Витамины

Витамины (от лат. vita – жизнь) представляют собой низкомолекулярные биорегуляторы, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Большинство из них поступают в организм человека с пищей в виде витаминов как таковых или их предшественников – провитаминов.

В настоящее время известно около 30 витаминов, из них около 20 поступают в организм с растительной и животной пищей. Растительное сырье является ценным источником витаминов для человека, его использование исключает опасность передозировки и возникновения побочного действия, неизбежное при длительном и неконтролируемом потреблении синтетических витаминных препаратов.

В растениях синтезируются все витамины, исключая витамин B₁₂. В дикорастущих видах наиболее распространены такие витамины, как аскорбиновая кислота (витамин C) и P-активные флавоноиды (витамин P), но в определённых количествах присутствуют и многие витамины группы B, а также витамины E и K. Витамины A и D встречаются в растительном сырье только в качестве провитаминов: в форме каротиноидов и стеринов.

Аскорбиновая кислота, или γ-лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты (витамин С), синтезируется из глюкозы в ходе глюкуронового пути. Фермент L-гулонолактоноксидаза, ответственный за получение аскорбиновой кислоты, у приматов отсутствует, поэтому аскорбиновая кислота обязательно должна поступать с пищей. Аскорбиновая кислота участвует в самых разных реакциях: требуется для нормального состояния костей, соединительной ткани и кровеносных сосудов, для заживления рубцов. Есть и другие реакции, требующие присутствия витамина С как кофактора, например улучшение усвоения железа, катаболизм тирозина и синтез адреналина из тирозина.

Считается, что витамин С связан с процессом стероидогенеза, потому что он в больших количествах содержится в коре надпочечников. Потребность в витамине С составляет от 60 до 100 мг в сутки. Недостаточность приводит к цинге, характеризующейся мышечной слабостью, кровоточивостью десен, остеропорозом, ломкостью костей, анемией и др.

Недостаточность витамина С развивается на фоне либо недостаточного потребления его организмом, либо при повышенной потребности в этом витамине.

Восстановленная форма витамина C – L-аскорбиновая кислота – очень распространена в растительном сырье как в запасающих органах, так и в вегетативной части растений. Многие виды дикорастущих и культурных растений (в свежем виде) при регулярном поступлении с рационом позволяют восполнить физиологическую потребность человека в этом витамине.

Отдельные виды растений существенно различаются по способности к синтезу и накоплению аскорбиновой кислоты: ягоды сем. Брусничных содержат 10…20 мг/100 г витамина C, ягоды барбариса, калины, боярышника и аронии – от 30 до 100 мг/100 г, плоды рябины обыкновенной и облепихи – до 200 мг/100 г, ягоды черной смородины и лимонника – до 400…500 мг/100 г. При этом для всех видов характерно более высокое содержание аскорбиновой кислоты в состоянии неполной физиологической зрелости плодов и ягод. Безусловным лидером по содержанию витамина C является шиповник – в его плодах (свежих) может накапливаться 4,5 % аскорбиновой кислоты (суммарно в восстановленной и окисленной форме).

Достаточно много аскорбиновой кислоты накапливается в траве зверобоя (более 100 мг/100 г), хвое (80…300 мг/100 г), листьях чёрной смородины (300…470 мг/100 г), околоплодниках грецких орехов (около 200 мг/100 г), листьях брусники (до 200 мг/100 г), траве укропа (до 330 мг/100 г), листьях душицы (до 500 мг/100 г) и крапивы (до 600 мг/100 г), траве горца птичьего (до 700 мг/100 г); прекрасным источником витамина C являются почки и молодые листья берёзы – до 2,8 %.

Восстановительная функция витамина C наиболее полно проявляется в присутствии веществ полифенольной природы (в частности, флавоноидов и антоцианов), что особенно характерно для плодово-ягодного сырья и корневищ (в аире – до 150 мг/100 г).

Флавоноиды, в том числе рутин, как основной представитель витамина P, подробно будут рассмотрены в п. 7 данного раздела.

Тиамин (витамин В₁) образуется из замещенного пиримидина и тиазола, которые связываются между собой метиленовым мостиком.
В форме тиаминпирофосфата витамин B₁ является коферментом, катализирующим в организме человека процессы углеводного обмена, обеспечения энергией и ряд других ферментативных реакций. В мозге и печени тиамин очень быстро превращается в активную форму с
помощью фермента тиаминдифосфотрансферазы.

Суточная потребность в тиамине составляет от 1,5 до 3 мг, недостаток тиамина приводит к неспособности клетки генерировать энергию в достаточных количествах. Самыми ранними симптомами дефицита тиамина являются потеря аппетита, тошнота, депрессия, периферическая невропатия и общая слабость. Хроническая недостаточность тиамина ведет к таким более тяжелым неврологическим симптомам, как потеря координации глаз и помутнение сознания.

Рибофлавин (витамин В₂) является предшественником коферментов флавинмононуклеотида и флавинадениндинуклеотида, отвечающих за окислительно-восстановительные процессы, в том числе за обмен жиров и обеспечение организма энергией. Важен для восприятия цветов в процессе зрения.

Нормальная суточная потребность в рибофлавине составляет 2,5…3,0 мг. Недостаточность рибофлавина редко наблюдается у жителей большинства европейских стран, т.к. он содержится в необходимых количествах в хлебе, яйцах, молоке, мясе и т.д. Симптомы,
связанные с недостаточностью рибофлавина, включают глоссит, себорею, ангулярный стоматит и фотофобию. На свету рибофлавин разрушается.

Ниацинамид (никотиновая кислота, никотинамид, ниацин), известный как витамин РР, или В₃, участвует в обмене углеводов и обеспечении организма энергией. Важен для нервной и мышечной систем, кожных покровов и желудочно-кишечного тракта.

Суточная потребность в витамине В₃ составляет от 15 до 30 мг. Недостаточное потребление ниацина (как и триптофана) ведет к глосситу, дерматиту, потере веса, диарее, депрессии и деменции. Такие симптомы, как депрессия, дерматит и диарея объединяют под заболеванием, которое называется пеллагра.

Никотиновая кислота при назначении фармакологических доз (2…4 г/день) понижает уровень холестерола в крови, это используется для лечения гиперхолестеролемии. Также никотиновая кислота ускоряет расход гликогена, что ведет к возрастанию уровня глюкозы в крови, поэтому терапия никотиновой кислотой не рекомендуется диабетикам и больным подагрой.

Пантотеновая кислота (витамин В₅) синтезируется из аланина и пантоевой кислоты и необходима для синтеза коэнзима А (КоА) и компонента ацилпереносящего белка, который используется для синтеза жирных кислот и образования гормонов. Потребность в данном витамине составляет 10…15 мг в сутки. Недостаточность пантотеновой кислоты наблюдается очень редко, т.к. она широко распространена в пищевых продуктах.

Пиридоксаль, пиридоксамин и пиридоксин, различающиеся функциональной группой в четвёртом положении, в общем известны как витамин В₆. Все три компонента превращаются в биологически активную форму витамина В₆ – пиридоксальфосфат. Это превращение катализируется пиридоксалькиназой. Пиридоксальфосфат как кофактор используется в реакциях трансаминирования аминокислот, а также в гликогенолизе как кофактор гликогенфосфорилазы. Участвует в обмене белка, аминокислот и серы, необходим для процессов кровет-ворения, нервной деятельности, состояния эпителиальной и костной
ткани.

Суточная потребность в витамине В₆ составляет 2…3 мг. Недостаточность витамина В₆ бывает редко и обычно ассоциируется с недостаточностью других витаминов из группы В, проявляясь в нарушении обмена аминокислот, в частности, триптофана. Недостаточность в этом витамине может возникнуть при применении изониазида (используется для лечения туберкулеза) и пенициллинамина (используется для лечения ревматоидного артрита).

Биотин (витамин Н, или В₇) – это органическая кислота, которая в организме человека функционирует как кофермент в многочисленных реакциях карбоксилирования, участвует в углеводно-жировом обмене, является синергистом витаминов В₂, В₆, А, РР.

Биотин содержится во многих продуктах, а также синтезируется нормальной микрофлорой кишечника, поэтому его недостаточность наблюдается очень редко, но может возникать при применении лекарств, влияющих на микрофлору, а также при чрезмерном потреблении сырых яиц (в яйцах содержится белок авидин, препятствую-
щий абсорбции биотина). Потребность в этом витамине составляет
30…100 мкг в сутки.

Фолиевая кислота (витамин В₉, или В_С) состоит из 3-х частей: птеридинового кольца, пара -аминобензойной и глутаминовой кислот. Этот витамин играет важную роль в метаболизме нуклеиновых кислот и белков, необходим для процессов кроветворения, деления клеток, роста и развития всех органов и тканей.

Потребность в фолиевой кислоте составляет 0,18…0,2 мг в сутки. В клетках этот витамин превращается в тетрагидрофолиевую кислоту с помощью фермента дигидрофолатредуктазы. Недостаточность фолиевой кислоты из-за широкого распространения в продуктах встречается редко и связана в первую очередь с нарушением синтеза ДНК. Главными причинами недостаточности является нарушения абсорбции, метаболизма витамина или его повышенной потребности, например во время беременности потребность в витамине возрастает. При недостатке фолиевой кислоты начинается нарушение образования форменных элементов крови, возникает злокачественная анемия, снижается сопротивляемость заболеваниям.

Кобаламин (витамин В₁₂) состоит из тетрапиррольного кольца и иона кобальта в центре. Витамин В₁₂ синтезируется исключительно микроорганизмами, связанный с белком в виде метилкобаламина или 5-деокси-аденозилкобаламина. Витамин может освобождаться от белка, и тогда он становится активным. Этот процесс осуществляется в желудке под действием желудочного сока или трипсина при потреблении мяса.

Витамин В₁₂ необходим для кроветворения и нормального развития нервных волокон, потребность в нем составляет 1,5…5,0 мкг в сутки.

Печень может накапливать витамин В₁₂, поэтому его недостаточность встречается очень редко. При дефиците витамина В₁₂ развивается пернициозная анемия, являющаяся результатом того, что страдает синтез пуриновых и пиримидиновых оснований, а следовательно, и синтез ДНК.

1

Растительное сырьё, за исключением орехоплодных, зерновых и зернобобовых культур, не отличается очень значительными количествами витаминов группы B. При среднем содержании тиамина в плодово-ягодном и травянистом сырье на уровне 0,01…0,03 мг/100 г, только рябину обыкновенную, лимонник, барбарис и шиповник можно считать относительно эффективными источниками этого витамина (от 0,05 до 0,01 мг/100 г). Более значительно содержание тиамина в корнях и корневищах (до 0,16 мг/100 г и более).

Несколько более высоко содержание в дикорастущих рибофлавина, ниацина и фолиевой кислоты – в среднем, 0,05…0,12, 0,08…0,25 и 0,20…0,03 мг/ 100 г соответственно. Максимум витамина B₂ отмечен в ягодах ежевики (до 2,3 мг/ 100 г), плодах шиповника (0,33…0,88 мг/100 г), черники (до 1,8 мг/100 г) и ягодах клюквы (до 0,31 мг/100 г); по содержанию витамина PP лидерами являются ягоды черники (до 2 мг/100 г), плоды облепихи (0,2…0,6 мг/100 г) и шиповника (0,6 мг/100 г).

Фолиевая кислота присутствует в сырье преимущественно в связанном состоянии, высвобождаясь под действием ферментов. Наиболее богаты этим витамином плоды облепихи (0,79 мг/100 г), рябины обыкновенной (от 0,20 до 0,55 мг/100 г) и боярышника (до 0,4 мг/100 г). Согласно проведенным наблюдениям, в солнечное лето фолиевой кислоты в растительном сырье накапливается в два-три раза больше, чем в прохладное и дождливое.

Пантотеновая кислота наиболее присуща зелени и корневой части растений. Так, например, в траве укропа накапливается около 0,25 мг/100 г витамина B₅. В плодах, например в яблоках, ее содер-жание составляет около 0,03 мг/100 г; в грецких орехах – на уровне
0,9 мг/100 г.

Сумма трёх форм витамина B₆ в отдельных видах дикорастущего сырья варьирует в пределах от 0,1 до 3,9 мг/100 г, в культивируемых плодах и ягодах – на уровне 0,1…0,2 мг/100 г. Во многих ви-
дах травы и листьев этот витамин накапливается в пределах от 0,10 до 0,25 мг/100 г.

Витамин А представлен тремя биологически активными формами: ретинолом, ретиналем (ретинальдегид) и ретиноевой кислотой. В растениях витамин A не встречается, но многие виды растительного сырья содержат предшественников этого витамина – каротины. При попадании β-каротинов в просвет кишечника происходит его расщепление каротиндиоксигеназой и образование ретиналя. Ретиналь потом восстанавливается до ретинола с помощью ретинальдегидредуктазы. Ретинол этерифицируется пальмитиновой кислотой и вступает в кровь в составе хиломикронов. Потом остатки хиломикронов потребляются печенью, где и происходит накопление витамина А. Транспорт витамина А из печени к другим органам и тканям осуществляется в связанной формой ретинола с апоретинол-связывающим белком.

Известно три типа каротинов (α-, β-, γ-каротины), различающихся как по химическому строению, так и по проявляемой активности. Наиболее высокой A-витаминной активностью обладает β-каротин,
содержащий два β-иононовых кольца, при его расщеплении образуется две молекулы витамина A. При гидролизе α- и γ-каротинов образуется лишь по одной молекуле витамина A, так как у этих каротинов только по одному β-иононовому кольцу.

Высоким содержанием каротиноидов характеризуются плоды шиповника (от 2,6 до 4,2 мг/100 г), боярышника (от 2 до 14 мг/100 г), облепихи и рябины обыкновенной (до 18…20 мг/100 г), средним – ягоды чёрной смородины и черники (до 0,7…1,6 мг/100 г) и некоторые другие виды плодов и ягод. Хорошим источником каротиноидов являются также зелёные части растений – трава горца птичьего (содержание до 39 мг/100 г), листья шалфея (до 18 мг/100 г) и крапивы (до
50 мг/100 г), цветки и соцветия многих растений. Значительное содержание каротиноидов отмечается в цветках календулы – до 3 %.

На сегодняшний день известно около 500 каротиноидов, примерно 60 из них рассматриваются как предварительные стадии синтеза витамина А, а около 110 считаются даже более эффективными, чем сам витамин. На долю β-каротина, в зависимости от вида растительного сырья, приходится от 10 % до 80 % от суммы всех каротиноидов.

Витамину А мы обязаны своим зрением. Ретинол также участвует в синтезе определенных гликопротеинов и мукополисахаридов, необходимых для регуляции роста и секреции слизи, поддерживает в активном состоянии иммунную систему.

Витамин А запасается в печени, и поэтому его недостаточность (при потребности 0,8…1,5 мг в сутки) возникает достаточно редко. Ранним симптомом недостаточности витамина А является куриная слепота. Потом возникают фолликулярный гиперкератиноз, повышенная чувствительность к инфекциям, рак и железодефицитная анемия. Длительная недостаточность витамина А ведет к ксерофтальмии (кератинизация роговицы). Повышенная восприимчивость к раку связана с тем, что β-каротин является мощным антиоксидантом.

Витамин D является стероидным гормоном, регулирующим экспрессию определенных генов; суточная потребность в этом витамине составляет 2,5…5,0 мкг. Активной формой является 1,2,5-дигидроксикальцийтриол, главная функция которого – регулирование гомеостаза кальция и фосфора, рост и развитие костной ткани.

Основными симптомами дефицита витамина D являются рахит у детей и остеомаляция (размягчение костей) у взрослых.

В растениях присутствует провитаминная форма этого соединения, входящая в липофильную часть сырья в виде стеринов (фитостерины метиленциклоартенол, кампестерин, ситостерин, стигмас-терин, превращающиеся в организме млекопитающих в витамины группы D под действием ультрафиолетовых лучей с длиной
волны 280…310 нм), содержание которых обычно не превышает
0,1…0,2 мкг/100 г.

Витамин Е по химической природе представляет собой группу восьми близкородственных соединений – токоферолов и токотриенолов. Наибольшая E-витаминная активность присуща a-токоферолу. Витамин Е абсорбируется из кишечника и накапливается в клеточных мембранах, жировых депо и циркулирующих липопротеинах. Основное место хранения витамина Е в организме человека – жировая ткань.

Суточная потребность в витамине E составляет 10…20 мг. Витамин Е является мощным антиоксидантом, связывает свободные радикалы и молекулярный кислород, предотвращая от окисления жирные кислоты мембран, снижая физическое и эмоциональное напряжение.
a-Токоферол может связывать два пероксидных свободных радикала и потом, взаимодействуя с глюкуроновой кислотой, выводиться из организма в составе желчи. Главными симптомами недостаточности витамина Е является увеличение хрупкости эритроцитов, мышечная слабость и бесплодие.

Токоферолы синтезируются только растениями. Богаты ими облепиха (до 18 мг/100 г), шиповник, боярышник, рябина обыкновенная. В значительных количествах токоферолы накапливаются в липофильной составляющей листьев (бадан – около 0,5 мг/100 г), корней и корневищ (девясил – до 32 мг/100 г).

Витамин К известен в трех формах: К₁ – филлохинон – в зеленых овощах, К₂ – мультипренилменахинон – в составе кишечной микрофлоры и К₃ – в синтетическом менадионе. Главная функция витамина К заключается в поддержании нормального уровня протеинов, необходимых для свертывания крови и обмена веществ в костной ткани. Эти белки синтезируются печенью в неактивном состоянии. Превращение неактивных форм в активные свертывающие факторы требует посттрансляционной модификации остатков глутаминовой кислоты.

Витамин К всасывается в кишечнике только в присутствии желчных солей, потребность в витамине составляет 60…80 мкг в сутки. Частично витамин К синтезируется микрофлорой кишечника, поэтому все лекарства, действующие на микрофлору, могут привести к его недостаточности. Основным симптомом проявления недостаточности витамина К является геморрагический синдром.

Витамином K₁ богаты зелёные листья крапивы (до 0,2 %), хвоя, трава горца, плоды рябины и шиповника, ягоды черники и чёрной смородины и многие другие виды растительного сырья.

Существует еще ряд соединений, относимых зарубежными исследователями к витаминам, а российской медициной – к провитаминам или коферментам. Это соединения:

– аденин (витамин В₄);

– холин (витамин В₈);

– пара -аминобензойная кислота (витамин В₁₀);

– карнитин (витамин В₁₁);

– оротовая кислота (витамин В₁₃);

– ксантроптерин (витамин В₁₄);

– пангамовая кислота (витамин В₁₅);

– инозит (витамин В₁₆);

– амигдалин (витамин В₁₇);

– липоевая кислота;

– метилметионинсульфоний (витамин U).

Многие из них в свое время были включены в группу витаминов, но по причине отсутствия неопровержимых доказательств воздействия витаминного характера временно выведены из этой группы. Почти все из приведенных соединений достаточно часто встречаются в растительном сырье, некоторые (например амигдалин) синтезируются только растениями.

В таблице 2 приведены растения, употребление которых в пищу способно восполнить дефицит тех или иных витаминов в организме человека.

Таблица 2 – Фитокоррекция гиповитаминозов

Продолжение таблицы 2

Аскорбиновая кислота, флавоноиды и практически все витамины группы В хорошо растворимы в воде и водно-спиртовых растворах, вследствие чего хорошо переходят в настои и экстракты, используемые в производстве бальзамов. Из жирорастворимых витаминов только токоферолы имеют очень высокую растворимость в этаноле; каротиноиды, витамины группы К и стерины имеют ограниченную растворимость в этиловом спирте и его водных растворах с концентрацией 40…70 % об. При этом витамины неустойчивы к действию многих факторов: света, кислорода, воздуха и нагреванию. Так, каротиноиды и аскорбиновая кислота окисляются на свету и воздухе; окисление витамина C ускоряется в присутствии железа и меди. Витамины группы B несколько более устойчивы к действию названных факторов, эта устойчивость повышается в кислой среде (чему благоприятствует кислотность плодово-ягодных соков).

В технологии производства безалкогольных напитков, имеющих функциональное назначение, в целях сохранения витаминной ценности полуфабрикатов их подкисляют пищевыми кислотами (чаще всего – лимонной), хранят без доступа воздуха (вакуум) и прямых солнечных лучей, используют сразу либо получают сухие экстракты с применением щадящих методов воздействия на сырье, как это делают, например, на «Арт Лайф» (г. Томск).

Список литературы к разделу 2

1. Тутельян, В.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека: справочное руководство по витаминам и минеральным веществам; руководство для последипломного образования врачей / В.А. Тутельян [и др.]. – М.: Колос, 2002. – 29 с.

2. Щербаков, В.Г. Биохимия: учебник для вузов / В.Г. Щер-баков [и др.]. – СПб.: ГИОРД, 2003. – 440 с.

3. Позняковский, В.М. Гигиенические основы питания,
качество и безопасность пищевых продуктов: учебник для вузов /
В.М. Позняковский. – Нсб.: Сиб. унив. изд-во, 2004. – 556 с.

4. Тутельян, В.А. Биологически активные добавки в питании человека: учебник для последипломного образования врачей / В.А. Ту-тельян [и др.]. – Томск: Изд-во Томского гос. ун-та, 1999. – 38 с.

5. Березов, Т.Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов,
Б.Ф. Коровкин. – М.: Медицина, 2002. – 704 с.

6. Комов, В.П. Биохимия: учебник для вузов / В.П. Комов, В.Н. Шведова. – М.: Дрофа, 2004. – 638 с.

7. Жеребцов, Н.А. Биохимия: учебник для вузов / Н.А. Жеребцов, Т.Н. Попова, В.Г. Артюхов. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 2002. – 696 с.