Витамины

Витами́ны (от лат. vita — «жизнь») — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Автотрофные организмы также нуждаются в витаминах, получая их либо путем синтеза, либо получая из окружающей среды. Так, витамины входят в состав питательных сред для выращивания организмов фитопланктона^]. Витамины содержатся в пище (или в окружающей среде) в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам.

Наука на стыке биохимии, гигиены питания, фармакологии и некоторых других медико-биологических наук, изучающая структуру и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях, называется витаминологией.

 

Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в  составе активных центров большого количества разнообразных ферментов либо выступая информационными регуляторными посредниками, выполняя сигнальные функции экзогенных про гормонов и гормонов.

Витамины не являются для  организма поставщиком энергии, однако витаминам отводится важнейшая  роль в обмене веществ.

Концентрация витаминов  в тканях и суточная потребность  в них невелики, но при недостаточном  поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные  патологические изменения.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека. Поэтому они должны регулярно  и в достаточном количестве поступать  в организм с пищей или в  виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок. Исключения составляют витамин К, достаточное количество которого в норме синтезируется в толстом кишечнике человека за счёт деятельности бактерий, и витамин В3, синтезируемый бактериями кишечника из аминокислоты триптофана.

С нарушением поступления  витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: недостаток витамина — гиповитаминоз, отсутствие витамина —авитаминоз, и избыток витамина — гипервитаминоз.

Известно около полутора десятков витаминов. Исходя из растворимости, витамины делят на жирорастворимые — A, D, E, F, K и водорастворимые — все остальные (B, C и др.). Жирорастворимые витамины накапливаются в организме, причём их депо являются жировая ткань и печень. Водорастворимые витамины в существенных количествах не депонируются (не накапливаются) и при избытке выводятся с водой. Это объясняет то, что гиповитаминозы довольно часто встречаются относительно водорастворимых витаминов, а гипервитаминозы чаще наблюдаются относительно жирорастворимых витаминов.

Витамины отличаются от других органических пищевых веществ тем, что не включаются в структуру  тканей и не используются организмом в качестве источника энергии (не обладают калорийностью).

Важность некоторых видов  еды для предотвращения определённых болезней была известна ещё в древности. Так, древние египтяне знали, что  печень помогает от куриной слепоты. Ныне известно, что куриная слепота может вызываться недостатком витамина A. В 1330 году в Пекине Ху Сыхуэй опубликовал трёхтомный труд «Важные принципы пищи и напитков», систематизировавший знания о терапевтической роли питания и утверждавший необходимость для здоровья комбинировать разнообразные продукты.

В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд^], пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные кислые продукты, он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лаймы для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу. Тем не менее, Джеймс Кукна практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате он не потерял от цинги ни одного матроса — неслыханное достижение для того времени. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков. Это послужило появлением крайне обидной клички для матросов — лимонник. Известны так называемые лимонные бунты: матросы выбрасывали за борт бочки с лимонным соком.

В 1880 году русский биолог Николай Лунин из Тартуского университета скармливал подопытным мышам по отдельности все известные элементы, из которых состоит коровье молоко: сахар, белки, жиры, углеводы, соли. Мыши погибли. В то же время мыши, которых кормили молоком, нормально развивались. В своей диссертационной (дипломной) работе Лунин сделал вывод о существовании какого-то неизвестного вещества, необходимого для жизни в небольших количествах. Вывод Лунина был принят в штыки научным сообществом. Другие учёные не смогли воспроизвести его результаты. Одна из причин была в том, что Лунин использовал тростниковый сахар, в то время как другие исследователи использовали молочный сахар, плохо очищенный и содержащий некоторое количество витамина B.^[3]

В последующие годы накапливались  данные, свидетельствующие о существовании  витаминов. Так, в 1889 году голландский врач Христиан Эйкман обнаружил, что куры при питании варёным белым рисом заболевают бери-бери, а при добавлении в пищу рисовых отрубей — излечиваются. Роль неочищенного риса в предотвращении бери-бери у людей открыта в 1905 году Уильямом Флетчером. В 1906 году Фредерик Хопкинспредположил, что помимо белков, жиров, углеводов и т. д., пища содержит ещё какие-то вещества, необходимые для человеческого организма, которые он назвал «accessory food factors». Последний шаг был сделан в 1911 году польским учёным Казимиром Функом, работавшим в Лондоне. Он выделил кристаллический препарат, небольшое количество которого излечивало бери-бери. Препарат был назван «Витамайн» (Vitamine), от латинского vita — «жизнь» и английского amine — «амин», азотсодержащее соединение. Функ высказал предположение, что и другие болезни — цинга, пеллагра, рахит — тоже могут вызываться недостатком определенных веществ.

В 1920 году Джек Сесиль Драммонд предложил убрать «e» из слова «vitamine», потому что недавно открытый витамин C не содержал аминового компонента. Так «витамайны» стали «витаминами».

 

Витамины для человека — нормы

Буквенное обозначение	Химическое название	Растворимость  (Ж — жирорастворимый  В — водорастворимый)	Последствия гиповитаминоза, физиологическая роль	Верхний допустимый уровень[4]	Суточная потребность[4]
A1  А2	Ретинол  Дегидроретинол	Ж	Куриная слепота, ксерофтальмия	3000 мкг	900 мкг
B1	Тиамин	В	Бери-бери	нет данных	1,5 мг
B2	Рибофлавин	В	Арибофлавиноз	нет данных	1,8 мг
B3 , PP	никотинамид, никотиновая кислота, ниацин	В	Пеллагра	60 мг	20 мг
B4	Холин	В	Расстройства печени	20 г	425—550 мг
B5	Пантотеновая кислота, кальция пантотенат	В	Боли в суставах, выпадение  волос, судороги конечностей, параличи, ослабление зрения и памяти.	нет данных	5 мг
B6	Пиридоксин	В	Анемия, головные боли, утомляемость, дерматиты и др. кожные заболевания, кожа лимонно-жёлтого оттенка, нарушения  аппетита, внимания, памяти, работы сосудов	25 мг	2 мг
B7, H	Биотин	В	Поражения кожи, исчезновение аппетита, тошнота, отечность языка, мышечные боли, вялость, депрессия	нет данных	50 мкг
B8	Инозитол[# 1]	В	Нет данных	нет данных	500 мг
B9, Bс, M	Фолиевая кислота	В	Фолиево-дефицитная анемия, нарушения в развитии спинальной трубки у эмбриона	1000 мкг	400 мкг
B10	n-Аминобензойная кислота, ПАБ	В	Стимулирует выработку витаминов  кишечной микрофлорой. Входит в состав фолиевой кислоты		Не установлена
B11, Bт	Левокарнитин[# 1]	В	Нарушения метаболических процессов	нет данных	300 мг
B12	Цианокобаламин	В	Пернициозная анемия	нет данных	3 мкг
B13	Оротовая кислота[# 1]	В	Различные кожные заболевания (экзема, нейродермит, псориаз, ихтиоз)	нет	0,5—1,5 мг
B15	Пангамовая кислота[# 1]	В		нет данных	50—150 мг
C	Аскорбиновая кислота	В	Цинга (лат. scorbutus — цинга)	2000 мг	90 мг
D1  D2  D3  D4  D5	Ламистерол  Эргокальциферол  Холекальциферол  Дигидротахистерол  7-дегидротахистерол	Ж	Рахит, остеомаляция	50 мкг	10—15 мкг[5]
E	α-, β-, γ-токоферолы	Ж	Нервно-мышечные нарушения: спинально-мозжечковая атаксия (атаксия Фридрейха), миопатии.Анемия.[6]	300 мг	15 мг
F	Смесь триглицеридов жирных кислот Омега-3 и Омега-6	Ж	Атеросклероз, замедление развития, ускоренное старение тканей	нет данных	нет данных
K1  K2	Филлохинон  Фарнохинон	Ж	Гипокоагуляция	нет данных	120 мкг
N	Липоевая кислота, Тиоктовая кислота[# 1]	В	Необходима для нормального функционирования печени	75 мг	30 мг
P	Биофлавоноиды, полифенолы[# 1]	В	Ломкость капилляров	нет данных	нет данных
U	Метионин[# 1][7]  S-метилметионинсульфоний-хлорид	В	Противоязвенный фактор; витамин U (от лат. ulcus — язва)

к правило суточная норма витаминов различается в зависимости от возраста, рода занятий, сезона года, беременности, пола и др. факторов.

Антивитамины

Антивитамины (греч. ἀντί — против, лат. vita — жизнь) — группа органических соединений, подавляющих биологическую активность витаминов.

Это соединения, близкие к витаминам  по химическому строению, но обладающие противоположным биологическим  действием. При попадании в организм антивитамины включаются вместо витаминов  в реакции обмена веществ и  тормозят или нарушают их нормальное течение. Это ведёт к витаминной недостаточности даже в тех случаях, когда соответствующий витамин  поступает с пищей в достаточном  количестве или образуется в самом  организме. Антивитамины известны почти  для всех витаминов. Например, антивитамином  витамина B1 (тиамина) является пиритиамин, вызывающий явления полиневрита.

Поливитамины

Поливитамины (греч. πολύ — много, лат. vita — жизнь) — фармакологические препараты или естественные многокомпонентные полидисперсные вещества, содержащие в своём составе комплекс витаминов и минеральные соединения.

Единственным натуральным пищевым  поливитамином является грудное молоко, в котором содержится ценный набор из многих эссенциальных витаминов. Для профилактики гиповитаминозов, в особенности у детей, рекомендуется использовать комплексные витаминные препараты. Поливитаминные препараты применяются не только для профилактики и лечения гиповитаминозов, но и в комплексной терапии таких расстройств питания, как гипотрофия или паратрофия.

Высокий уровень метаболизма у детей, не только поддерживающий жизнедеятельность, но и обеспечивающий рост и развитие детского организма, требует достаточного и регулярного поступления не только витаминов, но и минералов. По мнению отечественных ученых, для российских детей и подростков весьма актуально применение витаминно-минеральных комплексов^.

 

Влияние технологической обработки  на минеральный состав пищевых продуктов.

При переработке пищевого сырья, как правило, происходит снижение содержания минеральных веществ (кроме  добавления пищевой соли). в растительных продуктах они теряются с отходами. Так, содержание ряда макро- и особенно микроэлементов при получении крупы и муки после обработки зерна снижается, так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне. Сравнительный анализ минерального состава в пшеничной муке высшего сорта и в муки из цельносмолотого зерна приведен в табл. 6.9.

Таблица 6.9. Содержание микро- и макроэлементов в пшенице

Элемент	Цельнозерновая	Высокоочищенная
Ca	41	16
P	372	87
Fe	3,3	0,8
K	370	95
Mg	60	16
Zn	3,50	0,07
Cu	1,00	0,32
Mo	0,14	0,02
Mn	3,2	0,83
Cr	0,014	0,002

Например, в среднем, в  зерне пшеницы и ржи зольных  элементов содержится около 1,7%, в  муке же, в зависимости от сорта  от 0,5 (в высшем сорте) до 1,5% (в обойной). При очистке овощей и картофеля теряется от 10 до 30% минеральных веществ. Если их подвергают тепловой кулинарной обработке, то в зависимости от технологии (варки, обжаривании, тушении) теряется еще от 5 до 30%.

Мясные, рыбные продукты и  птица в основном теряют такие  макроэлементы, как кальций и  фосфор, при отделении мякоти от костей.

При тепловой кулинарной обработке (варке, жарении, тушении) мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ. Однако если обработку вести в присутствии  костей, содержащих много кальция, то возможно увеличение содержания кальция в кулинарно обработанных мясных продуктах на 20%.

В технологическом процессе за счет недостаточно качественного  оборудования может переходить в  конечный продукт некоторое количество микроэлементов. Так, при изготовлении хлеба при тестоприготовлении в результате контакта теста с оборудованием содержание железа может увеличиваться на 30%. Этот процесс нежелательный, поскольку вместе с железом в продукт могут переходить и токсичные элементы, содержащиеся в виде примесей в металле. При хранении консервов в жестяных сборных (то есть спаянных) банках с некачественно выполненным припоем или при нарушении защитного лакового слоя в продукт могут переходить такие высокотоксичные элементы как свинец, кадмий, а также олово.

Следует учесть, что ряд  металлов, таких как железо и медь, даже в небольших концентрациях  могут вызвать нежелательное  окисление продуктов. Их каталитические окислительные способности особенно ярко проявляются в отношении  жиров и жировых продуктов. Так, например, при концентрации железа выше 1,5 мг/кг и меди 0,4 мг/кг при длительном хранении сливочного масла и маргарина  эти металлы вызывают прогоркание продуктов.

При хранении напитков в присутствии  железа выше 5 мг/л и меди 1 мг/л  часто наблюдается помутнение напитков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение ферментов  в пищевых технологиях.

За последние десятилетия  в мире технологий и ассортимента пищевых продуктов произошли  огромные изменения. Они сказались  и на ставших классическими традиционных, апробированных временем способах получения  и на самих продуктах (хлебе, мучных кондитерских изделиях, напитках и  др.). Кроме того, привели к появлению  новых групп продуктов питания (функциональных продуктов, продуктов  лечебного, детского питания и т.д.) с новым составом и свойствами. Изменения привели к упрощению  технологий и сокращению производственных циклов, выразились в принципиально  новых технологических и аппаратурных решениях.