содержанием данного витамина | Норма потребления витамина (мг/сут.) | Гиповитаминоз/авитаминоз* |
| А | рост и развитие, восстановление эпителия, зрение; синтез половых гормонов; иммунитет (синтез интерферонов, иммуноглобулина, лизоцима); антиоксидант | печень, сливочное масло, яичный желток, желто-оранжевые овощи и фрукты; может синтезироваться в организме из провитаминов — каротиноидов | 700 мкг/сут. (для женщин), 900 мкг/сут. (для мужчин) | куриная слепота |
$B_1$ (тиамин) | обмен жиров и углеводов, рост и развитие; работа сердца, нервной и пищеварительной системы; участвует в энергетическом обмене (поставщик НАД) | пшеничный хлеб из муки грубого помола, соя, фасоль, горох, шпинат, мясо, дрожжи | 1,1 — 1,2 мг/сут. | бери-бери |
| $B_2$ (рибофлавин) | образование эритроцитов, антител, регуляция роста и репродуктивных функций; функции щитовидной железы, здоровье кожи и ее производных | печень, почки, дрожжи, яйца, миндаль, капуста, грибы, молоко | 1,8 — 2,0 мг/сут. | трещины слизистой оболочки губ, языка, дерматит век, ушей, носа |
$B_3$/РР (никотиновая кислота) | энергетический обмен; синтез белков и жиров | ржаной хлеб, ананас, свекла, гречка, фасоль, мясо и субпродукты, грибы и др. белковая пища; может синтезироваться в организме из триптофана. Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике | 15 — 19 мг/сут | пеллагра; куриная слепота |
| $B_4$ (холин) | синтез ацетилхолина, синтез инсулина, обмен жиров; работа нервной системы, память | яичный желток, мозг, печень, почки, сердце; капуста, шпинат, соя, грибы | 450 — 550 мг/сут. | болезни печени и нервной системы |
| $B_5$ (пантотеновая кислота) | входит в состав кофермента А, участвующего в пластическом обмене; регулирует работу надпочечников, участвует в синтезе антител | дрожжи, икра рыб, орехи, яичный желток, зеленые части растений, молоко, морковь, капуста, субпродукты | 5 — 10 мг/сут. | боли в суставах, выпадение волос, судороги конечностей, параличи, ослабление зрения и памяти |
| $B_6$ (пиридоксин) | стимулятор обмена веществ, белковый обмен; участвует в производстве гемоглобина; снабжение клеток глюкозой | зерновые, бобовые, рыба, печень, пшеница, мясные и молочные продукты, яйца. Синтезируется кишечной микрофлорой. | 1,1 — 1,5 мг/сут. | повышенная утомляемость; депрессивное состояние; выпадение волос; трещины в уголках рта; нарушение кровообращения; онемение конечностей; артрит; мышечная слабость |
$B_7$/Н (биотин) | регулирует обмен веществ (в т. ч. уровень сахара в крови); является источником серы, которая принимает участие в синтезе коллагена | в печени, почках, дрожжах, бобовых (соя, арахис), цветной капусте, орехах; здоровая микрофлора кишечника синтезирует биотин в достаточном для организма количестве | 50 мкг/сутки | поражение кожи, волос;анемия, депрессия, слабость, высокий уровень холестерина и сахара в крови |
| $B_{12}$ | пластический и энергетический обмен (окисление белков и жиров) | печень, почки, молоко, любые продукты животного происхождения, в т. ч. рыба и моллюски. Вырабатывается в толстом кишечнике животных, но всасывается только в тонком, накапливается в печени и почках. | 2,4 мкг/сут. | анемия, гибель нервных клеток |
| С (аскорбиновая кислота) | антиоксидант, синтез нейромедиаторов (серотонина), гормонов щитовидной железы, коллагена, стимулирует синтез интерферона и энергетический обмен | шиповник, киви, капуста, сырой картофель, красный перец, смородина, клюква, цитрусовые | до 90 мг/сут. | цинга |
| D | регуляция обмена фосфора и кальция | $D_3$ образуется в коже человека под действием ультрафиолетового света, $D_2$ поступает с пищей (печень, рыба, яйца, сливочное масло, сыр, дрожжи) | 15 мкг/сут. | рахит, остеопороз |
| Е | размножение млекопитающих, иммуномодулятор и антиоксидант | растительные масла | 20 — 30 мг/сут. | мышечная дистрофия, бесплодие, разрушение печени и мозга |
| К | свертывание крови, обмен веществ в костной и соединительной ткани, работа почек | зеленые листовые овощи, капуста, отруби, авокадо, киви, мясо-молочные продукты. Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике. | 90 мкг/сут. | внутренние кровотечения, деформация костей |
| Р (рутин) | повышает вязкость крови, в сочетании с витамином С увеличивают прочность сосудистых стенок | шиповник, цитрусовые, незрелые грецкие орехи, смородина, рябина, зеленый чай, гречка | 60 мг/сут. | кровоизлияния, быстрая утомляемость, мышечные боли, выпадение волос, синюшный оттенок кожи, угревая сыпь |
Н (биотин) | участвует в энергетическом обмене (поставщик НАД) | ржаной хлеб, ананас, свекла, гречка, фасоль, мясо и субпродукты, грибы; может синтезироваться в организме из триптофана. Синтезируется бактериальными симбионтами в толстом кишечнике. | 15 — 20 мг | пеллагра; куриная слепота |
*Краткие комментарии к названиям заболеваний.
Бери-бери — слабость, потеря веса, атрофия мышц, нарушения интеллекта, расстройства со стороны пищеварительной и сердечно-сосудистой системы, развитие парезов и параличей.
Куриная слепота — расстройство сумеречного зрения.
Цинга — нарушение синтеза коллагена — потеря прочности соединительной ткани — кровотечения (в т. ч. кровоточивость десен, носовые).
Пеллагра — заболевание, вызванное недостатком витамина РР, сопровождаемое дерматитом, диареей, деменцией (слабоумием).
Рахит — заболевание детей грудного и раннего возраста, вызванное недостатком витамина D, и, как следствие, нарушением кальциевого обмена, дефицитом кальция и протекающее с нарушением образования костей и недостаточностью их минерализации.
Рис. Рахит (у ребенка: крупный живот, неправильный череп, искривление костей ног)
Остеопороз — заболевание, связанное с нарушением образования костной ткани и увеличением хрупкости костей; может быть связано с недостатком витамина D.
Рис. Остеопороз
Источник
Витаминоподобные вещества – это большая группа биологически активных веществ, имеющих некоторые свойства витаминов, но не соответствующих всем параметрам, характерным для витаминов. Иногда такие вещества называют псевдовитаминами. Большинство витаминоподобных веществ синтезируются эндогенно, в организме человека, в достаточных количествах для удовлетворения потребностей организма. Также для отдельных витаминоподобных веществ в настоящее время не удалось определить суточную потребность.
К витаминоподобным веществам относятся холин, карнитин, биофавоноиды, липоевая кислота, лецитин, кофермент Q10, инозит, п-аминобензойная кислота (ПАБК), биотин, пангамовая кислота, оротовая кислота, витамин U.
Карнитин — витаминоподобное химическое соединение, которое содержится в тканях скелета и сердечной мышцы. Он действует как молекула-носитель при окислении жирных кислот. Организм человека способен синтезировать достаточное количество карнитина, полностью удовлетворяя потребность в нем. Пищевыми источниками карнитина являются мясо и молочные продукты.
Холин — это щелочное соединение, первоначально отнесенное к семейству витаминов группы В. Холин синтезируется в организме, но в недостаточном количестве, поэтому он должен также поступать с пищей. Холин является компонентом фосфолипидов, которые образуют структурные элементы клеточных мембран; играет важную роль в нервной функции; участвует в различных метаболических процессах, в том числе транспорте жиров из печени. Ориентировочная суточная потребность в холине составляет 150-1000 мг (в среднем – 500 мг) и, как правило, легко достигается с помощью питания. Холин содержится в зерновых продуктах, яичном желтке, пивных дрожжах и субпродуктах (печень, почки, мозги).
Инозит (инозитол) – химическое вещество, представляющее собой шестиатомнй спирт. Из всех изомеров биологической активностью обладает только миоинозит (мезо-инозит). Биологическое значение миоинозита пока точно не установлено. В больших количествах у людей он присутствует главным образом как составляющая фосфолипидов.Пищевыми источниками мезоинозита являются печень, пшеничные отруби, орехи, молоко, пивные дрожжи, сладкая кукуруза, овес, цельнозерновые продукты, капуста, изюм, грейпфрут, арахис.
Парааминобензойная кислота — один из компонентов фолиевой кислоты (витамин B9). Она синтезируется бактериями в кишечнике. Парааминобензойная кислота оказывает антитиреотоксическое действие, а также участвует в процессах, обеспечивающих пигментацию волос и кожи. Суточная потребность в парааминобензойной кислоте не установлена. В очень больших дозах может вызвать рвоту. Источниками парааминобензойной кислоты в пищевых продуктах являются мясо, яйца, злаки и молоко.
Коэнзим Q10 (убихинон) вырабатывается непосредственно в организме человека, а также поступает с пищей. Самая большая концентрация коэнзима Q10 находится в сердечной мышце. Коэнзим Q10 используется клетками организма аэробном (или клеточном) дыхании, а также в качестве эндогенного антиоксиданта. Хорошими источниками CoQ1 в пище являются жирная рыба, растительные масла, зеленый перец, зеленый горошек, зеленая фасоль. Суточная потребность в убихиноне не определена.
Лецитины — общепринятое название группы жироподобных веществ, представляющий собой смесь фосфолипидов с триглицеридами и небольшим количеством других веществ. Участвуют в образовании клеточных мембран и метаболизме жира. Лецитин вырабатывается в организме человека. Он также содержится в растительных маслах и соевых бобах.
Липоевая кислота является коферментом. Она производится в организме в достаточном количестве, дефицита ее у млекопитающих не наблюдается. Липоевая кислота содержится в говяжьем мясе и печени, молоке, бобовых, дрожжах.
Биофлавоноиды – растительные полифенолы (рутин, цитрин, кверцетины и пр.), которые совместно с витамином С уменьшают проницаемость и повышают прочность капилляров, стимулируют тканевое дыхание. Биофлавоноиды поступают в организм с фруктами, овощами, ягодами.
Биотин – органическая кислота, выполняющая роль кофермента в разнообразных биохимических реакциях в организме. Биотин содержится в субпродуктах (печень, почки), дрожжах, бобовых, цветной капусте и орехах, в шампиньонах. Суточная потребность в биотине не установлена.
Пангамовая кислота широко представлена в семенах различных растений. Она обладает липотропными свойствами и может рассматриваться как важный фактор нормализации липидного обмена. Суточная потребность для нее веществе не установлена. Пантгамовой кислотой богаты семена злаковых растений и ядра косточковых плодов.
Оротовая кислота в организме используется для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Содержится в дрожжах, печени, молоке.
Витамин U (S-метилметионинсульфоний-хлорид) обладает противоязвенными свойствами. Содержится в капусте, сырых желтках, свекле, зелени петрушки и других зеленых растениях.
Источники:
1. Т.Л. Пилат, А.А. Иванов «Биологически активные добавки к пище (теория, производство, применение)», М.: Авваллон, 2002. — с. 113-120
2. МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей
в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации», М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – с. 26-34
3. Vishwanath Sardesai «Introduction to Clinical Nutrition», NY.: CRC Press Taylor and Francis Group LLC, 2012. – c. 261-279
4. ТР ТС 022/2011 Технический регламент Таможенного союза «Пищевая продукция в части ее маркировки» (с изменениями на 14 сентября 2018 года)
Источник