Пищевая химия: учебник для студентов вузов
Глава 2.3. Витаминоподобные вещества
Витаминоподобные вещества – это группа органических соединений, которые обладают высокой биологической активностью и подобны витаминам, но в отличие от истинных витаминов, большинство из них может синтезироваться в необходимых количествах в организме человека в процессе нормального метаболизма. Хотя многие из них получили название витамины, их отнесение к витаминам оспаривается. К этой группе относят: рутин (витамин Р), инозитол (витамин В 8 ), карнитин (витамин В m , В 11 ), ксантоптерин (витамин В 14 ), липоевая кислота (витамин N ), оротовая кислота (витамин В 13 ), пангамовая кислота (витамин Q ), метионинметилсульфоний хлорид (витамин U ), холин (В 4 или В р ).
§ 2.3.1 ФЛАВОНОИДЫ (ВИТАМИН Р)
Витамин Р (от permeability – «проницаемость») – это большая группа соединений полифенольной природы, объединенных общим названием «биофлавоноиды» и обладающих сосудоукрепляющим действием, сходным с действием витамина С. Из-за тесной связи с витамином С биофлавоноиды иногда называют витамином С 2 . Другие названия витамина Р: рутин, тиоктовая кислота.
По химической природе биофлавоноиды являются производными хромона или флавона, содержат дифенилпропановый скелет (С 6 –С 3 –С 6 ), состоящий из двух ароматических колец, соединенных трехуглеродным фрагментом, который формирует пирановый или пироновый циклы (при наличии кратной связи), и имеют общую формулу
Отличаются они друг от друга по степени окисленности пиранового цикла, а также по числу и положению гидроксильных групп в ароматических кольцах. Наиболее часто в природе встречаются флавоноиды с четырьмя (положения – С 5 , С 7 , С 3’ , С 4’ ) или пятью (положения – С 5 , С 7 , С 3’ , С 4’ , С 5’ ) гидроксильными группами в молекуле, максимально количество гидроксилов – семь. По строению флавоноиды напоминают токоферолы, у которых изопреноидная цепь заменена на фенольный радикал, содержащий гидроксильные группы. Антиоксидантные свойства флавоноидов связывают с наличием гидроксильных групп в положениях С 3’ –С 5’ , а кислотные свойства – у С 7 . В зависимости от природы заместителей в цикле различают семь основных групп флавоноидов (табл. 2.3.1).
Таблица 2.3.1. Основные группы флавоноидов, обладающих Р-витаминной активностью, и их агликоны
Структурная формула флавоноидов
Наименование группы флавоноидов
и соответствующих агликонов
Флавоны : апигенин
(R 3’ =R 5’ =H, R 4’ = = ОН ),
лютеолин (R 3’ =H, R 4’ =R 5 = ОН ),
диосметин (R 3’ =H, R 4’ =O С H 3 , R 5 = ОН ),
трицин (R 3’ =R 5’ =O С H 3 , R 4’ =O Н )
Флавонолы :
кверцетин ( R 6 = R 3 = H , R 5 = OH , R 3’ = R 4’ = OH , R 5’ = H ),
кемпферол ( R 6 = R 3 = H , R 5 = OH , R 4’ =ОН, R 3’ = R 5’ = H ),
мирицетин ( R 6 = R 3 = H , R 5 = OH , R 3’ = R 4’ = = R 5’ =О H ,),
изорамнетин ( R 6 = R 3 =Н, R 5 =О H , R 3’ =ОС H 3 , R 4’ =О H , R 5’ = H )
Изофлавоны :
дайдзеин ( R 7 = OH , R 5 = R 3’ = = R 4’ = R 5’ = H ),
прунетин ( R 7 = OCH 3 , R 5 = = OH , R 3’ = R 4’ = R 5’ = H ),
генистеин ( R 7 = R 5 == OH , R 3’ = R 4’ = R 5’ = H ).
Выделены из сои, обладают гормоноподобным действием.
Флаваноны :
гесперитин ( R 3 = R 5’ = H , R 3’ = OH , R 4’ = CH 3 ),
эриодиктиол ( R 7 = R 3 = = H , R 3’ = OH , R 5’ = R 4’ = H ),
нарингенин ( R 7 = R 3 = H , R 3’ = R 4’ = R 5’ = H ),
Флаванонолы :
дигидрокверцетин ( R 7 = H , R 3 = R 3’ = OH , R 4’ = R 5’ = H ,),
дигидрокемпферол ( R 7 = H , R 3 = OH , R 3’ = R 4’ = R 5’ = H )
Флаванолы (катехины):
катехин ((2R, 3S) R 3’ = OH , R 4’ = H ),
эпикатехин ((2 R ,3 R ) R 3’ = OH , R 4’ = H ),
эпигаллокатехин ((2 R ,3 R ) R 3’ = R 5’ = OH , R 4’ = H ) и их производные
Антоцианидины :
цианидин ( R 3’ =ОН, R 5’ = R 4’ = H ),
дельфинидин ( R 3’ = R 5’ = OH , R 4’ = H ),
пеларгонидин ( R 3’ = R 4’ = R 5’ = H ),
мальвидин ( R 3’ = R 4’ = H R 5’ =ОСН 3 ),
пеонидин ( R 3’ = ОСН 3 , R 4’, R 5’ = H ),
петунидин ( R 3’ =ОСН 3 , R 4’, R 5’ = H ),).
Разрешены в качестве пищевой добавки (Е-163)
Лейкоантоцианидины :
лейкоцианидин ( R 3’ = OH R 4’ , R 5’ = H ,),
лейкодельфинидин ( R 3’ = R 5’ = OH , R 4’ = H ).
Лейкоантоцианидины дают при нагревании с кислотами антоцианидины
Распространенность различных групп флавоноидов в природе не одинакова, приблизительно 40% из них приходится на флавонолы, менее распространены флавоны, еще реже встречаются флаваноны. В природе эти группы флавоноидов взаимопревращаемы, поэтому в растительном мире они сопутствуют друг другу (табл. 2.3.2). Многие из этих соединений, имеющих широкий спектр действия (антисептические и антиоксидантные свойства), обладают Р-витаминной активностью в различной степени.
Таблица 2.3.2. Содержание соединений, обладающих Р-витаминной активностью в плодах и овощах
Содержание витамина Р
Сырой вес ткани,мг %
Сухой вес ткани, %
Апельсины
(целый плод)
Флавоноиды – растительные пигменты, которые определяют цвет различных органов растений, в частности цветов и фруктов. Значительно реже они встречаются в низших растениях, насекомых и микроорганизмах. Наиболее богаты флавоноидами молодые цветки и незрелые плоды, локализуются они в клеточном соке растений в растворенном виде. Распределение флавоноидов в мякоти и кожице фруктов и ягод разное, в одних имеет место относительно равномерное распределение, другие содержат их только в кожице, например, яблоки.
Большинство биофлавоноидов находятся в растениях в связанном состоянии с сахарами (флавоноиды гликозиды) и органическими кислотами, реже в свободном (флавоноиды агликоны). Так, например, флавоноиды гликозиды гисперидин и нарингин в качестве агликона содержат соответственно гисперитин и нарингенин, агликон рутина – кверцетин, а антоцианидины являются агликонами антоцианов. Флавоноиды агликоны в виду низкой растворимости расположены в липидных частях растений – жировые капли, восковые слои.
Основными пищевыми источниками флавоноидов являются фрукты, овощи и напитки (чай, соки, вино). Например, содержание флавоноидов в красном вине выше, чем виноградном соке, причиной тому являются микроорганизмы, участвующие в производстве вина. В продуктах питания флавоноиды могут присутствовать в мономерной, димерной и полимерной формах, последние называются танинами.
Биологическая роль флавоноидов заключается в стабилизации межклеточного матрикса соединительной ткани и уменьшении проницаемости капилляров. Непосредственно прочность стенок кровеносных капилляров контролируют гормоны коры надпочечников, роль Р-витаминных веществ заключается в том, что они предохраняют гормон мозгового слоя надпочечников адреналин от окисления, продлевая его действие.
Р-витаминная активность проявляется путем воздействия на некоторые ферментные системы организма, регулирующие сосудистую проницаемость. Например, биофлавоноиды наряду с витамином С инактивируют действие фермента гиалуронидазы, катализирующего распад гетерополисахарида – гиалуроновой кислоты – основного вещества соединительной ткани. Показано ингибирующее действие витамина Р и на аскорбиноксидазу. Витамин предохраняет аскорбиновую кислоту от окисления, способствует восстановлению дегидроаскорбиновой кислоты при участии глутатиона и усвоению витамина С в организме человека.
Антиокислительное действие флавоноидов связывают со способностью блокировать ими каталитическое действие тяжелых металлов, путем связывания их в стабильные комплексы. Считается, что флавоноиды действуют подобно другим липофильным антиоксидантам, имитируя в некоторой степени их действие.
Биофлавоноиды не синтезируются в организме человека и должны поступать с пищей. Дефицит витамина Р может привести к кровоизлияниям на слизистых оболочках, коже, кровоточивости десен из-за ломкости и повышенной проницаемости кровеносных сосудов. Недостаток витамина Р приводит к быстрой утомляемости. Точное значение суточной потребности в витамине Р человека неизвестно, за физиологическую норму принимают 25–50 мг/сут. До настоящего времени не известны случаи гипервитаминоза Р, флавоноиды нетоксичны их избыток легко выводится из организма.
Примером наиболее изученных и значимых для человека биофлавоноидов являются чайные катехины, рутин, квертецин и дигидрокверцетин, которые производят в промышленных масштабах, кроме того выпускают гесперидин и нарингин. Осуществлен химический синтез некоторых биофлавоноидов и их аналогов (рутин, эскулетин).
Рутин или 3-рутинозид кверцетина (3-рамногликозил-3, 5, 7, 3’, 4’-пентаоксифлавон) является флавиновым производным (флавонол). При гидролизе молекулы рутина и отщеплении сахарного остатка образуется агликон – кверцетин, обладающий Р-витаминной активностью.
Вместе с витамином С рутин участвует в окислительно-восста-новительных реакциях, стимулирует тканевое дыхание, регулирует проницаемость капиллярных сосудов, повышая их прочность и предупреждая склеротическое повреждение, предохраняет аскорбиновую кислоту от окисления. Рутин и кверцетин являются мощными антиоксидантами, они способны, не только связывать свободные кислородсодержащие радикалы, но и ингибировать процесс их образования за счет связывания металлов переменной валентности. Например, комплекс рутина с ионами железа (II) почти в пять раз активнее самого рутина и выступает в качестве эффективной ловушки супероксидного радикала, с образования которого начинается процесс перекисного окисления липидов биомембран.
Обычно рутин содержится в тех же растительных продуктах, в которых встречается и витамин С. Более всего рутина содержится в, черной смородине, плодах шиповника, цитрусовых, зеленом чае, салате, цветах и листьях гречихи, винограде, капусте, яблоках, сливах. Получают рутин из зеленой массы гречихи и бутонов софоры японской.
Дигидрокверцетин. Другим перспективным природным антиоксидантом является дигидрокверцетин (ДКВ, таксифолина, 3, 3’, 4’, 5, 7–пентагидроксифлаванона), относящийся к группе биофлавоноидов, выделяемый в промышленном масштабе из древесины лиственницы. ДКВ по антиокислительному действию сравним с a -токоферолом, но превосходит его по стабильности. Спектр применения ДКВ достаточно широк, его используют в пищевой, косметической, фармакологической промышленностях. В пищевой промышленности ДКВ и кверцетин применяются в качестве безвредных антиоксидантных добавок для продления сроков хранения (в 2–2,5 раза) липидсодержащих пищевых продуктов (растительные масла, свиной и молочный жир, сухое молоко, пальмовое масло).
Источник
Витаминные комплексы или монопрепараты?
В чем разница между витаминными комплексами и монопрепаратами?
Уже из названия можно догадаться, что моновитамины содержат один компонент, а поливитамины – несколько. В этом их первое отличие.
- с помощью одного препарата можно восполнить дефицит сразу нескольких веществ
- удобно принимать, всего 1 таблетка в сутки
- сбалансированный по дозировке состав
- компоненты подобраны с учетом совместимости, усиливают действие друг друга, например, для усвоения кальция добавлен витамин D
- не нужно ломать голову, какие витамины купить, в аптеке есть готовые комплексы для беременных, детей, мужчин, для красоты волос, для укрепления иммунитета и т. д.
Несмотря на большой перечень достоинств, есть и недостатки. Их несколько:
- нутриенты комплексов хуже усваиваются
- дозировка компонентов ниже, нежели у монопрепаратов
- подходят только для профилактики, но не для лечения болезней
Второе существенное отличие между моно- и поливитаминами – их назначение. Моновитамины хорошо усваиваются, содержат высокую концентрацию активного компонента, поэтому их принимают с лечебной целью, то есть для лечения состояний, которые возникли на фоне дефицита определенного нутриента.
Такие препараты должны назначаться врачом, после прохождения обследования! Самолечение может привести к гипервитаминозу и, как результат, к тяжелым последствиям!
Отличия между моно- и поливитаминами в таблице.
Источник
Чем отличается витамины от витаминоподобных
Витамиины — это группа низкомолекулярных органических соединений достаточно простого строения и разнообразной химической природы.
По химической природе витамины представляет собой сборную группу органических веществ, которые объединяются по признаку абсолютной необходимости их в качестве составной части пищи.
Витамины содержатся в пищевых продуктах в очень малых количествах и относятся к микронутриентам.
Не относят к витаминам микроэлементы, незаменимые аминокислоты и незаменимые жиры.
Из-за отсутствия точного определения к витаминам в разное время причислялись различные вещества.
В настоящее время известно 13 витаминов
Уже более века ученые всего мира стараются решить вопрос сохранения макро- и микроэлементов в переработанных продуктах питания.
Фактически, усилия по решению этой самой проблемы в начале 1900-х годов, привели к разработке современных популярных биологически активных добавок к пище – поливитаминов и минеральных добавок.
Но до того, естественно, необходимо было обнаружить вещества, которые теперь мы называем витаминами.
В начале 20 века в продуктах питания были выявлены лишь макроэлементы – белки, жиры и углеводы.
Основной причиной различных заболеваний считались плохое санитарное состояние и отсутствие достаточных гигиенических навыков.
Именно поэтому в отношении отдельных пищевых продуктов применялись методы обработки, включающие в себя обработку стерилизующими растворами для избавления от бактерий и плесени, а также полировку зерна и лущение (обдирка) – удаление наружных оболочек зерна. Таким образом добивались продления сроков годности отдельных видов пищевой продукции, однако при этом не учитывались отрицательные последствия, о которых просто не знали в то время.
Так, полировка и лущение зерна уничтожали витамин В и приводили к повышению заболеваемости такими тяжелыми болезнями, как пеллагра (заболевание, связанное с дефицитом ниацина) и бери-бери (болезнь, связанная с дефицитом витамина B1/тиамина).
В результате стерилизации разрушался витамин С, содержащийся в молоке, что привело к повышению заболеваемости цингой среди детей в богатых семьях.
Следует отметить, что такие проблемы возникали в группах достаточно обеспеченных людей, имеющих доступ к «лучшей, более качественной и безопасной», как они думали, пище.
Открытие витаминов
Конечно, такие изменения в структуре заболеваемости не могли не привлечь внимание ученых.
В результате многочисленных исследований в пище стали обнаруживаться не только уже известные три основных элемента – жиры, белки и углеводы — но и другие вещества. Такие вещества, имеющие существенное значение для здоровья человека, стали называть «вспомогательными веществами».
Так, в 1905 году англичанин Уильям Флетчер, исследуя причины возникновения болезни бери-бери, сделал открытие, что употребление неочищенного риса препятствует развитию данного заболевания.
У. Флетчер предположил, что в процессе полировки риса были удалены особые питательные вещества, содержащиеся в лузге риса, которые могут предотвратить бери-бери.
В 1906 году английский биохимик сэр Фредерик Гоуленд Хопкинс также обнаружил, что определенные факторы питания (белки, углеводы, жиры и минералы) имеют важное значение для роста и развития человека. Его работа была удостоена вместе с Кристианом Эйкманом Нобелевской премии в 1929 году.
В 1912 году в научной статье Казимир Фанк впервые употребил придуманный им термин «витамин», соединив два слова: «вита» — жизнь и «амин» — соединение, найденное в тиаминах, которые он сумел извлечь из рисовой шелухи.
Вместе Фредерик Гоуленд Хопкинс и Казимир Фанк сформулировали гипотезу о витальной недостаточности, в соответствии с которой недостаток витаминов может вызвать различные заболевания.
Первые витамины
Открытие витаминов породило новое направление в фармацевтической индустрии – производство витаминных продуктов, которые обычно содержали витамин B из дрожжевых культур (в тот момент отдельные витамины группы В еще не были идентифицированы), концентраты железа и другие ингредиенты.
Чрезвычайно популярны были таблетки Vitamon, содержащие витамины A, B и C, железо, кальций, и Nux vomica, гомеопатическое средство от изжоги. На этикетке данного средства была представлена следующая информация: «Этот препарат содержит витамины вместе с другими ингредиентами, которые помогут улучшить аппетит, пищеварение, очистят кожу от прыщей и фурункулов, предотвратят нервное и физическое истощение, очистят организм, повысят энергию и помогут в наборе веса при недоедании».
Медицинское сообщество крайне скептически относилось к таким заявлениям, считая, что такая информация о свойствах поливитаминов вводит потребителя в заблуждение.
Несмотря на критику, в 1922 году в медицинском журнале появилась статья, рекламирующая поливитамин Metagen, произведенный ведущей фармацевтической компанией «Parke, Davis & Co.» (теперь входит в состав фармацевтической компании Pfizer, США).
Продукт Metagen содержал витамины А, В и С и, согласно обзору журнала «Американский семейный врач», положительно влиял на здоровье всей семьи, включая младенцев и людей с серьезными заболеваниями.
Примерно в то же время Американская медицинская ассоциация одобрила витаминный препарат Oscodal, созданный К. Фанком. Человек, открывший витамины, изобрел процесс получения витаминов А и Д из рыбьего жира.
В 30-е годы были обнаружены новые витамины, а также началась разработка новые поливитаминных продуктов.
Изначально витаминные ингредиенты извлекались из пищевых продуктов, однако уже в конце 30-х годов были разработаны методы синтеза их в лаборатории, что привело к сокращению затрат и созданию условий для более широкого использования витаминов.
В 1941 году в США была организована Национальная конференция по вопросам питания для обороны, результатом которой стал первый список рекомендованных правительством микроэлементов (RDA), включающий в себя 6 витаминов и 2 минеральных вещества.
Разнообразие поливитаминов в наше время
С течением времени в состав поливитаминов включались все новые и новые микроэлементы, были разработаны строгие правила, регламентирующие качество и безопасность таких продуктов.
Сегодня у нас есть огромное количество разнообразных поливитаминов: из натуральных ингредиентов и синтетические, из растительного и животного сырья, не содержащие ГМО, сои и глютена и прочие.
Поливитамины теперь разделяются не только по возрастным группам, начиная от младенческого возраста, но также существуют поливитамины для разных этапов жизни (беременность, менопауза и др.), при различных патологических состояниях и заболеваниях.
Формы выпуска поливитаминов также разнообразны: таблетки, капсулы, порошки, жидкости, сиропы и пр.
У нас больше нет проблем?
Несмотря на более чем столетние исследования и инновации население планеты продолжает страдать от несбалансированного рациона и дефицита макро- и микронутриентов.
И хотя в настоящее время дефицит может быть недостаточно серьезным, чтобы проявляться в виде таких тяжелых заболеваний как бери-бери или пеллагра, он все равно влияет на наше здоровье.
К сожалению, большинство людей просто не получают в достаточном количестве питательные вещества, в которых они нуждаются, даже если они считают, что придерживаются здорового питания.
В 2016 году было проведено исследование, в котором участвовало более 10000 человек, продемонстрировавшее, что люди, принимающие поливитамины, имеют значительно меньший дефицит витаминов и минералов, чем люди, придерживающиеся обычного питания, без применения БАД к пище.
Люди, принимающие поливитамины и минеральные добавки не менее 25 дней в месяц
Источник