Жирорастворимые витамины: свойства и особенности
К жирорастворимым относятся группы активных соединений, нерастворимых в воде. Они катализируют и регулируют все типы внутренних биохимических реакций, поддерживают усвоение питательных веществ, участвуют в обмене и синтезе новых веществ. В организм элементы поступают с пищей или вырабатываются внутри. Накапливаясь, создают депо в жировой клетчатке, тканях печени и других внутренних органов. При необходимости высвобождаются, участвуя в процессах жизнедеятельности.
Группы жирорастворимых витаминов
Каждая из групп объединяет несколько форм витаминов, которые синтезируются внутри либо поступают из внешних источников. Существующие:
Витамин А: ретинол, дегидроретинол. Трансформируются в организме из провитамина А (каротина). Жизненно необходимый антиоксидант, участвует в большинстве реакций обмена, формировании иммунитета, костей, отвечает за регенерацию эпителиальных клеток, зрительные функции, работу отделов головного мозга, здоровье легких. Избыток витаминов А может приводить к острой или хронической интоксикации.
Витамин D: включает холекальциферол, дигидротахистерол, ламистерол и другие активные формы. Главная — D3 образуется в кожных покровах под влиянием солнечного излучения. Соединение обладает свойствами гормона, участвует в 2000 биохимических реакций, в том числе: восстановлении костной ткани, функциях ЦНС, иммунной деятельности, препятствует малигнизации доброкачественных новообразований, регулирует усвоение кальция, фосфора и других минералов.
Витамин Е объединяет группу альфа, бета и гамма-токоферолов. Выполняет роль антиоксиданта, поддерживает деятельность эндокринной системы, регенерацию тканей. Нормализует функции нервной системы, внутренних органов, улучшает состояние кожи, ногтей и волос, предупреждает развитие сосудистых и сердечных патологий, задерживает развитие раковых опухолей, замедляет старение, укрепляет иммунитет. Витамин Е необходим также для репродуктивной функции, нормального кроветворения.
Витамин К: комплекс филлохинона и менахинона. Фактор тромбообразоваания. В организме отвечает за процессы коагуляции, состав крови, нормализует деятельность сосудистой системы, состояние печени, почек. Этот витамин имеет сложный механизм синтеза. Образуется в тканях и поступает внутрь извне.
Витамин F: включает компоненты арахидоновой, олеиновой и ленолевой жирных кислот. В комплексе с витаминами из группы D обеспечивает здоровье нервной системы, регулирует основные функции обмена, участвует в синтезе стероидов, ускоряет регенерацию тканей при повреждениях, предотвращает развитие атеросклероза.
Признаки дефицита жирорастворимых витаминов
Достаточное пребывание на солнце, полноценное питание с содержанием необходимого количества белка, животных и растительных жиров обеспечивают организм этими группами витаминов. Но идеальные условия жизни возможны не всегда и не везде. У многих людей часто возникают состояния гиповитаминозов. Основные их признаки:
чувство сухости или неприятный металлический привкус во рту, ухудшение аппетита;
истончение, ломкость стержней волос, усиление их выпадения;
шелушение эпидермиса, сухость кожи, землистый, неровный цвет лица, частое появление воспалительных элементов, сыпи;
раздражение слизистой оболочки глаз, слезотечение, снижение зрения;
апатия, сонливость, синдром хронической усталости, бессонница, рассеянность, раздражительность, головокружения, шум в ушах;
беспричинное нарастание лишнего веса;
носовые кровотечения, длительное заживление ран;
частые вирусные инфекции;
мышечная слабость, тремор, судороги, учащенное сердцебиение, аритмии;
нарушение менструального цикла у женщин;
эректильная дисфункция у мужчин.
Один или несколько симптомов, преследующие постоянно или регулярно — повод для медицинского исследования. Часто развивается одновременный дефицит комплекса витаминов и некоторых минералов. Например, витаминов Е, А, цинка и селена. Недостаток аскорбиновой кислоты приводит к нарушению усвоения кальция и витамина D.
Природные источники жирорастворимых витаминов
Витамин К можно считать единственным, не требующим пополнения запасов извне в большом количестве. Его дефицит связан обычно с генетическими нарушениями функций кроветворения, неправильным приемом медикаментов-антагонистов из разряда антикоагулянтов. Однако пренебрегать его источниками не стоит. Это все виды трав, репчатый лук и бобовые.
Другие жирорастворимые соединения важно регулярно употреблять с пищей. Провитамином А, из которого образуются физиологические формы, богато большинство плодов и зелени:
Основные животные источники этого соединения: молочные продукты, яйца, печень.
Витамин D успешнее усваивается из морепродуктов. Им богаты лосось, креветки, печень трески и тунца, жир морских рыб. Холекальциферол содержится также в сливках, желтках яиц и растительном масле, оливках.
Восполнить дефицит витамина Е можно с помощью орехов, семян подсолнечника, говядины, баранины, молока, проростков пшеницы.
Группа F присутствует там, где есть витамины D. Это все виды жирной рыбы и морепродуктов, растительные и животные масла, печень, мясо, яйца.
Фармацевтические витаминные препараты
Аптечные формы витаминов представлены в виде капсул, масляных и водных растворов. Их применение может рекомендовать врач для профилактики гиповитаминоза или лечения выявленных нарушений. В числе показаний:
угроза рахита у детей;
последствия приема антибиотиков и стероидов;
комплексная терапия эндокринных патологий, заболеваний ЦНС;
нарушение работы печени, почек.
Популярные средства с содержанием жирорастворимых витаминов:
Викасол (витамин К);
Аевит (ретинол и токоферол);
Витамин Е в капсулах и масляном растворе;
Кальций D3 Никомед: комплекс с солями кальция и холекальциферолом;
АкваДтрим: водный раствор витамина D для перорального приема.
Большинство существующих медикаментов принимают одновременно с пищей в утренние часы. Курс лечения витаминами зависит от тяжести состояния. Назначать препараты самостоятельно без одобрения врача нежелательно из-за опасности интоксикации.
Все представленные на сайте материалы предназначены исключительно для образовательных целей и не предназначены для медицинских консультаций, диагностики или лечения. Администрация сайта, редакторы и авторы статей не несут ответственности за любые последствия и убытки, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.
Источник
Пищевая химия: учебник для студентов вузов
Глава 2.1. Жирорастворимые витамины
Витамин А (ретинол, аксерофтол) впервые выделен из неомыляемой фракции жиров в 1912 году, а его химическое строение было установлено П. Каррером в 1931 году. Жирорастворимый витамин А относится к семейству ретиноидов, по структуре представляет собой b — иононовое кольцо, имеющее в боковой цепи сопряженную полиеновую систему, с различными заместителями на конце этой цепи. В зависимости от природы заместителя витамин А существует в трех основных формах – спиртовая (ретинол), альдегидная (ретиналь) и кислотная (ретиноевая кислота). Основная природная форма витамина А – спиртовая.
R = CH 2 OH – ретинол
R = CHO – ретиналь;
R = COOH – ретиноевая кислота;
R = Н – ангидровитамин
Источником витамина А являются продукты животного происхождения, в которых он встречается в виде витамеров А 1 и А 2 . В тканях животных и рыб присутствует витамин А 1 . Из шестнадцати возможных стереоизомеров ретинола А 1 наиболее известны шесть (табл. 2.1.1), практическое значение имеют два – полный трансретинол, 13-цисретинол. Среди них наибольшей биологической активностью обладает полный трансретинол.
Таблица 2.1.1. Стереоизомеры
Трансретинол А 1
(витамин А, полный трансизомер),
l max = 325 нм ( lg 4 ,7 ), E 1 c v 1 % = 1845
13 цисретинол А 1
(неоретинол, 75% биологической активности витамина А).
l max = 328 нм ( lg 4,68 )
E 1 c v 1 % = 1189
11 цисретинол А 1
(3% биологической активности витамина А),
l max = 319 нм ( lg 4,54)
E 1 c v 1 % =1220
9-цисретинол А 1
(25% биологической активности витамина А),
l max = 323 нм (этанол)
9, 13-дицисретинол А 1
(25% биологической активности витамина А),
l max = 324 нм (этанол)
11, 13-дицисретинол А 1
(25% биологической активности витамина А),
l max = 322 нм (этанол)
Природный витамин А, полученный из жира печени морских рыб, на 65% состоит из полного трансизомера и на 35% из 13 цис-изомера (неоретинол). Доля неоретинола в природных источниках составляет примерно треть, в препаратах, полученных промышленным путем, – значительно меньше. В печеночном жире рыб и некоторых других естественных источниках в небольших количествах содержится ангидровитамин А 1 , в промышленности его получают из витамина А 1 в присутствии кислот (небольших количеств соляной кислоты).
Витамин А 2 в отличие от А 1 характеризуется наличием дополнительной кратной связи между С 5 и С 6 в шестичленном цикле. Природный витамин А 2 имеет полную трансконфигурацию ( all — trans -3-дегидро-ретинол), и его биологическая активность составляет 40% от активности витамина А 1 . Естественным источником витамина А 2 являются неомыляемые фракции жира печени пресноводных рыб, в которых он содержится наряду с витамином А 1 , в спиртовой и альдегидной формах (дегидроретинол и дегидроретиналь).
R = – CH 2 OH – дегидроретинол
R = – CHO – дегидроретиналь
R = H – ангидровитамин
Витамин А является ростовым фактором, его дефицит в молодом возрасте приводит к остановке роста, особенно костей, эпителиальных клеток, повреждению тканей центральной нервной системы, гипервитаминоз витамина приводит к ломкости костей. В организме человека ретинол легко окисляется обратимо до ретиналя, а затем необратимо до трансретиноевой кислоты:
В роли ростового фактора в организме человека выступает продукт метаболизма ретинола – ретиноевая кислота, которая является гормональной формой витамина А. Под действием внутриклеточных изомераз некоторое количество полностью трансретиноевой кислоты превращается в 9-цис-, 11-цис-, 13-цисретиноевую кислоту витамина А.
Наиболее подробно изучена биохимическая роль витамина А, а именно его альдегидной формы, в зрительных процессах. Ретиналь входит в зрительный пигмент родопсин («зрительный пурпур»), находящийся в клетках глаза животных, в том числе и человека. Поэтому при дефиците витамина А страдает прежде всего зрение, наблюдается сухость роговой оболочки глаз, нарушение темновой адаптации и развивается ксерофтальмия («куриная» слепота).
Молекула родопсина содержит одну хромофорную группу, две олигосахаридные цепочки и водонерастворимый мембранный белок – опсин. В качестве хромофорной группы родопсина выступает 11-цис- изомерная форма ретиналя. Хромофор расположен в центре молекулы родопсина и связан через остаток лизина с белковой молекулой.
В роли кофермента 11-цисретиналь выполняет несколько функций. Одна из них – в темновом состоянии удерживать молекулу родопсина, чтобы она не запустила ложный зрительный акт. Следовательно, в темноте 11-цисретиналь является мощным лиганд-антагонистом родопсина. Зрительный акт должен быть запущен квантом света, но не быть ложным. Другая физиологическая функция 11-цисретиналя – это его сверхбыстрая цис-транс-фотоизомеризация, вызванная поглощением кванта света.
Процесс цис-транс-фотоизомеризации хромофора, приводящий к выпрямлению полиеновой цепочки, протекает с высокой скоростью, порядка 200 фемтосекунд (1фс=10 –15 с), и является «спусковым» – запускает сложнейшие процессы зрительного акта, освобождая родопсин для дальнейших превращений. В процессе фотопревращения родопсина происходит высвобождение его хромофорной группы – полностью трансретиналь выходит из белковой части молекулы и переходит в цитоплазму. В дальнейшем он восстанавливается до ретинола и обратно конвертируется в 11-цисретиналь.
Пищевыми источниками витамина А являются продукты животного происхождения и рыба, где он встречается главным образом в виде сложных эфиров (табл. 2.1.2). В растительной пище, особенно в свежих овощах (морковь, тыква, шпинат и другие) и фруктах (шиповник, апельсин, абрикос) присутствуют провитамины А – каротины, которые в организме подвергаются окислительному расщеплению в печени и слизистой оболочке кишечника до ретинола. При этом β-каротин образует две молекулы ретинола, а α- и γ-каротины – по одной молекуле. Наибольшей А-витаминной активностью обладает β-каротин, активность α-каротина – вдвое ниже, γ-каротина – составляет 27% активности β-каротина.
Таблица 2.1.2. C одержание витамина А в пищевых продуктах
Массовая доля, мкг%
Печень говяжья жареная
Консервы «Печень Трески»
Масло сливочное Вологодское
Масло сливочное Любительское
Икра кеты зернистая
Почки говяжьи тушеные
Творог жирный, 18%
Курица 1-й категории
Сливки 10%-й жирн.
Пастеризованное молоко 3,2%-й жирн.
Стерилизованное молоко 3,2%-й жирн.
Природные α-, b -, g -изомеры каротина обладают способностью изомеризоваться. Процесс изомеризации заключается в перемещении кратной связи не только в цикле, но и цис-, транспревращениях в алифатической цепи молекулы, что обусловливает изменения в спектральных характеристиках и провитаминной активности каротинов. Изомеризация наблюдается при растворении каротинов, она обратима при воздействии света, тепла, йода, кислот и катализаторов. Наибольшей А-витаминной активностью в основном обладают полностью трансизомеры.
В растительных материалах изомерам каротина сопутствуют родственные им изопреноидные полиены, которые имеют общее название каротиноиды, они являются пищевыми красителями и обладают провитаминной активностью. Среди них наиболее известными являются ликопин, биксин, ксантофиллы и др. Каротиноиды в небольшом количестве присутствуют и в продуктах питания животного происхождения (табл. 2.1.3).
Таблица 2.1.3. Соотношение между ретинолом и каротиноидами в пищевых продуктах
Наименование
пищевых источников
Вещества, обладающие А-витаминной активностью, %
Известно, что витамин А стимулирует иммунитет, повышает устойчивость к инфекциям, используется для лечения кожных расстройств. Рекомендуемые суточные нормы витамина А являются предметом дискуссии, они колеблются в разных странах от 600 до 1000 мкг (табл. 2.1.4).
Таблица 2.1.4. Рекомендуемая суточная потребность в витамине А
в зависимости от возраста в разных странах, мкг/сут
Применение высоких доз витамина А (3000 мкг и более) представляет опасность, избыток витамина А токсичен. Общепризнанной безопасной суточной дозой считается доза до 1500 мкг. В литературе достаточно сведений о побочных эффектах витамина А, признаками его хронической передозировки являются сухость кожи, растрескивание губ, конъюнктивит, выпадение волос, уменьшение плотности кости, боль в суставах, хроническая головная боль, внутричерепная гипертензия и поражение печени. Перечисленные симптомы связывают с длительным приемом взрослыми препаратов, содержащих более 7500–15000 мкг этого витамина. Определение конкретной безопасной пороговой дозы для проявления хронической токсичности витамина А осложняется при наличии хронических болезней, злоупотреблении алкоголем, приеме лекарств.
Для измерения витаминной активности ретинола и каротинов используют две системы: ретиноловый эквивалент (РЭ) и международные единицы (МЕ):
- 1 РЭ = 1 мкг полностью трансретинол = 2 мкг полностью транс- b -каротин = 12 мкг полностью транскаротиноиды = 24 мкг другие провитамины (каротиноиды)
- 1МЕ = 0,3 мкг полностью трансретинол = 0,344 мг мкг полностью трансретинол ацетат = 0,55 мг мкг полностью трансретинол пальмитат
Промышленностью выпускаются синтетические препараты витамина А в виде уксуснокислого эфира (ретинолацетат) или в виде эфира пальмитиновой кислоты (ретинолпальмитат), как более устойчивые к окислению.
Препараты из естественного сырья – концентраты витамина А получают путем молекулярной дистилляции печеночных жиров рыб и морских зверей. Их выпускают в виде растворов, драже и таблеток. Широкое распространение получили воднодисперсные препараты витамина А, усвоение которых организмом превосходит жирорастворимые препараты. Кроме того, водорастворимые препараты устойчивы при хранении.
Витамин А широко используют для витаминизации многих жиросодержащих продуктов, в том числе и кондитерских изделий. Каротиноиды как вещества с А-витаминной активностью (табл. 2.1.5) применяют в пищевой промышленности в качестве красящих веществ. Благодаря своей растворимости в жирах они пригодны для окрашивания жиров и сыров, в диспергированном виде – сухих смесей для пудингов и жидкостей (лимонадов, сиропов, фруктовых соков, супов, соусов). В цифровой кодификации пищевых добавок в разделе «красители» b -каротин имеет номер Е-160а, ликопин – Е-160 d , криптоксантин – Е-161 c , рубиксантин – Е-161 d .
Таблица 2.1.5. Биологическая активность различных соединений с А-витаминной активностью
Относительная биологическая активность, %
3-Дегидровитамин А (А 2 )
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИТАМИНА А
Температура плавления, о С
Растворим в большинстве органических растворителей,
не растворим в воде
Максимум поглощения,
l max ( lg e ), нм (этаноле)
Удельный показатель поглощения, E 1 c v 1 % , мл/мкг × см
1550
975 (ретинолпальмитат)
Ретинол и ретинолацетат представляют собой желтые кристаллы, ретинолпальмитат – желтое масло. Витамин А быстро разрушается под действием кислорода воздуха,окислительных агентов и ультрафиолетового света. Кислород воздуха при температуре 120 o С полностью разрушает витамин в течение четырех часов, в отсутствие кислорода витамин А термоустойчив и не разрушается при нагревании до температуры 120 o С. Разрушают витамин перекись водорода и пероксиды, образующиеся в маслах при прогоркании. Второй по разрушающей способности фактор, влияющий на устойчивость концентратов витамина А, является кислый рН среды, поэтому минеральные кислоты легко инактивируют витамин. Для повышения устойчивости в масляные растворы витамина А добавляют антиоксиданты: гидрохинон, лецитин, токоферол, масла, богатые токоферолом (соевое масло), сложные эфиры галловой кислоты и фенолы.
Определение содержания витамина А в пищевых продуктах ведут с использованием физико-химических (электронной спектроскопии, флуорометрии, полярографии, изотопного разведения) и биологических методов. Выбор метода зависит от цели исследования, свойств анализируемого материала, содержания витамина А и каротина и характера сопутствующих примесей. Анализ осложнен тем, что витамин присутствует в пищевых продуктах в различных формах, в свободном и этерифицированном состояниях, в форме цис- и трансизомеров.
Витамины группы А как полиненасыщенные соединения поглощают свет в видимой и УФ-областях, фактически все они имеют окраску от желтой до оранжевой. Поэтому количественный анализ чистых препаратов витамина А основан на измерении поглощения в УФ-области спектра, при условии отсутствия других веществ, поглощающих в этой области. Такой подход мало пригоден в технологии продуктов питания, где чаще используют химические методы анализа, отличающиеся высокой чувствительностью. Витамин А дает цветные реакции с растворами треххлористой сурьмы (голубое окрашивание), треххлористого мышьяка, с дихлоргидрином глицерина (фиолетовое окрашивание). Аналогичное окрашивание дают и другие часто сопутствующие вещества, например b -каротин. Цис-, трансизомеры не различимы при использовании химических методов.
В случае анализа сложных смесей, какими являются продукты питания, для устранения сопутствующих веществ, мешающих определению А-витаминной активности, необходимо провести следующие подготовительные стадии: щелочной гидролиз (омыление), экстракцию неомыляемой части хлороформом и последующее определение оптической плотности растворов либо по цветной реакции, либо путем прямого измерения поглощения света в ультрафиолетовой области. Оба эти способа дают совпадающие между собой результаты при условии применения соответствующего коэффициента перевода экстинкции на биологическую активность в международных единицах активности витамина А в виде ретинола.
Витамин D ( кальциферол – несущий кальций) представляет собой группу витаминов, обладающих антирахитическим действием. Поиск антирахитического фактора проводился начиная с конца XVIII века. Однако оказалось, что витамин встречается во многих формах, поэтому открытие его, выделение отдельных форм и установление структуры происходило с начала 30-х до конца 50-х годов XX века.
Кальциферолы можно рассматривать как производные стеринов, вследствие этого углеродный скелет циклической части молекулы имеет следующую своеобразную нумерацию атомов:
В составе кальциферолов присутствует два циклогексановых кольца, связанных между собой этиленовым мостиком с двумя экзоциклическими двойными связями (=СН–СН=) с вытянутой S -транс-диеновой 1 конфигурацией, а не стерически затрудненной S -цис-диеновой, и циклопентановое кольцо, которое содержит при С 17 боковую алифатическую цепь. В положении С 3 циклогексанового кольца располагается гидроксильная группа, а С 10 – метиленовая группа, входящая в систему из трех сопряженных кратных связей: С 5 –С 6 , С 7 –С 8 , С 10 –С 19 . По взаиморасположению последних относительно С 5 –С 6 -связи витамин D относят к цисизомерам, соответствующий ему трансизомер обладает очень низкой антирахитической активностью.
В литературе описаны шесть форм витамина D (D 2 – D 7 ) природного и синтетического происхождения, различающиеся строением боковой алифатической цепи при С 17 . К природным витаминам относятся витамин D 2 (эргокальциферол), витамин D 3 (холекальциферол) и витамин D 4 (дигидроэргокальциферол). Наиболее важными из них являются витамины D 2 и D 3 .
Растительные продукты содержат незначительное количество витамина D 2 . Он практически отсутствует в зеленых растениях, но обнаружен в водорослях, сене, плодах какао и дрожжах, что обусловлено присутствием в них провитамина D 2 – эргостерола. Последний под действием солнечного света превращается в превитамин D 2 , который спонтанно изомеризуется в витамин D 2 . Поэтому при облучении ультрафиолетом некоторые растительные масла, например льняное, хлопковое, приобретают антирахитические свойства. Богатыми растительными источниками эргостерола являются петрушка и крапива.
Другой природной формой витамина D, встречающейся только в животном мире, считается витамин D 3 . Он содержится в жирной рыбе, особенно им богат жир печени тунца, трески, палтуса, меч-рыбы. В продуктах животного происхождения содержание D 3 значительно ниже, умеренное количество присутствует в говяжьей печени, в яичном желтке, сливочном масле, сыре.
Холекальциферол синтезируется в кожных покровах людей из провитамина – 7-дегидрохолестерол, который является промежуточным метаболитом при синтезе холестерола из ланостерина. Для превращения провитамина в холекальциферол достаточно солнечного облучения в строго определенном диапазоне (295–297 нм).
Трансизомер витамина D 3 , образующийся при облучении светом и действии йода, используется в терапевтической практике как препарат, стимулирующий транспорт кальция в кишечнике, но он обладает очень низкой антирахитической активностью.
Витамина D 1 не является индивидуальным веществом, под этой формой подразумевают смесь люмистерола (стереоизомер эргостерола) и витамина D 2 в соотношении 1:1. Этот комплекс достаточно прочный, возгоняется в вакууме и имеет температуру плавления более высокую, чем другие витамины D.
В результате фотоизомерии соответствующих стеринов получены витамеры D 4 – D 6 , обладающие более низкой D -витаминной активностью, чем у D 2 и D 3 . Витамин D 4 содержится в природных продуктах в очень малых количествах и образуется из предшественника – дигидроэргостерола, но методы его выделения не имеют практического значения.
Витамины D 5 –D 7 получены только фотосинтетическим путем. Из b -ситостерина, содержащегося в хлопковом масле, масле ростков пшеницы, кукурузы, синтезирован предшественник витамина D 5 – 7-дегидроситостерол, при облучении последнего образуется витамин D 5 (этилхолекальциферол или ситокальциферол).
Из стигмастерола, присутствующего в соевых бобах, был получен 7-дегидростигмастерол – провитамин D 6 , при облучении которого выделен витамин D 6 – дигидроэтилкальциферол (стигмакальциферол).
Сам витамин D проявляет весьма низкую биологическую активность, реализация его биологической эффективности происходит в почках и печени с образованием активных метаболитов. Биологически активная форма витаминов D в виде окисленных метаболитов гидроксипроизводных – 25-гидроксикальциферола и 1, 25-дигидроксихолекальци- ферола – обладает значительно более высокой биологической активностью, чем исходный витамин. Витамин D 2 гидроксилируется с образованием следующих метаболитов:
Источник