Витамин С. Витамин С (аскорбиновая кислота; антискорбутный витамин) получил название антискорбутного, антицинготного фактора
Витамин С (аскорбиновая кислота; антискорбутный витамин) получил название антискорбутного, антицинготного фактора, предохраняющего от развития цинги – болезни, принимавшей в средние века характер эпидемии. Причину болезни долго не могли распознать, и только в 1907–1912 гг. были получены неоспоримые экспериментальные доказательства (на морских свинках, также подверженных, подобно людям, заболеванию цингой) прямой зависимости между развитием цинги и недостаточностью или отсутствием в пище витамина С.
По химической структуре аскорбиновая кислота представляет собой лактон кислоты со структурой, близкой структуре L-глюкозы; окончательно строение витамина С было установлено после синтеза его из L-ксилозы. Аскорбиновая кислота относится к сильным кислотам; кислый характер ее обусловлен наличием двух обратимо диссоциирующих енольных гидроксилов у 2-го и 3-го углеродных атомов.
Аскорбиновая кислота содержит два асимметричных атома углерода в 4-м и 5-м положениях, что позволяет образовать четыре оптических изомера. Природные изомеры, обладающие витаминной активностью, относятся к L-ряду. Аскорбиновая кислота хорошо растворима в воде, хуже – в этаноле и почти нерастворима в других органических растворителях. Из представленных структурных формул видно, что наиболее важным химическим свойством аскорбиновой кислоты является ее способность обратимо окисляться в дегидроаскорбиновую кислоту, образуя окислительно-восстановительную систему, связанную с отщеплением и присоединением электронов и протонов. Окисление может быть вызвано различными факторами, в частности кислородом воздуха, метиленовым синим, перекисью водорода и др. Этот процесс, как правило, не сопровождается снижением витаминной активности. Дегидроаскорбиновая кислота легко восстанавливается цистеином, глутатионом, сероводородом. В слабощелочной (и даже в нейтральной) среде происходит гидролиз лактонового кольца, и эта кислота превращается в дикетогулоновую кислоту, лишенную биологической активности. Поэтому при кулинарной обработке пищи в присутствии окислителей часть витамина С разрушается. Аскорбиновая кислота оказалась необходимым пищевым фактором для человека, обезьян, морских свинок и некоторых птиц и рыб. Все другие животные не нуждаются в пищевом витамине С, поскольку он легко синтезируется в печени из глюкозы. Как оказалось, ткани витамин-С-чувствительных животных и человека лишены одного-единственного фермента, катализирующего последнюю (6-ю) стадию образования аскорбиновой кислоты из глюкозы, а именно гулонолактоноксидазы, превращающего L-гулонолактон в L-аскорбиновую кислоту.
Наиболее характерным признаком недостаточности витамина С является потеря организмом способности депонировать межклеточные «цементирующие» вещества, что вызывает поражение сосудистых стенок и опорных тканей. У морских свинок, например, некоторые специализированные, высокодифференцированные клетки (фибробласты, остеобласты, одонтобласты) теряют способность синтезировать коллаген в кости и дентине зуба. Нарушено, кроме того, образование гликопротеингликанов, отмечены геморрагические явления и специфические изменения костной и хрящевой тканей.
У человека при недостаточности витамина С также отмечаются снижение массы тела, общая слабость, одышка, боли в сердце, сердцебиение. При цинге в первую очередь поражается кровеносная система: сосуды становятся хрупкими и проницаемыми, что служит причиной мелких точечных кровоизлияний под кожу – так называемых петехий; часто отмечаются кровоизлияния и кровотечения во внутренних органах и слизистых оболочках. Для цинги характерна также кровоточивость десен; дегенеративные изменения со стороны одонтобластов и остеобластов приводят к развитию кариеса, расшатыванию, разламыванию, а затем и выпадению зубов. У больных цингой наблюдаются, кроме того, отек нижних конечностей и боли при ходьбе.
Биологическая роль.Витамин С, вероятнее всего, участвует в окислительно-восстановительных процессах, хотя до сих пор не выделены ферментные системы, в состав простетических групп которых он входит. Предполагают, что витамин С участвует в реакциях гидроксилирования пролина и лизина при синтезе коллагена, синтезе гормонов коры надпочечников (кортикостероидов), аминокислоты триптофана и, возможно, в других реакциях гидроксилирования. Имеются доказательства необходимости участия витамина С в окислительном распаде тирозина и гемоглобина в тканях.
Распространение в природе и суточная потребность.Витамин С относится к широко распространенным в природе витаминам. Наиболее важными источниками его для человека служат продукты растительного происхождения (овощи и фрукты). Много витамина С в перце, салате, капусте, хрене, укропе, ягодах рябины, черной смородины и особенно в цитрусовых (лимон). Картофель также относится к основным повседневным источникам витамина С, хотя содержит его значительно меньше. Из непищевых источников богаты витамином С шиповник, хвоя, листья черной смородины, экстракты из которых могут полностью удовлетворить потребности организма. Суточная потребность в витамине С для человека составляет 75 мг. Рекомендованные рядом ученых (в том числе Л. Полингом) более высокие суточные дозы аскорбиновой кислоты (1 г) для человека, вероятнее всего, недостаточно обоснованны.
Источник
АСКОРБИНОВАЯ КИСЛОТА
Аскорбиновая кислота (Acidum ascorbinicum; синоним витамин C) — органическое соединение, относящееся к витаминам и содержащееся в большинстве растений. Отсутствие его в пище вызывает развитие специфического заболевания — цинги (см.), а недостаточность приводит к развитию гиповитаминоза.
В 1923—1927 годы Зильва (S. S. Zilva) впервые выделил из лимонного сока вещество с сильным антискорбутным свойством. Он же установил основные свойства этого вещества. В 1930—1933 годы Тилльманс (J. Tillmans) показал обратимое окисление этого вещества. В 1928—1933 годы Сент-Дьёрдьи (А. Szent-Györgyi) выделил в кристаллическом виде из надпочечников быка, а также из капусты и паприки вещество, названное им «гексуроновой кислотой», получившей затем название «аскорбиновая кислота». Оно оказалось идентичным с антискорбутным веществом Зильвы.
Аскорбиновая кислота является производным L-гулоновой кислоты (2-3-эндиол-L-гулоно-1,4-лактон). Наиболее активной формой является L-аскорбиновая кислота. Эмпирическая формула C6H8O6, структурная формула:
Молекулярный вес аскорбиновой кислоты —176,1. Удельное вращение в воде —[а]20D + 23°; t°пл 192°. Это одноосновная кислота с константой диссоциации pKa —4,25 в воде. В сильно кислой среде аскорбиновая кислота обладает максимумом поглощения при 245 нм, сдвигающимся к 365 нм в нейтральной среде и к 300 нм в щелочной. В чистом виде аскорбиновая кислота представляет собой белые кристаллы кислого вкуса, стойкие в сухом виде и быстро разрушающиеся в водных растворах.
1 г аскорбиновой кислоты растворяется в 5 мл воды, 25 мл этилового спирта или 100 мл глицерина. Аскорбиновая кислота нерастворима в бензоле, хлороформе, эфире, петролейном эфире и жирах. Аскорбиновая кислота реагирует с катионами металлов, образуя аскорбинаты с общей формулой C6H7O6M. Аскорбиновая кислота легко окисляется кислородом воздуха. Окисление аскорбиновой кислоты ускоряется в нейтральных и щелочных растворах. Оно катализируется светом, ионами меди, железа, серебра и ферментами растений: аскорбиноксидазой и полифенолоксидазой. При окислении аскорбиновая кислота переходит в дегидроаскорбиновую кислоту, обладающую столь же высоким С-витаминным действием, что и аскорбиновая кислота. Дегидроаскорбиновая кислота быстро восстанавливается в тканях. Она не содержит конъюгированной системы и не обнаруживает поглощения в ультрафиолете. Наряду с аскорбиновой кислотой и дегидроаскорбиновой кислотой в растительных продуктах встречается связанная с белком форма Аскорбиновая кислота — аскорбиген,— устойчивая к окислению. При необратимом окислении дегидроаскорбиновая кислота после раскрытия лактонового кольца при pH более 4 переходит в 2,3-дикетогулоновую кислоту, а затем в щавелевую и омгреоновую кислоту. Окисление аскорбиновой кислоты задерживается тиосульфатом, тиомочевиной, тиоацетатами, флавоноидами, о-дифенолами, метафосфорной кислотой, кислыми полисахаридами и др. Большинство белков и аминокислот также задерживает окисление аскорбиновой кислотой путем образования комплексов либо с самой аскорбиновой кислотой, либо с медью. Аскорбиновая кислота легко восстанавливает азотнокислое серебро, растворы брома, йода и 2,6-дихлорфенолин-дофенола. Аскорбиновая кислота настолько эффективна в качестве восстановителя, что нашла широкое применение в аналитической химии при определении ряда минеральных элементов и в полярографических исследованиях большого числа веществ, в частности урана и других соединений. Аскорбиновая кислота широко распространена в природе (см. таблицу). Она содержится в растениях, главным образом в восстановленной форме. Из органов животных богаты аскорбиновой кислотой надпочечники, гипофиз, хрусталик, печень. При кулинарной обработке теряется в среднем до 50% аскорбиновой кислоты. Еще больше теряется при стоянии готовых блюд. Ряд стабилизаторов, находящихся в белке яиц, мясе, печени, крупах, твороге, крахмале, поваренной соли, способствует сохранению аскорбиновой кислоты при приготовлении пищи. Длительному сохранению аскорбиновой кислоты способствуют: квашение, замораживание, дегидратация, баночное консервирование, варка ягод и фруктов с сахаром (см. также Витаминизация пищевых продуктов).
Аскорбиновую кислоту получают синтетически из D-глюкозы, восстанавливаемой в D-сорбит, который затем переводится с помощью бактериального синтеза в D-сорбозу, 2-оксо-L-гулоновую к-ту и L-аскорбиновую кислоту. Хорошим стабилизатором аскорбиновой кислоты является сульфит натрия, используемый при приготовлении ампульных растворов. Единственным антагонистом аскорбиновой кислоты является глюкоаскорбиновая кислота.
Все растения и многие животные синтезируют аскорбиновую кислоту, за исключением человека, обезьяны, морской свинки, индийской плодовой летучей мыши (Pteropus medius) и краснозадого бульбуля (Pycnonotus cafer Linn.) — птицы из отряда Passeriformes, вследствие отсутствия у них ферментов D-глюкуроноредуктазы и L-гулоно-гамма-лактон-O2-оксидоредуктазы, возможно, из-за врожденного генетического дефекта.
Поступившая в организм человека аскорбиновая кислота всасывается в тонком кишечнике. Общее количество аскорбиновой кислоты в организме здорового человека 3— 6 г. В плазме крови содержится 0,7—1,2 мг% , в лейкоцитах 20—30 мг% . Ряд оксидаз (аскорбиноксидаза, цитохромоксидаза, Пероксидаза, лак-таза и др.) прямо или косвенно катализирует окисление аскорбиновой кислоты. Синтез аскорбиновой кислоты в животном организме происходит из D-глюкуронолакто-на. Механизм действия аскорбиновой кислоты окончательно еще не расшифрован. Она играет важную роль в гидроксилировании пролина в оксипролин коллагена, участвует в окислении аминокислот ароматического ряда (тирозина и фенилаланина), а также в гидроксилировании триптофана в 5-окситриптофан в присутствии ионов меди. Аскорбиновая кислота участвует в биогенезе кортикостероидов, оказывает защитное действие на пантотеновую и никотиновую кислоты и способствует ферментативному превращению фолиевой кислоты в фолиновую. У видов, не синтезирующих аскорбиновую кислоту (человек, морская свинка), как и у способных к его биосинтезу, аскорбиновая кислота оказывает экономизирующее действие в отношении витаминов B1, B2, A, E, фолиевой кислоты, пантотеновой кислоты, уменьшая расходование, то есть снижает потребность в них. Этот эффект, по-видимому, связан с редуцирующими и антиоксидатными свойствами аскорбиновой кислоты.
Суточная потребность человека в аскорбиновой кислоте — см. Витамины.
Препараты аскорбиновой кислоты применяют для профилактики и лечения C-витаминной недостаточности, а также при повышенной физиологической потребности организма в аскорбиновой кислоте (во время беременности и лактации, при повышенной физической нагрузке, усиленном умственном и эмоциональном напряжении).
В лечебных целях аскорбиновую кислоту используют в комплексной терапии инфекционных заболеваний и разного вида интоксикаций, при заболеваниях печени, нефропатии беременных, при болезни Аддисона, при вяло заживающих ранах и переломах костей, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (ахилия, язвенная болезнь и др.), при атеросклерозе. Аскорбиновую кислоту назначают для профилактики кровотечений при лечении антикоагулянтами.
Назначают аскорбиновую кислоту внутрь (после еды), внутримышечно и внутривенно. Лечебные дозы для взрослых составляют при приеме внутрь 0,05—0,1 г 3— 5 раз в день; парентерально аскорбиновую кислоту вводят в виде 5% раствора от 1 до 5 мл. Детям назначают внутрь по 0,05—0,1 г 2—3 раза в день; парентерально 1—2 мл 5% раствора. Сроки лечения зависят от характера и течения заболевания.
При длительном применении высоких доз аскорбиновой кислоты следует следить за функцией поджелудочной железы, почек, а также за артериальным давлением, так как имеются отдельные наблюдения, свидетельствующие о том, что продолжительный прием значительных количеств аскорбиновой кислоты вызывает угнетение инсулярного аппарата поджелудочной железы, способствует развитию почечного диабета и может повышать артериальное давление.
Необходимо соблюдать осторожность при назначении максимальных доз аскорбиновой кислоты при внутривенном введении в случаях повышенной свертываемости крови, при тромбофлебитах и склонности к тромбозам.
Формы выпуска: порошок, драже по 0,05 г, таблетки по 0,025 г с глюкозой, таблетки по 0,05 г и по 0,1 г; ампулы, содержащие 1 и 5 мл 5% раствора. Кроме того, аскорбиновая кислота входит в состав различных поливитаминных препаратов.
Сохраняют в хорошо укупоренной таре, предохраняющей от действия света и воздуха.
Методы определения аскорбиновой кислоты
Методы определения аскорбиновой кислоты зависят от объекта исследования, концентрации аскорбиновой кислоты в объекте, наличия в объекте веществ, мешающих определению, и пр. Объектами исследования могут быть органы и ткани животных, биологические жидкости (кровь, моча и др.), растительные продукты (овощи, фрукты и пр.), готовая пища, медицинские препараты аскорбиновой кислоты. В перечисленных объектах аскорбиновой кислоты находится как в восстановленной, так и в окисленной форме (дегидроаскорбиновая кислота), которая может образоваться, например, при обработке и хранении пищевых продуктов. Поэтому ее также необходимо определять.
Основные этапы определения аскорбиновой кислоты следующие:
1) получение материала;
2) хранение полученного материала;
3) экстрагирование аскорбиновой кислоты из образца;
4) освобождение полученного экстракта от примесей, мешающих определению аскорбиновой кислоты;
5) определение количества аскорбиновой кислоты.
Аскорбиновая кислота легко разрушается, и поэтому обеспечение ее сохранности весьма существенно для любого метода исследования. Разрушение аскорбиновой кислоты усиливается под влиянием солнечного освещения, аэрации, повышения температуры и увеличения pH среды. Чем меньше содержание аскорбиновой кислоты в анализируемом объекте, тем больше трудностей при ее определении. Некоторые из методов, например, определение аскорбиновой кислоты в крови и моче, имеют ценность для распознавания степени обеспеченности организма человека аскорбиновой кислотой. При взятии материала из исследуемого объекта необходимо создать условия для максимального сохранения аскорбиновой кислоты в полученной пробе.
Например, исследуя кровь, нужно взять ее без гемолиза. При необходимости нужно создать такие условия хранения материала, которые уменьшают или исключают инактивацию аскорбинвой кислоты (холод, добавление консервантов и т. д.). Экстрагирование проводят при pH не менее 4, предварительном связывании ионов металлов, катализирующих окисление аскорбиновой кислоты, и инактивации ферментов, окисляющих аскорбиновую кислоту. Для экстрагирования применяют растворы уксусной, трихлоруксусной, щавелевой и метафосфорной кислот. Наиболее предпочтительна 5—6% метафосфорная кислота, хорошо стабилизирующая
Аскобиновая кислота, осаждающая белки и инактивирующая в сырых растительных объектах фермент аскорбиназу. Освобождение от примесей, мешающих определению, проводят с помощью осаждения последних, а также с использованием различных методов хроматографии (на бумаге тонкослойной, ионообменной).
Для количественного определения содержания аскорбиновой кислоты в биологических материалах предложен ряд методов. Так, определение аскорбиновой кислоты в моче проводят методом Тилльманса, в основе которого лежит способность аскорбиновой кислоты восстанавливать некоторые вещества, в частности 2,6-дихлорфенолиндофенол. Для этого анализируемую пробу титруют 0,001 н. раствором натриевой соли 2,6-дихлорфенолиндофенола до прекращения обесцвечивания окраски раствора. Этот же принцип лежит в основе определения аскорбиновой кислоты в плазме крови (см. Фармера-Абт метод). При количественном определении в лейкоцитах применяют метод Бессея (см. Бессея методы). Метод достаточно точен и требует для анализа крайне незначительного количества биологического материала (0,2 мл цельной крови).
При исследовании продуктов, содержащих так называемые редуктоны, которые вступают в соединение с 2,6-дихлорфенол индофенол ом (сиропы, компоты, сушеные овощи, фрукты и др.), лучше всего применять обработку экстракта формальдегидом [Шиллингер (A. Schillinger), 1966]. При анализе объектов, содержащих естественные пигменты (красители), чаще применяют титрование 2,6-дихлорфенолиндофенолом в присутствии органического растворителя (хлороформа, ксилола, изоамил ацетата и др.), экстрагирующих избыток красителя. При определении аскорбиновой кислоты в окрашенных фруктовых и ягодных соках применяют амперометрическое титрование. Конечную точку титрования аскорбиновой кислоты 2,6-дихлорфенолиндофенолом определяют по изменению потенциала — потенциометрически [Харрис, Марсон (L. J. Harris, L. W. Marson) и др., 1947] либо по появлению поляризационного тока — амперометрически [Харлампович, Возньяк (Z. Charlampowicz, W. Woznjak) и др., 1969]. Этот метод достаточно точен.
Для определения дегидроаскорбиновой кислоты ее восстанавливают в аскорбиновую кислоту с последующим титрованием 2,6-дихлорфенол индофенолом. Для восстановления применяют сероводород [Тилльманс (J. Tillmans) и др., 1932]. Однако сероводород не полностью восстанавливает дегидроаскорбиновую кислоту. Лучшие результаты получают при ее восстановлении сульфгидрильными соединениями (гомоцистеин, цистеин, 2,3-димеркаптопропанол).
Кроме биологического и окислительно-восстановительных методов определения аскорбиновой кислоты, используют методы, которые основаны на цветных реакциях с аскорбиновой кислотой или продуктами ее окисления.
Этими методами проводят определение аскорбиновой кислоты, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот. Наиболее распространен метод, предложенный в 1948 году Роу (J. Н. Roe) и другими, с применением 2,4-динитрофенил гидразина. Дикетогулоновая кислота, получаемая в ходе анализа при окислении дегидроаскорбиновой кислоты, образует озазоны, имеющие оранжевую окраску. Озазоны растворяют в кислотах (серной, уксусной и смесях соляной и фосфорной кислот) и с помощью фотоколориметрирования измеряют оптическую плотность растворов. Наилучшие условия: температура раствора 37°, время проведения реакции — 6 часов.
Определение аскорбиновой кислоты проводится также с использованием меченых изотопов, флюориметрическим методом и др.
Аскорбиновая кислота в синтетических препаратах определяется титрованием 0,1 н. раствора йодата калия, 1 мл которого эквивалентен 0,0088 г аскорбиновой кислоты.
Библиография: Витамины в питании и профилактика витаминной недостаточности, под ред. В. В. Ефремова, М., 1969; Гигиена питания, под ред. К. С. Петровского, т. 1, с. 89, М., 1971; Покровский А. А. К вопросу о потребностях различных групп населения в энергии и основных пищевых веществах, Вестн. АМН СССР, № 10, с. 3, 1966, библиогр.; Modern nutrition in health and disease, ed. by M.G. Wohl a.R.S. Goodhart, p. 346, Philadelphia, 1968; The vitamins, ed. by W. H. Sebrell a. R. S. Harris, v. 1, N. Y.— L., 1967; Wagner A. F. a. Fоlkers K. A. Vitamins and coenzymes, N. Y., 1964.
Методы определения А. κ.— Биохимические методы исследования в клинике, под ред. А. А. Покровского, с. 469, М., 1969; Методическое руководство по определению витаминов A, D, E, B1, B2, B6, PP, C, P и каротина в витаминных препаратах и пищевых продуктах, под ред. Б. А. Лаврова, с. 99, М., 1960; Степанова E. Н. и Григорьева М. П. Методы определения аскорбиновой кислоты в пищевых продуктах, Вопр. пит., т. 30, № 1, с. 56, 1971; Harris L. J. a. Mapson L. W. Determination of ascorbic acid in presence of interfering substances by «continuousflow» method, Brit. J. Nutr., v. 1, p. 7, 1947; Rоe J. H. a. o. The determination of diketo-l-gulonic acid, dehydro-l-ascorbic acid, and l-ascorbic acid in the same tissue extract by the 2,4-dinitrophenylhydrazine method, J. biol. Chem., v. 174, p. 201,1948; T i 1 1-mansJ., Hirsch P. a. SiebertF. Das Reduktionsvermögen pflanzlicher Lebensmittel und seine Beziehung zum Vitamin C. Z. Lebensmitt.-Untersuch., Bd 63, S. 21, 1932.
В. В. Ефремов; В. M. Авакумов (фарм.).
Источник