Качественный и количественный анализ витаминов а. Определение витаминов в продуктах питания

Введение

морепродукт витамин антиоксидантный

С древнейших времен человека интересовало все, что связано с пищей и питанием. Вначале главным было добывание любой пищи, затем последовали столетия, когда люди расширяли источники пищи, развивая сельское хозяйство, а заодно и совершенствовали способы приготовления различных блюд, доводя их до подлинного искусства (вспомним французскую или китайскую кулинарию). Лишь в середине прошлого века с началом промышленной и научной революции возникла наука о питании, которую теперь называют диетология или нутрициология.

Как правило, витамины поступают в наш организм вместе с пищей, которая теоретически должна содержать те или иные витамины, заложенные в её элементы самой природой. Фрукты и овощи, мясо, молоко, злаковые растения - все это, выращенное соответствующим образом, должно содержать минимальный перечень необходимых витаминов, но в наше время это происходит достаточно редко. Плохая экология, активное использование химических элементов в питании животных и производстве растительной продукции, генная инженерия - это очень часто сводит на нет, полезность продуктов, которые не содержат витамины, и является прямой причиной недостатка их содержания в организме человека.

Витамины представляют особые органические соединения, которые жизненно необходимы организму человека для его нормального функционирования, они играют важную роль в обмене веществ .

Недостаток витаминов может привести к серьезным изменениям в состоянии здоровья. К сожалению, наш организм не способен самостоятельно синтезировать витамины (исключение составляет витамин К, который за счет деятельности особых бактерий в достаточном количестве образуется в кишечнике), поэтому их дефицит необходимо обязательно восполнять .

Витамины А и Е содержащиеся в продуктах питания играют огромную роль для жизнедеятельности т.к. являются природными антиоксидантами .

В последе время очень часто используется слово антиоксиданты. Его можно услышать по телевизору, прочитать в газете или модном журнале, увидеть на упаковке продуктов питания. В связи с этим мы начинаем задаваться вопросами: «Что такое антиоксиданты, и для чего они нужны в продуктах питания?»

Целью работы является определение количественного содержания витаминов А и Е в мясе морепродуктов и морской рыбе.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить количественное содержание витаминов А и Е и диеновых конъюгатов в мясе морепродуктов.

2. Сравнить количественное содержание витаминов А и Е и диеновых конъюгатов в мясе морепродуктов.

Объектами исследования является мясо морепродуктов (креветки, осьминога, кальмара, мидии) и мясо морской рыбы (минтая, путассу, камбалы).

Предмет исследования - количественное содержание витаминов А и Е в мясе морепродуктов и морской рыбы.

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Общие представления о химическом составе и свойствах морепродуктов

Понятие морепродукты используется для обозначения всех съедобных обитателей мирового океана. Хотя рыба и относится к морскими жителями, этот продукт выделяют в отдельную группу и не причисляют к морепродуктам. Дары моря применяют и не только в кулинарии, но и в медицине, а так же в химической промышленности. Практически каждый вид морепродуктов обладает исключительными полезными свойствами, которые оказывают благоприятное воздействие на здоровье и самочувствие человека.

Рыба - это продукт высокой пищевой ценности, поскольку содержит белки (13-23%), жиры (0,1-33%), минеральные вещества (1-2%), витамины А, D, Е, В1, В12, РР, С, экстрактивные вещества и углеводы. Химический состав рыбы не является постоянным, он меняется в зависимости от вида, возраста, места и времени вылова

В рыбе и морепродуктах содержатся такие крайне необходимые для человека соединения, как незаменимые аминокислоты, в том числе лизин и лейцин, незаменимые жирные кислоты, включая уникальные эйкозопентаеновую и докозогексаеновую, жирорастворимые витамины, микро - и макроэлементы в благоприятных для организма человека соотношениях.

Особое значение имеет метионин, относящийся к липотропным противосклеротическим веществам. По содержанию метионина рыба занимает одно из первых мест среди белковых продуктов животного происхождения. Благодаря присутствию аргинина и гистидина, а также высокому коэффициенту эффективности белков (для мяса рыбы он составляет 1,88-1,90, а для говядины - 1,64) рыбопродукты весьма полезны для растущего организма. Белок рыбы отличается хорошей усвояемостью. По скорости переваримости рыбные и молочные продукты идентичны и занимают первое место.

Белки рыбы в основном полноценные: альбумины и глобулины (простые белки), нуклеопротеиды, фосфоропротеиды и глюкопротеиды (сложные белки). Всего в мышечной ткани рыб 85% полноценных белков. Они почти полностью (97%) усваиваются организмом человека. Поэтому рыба является источником белкового питания.

Неполноценный белок соединительной ткани коллаген (15%) под действием тепловой обработке легко переходит в глютин, поэтому мясо рыбы размягчается быстрее, чем мясо домашних животных.

Жир рыбы содержит большое количество ненасыщенных жирных кислот (линолеву, линоленову, арахидонову и др.), поэтому он жидкий при комнатной температуре, имеет низкую температуру плавления (ниже 37° С) и легко усваивается организмом человека. Жир в организме рыб распределен неравномерно.

Рыба удовлетворяет суточную потребность человека в животных белках на 7-24%, в жирах - на 0,1-12%, в том числе в полиненасыщенных жирных кислотах - на 0,1-18%.

Особенно большое количество витаминов А и D содержится в жире печени рыб. Витамином А богат в первую очередь жир печени морских рыб тресковых (треска, пикша, минтай и др.), акул, морского окуня, скумбрии и многих других. Содержание витамина D в печени рыб колеблется от 60 до 360 мкг%, но у некоторых видов горбылей достигает 700-1900 мкг%.

Водорастворимые витамины (группы В) при обычных способах обработки рыбы в значительной мере сохраняются. В процессе варки рыбы некоторая часть содержащихся в ней водорастворимых витаминов переходит в бульон, в связи с чем его целесообразно использовать для пищевых целей. Особенно много витаминов группы В в темном мясе атлантической скумбрии, сардины, тунцов (20 мкг на 100 г.), крайне необходимых в связи с увеличением белка в рационе человека.

Количество жира в мясе разных рыб неодинаковое. По содержанию жира рыбу условно делятся на следующие группы:

· нежирная (до 2%) - треска, пикша, сайда, навага, линь, судак, речной окунь, выглядел, ерш, тихоокеанская камбала;

· маложирная (2-5%) - сельдь тихоокеанский и атлантический (во время нереста), корюшка, карп, вобла, карась, кефаль, морской окунь, сом, язь;

· жирная (5-15%) - белуга, осетр, стерлядь, семга, кета, горбуша, скумбрия, ставрида, тунец, сельдь атлантическая и тихоокеанская (летом, осенью, в начале зимы);

· очень жирная (15-33%) - лосось, минога, стерлядь сибирская, осетр сибирский, сельдь тихоокеанская и атлантическая (в конце лета).

Минеральные вещества входят в состав белков, жиров, ферментов и костей рыбы. Больше всего их в костях. Это соли кальция, фосфора, калия, натрия, магния, серы, хлора. Содержание фосфора в мясе рыб составляет в среднем 0, 20-0,25%. Особенно большое физиологическое значение имеют содержащиеся в рыбе в очень малых количествах такие элементы, как железо, медь, йод, бром, фтор и др. С помощью рыбы можно удовлетворить потребность организма в железе на 25%, фосфоре - на 50-70, магнии - на 20%. Морепродукты содержат больше минеральных веществ, в частности микроэлементов, чем пресноводная рыба. Она богата йодом, который необходим для нормальной деятельности щитовидной железы. В среднем в пресноводных рыбах содержится 6,6 мкг йода на 100 г. сухого вещества, в проходных - 69,1 мкг, в полупроходных - 26 мкг, в морских - 245 мкг.

Специфический резкий запах морской рыбы обусловлен присутствием в ней азотистых веществ - аминов.

Углеводы рыбы представлены гликогеном (0,05-0,85%), который формирует вкус, запах и цвет рыбных продуктов. Сладковатый вкус рыбы после тепловой обработки обусловлен распадом гликогена до глюкозы.

Пищевая ценность рыбы зависит не только от химического состава, но и от соотношения в ее теле съедобных и несъедобных частей и органов. К съедобным частям относят мясо, кожу, икру, молочко, печень; к несъедобным - кости, плавники, чешую, внутренности. Чем больше в рыбе мяса и икры, тем выше ее пищевая ценность.

Рыба как продукт питания ценится достаточно высоко. Однако загрязненность пресноводных рыб вредными веществами стала настоящей проблемой. Правда, остаточные количества тяжелых металлов или хлорированных углеводородов большей частью ниже предельно допустимой концентрации (ПДК), но сумма всех вредных веществ может привести к нежелательным последствиям для здоровья. Концентрация этих веществ в морской рыбе в среднем значительно ниже ПДК.

Если исключить из рациона испортившеюся рыбу и рыбы из чрезмерно загрязненных водоемов, то можно сказать, что она представляет собой очень важный и высококачественный продукт питания.

Полезные свойства морепродуктов в первую очередь определяется средой их обитания. Морская вода обладает огромным количеством минеральных веществ, поэтому животные, обитающие в ней, впитывают в себя всю «пользу» морей и океанов.

В морепродуктах содержатся быстроусвояемые белки, жирные кислоты, микро- и макроэлементы. В отличии от мясных продуктов морепродукты намного питательнее и полезнее для здоровья. в мышцах морепродуктов соединительной ткани в несколько раз меньше, чем в мышцах наземных животных - это связано с особенностями их строения и среды обитания. В отличии от животных суши, в мясе морских животных нет плотного жира, зато в нем много белка и полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые необходимы детям и взрослым. Недостаток ПНЖК грозит преждевременной старостью и хроническими заболеваниями. ПНЖК защищают сосуды, предотвращая развитие атеросклероза.

Своего фосфора в морепродуктах тоже много, и это актуально для тех, кто страдает заболеваниями центральной нервной системы, интенсивно учится или занимается умственной работой.

Морепродукты не калорийны, следовательно их употребление в пищу защищает от накопления избыточного веса. Например, если сравнивать их с телятиной, которая считается диетическим мясом, то они окажутся мение калорийными, т.к. калорийность телятины - около 290 ккал на 100 г., тогда как в кальмарах, креветках и мидиях - всего около 70-85 ккал, а жиров они содержат от 0,3 до 3 г.

Польза креветок не ограничивается их низкой калорийностью. Это богатый источник животного белка и железа, а также ряда витаминов. Имеются в креветках и антиоксиданты. И важнейший из них - астаксантин - защищает от рака и атеросклероза. Это вещество близкое по строению к каротину моркови. Его образуют океанические водоросли, от них он переходит в организм креветок, крабов и красной рыбы .

Известно, что продукты моря богаты йодом (причем относится это не только к морским животным, но и к растениям), и самым доступным его натуральным источником можно считать морскую капусту. Йод необходим людям занимающимся умственной деятельностью, так как его недостаток способствует быстрой утомляемость, подросткам, так как их организм быстро растет и ему необходимо питание, беременным необходим йод как для собственного организма, так и для плода.

Морепродукты богаты также медью и цинком, которые необходимы организму для нормализации обмена веществ, выработки гормонов, образования клеток иммунной системы, половых клеток, переработки белка и других важных процессов жизнедеятельности.

Важным свойством практически всех морепродуктов является способность снижать воздействие эмоциональных перегрузок: не зря в странах, расположенных на морском побережье, население отличается спокойствием и доброжелательностью, уравновешенностью и оптимизмом - не последнюю роль здесь играет рацион питания.

Вредными могут быть морепродукты, которые выловлены в экологически неблагоприятных водах, а таких мест на Земле сегодня становится все больше. Кроме загрязнений, вызванных утечками нефти и сбросом промышленных и бытовых отходов, в океане много мест, где присутствует радиоактивное излучение, а обитатели моря плавают и живут везде.

Употреблять в пищу следует свежевыловленные или замороженные морепродукты, в консервированных сохраняется мало полезного, и к тому же в них часто бывает слишком много пищевых добавок. Продукты в вакуумных упаковках тоже могут содержать вредные химические вещества. Если морепродукты были заморожены достаточно свежими, то свои полезные свойства сохраняют почти полностью, но многое зависит и от хранения: если продукт хранился неправильно, его качество может резко ухудшиться .

Диетологи не советуют злоупотреблять морепродуктами, и рекомендуют включать их в свой рацион не чаще двух раз в неделю. Кстати, некоторые морские деликатесы богаты на холестерин, часть имеет способность накапливать избыточное количество ртути .

1.2 Перекисное окисление липидов

Перекисное окисление липидов - сложный процесс, протекающий как в животных, так и в растительных тканях. Он включает в себя активацию и деградацию липидных радикалов, встраивание в липиды предварительного активированного молекулярного кислорода, реорганизацию двойных связей в полиненасыщенных ацилах липидов и, как следствие, деструкцию мембранных липидов и самих биомембран. В результате развития свободнорадикальных реакций перекисного окисления липидов образуется целый ряд продуктов, в том числе спирты, кетоны, альдегиды, эфиры др. Так, например, только при окислении линолевой кислоты образуется около 20 продуктов ее распада. Биологические мембраны, особенно мембраны холоднокровных животных, содержат большое количество ненасыщенных жирных кислот, металлопротеины, активирующие молекулярный кислород. Поэтому неудивительно, что в них могут развиваться процессы перекисного окисления липидов.

Современные представления о механизме перекисного окисления липидов свидетельствуют о возможности непосредственного присоединения молекулярного кислорода к органическим молекулам с образованием гидроперекисей. Субстратом окисления в биологических мембранах являются полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов .

Перекисное окисление (автоокисление) липидов при контакте с кислородом не только приводит в негодность пищевые продукты (прогоркание), но и вызывает также повреждение тканей in vivo, способствуя развитию опухолевых заболеваний. Повреждающее действие инициируется свободными радикалами, возникающими в период образования перекисей жирных кислот, содержащих двойные связи, чередующиеся с метиленовыми мостиками (такое чередование имеется в природных полиненасыщенных жирных кислотах). Перекисное окисление липидов является цепной реакцией, обеспечивающей расширенное воспроизводство свободных радикалов, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления. Весь процесс можно представить следующим образом.

1) Инициация: образование R из предшественника

2) Развитие реакции:

3) Терминация (прекращение реакции):

Поскольку гидроперекись ROOH выступает как предшественник в процессе инициации, перекисное окисление липидов является разветвленной цепной реакцией, потенциально способной вызвать значительное повреждения. Для регулирования процесса перекисного окисления жиров и человек, и природа используют антиоксиданты. В пищевые продукты с этой целью добавляют пропилгаллат, бутилированный гидроксианизол и бутилированный гидрокситолуол. К природным антиоксидантам относятся жирорастворимый витамин Е (токоферол), а также водорастворимые ураты и витамин С. Каротин является антиоксидантом только при низких значениях.

Антиоксиданты распадаются на два класса:

1) превентивные антиоксиданты, снижающие скорость инициации цепной реакции.

2) гасящие (прерывающие цепь) антиоксиданты, препятствующие развитию цепной реакции.

К первым относятся каталаза и другие пероксидазы, разрушающие ROOH, и агенты, образующие хелатные комплексы с металлами - ДТПА (диэтилентриаминпентаацетат) и ЭДТА (этилендиаминтетраацетат). В качестве прерывающих цепь антиоксидантов часто выступают фенолы или ароматические амины. В условиях in vivo главными прерывающими цепь антиоксидантами являются супероксиддисмутаза, которая в водной фазе улавливает супероксидные свободные радикалы а также витамин Е, улавливающий свободные радикалы ROO в липидной фазе, и, возможно, мочевая кислота .

1.3 Биологическая роль витаминов А и Е

Ретиномл (истинный витамин A, транс - 9,13 - диметил-7 - (1,1,5 - триметил-циклогексен-5-ил-6) - нонатетраен - 7,9,11,13 - ол) - жирорастворимый витамин, антиоксидант (рис. 1.1)

Рис. 1.1 Формула ретинола

Витамин A получил название ретинол по причине его исключительной важности для функционирования сетчатки глаза (ретины). Но, как и в случае с другими витаминами, его роль в организме гораздо шире и завязана на многие критически важные процессы.

Биологическая роль витамина А.

· Антиоксидантная функция: нейтрализация свободных кислородных радикалов, препятствует повторному появлению (рецидиву) опухолей после операций.

· Регуляция генетических функций: повышение чувствительности клеток к ростовым стимулам, что обеспечивает нормальный рост клеток эмбриона и молодого организма, регуляцию деления и дифференцировку быстроделящихся клеток, таких как клетки плаценты, костной ткани, хряща, эпителия кожи, сперматогенного эпителия, слизистых, иммунной системы.

Все эти функции обеспечивают нормальное функционирование иммунной системы, повышают барьерную функцию слизистых оболочек, восстановление повреждённых эпителиальных тканей, стимулирует синтез коллагена, снижает опасность инфекций.

· Участие в зрительных фотохимических процессах.

Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный пигмент родопсин, который находится в клетках сетчатки глаза, отвечающих за чёрно - белое сумеречное зрение - палочках.

· Участие в синтезе стероидных гормонов, сперматогенезе, является антагонистом тироксина - гормона щитовидной железы.

· Специфическими функциями обладают отдельные каротиноиды:

а) b - каротин особенно необходим для нейтрализации свободных радикалов полиненасыщенных жирных кислот и радикалов кислорода, обладает защитным действием у больных атеросклерозом, стенокардией, повышая содержание в крови липопротеидов высокой плотности, обладающих антиатерогенным действием (препятствует формированию атеросклеротических бляшек).

б) лютеин и зеаксетин - способствуют предупреждению катаракты, снижают риск дегенерации жёлтого пятна.

в) ликопин обладает антиатеросклеротическим действием, защищает организм от развития рака молочной железы, эндометрия, простаты. Наибольшее содержание ликопина в помидорах.

Гиповитаминоз

Причинами являются пищевая недостаточность, гиповитаминоз С, гиповитаминоз Е, дефицит цинка, снижение функции щитовидной железы (гипотиреоз), дефицит железа в организме. Железо необходимо для нормального функционирования железосодержащих ферментов, катализирующих в печени и кишечнике превращение каротиноидов в ретинол .

Недостаток витамина А приводит к возникновению в нашем организме большого количества заболеваний и других проблем со здоровьем. Самым известным признаком нехватки этого витамина считается куриная слепота - заболевание, которое характеризуется плохим зрением в местах со слабым освещением. В данном случае не только плохо видят глаза, но и человек начинает испытывать дискомфорт: пересыхает слизистая, на холоде слезятся глаза, происходит помутнение роговицы. Кроме того, возникает ощущение песка в глазах, появляются корочки и слизь в уголках.

Помимо органов зрения недостаток витамина А влияет и на другие органы. В частности, страдает кожа, которая становится слишком сухой, поэтому довольно рано начинает покрываться морщинами. На голове образуется перхоть, волосы утрачивают естественный блеск и тускнеют. Мочеполовая система и ЖКТ из-за нехватки ретинола также страдают от многочисленных патологий, а на женских репродуктивных органах могут образовываться эрозии, полипы, мастопатия и даже рак.

Недостаток витамина А объясняется в основном скудным питанием, при этом часто наблюдается отказ от жиров и белковой пищи. Кроме того, это может быть связано и с наличием болезней кишечника, печени и желудка, а также дефицитом витамина Е, который помогает ретинолу быстрее окисляться.

Гипервитаминоз.

В основном связан с избыточным приёмом различных пищевых добавок, содержащих витамин А. Гипервитаминоз, связанный с употреблением в пищу продуктов богатых витамином А, практически не встречается.

Острое отравление проявляется головной болью, слабостью, тошнотой, нарушением сознания, зрения.

Хроническое отравление характеризуется нарушением пищеварения, потерей аппетита, что ведёт к похуданию, снижается активность сальных желёз кожи, развивается сухой дерматит, возможна ломкость костей.

Особенно опасен гипервитаминоз при беременности. Доказана эмбриотоксичность препарата в высоких дозах. Описана также нефротоксичность и канцерогенность гипервитаминоза.

Суточная норма витамина А для детей дошкольного возраста от 0,5 до 1,5 мг. Норма для взрослого человека несколько выше, но низшей границей является значение в 1,5 мг, при понижении этой отметки развиваются симптомы дефицита. Беременным и кормящим грудью женщинам нужно увеличивать норму витамина А до отметки в 2-2,5 мг .

ВитаминЕ относится кгруппе природных соединений - производных токола. Светло-желтые вязкие жидкости не растворимые в воде, хорошо растворимые в хлороформе, эфире, гексане, петролейном эфире, хуже - в ацетоне и этаноле.

· Витамин встраивается в фосфолипидный бислой мембраны клеток и выполняет антиоксидантную функцию, препятствуя перекисному окислению липидов.

Особенно данная функция важна в быстроделящихся клетках, таких как эпителий, слизистые оболочки, клетки эмбриона, в сперматогенезе.

· Снижает дегенерацию клеток нервной ткани.

· Известно положительное влияние витамина Е на состояние сосудистой стенки, снижение тромбообразования.

· Витамин Е защищает витамин А от окисления.

· Местное применение кремов с витамином Е улучшает состояние кожи, предотвращает старение клеток, способствует заживлению повреждённых участков.

Гиповитаминоз.

Причинами гиповитаминоза являются пищевая недостаточность.

Клиническая картина. Патология мембран клеток ведёт к гемолизу эритроцитов, развивается анемия, возникает увеличение проницаемости мембран, мышечная дистрофия.

Со стороны нервной системы может отмечаться поражение задних канатиков спинного мозга и миелиновой оболочки нервов, что приводит к нарушению чувствительности, парезу взора.

Гиповитаминоз может привести к бесплодию .

При недостатке витамина Е человек начинает чувствовать слабость, настроение резко ухудшается и наступает апатия ко всему. Так же симптомы недостатка витамина Е выражаются в появлении пигментных пятен и ухудшении состояния кожи лица. С момента начала подготовки к беременности вплоть до окончания грудного вскармливания гинекологи назначают свои пациенткам увеличенные дозы витамина Е. Токоферол незаменим для тех, кто занимается профессиональным спортом или испытывает ежедневные физические перегрузки.

Суточная норма витамина Е зависит от возраста и пола. Детям от 0 до 7 лет достаточно от 5 до 10 мг. этого витамина. Детям от 7 до 14 лет требуется уже чуть большая доза, от 10 до 14 мг. Взрослым людям нужно в сутки получать минимум 10 мг витамина Е. Именно при таком значении не разовьется дефицит. Так же увеличивается потребность в витамине Е у беременных и кормящих грудью женщин. Для них нормой является от 15 и до 30 мг. Норма витамина Е может повышаться при нервных потрясениях, стрессах или после перенесения тяжелых заболеваний.

Антиоксидантная активность витамина А.

Биологически активные вещества выполняют в организме определенную функцию, принимая участие в сложных биохимических процессах. Как известно, ультрафиолетовое облучение, курение, стрессы, некоторые препараты (в том числе и лекарственные) способны стимулировать образование свободных радикалов и активных форм кислорода .

Кислород необходим для жизни. Снижение содержания кислорода пагубно влияет на состояние живых организмов. Но, с другой стороны, окислительная способность кислорода повреждающее действует на клеточные структуры.

Свободные радикалы кислорода появляются не только под влиянием агрессивного воздействия внешних факторов, но и могут возникать как побочные продукты биологического окисления в тканях и клетках. Свободные радикалы способны провоцировать развитие различных реакций. Самой нежелательной является реакция взаимодействия с липидами - перекисное окисление. В результате образуются перекиси. По этому механизму чаще окисляются ненасыщенные жирные кислоты - составляющие клеточных мембран. Перекисное окисление может иметь место в маслах, содержащих ненасыщенные жирные кислоты. Масло приобретает горький вкус - «прогоркает».

Окисление в тканях и клетках носит цепной характер и нарастает лавинообразно. В результате дополнительно к свободным радикалам образуются липидные перекиси, легко превращающиеся в новые свободные радикалы, реагирующие со всеми биологическими молекулами (липидными, белковыми, ДНК).

Антиоксидантная система способна блокировать реакции свободнорадикального окисления. Антиоксиданты взаимодействуют комплексно. Часть антиоксидантов расположены в органеллах клеток, другие - внеклеточно (в межклеточном пространстве). Например, СОД, каталаза, глутатионпероксидаза находятся как в цитоплазме, так и в митохондриях тех клеточных органелл, где больше всего свободных радикалов. В дополнение к внутриклеточным антиоксидантную защиту осуществляют внеклеточные антиоксиданты - глутанион, витамины Е, С, А, СОД, каталаза, глутанионпероксидаза. Кофермент Q10 (убихинон) защищает митохондрии от окислительного повреждения .

Кроме того, антиоксидантными свойствами обладают и другие биологические соединения: токоферолы, каротиноиды, женские половые гормоны, тиоловые соединения (содержащие серу), некоторые белковые комплексы, аминокислоты витамин К и др. .

Однако под действием агрессивных внешних факторов (например, ультрафиолета) антиоксидантная система кожи не всегда способна ее защитить. Тогда необходимо применять средства, усиливающие антиоксидантную защиту.

Витамин А (ретинол, Retinolum). Роль витамина А в жизнедеятельности организма разнообразна. Ретинол и его метаболиты ретиналь (цис- и трансальдегид) и ретиноловая кислота, эфиры ретинола (ретинилпальмитат, ретинилацетат и др.) претерпевают под воздействием специфических ферментов определенные превращения .

Изучение ретинола начато в 1909 г., синтезирован он в 1933 г. Паулем Каррером. Витамин А в пищевых продуктах присутствует в виде эфиров, а также в виде провитаминов: альфа, бета и гамма-каротинов и др. (в продуктах растительного происхождения). Каротин был обнаружен в 1931 г. в моркови. Самым активным является в-каротин .

Витамин А широко распространен. Он содержится в продуктах животного происхождения, печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, в цельном молоке, сметане, в печени морского окуня, трески, палтуса и др.

Каротины также являются источником витамина А (красно-мякотные овощи: морковь, томаты, перец и др.). Расщепление каротинов происходит преимущественно в энтероцитах под действием специфического фермента (в-каротиндиоксигеназы (не исключена возможность аналогичного превращения в печени) до ретиналя. Под действием специфической кишечной рефуктазы ретиналь восстанавливается в ретинол. Усвоение улучшается в присутствии жиров и при наличии ненасыщенных жирных кислот. Витамин А обладает иммуностимулирующим свойством.

При авитаминозе А наряду с общими явлениями отмечается специфическое поражение кожи, слизистых оболочек и глаз. Отмечается поражение эпителия кожи, сопровождающееся пролиферацией и патологическим его ороговением. Наблюдается гиперкератоз, кожа усиленно шелушится, образуются трещины, появляются угри, кисты сальных желез, обострение бактериальной и микотической инфекции. Имеет место поражение слизистых оболочек ЖКТ, мочеполовой системы, дыхательного аппарата, что нарушает их функцию и способствует развитию заболеваний (гастритов, циститов, пиелитов, ларинготрахеобронхитов, пневмоний). Характерно поражение глазного яблока - ксерофтальмия, нарушение остроты зрения, способности различать предметы в сумерках (нарушение темновой адаптации), при выраженном авитаминозе может нарушаться цветовое восприятие .

При дефиците витамина А нарушается рост костей, так как витамин А необходим для синтеза хондроитинсульфатов костной и других тканей. Витамин А и каротиноиды обладают выраженным антиоксидантным свойством благодаря способности тормозить перекисное окисление липидов.

Каротиноиды - в-каротин (накапливается в яичниках, защищая яйцеклетки от перекисей), резерватол (находится в красном вине и арахисе - мощный антиоксидант), ликопин (обладает выраженным антиоксидантным свойством в отношении липо-протеидов, содержится в помидорах) и др. (лютеин, зеаксантин, кантаксантин накапливаются в сетчатке).

В современных косметических средствах особое место уделяется ретиноидам (синтетические и натуральные соединения, по действию аналогичны ретинолу). Витамин А, как отмечалось, регулирует биохимические процессы в коже, способен воздействовать на клетки кожи (регулирует процессы пролиферации, дифференцировки и межклеточных взаимодействий).

Ретиноиды при местном применении (в концентрациях 0,001-1% - ретин-А, айрол, радевит, ретиноевая кислота, дифферин и др.) способствуют обновлению эпидермиса, нормализации функционирования сальных желез, восстановлению дермального матрикса, применяются в программах лечения угревой сыпи и замедления процессов старения .

Не следует использовать данные препараты при приеме некоторых лекарственных средств, обладающих фотосенсибилизирующим свойством (тетрациклинов, сульфаниламидов, тиазидов и др.). Препараты обладают тератогенным свойством, их не рекомендуются применять у беременных. Использование препаратов для общего применения изложено в разделе «Лечение акне» .

Антиоксидантная активность витамина Е.

Витамин Е (токоферола ацетат, Tocopheroli acetas). Токоферола ацетат является синтетическим препаратом витамина Е. Наибольшей биологической активностью обладает а-токоферол. Под названием «витамин Е» известны и другие токоферолы, они близки по химической природе и биологическому действию. Витамин Е обладает выраженным антиоксидантным свойством. Он захватывает неспаренные электроны активных форм кислорода, блокирует перекисное окисление липидов (а именно тормозит перекисное окисление ненасыщенных жирных кислот), стабилизируя состояние клеточных мембран. Это свойство - предотвращение окисления ненасыщенных жирных кислот - используется в косметических средствах, дает возможность избежать прогоркания жиров.

Кроме того, витамин Е участвует в биосинтезе гемоглобина крови и белков, в делении клеток, в тканевом дыхании и других сложных и важных процессах. Витамин Е восстанавливает витамин А и кофермент Q10 (убихинон). Кроме того, действие витамина Е связано с действием микроэлементов (в частности, селена, который входит в состав фосфолипидглутатионпероксидазы и глутатионпероксидазы, активность которых зависит от витамина С) .

Токоферолы в природе содержатся в зеленых частях растений, особенно в молодых ростках злаков, некоторое количество их содержится в жире, мясе животных, яйцах, молоке, креветках, кальмарах и др.

В медицине и косметологии используют экстракты из злаков, пророщенных зерен, растительные масла, полученные холодным отжимом. Богаты токоферолом следующие растительные масла:

· соевое (1140 мг/кг);

· хлопковое (990 мг/кг);

· кукурузное (930 мг/кг);

· оливковое (130 мг/кг)

и другие (арахисовое, облепиховое, пальмовое, миндальное, масло лесного ореха).

1.4 Неферментативная антиоксидантная система

В качестве компонентов неферментативной АОС могут выступать низкомолекулярные вещества, имеющие высокую константу скорости взаимодействия с АФК.

Неферментативная АОС включает различные по химическому строению и свойствам соединения: водорастворимые - глутатион, аскорбат, цистеин, эрготионеин, и гидрофобные - - токоферол, витамин А, каротиноиды, убихиноны, витамины группы К, которые снижают скорость образования свободных радикалов и уменьшают концентрацию продуктов реакций, протекающих с участием радикалов .

Основная направленность действия низкомолекулярных АО связана с защитой белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также биомембран от окислительного разрушения при свободнорадикальной процессах. Важное значение низкомолекулярные АО приобретают в условиях окислительного стресса, когда ферментативная АОС оказывается менее эффективной в сравнении с их протекторным действием. Причины этого - быстрая инактивация конститутивного пула ферментов свободными радикалами и значительное время, необходимое для индукции их синтеза .

В липидах содержатся природные антиоксиданты (АО), существенно влияющие на скорость реакции обрыва цепей окисления. К гидрофобным АО фенольного типа относятся три группы веществ: токоферолы, убихиноны и витамины группы К. Каждое из этих веществ образует группу структурно-родственных соединений, включающую хиноны, хинолы, хроманолы и хроменолы. В липидном бислое мембран эти формы могут переходить одна в другую. Каждая группа природных АО присутствует в липидах преимущественно в одной, наиболее стабильной для данных соединений форме: витамины группы К находятся в виде хинонов, токоферолы находятся в липидах, в основном, в циклической форме 6-оксихроманов как в виде свободного токоферола, так и в виде его эфиров, для убихинонов наиболее устойчивой является хинонная форма. Гидрохинонная форма убихинонов довольна нестабильна и окисляется кислородом воздуха, однако в клетках до 70% убихинона может находится в восстановленной форме. Более стабильными являются циклические формы - убихроменолы, не участвующие в процессе переноса электрона по дыхательной цепи. Предполагают, что эта форма выполняет в липидах роль АО .

Характерной особенностью вышеназванных соединений является наличие в их структуре боковых алифатических заместителей, состоящих из нескольких изопреноидных звеньев, различающихся степенью ненасыщенности.

В состав природных АО, содержащихся в липидах, входят восстановленные фенольные формы, активно реагирующие с пероксирадикалами липидов (ROO) и окисленные хинонные формы, взаимодействующие с алкильными радикалами (R). Значительным сродством к пероксирадикалам обладают витамины группы К и токоферол, константы скоростей реакций составляют 5,8106 и 4,7106 М-1с-1 соответственно. Убихинолы и убихроменолы в 10 раз менее активны, чем токоферолы. Высокое сродство природных АО к пероксирадикалам обусловлено наличием в их молекулах лабильных гидроксильных групп, а длина и степень ненасыщенности боковых цепей не оказывает существенного влияния .

Хиноны легко реагируют с алкильными радикалами липидов (R), доля которых в общем количестве свободных радикалов при ПОЛ велика, по механизму:

R + Q RQ; RQ + R RQR и могут эффективно тормозить окисление.

Хиноны и их производные способны реагировать с АФК, в частности, хиноны способны связывать радикалы супероксид-аниона, участвующие в инициировании цепей свободнорадикального окисления липидов, с образование семихинонов. Вместе с тем предполагают, что убисемихиноны и убихиноны могут, подобно менасемихинону и менадиолу, реагировать с молекулярным кислородом с образованием супероксидных анион-радикалов.

2. Материалы и методы исследования

2.1 Общий обзор методов определения содержания витаминов А и Е

В области изучения витаминов накоплен громадный и разнообразный материал и он свидетельствует о том, что витамины являются органическими соединениями разной химической природы, необходимыми для обеспечения обмена веществ, лежащего в основе всех жизненных процессов. В связи с этим интерес к витаминам со временем не ослабевает, а возрастает еще больше. Особенно важной является разработка методов определения витаминов в различных объектах с целью контроля за их содержанием в продуктах питания, косметических средствах, лекарственных препаратах.

Методы определения содержания витамина А в продуктах.

При количественном определении витамина А в пищевых продуктах используют различные методы: колориметрический, флуоресцентный, способ прямой спектроскопии и ВЭЖХ. Выбор метода определяется наличием той или иной аппаратуры, целью исследования, свойствами анализируемого материала, предполагаемым содержанием витамина А и характером сопутствующих примесей.

Выделение витамина осуществляют кипячением со спиртовым раствором КОН в среде азота; и последующей экстракцией петролейным эфиром.

1. Для количественного определения веществ, обладающих А-витаминной активностью, может быть использован метод прямой спектрофотометрии, основанный на способности этих соединений к избирательному светопоглощению на разных длинах волн в УФ области спектра. Поглощение пропорционально концентрации вещества при измерении на тех длинах волн, где наблюдается свойственный данному соединению максимум абсорбции в используемом растворителе. Метод - наиболее простой, быстрый, достаточно специфичный. Дает надежные результаты при определении витамина А в объектах, не содержащих примесей, обладающих поглощением в той же области спектра. При наличии таких примесей метод может быть использован в сочетании со стадией хроматографического разделения.

2. Перспективным является флуоресцентный метод, основанный на способности ретинола флуоресцировать под действием УФ лучей (длина волны возбуждающего света 330-360 нм). Максимум флуоресценции наблюдается в области 480 нм. Определению витамина А этим методом мешают каротиноиды и витамин D. Для устранения мешающего влияния используют хроматографию на оксиде алюминия. Недостаток флуоресцентного метода - дорогостоящая аппаратура.

3. Ранее наиболее распространенным являлся колориметрический метод определения витамина А по реакции с хлоридом сурьмы. Используют раствор хлорида сурьмы в хлороформе (реактив Карр-Прайса). Механизм реакции точно не установлен и предполагают, что в реакцию вступает примесь SbCL5 в SbCl3. Образующееся в реакции соединение окрашено в синий цвет. Измерение оптической плотности проводят при длине волны 620 нм в течение 3-5 секунд. Существенным недостатком метода является неустойчивость развивающейся окраски, а также высокая гидролизуемость SbCl3. Предполагается, что реакция протекает следующим образом:

Эта реакция для витамина А не специфична, аналогичное окрашивание дают каратиноиды, но хроматографическое разделение этих соединений позволяет устранить их мешающее влияние.

Определению витамина А перечисленными методами, как правило, предшествует подготовительная стадия, включающая щелочной гидролиз жироподобных веществ и экстракцию неомыляемого остатка органическим растворителем. Часто приходится проводить хроматографическое разделение экстракта.

4. В последнее время вместо колоночной хроматографии находит все более широкое применение ВЭЖХ, которая позволяет разделить жирорастворимые витамины (A, D, E, K), обычно присутствующие одновременно в пищевых продуктах, и количественно их определить с большой точностью. ВЭЖХ облегчает определение различных форм витаминов (витамин А-спирт, его изомеры, эфиры ретинола), что особо необходимо при контроле за внесением витаминов в пищевые продукты.

Методы определения содержания витамина Е в продуктах.

К группе веществ, объединяемых общим названием «витамин Е» относятся производные токола и триенола, обладающие биологической активностью a-токоферолла. Кроме a-токоферолла, известно еще семь родственных ему соединений, обладающих биологической активностью. Все они могут встречаться в продуктах. Следовательно, главная трудность при анализе витамина Е состоит в том, что во многих случаях приходится рассматривать группу соединений, имеющих большое химическое сходство, но одновременно различающихся по биологической активности, оценить которую можно только биологическим методом. Это трудно и дорого, поэтому физико-химические методы почти полностью вытеснили биологические.

Основные стадии определения витамина Е: подготовка образца, щелочной гидролиз (омыление), экстракция неомыляемого остатка органическим растворителем, отделение витамина Е от мешающих анализу веществ и разделение токоферолов с помощью различных видов хроматографии, количественное определение. Токоферолы очень чувствительны к окислению в щелочной среде, поэтому омыление и эктсракцию проводят в атмосфере азота и в присутствии антиоксиданта (аскорбиновой кислоты). При омылении могут разрушаться ненасыщенные формы (токотриенолы). Поэтому при необходимости определения всех форм витамина Е, содержащихся в продукте, омыление заменяют другими видами обработки, например, кристаллизацией при низких температурах.

1. Большинство физико-химических методов определения витамина Е основано на использовании окислительно-восстановительных свойств токоферолов. Для определения суммы токоферолов в пищевых продуктах наиболее часто используют реакцию восстановления трехвалентного железа в двухвалентное токоферолами с образованием окрашенного комплекса Fe (2+) с органическими реагентами. Наиболее часто используют 2,2" - дипиридил, с которым Fe (2+) дает комплекс, окрашенный в красный цвет (лmax = 500 нм). Реакция не специфична. В нее также вступают каротины, стиролы, витамин А и др. Кроме того, интенсивность окраски существенно зависит от времени, температуры, освещения. Поэтому для повышения точности анализа токофероллы предварительно отделяют от соединений, мешающих определению, методом колоночной, газожидкостной хроматографии, ВЭЖХ. При определении Е-витаминной ценности продуктов, в которых a-токоферол составляет более 80% общего содержания токоферолов (мясо, молочные продукты, рыба и др.), часто ограничиваются определением суммы токоферолов. Когда в значительных количествах присутствуют другие токоферолы (растительные масла, зерно, хлебобулочные изделия, орехи), для их разделения используют колоночную хроматографию.

2. Для определения суммы токоферолов может быть использован также флуоресцентный метод. Гексановые экстракты имеют максимум флуоресценции в области 325 нм при длине волны возбуждающего света 292 нм.

3. Для определения индивидуальных токоферолов несомненный интерес представляет метод ВЭЖХ, обеспечивающий в одном процессе как разделение, так и количественный анализ. Метод также характеризуется высокой чувствительностью и точностью. Детектирование проводят по поглощению или по флуоресценции.

2.2 Определение количественного содержания витаминов А и Е в морепродуктах

Определение количественного содержания витаминов А и Е проводилось на образцах четырех видов замороженных морепродуктов (креветка, осьминог, кальмар, мидия) и трех видах замороженной морской рыбы (минтай, путассу, камбала). Исследовали по пять параллельных образцов каждого объекта, в которых определяли содержание витаминов А и Е.

Методика определения количественного содержания витаминов А и Е.

В центрифужные пробирки помещается растертое мясо морепродукта (навеска 1 г), 1 мл спирта и 1 мл дистиллированной воды. Пробирки закрывают крышками и перемешивают содержимое осторожными встряхиваниями. Затем добавляют по 5 мл гексана и еще раз производят встряхивание. Затем центрифугируют в течении 10 минут при 1500 об/мин.

Четко отделившийся гексановый слой используют для проведения измерений.

Определение содержания витаминов А и Е проводили на анализаторе «Флюорат».

Градуировку прибора «Флюорат» осуществляли путем измерения сигналов флуоресценции, приготовленных растворов. Контроль стабильности градуировочной характеристики состоит в проведении измерений концентрации витаминов в нескольких смесях. Градуировка признается стабильной, если полученное значение концентрации витаминов в смеси отличается от известного не более, чем на 10% в диапазоне 0,5 -2,0 мг/дм 3 и 20% при более низких концентрациях. При несоответствии полученных результатов указанным нормативам процесс градуировки необходимо повторить.

В основу работы прибора положен флуориметрический метод измерения содержания органических и неорганических веществ в области спектра 250-900 нм (например, витамин Е диапазон 300-320 нм). Для анализа использовались кюветы 10х20 мм. Во время работы на «Флюорате» необходимо выбрать из меню необходимую методику, затем измерить фоновый сигнал, после установить кювету с пробой и запустить процесс измерения.

В качестве светофильтров при измерения витамина Е применяют светофильтр возбуждения Е-1 (292 нм) и светофильтр регистрации Е-2 (320 нм). В качестве светофильтров при анализе витамина А используют светофильтр возбуждения А-1 (335) нм) и светофильтр регистрации А-2 (460 нм).

Этот метод определения содержания витаминов был выбран в связи с наличием необходимого оборудования и простотой использования.

2.3 Определение содержания диеновых конъюгатов в морепродуктах

Помимо того что о антиоксидантной активности морепродуктов можно судить по содержанию витаминов А и Е так и по содержанию диеновых конъюгатов.

К первичным продуктам перекисного окисления липидов относятся циклические эндоперекиси и алифатические моно- и гидроперекиси, так называемые липопероксиды и диеновые конъюгаты .

Свободнорадикальное, или перекисное, окисление липидов (ПОЛ) представляет собой самоподдерживающуюся цепную реакцию, продукты которой в умеренных количествах необходимы для осуществления таких функций организма, как обновление биологических мембран, фагоцитоз, регуляция артериального давления и т.д., но в больших - вредны, поскольку нарушают структуру клеточных мембран .

При свободнорадикальном окислении арахидоновой кислоты происходит отрыв водорода в б-положении по отношению к двойной связи, что приводит к перемещению этой двойной связи с образованием ДК .

Диеновые конъюгаты относятся к токсическим метаболитам, которые оказывают повреждающее действие на липопротеиды, белки, ферменты и нуклеиновые кислоты .

Определение диеновых конъюгатов имеет значительное преимущество для оценки ПОЛ, поскольку отражает раннюю стадию окисления. Обычным субстратом для определения диеновых конъюгатов выступает любое вещество, содержащее полиненасыщенные жирные кислоты.

Диеновые конъюгаты обладают поглощением в УФ-области (л = 232 нм), коэффициент молярной экстинкции 2,2 10 5 см -1 М -1 . Пробоподготовка для анализа диеновых конъюгатов обязательно включает в себя экстрагирование липидов органическими растворителями.

а) Экстракция диеновых конъюгатов из сыворотки крови или ткани гептан-изопропанольной смесью, с последующим измерением оптической плотности в гептановой или изопропанольной фазе (л= 232-234 нм).

б) При анализе с использованием ВЭЖХ, установлено, что диеновые конъюгаты, образующиеся в организме человека, в основном представлены изомерами линолевой кислоты, октодека-9 цис -, транс - диеновой кислоты.

В данной работе степень диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот определяли по методике И.Д. Стальной (1977).

Принцип. Процесс пероксидного окисления полиненасыщенных жирных кислот сопровождается перегруппировкой двойных связей и возникновением системы сопряженных диеновых структур, имеющих максимум поглощения при 232-234 нм с плечом в области 260-280 нм, соответствующим сопряженным кетодиенам.

Реактивы:

1) гептанн

2) изопропанол

3) этиловый спирт

Ход исследования:

Для определения диеновых конъюгатов 300 мг мяса морской рыбы гомогенизировали с 3 мл смеси гептан: изопропан в соотношении 1:1 и центрифугировали 10 мин при 6000 об/мин. К супернатанту добавили 0,25 мл воды. К 0,5 мл гептановой фазы добавили 2,5 мл этилового спирта. Оптическую плотность измеряют при л=233 нм против контроля (гептан: изопропан 1:1) .

В ходе ПОЛ на стадии образования свободных радикалов в молекулах НЖК возникает система сопряженных двойных связей, что сопровождается появлением нового максимума в спектре поглощения при 233 нм.

Расчет ДК производили по формуле:

ДК=Д233/(Е*с)

где Д233 - оптическая плотность;

Е - коэффициент молярной экстинкции, 2,2*10 5 см -1 *М -1 ;

С - концентрация липидов, мг / мл.

Диеновые конъюгаты выражали в мкмоль ДК/мг липидов.

3. Результаты и обсуждения

По выбранным методам определения витаминов А и Е и диеновых конъюгатов были проведены эксперименты, в результате которых представлены в рисунках.

Примечание* - Р < 0,05 по сравнению с мясом осьминога

Рисунок 3.1 - Содержание витамина А в морепродуктах

Руководствуясь данными рисунка 3.1, исследуемые образцы морепродуктов можно расположить в следующей последовательность, по увеличению содержания витамина А: осьминог, кальмар, мидия, креветка. Содержание витамина А в мясе кальмара в 2,3 раза больше чем в мясе осьминога, в мясе мидии витамина А содержится больше в 4,6 раз, а в мясе креветки в 6,9 раз больше.

Рисунок 3.2 - Содержание витамина А в морской рыбе

По результатам опытов на количественное содержание витамина А в мясе морской рыбы видно что в исследуемых образцах содержится практически одинаковое количество витамина А (рис. 3.2).

Примечание* - Р < 0,05 по сравнению с мясом осьминога

Рисунок 3.3- Содержание витаминов Е в морепродуктах

Подобные документы

Методы обогащения продуктов питания и готовых блюд витаминами. Стабильность витаминов в основных пищевых продуктах. Определение витаминов в продуктах питания, их безопасность. Рекомендуемые нормы потребления витаминов (рекомендуемая суточная потребность).

реферат , добавлен 14.06.2010


Характеристика отдельных групп водорастворимых витаминов, накопление и содержание их в растительных продуктах. Синтез витаминов в зависимости от экологических условий, потери витаминов при уборке и хранении продукции. Вещества вторичного синтеза.

реферат , добавлен 05.01.2012


Понятие рационального, сбалансированного питания и его основные принципы. Определение необходимого количества жиров в рационе. Болезни, связанные с неправильным питанием. Таблица содержания витаминов в продуктах. Раздельное питание: плюсы и минусы.

реферат , добавлен 16.09.2011


Общие понятие о макроэлементах и их влияние на организм человека. Концентрация в продуктах питания кальция, магния, калия, натрия, хлора, сера и фосфора. Методы определения качественного и количественного содержания макроэлементов в пищевых продуктах.

реферат , добавлен 11.05.2011


Биологическая роль витаминов, история открытия, классификация. Хлеб, молоко, молочные, кисломолочные, мясные и рыбные продукты. Как сохранить витаминную ценность данных продуктов. Роль витаминов в обмене веществ. Рациональное использование витаминов.

презентация , добавлен 26.05.2015


Пища - разнообразные продукты питания, обеспечивающие существование человека. Строение, физические, химические свойства, содержание белков в продуктах питания. Значение и пищевая ценность жиров. Глюкоза, сахароза, крахмал, целлюлоза. Значение витаминов.

презентация , добавлен 18.03.2012


Формирование классической теории сбалансированного питания. Роль белков, жиров и углеводов в живой системе. Минеральный обмен организма: основные источники кальция, фосфора, железа. Ферментативное (каталитическое) и гормональное действие витаминов.

практическая работа , добавлен 12.07.2011


Рассмотрение рекомендуемых норм потребления пищевых веществ. Вычисление энергетической ценности сырокопченой колбасы "Зернистая" и хлеба ржаного. Сравнение содержания витаминов, минеральных веществ, белков, жиров и углеводов в данных продуктах питания.

курсовая работа , добавлен 27.11.2014


Вычисление пищевой ценности блюда. Оценка питания населения. Изменение меню рациона и приведение его в соответствие с формулой сбалансированного питания. Оценка продуктового набора. Рекомендуемое суточное потребление витаминов, белков, жиров и углеводов.

Опыт 1. Количественное определение витамина С.

Принцип метода. Метод основан на способности витамина С восстанавливать 2,6-дихлорфенолиндофенол, который в кислой среде имеет красную окраску, а при восстановлении обесцвечивается; в щелочной среде окраска синяя. Для предохранения витамина С от разрушения исследуемый раствор титруют в кислой среде щелочным раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолом до появления розового окрашивания.

Для расчета содержания аскорбиновой кислоты в таких продуктах, как капуста, картофель, хвоя, шиповник и др., используют формулу:

где Х – содержание аскорбиновой кислоты в миллиграм­мах на 100 г продукта; 0,088 – содержание аскорбиновой кислоты, мг; А – результат титрования 0,001 н раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола, мл; Б – объем экстракта, взятый для титрования, мл; В – количество продукта, взятое для анализа, г; Г – общее количество экстракта, мл; 100 – пересчет на 100 г продукта.

Вывод: записать результаты опыта и расчётных данных.

Опыт 1.1. Определение содержания витамина С в капусте.

Порядок выполнения работы.

Отвешивают 1 г капусты, растирают в ступке с 2 мл 10% раствора хлористоводородной кислоты (HCl – Соляная кислота, хлористоводородная кислота, хлороводородная кислота), приливают 8 мл воды и фильтруют. Отмеривают для титрования 2 мл фильтрата, добавляют 10 капель 10% раствора хлористоводородной кислоты и титруют 2,6-дихлорфенолиндофенолом до розовой окраски, сохраняющейся в течение 30 с, на этом основан принцип метода реакции. Вычисляют содержание аскорбиновой кислоты в 100 г капусты по формуле, указанной выше. В 100 г капусты содержится аскорбиновой кислоты 25-60 мг, в 100 г шиповника 500-1500 мг, а в хвое 200-400 мг.

Опыт 1.2. Определение содержания витамина С в картофеле.

Порядок выполнения работы.

Отвешивают 5 г картофеля, растирают в ступке с 20 каплями 10 % раствора хлористоводородной кислоты (чтобы картофель не темнел). Постепенно приливают дистиллированную воду – 15 мл. Полученную массу сливают в стаканчик, ополаскивают ступку водой, сливают ее по стеклянной палочке в стаканчик и титруют 0,001 н. раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола до розовой окраски, на этом основан принцип метода реакции. В 100 г картофеля содержится витамина С 1-5 мг.

Вывод: записать результаты опыта.

Опыт 1.3. Определение содержания витамина С в моче.

Определение содержания витамина С в моче дает представление о запасах этого витамина в организме, так как наблюдается соответствие между концентрацией витамина С в крови и количеством этого витамина, выделяемым с мочой. Однако при гиповитаминозе С содержание аскорбиновой кислоты в моче не всегда понижено. Часто оно бывает нормальным, несмотря на большой недостаток этого витамина в тканях и органах.

У здоровых людей введение per os 100 мг витамина С быстро приводит к повышению его концентрации в крови и моче. При гиповитаминозе С ткани, испытывающие недостаток в витамине, задерживают принятый витамин С и его концентрация в моче не повышается. Моча здорового человека содержит 20-30 мг витамина С или 113,55-170,33 мкмоль/сут. У детей уровень этого витамина понижается при цинге, а также острых и хронических инфекционных заболеваниях.

Биохимический показатель обеспеченности витамином – концентрация витамина или его метаболита (коферментной формы) в биологических жидкостях, величина экскреции с мочой, активность витаминзависимых ферментов и др.

Критерий адекватной обеспеченности витамином (нижняя граница нормы) – конкретная величина каждого показателя, относительно которой оценивают обеспеченность организма витамином.

Для количественного определения витаминов используют методы:

1. Физико-химические методы определения содержания витаминов как химических веществ (нг, мкг, мг).

2. Микробиологические методы – по скорости роста микроорганизмов в присутствии витамина судят об его количестве.

3. Биологические методы – определяют минимальное количество пищи или лекарственного препарата, способное предохранить животное (находящееся на диете, в которой отсутствует изучаемый витамин) от заболевания. Это количество пищи или витаминного препарата принимают за витаминную единицу.

Эффективность витаминизации оценивают, определяя показатели витаминной обеспеченности до и после приема витаминов.

Жирорастворимые витамины

К жирорастворимым витаминам относят витамины А, Д, Е, К.

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический)

1. Структура. Витамин А является полиизопреноидом , содержащим циклогексенильное кольцо . В группу витамина А входят ретинол, ретиналь и ретиноевая кислота . Только ретинол обладает полной функцией витамина А. Термин «ретиноиды» включает природные и синтетические формы ретинола. Растительный предшественник β-каротин обладает 1/6 активности витамина А.

2. Транспорт и метаболизм. Эфиры ретинола растворяются в жирах пищи, эмульгируются желчными кислотами и всасываются кишечным эпителием. Всосавшийся b-каротин расщепляется на две молекулы ретиналя . В клетках эпителия ретиналь восстанавливается в ретинол и небольшая часть ретиналя окисляется в ретиноевую кислоту. Большая часть ретинола эстерифицируется насыщенными жирными кислотами и в составе хиломикронов поступает через лимфу в кровь. После липолитической трансформации ремнанты хиломикронов захватываются печенью. В печени витамин А запасается в виде эфиров. Для транспорта к периферическим тканям эфиры ретинола гидролизуются и свободный ретинол связывается в сыворотке крови с плазменным ретинолсвязывающим протеином (ПРСП). Ретиноевая кислота транспортируется альбуминами . Внутри периферических клеток ретинол связывается с клеточным ретинолсвязывающим протеином (КРСП). Токсическое действие витамина А проявляется при появлении свободной формы витамина, т.е. после исчерпания мощности КРСП. Ретинол и ретиналь взаимопревращаются друг в друга с помощью НАДФ-зависимых дегидрогеназ или редуктаз. Ретиноевая кислота не может превращаться в ретинол или ретиналь, поэтому ретиноевая кислота может поддерживать рост и дифференцировку тканей, но не может заменить ретиналь в зрении или ретинол в функционировании репродуктивных органов.

Ретиналь
Ретиноевая кислота

3. Биологическая роль.

3.1. Ретинол действует подобно гормонам, проникающим в клетку, – связывается с ядерными белками и регулирует экспрессию определенных генов. Ретинол необходим для осуществления нормальной репродуктивной функции.

3.2. Ретиналь участвует в акте зрения . 11-цис-ретиналь связан с белком опсином и образует родопсин. На свету родопсин диссоциирует и цис-ретиналь переходит в транс-ретиналь. Реакция сопровождается конформационными изменениями мембран палочек и открытием кальциевых каналов. Быстрый вход ионов кальция инициирует нервный импульс, который передается в зрительный анализатор. Для повторного восприятия (т.е. в темноте) транс-ретиналь восстанавливается алкогольдегидрогеназой в транс-ретинол (здесь возможны потери витамина А). Транс-ретинол изомеризуется в цис-ретинол (здесь возможно восполнение убыли витамина А). Цис-ретинол окисляется в цис-ретиналь, который, соединяясь с опсином, образует родопсин. Система светоощущения готова к восприятию следующего кванта света.

3.3. Ретиноевая кислота участвует в синтезе гликопротеинов , усиливает рост и дифференцировку тканей .

3.4. Ретиноиды обладают антиопухолеввой активностью и ослабляют действие канцерогенов .

3.5. b-каротин – антиоксидант и способен обезвреживать пероксидные свободные радикалы (ROO ·) в тканях с низким парциальным давлением кислорода.

4. Источники. Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения (печень, почки, сливочное масло, рыбий жир). Из печени пресноводных рыб выделен витамин А 2 , который отличается наличием еще одной двойной связи в 3-4 положении и называется 3-дегидроретинол. Биологическая активность витамина А 2 для млекопитающих соответствует примерно 40% активности витамина А 1 . В растениях есть пигменты – a-, b- и g-каротины, которые могут превращаться в витамин А (морковь, томаты).

5. Суточная потребность . 1-2,5 мг витамина А (5000-7000 МЕ). 1 МЕ = 0,344 мкг ретинолацетата. Частично потребность в витамине А может покрываться за счет каротина (2-5 мг), причем 1 мг каротина = 0,67 мг ретинола.

6. Гиповитаминоз. Проявляется в виде нарушения зрения при слабом освещении -куриной слепоты – гемералопия . Это наиболее ранний признак недостаточности витамина А: человек нормально видит при дневном освещении и очень плохо различает предметы при скудном освещении (в сумерках). Авитаминоз характеризуется падением массы тела, остановкой роста, пролиферацией и ороговеванием эпителия, сухости кожи и слизистых, слущиванием эпителия, нарушением репродуктивной функции. Сухость роговицы глаза называется ксерофтальмия (отсюда название витамина – антиксерофтальмический). Повреждение эпителия мочевых путей, кишечника приводит к развитию воспалительных заболеваний. Важнейшей причиной недостаточности витамина А являются нарушения всасывания и транспорта липидов. При введении высоких доз витамина А развивается гипервитаминоз А.

Витамин D (кальциферол, антирахитический)

1. Структура. В растительных продуктах содержится эргостерол, который при действии ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D 2 (эргокальциферол). В животных тканях распространен 7-дегидрохолестерол , который в коже при облучении ультрафиолетовыми лучами превращается в витамин D 3 (холекальциферол ) (рис. 27.1).

2. Метаболизм. Витамин D пищи всасывается в составе мицелл. В крови транспортируется в связи со специфическим транспортным глобулином. В гепатоцитах гидроксилируется в 25-гидроксихолекальциферол (25-ОН- D 3) . Это главная резервная в печени и транспортная в крови форма витамина D. Часть 25-ОН-D 3 участвует в энтеро-печеночной циркуляции (как желчные кислоты). При ее нарушении может возникать дефицит витамина D. В почках, плаценте и костях 25-ОН- D 3 может гидроксилироваться в положении 1 с образованием 1,25-дигидроксихолекальциферола или кальцитриола . Продукция кальцитриола регулируется собственной концентрацией, паратгормоном и сывороточными фосфатами.

3. Биологическая роль. Кальцитриол функционирует подобно проникающим гормонам. Кальцитриол – единственный регулятор перемещения кальция через мембрану энтероцитов против градиента концентрации. Кальцитриол стимулирует биосинтез в энтероцитах кальций-связывающего белка, что обеспечивает всасывание кальция и фосфатов в тонком кишечнике. Витамин D 3 усиливает реабсорбцию фосфатов в почечных канальцах, что способствует поддержанию нормального соотношения Са 2+ и НРО 4 3- в плазме и внеклеточных жидкостях. Это необходимо для кальцификации молодой растущей костной ткани.

Рис. 10.1. Схема образования витамина D и его активной формы кальцитриола.

Подписи: 7-Дегидрохолестерол; Ультрафиолетовые лучи; Провитамин D 3 ; Витамин D 3 (Холекальциферол); Кальцитриол (1,25-дигидроксихолекальциферол)

4. Источники : рыбий жир, печень рыб и животных, сливочное масло, яичный желток, молоко.

5. Суточная потребность. Потребность в витамине D зависит от возраста и состояния организма и составляет 12-25 мкг (500-1000 МЕ) в сутки (1 мкг=40 МЕ).

6. Гиповитаминоз. При недостатке витамина D у детей развивается заболевание рахит : нарушение минерализации костей, позднее развитие зубов, гипотония мышц. При недостатке витамина D у взрослых развивается остеопороз . Для профилактики D-гиповитаминоза используют ультрафиолетовое облучение кожи и пищи. При передозировке витамина D (в дозах, превышающих лечебные в 2-3 тысячи раз 1 500 000 МЕ) развивается гипервитаминоз : у детей остановка роста, рвота, исхудание, повышение артериального давления, возбуждение с переходом в ступор. В основе – гиперкальциемия и кальцификация внутренних оранов.

Витамин Е (токоферол, антистерильный)

1. Структура. К витамину Е относится группа соединений – производных токола, обладающих витаминной активностью. Известно 8 видов токоферолов – α, β, γ, δ и т.д. Наибольшей активностью обладает a-токоферол (5,7,8-триметилтокол).

2. Транспорт и метаболизм. Витамин Е не метаболизируется в организме. Нарушение всасывания липидов может приводить к дефициту токоферола, поскольку токоферол растворяется в жирах пищи, высвобождается и всасывается во время их переваривания. Токоферол всасывается в кишечнике и в составе хиломикронов через лимфу поступает в кровь. Токоферол попадает в ткани, в капиллярах которых хиломикроны подвергались действию липопротеинлипазы, а в печень витамин Е поступает в составе ремнантов хиломикронов. Токоферол транспортируется из печени к периферическим тканям в составе ЛПОНП. Депонируется витамин в жировой ткани, печени и мышцах .

3. Биологическая роль.

3.1. Витамин Е накапливается в мембранах клеток и действует как антиоксидант , прерывая цепи свободно-радикальных реакций. Антистерильный эффект связан с антиоксидантным действием витамина Е, когда он, препятствуя пероксидному повреждению мембран, обеспечивает нормальный контакт между клетками (предотвращает преждевременное отделение сперматогоний при созревании сперматозоидов или обеспечивает имплантацию оплодотворенной яйцеклетки в слизистую матки).

В отличие от других витаминов, витамин Е повторно не используется и после своего действия должен заменяться новыми молекулами токоферола.

Антиоксидантное действие токоферола эффективно при высокой концентрации кислорода , поэтому он находится в мембранах клеток с высоким парциальным давлением кислорода (мембраны эритроцитов, клеток респираторных органов). Потребность в витамине Е повышается при увеличении потребления ненасыщенных жирных кислот.

3.2. Витамин Е и селен (Se) действуют как синергисты. Se входит в состав глютатионпероксидазы, которая обеспечивает обезвреживание пероксидных радикалов. Se необходим для нормального функционирования поджелудочной железы. При нарушении ее функции нарушается переваривание и всасывание липидов и вторично витамина Е.

3.3. Витамин Е может участвовать в функционировании SH-содержащих ферментов , влиять на биосинтез КоQ, участвовать в механизмах переноса электронов по дыхательной цепи митохондрий

4. Источником витамина Е для человека являются растительные масла, а также зерновые продукты, ягоды шиповника, салат, капуста.

5. Суточная потребность. 20-30 мг.

6. Дефицит витамина Е. При дефиците витамина Е нарушается образование сперматозоидов у мужчин и развитие плода у женщин. Отмечаются дегенеративные изменения клеток репродуктивных органов, мышечная дистрофия, дегенеративные изменения клеток спинного мозга, жировое перерождение печени, дислипопротеинемии. У новорожденных может развиваться анемия, поэтому витамин Е необходимо добавлять к пище беременных и кормящих грудным молоком женщин. Анемия развивается из-за уменьшения продукции гемоглобина и сокращения продолжительности жизни эритроцитов. При нарушении переваривания и всасывания липидов развивается гиповитаминоз Е, ведущий к неврологическим заболеваниям.

Витамин К (филлохинон, антигеморрагический)

1. Структура. Три соединения обладают биологической активностью витамина К. Витамин К 1 (филлохинон) является производным 2-метил-1,4-нафтохинона, содержащий в положении 3 боковую цепь (фитол). Выделен из люцерны. Витамин К 2 (менахинон) выделен из гниющей рыбной муки. Синтезируется кишечной микрофлорой. Отличается от витамина К 1 строением боковой цепи, представленной фарнезилдигеранилом. Витамин К 3 (менадион, синтетический) не имеет боковой цепи в положении 3. На его основе А.Б.Палладин синтезировал водорастворимый препарат викасол (натриевая соль бисульфитного производного 2-метил-1,4-нафтохинона).

2. Транспорт и метаболизм. Для всасывания природных витаминов группы К (нафтахинонов) требуются желчные кислоты. В кровь они поступают в составе хиломикронов через лимфу. Викасол может всасываться без желчных кислот и прямо поступает в воротную вену и печень. Витамин К вначале аккумулируется в печени, но быстро расходуется.

3. Биологическая роль.

3.1. Витамин К стимулирует биосинтез в печени четырех белковых факторов свертывания крови (II-протромбин; VII-проконвертин; IX-фактор Кристмаса, или антигемофильный глобулин В; Х-фактор Стюарта-Прауэра).

3.2. Витамин К действует как кофактор карбоксилазы на этапе посттрансляционной модификации глутаминовых остатков протромбина . Протромбин содержит 10 таких остатков, которые карбоксилируются витамин К-зависимой карбоксилазой. Образуется γ-карбоксиглутамат, который затем хелатируется кальцием, что важно для свертывания крови.

3.3. Реакция карбоксилирования требует СО 2 и восстановленной (гидрохиноидной) формы витамина К. В эндоплазматическом ретикулуме есть цикл восстановления продукта карбоксилазной реакции витамина К (т.е. хиноидной формы в гидрохиноидную). Центральное место занимают две редуктазные реакции (в первой используются дитиоловый восстановитель, во второй – НАДФ-зависимая редуктаза).

3.4. Описано участие витамина К в окислительном фосфорилировании, его многостороннее анаболическое действие, функционирование в составе мембран.

5. Основной источник витамина К – микрофлора кишечника. Возможно поступление нафтохинонов с пищей (шпинат, тыква, капуста, ягоды рябины, печень животных).

6. Суточная потребность. Суточная потребность условно выражается 0,2-0,3 мг.

7. Дефицит витамина К . При нормальной микрофлоре кишечника у взрослых дефицита витамина К не бывает. Основная причина гиповитаминоза К – это стерилизация кишечника антибиотиками и сульфаниламидными препаратами. У новорожденных возможен дефицит витамина К, так как плацента его не пропускает, а кишечник стерилен. После родов содержание витамина К в плазме падает, но после еды восстанавливается. Если уровень протромбина низкий, возможно развитие геморрагического синдрома. Гиповитаминоз К бывает при мальабсорбции, дисфункции гепато-билиарной и панкреатической систем, при атрофии слизистой кишечника. Основные проявления гиповитаминоза К связаны с нарушением внутрисосудистого свертывания крови и кровоточивостью.

Водорастворимые витамины

К водорастворимым витаминам относят витамины группы В, С, Р, Н.

н С (аскорбиновая кислота, антискорбутный витамин)

1. Структура. Витамин С по структуре представляет собой g-лактон, имеющий 2 ассиметричных атома углерода. Биологически активной является L-форма аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновая кислота Дегидроаскорбиновая кислота

Кислые свойства аскорбиновой кислоты обусловлены наличием 2-х енольных гидроксильных групп. L-аскорбиновая кислота обратимо подвергается окислению с образованием дегидроаскорбиновой кислоты под действием фермента аскорбатоксидазы . Восстановление дегидроаскорбиновой кислоты в аскорбиновую осуществляется с участием редуктазы и восстановленного глутатиона. Аскорбиновая и дегидроаскорбиновая кислоты являются биологически активными формами витамина . При гидратации в присутствии кислорода дегидроаскорбиновая кислота необратимо окисляется в 2,3-дикетогулоновую кислоту, которая не обладает биологической активностью и распадается до щавелевой и треоновой кислот. Скорость разрушения витамина возрастает с повышением температуры, в щелочной среде, под действием УФ-лучей, в присутствии солей тяжелых металлов (например, меди). Аскорбиновая кислота разрушается в процессе приготовления пищи и хранения продуктов.

2. Метаболизм. Аскорбиновая кислота всасывается путем простой диффузии на всем протяжении желудочно-кишечного тракта, но преимущественно в тонком кишечнике. В организме не накапливается.

3. Биологическая роль.

3.1. Окислительно-восстановительные реакции . Аскорбиновая кислота является сильным восстановителем с окислительно-восстановительным потенциалом +0,08 В и участвует в восстановлении молекулярного кислорода, нитратов и цитохромов а и с .

3.2.Витамин С участвует в гидроксилировании остатков пролина и лизина в процессе биосинтеза коллагена. ОН-группы гидроксипролина необходимы для стабилизации структуры коллагена, формируя водородные связи между цепями триплетной спирали зрелого коллагена. Гидроксилизин в коллагене служит для образования участков связывания с полисахаридами. Витамин С необходим для формирования костной ткани, поскольку основными компонентами костной ткани являются органический матрикс, коллаген, неорганический кальций и фосфаты.

3.3.Витамин С участвует в метаболизме тирозина . При синтезе катехоламинов норадреналина и адреналина из тирозина в надпочечниках и центральной нервной системе происходит окисление Cu + в Cu 2+ ; для обратного процесса восстановления меди необходима аскорбиновая кислота. Кроме того, аскорбиновая кислота требуется для окисления p-гидроксифенилпирувата в гомогентизиновую кислоту.

3.4.Витамин С необходим для гидроксилирования триптофана в гидрокситриптофан при биосинтезе серотонина .

3.5. Витамин С участвует в биосинтезе желчных кислот из холестерола.

3.6. Синтез кортикостероидных гормонов . В коре надпочечников содержится высокая концентрация витамина С, особенно в период стресса. Предполагают, что витамин С необходим для синтеза кортикостероидов.

3.7. Метаболизм железа и гемоглобина . Аскорбиновая кислота повышает всасывание железа из кишечника путем его восстановления в Fe 2+ . Витамин С участвует в образовании ферритина и высвобождении железа из связи его с транспортным белком крови трансферрином. Витамин С способствует восстановлению метгемоглобина в гемоглобин и участвует в деградации гемоглобина до желчных пигментов.

3.8. Метаболизм фолиевой кислоты . Активной формой фолиевой кислоты является тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК). Витамин С необходим для образования ТГФК. Вместе с ТГФК аскорбиновая кислота участвует в созревании эритроцитов.

3.9. Витамин С является водорастворимым антиоксидантом и защищает клетки от повреждения свободными радикалами. Антиоксидантная функция аскорбиновой кислоты объясняется ее способностью легко отдавать два атома водорода, используемых в реакциях обезвреживания свободных радикалов.

4. Источники. В организме человека, обезьян, морских свинок и некоторых птиц витамин С не синтезируется. Источником витамина С служит растительная пища. Особенно им богаты перец, черная смородина, укроп, петрушка, капуста, щавель, цитрусовые, земляника.

5. Суточная потребность 70-120 мг.

6. Гиповитаминоз. Проявляется повышенным утомлением, снижением аппетита, сниженной устойчивостью к простудным заболеваниям, кровоточивостью десен. Авитаминоз приводит к заболеванию цингой (скорбутом). Главными симптомами цинги являются нарушение проницаемости капилляров, обусловленное недостаточностью гидроксилирования пролина и лизина в коллагене, расшатывание и выпадение зубов, отеки и боли в суставах, поражение костей, нарушение заживления ран. Смерть обычно наступает от кровоизлияния в полость перикарда. При гиповитамизозе С развивается железодефицитная анемия из-за нарушения всасывания железа и использования его запасов при синтезе гемоглобина.

Витамин В 1 (тиамин, антиневритный витамин)

1. Структура. Витамин В 1 был первым витамином, выделенным в кристаллическом виде К.Функом в 1912 г. Позже был осуществлен его химический синтез. Свое название – тиамин – получил из-за наличия в составе его молекулы атома серы и аминогруппы. Тиамин состоит из 2-х гетероциклических колец – аминопиримидинового и тиазолового. Последнее содержит каталитически активную функциональную группу – карбанион (относительно кислый углерод между серой и азотом).

Тиамин устойчив в кислой среде и выдерживает нагревание до высокой температуры. В щелочной среде витамин быстро разрушается.

2. Транспорт и метаболизм. В желудочно-кишечном тракте различные формы витамина гидролизуются с образованием свободного тиамина. Большая часть тиамина всасывается в тонком кишечнике с помощью специального механизма активного транспорта, остальное количество расщепляется тиаминазой кишечных бактерий. С током крови всосавшийся тиамин попадает вначале в печень, где фосфорилируется, а затем переносится в другие органы и ткани.

тиаминпирофосфаткиназа

АТФ + тиамин тиаминпирофосфат + АМФ

Витамин В 1 присутствует в различных органах и тканях как в форме свободного тиамина, так и его фосфорных эфиров: тиаминмонофосфата, тиаминдифосфата и тиаминтрифосфата. Основной коферментной формой (60-80% от общего внутриклеточного) является тиаминдифосфат, или тиаминпирофосфат (ТДФ, или ТПФ). Роль тиаминмонофосфата и тиаминтрифосфата пока неизвестна. Возможно они и аденилированная форма тиаминтрифосфата участвуют в реакциях приспособительного характера, путем переключения метаболических потоков углеводов.

После распада коферментов свободный тиамин выделяется с мочой и определяется в виде тиохрома.

3. Биологическая роль

3.1. ТПФ является коферментом 3-х полиферментных комплексов, которые катализируют окислительное декарбоксилирование кетокислот:

- Пируватдегидрогеназный комплекс участвует в окислительном декарбоксилировании пирувата, что является одной из ключевых реакций в обмене углеводов. В результате этой реакции образуется ацетил-КоА, который включается в цикл трикарбоновых кислот, где окисляется до углекислоты и воды. Благодаря этой реакции создаются условия для полного окисления углеводов и утилизации всей заключенной в них энергии. Кроме того, образующийся ацетил-КоА служит источником для синтеза многих биологических продуктов: жирных кислот, холестерола, стероидных гормонов, кетоновых тел и т.д.

2-Оксоглуторатдегидрогеназный комплекс входит в состав ЦТК и катализирует окислительное декарбоксилирование 2-оксоглутарата с образованием сукцинил-КоА.

- Дегидрогеназа кетокислот с разветвленным углеродным радикалом участвует в метаболизме валина, изолейцина и лейцина.

3.2. ТПФ является коферментом транскетолазы – фермента пентозофосфатного пути окисления углеводов, основными продуктами которого являются НАДФН и рибоза.

3.3. Витамин В 1 принимает участие в синтезе ацетилхолина, катализируя в пируватдегидрогеназной реакции образование ацетил-КоА.

4. Источники. Довольно много витамина содержится в пшеничном хлебе из муки грубого помола, в оболочке семян хлебных злаков, в сое, фасоли, горохе, дрожжах. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты тиамином печень, нежирная свинина, почки, мозг, яичный желток.

5. Суточная потребность составляет 2-3 мг.

6. Гиповитаминоз. Проявляется слабостью, снижением аппетита, тошнотой, нарушением периферической чувствительности, онемением пальцев, ощущением ползанья «мурашек», болями по ходу нервов . При авитаминозе развивается заболевание бери-бери , что в переводе с индийского означает овца, так как походка больного человека напоминает поступь овцы. У больных бери-бери концентрации пирувата и 2-оксоглутарата в крови выше, чем в норме. Низкая активность транскетолазы в эритроцитах является лабораторным критерием бери-бери. Характерно поражение сердечно-сосудистой и нервной систем. Особая чувствительность нервной ткани к недостатку тиамина объясняется тем, что коферментная форма этого витамина необходима нервным клеткам для усвоения глюкозы.

Витамин В 2 (рибофлавин)

1. Структура. Витамин В 2 отличается от других витаминов желтым цветом (flavus – желтый). Рибофлавин впервые был выделен из кисломолочной сыворотки. Молекула рибофлавина состоит из гетероциклического изоаллоксазинового ядра, к которому в 9-м положении присоединен спирт рибитол (производное D-рибозы). Термином флавины обозначаются многие производные изоаллоксазина, обладающие В 2 -витаминной активностью.

Биосинтез флавинов осуществляется растительными и многими бактериальными клетками, а также плесневыми грибками и дрожжами. Благодаря микробному биосинтезу рибофлавина в желудочно-кишечном тракте жвачные животные не нуждаются в этом витамине. У других животных и человека синтезированных в кишечнике флавинов недостаточно для предупреждения гиповитаминозов. Витамин В 2 хорошо растворим в воде, устойчив в кислой среде, но легко разрушается в нейтральной и щелочной, а также под действием видимого и УФ-света. Витамин В 2 легко подвергается обратимому восстановлению, присоединяя водород по месту двойных связей (1 и 10), превращаясь из оранжево-желтого раствора в бесцветную лейкоформу.

2. Метаболизм. В пище витамин В 2 находится преимущественно в составе своих коферментных форм, связанных с белками – флавопротеинов. Под влиянием пищеварительных ферментов витамин высвобождается и всасывается путем простой диффузии в тонком кишечнике. В клетках слизистой кишечника, крови, печени и других тканях рибофлавин фосфорилируется до флавинмононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД).

3. Биологическая роль . Основное значение витамина В 2 состоит в том, что он входит в состав флавиновых коферментов – ФМН и ФАД. Различают два типа реакций, катализируемых флавопротеинами:

3.1. Простые дыхательные системы – это прямое окисление субстрата с участием кислорода, перенос на него атомов водорода с образованием Н 2 О 2 и выделением энергии в виде тепла: оксидазы L- и D-аминокислот, ксантиноксидаза (разрушение пуриновых азотистых оснований), альдегиддегидрогеназа (деградация альдегидов).

3.2. Участие в сложных дыхательных системах

ФАД во втором комплексе цепи переноса электронов во внутренней мембране митохондрий (сукцинатдегидрогеназа и ацил-КоА-дегидрогеназа - дегидрирование метаболита ЦТК сукцината и ацил-КоА при окислении жирных кислот);

- НАДН-дегидрогеназа (перенос протонов и электронов от НАДН+Н + матрикса на ФМН первого комплекса цепи переноса электронов во внутренней мембране митохондрий);

- дигидролипоилдегидрогеназа (ФАД – кофактор фермента окислительного декарбоксилирования α-кетокислот пирувата и 2-оксоглутарата).

4. Источники. Основными источниками рибофлавина являются печень, почки, желток куриного яйца, творог. В кислом молоке витамина содержится больше, чем в свежем. В растительных продуктах витамина В 2 мало (исключение – миндальные орехи). Частично дефицит рибофлавина восполняется кишечной микрофлорой.

5. Суточная потребность 2-3 мг.

6. Гиповитаминоз. Недостаток витамина В 2 , как и других витаминов, проявляется слабостью, повышенной утомляемостью, склонностью к простудным заболеваниям. К специфическим проявлениям недостаточности рибофлавина относятся воспалительные процессы в слизистых оболочках. Слизистая губ и полости рта становится сухой, язык приобретает ярко-красный цвет, в углах рта появляются трещины. Отмечается повышенное шелушение эпителия кожи, особенно на лице.

Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, ниацин; антипеллагрический витамин)

1. Структура. Витамин РР выделен К.Эвельгеймом в 1937 г. Его введение предохраняло от заболевания пеллагра или излечивало ее. РР означает противопеллагрический (preventive pellagra).

Никотиновая кислота является пиридин-3-карбоновой кислотой, никотинамид – ее амидом. Оба соединения в организме легко превращаются друг в друга и поэтому обладают одинаковой витаминной активностью.

Витамин РР плохо растворим в воде, но хорошо в водных растворах щелочей.

2. Метаболизм. Поступающий с пищей витамин РР быстро всасывается в желудке и кишечнике в основном путем простой диффузии. С током крови никотиновая кислота попадает в печень и другие органы, несколько медленнее проникает в них никотинамид. В тканях оба соединения преимущественно используются для синтеза коферментных форм НАД + и НАДФ + . Часть никотинамидных коферментов синтезируется в организме животных из триптофана . Однако этот путь, в который вовлекается до 2% метаболического пула триптофана, значительно уступает по эффективности первому (т.е. из прямого витаминного предшественника).

3. Биологическая роль. Значение витамина РР определяется ролью коферментов НАД + и НАДФ + .

3.1. НАД + входит в состав дегидрогеназ, катализирующих окисительно-востановительные превращения пирувата, изоцитрата, 2-оксоглутарата, малата и др. Эти реакции чаще локализованы в митохондриях и служат для освобождения энергии в сопряженных митохондриальных цепях переноса протонов и электронов.

3.2.НАДФ + входит в состав дегидрогеназ (редуктаз ), которые чаще локализованы в цитозоле или эндоплазматическом ретикулуме и служат для восстановительных синтезов (НАДФ-зависимые дегидрогеназы пентозофосфатного пути, синтеза жирных кислот и холестерола, митохондриальные монооксигеназные системы для синтеза желчных кислот, кортикостероидных гормонов) и обезвреживания ксенобиотиков (микросомальное окисление, оксигеназы со смешанной функцией).

3.3. НАД + и НАДФ + - аллостерические регуляторы ферментов энергетического обмена.

4. Источники. Продукты животного (печень, мясо) и растительного происхождения (рис, хлеб, картофель). Молоко и яйца содержат следы ниацина, но в них содержится триптофан, что может компенсировать недостаточное поступление никотинамида с пищей.

5. Суточная потребность составляет 15-25 мг.

6. Гиповитаминоз. Характерным признаком недостаточности витамина РР является симптомокомплекс «три Д»: дерматит, диарея и деменция . В основе заболевания лежит нарушение пролиферативной активности и энергетики клеток. Дерматит чаще всего отмечается на открытых участках кожи, которая под действием солнечных лучей краснеет, покрывается пигментными пятнами (на лице в виде крыльев бабочки) и шелушится. Язык становится ярко-красным и болезненным, утолщается, на нем появляются трещины. Расстройство пищеварения проявляется тошнотой, отсутствием аппетита, болями в животе. Нарушается функция периферических нервов и центральной нервной системы.

Симптомы гиповитаминоза развиваются:

1. У лиц с недостатком белка в диете. Объясняется это тем, что животные белки содержат оптимальное количество аминокислоты триптофана, витамина В 6 и некоторые другие компоненты, необходимые для синтеза ниацина.

2. При постоянном питании маисом, где ниацин находится в связанной форме.

3. При постоянном питании сорго, зерна которого содержат высокую концентрацию лейцина – ингибитора ключевого фермента превращения триптофана в НАД + .

4. При дефиците витамина В 6 и его коферментной формы пиридоксальфосфата, необходимого для синтеза из триптофана коферментных форм витамина РР.

Пантотеновая кислота

Пантотеновая кислота широко распространена в природе, название от panthos – повсюду. Витамин открыт Р.Вильямсом в 1933 г., спустя десятилетие от уже был синтезирован химическим путем.

1.Структура . Пантотеновая кислота состоит из пантоевой кислоты (α,γ,-дигидрокси-β,β-диметилмасляная кислота) и β-аланина.

Пантотеновая кислота представляет собой вязкую светло-желтую жидкость, хорошо растворимую в воде. Она малоустойчива и легко гидролизуется по месту пептидной связи под действием слабых кислот и щелочей.

2. Метаболизм. Пантотеновая кислота с током крови поступает в ткани после всасывания на всем протяжении тонкого кишечника и в толстой кишке (в зависимости от концентрации путем простой диффузии или активного транспорта). Пантотеновая кислота фосфорилируется с использованием АТФ до 4’-фосфопантотената . Присоединение цистеина и его декарбоксилирование приводит к образованию тиоэтаноламина, из которого образуется 4’-фосфопантотеин – простетическая группа кофермента А (HS-КоА) и ацилпереносящего белка (АПБ).

3. Биологическая роль. Тиоловая группа в НS-КоА и АПБ действует как переносчик ацильных радикалов .

HS-КоА участвует в важнейших метаболических процессах:

а) в обмене углеводов – окислительное декарбоксилирование пирувата в ацетил-КоА и 2-оксоглутарата в сукцинил-КоА;

б) в β-окислении жирных кислот на этапах активации до образования ацил-КоА и тиолитическом расщеплении с выделением ацетил-КоА и укороченного на 2 углеродных атома ацил-КоА;

в) в форме ацетил-КоА переносится остаток ацетила на холин с образованием медиатора ацетилхолина;

г) сукцинил-КоА участвует в синтезе порфиринов;

д) в биосинтезе жирных кислот – функцию переносчика метаболитов в пальмитатсинтазном комплексе выполняет 4-фосфопантетеин;

ж) ацетил-КоА используется для синтеза кетоновых тел, холестерола и стероидных гормонов.

Ацетил-КоА занимает центральное место в процессах взаимосвязи обменов углеводов, аминокислот и жирных кислот.

4. Источники. Пантотеновая кислота широко распространена в продуктах животного (печень, почки, яйца, мясо, молоко и др.) и растительного (картофель, капуста, фрукты и др.) происхождения. Синтезируется кишечной микрофлорой.

5. Суточная потребность . 10-15 мг

6. Гиповитаминоз. В связи с широким распространением витамина в продуктах питания авитаминоз не встречается. Симптомы гиповитаминоза не специфичны: дерматиты, невриты, язвы слизистых пищеварительного тракта, нарушения продукции стероидных гормонов и др.

Витамин В 6 (пиридоксин, пиридоксол, антидерматитный витамин)

1. Структура . Витамин В 6 включает три природных производных пиридина, обладающих одинаковой витаминной активностью: пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина, отличающихся друг от друга наличием соответственно спиртовой, альдегидной или аминогруппы. Витамин В 6 открыт в 1934 г. А.Сент-Дьердьи. Пиридоксин хорошо растворяется в воде и этаноле, устойчив в кислой и щелочной среде, но легко разрушается под действием света при рН 7,0.

2 Метаболизм. Всосавшись в тонком кишечнике, все формы витамина с током крови разносятся к тканям и, проникая в клетки, фосфорилируются с участием АТФ. Коферментные функции выполняют два фосфорилированных производных пиридоксина: пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат .

3. Биологическая роль. Витамин В 6 характеризуется широким спектром биологического действия. Он принимает участие в регуляции белкового, углеводного и липидного обменов, биосинтезе гема и биогенных аминов, гормонов щитовидной железы и других биологически активных соединений. Коферментные формы витамина В 6 входят в состав следующих ферментов:

- Аминотрансфераз аминокислот , катализирующих обратимый перенос NH 2 -группы от аминокислоты на α-кетокислоту (образование заменимых аминокислот, непрямое дезаминирование и восстановительное аминирование аминокислот).

- Декарбоксилаз аминокислот , отщепляющих карбоксильную группу аминокислот, что приводит к образованию биогенных аминов.

- Ферментов, осуществляющих неокислительное дезаминирование серина, треонина, триптофана, серусодержащих аминокислот.

- Мышечной фосфорилазы (распад гликогена).

4. Источники. Витамином В 6 богаты бобовые, зерновые культуры, мясные продукты, рыба, картофель. Он синтезируется кишечной микрофлорой, частично покрывая потребность организма в этом витамине.

5. Суточная потребность. 2-3 мг

6. Гиповитаминоз . Основными проявлениями недостаточности витамина В 6 являются гипохромная анемия и судороги. Отмечается развитие сухого себорейного дерматита, стоматита и глоссита. Чаще всего пиридоксиновая недостаточность наблюдается:

а) у маленьких детей при искусственном вскармливании стерилизованным молоком (разрушается витамин В 6), у беременных при токсикозах;

б) при групповой недостаточности витаминов группы В;

в) при подавлении микрофлоры кишечника антибиотиками;

г) у алкоголиков, поскольку ацетальдегид стимулирует дефосфорилирование пиридоксальфосфата.

Витамин Н (биотин)

Биотин – это первое вещество, которое было определено как необходимый ростовой фактор для микроорганизмов. Позже было показано токсическое действие сырого яичного белка на крыс. Употребление печени или дрожжей снимало этот эффект. Фактор, предотвращающий развитие токсикоза, был назван витамином Н или биотином (от греч. bios – жизнь).

Структура. Молекула биотина состоит из имидазольного и тиофенового колец и боковой цепи , представленной остатком валериановой кислоты . В пище биотин представлен биоцитином, который высвобождается путем протеолиза.

2.Метаболизм

2.1. Биотин не модифицируется в организме, но ковалентно связывается с ферментами, в которых выполняет функцию простетической группы.

2.2. Биотин связывается через свободную карбоксильную группу с остатком лизина апофермента. Комплекс биотин-фермент взаимодействует с СО 2 в присутствии АТФ (источник энергии) с образованием комплекса карбоксибиотин-фермент.

2.3. Биотинидаза катализирует удаление биотина от фермента во время метаболизма белков, что позволяет использовать биотин повторно.

3. Биологическая роль. Биотин действует как кофермент реакций карбоксилирования , в которых служит переносчиком СО 2 . В организме 4 фермента используют биотин как кофермент.

- Пируваткарбоксилаза. В результате карбоксилирования пирувата образуется оксалоацетат, который используется в глюконеогенезе и ЦТК.

- Ацетил-КоА-карбоксилаза катализирует карбоксилирование ацетил-КоА с образованием малонил-КоА. Реакция используется при биосинтезе высших жирных кислот.

- Пропионил-КоА-карбоксилаза превращает пропионил-КоА в D-метилмалонил-КоА, который превращается в сукцинат (вступает в ЦТК).

- β-метил-кротонил-КоА-карбоксилаза , участвующая в катаболизме лейцина и веществ, имеющих в составе изопреноидные структуры.

4. Источники. Биотин в достаточном количестве синтезируется микрофлорой кишечника. Пищевые источники: печень, сердце, яичный желток, отруби, бобы, соя, цветная капуста и др.

5. Суточная потребность. 150-200 мкг.

6. Дефицит. Причинами гиповитаминоза являются:

а)применение антибиотиков, которые подавляют рост кишечной микрофлоры;

б) поступление в организм большого количества авидина – гликопротеина присутствующего в белке куриных яиц, который нарушает всасывание биотина из-за образования нерастворимого комплекса;

в) длительное парэнтеральное питание;

г)наследственный дефект фермента, который присоединяет биотин к лизиновым остаткам апофермента.

Симптомы гиповитаминоза включают себорейный дерматит, тошноту, выпадение волос, боли в мышцах.

Фолиевая кислота (фолацин, витамин В 9 , витамин Вс)

Витамин обнаружили в 1930 г., когда было показано, что люди с определенным типом мегалобластической анемии могли быть излечены включением в пищу дрожжей или экстракта печени. В 1941 г. фолиевая кислота была выделена из зеленых листьев (лат. folium - лист, отсюда и название витамина). Витамином Вс это соединение назвали из-за его способности излечивать анемию у цыплят (от англ. chicken – цыпленок).

1. Структура. Фолиевая кислота состоит из птеридина, связанного с p-аминобензойной кислотой (ПАБК) и глутаминовой кислотой.

Фолиевая кислота плохо растворима в воде и органических растворителях, но хорошо в щелочных растворах. Разрушается под действием света, при обработке и консервировании овощей.

2. Метаболизм. Фолат в пище присутствует в форме полиглутамата. Внешние остатки глутамата удаляются в кишечнике до всасывания, главным образом, в тонком кишечнике. Коферментной формой фолиевой кислоты является 5,6,7,8-тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК), которая образуется из фолиевой кислоты под действием фермента дигидрофолатредуктазы и с использованием НАДФН+Н + как донора атомов водорода.

3. Биологическая роль.

3.1. Фолиевая кислота является переносчиком одноуглеродных радикалов (групп): метильного (-СН 3), метиленового (=СН 2), метенильного (≡СН), формильного (-СНО), оксиметильного (-СН 2 ОН) и формиминового (-СН=NH). Одноуглеродные фрагменты связываются с ТГФК в положениях N 5 или N 10 . Присоединение формильного радикала в 5 положении приводит к образованию N 5 -формилТГФК, которая известна как фолиниковая кислота. МетиленТГФК образуется при взаимодействии ТГФК с глицином, серином или холином.

3.2. Фолат необходим для синтеза пуриновых нуклеотидов (2 и 8 атомы углерода) и синтеза тимина. N 5 ,N 10 -метиленТГФК вводит метильную группу при синтезе тимидилата, необходимого для синтеза ДНК и образования эритроцитов.

3.3. Участвует в метаболизме глицина, серина и этаноламина .

3.4. N-формилметионин является инициирующей аминокислотой в биосинтезе белка у прокариот.

3.5. В крови ТГФК присутствует как N 5 -метилТГФК. Витамин В 12 необходим для превращения N 5 -метилТГФК в ТГФК в реакции превращения гомоцистеина в метионин. Эта реакция необходима для освобождения свободной ТГФК и повторного использования в одноуглеродном метаболизме. При дефиците витамина В 12 блокируется превращение N 5 -метилТГФК в ТГФК («фолатная ловушка»).

4. Источники: кишечная микрофлора, свежие овощи – салат, капуста, морковь, помидоры, лук.

5. Суточная потребность : 50-200 мкг.

6. Дефицит. При дефиците ТГФК снижается синтез пуринов и тимина, что приводит к нарушению синтеза ДНК. Это проявляется развитием мегалобластической анемии , которая характеризуется появлением в крови незрелых ядросодержащих форм эритроцитов.

Витамин В 12 (кобаламин, антианемический витамин)

Злокачественная анемия (болезнь Аддисона-Бирмера) оставалась смертельным заболеванием до 1926 г., когда впервые для ее лечения применили сырую печень. Поиски содержащегося в печени антианемического фактора привели к успеху и в 1955 г. Дороти Ходжкин расшифровала структуру этого фактора и его пространственную конфигурацию с помощью метода рентгеноструктурного анализа.

1.Структура. Структура витамина В 12 отличается от строения всех других витаминов наличием в молекуле иона металла – кобальта. Кобальт связан координационными связями с атомами азота, входящими в состав четырех пиррольных колец, которые образуют планарную (плоскую структуру), называемую коррином. I, II, III пиррольные кольца связаны через метиленовые мостики, IV и I – непосредственно. Перпендикулярно плоскости коррина расположен нуклеотид, содержащий 5,6-диметилбензимидазол, α-D-рибозу и остаток фосфорной кислоты, который связан координационной связью с атомом кобальта (рис. 10.2). В пище кобаламин содержит атом кобальта в окисленной форме (III). Для образования активных коферментных форм атом кобальта восстанавливается до Со (I).

В витамине В 12 атомы углерода пиррольных колец замещены метильными, ацетамидными и пропионамидными радикалами. Пропионамидный радикал в IV кольце через изопропиловый спирт связан с фосфатным остатком нуклеотида.

Атом кобальта трехвалентен и ковалентно связан с группой CN - . Вся структура получила название цианокобаламина или кобаламина, поскольку считают, что цианид-ион является артефактом, зависящим от способа выделения.

Кобаламины растворимы в воде, термостабильны и устойчивы в присутствии растворов кислот при рН 4,0.

2. Транспорт и метаболизм

2.1. Витамин В 12 , содержащийся в пище, называют внешним фактором Кастла . Всасывается витамин в тонком кишечнике в комплексе с внутренним фактором Кастла (гликопротеин, секретируемый париетальными клетками желудка).

Витамин В 12 находится в пище в комплексе с белками. В желудке под действием соляной кислоты и пепсина витамин В 12 высвобождается из комплекса с белками и связывается с кобалофилином (R-протеин, гаптокоррин) – белком, секретируемым слюной. В двенадцатиперстной кишке комплекс распадается, кобалофилин гидролизуется панкреатическими протеазами, витамин В 12 связывается с внутренним фактором Кастла. Комплекс витамин В 12 -внутренний фактор Кастла всасывается в дистальной части подвздошной кишки через рецепторы (кубилины ), которые связывают комплекс, но не связывают свободный фактор или свободный витамин. Другой белок – мегалин – связан с кубилином и обеспечивает процесс эндоцитоза для всасывания комплекса

Рис. 10.2. Витамин В 12 .

2.2. Витамин транспортируется в крови в комплексе с белками, называемыми транскобаламинами и превращается в метилкобаламин и 5-дезоксиаденозилкобаламин в печени, клетках костного мозга и ретикулоцитах. Транскобаламин I участвует в хранении и резервировании водорастворимого витамина в печени и плазме крови (циркулирующий резерв). Транскобаламин II транспортирует витамин в крови. Комплекс транскобаламин II-витамин В 12 поступает в периферические клетки путем эндоцитоза. В лизосомах клеток транскобаламин II разрушается, витамин высвобождается в виде гидроксикобаламина, который либо превращается в цитозоле в метилкобаламин, либо в митохондриях – в 5-дезоксиаденозилкобаламин. В печени запасается около 4-5 мг витамина и этих запасов достаточно для обеспечения организма витамином в течение 4-6 лет.

3. Биологическая роль.

В организме человека витамин необходим для 2-х важнейших реакций:

3.1. 5-дезоксиаденозилкобаламин является коферментом метилмалонил-КоА-мутазы , который превращает метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА. Метилмалонил-КоА образуется как промежуточный продукт катаболизма валина и карбоксилирования пропионил-КоА, синтезирующегося при катаболизме изолейцина, холестерола, жирных кислот с нечетным числом атомов углерода или прямо из пропионовой кислоты (продукт микробиологической ферментации в кишечнике). В результате этой реакции метилмалонил-КоА превращается в сукцинил-КоА.

3.2. Метилкобаламин является коферментом гомоцистеинметилтрансферазы – фермента, катализирующего метилирование гомоцистеина в метионин. Кобаламин забирает метильные группы от N 5 -метилтетрагидрофолиевой кислоты и превращает ее в тетрагидрофолат. Метаболическое значение этой реакции состоит в том, что сохраняются запасы метионина и тетрагидрофолата, что необходимо для синтеза пуриновых, пиримидиновых нуклеотидов и синтеза нуклеиновых кислот. При дефиците витамина В 12 фолат постоянно находится в форме N 5 -метил-ТГФК («фолатная» или метильная ловушка).

3.3. Витамин В 12 требуется для превращения D-рибонуклеотидов в дезокси-D-рибонуклеотиды. Эту реакцию у прокариот катализирует специфическая рибонуклеотидредуктаза.

4. Источники. Основным источником витамина являются микроорганизмы. В растительной пище витамин В 12 отсутствует. В небольших количествах витамин образуется бактериями на поверхности фруктов. Значительное количество витамина содержится в печени, дрожжах, молоке, яичном желтке.

5. Суточная потребность . 2-5 мкг.

6. Дефицит.

1. Энтеропеченочная циркуляция витамина В 12 обеспечивает организм достаточным количеством витамина, и дефицит может развиваться при отсутствии витамина в диете в течение нескольких лет. При заболеваниях желудка или подвздошной кишки дефицит витамина может развиваться быстрее.

2. Пернициозная анемия является следствием дефицита витамина В 12 и характеризуется нарушением синтеза ДНК, образования эритроцитов и появлением незрелых ядерных форм эритроцитов (мегалобластов).

3. Длительное вегетарианство может приводить к дефициту витамина В 12 .

Витаминоподобные вещества

Кроме витаминов, описанных выше, в пище присутствуют другие компоненты, которые являются незаменимыми факторами.

Холин

Best и Huntsman (1934) обнаружили, что дефицит холина у крыс вызывает жировое перерождение печени. Тем не менее, холин может адекватно синтезироваться в организме (из серина) и содержится во многих продуктах (молоко, яйца, печень, злаковые и др.).

1. Структура. По химическому строению холин – аминоэтиловый спирт, содержащий 3 метильные группы у атома азота.

2. Биологическая роль.

2.1. Является компонентом фосфолипидов (лецитины), которые являются компонентами мембран и участвуют в транспорте липидов.

2.2. Предотвращает накопление липидов в печени (липотропный фактор), что объясняется участием в синтезе фосфолипидов и липопротеинов, транспортирующих жиры из печени.

2.3. Участвует в метаболизме одноуглеродных радикалов из-за наличия в структуре трех метильных групп.

2.4. Предшественник для синтеза ацетилхолина, который участвует в передаче нервного импульса.

3. Пищевым источником являются мясо и злаковые растения. Суточная потребность составляет в среднем 0,5 г.

4. Недостаточность. Проявления недостаточности холина у человека не описаны. У животных отмечаются жировая инфильтрация печени, повреждение кровеносных сосудов.

Инозит

1. Структура. По химическому строению – шестиатомный циклический спирт циклогексана, хорошо растворимый в воде.

2. Биологическая роль.

2.1. Необходим для синтеза фосфатидилинозитола (компонент клеточных мембран).

2.2. Действует как липотропный фактор (вместе с холином) и предотвращает накопление жиров в печени.

2.3. Является посредником в действии некоторых гормонов (инозитол-1,4,5-трифосфат). Инозитолтрифосфат способствует высвобождению кальция из эндоплазматического ретикулума.

2.4. Высокая концентрация отмечена в сердечной мышце, хотя функция не известна.

3. . Инозитол находится во всех продуктах животного и растительного происхождения, особенно много его в печени, мозге, мясе, яичном желтке, а также в хлебе, картофеле, зеленом горохе, грибах. Суточная потребность приблизительно 1,0 -1,5 г.

4. Недостаточность инозитола у животных проявляется жировой дистрофией печени и падением содержания в ней фосфолипидов, облысением и анемией. У молодых особей наблюдается задержка роста

Липоевая кислота (витамин N)

1. Структура. В 1951 г. было выделено вещество, которое активно участвовало в обмене пирувата и ацетил-КоА – ключевых метаболитов клетки. Оно было названо липоевая кислота, так как хорошо растворялось в неполярных растворителях (lipid – жир). По химическому строению липоевая кислота является серосодержащей жирной кислотой (6,8-дитиооктановая кислота). Существует в окисленной и восстановленной формах.

2. Биологическая роль.

2.1. Участвует в реакциях окислительного декарбоксилирования вместе с другими витаминами (тиамин, ниацин, рибофлавин и пантотеновая кислота), в результате которых пируват превращается до ацетил-КоА и 2-оксоглутарат до сукцинил-КоА.

2.2. Является антиоксидантом и эффективна при защите организма от повреждающего действия радиации и токсинов.

3. Гипо- и гипервитаминозы липоевой кислоты у человека не описаны.

4. Суточная потребность. Источники . Наиболее богаты липоевой кислотой дрожжи, мясные продукты, молоко. Суточная потребность предположительно 1-2 мг.

Парааминобензойная кислота (ПАБК)

1. Структура. Является структурным компонентом фолиевой кислоты. Химическое строение ПАБК:

ПАКБ плохо растворяется в воде, хорошо – в спирте и эфире, химически устойчива.

2. Биологическая роль.

2.1. Витаминные свойства ПАБК связаны с тем, что она входит в состав молекулы фолиевой кислоты и, следовательно, принимает участие во всех реакциях метаболизма, где необходима фолиевая кислота.

2.2. Оказывает антигипоксическое, антиатерогенное действие, препятствует окислению адреналина, положительно влияет на функцию щитовидной железы.

3. Суточная потребность. Источники. ПАБК содержится практически во всех продуктах питания. Наиболее богаты ее печень, мясо, молоко, яйца, дрожжи. Суточная потребность не установлена.

Витамин Р (рутин, биофлавоноиды)

1. Структура. В 1936 г. А.Сент-Дьердьи из кожуры лимона выделил действующее начало, уменьшающее ломкость, проницаемость капилляров. Оно получило название витамин Р (от permeability – проницаемость).

Биофлавоноиды – разнообразная группа растительных полифенольных соединений, в основе структуры которых лежит дифенилпропановый углеродный скелет.

В растениях обнаружено свыше 4000 флавоноидов с идентифицированной химической структурой. Они делятся на 6 групп: флавонолы, флавоны, флавононы, катехины, антрагликозиды, антоцианы.

2. Биологическая роль.

2.1. Биофлавоноиды могут использоваться для синтеза биологически важных соединений в клетке (например, убихинона).

2.2. Рутин и кверцетин – полифенолы, обладающие Р-витаминной активностью, являются эффективными антиоксидантами . Флавоноиды (катехины) зеленого чая способны оказывать выраженное цитопротективное действие, в основе которого лежит их свойство обезвреживать свободные радикалы. В отличие от витамина Е, биофлавоноиды кроме прямого антирадикального действия могут также связывать ионы металлов с переменной валентностью, ингибируя, тем самым, процесс пероксидного окисления липидов мембран.

2.3. Достаточно изученным является капилляроукрепляющее действие витамина Р, обусловленное его способностью регулировать образование коллагена (синергизм с витамином С) и препятствовать деполимеризации основного вещества соединительной ткани гиалуронидазой.

3. Суточная потребность. Источники . Р-витаминные вещества содержатся в тех же растительных продуктах, что и витамин С. Наиболее богаты ими черноплодная рябина, черная смородина, яблоки, виноград, лимоны, чайный лист и плоды шиповника. Биофлавоноид цитрон придает кожуре лимона желтый цвет. Потребление флавоноидов в составе натуральных продуктов (фруктов, соков и виноградных вин), где они могут находиться в виде комплексов с металлами, может быть более эффективным, чем использование очищенных витаминных препаратов. Суточная потребность 25-50 мг.

4. Гиповитаминоз. Симптоматика недостаточности биофлавоноидов сводится к явлениям повышенной проницаемости и ломкости капилляров, петехиям (точечным ковоизлияниям), кровоточивости десен.

Витамин U

1. Структура. Витамин U был обнаружен в 1950 г. в сырых овощах. Поскольку сок сырых овощей, особенно капусты, обладал способностью предотвращать или задерживать развитие экспериментальных язв желудка, выделенный из него витамин назвали противоязвенным , или витамином U (от лат. ulcus – язва). По химическому строению он представляет собой S-метилметионин:

Витамин U хорошо растворим в воде. При варке пищи легко разрушается, особенно в нейтральной и щелочной среде.

2. Биологическая роль.

Подобно метионину витамин U является донором метильных групп в реакциях синтеза холина и креатина.

3. Недостаточность витамина у человека не описана. Цыплята, которым скармливался алкалоид цинкофен с целью моделирования язвы желудка, излечивались, если им в корм добавлялся свежий овощной сок.

4. Суточная потребность. Источники. Источниками витамина U являются свежая капуста, петрушка, морковь, лук, перец, зеленый чай, свежее молоко, печень.

Витамин F

В группу витамина F входят полиеновые жирные кислоты: линолевая, линоленовая, арахидоновая. При достаточном поступлении в организм линолевой и линоленовой кислот осуществляется синтез арахидоновой кислоты, являющейся предшественником эйкозаноидов (простагландинов, простациклинов, тромбоксанов и лейкотриенов). Одним из эффективных источников ω3 полиненасыщенных жирных кислот является льняное масло (α-линоленовая кислота – 52%). Для стабилизации ненасыщенных жирных кислот в масле присутствуют лигнаны, обладающие антиоксидантным и эстрогенным действиями.

Кофермент Q

В группу кофермента Q относят убихиноны. Убихинон Q 10 может синтезироваться на конечных стадиях синтеза холестерола. Поэтому при применении классических статинов (ингибиторов ГМГ-редуктазы) могут проявляться эффекты недостаточности кофермента Q. В настоящее время разработаны статины второго поколения, которые блокируют синтез холестерола ниже места ответвления синтеза кофермента Q.

Кофермент Q находится в мембранах, является переносчиком электронов в липидной фазе мембран (цепи переноса электронов). Недостаточность кофермента Q проявляется в виде гипоэнергетического состояния и сопряженных с этим разнообразных функциональных нарушений.

Кофермент Q входит в состав многих биологически активных добавок к пище с целью оптимизации пищевой поддержки метаболизма.

Похожая информация.

Введение……………………………………………………………2

1. Общий обзор методов определения витаминов…………………3

2. Хроматографические методы определения витаминов…………5

3. Электрохимические методы определения витаминов…………10

4. Инверсионно вольтамперометрический метод определения

водорасторимых витаминов B 1 B 2 в пищевых продуктах………..13

Заключение………………………………………………………...18

Введение

В настоящее время на рынке появилось огромное количество витаминизированных продуктов питания для человека и кормов для животных, представляющих собой сухие многокомпонентные смеси. Ассортимент таких продуктов представлен достаточно широко. Это, прежде всего, биологически активные добавки к пище, премиксы, комбикорма для животных и птиц, поливитаминные препараты. Критерием качества таких продуктов может являться их анализ на содержание витаминов и, особенно, таких жизненно необходимых, как водорастворимые и жирорастворимые витамины, количество которых регламентируется нормативными документами и санитарными нормами качества.

Для определения витаминов применяют различные методы. Широко используемые оптические методы анализа трудоемки, требуют больших затрат времени и дорогостоящих реактивов, применение хроматографических методов осложнено использованием дорогостоящего оборудования. С каждым годом расширяется ассортимент и увеличивается производство продуктов питания, совершенствуется рецептура детского питания. Это в свою очередь предъявляет повышенные требования к контролю за качеством выпускаемой продукции и совершенствованию методов определения витаминов. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов характеризуют пищевую ценность большинства видов и групп продуктов детского питания различного назначения.

1. Общий обзор методов определения витаминов

Почти все витамины легко подвергаются окислению, изомеризации и разрушаются под воздействием высокой температуры, света, кислорода воздуха, влаги и других факторов.

Из существующих методов определения витамина С (аскорбиновой кислоты) наиболее широко применяют метод визуального и потенциометрического титрования раствором 2,6-ди-хлорфенолиндофенола по ГОСТ 24556-81, основанный на редуцирующих свойствах аскорбиновой кислоты и ее способности восстанавливать 2,6-ДХФИФ. Темно-синяя окраска этого индикатора при добавлении аскорбиновой кислоты переходит в бесцветную. Важное значение имеет приготовление экстракта исследуемого продукта. Наилучшим экстрагентом является 6 %-ный раствор метафосфорной кислоты, который инактивирует аскорбинотоксидазу и осаждает белки.

Каротин в растительном сырье, концентратах и безалкогольных напитках контролируют физико-химическим методом по ГОСТ 8756.22-80. Метод основан на фотометрическом определении массовой доли каротина в растворе, полученном в процессе экстрагирования из продуктов органическим растворителем. Предварительно раствор очищают от сопутствующих красящих веществ с помощью колоночной хроматографии. Каротин легко растворяется в органических растворителях (эфир, бензин и др.) и придает им желтую окраску. Для количественного определения каротина используют адсорбционную хроматографию на колонках с окисью алюминия и магния. Такое определение пигментов на колонке зависит от активности адсорбента, количества пигментов, а также присутствия других компонентов в разделяемой смеси. Сухая смесь окиси алюминия задерживает каротин, а влажная пропускает в раствор другие красящие вещества.

Тиамин в основном находится в связанном состоянии в виде дифосфорного эфира - кокарбоксилазы, которая является активной группой ряда ферментов. С помощью кислотного гидролиза и под воздействием ферментов тиамин освобождается из связанного состояния. Этим способом определяют количество тиамина. Для расчета содержания витамина B1 используют флюрометрический метод, который применяют для определения тиамина в пищевых продуктах. Он основан на способности тиамина образовывать в щелочной среде с феррнцианндом калня тиохром, который дает интенсивную флюоресценцию в бутиловом спирте. Интенсивность процесса контролируют на флюорометре ЭФ-ЗМ.

В продуктах питания и напитках рибофлавин присутствует в связанном состоянии, т. е. в форме фосфорных эфиров, связанных с белком. Чтобы определить количество рибофлавина в продуктах, необходимо освободить его из связанного состояния путем кислотного гидролиза и обработки ферментными препаратами. Витамин B1 в безалкогольных напитках рассчитывают с помощью химического метода для определения количества легкогидролизуемых и прочно связанных форм рибофлавина в тканях. Метод основан на способности рибофлавина к флюоресценции до и после восстановления его гипосульфитом натрия. Определение общего содержания фенольных соединений. Для этого используют колориметрический метод Фолина - Дениса, который основан на образовании голубых комплексов при восстановлении вольфрамовой кислоты под действием полифенолов с реагентом в щелочной среде. Фенольные соединения определяют по хлорогеновой кислоте методом пламенной фотометрии на приборе ЕКФ-2.

2. Хроматографические методы определения витаминов

В последнее время за рубежом бурное развитие переживает метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Это связано, прежде всего, с появлением прецизионных жидкостных хроматографов, совершенствованием техники выполнения анализа. Широкое использование метода ВЭЖХ при определении витаминов нашло отражение и в числе публикаций. На сегодняшний день более половины всех опубликованных работ по анализу как водо- так и жирорастворимых витаминов посвящено применению этого метода.Широкое распространение при определении витаминов получили различные варианты хроматографии.

Для очистки токоферола от посторонних примесей используют метод тонкослойной хроматографии В сочетании со спектрофотометрическими и флуориметрическими методами этим способом проводят и количественное определение витамина Е. При разделении используют пластинки с силуфолом, кизельгелем

Анализ изомеров токоферола в оливковом масле проводится методом газо-жидкостной хроматографии. Методики анализа ГХ и ГЖХ требуют получения летучих производных, что крайне затруднительно при анализе жирорастворимых витаминов. По этой причине данные способы определения не получили большого распространения. Определение витамина Е в пищевых продуктах, фармпрепаратах и биологических объектах проводят в градиентном и изократическом режимах как в нормально-фазовых, так и в обращенно-фазовых условиях. В качестве адсорбентов используют силикагель (СГ), кизельгур, силасорб, ODS-Гиперсил и другие носители. Для непрерывного контроля состава элюата в жидкостной хроматографии при анализе витаминов и увеличения чувствительности определения используют УФ (А,=292 нм), спектрофотометрический (Х=295нм), флуоресцентный (Х,=280/325нм), электрохимический, ПМР- и масс-спектроскопический детекторы.

Большинство исследователей для разделения смесей всех восьми изомеров токоферолов и их ацетатов предпочитают использовать адсорбционную хроматографию. В этих случаях подвижной фазой обычно служат углеводороды, содержащие незначительные количества какого-либо простого эфира. Перечисленные методики определения витамина Е, как правило, не предусматривают предварительного омыления образцов, что существенно сокращает время выполнения анализа.

Разделение с одновременным количественным определением содержания жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К) при их совместном присутствии в поливитаминных препаратах проводят как на прямой, так и на обращенной фазах. При этом большинство исследователей предпочитают использовать обращенно-фазовый вариант ВЭЖХ. Метод ВЭЖХ позволяет анализировать водорастворимые витамины В1 и В2 как одновременно, так и отдельно. Для разделения витаминов используют обращенно-фазный, ион-парный и ионообменный варианты ВЭЖХ. Применяют как изократический, так и градиентный режимы хроматографирования. Предварительное отделение определяемых веществ от матрицы осуществляют путем ферментативного и кислотного гидролиза пробы.

Преимущества метода жидкостной хроматографии:

Одновременное определение нескольких компонентов

Устранение влияния мешающих компонентов

Комплекс можно быстро перестроить на выполнение других анализов.

Состав и характеристика оборудования и программного обеспечения для жидкостного хроматографа "Хромос ЖХ-301":

Таблица 1

Насос SSI серии III Насос для подачи элюента имеет низкий уровень пульсаций Детектор спектрофотометрический СПФ-1 Детектор по измерению поглощения (длинна волны 254 - 455 нм) Кран-дозатор Применяется шестипортовый двухходовой петлевой дозатор. Увеличение петли дозирования позволяет увеличить чувствительность анализа. Насос SSI серии III Дополнительный насос может быть использован для создания градиента (необязателен) Колонки хроматографические Аналитическая колонка Vydac 201SP54 250х4 мм или аналогичная. Вспомогательное оборудование для лаборатории жидкостной хроматографии Вакуумный насос для дегазации элюента. Программа сбора и обработки хроматографической информации "Хромос 2.3." Работа одного компьютера с несколькими хроматографами (количество зависит от конфигурации компьютера). Методы расчета хроматограмм: абсолютная калибровка, внутренний стандарт. Компьютер IBM-PC/AT с принтером Celeron-366 (и выше), 32 Мб RAM. HDD-10G. FDD 1.44 (либо CD-ROM). клавиатура, мышь. монитор 15" SVGA, принтер.

Достоинства хроматографа "Хромос ЖХ-301":

Высокая стабильность и точность поддержания расхода элюента обеспечивается конструкцией насосов высокого давления.

Легкий доступ к колонкам обеспечивается конструкцией прибора.

Эффективность разделения обеспечивается применением высокоэффективных хроматографических колонок.

Широкий линейный диапазон измерительного сигнала детекторов без переключений предела измерения, что позволяет с высокой точностью измерять пики как большой, так и малой концентрации.

Хроматограмма анализа водорастворимых витаминов:

1 аскорбиновая кислота (C),
2 никотиновая кислота (Niacin),
3 пиридоксин (B6),
4 тиамин (B1),
5 никотинамид (B3),
6 фолиевая кислота (M),
7 цианокобаламин (B12),
8 рибофлавин (B2).

Хроматограмма анализа жирорастворимых витаминов:

1. Витамин А
2. токол
3. y -токоферол
4. a -токоферол (Витамин E)
5. лютеин
6. зеаксантин
7. криптоксантин

8. a -каротин

Несмотря на высокую чувствительность метода ВЭЖХ, высокая стоимость приборов, а также длительность анализа с учетом времени пробоподготовки существенно ограничивает его применение в аналитических лабораториях нашей страны.

Незаменимые вещества пищи, объединяемые под общим названием «витамины», относятся к различным классам химических соединений, что само по себе исключает возможность использования единого метода их количественного определения. Все известные для витаминов аналитические методы основаны либо на определении специфических биологических свойств этих веществ (биологические, микробиологические, ферментативные), либо на использовании их физико-химических характеристик (флуоресцентные, хроматографические и спектрофотометрические методы), либо на способности некоторых витаминов вступать в реакции с некоторыми реагентами с образованием окрашенных соединений (колориметрические методы).

Несмотря на достигнутые успехи в области аналитической и прикладной химии методы определения витаминов в пищевых продуктах еще трудоемки и длительны. Это обусловлено рядом объективных причин, основные из которых следующие.

1. Определение ряда витаминов часто осложняется тем, что многие из них находятся в природе в связанном состоянии в виде комплексов с белками или пептидами, а также в виде фосфорных эфиров. Для количественного определения необходимо разрушить эти комплексы и выделить витамины в свободном виде, доступном для физико-химического или микробиологического анализа. Это достигается обычно путем использования особых условий обработки (кислотным, щелочным или ферментативным гидролизом, автоклавированием).

2. Почти все витамины – соединения весьма неустойчивые, легко подвергающиеся окислению, изомеризации и полному разрушению под воздействием высокой температуры, кислорода воздуха, света и других факторов. Следует соблюдать меры предосторожности: максимально сокращать время на предварительную подготовку продукта, избегать сильного нагрева и воздействия света, использовать антиоксиданты и др.

3. В пищевых продуктах, как правило, приходится иметь дело с группой соединений, имеющих большое химическое сходство и одновременно различающихся по биологической активности. Например, витамин Е включает 8 токоферолов, сходных по химическим свойствам, но отличающихся по биологическому действию; группа каротинов и каротиноидных пигментов насчитывает до 80 соединений, из которых только 10 в той или иной степени обладают витаминными свойствами.

4. Витамины принадлежат к различным классам органических соединений. Поэтому для них не могут существовать общие групповые реакции и общие методы исследования.

5. Кроме того, анализ затрудняет присутствие в исследуемом образце сопутствующих веществ, количество которых может во много раз превышать содержание определяемого витамина (например, стерины и витамин D). Для устранения возможных погрешностей при определении витаминов в пищевых продуктах обычно проводят тщательную очистку экстрактов от сопутствующих соединений и концентрирование витамина. Для этого используют различные приемы: осаждение мешающих анализу веществ, методы адсорбционной, ионобменной или распределительной хроматографии, избирательную экстракцию определяемого компонента и др.

В последние годы для определения витаминов в пищевых продуктах с успехом стали использовать метод ВЭЖХ. Этот метод является наиболее перспективным, так как позволяет одновременно разделять, идентифицировать и количественно определять различные витамины и их биологически активные формы, что позволяет сократить время анализа.

Физико-химические методы исследования витаминов. Методы основаны на использовании физико-химических характеристик витаминов (их способности к флуоресценции, светопоглощению, окислительно-восстановительным реакциям и др). Благодаря развитию аналитической химии, приборостроения физико-химические методы почти полностью вытеснили длительные и дорогостоящие биологические методы.

Определение витамина С. Витаминб С (аскорбиновая кислота) может присутствовать в пищевых продуктах как в восстановленной, так и в окисленной форме. Дегидроаскорбиновая кислота (ДАК) может образовываться при обработке и хранении пищевых продуктов в результате окисления, что вызывает необходимость ее определения. При определении витамина С в пищевых продуктах используют различные методы: колориметрические, флуоресцентные, методы объемного анализа, основанные на окислительно-восстановительных свойствах АК, и ВЭЖХ.

Ответственный момент количественного определения АК – приготовление экстракта образца. Извлечение должно быть полным. Наилучшим экстрагентом является 6% раствор метафосфорной кислоты, обладающей способностью осаждать белки. Используются также уксусная, щавелевая и соляная кислоты, а также их смеси.

1. Для суммарного и раздельного определения окисленной и восстановленной форм АК часто используют метод Роэ с применением 2,4-динитрофенилгидразинового реактива. АК (гулоновая кислота) под действием окислителей переходит в ДАК, а затем в 2,3-дикетогулоновую кислоту, которая образует с 2,4-динитрофенилгидразином соединения, имеющие оранжевую окраску. Сам 2,4-динитрофенилгидразин представляет собой основание, неспособное существовать в аци-форме. Однако соответствующие гидразоны под влиянием щелочей превращаются в интенсивно окрашенные аци-соли. При определении витамина С этим методом мешает присутствие восстановителей (глюкоза, фруктоза и др). Поэтому при большом содержании сахаров в исследуемом продукте используют хроматографию, что осложняет определение.

2. В последнее время для определения общего содержания витамина С (сумма АК и ДАК) получил признание весьма чувствительный и точный флуоресцентный метод. ДАК конденсируясь с о-фенилендиамином, образует флуоресцирующее соединение хиноксалин, обладающее максимальной флуоресценцией при длине волны возбуждающего света 350 нм.

Интенсивность флуоресценции хиноксалина в нейтральной среде при комнатной температуре прямо пропорциональна концентрации ДАК. Для количественного определения АК ее предварительно окисляют в ДАК. Недостатком метода является достаточно дорогое оборудование.

Методы, основанные на окислительно-восстановительных свойствах АК.

3. Из методов, основанных на окислительно-восстановительных свойствах АК, наибольшее применение нашел метод титрования раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола, имеющим синюю окраску. Продукт взаимодействия АК с реактивом – бесцветный. Метод может быть использован при анализе всех видов продуктов. При анализе продуктов, не содержащих естественных пигментов, в картофеле, молоке используют визуальное титрование. В случае присутствия естественных красителей, используют потенциометрическое титрование или метод индофенол-ксилоловой экстракции. Последний метод основан на количественном обесцвечивании 2,6-дихлорфенолиндофенола аскорбиновой кислотой. Избыток краски экстрагируется ксилолом и измеряется оптическая плотность экстракта при 500 нм.

В реакцию вступает только АК. ДАК предварительно восстанавливают цистеином. Для отделения АК от восстановителей, присутствующих в пищевых продуктах, подвергшихся тепловой обработке, или длительно хранившиеся экстракты обрабатывают формальдегидом. Формальдегид в зависимости от рН среды избирательно взаимодействует с АК и посторонними примесями восстановителей (рН = 0). Указанным методом определяют сумму АК и ДАК.

2,6-дихлорфенолиндофенол может быть использован и для фотометрического определения АК. Раствор реактива имеет синюю окраску, а продукт взаимодействия с АК – бесцветен, т.е. в результате реакции уменьшается интенсивность синей окраски. Оптическую плотность измеряют при 605 нм (рН = 3,6).

4. Еще одним методом, основанным на восстановительных свойствах АК, является колориметрический метод, в котором используется способность АК восстанавливать Fe(3+) до Fe(2+) и способность последнего образовывать с 2,2’-дипиридилом соли, интенсивно окрашенные в красный цвет. Реакцию проводят при рН 3,6 и температуре 70ºС. Оптическую плотность раствора измерят при 510 нм.

5. Фотометрический метод, основанный на взаимодействии АК с реактивом Фолина. Реактив Фолина представляет собой смесь фосфорномолибденовой и фосфорновольфрамовой кислот, т.е. это – известный метод, основанный на образовании молибденовых синей, поглощающих при 640–700 нм.

6. Для определения витамина С во всех пищевых продуктах с успехом может быть использован высоко чувствительный и специфичный метод ВЭЖХ. Анализ достаточно прост, лишь при анализе продуктов, богатых белками, необходимо предварительно удалить их. Детектирование осуществляется по флуоресценции.

Кроме названных методов определения витамина С существует еще целый ряд способов, например, окисление хлоридом золота и образование гидроксамовых кислот, но эти методы не имеют практического значения.

Определение тиамина (В 1 ). В большинстве природных продуктов тиамин встречается в виде дифосфорного эфира – кокарбоксилазы. Последняя, являясь активной группой ряда ферментов углеводного обмена, находится в определенных связях с белком. Для количественного определения тиамина необходимо разрушить комплексы и выделить исследуемый витамин в свободном виде, доступном для физико-химического анализа. С этой целью проводят кислотный гидролиз или гидролиз под воздействием ферментов. Объекты, богатые белком, обрабатывают протеолитическими ферментами (пепсином) в среде соляной кислоты. Объекты, с высоким содержанием жира (свинина, сыры), для его удаления обрабатывают эфиром (тиамин практически нерастворим в эфире).

1. Для определения тиамина в пищевых продуктах используют, как правило, флуоресцентный метод, основанный на окислении тиамина в щелочной среде гексацианоферратом калия (3+) с образованием сильно флуоресцирующего в ультрафиолетовом свете соединения тиохрома. Интенсивность его флуоресценсции прямо пропорциональна содержанию тиамина (длина волны возбуждающего света 365 нм, испускаемого – 460–470 нм (синяя флуоресценция)). При использовании этого метода возникают трудности, связанные с тем, что в ряде объектов присутствуют флуоресцирующие соединения. Их удаляют очисткой на колонках с ионообменными смолами. При анализе мяса, молока, картофеля, пшеничного хлеба и некоторых овощей очистка не требуется.

2. Тиамин характеризуется собственным поглощением в УФ области (240 нм – в водном растворе, 235 нм – в этаноле), а значит он может быть определен методом прямой спектрофотометрии.

3. Для одновременного определения тиамина и рибофлавина используют ВЭЖХ.

Определение рибофлавина (В 2 ). В пищевых продуктах рибофлавин присутствует главным образом в виде фосфорных эфиров, связанных с белками, и, следовательно, не может быть определен без предварительного протеолитического расщепления. Свободный рибофлавин в значительном количестве содержится в молоке.

При определении рибофлавина наибольшее распространение получили микробиологический и физико-химический (флуоресцентный) методы анализа. Микробиологический метод специфичен, высоко чувствителен и точен; применим ко всем продуктам, но длителен и требует специальных условий.

Физико-химический метод разработан в двух вариантах, которые отличаются способом оценки флуоресцирующих веществ:

· вариант прямой флуоресценции (определение интенсивности флуоресценции рибофлавина) и

· люмифлавиновый вариант.

1. Свободный рибофлавин и его фосфорные эфиры обладают характерной желто-зеленой флуоресценцией при длине волны возбуждающего света 440–500 нм. На этом свойстве основан наиболее широко используемый флуоресцентный метод определения рибофлавина. Рибофлавин и его эфиры дают очень сходные спектры флуоресценции с максимумом при 530 нм. Положение максимума не зависит от рН. Интенсивность флуоресценции значительно зависит от рН и от растворителя (по-разному для рибофлавина и его эфиров), поэтому предварительно разрушают эфиры и анализируют свободный рибофлавин. Для этого используют гидролиз с соляной и трихлоруксусной кислотами, автоклавирование, обработку ферментными препаратами.

Интенсивность желто-зеленой флуоресценции рибофлавина в УФ-свете зависит не только от его концентрации, но и от значения рН раствора. Максимальная интенсивность достигается при рН=6-7. Однако измерение проводят при рН от 3 до 5, так как в этом интервале интенсивность флуоресценции определяется только концентрацией рибофлавина и не зависит от других факторов – значения рН, концентрации солей, железа, органических примесей и др.

Рибофлафин легко разрушается на свету, определение проводят в защищенном от света месте и при рН не выше 7. Следует отметить, что метод прямой флуоресценции не применим к продуктам с низким содержанием рибофлавина.

2. Люмифлавиновый вариант основан на использовании свойства рибофлавина при облучении в щелочной среде, переходить в люмифлавин, интенсивность флуоресценции которого измеряют после извлечения его хлороформом (голубая флуоресценция, 460–470 нм). Поскольку при определенных условиях в люмифлавин переходит 60–70% общего рибофлавина, при проведении анализа необходимо соблюдать постоянные условия облучения, одинаковые для испытуемого и стандартного раствора.

Определение витамина В 6 . Для определения витамина могут быть использованы следующие методы:

1. Прямая спектрофотометрия. Пиридоксина гидрохлорид характеризуется собственным поглощением при 292 нм (e = 4,4·10 3) при рН = 5.

2. Метод Кьельдаля. Определение осуществляется по аммиаку, образующемуся при окислении витамина.

3. Фотометрический метод, основанный на реакции с 2,6-дихлорхинонхлоримином (реактив Гиббса) при рН 8–10, в результате которой образуются индофенолы, имеющие синюю окраску. Индофенолы экстрагируют метил-этилкетоном и измеряют оптическую плотность экстракта при 660–690 нм (реакцию Гиббса дают фенолы со свободным пара-положением).

4. Флуоресцентный метод, основанный на том, что при облучении пиридоксина и пиридоксамина наблюдается синяя, а пиридоксаля – голубая флуоресценция.

Определение витамина В 9 . Определение фолатов в пищевых продуктах в тканях и жидкостях организма представляет значительные трудности, т.к. в этих объектах они обычно присутствуют в связанной форме (в виде полиглютаматов); кроме того, большинство форм чувствительно к воздействию кислорода воздуха, света и температуры. Для предохранения фолатов от гидролиза рекомендуется вести гидролиз в присутствии аскорбиновой кислоты.

В пищевых продуктах фолаты могут быть определены физическими, химическими и микробиологическими методами. Колориметрический метод основан на расщеплении птероилглутаминовой кислоты с образованием п-аминобензойной кислоты и родственных ей веществ и дальнейшем превращении их в окрашенные соединения. Однако из-за недостаточной специфичности этот метод применяется в основном для анализа фармацевтических препаратов.

Для разделения, очистки и идентификации фолатов разработаны также методы хроматографии на колонках, бумаге и в тонком слое адсорбента.

Определение витамина РР. В пищевых продуктах никотиновая кислота и ее амид находятся как в свободной, так и в связанной форме, входя в состав коферментов. Химические и микробиологические методы количественного определения ниацина предполагают наиболее полное выделение и превращение его связанных форм, входящих в состав сложного органического вещества клеток, в свободную никотиновую кислоту. Связанные формы ниацина освобождают воздействием растворов кислот или гидрооксида кальция при нагревании. Гидролиз с 1 М раствором серной кислоты в автоклаве в течение 30 минут при давлении 0,1 МПа приводит к полному освобождению связанных форм ниацина и превращению никотинамида в никотиновую кислоту. Установлено, что этот способ обработки дает менее окрашенные гидролизаты и может быть использован при анализе мясных и рыбных продуктов. Гидролиз с гидрооксидом кальция предпочтителен при определении ниацина в муке, крупах, хлебобулочных изделиях, сырах, пищевых концентратах, овощах, ягодах и фруктах. Ca(OH) 2 образует с сахарами и полисахаридами, пептидами и гликопептидами соединения, почти полностью нерастворимые в охлажденных растворах. В результате гидролизат, полученый при обработке Ca(OH) 2 , содержит меньше веществ, мешающих химическому определению, чем кислотный гидролизат.

1. В основе химического метода определения ниацина лежит реакция Кенига, протекающая в две стадии. Первая стадия – реакция взаимодействия пиридинового кольца никотиновой кислоты с бромцианом, вторая – образование окрашенного производного глутаконового альдегида в результате взаимодействия с ароматическими аминами. (Сразу после добавления к никотиновой кислоте бромистого циана появляется желтая окраска глутаконового альдегида. В результате взаимодействия его с ароматическими аминами, вводимыми в реакционную смесь, образуются дианилы, которые интенсивно окрашены в желтый, оранжевый или красный цвет, в зависимости от амина (бензидин – красный, сульфаниловая кислота – желтый). Реакцию Кенига применяют для фотометрического определения пиридина и его производных со свободным a-положением. Недостатком метода является его длительность, так как скорость реакций мала.

Получение CNBr возможно двумя способами:

1. CN – + Br 2 = CNBr + Br –

2. SCN – + Br 2 + 4H 2 O = CNBr + SO 4 2– + 8H + + Br –

Существует много модификаций проведения этой реакции в зависимости от температурного режима, рН, источника ароматических аминов. рН и амин существенно влияют на интенсивность и устойчивость развивающейся окраски. Наиболее устойчивую окраску дают продукты реакции никотиновой кислоты с бромродановым (бромциановым) реактивом и сульфаниловой кислотой или метолом (сульфатом пара-метиламинофенола).

2. Никотиновую кислоту и ее амид можно также определять спектрофотометрически благодаря их собственному поглощению в УФ-области. Никотиновая кислота характеризуется максимумом поглощения при 262 нм (Е = 4,4·10 3), а никотинамид при 215 нм, (Е = 9·10 3).

3. Для количественного определения ниацина широко используется микробиологический метод. Он простой, специфичный, но более длительный, чем химический. Микробиологический метод позволяет определять содержание ниацина в объектах, в которых химическим путем это сделать невозможно (продукты с высоким содержанием сахаров и низким уровнем ниацина).

Определение b -каротина . В ряде пищевых продуктов, особенно растительного происхождения, присутствуют так называемые каротиноиды. Каротиноиды (от лат. carota – морковь) – природные пигменты от желтого до красно-оранжевого цвета; полиненасыщенные соединения, содержащие циклогексановые кольца; в большинстве случаев содержат в молекуле 40 атомов углерода.) Некоторые из них (a, b-каротин, криптоксантин и др.) являются провитаминами (предшественниками) витамина А, так как в организме человека и животных могут превращаться в витамин А. Известно около десяти провитаминов А, но самым активным из них является b-каротин.

При анализе пищевых продуктов необходима предварительная обработка образца для извлечения, концентрирования каротина и очистки его от сопутствующих соединений. В этих целях широко используют экстракцию (петролейный эфир, гексан, ацетон и их смеси), омыление и хроматографию. При определении b-каротина следует избегать нагревания. Но в некоторых случаях горячее омыление необходимо, например, когда отношение жира к b-каротину больше, чем 1000:1 (молочные продукты, животные жиры, маргарин, яйца, печень). Омыление проводят в присутствии антиоксиданта. Избыток щелочи ведет к разрушению b-каротина. Для отделения b-каротина от сопутствующих пигментов широко применяют адсорбционную хроматографию на колонках с оксидом алюминия, магния.

1. Большинство применяемых в настоящее время физико-химических методов определения b-каротина в пищевых продуктах основано на измерении интенсивности светопоглощения его растворов. Как соединения с сопряженными двойными связями, каротиноиды имеют характерные спектры поглощения в УФ и видимой области. Положение полосы поглощения зависит от числа сопряженных двойных связей в молекуле каротиноида и от применяемого растворителя. Максимальное поглощение b-каротина наблюдается в бензоле при 464–465 нм, в гексане и петролейном эфире при 450-451 нм.

2. В последнее время для определения b-каротина и других каротиноидов чаще используется метод ВЭЖХ. Метод позволяет сократить время анализа, а значит и вероятность их разрушения под действием света и кислорода воздуха. Метод ВЭЖХ каротиноидов является классическим примером демонстрации возможностей метода разделять и количественно определять пространственные изомеры a- и b-каротина в овощах.

Для определения b-каротина могут быть использованы и химические методы, например, основанные на реакции с хлоридом сурьмы (3+) в хлороформе (синий, 590 нм), аналогично витамину А, и с реактивом Фолина (синий, 640–700 нм). Однако из-за неспецифичности этих реакций они не нашли широкого применения.

Определение витамина А. Важнейшими представителями витамина являются, как уже говорилось, ретинол (А 1 -спирт), рентиналь (А 1 -альдегид), ретиноевая кислота (А 2).

При количественном определении витамина А в пищевых продуктах используют различные методы: колориметрический, флуоресцентный, способ прямой спектроскопии и ВЭЖХ. Выбор метода определяется наличием той или иной аппаратуры, целью исследования, свойствами анализируемого материала, предполагаемым содержанием витамина А и характером сопутствующих примесей.

Выделение витамина осуществляют кипячением со спиртовым раствором КОН в среде азота; и последующей экстракцией петролейным эфиром.

1. Для количественного определения веществ, обладающих А-витаминной активностью, может быть использован метод прямой спектрофотометрии, основанный на способности этих соединений к избирательному светопоглощению на разных длинах волн в УФ области спектра. Поглощение пропорционально концентрации вещества при измерении на тех длинах волн, где наблюдается свойственный данному соединению максимум абсорбции в используемом растворителе. Метод – наиболее простой, быстрый, достаточно специфичный. Дает надежные результаты при определении витамина А в объектах, не содержащих примесей, обладающих поглощением в той же области спектра. При наличии таких примесей метод может быть использован в сочетании со стадией хроматографического разделения.

2. Перспективным является флуоресцентный метод, основанный на способности ретинола флуоресцировать под действием УФ лучей (длина волны возбуждающего света 330–360 нм). Максимум флуоресценции наблюдается в области 480 нм. Определению витамина А этим методом мешают каротиноиды и витамин D. Для устранения мешающего влияния используют хроматографию на оксиде алюминия. Недостаток флуоресцентного метода – дорогостоящая аппаратура.

3. Ранее наиболее распространенным являлся колориметрический метод определения витамина А по реакции с хлоридом сурьмы. Используют раствор хлорида сурьмы в хлороформе (реактив Карр-Прайса). Механизм реакции точно не установлен и предполагают, что в реакцию вступает примесь SbCL 5 в SbCl 3 . Образующееся в реакции соединение окрашено в синий цвет. Измерение оптической плотности проводят при длине волны 620 нм в течение 3–5 секунд. Существенным недостатком метода является неустойчивость развивающейся окраски, а также высокая гидролизуемость SbCl 3 . Предполагается, что реакция протекает следующим образом:

Эта реакция для витамина А не специфична, аналогичное окрашивание дают каратиноиды, но хроматографическое разделение этих соединений позволяет устранить их мешающее влияние.

Определению витамина А перечисленными методами, как правило, предшествует подготовительная стадия, включающая щелочной гидролиз жироподобных веществ и экстракцию неомыляемого остатка органическим растворителем. Часто приходится проводить хроматографическое разделение экстракта.

4. В последнее время вместо колоночной хроматографии находит все более широкое применение ВЭЖХ, которая позволяет разделить жирорастворимые витамины (A, D, E, K), обычно присутствующие одновременно в пищевых продуктах, и количественно их определить с большой точностью. ВЭЖХ облегчает определение различных форм витаминов (витамин А-спирт, его изомеры, эфиры ретинола), что особо необходимо при контроле за внесением витаминов в пищевые продукты.

Определение витамина Е . К группе веществ, объединяемых общим названием «витамин Е» относятся производные токола и триенола, обладающие биологической активностью a-токоферолла. Кроме a-токоферолла, известно еще семь родственных ему соединений, обладающих биологической активностью. Все они могут встречаться в продуктах. Следовательно, главная трудность при анализе витамина Е состоит в том, что во многих случаях приходится рассматривать группу соединений, имеющих большое химическое сходство, но одновременно различающихся по биологической активности, оценить которую можно только биологическим методом. Это трудно и дорого, поэтому физико-химические методы почти полностью вытеснили биологические.

Основные стадии определения витамина Е: подготовка образца, щелочной гидролиз (омыление), экстракция неомыляемого остатка органическим растворителем, отделение витамина Е от мешающих анализу веществ и разделение токоферолов с помощью различных видов хроматографии, количественное определение. Токоферолы очень чувствительны к окислению в щелочной среде, поэтому омыление и эктсракцию проводят в атмосфере азота и в присутствии антиоксиданта (аскорбиновой кислоты). При омылении могут разрушаться ненасыщенные формы (токотриенолы). Поэтому при необходимости определения всех форм витамина Е, содержащихся в продукте, омыление заменяют другими видами обработки, например, кристаллизацией при низких температурах.

1. Большинство физико-химических методов определения витамина Е основано на использовании окислительно-восстановительных свойств токоферолов. Для определения суммы токоферолов в пищевых продуктах наиболее часто используют реакцию восстановления трехвалентного железа в двухвалентное токоферолами с образованием окрашенного комплекса Fe(2+) с органическими реагентами. Наиболее часто используют 2,2’-дипиридил, с которым Fe(2+) дает комплекс, окрашенный в красный цвет (λ max = 500 нм). Реакция не специфична. В нее также вступают каротины, стиролы, витамин А и др. Кроме того, интенсивность окраски существенно зависит от времени, температуры, освещения. Поэтому для повышения точности анализа токофероллы предварительно отделяют от соединений, мешающих определению, методом колоночной, газожидкостной хроматографии, ВЭЖХ. При определении Е-витаминной ценности продуктов, в которых a-токоферол составляет более 80% общего содержания токоферолов (мясо, молочные продукты, рыба и др.), часто ограничиваются определением суммы токоферолов. Когда в значительных количествах присутствуют другие токоферолы (растительные масла, зерно, хлебобулочные изделия, орехи), для их разделения используют колоночную хроматографию.

2. Для определения суммы токоферолов может быть использован также флуоресцентный метод. Гексановые экстракты имеют максимум флуоресценции в области 325 нм при длине волны возбуждающего света 292 нм.

3. Для определения индивидуальных токоферолов несомненный интерес представляет метод ВЭЖХ, обеспечивающий в одном процессе как разделение, так и количественный анализ. Метод также характеризуется высокой чувствительностью и точностью. Детектирование проводят по поглощению или по флуоресценции.

Определение витамина D. Количественное определение витамина в продуктах представляет собой чрезвычайно сложную задачу ввиду его низкого содержания, отсутствия чувствительных специфических реакций на витамин D и трудностей отделения его от сопутствующих веществ. До недавнего времени использовались биологические исследования на крысах или цыплятах. Биологические методы основаны на установлении минимального количества исследуемого продукта, излечивающего или предотвращающего рахит у крыс (цыплят), находящихся на рахитогенной диете. Степень рахита оценивается рентгенографически. Это достаточно специфичный и точный метод, позволяющий определять витамин D в концентрации 0,01–0,2 мкг%.

1. При исследовании продуктов с содержанием витамина D свыше 1 мкг% может быть использован фотометрический метод, основанный на реакции кальциферолов с хлоридом сурьмы (образуется продукт, окрашенный в розовый цвет). Метод позволяет определять как холекальциферол (D 3), так и эргокальциферол (D 2). Анализ состоит из следующих операций: омыление (щелочной гидролиз), осаждение стеринов, хроматография (колоночная или распределительная) и фотометрическая реакция с хлоридом сурьмы. Метод пригоден для определения содержания витамина D в рыбьем жире, яйцах, печени трески, икре, сливочном масле, продуктах, обогащенных витамином. Описанный метод трудоемок, длителен.

Витамин D 2 необходимо защищать от света и воздуха, иначе происходит изомеризация. D 3 – более устойчив.

2. Более быстрым, надежным и точным является все чаще применяемый метод ВЭЖХ, который успешно используется при анализе детских и диетических продуктов, обогащенных витаминов D.

3. Кальциферолы характеризуются собственным поглощением в УФ и могут быть определены методом прямой спектрофотометрии.

В последние годы в целях определения витамина D успешно применяются хроматографические методы разделения, особенно тонкослойная и газо-жидкостная хроматография. В экспериментальных исследованиях для изучения обмена витамина D в организме животных и человека широко используются радиохимические методы в сочетании с тонкослойной или колоночной хроматографией на силикагеле или оксиде алюминия.

Определение витамина К. Для определения витамина К применяют физические, химические, биологические методы, а также методы спектрографии, основанные на чувствительности витамина К к УФ-излучению.

Для определения 2-метил-1,4-нафтохинонов предложено много колориметрических методов, основанных на цветных реакциях, которые они дают с рядом реактивов: 2,4-динитрофенилгидразином, N,N-диэтилдитиокарбаматом натрия, солями тетразолия и др. Но все эти методы и ряд других физических и химических методов недостаточно специфичны и полученные с их помощью результаты имеют весьма относительную ценность для определения содержания витамина К в пищевых продуктах, органах и тканях человека и животных. Удовлетворительные результаты дают колориметрические и спектрофотометрические методы в сочетании с хроматографией, очисткой и разделением витаминов К на колонках, на бумаге или в тонком слое адсорбента.