Количественное определение водорастворимых витаминов. Качественные реакции на витамины

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.

Бохан Иван

Людям еще в глубокой древности было известно, что отсутствие некоторых продуктов в пищевом рационе может быть причиной заболеваний.

Отсутствие витаминов в пище может приводить к тяжелым расстройствам в организме. Самым распространенным витамином является витамин С. С давних времен люди страдали от многочисленных тяжелых болезней, причины которых были неизвестны. Одна из таких болезней - цинга, ею обычно болеют люди на Крайнем Севере. Известно, что в экспедиции Васко да Гама от цинги погибло около 60% моряков, такая же судьба постигла русского мореплавателя В. Беринга и многих членов его экипажа в 1741 г., русского полярника Г.Я. Седова в 1914 г. и др. За время существования парусного флота от цинги погибло моряков больше, чем во всех морских сражениях, вместе взятых. И причиной тому был недостаток или гиповитаминоз витамина С.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 25»

Секция естествознания

Определение содержания витамина С в продуктах питания

Выполнил: Бохан Иван

Учащийся 7В класса

Руководитель: Бохан Вера Васильевна, учитель химии

Абакан 2015

Введение ………………………………………………………………………….3

I. Теоретическая часть……………………………………………………………4

История открытия и изучения витамина С………………………………4
Биологическая ценность витамина С……………………………………..5
Суточная потребность в витамине С……………………………………...5
Витаминная недостаточность – авитаминоз……………………………..6
Признаки гипервитаминоза……………………………………………….6
Профилактика авитаминоза……………………………………………....7
Источники витамина С…………………………………………………...8

II. Практическая часть. Количественное определение содержания

Витамина С в продуктах питания йодометрическим методом…..………… 9

Приготовление рабочих растворов для определения витамина С….….9

Испытание растворов на точность………………………………………10

Определение аскорбиновой кислоты в продуктах……………..………10

Обработка полученных результатов ……………………..…………….10

Заключение……………………………………………………………………….11

Литература……………………………………………………………………….12

Приложение………………………………………………………………………13

Введение

В настоящее время из года в год мы опасаемся сезонных заболеваний ОРЗ. Одним из профилактических средств, является витамин С. «По данным отечественных исследователей, недостаток аскорбиновой кислоты у школьников в 2 раза снижает способность лейкоцитов уничтожать попавшие в организм болезнетворные микробы, в результате чего частота острых респираторных заболеваний увеличивается на 26–40%, и наоборот, прием витаминов значительно снижает показатель частоты ОРЗ» Я увидел, что данная тема актуальна и сегодня. Это натолкнуло меня на мысль исследовать это очень важное для человечества вещество.

Целью данной работы является изучение источников витамина С и значение для организма человека.

Для достижения поставленной цели, требуется решить следующие задачи:

Проанализировать литературу по данной теме
Изучить источники витаминов и их функции в организме
Исследовать содержание витамина С в некоторых пищевых продуктах

Объект исследования : пищевые продукты.

Предмет исследования: процессы выявления витамина С в продуктах питания.

Методы исследования: анализ литературы, эксперимент, наблюдение.

Гипотеза: содержание витамина С можно выявить в домашних условиях.

I. Теоретическая часть

1. История открытия и изучения витамина С

Витамин С или аскорбиновая кислота представляет собой белые кристаллы, растворимые в воде и имеющие вкус лимонного сока.

История открытия витамина С связана с цингой. В те далекие времена эта болезнь особенно поражала мореплавателей. Сильные, отважные моряки были бессильны перед цингой, которая к тому же часто вела к смертельному исходу. Болезнь проявлялась общей слабостью, кровоточивостью десен, вследствие чего выпадали зубы, появлялась сыпь, кровоизлияния на коже. Но все же был найден путь излечения. Так, моряки, следуя примеру индейцев, стали пить водный экстракт сосновой хвои, который является кладезем витамина С. В XVIII веке хирург британского флота Дж. Линд показал, что болезнь моряков можно излечить, добавив в их рацион питания свежие овощи и фрукты. Интересен еще другой факт: Альберт фон Сент- Дьердь, первооткрыватель витамина С, на самом деле открыл целый комплекс витаминов.

Огромная заслуга в исследовании его свойств принадлежит Лайнусу Полингу. Лайнус Карл Полинг один из немногих ученых, дважды в своей жизни удостаивавшихся высшей мировой оценки заслуг перед человечеством - Нобелевской премии. Лайнус Полинг - один из основателей современной химии и молекулярной биологии.

Надо отметить, что он является единственным человеком, получившим столь высокие награды единолично, ни с кем их не разделив. Исследованиями ученый занялся в середине 60-х годов. Его первая работа называлась “Витамин С и обычная простуда”. Но какую же волну возмущения и неприятия со стороны фармацевтической и медицинской общественности пришлось выдержать ученому, утверждавшему, что витамин С следует принимать в дозах, в 200 раз превышающих общепринятые! Между тем, Полинг, основываясь, как всегда, на строгих научных данных, призывал оппонентов обратиться к трудам Ирвина Стоуна, доказавшего, что печень большинства млекопитающих, за исключением человека и обезьян, синтезирует витамин С в количестве, пропорциональном весу тела животного. Составив пропорцию для человека, Полинг пришел к упомянутой цифре - доза витамина С, необходимая человеку для повышения сопротивляемости организма, должна в 200 раз превышать то количество, которое поступает с обычной пищей.

Полинг продолжал свои исследования, изучая влияние витамина С на развитие онкологических заболеваний. Поистине настоящий взрыв в американской медицине вызвала его книга “Рак и витамин С”, доказывающей фантастические возможности аскорбиновой кислоты. Именно в то время Лайнус Полинг получил прозвище Человек “Витамин С”. Но, несмотря на насмешки прессы, сопротивление медиков и фармацевтов, ученый продолжал работать. Его убеждения подтвердило время.

2. Биологическая ценность витамина С

Витамин С – мощный антиоксидант. Он играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов, участвует в синтезе коллагена и проколлагена, обмене фолиевой кислоты и железа, а также синтезе стероидных гормонов и катехоламинов. Аскорбиновая кислота также регулирует свертываемость крови, нормализует проницаемость капилляров, необходима для кроветворения, оказывает противовоспалительное и потивоаллергическое действие.

Витамин С является фактором защиты организма oт последствий стресса. Усиливает процессы, увеличивает устойчивость к инфекциям. Уменьшает эффекты воздействия различных аллергенов. Имеется много теоретических и экспериментальных предпосылок для применения витамина С с целью профилактики раковых заболеваний. Известно, что у онкологических больных из-за истощения его запасов в тканях нередко развиваются симптомы витаминной недостаточности, что требует дополнительного их введения.

Существуют данные, показывающие профилактическую роль витамина С в отношении рака толстой кишки, пищевода, мочевого пузыря и эндометрия (Block G., Epidemiology, 1992, 3 (3), 189–191).

Витамин С улучшает способность организма усваивать кальций и железо, выводить токсичные медь, свинец и ртуть.

Важно, что в присутствии адекватного количества витамина С значительно увеличивается устойчивость витаминов В 1 , В 2 , A, E, пантотеновой и фолиевой кислот. Витамин С предохраняет холестерин липопротеидов низкой плотности от окисления и, соответственно, стенки сосудов от отложения окисленных форм холестерина.

Наш организм не может запасать витамин С, поэтому необходимо постоянно получать его дополнительно. Поскольку он водорастворим и подвержен действию температуры, приготовление пищи с термической обработкой его разрушает.

3. Суточная потребность в витамине С

Суточная потребность человека в витамине С зависит от ряда причин: возраста, пола, выполняемой работы, состояния беременности или кормления грудью, климатических условий, вредных привычек.

Болезни, стрессы, лихорадка и подверженность токсическим воздействиям (таким, как сигаретный дым) увеличивают потребность в витамине С.

В условиях жаркого климата и на Крайнем Севере потребность в витамине С повышается на 30-50 процентов. Молодой организм лучше усваивает витамин С, чем пожилой, поэтому у лиц пожилого возраста потребность в витамине С несколько повышается.

Средневзвешенная норма физиологических потребностей составляет 60-100 мг в день. Обычная терапевтическая доза составляет 500-1500 мг ежедневно.[ ]

Для детей:

0-6 мес. - 30 мг

6 мес. до года - 35 мг

1-3 года - 40 мг

4-6 лет - 45 мг

7-10 лет - 45 мг

11-14 лет - 50 мг

Для мужчин и женщин от 15 лет и до 50 суточная потребность около 70 мг.

4. Витаминная недостаточность – авитаминоз

Недостаточность снабжения организма витаминами ведет к его ослаблению, резкий недостаток витаминов – к разрушению обмена веществ и заболеваниям – авитаминозам, которые могут окончиться гибелью организма. Авитаминозы могут возникать не только от недостаточного поступления витаминов, но и от нарушения процессов их усваивания и использования в организме.

По данным руководителя лаборатории витаминов и минеральных веществ Института питания РАМН проф. В.Б. Спиричева, результаты обследований в разных регионах России, показывают, что подавляющее большинство детей дошкольного и школьного возраста испытывает недостаток необходимых для их нормального роста и развития витаминов.

Особенно неблагополучно обстоит дело с витамином С, недостаток которого был выявлен у 80–90% обследованных детей.

При обследовании детей в больницах Москвы, Екатеринбурга, Нижнего Новгорода и других городов дефицит витамина С обнаруживается у 60–70%.

Глубина этого дефицита нарастает в зимне-весенний период, однако у многих детей недостаточная обеспеченность витаминами сохраняется даже в более благоприятные летние и осенние месяцы.

А ведь недостаточное потребление витаминов заметно снижает активность иммунной системы, повышает частоту и усиливает тяжесть респираторных и желудочно-кишечных заболеваний. Недостаточность может быть экзогенная (за счет недостатка аскорбиновой кислоты в продуктах питания) и эндогенная (за счет нарушения всасываемости и усвояемости витамина С в организме человека).

При недостаточности поступления витамина в течение длительного времени может развиваться гиповитаминоз.

5. Признаки гипервитаминоза

Витамин С хорошо переносится даже в высоких дозах.

Однако:

· При слишком больших дозах приема может развится диарея.

· Большие дозы могут вызвать гемолиз (разрушение красных кровяных клеток) у людей, страдающих отсутствием специфического фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Поэтому людям с таким нарушением можно принимать повышенные дозы витамина С только под строгим наблюдением врача.

· Если аскорбиновую кислоту принимать в больших дозах одновременно с аспирином, может возникнуть раздражение желудка, вследствие чего, разовьется язва (аскорбиновая кислота в виде аскорбата кальция имеет нейтральную реакцию и менее агрессивна по отношению к слизистой желудочно-кишечного тракта).

· При применении витамина С с аспирином следует также помнить, что большие дозы аспирина могут привести к усиленному выделению витамина С через почки и потере его с мочой и, следовательно, через некоторое время к дефициту витамина.

· Жевательные конфеты и жевательные резинки с витамином С могут повредить эмаль зубов, следует полоскать рот или чистить зубы после их приема.

6. Профилактика авитаминоза

Комитет экспертов ВОЗ ввел понятие о безусловно допустимой суточной дозе витамина С, которая не превышает 2,5 мг/кг веса тела, и условно допустимой суточной дозе витамина С, которая составляет 7,5 мг/кг (Шилов П.И., Яковлев Т.Н., 1974)

Профилактика витаминной недостаточности заключается в производстве пищевых продуктов, богатых витаминами, в достаточном потреблении овощей и фруктов, правильном хранении пищевых продуктов и рациональной технологической обработке их на предприятиях пищевой промышленности, общественного питания и в быту. При недостатке витаминов - дополнительное обогащение питания витаминными препаратами, витаминизированными пищевыми продуктами массового потребления.

Витамин C назначают при цинге, некоторых заболеваниях желудочно-кишечного тракта, кровотечениях, аллергиях, коллагенозах, атеросклерозе, инфекционных заболеваниях, профилактических интоксикациях.

Исследования позволили утверждать, что высокие дозы витамина C способствуют продлению жизни и улучшению состояния больных определенными видами рака. Имеются данные о том, что очень высокие дозы аскорбиновой кислоты могут препятствовать нормальному оплодотворению, вызвать выкидыши, повышать свертываемость крови, оказывать неблагоприятное действие на функцию почек и поджелудочной железы. Однако опасность передозировки аскорбиновой кислоты преувеличено. Результаты многочисленных исследований позволили считать, что гипервитаминоз C практически не проявляется.

Систематический прием больших доз витамина C снижает риск возникновения рака полости рта, пищевода, гортани, желудка, молочной железы, мозга. Большие дозы витамина C (около 1 г в сутки) несколько снимают крайне опасное воздействие табачного дыма на организм курильщика.

Помимо витаминных препаратов для профилактики гиповитаминоза используются плоды шиповника. Плоды шиповника отличаются относительно высоким содержанием аскорбиновой кислоты (не менее 0,2%) и широко применяются в качестве источника витамина С. Используют собранные в период созревания и высушенные плоды разных видов кустарников шиповника. Они содержат, помимо витамина С, витамины К, Р, сахара, органические, в том числе дубильные, и другие вещества. Применяют в виде настоя, экстрактов, сиропов, пилюль, конфет, драже.

Настой из плодов шиповника готовят следующим образом: 10 г. (1 столовую ложку) плодов помещают в эмалированную посуду, заливают 200 мл (1 стакан) горячей кипяченой воды, закрывают крышкой и нагревают в водяной бане (в кипящей воде) 15 мин, затем охлаждают при комнатной температуре не менее 45 мин, процеживают. Оставшееся сырье отжимают и доводят объем полученного настоя кипяченой водой до 200 мл. Принимают по 1/2 стакана 2 раза в день после еды. Детям дают по 1/3 стакана на прием. Для улучшения вкуса можно к настою прибавить сахар или фруктовый сироп.

Сироп из плодов шиповника готовят из сока плодов различных видов шиповника и экстракта ягод (рябины красной, рябины черноплодной, калины, боярышника, клюквы и др.) с добавлением сахара и аскорбиновой кислоты. Содержит в 1 мл около 4 мг аскорбиновой кислоты, а также витамин Р и другие вещества. Назначают детям (в профилактических целях) по 1/2 чайной или 1 десертной ложке (в зависимости от возраста) 2 – 3 раза в день, запивают водой.

7. Источники витамина С

Первоисточником витаминов служат главным образом растения. В организме человека аскорбиновая кислота не образуется, и отсутствуют ее накопления. Человек и животные получают витамины непосредственно с растительной пищей и косвенно - через продукты животного происхождения. В продуктах животного происхождения витамин С представлен незначительно (печень, надпочечники, почки). Значительное количество аскорбиновой кислоты содержится в продуктах растительного происхождения например, цитрусовые, овощи листовые зеленые, дыня, брокколи, брюссельская капуста, цветная и кочанная капуста, черная смородина, болгарский перец, земляника, помидоры, яблоки, абрикосы, персики, хурма, облепиха, шиповник, рябина, печеный картофель в «мундире». Травы, богатые витамином С: люцерна, коровяк, корень лопуха, песчанка, очанка, семя фенхеля, пажитник сенной, хмель, хвощ, ламинария, мята перечная, крапива, овес, кайенский перец, красный перец, петрушка, сосновые иглы, тысячелистник, подорожник, лист малины, красный клевер, плоды шиповника, шлемник, листья фиалки, щавель. Нормы содержания витамина С в некоторых пищевых продуктах (в мг на 100 г) смотри в приложении 1.

На содержание витамина C в пищевых продуктах значительное влияние оказывает хранение продуктов и их кулинарная обработка. Витамин C быстро разрушается в очищенных овощах, даже если они погружены в воду. Соление и маринование разрушают витамин C. Кулинарная обработка, как правило, приводит к снижению содержания аскорбиновой кислоты в продукте. Витамин C лучше сохраняется в кислой среде.

Аскорбиновую кислоту можно получать и синтетическим путем, ее выпускают в виде порошка, драже, таблеток с глюкозой и т. д. Аскорбиновая кислота входит в состав различных поливитаминных препаратов.

Помните, что лишь немногие люди и особенно дети едят достаточно фруктов и овощей, которые являются главными пищевыми источниками витамина. Еще больше его сгорает в организме под влиянием стресса, курения и других источников повреждения клеток, наподобие дыма и смога. Повсеместно используемые медикаменты, вроде аспирина в огромной степени лишают наш организм тех количеств витамина, которые нам все-таки удалось получить.

II. Практическая часть. Количественное определение содержания витамина С в продуктах питания йодометрическим методом

У аскорбиновой кислоты есть свойство, которого нет у всех остальных кислот: быстрая реакция с йодом. Поэтому мы использовали к оличественное определение содержания витамина С в продуктах питания йодометрическим методом.

Одна молекула аскорбиновой кислоты - С 6 Н 8 О 6 , реагирует с одной молекулой йода – I 2 .

1. Приготовление рабочих растворов для определения витамина С

Для определения витамина С в соках и других продуктах необходимо взять аптечную йодную настойку с концентрацией йода 5 %, т.е. 5 г в 100 мл. Однако, аскорбиновой кислоты в некоторых соках может так мало, что на титрование определенного объема сока (например, 20 мл) уходит всего 1-2 капли йодной настойка. При этом ошибка анализа оказывается очень большой. Чтобы результат был точнее, нужно брать много сока, либо разбавить йодную настойку. В обоих случаях число капель йода, израсходованных на титрование, увеличивается, и анализ будет точнее.

Для анализа фруктовых соков удобно к 1 мл йодной настойки добавить прокипяченной воды до общего объема 40 мл, то есть разбавить настойку в 40 раз и 1 мл его соответствует 0,88 мг аскорбиновой кислоты.

Чтобы узнать, сколько будет израсходовано на титрование йодной настойки необходимо вначале определить объём 1 капли: с помощью шприца отмерим 1 мл разбавленного раствора йода и посчитаем, сколько капель из обычной пипетки содержится в этом объеме. В одной капе содержится 0.02 мл.

Далее готовим крахмальный клейстер: для этого вскипятим ½ кружки воды, пока вода нагревается, размешаем 1/4 чайную ложку крахмала с ложкой холодной воды, так чтобы не было комочков. Выльем в кипящую воду и охладим.

2. Испытание растворов на точность.

Прежде чем приступить к анализу продуктов, испытаем наш раствор на точность. Для этого возьмем 1 таблетку чистого витамина, 0.1 г, растворим ее в 0.5 л кипяченой воды. Возьмем для опыта 25 мл, что соответствует содержанию витамина в 20 раз меньшей чем в таблетке. Дольем к этому раствору 1/2 чайной ложки крахмального клейстера и по каплям, добавим раствор йода до синего цвета. Определяем число капель и следовательно, объём израсходованного раствора йода, рассчитываем содержание витамина в растворе по формуле: 0.88* V=А мг, где V- объём раствора йода. В исходной таблетке А – в 20 раз больше, то А* 20= содержание аскорбиновой кислоты в таблетке. Результаты показали, что на титрование ушло 6 мл раствора что соответствует 5.28 мг витамина, домножив на 20 находим цифру 105.6 . Это означает что точность нашего анализа вполне достаточна

3. Определение аскорбиновой кислоты в продуктах

Мы взяли 25 мл исследуемого продукта добавили крахмала. Затем провели титрование раствором йода исследуемой жидкости до появления устойчивого синего окрашивания крахмала, которое говорит о том, что вся аскорбиновая кислота окислилась (Смотри приложение 2). Записали количество раствора йода, пошедшего на титрование, и произвели расчёт. Для этого мы составили пропорцию, зная что 1 мл 0,125%-ного раствора йода окисляет 0,875 мг аскорбиновой кислоты.

4. Обработка полученных результатов

На титрование 25 мл сока лимона ушло 7.1 мл раствора йода. Составили пропорцию:

1 мл йодног о раствора – 0,875 мг аскорбиновой кислоты

7.1 мл – X

X= 7.1 * 0,875/1=6.25 (мг)

Итак, в 25 мл сока содержится 6.25 мг аскорбиновой кислоты. Тогда в 100 мл сока содержится 6.25*100/25=25 мг

Подобным образом мы рассчитали содержание витамина С в остальных продуктах. Полученные данные занесли в таблицу1

Таблица 1. Результаты исследований

Анализируемый продукт	Количество сока для анализа	Объем раствора йода (в мл)	Количество витамина С в 25 мл сока	Количество витамина С в 100мл
Сок лимона (свежевыжатый)			6,25
Сок апельсиновый из упаковки				15,2
Перец красный сладкий		22,7
Сок яблока (зимний сорт)		0,45
Отвар шиповника		109,4	96,25
Аскорбиновая кислота (в таблетках)		28,4
Капуста белокочанная

Таким образом, в ходе выполнения работы, мы пришли к практическому выводу, что витамином С, который необходим для укрепления иммунной системы организма человека, наиболее богатые продукты – отвар шиповника, перец красный, капуста и лимон. Мы бы рекомендовали самое простое – готовить настой из плодов шиповника. Он очень вкусный, особенно с мёдом или фруктовым сиропом, поэтому его с удовольствием можно пить.

Из плодов шиповника можно также готовить сироп, добавляя к ним ягоды красной и черноплодной рябины, калины, клюквы, боярышника. Такой сироп можно употреблять по 1 ст.л. 3 раза в день, а маленьким детям давать 0,5-1 ч.л. – это обеспечит профилактику многих заболеваний.

Заключение

На основании исследуемой литературы и проделанной работы можно сделать следующие выводы:

Витамины – это важнейший класс незаменимых пищевых веществ. Говоря о витаминах, можно сказать, что важны они все, но витамин С - аскорбиновую кислоту , большинство биохимиков считают одним из величайших чудес живой природы. Молекула аскорбиновой кислоты настолько проста, активна и подвижна, что она способна легко преодолевать множество препятствий, участвуя в различных процессах жизнедеятельности.
Для получения организмом достаточного витамина С необходимо есть либо местные овощи, либо полученную синтетическим путем аскорбиновую кислоту.
Витамин С является одним из самых мощных антиоксидантов, и впервые он был выделен из сока лимона. Он прекрасно растворяется в воде, и это даёт ему ряд преимуществ – например, благодаря этому свойству витамин С может легко и быстро проникать туда, куда нужно, помогать иммунной системе ликвидировать сбои в организме, и запускать процессы, необходимые для здоровья и жизни человека. Однако это же свойство делает его уязвимым – аскорбиновая кислота разрушается при тепловой обработке продуктов.
Исследовать содержание витамина С в пищевых продуктах можно не прибегая к помощи специальной лаборатории, а сделать это в домашних условиях, что подтверждает выдвинутую нами гипотезу.
Витамин С – аскорбиновая кислота, обнаружен во фруктах и овощах при помощи раствора йода.
Наибольшее количество витамина С содержится в свежих овощах и фруктах, особенно в плодах шиповника, красном перце, лимоне.

Литература

Дудкин М. С., Щелкунов Л. Ф. Новые продукты питания. - М.: Наука, 1998.
Леенсон И. Занимательная химия, - М.:Росмен, 1999.
Скурихин И. М., Нечаев А. П. Все о пище с точки зрения химика. ‒ М.: Высшая

школа, 1991.

Смирнов М.И. «Витамины», М.: «Медицина» 1974 год.
Тюренкова И.Н. «Растительные источники витаминов», Волгоград 1999 .
Химический состав пищевых продуктов / Под ред. И. М. Скурихина, М. Н. Волгарева. ‒ М.: Агропромиздат, 1987.
. http://vitamini.solvay-pharma.ru/encyclopedia/info.aspx?id=13
.http://kref.ru/infohim/138679/3.html
“Энциклопедический словарь юного химика” - Москва 1990 Педагогика,650с.
http://vitamini.solvay-pharma.ru/encyclopedia/info.aspx?id=13

Приложение 1

		Наименование пищевых продуктов	Количество аскорбиновой кислоты
Овощи		Фрукты и ягоды
Баклажаны		Абрикосы
Горошек зеленый консервированный		Апельсины
Горошек зеленый свежий		Арбуз
Кабачки		Бананы
Капуста белокочанная		Брусника
Капуста квашеная		Виноград
Капуста цветная		Вишня
Картофель лежалый		Гранат
Картофель свежесобранный		Груша
Лук зеленый		Дыня
Морковь		Земляника садовая
Огурцы		Клюква
Перец зеленый сладкий		Крыжовник
Перец красный		Лимоны
Редис		Малина
Редька		Мандарины
Репа		Персики
Салат		Слива
Томатный сок		Смородина красная
Томат-паста		Смородина черная
Томаты красные		Черника
Хрен	110-200	Шиповник сушеный	До 1500
Чеснок	Следы	Яблоки, антоновка
Шпинат		Яблоки северных сортов
Щавель		Яблоки южных сортов	5-10
Молочные продукты
Кумыс		Молоко кобылье
Молоко козье		Молоко коровье

Приложение 2

Исследование сока раствором йода на содержание витамина С

Методы количественного определения витаминов основаны на их физико-химических свойствах, таких как окислительно-восстановительные свойства, способность флуоресцировать в УФ-свете. Применяют различные методы определения: титрометрические, фотоколориметрические, спектрофотометрические, флуорометрические и др.

Количественное определение витамина К

Витамин К в листьях крапивы определяют методом СФМ (таблица 3).

Таблица 3 . Количественное определение витамина K в листьях крапивы (авторский метод)

Количественное определение БАВ в плодах шиповника.

Аскорбиновую кислоту можно определять титрометрическим методом, который основан на восстановлении 2,6-дихлорфенолиндофенола. С этим же реактивом можно провести фотоколориметрическое определение аскорбиновой кислоты. Для этого проводят экстракцию сырья 2 % метафосфорной кислотой, добавляют раствор 2,6-дихлорфенолиндофенола. Через 35 сек. проводят фотоколориметрирование. Параллельно колориметрируют контрольный раствор 2 % метафосфорная кислота с 2,6-дихлорфенолиндофенолом. Интенсивность окраски пропорциональна количеству аскорбиновой кислоты.

Количественное определение аскорбиновой кислоты можно провести фотоколориметрическим методом с помощью гексацианоферрита калия. В кислой среде аскорбиновая кислота восстанавливает гексацианоферрит калия до гексацианоферрата калия, который в присутствии ионов железа (Ш) образует берлинскую лазурь, с последующим ее фотоколориметрированием.

Метод количественного определения аскорбиновой кислоты (по ГФ XI, вып. 2, стр. 294) основан на ее способности окисляться до дегидроформы раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята и восстанавливать последний до лейкоформы. Точка эквивалентности устанавливается появлением розового окрашивания, которое свидетельствует об отсутствии восстановителя, т. е кислоты аскорбиновой (2,6-дихлорфенолиндофенол имеет в щелочной среде синее окрашивание, в кислой - красное, а при восстановлении обесцвечивается):

1. Определение содержания аскорбиновой кислоты. (таблица 4). Из грубо измельченной аналитической пробы плодов берут навеску массой 20 г, помещают в фарфоровую ступку, где тщательно растирают со стеклянным порошком (около 5 г), постепенно добавляя 300 мл воды, и настаивают 10 мин. Затем смесь размешивают и извлечение фильтруют. В коническую колбу вместимостью 100 мл вносят 1 мл полученного фильтрата, 1 мл 2%раствора хлористоводородной кислоты, 13 мл воды, перемешивают и титруют из микробюретки раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия (0,001 моль/л) до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 30-60 с. Титрование продолжают не более 2 мин. В случае интенсивного окрашивания фильтрата или высокого содержания в нем аскорбиновой кислоты [расход раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолятанатрия (0,001 моль/л) более 2 мл], обнаруженного пробным титрованием, исходное извлечение разбавляют водой в 2 раза или более.

где 0,000088 - количество аскорбиновой кислоты, соответствующее 1мл раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия (0,001 моль/л), в граммах; V - объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия (0,001 моль/л), пошедшего на титрование, в миллилитрах; m - масса сырья в граммах; W - потеря в массе при высушивании сырья в процентах.

Примечания . Приготовление раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия (0,001 моль/л): 0,22 г 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия растворяют в 500 мл свежепрокипяченной и охлажденной воды при энергичном взбалтывании (для растворения навески раствор оставляют на ночь). Раствор фильтруют в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора водой до метки. Срок годности раствора не более 7 сут при условии хранения в холодном, темном месте.

Установка титра. Несколько кристаллов (3-5) аскорбиновой кислоты растворяют в 50 мл 2 % раствора серной кислоты; 5 мл полученного раствора титруют из микробюретки раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия до появления розового окрашивания, исчезающего в течение 1-2 нед. Другие 5 мл этого же раствора аскорбиновой кислоты титруют раствором калия йодата (0,001 моль/л) в присутствии нескольких кристаллов (около 2 мг) калия йодида и 2-3 капель раствора крахмала до появления голубого окрашивания. Поправочный коэффициент вычисляют по формуле:

где V - объем раствора калий йодата (0,001 моль/л), пошедшего на титрование, в миллилитрах; V1-объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, пошедшего на титрование, в миллилитрах.

2. Определение содержания свободных органических кислот. Аналитическую пробу сырья измельчают до размера частиц, проходящих сквозь сито с отверстиями диаметром 2 мм. 25 г измельченных плодов шиповника помещают в колбу вместимостью 250 мл, заливают 200 мл воды и выдерживают в течение 2 ч на кипящей водяной бане, затем охлаждают, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл, доводят объем извлечения водой до метки перемешивают. Отбирают 10 мл извлечения, помещают в колбу вместимостью 500 мл, прибавляют 200-300 мл свеже-прокипяченной воды, 1 мл 1% спиртового раствора фенолфталеина, 2 мл 0,1 % раствора метиленового синего и титруют раствором натра едкого (0,1 моль/л) до появления в пене лилово- красной окраски.

где 0,0067-количество яблочной кислоты, соответствующее 1 мл раствора натра едкого (0,1 моль/л), в граммах; V - объем раствора натра едкого (0,1 моль/л), пошедшего на титрование, в миллилитрах; m - масса сырья в граммах; W - потеря в массе при высушивании сырья в процентах.

Таблица 4. Количественное определение аскорбиновой кислоты в плодах шиповника (фармакопейный метод)

Количественное определение химических веществ в цветках календулы.

Каротиноиды определяют в лекарственном сырье фотоколориметрическим методом, основанном на измерении интенсивности их природной окраски. Разработан спектрофотометрический метод определения каротиноидов. Каротиноиды из сырья экстрагируют петролейным эфиром, затем хроматографируют на пластинке "Силуфол" в системе петролейный эфир-бензол-метанол (60:15:4), элюируют хлороформом и спектрофотометрируют при длине волны 464 нм (-каротин) при 456 нм (в-каротин).

1. Около 1 г (точная навеска) измельченных цветков ноготков, просеянных сквозь сито с отверстиями размером 1 мм, помещают в коническую колбу вместимостью 250 мл, прибавляют 50 мл спирта 70 %, колбу закрывают пробкой, взвешивают (с погрешностью ± 0,01 г) и оставляют на 1 ч. Затем колбу соединяют с обратным холодильником, нагревают, поддерживая слабое кипение в течение 2 ч. После охлаждения колбу с содержимым вновь закрывают той же пробкой, взвешивают и потерю в массе восполняют растворителем. Содержимое колбы тщательно взбалтывают и фильтруют через сухой бумажный фильтр, отбрасывая первые 20 мл, в сухую колбу вместимостью 200 мл (раствор А).
1 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 25 мл, прибавляют 5 мл раствора алюминия хлорида, 0,1 мл кислоты уксусной и доводят объем раствора спиртом 96 % до метки и оставляют на 40 минут (раствор Б).

Через 40 минут измеряют оптическую плотность испытуемого раствора Б и раствора стандартного образца Б 1 на спектрофотометре в максимуме поглощения при длине волны (408 + 2) нм в кювете с толщиной слоя 10 мм, используя растворы сравнения для испытуемого раствора и стандартного образцов.

где: А - оптическая плотность испытуемого раствора;

А о - оптическая плотность раствора стандартного образца рутина;

а - навеска сырья, г;

а о - навеска стандартного образца рутина, г;

W - влажность сырья, %;

Допускается проводить определение содержания суммы флавоноидов с использованием удельного показателя поглощения рутина.

ГОСТ Р 54635-2011

Группа Н59

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПРОДУКТЫ ПИЩЕВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

Метод определения витамина А

Functional food products. Method of vitamin A determination

ОКС 67.050
ОКСТУ 9109

Дата введения 2013-01-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом N 184-ФЗ "О техническом регулировании" от 27 декабря 2002 г. , а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Учреждением Российской академии медицинских наук Научно-исследовательским институтом питания

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 36 "Функциональные пищевые продукты"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2011 г. N 784-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на функциональные пищевые продукты и устанавливает метод определения массовой доли витамина А в виде ретинола, ацетата ретинола, пальмитата ретинола с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (далее - ВЭЖХ).

Диапазон измерений массовой доли витамина А составляет от 0,5 до 10,0 млн.

Примечание - Настоящий стандарт допускается распространять на пищевые продукты при условии соблюдения диапазона измерений.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике

ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006 * Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий
________________
ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009

ГОСТ Р 51652-2000 Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия

ГОСТ Р 52062-2003 Масла растительные. Правила приемки и методы отбора проб

ГОСТ Р 52179-2003 Маргарины, жиры для кулинарии, кондитерской, хлебопекарной и молочной промышленности. Правила приемки и методы контроля

ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения

ГОСТ Р 53228-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 1770-74 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 4166-76 Реактивы. Натрий сернокислый. Технические условия

ГОСТ 4517-87 Реактивы. Методы приготовления вспомогательных реактивов и растворов, применяемых при анализе

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 9293-74 Азот газообразный и жидкий. Технические условия

ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия

ГОСТ 13496.0-80 * Комбикорма, сырье. Методы отбора проб
________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ Р ИСО 6497-2011 , здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 14919-83 Электроплиты, электроплитки и жарочные электрошкафы бытовые. Общие технические условия

ГОСТ 16317-87 Приборы холодильные электрические бытовые. Общие технические условия

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 19627-74 Гидрохинон (парадиоксибензол). Технические условия

ГОСТ 24363-80 Реактивы. Калия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 26809-86 Молоко и молочные продукты. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб канализу

ГОСТ 27025-86 Реактивы. Общие указания по проведению испытаний

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний

ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 52349 , а также следующий термин с соответствующим определением:

4 Сущность метода

Определение витамина А в экстракте, полученном из анализируемой пробы, проводят разделением методом ВЭЖХ с последующим фотометрическим или флуориметрическим детектированием. При необходимости экстракт получают после щелочного гидролиза анализируемой пробы.

Количественный анализ проводят методом внешнего стандарта с использованием площади или высоты пиков ретинола, ацетата ретинола, пальмитата ретинола.

5 Требования безопасности

5.1 Условия безопасного проведения работ

При выполнении испытаний необходимо соблюдать требования пожарной безопасности, установленные ГОСТ 12.1.004 , электробезопасности - ГОСТ Р 12.1.019 , техники безопасности при работе с реактивами - ГОСТ 12.1.007 , а также требования, изложенные в технической документации на спектрофотометр, хроматограф, другие приборы и оборудование.

Помещение, в котором проводят испытания, должно быть снабжено приточно-вытяжной вентиляцией. Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005 .

При работе с газовыми баллонами необходимо руководствоваться .

5.2 Требования к квалификации оператора

К выполнению испытаний и обработке результатов допускаются лица с высшим или средним специальным образованием по профессиям: химик, инженер-химик, техник, лаборант, с опытом работы в химической лаборатории. Первое применение метода в лаборатории следует проводить под наблюдением квалифицированного специалиста в области ВЭЖХ.

6 Условия выполнения испытания

6.1 Общие условия

Испытания проводят в нормальных лабораторных условиях: температура окружающей среды - (25±5) °С; относительная влажность - (65±15)%; частота переменного тока - (50±5) Гц; напряжение в сети - (220±10) В.

При приготовлении и хранении растворов следует выполнять требования ГОСТ 27025 , ГОСТ 4517 .

Для предотвращения разрушения витамина А анализ испытуемого материала и стандартов проводят в присутствии антиоксиданта (аскорбиновой кислоты, гидрохинона, пирогаллола), предохраняя пробы от попадания на них прямого солнечного света.

6.2 Условия фотометрических измерений

Условия фотометрических измерений приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Условия фотометрических измерений


Витамин А	Растворитель	Длина волны, нм	Удельный коэффициент поглощения
Ретинол
Ретинола ацетат
Ретинола пальмитат	2-пропанол

6.3 Условия хроматографического анализа

Температура хроматографической колонки: 25 °С или температура окружающей среды.

Скорость потока подвижной фазы: 0,7 см/мин (ориентировочное значение).

Объем вводимой пробы: 50·10 см.

Подвижная фаза: смесь ацетонитрила, метилового спирта, метилена хлористого в объемном соотношении 50:45:5.

Проверку оптимальности условий хроматографического разделения осуществляют путем хроматографического анализа смешанного раствора ретинола, ацетата ретинола, пальмитата ретинола с массовой концентрацией каждого вещества не менее 0,4 мкг/см. Данный смешанный раствор готовят из основных растворов ретинола, ацетата ретинола, пальмитата ретинола по аналогии с методикой приготовления рабочих растворов по 8.1.2. Эффективность хроматографического разделения признается удовлетворительной, если коэффициент разделения соседних пиков ретинола, ацетата ретинола, пальмитата ретинола составляет не менее 1,3. В противном случае для достижения требуемой эффективности разделения экспериментальным путем подбирают скорость потока подвижной фазы или проводят испытания других колонок.

7 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы

7.1 Для определения содержания массовой доли витамина А применяют следующие средства измерений, вспомогательное оборудование и материалы:

- весы по ГОСТ Р 53228 , обеспечивающие точность взвешивания с пределами допускаемой абсолютной погрешности ±0,1 мг;

- спектрофотометр со спектральным диапазоном работы от 190 до 1100 нм, основной погрешностью измерений коэффициента пропускания не более 1%;

- кюветы кварцевые с длиной оптического пути 1 см;

- хроматограф высокоэффективный жидкостный, включающий следующие элементы: насос; устройство для ввода проб; флуориметрический детектор (длины волн, нм: возбуждения - 325 нм, эмиссии - 470 нм) или спектрофотометрический детектор (длина волны детектирования - 325 нм) с уровнем шумов не более 10 единиц оптической плотности и относительной погрешностью измерений не более 10%; колонку аналитическую для ВЭЖХ диаметром 0,30-0,46 см, длиной 10-25 см, заполненную октадецилсиликагелем с размером частиц 5 мкм; регистрирующее устройство - интегратор или самописец, позволяющий проводить измерение площади (или высоты) пика с погрешностью не более 1%; программное обеспечение для обработки полученных результатов измерений;

- фильтры для фильтрования подвижной фазы и анализируемых растворов (например, с размером пор 0,45 мкм);

- микрошприц типа "Гамильтон" вместимостью 0,1 см для ввода проб в жидкостный хроматограф;

- пипетки градуированные 1(2,3)-1(2)-1-0,5(1,2,5,10,25) по ГОСТ 29227 или дозаторы автоматические с аналогичными или изменяемыми объемами доз с относительной погрешностью дозирования не более ±1%;

- цилиндры 1-50(100,250)-1(2) по ГОСТ 1770 ;

- колбы мерные 2-50(100,250,500,1000)-2 по ГОСТ 1770 ;

- пробирки мерные с притертыми пробками П-2-5(10,15,20,25)-0,1(0,2)ХС по ГОСТ 1770 ;

- стаканы В(Н)-1-50(100,150,250)ТХС по ГОСТ 25336 ;

- колбы круглодонные К-1-100(250,500)-29/32ТС по ГОСТ 25336 ;

- воронки В-36(56)-80ХС, В-75-110(140)ХС, В-100-150ХС по ГОСТ 25336 ;

- линейка металлическая с ценой деления 1 мм по ГОСТ 427 ;

- встряхиватель для колб и пробирок с диапазоном частот колебаний платформ 100-150 колебаний в минуту;

- центрифуга, обеспечивающая 4-6 тыс. об/мин;

- баня водяная с регулятором нагрева, поддерживающая температуру от 40 ° до 100 °С;

- баня ультразвуковая лабораторная рабочим объемом не менее 2 дм;

- испаритель ротационный с диапазоном рабочего давления от 7 мм рт.ст. до 760 мм рт.ст. (от 9·10 Па до 10·10 Па) или насос водоструйный по ГОСТ 25336 ;

- холодильники стеклянные лабораторные по ГОСТ 25336 ;

- термометр лабораторный жидкостный диапазоном температур от 0 °С до 100 °С, ценой деления шкалы 1 °С по ГОСТ 28498 ;

- баллон с газообразным азотом по ГОСТ 9293 , ос.ч., и по ;

- бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026 ;

- плитка электрическая закрытого типа по ГОСТ 14919 ;

- мельница лабораторная электрическая;

- холодильник бытовой по ГОСТ 16317 .

7.2 При выполнении измерений применяют следующие реактивы и материалы:

- спирт этиловый абсолютный () массовой долей основного вещества не менее 99,9%;

- спирт этиловый ректификованный () массовой долей основного вещества не менее 96% или по ГОСТ Р 51652 , ГОСТ 18300 ;

- спирт метиловый () массовой долей основного вещества не менее 99,9%;

- ацетонитрил () массовой долей основного вещества не менее 99,8%;

- метилен хлористый () массовой долей основного вещества не менее 99,8%;

- н-гексан () массовой долей основного вещества не менее 99%;

- этилацетан () массовой долей основного вещества не менее 99% или по ГОСТ 8981 ;

- пропанол-2 () массовой долей основного вещества не менее 99%;

- эфир петролейный, перегнанный при температуре (50±10) °С, очищенный от перекисей;

- эфир диэтиловый, очищенный от перекисей, содержащий 0,1% пирогаллола, по ;

- калия гидроокись (КОН) по ГОСТ 24363 , х.ч. или ч.д.а., раствор КОН массовой долей 50%;

- натрий сернокислый () безводный массовой долей основного вещества не менее 99,5% или по ГОСТ 4166 , х.ч.;

- воду дистиллированную по ГОСТ 6709 ;

- кислоту аскорбиновую () по или , х.ч.;

- гидрохинон () массовой долей основного вещества не менее 99% или по ГОСТ 19627 ;

- пирогаллол () массовой долей основного вещества не менее 99%;

- бутилгидрокситолуол () массовой долей основного вещества не менее 99%;

- ретинол ()=286,5 г/моль, массовой долей основного вещества не менее 90%;

- ретинола ацетат ()=328,5 г/моль, массовой долей основного вещества не менее 90% или по ;

- ретинола пальмитат ()=524,9 г/моль, массовой долей основного вещества не менее 90% или по .

7.3 Допускается применение других средств измерений, вспомогательного оборудования, не уступающих вышеуказанным по метрологическим и техническим характеристикам и обеспечивающих необходимую точность измерения, а также реактивов и материалов по качеству не хуже вышеуказанных.

8 Подготовка к выполнению измерений

8.1 Приготовление растворов

8.1.1 Основные стандартные растворы

Растворяют около 50 мг ретинола (или ретинола ацетата, или ретинола пальмитата) в 50 см абсолютного этилового спирта. Массовая концентрация ретинола (или ретинола ацетата, или ретинола пальмитата) в растворе составляет примерно 1,0 мг/см. Далее 2 см раствора ретинола (или ретинола ацетата, или ретинола пальмитата) с помощью пипетки помещают в мерную колбу объемом 50 см и доводят до метки спиртом этиловым абсолютным. Массовая концентрация соединений в полученных основных стандартных растворах составляет примерно 40 мкг/см.

8.1.2 Градуировочные растворы

Из основных стандартных растворов готовят не менее четырех градуировочных растворов ретинола (или ретинола ацетата, или ретинола пальмитата) в диапазоне массовых концентраций 0,4-4,0 мкг/см путем точного разведения основных стандартных растворов спиртом этиловым абсолютным в мерной колбе вместимостью 50 см.

Определение массовой концентрации ретинола (или ретинола ацетата, или ретинола пальмитата), (мкг/см) проводят после измерения оптической плотности градуировочных растворов в кварцевой кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см на спектрофотометре при оптимальной длине волны и вычисляют по формуле

где - значение оптической плотности градуировочного раствора;

- значение оптической плотности градуировочного раствора в абсолютном этиловом спирте или 2-пропаноле массовой концентрации 1 г в 100 см при толщине поглощающего слоя 1 см, приведенное в таблице 1;

10 - коэффициент пересчета;

- коэффициент, учитывающий поглощение сопутствующих компонентов при измерении , вычисляемый по формуле

где - площадь пика стандартного вещества при проведении ВЭЖХ анализа, mAU·с (AU·с);

- сумма площадей пиков сопутствующих компонентов при проведении ВЭЖХ анализа стандартного вещества, mAU·с (AU·с).

Все растворы в ходе приготовления и анализа тщательно защищают от воздействия ультрафиолетового излучения. Растворы ретинола хранят при температуре ниже 4 °С в течение 2 мес. Свежеприготовленные растворы ретинола ацетата или ретинола пальмитата используют для измерений в течение 2-3 ч при комнатной температуре.

8.2 Отбор и подготовка проб

8.2.1 Отбор проб проводят по ГОСТ 13496.0 , ГОСТ 26809 , ГОСТ Р 52062 , ГОСТ Р 52179 .

8.2.2 Крупные частицы средней пробы, выделенной методом квартования из лабораторной пробы, измельчают с использованием подходящего оборудования (например, лабораторной мельницы) до такого состояния, чтобы весь продукт проходил через сито с отверстиями диаметром 1 мм. Размолотую пробу тщательно перемешивают.

Анализируемые пробы гомогенизируют, избегая воздействия повышенной температуры.

8.2.3 Пищевые продукты на масложировой основе с массовой долей воды 1% и менее, обогащенные ацетатом ретинола или пальмитатом ретинола

2-5 г анализируемой пробы переносят в мерную колбу вместимостью 25 см, растворяют в 10-15 см н-гексана, используя ультразвуковую баню для ускорения растворения. Раствор доводят до метки н-гексаном. При необходимости раствор можно использовать для последующего разведения н-гексаном. Затем аликвоту гексанового раствора упаривают в токе азота и сухой остаток перерастворяют в элюенте.

8.2.4 Пищевые продукты на масложировой основе с массовой долей воды не более 20%, обогащенные ацетатом ретинола или пальмитатом ретинола

2-5 г анализируемой пробы растворяют при интенсивном перемешивании в 10-15 см н-гексана, используя ультразвуковую баню для ускорения растворения. Удаляют избыток воды добавлением безводного сульфата натрия. Содержимое колбы фильтруют через бумажный фильтр для отделения нерастворившегося осадка. Колбу промывают дважды 5 см н-гексана. Фильтраты собирают в мерную колбу вместимостью 25 см. Раствор доводят до метки н-гексаном. Затем аликвоту гексанового раствора упаривают в токе азота и сухой остаток перерастворяют в элюенте.

8.2.5 Другие пищевые продукты, обогащенные ацетатом ретинола или пальмитатом ретинола

Для проведения щелочного гидролиза 1-30 г анализируемой пробы сухого или жидкого материала помещают в круглодонную колбу вместимостью 100-500 см. К сухому материалу добавляют 5-20 см воды и нагревают на водяной бане при температуре 60 °С - 70 °С при перемешивании в течение 5 мин. Затем прибавляют 50-150 см этилового ректификованного спирта (или метилового спирта), 0,2-1,0 г антиоксиданта (аскорбиновой кислоты, гидрохинона, бутилгидрокситолуола), 4-40 см 50%-ного раствора гидроокиси калия и нагревают в течение 15-45 мин на водяной бане с обратным холодильником при температуре 80 °С-100 °С.

Рекомендуемые соотношения испытуемого материала и реактивов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Рекомендуемые соотношения испытуемого материала и реактивов


Массовая доля витамина А, млн	Навеска испытуемого материала, г	Объем этанола, см	Объем 50%-ного раствора KОН, см
От 0,1-1,0 включ.
Св. 1,0-5,0 включ.
Св. 5,0-10,0 включ.

При проведении щелочного гидролиза при комнатной температуре в течение не менее 16 ч используют вышеуказанные соотношения материала и реактивов.

Если после охлаждения на поверхности смеси остается слой масла или жира, то объем добавленного раствора KОН и время проведения щелочного гидролиза увеличивают.

После окончания гидролиза содержимое колбы быстро охлаждают до (20±5) °С и количественно переносят в делительную воронку. Колбу ополаскивают водой, объем которой равен объему добавленного этилового спирта (или метилового), и воду сливают в ту же воронку. Витамин А экстрагируют диэтиловым (или петролейным) эфиром, н-гексаном, н-гексаном с добавкой диэтилового (или петролейного) эфира в объемном соотношении 1:1 в течение двух минут. Для учета возможной неполной экстракции витамина А следует использовать метод добавок стандартов.

Экстракцию повторяют три-четыре раза порциями экстрагента 50-100 см. Объединенный экстракт отмывают от щелочи три-четыре раза порциями воды 50-150 см до исчезновения щелочной реакции промывных вод (по универсальной индикаторной бумаге).

Для удаления воды экстракт фильтруют через фильтр с 2-5 г безводного сульфата натрия. Далее экстракт упаривают досуха, используя роторный испаритель при температуре не выше 50 °С и затем перерастворяют в элюенте. При необходимости раствор можно использовать для последующего разведения.

Раствор, полученный по 8.2.3 (8.2.4, 8.2.5), анализируют методом ВЭЖХ. Массу анализируемой пробы и объем растворителя подбирают таким образом, чтобы концентрация определяемых веществ в анализируемом растворе находилась в диапазоне от 0,4 до 4,0 мкг/см.

8.3 Подготовка жидкостного хроматографа

Подготовку жидкостного хроматографа к работе осуществляют в соответствии с инструкцией по эксплуатации оборудования. Перед началом работы колонку промывают элюентом.

8.4 Построение градуировочной зависимости

Процедуры построения градуировочной зависимости выполняют в соответствии с руководством по эксплуатации оборудования. Проводят хроматографический анализ всех градуировочных растворов, приготовленных по 8.1.2.

Градуировочный график строят в координатах "аналитический сигнал" - "массовая концентрация витамина в градуировочном растворе, мкг/см". Для каждого анализируемого градуировочного раствора проводят два параллельных измерения и находят среднеарифметическое значение. Различие между измеренными значениями аналитических сигналов и значениями времени удерживания не должно превышать 5% от средних значений. Линейные участки градуировочного графика должны соответствовать всему диапазону определяемых массовых концентраций витамина А.

Коэффициент градуировочного графика , мкг/см/(mAU·с) или мкг/см/(AU·с) определяют как среднеарифметическое значение коэффициентов , вычисляемых по формуле

где - массовая концентрация стандартных веществ в -м градуировочном растворе, мкг/см;

- площадь (высота) аналитического сигнала при анализе -го градуировочного раствора, mAU·с (AU·с) или высота пика, мм.

Правильность построения градуировочной зависимости контролируется значением достоверной аппроксимации 0,997.

Градуировка проводится в следующих случаях: на этапе освоения метода, при изменении условий хроматографического анализа или при выявлении несоответствия метрологическим требованиям результатов оперативного контроля или внутреннего аудита.

9 Выполнение измерений

В колонку хроматографа последовательно вводят равные объемы испытуемого и градуировочного растворов. В качестве градуировочного выбирают раствор, высота пика которого наименее отличается от высоты пика испытуемого раствора. Концентрацию витамина А () в растворе, используемом для градуировки, уточняют в день его использования по 8.1.2.

Для идентификации пиков сопоставляют время удерживания ретинола (или ретинола ацетата или ретинола пальмитата) испытуемого раствора и раствора стандарта, а также добавляют к испытуемому раствору раствор стандарта с близким содержанием витамина А.

10 Обработка и оформление результатов

Массовую долю витамина А , млн, вычисляют по формулам:

где - коэффициент градуировочного графика по 8.4;

- объем разведения, см;

- масса анализируемой пробы, г.

С использованием градуировочного раствора

где - массовая концентрация градуировочного раствора, мкг/см;

- объем разведения, см;

- среднеарифметическое значение результатов измерений площади (высоты) пика анализируемого компонента для двух параллельных хроматографических анализов испытуемого раствора, mAU·с (AU·с) или высота пика, мм;

- масса анализируемой пробы, г;

- среднеарифметическое значение результатов измерений площади (высоты) пика анализируемого компонента для двух параллельных хроматографических анализов градуировочного раствора, mAU·с (AU·с) или высота пика, мм.

Результат вычисляют до третьего десятичного знака и округляют до второго десятичного знака.

При анализе каждой пробы выполняют два параллельных определения, начиная со взятия навески испытуемой пробы.

Расхождение между результатами двух параллельных измерений , (в процентах от среднего значения ), выполненными одним оператором с использованием идентичных реактивов и оборудования и в минимально возможный промежуток времени, не должно превышать (предел повторяемости приведен в таблице 3) с доверительной вероятностью 95%.

При соблюдении этого условия за окончательный результат испытания принимают среднеарифметическое значение .

Границы относительной погрешности определения массовой доли витамина А (), в процентах от результата испытания, и при доверительной вероятности 95% не должны превышать значений, указанных в таблице 3.

Результат определения витамина А представляют в следующем виде:

Млн при 95%, (6)

где - среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, млн;

- значение границы абсолютной погрешности определений, млн, вычисляемое по формуле

Результаты испытаний заносят в протокол, в котором указывают:

- ссылку на настоящий стандарт;

- вид, происхождение и название пробы;

- способ и дату отбора пробы;

- дату поступления и испытания пробы;

- результаты исследования;

- причины отклонений в процедуре определения от установленных условий.

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.