Особенности химических свойств витаминов

Витамины, общая характеристика

Витамины — органические вещества растительного, реже животного происхождения, разнообразной химической структуры, в малых дозах необходимые для нормальной жизнедеятельности организма. Часто витамины входят в состав ферментов, то есть биологических катализаторов процессов живой клетки.

Давно установлено, что при длительном отсутствии свежей растительной пищи, особенно овощей и плодов, наступают тяжелые хронические заболевания организма, даже при избытке необходимых белков, жиров, углеводов, солей. Употребляя длительное время только животную и консервированную пищу, заболевали цингой и погибали экспедиции мореплавателей. На Руси часто встречалось заболевание глаз — «куриная слепота» (гемералопия), причиной которого оказалось систематическое недоедание жиросодержащих продуктов. Многовековой опыт подтвердил, что в растениях и некоторых продуктах содержатся какие-то неизвестные жизненно необходимые дополнительные факторы питания.

В XIX в. начали проводиться экспериментальные исследования. Русский врач Н. И. Лунин (1880) поставил опыт по вскармливанию мышей цельным и искусственным молоком с достаточным содержанием всех основных питательных веществ. Получавшие искусственное молоко мыши плохо развивались, болели и погибали. Примерно в это же время врач из Юго-Восточной Азии X. Эйкман заметил, что куры болеют, как и люди, болезнью бери-бери и причиной этого является употребление в пищу полированного риса. X. Эйкман выделил из отрубей риса белое кристаллическое вещество, которое возвращало жизнь тяжелобольному. Н. И. Лунин и X. Эйкман доказали этим, что в некоторых пищевых продуктах содержатся в небольших количествах необходимые «добавочные вещества». Работы продолжил ученый К. Функ. В 1910 г. он изучил химическое строение уже известного вещества из отрубей риса и установил в строении молекулы азот. Так появилось название «витамин» (от лат. vita — жизнь и aminum — азот), или амин жизни. Этим веществом оказался витамин В 1 .

Наука о витаминах называется витаминологией. Уже открыты и изучены следующие витамины: А (ретинол), В 1 (тиамин), В 2 (рибофлавин), В 3 (пантотеновая кислота), С (аскорбиновая кислота), D (эргокальциферол), Е (токоферолы), Н (биотин), РР (никотиновая кислота), К (филлохинон) и другие; многие витамины не содержат азота (аскорбиновая кислота), но все являются факторами жизни.

Успешно развивается кормовая и пищевая витаминология. Потребность организма в витаминах установлена, и она оказалась крайне незначительной, хотя ежедневно человеку требуется около 12 различных витаминов. Суточная потребность в витамине В для взрослого человека составляет 2-2,5 мг, в витамине С — около 70 мг. Растительное масло, содержащее 1% витаминов, считается высоковитаминным. Болезни, связанные с отсутствием в организме витаминов, называются авитаминозами, а с недостатком — гиповитаминозами.

Витамины чаще синтезируются в растительных клетках надземных частей — в листьях, стеблях, цветках. В корнях и клетках камбия витамины не образуются, хотя могут в них накапливаться (лук, чеснок, морковь, картофель). Способствуют накоплению витаминов общеизвестные природные факторы. Однако наиболее важными являются богатые энергией лучи солнца. Много витаминов содержат шиповники степной зоны, растущие в Крыму, на Кавказе, в Средней Азии. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника, а витамины группы D — даже кожей человека. Растворимы витамины в клеточном соке и принимают участие в обмене веществ. Каротин (провитамин А) оказался переносчиком кислорода. Чаще встречаются витамины в высших растениях, хотя их содержат даже дрожжевые грибы. В курсе фармакогнозии рассматриваются витамины и сырье растительного происхождения: каротин, витамины К, Е, Р, В, С, Наиболее богаты витаминами виды семейств розоцветных, представители астровых, крапивных, сельдерейных, лилейных. Из корнеплодов моркови посевной получают каротин; содержится он также в тыкве, плодах рябины, облепихи, цветках ноготков, траве череды. Витамином К богаты листья крапивы, трава пастушьей сумки, кора калины. Особенно распространен витамин С: много его в плодах шиповника, ягодах черной смородины, плодах цитрусовых и других.

Обычно витамины извлекают из сырья подходящим растворителем. В воде растворимы витамины В, С, Р, РР, в жирах — А, D, Е, К. Производятся витамины также лабораторным микробиологическим способом. Внедряется химический синтез. Высоко ценится природное витаминное сырье в натуральном состоянии.

В чистом виде витамины — кристаллические вещества или жидкости белого, желтого, оранжевого или красного цвета, имеющие специфический вкус, без характерного запаха. В основу их первой классификации положена растворимость в воде или жирах. В настоящее время установлено, что витамины — индивидуальные вещества различных химических классов.

Строение витаминов изучено сравнительно недавно. Оказалось, что витамин С относится к классу кислот, витамин А — к первичным спиртам, витамины группы D — производные высокомолекулярных спиртов стеринов. Если витамин С имеет углеводный характер строения, то витамин D относится к сложным стероидным или гормоноподобным соединениям. В растениях витамины встречаются иногда в виде провитаминов, например каротин — провитамин А, состоящий из двух молекул витамина А.

На основании химического строения витамины объединены в четыре группы.

а) производные лактонов ненасыщенных полиоксикарбоновых кислот (аскорбиновая кислота — витамин С);

б) алифатические ненасыщенные кислоты (высоконепредельные жирные кислоты по типу линолевой и линоленовой — витамин F).

а) ретинолы (циклогексеновые соединения — витамина A, A 1 или каротиноиды).

а) нафтохиноны (витамин K 1 — филлохинон, витамин К 2 — фарнахинон).

а) хромановые (токоферолы — витамин Е);

б) фенилахромановые (биофлавоноиды — витамин Р);

в) пиридинкарбоновые (никотиновая кислота — витамин РР);

г) пиридоксиновые (пиридоксин — витамин В 6 );

д) пиримидинотиазовые (тиамин — витамин B 1 );

е) птериновые (фолиевая кислота — витамин Вc);

ж) изоаллоксазиновые (рибофлавин — витамин В 2 );

з) кобаламиновые (цианокобаламин — витамин B 12 )

До выяснения строения витамины называли буквами латинского алфавита по мере их открытия: А, В, С, D и др. Встречаются названия витаминов, образованные от первых букв лечебного действия или заболевания. Например, название витамина Р происходит от «permeare» — проникать, так как он уменьшает проницаемость сосудов. Витамин РР назван первыми буквами заболевания «pellagra preventiva». В ГФ XI для витаминов приняты рациональные названия, основанные на их химическом строении. Витамин А — ретинол, витамин К — филлохинон, витамин В 2 — рибофлавин, витамин РР — никотиновая кислота и т.д. Химические особенности витаминов изучаются органической и фармацевтической химией.

Собирают сырье в фазе максимального накопления преобладающего витамина. В плодах шиповника это витамин С, хотя в них содержатся также витамины группы В, витамин Е и др. Сырье заготавливают в сухую погоду, сушат в день сбора. Витамины — относительно стойкие соединения и сушка допускается при температуре 70-90°С.

В сухом, хорошо проветриваемом помещении, оберегая от действия факторов окружающей среды и вредителей.

Гиповитаминозы связаны с нарушением обмена веществ при тяжелых заболеваниях печени, желудка, кишечника, беременности, чрезмерно быстром росте и другое. Наступает эндогенный патологический гиповитаминоз даже при полноценном питании. При этом необходима заместительная (восполняющая) витаминотерапия. Не менее важна медикаментозная терапия различных заболеваний витаминными лекарственными препаратами. В медицинской и фармацевтической практике широко применяют витаминное растительное сырье, настойки, чаи, экстракты. Особенно эффективны витамины в чистом виде и поливитаминные комплексы, витаминизированные соки, детское витаминизированное питание.

Источник

Особенности химических свойств витаминов

Каталог готовых работ (1449 работ)

13. Понятие о витаминах, их классификация. Физические и химические свойства. Особенности заготовки, сушки, хранения сырья. Оценка качества сырья, методы анализа Пути использования сырья, медицинское применение.

Витамины – органические вещества различной химической природы, не образующиеся в достаточном количестве клетками человеческого организма, но необходимые для его нормальной жизнедеятельности. Витамины проявляют биологическую активность в очень малых концентрациях. Они выполняют функции регуляторов обмена веществ. Большинство витаминов входит в состав ферментов, являясь их коферментами.

Классификация витаминов и витаминосодержащего лекарственного растительного сырья

Существует несколько классификаций витаминов.

1. Буквенная классификация — первая в историческом плане. При обнаружении новых факторов витаминной природы им присваивали условные названия в виде буквы латинского алфавита. Например: витамины A, B, C, D и др.

2. Фармакологическая классификация. Эта классификация вводилась параллельно с буквенной и указывала на заболевание, от которого предохраняет витамин:

витамин С — противоцинготный;
витамин К — антигеморрагический;
витамин D — антирахитический и др.

3. Химическая классификация. В зависимости от химической структуры выделены группы:

витамины алифатического ряда — С, F и др.;
витамины алициклического ряда — A, D и др.;
витамины ароматического ряда — К и др.;
витамины гетероциклического ряда — Е, Р и др.

4. Классификация по растворимости витаминов:

водорастворимые витамины – группы В, С, Р, Н, РР;
жирорастворимые витамины — A, D, Е, К, F, U.

Витамины содержатся во всех растениях, но витаминосодержащими называют только те растения, которые избирательно накапливают витамины в дозах, способных оказать выраженный фармакологический эффект. Это в 500-1000 раз больше, чем в других растениях.

В настоящее время практически все витамины получают синтетическим путем. Однако витаминосодержащие лекарственные растения не утратили своего значения. Они широко используются, особенно в педиатрии, в гериатрии и для лечения лиц, склонных к аллергическим заболеваниям, поскольку:

во-первых, витамины в лекарственном растительном сырье находятся в комплексе с полисахаридами, сапонинами, флавоноидами, поэтому такие витамины легче усваиваются;
во-вторых, растительные витамины реже дают аллергические реакции, чем их синтетические аналоги;
в-третьих, в организме человека есть специальные системы защиты от передозировки витаминов (например, каротин в организме человека превращается в витамин А по мере необходимости).

Физические свойства.

Химические свойства.

Заготовка.

Хранение.

В сухом, хорошо проветриваемом помещении, оберегая от действия факторов окружающей среды и вредителей.

Оценка качества сырья, содержащего витамины. Методы анализа

Согласно существующей нормативной документации подтверждают присутствие витамина К₁ только в листьях крапивы. Метод определения хроматографический. Определение основано на способности витамина K₁ флуоресцировать в УФ-свете. Экстрагируют из растительного сырья витамин К₁ гексаном. Хроматографическое разделение проводят восходящим способом на пластинке «Силуфол» при температуре 40-70 °С. Система растворителей: бензол — петролейный эфир (1:1). Готовую хроматограмму высушивают на воздухе 2-3 мин и выдерживают в УФ-свете при длине волны 360 нм в течение 2 мин, должно появиться пятно с желто-зеленой флуоресценцией. Количественное определение витамина К₁ в сырье не проводится.

Качественное и количественное определение содержания витамина С в лекарственном растительном сырье связано с использованием натрия 2,6-дихлорфенолиндофенолята. Для количественного определения кислоты аскорбиновой в плодах шиповника навеску сырья экстрагируют горячей водой и аликвоту экстракта титруют раствором реактива, который имеет синий цвет. Кислота аскорбиновая способна окисляться до дегидроформы раствором натрия 2,6-дихлорфенолиндофенолята и восстанавливать последний до лейкоформы (стадия 1). Точка эквивалентности устанавливается появлением розового окрашивания, не исчезающего в течение 30-60 сек, которое свидетельствует об отсутствии восстановителя, т.е. кислоты аскорбиновой (2,6-дихлорфенолиндофенол имеет в щелочной среде синее окрашивание, в кислой – красное, а при восстановлении обесцвечивается) (стадия 2).

Для качественного определения часть водного экстракта хроматографируют на пластинках «Силуфол» или «Сорбфил», высушивают и обрабатывают указанным реактивом (нанеся одновременно раствор свидетеля – чистой кислоты аскорбиновой) – пятна кислоты аскорбиновой выглядят бесцветными на синем фоне.

Для качественного обнаружения каротиноидов можно использовать химические реакции и хроматографию на силикагеле. Каротиноиды извлекают из сырья хлороформом и к хлороформному извлечению прибавляют кислоту серную концентрированную (синее окрашивание, переходящее в слой кислоты серной) или кислоту азотную концентрированную (синее окрашивание, переходящее в зеленое и грязно-желтое). Хроматограммы проявляют 10 % этанольным раствором кислоты фосфорномолибденовой, нагревают в сушильном шкафу при температуре 60-80 ºС несколько минут. На желто-зеленом фоне появляются синие пятна каротиноидов.

Для количественного определения каротиноидов в лекарственном сырье используют фотоколориметрический или спектрофотометрический методы. В качестве стандарта применяют раствор калия бихромата. Из сырья каротиноиды извлекают абсолютным спиртом, петролейным эфиром. Извлечения высушивают над безводным натрия сульфатом перед определением оптической плотности.

Пути использования сырья, содержащего витамины

Лекарственное растительное сырье, содержащее витамины, используется для получения разнообразных лекарственных форм и препаратов.

I. Экстемпоральные лекарственные формы (отпускают без рецепта врача, приказ МЗСР РФ № 587 от 13.09.05):

листьев крапивы;
плодов шиповника;
травы пастушьей сумки и др.

«Арфазетин»;
«Мирфазин»;
сборы витаминные № 1 и № 2;
сбор поливитаминный;
сбор желчегонный № 3;
сбор урологический;
сбор желудочный и др.

II. Экстракционные (галеновые) препараты.

Настойки:

календулы настойка (входит как компонент в линименты, мази).

экстракт пастушьей сумки жидкий;
экстракт кукурузных рылец жидкий;
экстракт крапивы жидкий;
экстракт коры калины жидкий.

III. Препараты, содержащие сумму витаминов.

масло шиповника, масло облепиховое, масло из плодов и листьев облепихи; концентрат масла облепихового (полуфабрикат);
сиропы шиповника, шиповника с витамином С, шиповника с биоженьшенем, плодово-ягодный (шиповник, рябина);
«Холосас» — сироп из сгущенного водного экстракта плодов шиповника;
«Каротолин» — масляный экстракт каротиноидов из мякоти плодов шиповника.

IV. На химико-фармацевтических заводах получают:

препараты на основе концентрата облепихового масла: «Облекол» — пленки, «Олазоль» и «Гипозоль» — аэрозоль;
таблетки «Аллохол», содержат экстракт крапивы;
таблетки «Калефлон», содержат сумму полифенольных соединений цветков календулы;
таблетки «Сорбилин», содержат липофильный комплекс из плодов рябины обыкновенной;
таблетки «Аромелин», содержат липофильный комплекс из плодов аронии (рябины) черноплодной;
«Гипорамин», таблетки сублингвальные, 0,02 г; мазь 0,5 %; суппозитории (экстракт листьев облепихи крушиновидной).

Медицинское применение сырья и препаратов, содержащих витамины

Лекарственное растительное сырье, содержащее витамины, и лекарственные средства на его основе обладают широким спектром фармакологического действия. Действие обусловлено витаминами и другими биологически активными веществами, содержащимися в сырье: флавоноидами, дубильными веществами и др.

Действие витаминов заместительное (восполняющее витаминную недостаточность), либо фармакологическое (влияющее на течение ферментативных процессов, повышающее иммунные, защитные силы).

Например: введение в организм витамина С повышает фагоцитарную активность лейкоцитов. Витамин С усиливает фармакологическое действие лекарственных веществ и снижает их побочное токсическое действие. Каротиноиды оказывают противовоспалительное и ранозаживляющее действие.

Лекарственное растительное сырье, содержащее витамины, используют как:

поливитаминные средства — плоды черной смородины, плоды рябины обыкновенной, плоды шиповника, листья крапивы;
кровоостанавливающие средства – цветки и листья зайцегуба, листья крапивы, кора калины, трава пастушьей сумки, трава тысячелистника;
ранозаживляющие и противоязвенные средства — масло облепихи и масло шиповника, трава череды, трава сушеницы топяной;
противовоспалительное и антисептическое средство — цветки календулы;
противовоспалительное и противоаллергическое средство — трава череды;
желчегонные средства — кукурузные столбики с рыльцами, плоды шиповника;
мочегонные средства — плоды и листья земляники, трава череды.

Источник