Жирорастворимые витамины

Витамины группы А. Витамин А (ретинол) известен в виде трех витаминов: А₁, А₂ и цис -формы витамина А₁. С химической точки зрения витамин А₁ представляет собой 20-атомный циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из шестичленного кольца (b-ионона), двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы (рис. 1).

Витамин А₂ отличается от А₁ наличием дополнительной двойной связи в кольце b-ионона.

Рис. 1. Витамин А: ретинол и дегидроретинол

Витамины группы А хорошо растворимы в жирах и жировых растворителях: хлороформе, бензоле, ацетоне, эфире, спиртах и др. Витамин А может откладываться в печени в форме более устойчивых сложных эфиров с уксусной или пальмитиновой кислотой. Запас этот при необходимости используется организмом.

Признаки недостаточности витамина А у человека и животных: торможение роста, похудание и общее истощение организма, сухость кожи, ксерофтальмия («сухие глаза»), сухость слизистых оболочек, стерильность самцов, «куриная слепота». Последняя используется для ранней диагностики недостаточности витамина А.

При гипервитаминозе А наблюдается воспаление глаз, выпадение волос, общее истощение организма. При этом теряется аппетит, наблюдаются головные боли, бессонница, тошнота и рвота.

Распространение в природе и суточная потребность. Витамин А широко распространен в природе. Он содержится только в продуктах животного происхождения: в печени крупного рогатого скота, свиней, птиц, в желтке яиц, сливочном масле, мясе и рыбе. Особенно много свободного витамина А в жирах печени морского окуня (35 %), трески, палтуса, акулы и тунца.

В растениях витамин А не встречается, но многие растения содержат провитамин А — каротиноиды, которые в организме человека и животных ферментативным путем могут превращаться в витамин А. Каротиноиды впервые выделены из моркови (от лат. «карота» — морковь). Известно три типа каротиноидов: a-, b- и g-каротины, отличающиеся как по химическому строению, так и по биологической активности. Наибольшей биологической активностью обладает b-каротин, так как он содержит два b-иононовых кольца и при его гидролитическом распаде под действием фермента каротиназы образуется две молекулы витамина А (рис. 2).

Рис. 2. Схема превращения b-каротина (провитамина А) в

ретинол (витамин А)

При гидролитическом расщеплении a- и g-каротина образуется по одной молекуле витамина А, так как эти провитамины содержат по одному b-иононовому кольцу. Степень усвоения каротиноидов и свободного витамина А зависит от содержания жиров в пище. b-Каротин придает моркови, тыкве, батату, апельсинам, персикам и другим овощам и фруктам характерный для них цвет. Каротиноиды наряду с хлорофиллом содержатся также во всех зеленых частях растений.

В корнеплодах моркови на долю b-каротина приходится около 80 %, остальное — на долю a-каротина.

Суточная потребность витамина А для взрослого человека составляет от 1 до 2, 5 мг, а b-каротина — от 2 до 5 мг. Основной тканью, где накапливается витамин А у человека, служит печень, содержащая в норме около 20 мг этого витамина на 100 г массы.

Физиологическая функция. Благодаря наличию в молекуле двойных связей витамин А может участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, образуя при этом перекиси, которые, в свою очередь, повышают скорость окисления других соединений.

Витамины группы D (кальциферол). Эта группа витаминов представлена в виде нескольких соединений, отличающихся по строению и биологической активности. Для человека и животных активными препаратами являются витамины D_2­ – эргокальциферол и D₃ – холкальциферол. В растениях содержатся провитамины витаминов группы D – фитостерины, которые под действием ультрафиолетовых лучей с длиной волны 280...310 нм в организме животных и человека превращаются в витамины группы D.

С химической точки зрения фитостерины представляют собой одноатомные ненасыщенные циклические спирты, в основе структуры которых лежит кольцо фенантрена.

Витамины группы D образуются в коже человека под действием света (рис. 3).

Рис. 3. Фотохимическое превращение холестерина в

холкальциферол (витамин D₃)

Недостаток витамина D в рационе детей приводит к возникновению рахита, в основе которого лежат изменения фосфорно-кальциевого обмена и нарушение отложения в костной ткани фосфата кальция.

Недостаточность витамина D у детей вызывается в значительной степени дефицитом ультрафиолетовых лучей, способствующих образованию витамина D в коже из его предшественников.

При D-авитаминозе нарушаются процесс всасывания кальция и фосфора в кишечнике и транспортировка фосфата кальция в костную ткань. Возможно нарушение фосфорилирования ряда органических соединений.

Распространение в природе и суточная потребность. Наибольшее количество витамина D содержится в продуктах животного происхождения: сливочном масле, желтке яиц, печени, жирах, в том числе в рыбьем жире. Из растительных продуктов наиболее богаты провитамином D растительные масла (подсолнечное, оливковое и др.); много витамина D в дрожжах.

Суточная потребность в витамине D для детей колеблется от 12 до 25 мкг (1 мкг равен 0, 001 мг) в зависимости от возраста, физиологического состояния организма, соотношения солей фосфора и кальция в рационе. Если человек получает достаточную дозу ультрафиолетового облучения (солнечных лучей), у него нет необходимости в дополнительных количествах витамина D.

Физиологическая функция. Хотя витамин D сам по себе не обладает биологической активностью, он служит предшественником 1, 25-дигидроксихолкальциферола, который образуется из витамина D в коже, печени, почках, откуда он переносится в другие органы и ткани, главным образом, в тонкий кишечник и кости, т. е. 1, 25-дигидроксихолкальциферол выполняет роль гормона.

Витамины группы Е. Витамин Е (токоферол) также представляет группу близких по химическому строению соединений. Первоначально из масла пшеничных зародышей и из хлопкового масла было выделено вещество, которое оказалось необходимым для нормального размножения животных, предохраняя их от бесплодия. Отсюда витамин Е получил свое название. Токоферол в переводе с греческого означает: «токос» — потомство и «феро» — нести.

В настоящее время известно 8 природных соединений, обладающих биологической активностью витамина Е. Наиболее известным из них является a-токоферол (рис. 4).

Рис. 4. Витамин Е: a-, b- и g-токоферолы

Молекула токоферолов состоит из ароматического кольца и длинной изопреноидной боковой цепи.

Молекулы различных токоферолов (a, b, g и др.) отличаются друг от друга числом и расположением метильных групп в бензольном кольце.

При недостатке витамина Е наблюдаются шелушение кожи, мышечная слабость, дегенерация печени.

Распространение в природе и суточная потребность. Витамин Е широко распространен в природе. Важнейшим источником витамина Е для человека являются растительные масла (подсолнечное, оливковое, хлопковое, соевое, кукурузное и др.), а также листовые овощи — салат и капуста. Суточная потребность в витамине Е для взрослых составляет 20...30 мг, при большой нагрузке (беременности, тяжелом физическом труде), а также с возрастом она увеличивается.

Физиологическая функция. Витамин Е — один из самых сильных антиоксидантов. Он предохраняет от окисления в первую очередь полиненасыщенные жирные кислоты и препятствует тем самым образованию вредных для живых организмов органических перекисей. Витамин Е защищает также чувствительный к действию кислорода витамин А и каротин от окислительного разрушения, усиливая тем самым снабжение организма витамином А. При недостатке витамина Е наблюдается снижение интенсивности дыхания, так как витамин Е участвует в цепи переноса электронов от восстановленных анаэробных дегидрогеназ.

Витамины группы К. Витамин К (нафтохинон) представлен двумя соединениями. К группе витаминов К относятся два типа хинонов (витамины К ₁ и К ₂) с боковыми цепями, представленными изопреновыми звеньями, в основе циклической структуры которых лежит кольцо 1, 4-нафтохинона. Витамин К₁ – это филлохинон-4, а витамин К₂ – менахинон-6 (рис. 5). Витамин К₁ впервые выделен из люцерны, витамин К₂ – из рыбной муки, где он синтезировался микроорганизмами.

Рис. 5. Витамин К: филлохинон и менахинон

При авитаминозе К возникают самопроизвольные кровотечения (носовые кровотечения, внутренние кровоизлияния). Кроме этого любые повреждения кровеносных сосудов при авитаминозе К могут привести к обильным кровотечениям. У человека авитаминоз К встречается реже, чем другие авитаминозы.

Распространение в природе и суточная потребность. Наиболее богаты витамином К зеленые листья каштана, крапивы, люцерны, овощи — капуста, шпинат, тыква, зеленые томаты, растительное масло, ягоды рябины. Из животных продуктов он содержится только в печени свиньи. Суточная потребность в витамине К для человека не установлена, так как он синтезируется микрофлорой кишечника.

Физиологическая функция. Витамин К принимает участие в механизме свертывания крови. Он необходим для нормального образования в плазме крови белка протромбина, являющегося неактивным предшественником тромбина—фермента, превращающего белок плазмы крови фибриноген в фибрин — нерастворимый волокнистый белок, способствующий формированию сгустка крови.