Жиророзчинні вітаміни

Вітамін А (ретинол) – кристалічна речовина, розчинна в жирах і органічних розчинниках, не розчинна у воді. Став першим з відкритих вітамінів, тому його сполуку стали позначати буквою А у відповідності з алфавітною номенклатурою. Вперше вітамін А був виділений з моркви, тому від англійського carrot (морква) пішла назва групи вітамінів А – каротиноїди.

За рахунок подвійних зв’язків активно реагує з галогенами (знебарвлює бромну воду), розчином перманганату калію. Концентрована хлоридна кислота швидко руйнує ретинол, у відсутності оксисену ретинол стійкий до дії лугів.

R=CH₂OH – Ретинол (вітамін А₁)

R=CHO – Ретиналь

R=COOH – Ретиноєва кислота (вітамін А₂)

За хімічною будовою вітамін А₁ є циклічним ненасиченим спиртом, який складається з циклогексенового фрагменту β-іонону та двох ланок ізопрену і має повну назву 9,13-діетил-7-(1,1,5-триметил-5-циклогексен-6-іл)-7,9,11,13-нонатетраєн-15-ол. Усі π-звязки ретинолу, як і всіх інших вітамінів групи А, окрім 11- цис -ретиналю, мають транс -конфігурації.

Таблиця 10. Вміст вітаміну А у тваринних і рослинних продуктах

Рослинний продукт	Кількість вітаміну А, мг %	Тваринний продукт	Кількість вітаміну А, мг %
Шпинат		Печінка
Морква		Яйце куряче
Томат	7,2	Масло вершкове	7,5
Капуста	5-7	Молоко коров'яче
Диня	2,1-6,2	Сир	3,25
Перець червоний	1,75	Риб'ячий жир

Власне вітамін А міститься лише в тваринних продуктах(печінка, риб'ячий жир, вершкове масло тощо). У рослинній їжі містяться каротиноїди – провітамін А (альфа - і бета -каротин, лютеїн, лікопен, зеаксантин тощо). Всього відомо близько 500 каротиноїдів. Найбільш відомим каротиноїдом є бета -каротин (у печінці він перетворюється на вітамін А в результаті окиснення). Вітамін А₂ відрізняється від ретинолу наявністю додаткового подвійного зв’язку в β-іоновому кільці.

Добова потреба дорослої людини у вітаміні А складає 1,5 мг, новонародженого – 0,5 мг, дітей і підлітків – 0,5 – 1,5 мг.

Вітамін А потрапляє в організм як у вільному стані так і у етерифікованому вигляді. В організмі тварин пігменти α-, β-, γ-каротини і крептоксантин перетворюються у вітамін А внаслідок ферментативного розщеплення переважно β-каротину. В хімічному відношенні він є половиною молекули β-каротину з окисненим кінцевим атомом Карбону, що утворив первинну спиртову групу. Таке перетворення проходить в живому організмі.

β-Каротин

Синтетичний ретинол в промисловому масштабі отримують ацетату або пальмітату за такою схемою:

Вітамін А (ацетат)

Другим відомим вітаміном цієї групи є вітамін А₂ (3,4-дегідроретинол наявністю подвійного зв’язку в положенні С₃:

Вітамін А₂

Вітамінна активність дегідроретинолу в 2 – 3 рази менша ніж ретинолу (вітаміну А₁). Вітаміни групи А₁ існують у вигляді оптичних ізомерів, але тільки сполуки з транс -конфігурацією проявляють фізіологічну активність, цис -ізомери такою активністю не володіють.

13- Цис -ретинол 11- Цис -ретинол

9- Цис -ретинол

Крім вітамінів А₁ і А₂ вітамінну активність проявляють також 3,4-дегідроретиналь, ретиноєва кислота з повною транс -конфігурацією, відповідні жирнокислотні естери.

3,4-Дегідроретиналь Ретиноєва кислота

При дефіциті вітаміну А спостерігається затримка росту та ряд інших специфічних симптомів. Вітамін А часто ще називають антиінфекційним вітаміном, оскільки він перешкоджає проникненню інфекції та її розповсюдженню в організмі. Дія вітаміну полягає в тому, що він безпосередньо знищує шкідливі організми, а в тому, що підтримує нормальний стан слизових оболонок. Відсутність вітаміну А приводить також до безпліддя, що викликається враженням слизових оболонок статевих шляхів. Однією з ознак відсутності вітаміну А є порушення адаптації до темряви, так звана «куряча» або «нічна» сліпота.

Не менш важка картина розвивається і при гіпервітамінозі у зв’язку з передозуванням вітаміну. При цьому спостерігається гальмування багатьох синтетичних процесів, що супроводжуються зниженням ваги, втратою апетиту, підвищенням вмісту ліпідів та холестеролу в крові, спостерігається випадання волосся, порушується мінеральний обмін. При цьому спостерігається процес демінералізації кісток.

У разі тривалого вживання (3 – 6 місяців) підвищених кількостей ретинолу (75 – 500 мг/ на добу) у дітей від 1 до 4 років спостерігається відсутність апетиту, швидка збудливість та інші. Незабаром після відміни препарату ці явища починають зникати.

У медичних цілях використовують природні і синтетичні препарати вітаміну А для лікування гіпо- та авітамінозі, інфекційних і простудних захворювань, уражень шкіри, захворювань очей, захворювань органів травлення, для профілактики каменеутворення в жовчних і сечовивідних шляхах, підвищеної функції щитоподібної залози. Можливе вживання вітаміну А як засобу профілактики у людей, робота яких пов’язана з напругою зору, для стимуляції зростання і розвитку у дітей, посилення регенерації тканин,що погано гояться, підвищення опірності інфекціям та для профілактики безпліддя.

Ретинол легко окислюється та руйнується під дією світла просто неба. При кулінарній обробці руйнується до 30% вітаміну А.

Вітамін D (кальциферол). До вітамінів групи D (кальциферолів)належать жиророзчинні речовини, близькі за хімічною будовою, які виявляють антирахітну дію. Найактивнішими серед них ергокальциферол (вітамін D₂) і холекальциферол (вітамін D₃).

R=-CH(CH₃)(CH₂)₃CH(CH₃) – Холекальциферол (вітамін D₃);

R=-CH(CH₃)-СН=СН-СН(СН₃)-СН(СН₃)₂ – Ергокальциферол (вітамін D₂)

Ще у ХVІІ столітті було відоме захворювання рахіт, яке виліковувалося деякими продуктами харчування, у тому числі, риб'ячим жиром. Пізніше вчені виявили вплив сонячного світла на це захворювання. У 1924 р. було встановлено, що в їжі під дією ультрафіолетового опромінення відбувається активація якихось антирахітичних чинників. Суміші цих речовин ідентифікували як стерини. У 1932 р. А. Віндаус після опромінення ергостерину з дріжджів отримав речовину, що має антирахітичну дію і називається ергокальциферолом або вітаміном D_2. У 1936 р. зриб'ячого жиру був виділений препарат, названий вітаміном D₃, причому попередником його є не ергостерин, а холестерол.

Вітамін D₂ (ергокациферол)

Антирахітичний вітамін D представлений двома вітамерами – вітаміном D₂ (ергокациферолом) і вітаміном D₃ (холекальциферолом). Вони утворюються з попередників – провітамінів при дії на них ультрафіолетового опромінення.

Вітамін D₃ (холекальциферол)

Ергокальциферол вважається вітаміном рослинного походження, а холекальциферол тваринного.

Вітаміни групи D схожі за будовою та властивостями, є безбарвними кристалами, вони оптично активні, добре розчиняються в ацетоні та нерозчинні у воді. Температура плавлення складає 120 і 90ºС відповідно, максимум поглинання в ультрафіолеті при λ= 265 нм.

Для вітаміну D₂ провітаміном є виділений з дріжджів ергостерин.

Ергостерол Вітамін D₂

Для вітаміну D₃, що міститься в шкірі провітаміном є 7-дегідрохолестерол.

7-Дегідрохолестерол Вітамін D₃,

Провітаміни групи D широко розповсюджені в природі. Особливо багато їх в печінці риб і тварин, вершковому маслі, яйцях, молоці.

Добова потреба в цьому вітаміні для дорослих складає 2,5 мкг, для новонароджених – 10 мкг, для дітей і підлітків – 12,5 мкг.

Слід зазначити, що ні ерго-, ні холекальциферол біологічно не активні і не можуть виконувати свої регуляторні функції. Їх біологічно активні форми утворюються в ході метаболізму.

Таблиця 11. Вміст вітаміну D в продуктах харчування

Харчовий продукт	Вміст вітаміну D, мкг/ г
Печінка скумбрії
Печінка камбали
Печінка тріски	3,0
Печінка яловича	0,025
Яйце куряче	0,05
Масло вершкове	0,03

Промислове виробництво вітаміну D₂ полягає у фотоізомерізації ергостиролу, який добувають з дріжджів або міцелію грибів (відходів виробництва пеніциліну з вмістом стеролів 0,5%).

У новонароджених і недоношених дітей запаси вітаміну D невеликі або відсутні. У жіночому молоці міститься тільки 4% добової потреби немовляти у вітаміні D. Тому вже з перших днів необхідно за рекомендацією лікаря-педіатра вводити в раціон дитини вітамін D. Якщо цього не робити, то, зазвичай, до третього тижня життя у дитини розвивається рахіт. При цьому падає вміст кальцію в крові.

Розвиток симптомів гіпервітамінозу обумовлений надлишковим споживанням вітаміну та його здатність акумулюватися в організмі. Серед чинників, що сприяють розвитку гіпервітамінозу, слід відзначити білкове голодування, А- і С -гіповітамінози та підвищену чутливість дитячого організму до високих доз вітаміну D. Особливо високу чутливість до токсичної дії вітаміну D мають діти, хворі на рахіт. У дорослих при D -гіпервітамінозі відзначається погане самопочуття, гострі головні болі, анорексія, анемія, втрата апетиту, болі в шлунку, м'язах, суглобах, оніміння та тремтіння рук і ніг, потіння. Спостерігаються порушення жирового обміну, підвищення Са²⁺ в крові і сечі.

Вітамін D не руйнується під час кулінарної обробки, проте дуже чутливий до світла, дії кисню, іонів металів.

Вітамін Е (α-токоферол) був відкритий як антистерильний фактор. Токофероли – група вітамінів, здатних запобігати розвитку безпліддя у тварин та підтримувати функцію розмноження (від грец. Tokos – потомство, phero – несу).

α-Токоферол

Вперше вплив вітамінної активності речовини з листя салату на здатність деяких тварин відновлювати потомство помітили Г.Еванс і А.Бішо, які в 1922р. відкрили жиророзчинний вітамін, названий ними токоферолом (дослівно «сприяючий пологам»»). Пізніше він дістав назву вітаміну Е. У 1936 р їм вдалося з олії зародків пшениці виділити дві речовини з властивостями вітаміну Е, яким дали назву α- і β-токофероли.

Вітаміни групи Е містяться в рослинних оліях (соняшниковій, соєвій, арахісовій, кукурудзяній), салаті, капусті, насінні злаків, у меншій мірі в м'ясі, вершковому маслі, яєчному жовтку.

Таблиця 12. Вміст вітаміну Е в харчових продуктах

Харчовий продукт	Вітамін Е, мкг/г	Харчовий продукт	Вітамін Е, мкг/г
Олія із зародків пшениці	2620 – 2740	Зародки пшениці
Олія соєва		Висівки дрібні
Олія бавовникова	830 – 1100	Борошно пшеничне І сорту
Олія соняшникова		Зерна пшениці
Олія арахісова		Висівки великі

За хімічною будовою токофероли можна розглядати як метильні похідні токолу або 2-метил-2-(4'R, 8'R,12'-триметилтридецил)-6-гідроксихроману, який, у свою чергу, є похідним хроману (бензо-γ-дигідропірану), до якого в положенні 2 приєднані три гідровані ланки ізопрену.

Хроман Токол

Усі природні токофероли, що проявляють біологічну активність, є похідними ароматичної сполуки токола і відрізняються один від одного тільки кількістю і місцем розташування метильних груп та деякими особливостями бічного ланцюга. Позначаються різні токофероли грецькими літерами α-, β-, γ-, δ-, ε-, η-, ξ-токофероли. Найактивнішу вітамінну дію має: токоферол(5,7,8-триметилтокол).

Природні токофероли мають три хіральні атоми Карбону (2,4', 8') з R-конфігурацією. Це забезпечує можливість існування для кожної форми токоферолів восьми енантіомерів і чотирьох пар рацематів.

Токофероли розчиняються в етанолі, ацетоні, хлороформі, оліях, повільно окислюються при нагріванні або значно швидше в присутності лугу. Стійкі до дії кислот і лугів при температурі до 100ºС, темніють на світлі та чутливі до УФ-опромінювання. Естери токоферолів (ацетати, п -нітрофенілуретани) значно стабільніші до дії оксигену та світла.

Головна біологічна роль вітамінів Е полягає в їхній антиоксидантній дії, особливо при пер оксидному окисненні ліпідів клітинних мембран, точніше ненасичених вищих карбонових кислот, які входять до їх складу. При цьому токофероли здатні зв’язувати активні проміжні радикали в процесах окиснення внаслідок передачі радикального ланцюга на молекулу токоферолу з утворенням стабільних феноксильних радикалів:

Токоферол Феноксильний радикал

токоферолу

Традиційно вітаміни групи Е виділяють з рослинних олій. Розроблено також декілька методів синтез вітамінів групи Е.

У тварин недостача токоферолу приводить не тільки до безпліддя, але і до враження міокарду та інших м’язових тканин. У людей гіповітаміноз Е проявляється рідко й добова потреба (біля 5мг для дітей і 10 – 25мг для дорослих, особливо для вагітних і мам, що годують немовлят) легко задовольняється при нормальному харчування.

Вітамін К – це велика група вітамінів коагуляції, або антигеморрагічних вітамінів (філохінон, менахінони), Вітамін К (від англійського «коагуляція» -згортання), було відкрито в 1929 р. датським біохіміком Х. Дамом як антигеморрагічний фактор у курчат. Геморрагія – захворювання, яке пов’язане з порушенням цілісності стінок кровоносних судин і підшкірною та внутрім'язовою кровотечею, зумовленою низькою швидкістю згортання крові. Його рослинний різновид – К₁ (філохінон), виділений з люцерни в лабораторії П. Каррера в 1939 р. З рибного борошна було виділено та охарактеризовано групу вітамінів К₂ (менахінони), які відрізняються лише довжиною бічного ланцюга та класифікуються за числом ізопреноїдних залишків або за кількістю атомів карбону в ланцюзі. На довершення Дойзи синтезував штучний вітамін К₃ – медіон.

Вітамін К представлений, здебільшого, двома сполуками – вітамінами К₁ (філохінон) і К₂ (фарнохінон або менахінон).

Вітамін К₁ (філохінон)

Вітамін К₂ (менахінони)

Вітамін К₁ – це світло-жовта рідина, нестійка при нагріванні в лужному середовищі та опроміненні. Вітамін К₂ – жовтий кристалічний порошок, який також нестійкий у зовнішньому середовищі. Обидва препарати не розчиняються у воді, але розчиняються в органічних розчинниках: бензолі, хлороформі, гексані. Активність вітаміну К знижується за умов дії радіації та рентгенівських променів, заморожування, прийманні аспірину.

Вітаміни К₁ і К₂ необхідні людині для нормалізації або прискорення процесу згортання крові. Вітамін К застосовують також при захворюваннях шлунково-кишкового тракту, перед великими оперативними втручаннями для зменшення крововтрат, у разі виражених явищ променевої хвороби.

Окрім природних вітамінів К₁ і К₂, відома велика кількість їх синтетичних аналогів, які часто виявляють більш високу біологічну активність.

На вітаміни К особливо багаті зелені частини рослин, крім того, він синтезується в достатній кількості бактеріями тонкого кишечнику (мікрофлорою шлунку). З тваринних тканин і органів найбільш багатою цим вітаміном є печінка. Тому дефіцит вітамінів К буває тільки у новонароджених; у дорослих дефіцит може бути зумовлений або знешкодженням шлункових мікроорганізмів сульфамідними препаратами, або антибіотиками.

Денною нормою споживання вітаміну К для чоловіків від 19 до 30 років – 70 мкг, старших за 30 років – 80 мкг; для жінок від 19 до 30 років – 60 мкг, старших за 30 років – 65 мкг.

Таблиця 14. Вміст вітаміну К в харчових продуктах

Харчовий продукт	Вміст вітаміну, мг %	Харчовий продукт	Вміст вітаміну, мг %
Олія соєва		Морква	3,2
Боби соєві (свіжі)		Шпинат	4,4
Капуста білокачанна (свіжа)		Печінка свиняча	0,8
Яєчний жовток		Томати	0,6
Брокколі (варена)

Вітамін К стійкий до підвищених температур, руйнується під дією світла та в ужному середовищі.

Вітамін N (ліпоєва кислота) відкритий в 1951 р. як фактор росту дріжджів, як чинник зростання молочнокислих бактерій, ряду інших мікроорганізмів, міститься в багатьох рослинних і тваринних організмах. Це кристалічний порошок світло-жовтого кольору, помірно розчинний у воді і значно краще в нижчих спиртах, бензені. Солі лужних металів ліпоєвої кислоти у воді розчиняються добре.

За хімічною будовою ліпоєва кислота або 5-(1,2-ди-тіолан-3-іл)пентанова кислота є циклічним дисульфідом.

Ліпоєва кислота

Завдяки здатності переходити з сульфідної форми (окисненого стану) до сульфгідрильної форми (відновленого стану) ліпоєва кислота бере участь в окисно-відновних реакціях, а також в процесах перенесення атомів гідрогену та ацильних груп. Крім того ліпоєва кислота виявляє властивості антиоксиданта, бере участь в регулюванні вуглеводного, ліпідного та холестеролового обміну речовин, детоксикації при різних отруєннях тощо. За біохімічною дією наближається до вітамінів групи В.

(+)-Ліпоєва кислота досить поширена в рослинах, тваринах, мікроорганізмах. В організмі міститься переважно в печінці, серці, нирках. Тому добувається з печінки великої рогатої худоби шляхом гідролізу розведеною сульфатною кислотою, наступною екстракцією органічним розчинником та кінцевим очищення на оксиді алюмінію.

Розроблений Е. Брауде і Р. Лінстедом в 1956 р. метод синтезу ліпоєвої кислоти полягає в конденсації 6-гептенової кислоти з формальдегідом у кислому середовищі за реакцією Г. Прінса.

Ліпоєва кислота

Для людини добова потреба в ліпоєвій кислоті становить 1 – 2 мг. Ця кількість утворюється мікрофлорою кишковика.

Ліпова кислота знаходить застосування в медицині для нормалізації ліпідного обміну, лікування деяких захворювань печінки (цироз, хвороба Боткіна), цукрового діабету, атеросклерозу, деяких отруєнь.

Дата добавления: 2015-05-24