ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ВИТАМИНОВ И ВИТАМИНИЗАЦИЯ ПИЩИ
В настоящее время витамин А редко получают из рыбьего жира. Современный метод промышленного синтеза витамина А, идентичного природному, — сложный и многоступенчатый процесс.
В маргарин и молоко часто добавляют витамин А. Бета-каротин добавляют в маргарин и многие другие продукты (например, фруктовые напитки, заправки для салатов, смеси для выпечки, мороженое) благодаря его активности витамина А и в качестве естественного пищевого красителя.
Химический синтез витамина В1 представляет собой сложный процесс, включающий от 15 до 17 различных стадий. Хотя коммерческое производство тиамина впервые было осуществлено в 1937 году, широкомасштабное производство тиамина было начато только в пятидесятые годы, когда в связи с витаминизацией пищи резко возросла потребность в данном витамине.
Витаминизация белой муки, злаковых, макаронных изделий и риса была начата в США во время Второй Мировой войны (1939-1945), вскоре этому примеру последовали и другие страны. Витаминизация основных продуктов питания практически искоренило в развивающихся странах заболевания, связанные с недостаточностью витамина В.
Витамин В12 производится биотехнологическим методом преимущественно в форме цианокобаламина.
Витамин В12 широко применяется при витаминизации круп и некоторых напитков. Диетические продукты питания, такие как детские продукты и продукты для похудения обогащаются витаминами, и в том числе витамином В12. Обогащение продуктов витамином В12 особенно важно для лиц, употребляющих продукты с низким содержанием данного витамина, таких как строгие вегетарианцы.
Рибофлавин может быть получен путем химического синтеза или биотехнологическим методом. Химический синтез представляет собой усовершенствованный процесс, разработанный Куном и Каррером в 1934 году, использующий в качестве исходного материала о-ксилен, D-рибозу и аллоксан. Различные штаммы бактерий и дрожжей применяются для синтеза рибофлавина в коммерческих целях, с использованием дешевых природных материалов и промышленных отходов в качестве питательной среды для микроорганизмов.
Рибофлавин входит в число витаминов, часто добавляемых в белую муку и хлебобулочные изделия для того, чтобы компенсировать их потери при переработке. Он также используется для витаминизации молока, круп и диетических продуктов.
Витамины группы В широко используются для обогащения злаковых. Диетические продукты питания, такие как детские продукты и продукты для похудения обогащаются витаминами, в том числе пиридоксином.
Бета-каротин часто добавляют в маргарин и фруктовые напитки. В 1941 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (США) установило стандартные нормы добавления витамина А в маргарин; в настоящее время витамин А частично заменен на бета-каротин, который придает привлекательный желтоватый цвет продуктам. В силу своей безопасности бета-каротин признан более подходящим, чем витамин А для использования в целях витаминизации продуктов.
Ислер с коллегами разработал метод синтезирования бета-каротина, который был поставлен на промышленную основу начиная с 1954 года для получения бета-каротина в кристаллической форме.
Синтез биотина в коммерческом масштабе основан на методе, разработанном Голдбергом и Штернбахом в 1949 году, и использующем в качестве исходного материала фумаровую кислоту. В результате этого метода получают чистый D-биотин, идентичный природному соединению.
Биотин добавляют к молочным смесям и другим пищевым продуктам для детей и к диетическим продуктам.
Рост хлебопекарных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) находится в зависимости от биотина. Поэтому биотин, в качестве стимулятора роста, добавляется в питательную среду, используемую для ферментирования дрожжей. От биотина также зависят многие из микроорганизмов, применяемых в современной промышленной биотехнологии. Поэтому, в этом качестве, он добавляется в среду роста
В косметике биотин употребляется как компонент составов для ухода за волосами.
Синтез аскорбиновой кислоты был осуществлен Райхштейном в 1933 году, а спустя пять лет было осуществлено его промышленное производство. В настоящее время синтетический витамин С, идентичный натуральному, производится на промышленной основе из глюкозы путем химического и биотехнологического синтеза.
В пищевой промышленности аскорбиновая кислота используется в качестве натурального антиоксиданта. Это означает, что добавление аскорбиновой кислоты в пищевые продукты в процессе переработки или перед их упаковкой позволяет сохранить цвет, запах и питательную ценность продуктов. Такое применение аскорбиновой кислоты не имеет ничего общего с ее витаминной активностью. В процессе переработки мяса применение аскорбиновой кислоты позволяет снизить количество добавляемых нитритов и нитритный остаток в готовом продукте. (В желудке нитриты трансформируются в потенциально канцерогенные нитрозомины).
Добавление аскорбиновой кислоты в свежую муку улучшает ее пекарские качества, тем самым экономя 4-8 недель, необходимые для созревания муки после помола.
Холекальциферол производится промышленным способом путем воздействия ультрафиолетового света на 7-дегидрохолестерин, получаемый из холестерина различными методами. Эргокальциферол производят подобным образом из эргостерина, экстрагируемого из дрожжей. Исходным материалом для производства кальцитриола является производное холестерина прегненолон.
Во многих странах молоко и молочные продукты, маргарин и растительные масла, обогащенные витамином D, служат основным пищевым источником витамина D.
Витамин Е, выделяемый из природных источников, получают путем молекулярной возгонки и в большинстве случае путем последующего метилирования и этерификации пищевых овощных масляных продуктов. Синтетический витамин Е производят из природного растительного материала путем конденсации триметилгидрохинона с изофитолом.
Витамин Е в форме dl-a-токоферола находит широкое применение в качестве противоокислительного средства (антиоксиданта) для стабилизации пищевых масел и жиров и жиросодержащих продуктов питания.
Исследования показали, что витамин Е в комбинации с витамином С снижает образование нитрозоминов (которые, как показали опыты на животных, являются канцерогенами) в беконе более эффективно, чем один витамин С.
Витамин Е используется для местного применения в качестве противовоспалительного средства для увлажнения кожи и предохранения ее от повреждающего воздействия ультрафиолетовых лучей.
Фолиевая кислота производится в больших масштабах с использованием химического синтеза. Известны различные процессы ее производства. Большая часть синтетической фолиевой кислоты используется в качестве добавки к корму животных.
Фолиевая кислота добавляется к различным пищевым продуктам, наиболее важными из которых являются зерновые для завтрака, питье, безалкогольные напитки и детское питание.
Процесс включает в себя использование моноэфира в качестве менадиола и кислотный катализатор. Очистка желаемого продукта с целью удаления не прореагировавших реагентов и побочных продуктов происходит либо на стадии хинола, либо после окисления.
За исключением специальных продуктов для новорожденных витамин К не добавляют в пищу. Витамин К синтезируется промышленным образом и используется в прописях для новорожденных (100 мг/литр) и лекарственных препаратах для человека.
В большинстве случаев ниацин вырабатывается из 3-метилпиридина, хотя известны и другие способы. Это вещество является производным двух углеродных соединений -ацетальдегида и формальдегида или из смеси акролеина с аммиаком. Никотинамид синтезируется посредством окисления аммиаком и частичным гидролизом 3-метилпиридина. При дальнейшем продолжении гидролиза образуется никотиновая кислота.
Пантотеновая кислота химически синтезируется в результате реакции конденсации D-пантолактона с бета-аланином. Добавка солей кальция приводит к образованию бесцветных кристаллов пантотената кальция. Пантотенол производится в виде прозрачной, почти бесцветной, вязкой гигроскопической жидкости.
Пантотенат добавляется к различным пищевым продуктам, наиболее важным из которых являются зерновые для завтрака, напитки, диетические продукты и детское питание.
Пантенол часто используется в качестве косметического продукта. В составе средств по уходу за кожей пантенол способствует поддержанию кожи увлажненной и способствует ее питанию, а также — стимулирует рост клеток и восстановление ткани, кроме того он устраняет воспалительные процессы и покраснение кожи. Как увлажнитель и кондиционер в продуктах ухода за волосами, он защищает их и способствует восстановлению повреждений, вызываемых химическими или механическими воздействиями (расчесывание волос, мытье шампунями, завивка, окрашивание и так далее) и способствует блеску волос.
Источник
Откуда берутся витамины и как их производят
Съешь еще этих обогащенных витаминами булочек да закуси таблеткой
Весна, солнце, авитаминоз. Настоящий авитаминоз, или полное отсутствие в рационе нужных витаминов, встречается не так часто, а вот гиповитаминоз, недостаточное потребление витаминов, весьма распространен. Корреспондент «Чердака» задалась вопросами о том, как восполнить нехватку витаминов, как их получают искусственным путем, и отправилась беседовать с экспертами.
Витамины – это сложные органические вещества. Их 13, и в основном мы получаем их с пищей. Организм человека может синтезировать лишь витамины PP и D. Например, витамин D3 синтезируется в организме человека под действием ультрафиолета.
Молекула того или иного витамина всегда имеет одно и то же строение, создана ли она природой, или искусственным путем. В организме витамины чаще всего выступают коферментами или субстратами для важных ферментов. Их недостаток приводит к сбоям в работе организма, ухудшается обмен веществ, и мы плохо себя чувствуем.
Всего около 14% взрослых и 16,8% детей старше четырех лет в России обеспечены всеми витаминами, рассказала «Чердаку» доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией витаминов и минеральных веществ Федерального исследовательского центра питания и биотехнологии Вера Коденцова. А вот недостаток сразу нескольких витаминов, или полигиповитаминоз, испытывают в России 22% взрослых и 39,6% детей.
Городской миф #1
Многие люди уверены, что если принимать витамины в таблетках, то организм будет «лениться» и станет хуже усваивать их из еды. Это миф, хотя доля правды в нем есть. Добавленные витамины усваиваются лучше, чем содержащиеся в пище в связанном состоянии.
«Есть особые группы риска, у которых помимо дефицитов, характерных для всех, выявляются недостатки других витаминов. Витамина A – у беременных женщин (третий триместр), жителей российского Севера, больных туберкулезом; витамина Е – у работников промышленных предприятий с вредными условиями труда, студентов вузов; фолатов (В9, фолиевая кислота и ее производные – прим. „Чердака“) у студенческой молодежи, больных ожирением; витамина В12 – у вегетарианцев», – рассказывает Коденцова.
A упала, B пропала
Чаще всего жителям России не хватает витаминов D, В2 и бета-каротина (предшественник витамина A), отмечает Коденцова. Нехватка витамина D характерна для всех стран Северного полушария – от России до Северной Америки, отмечает Юлия Агеева из BASF. Нехватка витамина D приводит к нарушению обмена кальция и остеопорозу. И напротив, достаточное их количество повышает устойчивость организма к заболеваниям, укрепляет иммунитет, препятствует развитию раковых, сердечно-сосудистых заболеваний и даже спасает от депрессий и улучшает настроение, рассказывает Коденцова.
«Основным источником витаминов группы B, как правило, являются зерновые культуры, – добавляет к этому Агеева, – а поскольку у нас в хлебопечении используется мука высшего сорта, она уже сильно обеднена по составу витаминов этой группы. Каждый шаг очистки муки уменьшает концентрацию витаминов группы B. E – тоже очень важный витамин, который присутствует во всех клетках организма, это очень важный антиоксидант. Его недостаток тоже может быть серьезной проблемой. Он есть в растительном масле, но если масло сильно переработанное, рафинированное, его там будет меньше».
Городской миф #2
«Ешь фрукты, в них много витаминов!» Не отговариваем вас от яблок, груш и других фруктов, но помните: в овощах и фруктах содержится в основном каротин (предшественник витамина A), другие каротиноиды, витамин C (аскорбиновая кислота) и фолаты, витамин K1. А вот витамины групп B и D содержатся главным образом в продуктах животного происхождения – молочных, мясе, птице и продуктах из зерновых.
Есть и хорошая новость: витамина C нам в среднем хватает. Его дефицит испытывает только 1−2% населения, говорит Коденцова. Объяснить это можно тем, что многие из нас едят свежие овощи и фрукты круглый год, да и квашеная капуста – хороший источник этого витамина.
Конечно, не только северные страны страдают от витаминного голода. В Африке и Юго-Восточной Азии, отмечает Агеева, серьезный дефицит витамина A. Главным образом он содержится в продуктах животного происхождения (яйцах, печени), которые зачастую не могут себе позволить жители этих регионов из-за бедности. В овощах и фруктах содержится предшественник витамина A – бета-каротин, 6 мкг которого соответствуют 1 мкг витамина A. Но перейти в витамин он может лишь при определенных условиях.
Все должно быть в норме
В большинстве стран мира разработаны рекомендуемые суточные нормы потребления витаминов. Они регулярно пересматриваются и обновляются. В России в настоящее время действуют нормы, принятые в 2008 году. По сравнению с предыдущими нормами они уже рекомендуют потреблять больше витаминов C, E и фолиевой кислоты. А витамина A, наоборот, меньше.
Содержание витаминов в организме можно определить двумя способами. Во-первых, подсчитать, сколько и каких продуктов мы потребляем каждый день, и, исходя из этого, рассчитать, сколько и каких витаминов и минералов поступает в организм. Но это не самый точный метод. Содержание витаминов и минералов в одних и тех же продуктах может меняться даже в зависимости от состава почвы, на которой они росли. Кроме того, сильно будет влиять и способ приготовления. Например, если картошку варить в кожуре, то она потеряет в два раза меньше витамина C, чем очищенная.
Городской миф #3
Можно ли летом запастись витаминами на год вперед? Увы, скорее нет, чем да. Какое-то время в организме могут циркулировать только четыре жирорастворимых витамина: A, D (D3 мы отчасти получаем от солнца), E и K. Их можно «запасти». Но остальные витамины довольно быстро выводятся из организма.
Второй и более надежный способ узнать, чего нам не хватает и сколько, – оценить по содержанию микронутриентов в крови и моче и состоянию здоровья человека. Это просто еще один анализ крови, его «читают» так же, как любой другой.
Все необходимые витамины можно получать из пищи. Но, как замечает Коденцова, для того чтобы «наесться» ежедневной нормой, вам, скорее всего, придется потреблять около 3000 ккал (или питаться согласно весьма и весьма специфической диете), что при современном образе жизни большинства людей с большой вероятностью может привести к другой проблеме – ожирению.
«Нехватку витаминов можно и нужно восполнять приемом витаминных комплексов, содержащих не менее 10 витаминов, в дозах, приближающихся к 100% от рекомендуемого суточного потребления, которое в процентах указано на этикетке, – уверена Коденцова. – Второй путь – включение в рацион обогащенных витаминами пищевых продуктов: хлеба, молочных продуктов, зерновых завтраков, напитков, – одна порция которых содержит от 15 до 50% от рекомендуемого суточного потребления витаминов».
Полезная таблетка
Итак, витаминов 13, они все разные. И искусственным образом получают их тоже по-разному, рассказывает Агеева.
Витамины A и E получают химическим многостадийным синтезом из более простых органических молекул.
А исходным сырьем для получения витамина D3 в форме холекальциферола служит – внезапно – шерсть овец. Из нее получают ланолин, а уже из него химическим синтезом этот нутриент.
Микробиологическим способом получают всего четыре витамина. Во-первых, это витамины C и B2 (рибофлавин), который «готовят» дрожжеподобные грибы. Витамин B12 получают при помощи бактерий-продуцентов, используя бактериальный синтез. Для этих микроорганизмов естественно выделять витамин B12. Например, в здоровом кишечнике есть бактерии, которые тоже синтезируют этот витамин, отмечает Агеева. А D2 в форме эргостерина, например, вырабатывают дрожжеподобные грибы.
Очень упрощенно получение витаминов микробиологическим способом можно представить как огромное ведро с мешалкой внутри, поясняет Агеева. Внутри создана идеальная для продуцентов среда: оптимальная по составу газов, питанию и температуре.
«В идеале микроорганизм-продуцент сам выделяет нужное вещество. Но бывает, что молекула интереса остается внутри. Тогда ее приходится доставать, разрушая клеточные стенки», – рассказывает Агеева.
Вне зависимости от происхождения витаминов организм может их и не усвоить. Чтобы витамины и из пищи, и из таблетки усвоились, должны быть созданы определенные условия. Например, витамины группы B и C – водорастворимые, а A, D, E и K – жирорастворимые. Первые лучше всего усваиваются с водой (витамин C часто можно купить в аптеках в шипучих таблетках), вторые – в жирной среде. Поэтому морковку (богатую предшественником витамина A) действительно полезно есть вареной и со сметаной.
Источник