Жирорастворимые витамины

Жирорастворимые витамины (липовитамины) - витамины, растворимые в жирах. К данной группе относятся витамины А, Д, Е, К, F, Q.

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический, аксерофтол)

1. Химическое строение и свойства

Витамин А - продукт конденсации b-ионового кольца, двух остатков изопрена и первичного спирта. По химической природе витамин А - циклический ненасыщенный одноатомный спирт.

H₃C CH₃

C CH₃ CH₃

| | |

H₂C C – CH = CH – C = CH – CH = CH – C = CH – CH₂OH

 

 

H₂C C – CH₃

 

CH₂ Витамин А (ретинол)

 

Известны три витамина этой группы: А₁, А₂ (у них все двойные связи находятся в транс-конфигурации) и неовитамин А (цис-форма витамина А₁). Витамин А₂ отличается от А₁ присутствием дополнительной двойной связи в кольцевой части молекулы. Витамин А₂ в 2-3 раза менее активен, чем витамин А₁. Формула витамина А₁ – С₂₀Н₃₀О, формула витамина А₂ – С₂₀Н₂₈О.

 

2. Симптомы недостаточности витамина А

 

Витамин А - витамин роста, витамин, защищающий кожу и зрение. Симптомы недостаточности: кератинизация - ороговение эпителиальной ткани, поражение глаз и ухудшение зрения; ксерофтальмия - сухость роговицы; кератомаляция - размягчение роговицы с последующим некрозом и изъязвлением; куриная слепота - нарушение сумеречного зрения. Повышенному ороговению подвергается и эпителий кожи, что способствует возникновению кожных заболеваний. Особенно опасны изменения эпителия, выстилающего слизистые оболочки дыхательных путей (бронхиты), кишечника (колиты). При А-витаминной недостаточности ослабевают механизмы иммунитета.

3. Биологическая роль

В организме витамин А существует в нескольких формах: спирт, альдегид, кислота, эфир. Формы витамина А связаны взаимными переходами:

О О

А – СН₂ОН А – С А - С

Н Н

Спирт – резерв витамина А в тканях. Кислота способствует нормальному росту. Альдегид участвует в образовании зрительного пигмента сетчатки глаза (белок опсин под воздействием витамина А переходит в белок родопсин – зрительный пурпур). Контролирует состояние эпителиальных тканей.

Важное проявление механизма действия витамина А заключается в его участии в регуляции проницаемости мембран, а также в транспорте моносахаридов, необходимых для биосинтеза гликопротеинов. Витамин А оказывает несомненное влияние на усвоение белка пищи и его обмен в организме, а также на некоторые стороны обмена липидов, в том числе убихинона, сквалена, холестерина и частично фосфолипидов.

Предполагают участие витамина А в окислительно-восстановительных реакциях: поскольку в молекуле витамина А имеются двойные связи, он способен образовывать пероксиды, повышающие скорость окисления других соединений.

Активность витамина А выражают в международных (интернациональных) единицах: 1 МЕ витамина А соответствует 3_*10^-4 мг (1 мг = 3300 МЕ), 0, 3g (g = 10^{-6 г).}

 

4. Содержание в пищевых продуктах

Витамин А в активной форме содержится только в продуктах животного происхождения, особенно много его в печени морских животных и рыб: в рыбьем жире - 15 мг/100 г, печени трески - 4 мг/100 г, сливочном масле - 0, 5 мг/100 г, молоке - 0, 025 мг/100 г.

По содержанию витамина А жиры подразделяются на низковитаминные (2000 МЕ в 1 г жира) и высоковитаминные.

Примером высоковитаминных жиров является «Витамин А в жире». Выделяют два вида «Витамина А в жире» - с содержанием витамина А от 2000 до 10000 МЕ и свыше 10000 МЕ в 1 г.

Высоковитаминные жиры используют для получения витаминных концентратов (содержание витамина А > 100 000 МЕ в 1 г жира). Концентраты витамина А применяются в медицине, а также для витаминизации пищевых продуктов.

В растительной пище содержатся только провитамины витамина А - каротиноиды (С₄₀Н₅₆) (a, b, g-каротиноиды). Известно 80 каротиноидов. В организме из одной молекулы b-каротина (С₄₀Н₅₆). (С₄₀Н₅₆) образуются две молекулы активного витамина А:

 

С₄₀Н₅₆ + 2Н₂О 2С₂₀Н₃₀О

Провитамин Активный

витамин А

Больше всего b-каротина (С₄₀Н₅₆) содержится в моркови - 9 мг/100 г, красном перце - 2 мг/100 г, помидорах - 1 мг/100г, сливочном масле - 0, 2-0, 4 мг/100 г.

Суточная потребность человека в витамине А - 1-3 мг, 3300-10000 МЕ.

 

Витамин Д (антирахитический фактор, кальциферол)

1. Структура витамина группы Д

Название кальциферолы объединяет группу родственных соединений, обладающих антирахитической активностью. Важнейшие среди них – эргокальциферол (витамин Д₂), холекальциферол (витамин Д₃), дегидрокальциферол (витамин Д₄).

Основное отличие структуры кальциферолов от других стероидных соединений состоит в размыкании одного кольца фенантрена, появлении в молекуле трех сопряженных двойных связей и метиленовой группы вместо метильной. Витамин Д₂ характерен для растительных объектов, его провитамином является эргостерол.

 

 

Эргостерол

 

СН₃

- СН₂ – СН = СН – СН

СН

СН₃ /

CH₃ СН₃ СН₃

₃

 

УФ

НО

 

 

СН₃

|

СН₃ СН₂ – СН = СН – СН – СН₃

| |

CH₃ СН₃

СН₂

 

Эргокальциферол

НО

 

Витамин Д₃ содержится в организме животных в виде провитамина холестерола. Только печеночные жиры некоторых рыб, в том числе трески, содержат витамин Д₃ в биологически активной форме.

7-дегидрохолестерол (предшественник витамина Д₃) эндогенно синтезируется в коже, под влиянием ультрафиолетовых лучей превращается в витамин Д₃:

 

7-дегидрохолестерол

 

СН₃

|

СН₃ СН – (СН₂)₃ – СН – СН₃

|

СН₃

 

СН₃

УФ

 

НО

 

CH₃ CH₃

| |

CH₃ CH – (CH₂)₃ - CH

|

CH₃

 

CH₂

Холекальциферол (витамин Д₃)

 

HO

 

 

Витамины Д₃ и Д₂ - полициклические высокомолекулярные непредельные одноатомные спирты.

2. Симптомы недостаточности витамина Д

Недостаток витамина Д приводит к возникновению рахита. При этом заболевании задерживается зарастание швов между костями черепа, которые избыточно разрастаются; увеличиваются лобные бугры. Деформируются и другие кости. Вследствие недостаточного окостенения реберных хрящей грудная клетка приобретает неправильную форму. Кости ног под влиянием тяжести тела искривляются. Мышцы становятся дряблыми, их тонус понижается, увеличивается живот. Рахит тормозит общее развитие ребенка. Задерживается прорезывание зубов, а сами зубы легко разрушаются, часты желудочно-кишечные расстройства, развивается малокровие, ребенок становится легко подвержен другим заболеваниям. Для взрослого организма характерно появление таких симптомов, как остеопороз (хрупкость, ломкость костей) и остеомаляция (размягчение костей).

3. Биологическая роль

Основные функции витамина Д в организме связаны с обеспечением транспорта Са и Р через биологические мембраны, поддерживают нормальный уровень Са и Р в сыворотке крови, регулируют минерализацию костей, влияют на процессы тканевого дыхания.

Суточная потребность в витамине Д детьми до 6 лет должна составлять от 500 до 1000 МЕ, а более старшим возрасте - 100 МЕ (1 МЕ = 0, 025 мкг витамина Д или активности 0, 01 мл усредненного медицинского жира).

4. Содержание в пищевых продуктах

Кальциферол содержится в продуктах животного происхождения:

в рыбьем жире - 125 мкг/100 г, печени трески - 100 мкг/100 г, говяжьей печени - 2, 5 мкг/100 г, яйцах - 2, 2 мкг/100 г, молоке - 0, 05 мкг/100 г. Потребность организма частично удовлетворяется за счет его образования в коже под влиянием ультрафиолетовых лучей из провитамина Д.

Промышленно кальциферол получают из дрожжей.

 

Витамин Е (антистерильный, токоферолы)

1. Структура и свойства

Витамин Е - группа производных хромана; иначе называются токоферолами (от греч. tocos – потомство, fero – несу). Известны семь токоферолов, наиболее распространены a, b и g-токоферолы (a-токоферол - С₂₉Н₅₀О₂, b-токоферол - С₂₈Н₄₈О₂, g-токоферол - С₂₈Н₄₈О₂).

Они различаются числом и положением метильных групп в кольце хромана, имеют одинаковую боковую цепь - спирт фитол. Наибольшей активностью обладает a-токоферол - светло-желтое маслянистое вещество, легко окисляется, быстро утрачивает биологическую активность, разрушается под воздействием ультрафиолетовых лучей, относительно устойчив к нагреванию.

2. Симптомы недостаточности витамина Е

Для недостаточности витамина Е характерно следующее:

- резорбции (рассасывание) плода и плаценты при беременности;

- дегенерация семенников: снижение подвижности сперматозоидов и прогессирующая дегенерация зародышевого эпителия с атрофией и уменьшением массы семенников;

- мышечная дистрофия с коагулирующим некрозом мышечных клеток, атаксией, параличами;

- макроцитарная (крупноклеточная) анемия у обезьян и человека со снижением продолжительности жизни эритроцитов и нарушением эритропоэза (разрушение эритроцитов) в костном мозгу;

- повышенная чувствительность эритроцитов к перекисному гемолизу.

3. Биологическая роль

Конкретный механизм действия витамина Е на молекулярном уровне окончательно не расшифрован. Одной из наиболее разработанной гипотез является антиоксидантная гипотеза.

Токоферолы – биологические антиоксиданты, инактивирующие свободные радикалы, препятствующие развитию нерегулируемых неферментативных цепных свободнорадикальных процессов пероксидного окисления ненасыщенных тканевых липидов молекулярным О₂. Так как ненасыщенные липиды являются компонентами липопротеинов мембран клеток и субклеточных органелл, то усиление их пероксидного окисления при снижении концентрации токоферола приводит к повреждению структуры, нарушению проницаемости и функциональной активности клеточных и субклеточных мембран. Этот дефект и лежит в основе биохимических, морфологических и клинических проявлений недостаточности витамина Е.

 

4. Содержание в пищевых продуктах

Токоферолы распространены в растительных объектах, особенно в семенах злаков и растительных маслах: в соевом - 115 мг/100 г, хлопковом - 99 мг/100 г, подсолнечном - 42 мг/100 г, крупах - 2-15 мг/100 г.

Суточная потребность в витамине Е 15-30 МЕ (1 МЕ = 1 мг витамина Е).

 

Витамин К (филлохинон, менахинон, антигеморрагический фактор)

2. Структура и свойства

Витамины группы К представлены двумя рядами хинонов: филлохинонами (витаминами К₁-ряда) и менахинонами (витаминами К₂-ряда). Основой молекул является 1, 4-нафтохинон.

Филлохиноны (К₁) обнаружены в растениях, имеет в положении 3 остаток фитола из 20 С-атомов, называется a-филлохиноном. Витамин К₂ синтезируется микроорганизмами, боковая цепь витамина К₂ представлена остатками сквалена. В животных тканях нафтохиноны представлены филлохинонами и менахинонами алиментарного происхождения (поступают с пищей), а также менахинонами, которые образуются в организме из филлохинона. Имеется несколько синтетических производных нафтохинона с К-витаминной активностью - витамин К₃ (викасол), метинон, фтиокол, в организме превращается в менахинон-4.

Наибольшей биологической активностью обладает витамин К₁:

 

 

O

||

CH₃

CH₃ CH₃ CH₃

| | |

СH₂–CH=C–(CH₂)₃–CH–(CH₂)₃–CH–(CH₂)₃–CH–CH₃

O |

CH₃

 

Витамин К₁ (2-метил-3-фетил-1, 4-нафтохинон)

 

Витамин К₁ устойчив к действию О₂, температуре. Под влиянием щелочи и света витамин К разрушается и теряет биологическую активность.

2. Симптомы недостаточности витамина К

При авитаминозе К появляются подкожные и внутримышечные кровоизлияния (геморрагии), снижается скорость свертывания крови. Первичная недостаточность витамина К у взрослых людей наблюдается редко. Объясняется это тем, что потребность в нем обычно обеспечивается поступлением с пищевыми продуктами, где он широко распространен, и за счет его синтеза кишечными бактериями. Дефицит витамина К нередко наблюдается у новорожденных детей из-за низкого его содержания в молоке и отсутствия в кишечнике синтезирующей его микрофлоры.

Вторичная недостаточность витамина К возникает вследствие болезней печени, особенно обтурационной желтухи, хронических заболеваний кишечника, при лечении сульфаниламидами и антибиотиками, угнетающими кишечную микрофлору, а также под влиянием лечения препаратами, являющимися антагонистами витамина К.

3. Биологическая роль

Участие витамина К в окислительном фосфорилировании. Из митохондрий микробных и растительных клеток, а также из хлоропластов были выделены филлохинонредуктаза, менадионредуктаза, в которых витамин К выполняет коэнзимную функцию. Нафтохиноны наряду с бензохинонами присутствуют в составе фотосинтетической системы и участвуют в переносе световой энергии к хлорофиллу.

Действие витамина К на генетическом уровне. Витамин К вовлекается в биосинтез факторов свертывания крови, стимулируя ДНК-зависимый синтез соответствующей мРНК

4. Содержание в пищевых продуктах

Содержится в зеленых кормах и травяной муке, в листьях каштана, ягодах рябины.

Суточная потребность - 1-1, 5 мг.

 

 

Витамин F

1. Структура и свойства.

Витамин F (от англ. fat - жир) - набор незаменимых полиненасыщенных жирных кислот: линолевая С₁₈², линоленовая С₁₈³, арахидоновая С₂₀⁴.

2. Симптомы недостаточности

Недостаток витамина F приводит к склерозу сосудов, снижению устойчивости к инфекционным заболеваниям, нарушению обмена холина, холестерола, фосфора.

3. Биологическая роль.

Обладает высокой биологической активностью, источник для синтеза простагландинов. Стимулирует метаболизм холестерина.

4.Содержание в пищевых продуктах.

Содержатся в растительных маслах: кукурузном, льняном, подсолнечном.

Суточная потребность 1 г ненасыщенных жирных кислот или 20-25 мл растительного масла.