Характеристика витаминов

Министерство Образования и Науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тверской Государственный Университет»

Биологический факультет

Кафедра физико-химической экспертизы биоорганических соединений

Направление 260100.62 « Продукты питания из растительного сырья»

Курсовая работа

по дисциплине: « Пищевая химия »

« Витамины»

Выполнила: студентка

очного отделения

2 курса 26 группы

 Сергеева А.С.

Оценка _______

______________

Научный руководитель:

д. х. н., профессор

Лапина Г.П.

Тверь 2014

Содержание

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

1. История изучения витаминов……………………………………………………….4

2. Классификация витаминов………………………………………………………….6

2.1 Водорастворимые витамины………………………………………………………8

2.1.1 Аскорбиновая кислота (витамин С, противоцинготный)…………………..…8 

2.1.2 Тиамин (витамин B 1, антиневритный)………………………………………..10

2.1.3 Рибофлавин (витамин В2)……………………………………………………….11

2.1.4 Никотиновая кислота (ниацин, витамин РР, антипеллагрический)………….12

2.1.5 Пиридоксин (витамин В6, адермин)……………………………………………14

2.1.6 Цианкобаламин (витамин B 12, антианемический)……………………………14

2.1.7 Фолиевая кислота (витамин B с, фолацин)…………………………………….15 

2.1.8 Биотин (витамин Н)……………………………………………………………..16

2.1.9 Пантотеновая кислота (витамин Вз)…………………………………………. 17

2.2 Жирорастворимые витамины …………………………………………………….18

2.2.1 Ретинол (витамин А)…………………………………………………………….18

2.2.2 Кальциферолы (витамины D 2, D 3, антирахитический фактор)……………...19

2.2.3 Токоферолы (витамин Е, витамин размножения)……………………………..20

2.2.4 Филлохинон (витамин К, антигеморрагический)……………………………...21

2.3 Витаминоподобные вещества……………………………………………………..22

2.3.1 Холин (витамин В4)………………………………………………………………22

2.3.2 Инозит (витамин B 8 )…………………………………………………………….22

2.3.3 Оротовая кислота (витамин B 13 )……………………………………………….23

2.3.4 Биофлавоноиды (витамин Р)…………………………………………………….23

2.3.5 Метилметионин сульфоний (витамин U, противоязвенный фактор)…………24

2.3.6 Пангамовая кислота (витамин B 15 )…………………………………………….24

2.3.7 L -Карнитин (витамин ВТ)……………………………………………………….24

3. Роль витаминов в организме………………………………………………………..26

Заключение……………………………………………………………………………..29

Список литературы……………………………………………………………………..31

Введение

Витамины — низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, выполняющие важные биохимические и физиологические функции в живых организмах. Для организма нужны в очень небольших количествах (от нескольких микрограммов до нескольких мг в сутки), так как обладают высокой биологической активностью [1].

 Сложно представить, что такое широко известное слово как «витамин» вошло в наш лексикон только в начале XX века. Теперь известно, что в основе жизненно важных процессов обмена веществ в организме человека принимают участие витамины [2].

Витамины обычно поступают с растительной пищей или с продуктами животного происхождения, поскольку они не синтезируются в организме человека и животных. Большинство витаминов являются предшественниками коферментов, а некоторые соединения выполняют сигнальные функции.

Суточная потребность в витаминах зависит от типа вещества, а также от возраста, пола и физиологического состояния организма. В последнее время представления о роли витаминов в организме обогатились новыми данными. Считается, что витамины могут улучшать внутреннюю среду, повышать функциональные возможности основных систем, устойчивость организма к неблагоприятным факторам [3].

Следовательно, витамины рассматриваются современной наукой как важное средство общей первичной профилактики болезней, повышения работоспособности, замедления процессов старения.

Целью данной работы является всестороннее изучение и характеристика витаминов.

Задачи работы:

- изучить историю витаминов,

- подробно рассмотреть  их классификацию,

- исследовать роль витаминов  в организме.

1. История изучения витаминов

В 17 веке имелись отдельные наблюдения ученых о том, что у человека при длительном скудном и однообразном питании могут возникать опасные болезни (цинга, рахит, полиневрит, куриная слепота и др.), часто заканчивающиеся смертельным исходом. Во второй половине 19 века у ученых не было сомнений, что сходные с человеком симптомы болезней наблюдаются у ряда домашних животных. Для выяснения причин возникновения этих опасных болезней был проведен ряд исследований, в основе которых лежало применение различных искусственно составленных пищевых смесей. Одна из первых попыток кормления животных искусственными пищевыми смесями была предпринята российским ученым Н. И. Луниным. В 1881 он показал, что длительное кормление мышей смесью экстрагированных из молока белков, жиров и углеводов с добавлением минеральных солей и воды приводило к гибели животных, в то время как контрольная группа, получающая просто молоко, нормально развивалась. На основании этих опытов Лунин пришел к заключению, что для поддержания нормального физиологического состояния организма необходимы какие-то неизвестные вещества, содержащиеся в молоке и отсутствующие в искусственной пищевой смеси. Однако, это заключение получило общее признание много позднее, когда были открыты вещества, на наличие которых указал Лунин [2].

В 1912 польский ученый К. Функ выделил из рисовых отрубей вещество, излечивающее от бери-бери, и назвал его витамином (от лат. vita — жизнь и...амин), так как решил, что характерным признаком подобных веществ является наличие у них аминогруппы (— NH2). Позднее оказалось, что аминогруппа отнюдь не является характерной для этих веществ. Некоторые из них могут совсем не содержать азота, однако термин «витамины» получил широкое распространение и упрочился в науке[2].

Исследования Функа послужили началом всестороннего широкого изучения витаминов. Ввиду важного физиологического значения витаминов к их изучению активно привлекались ученые разных специализаций — физиологи, химики. биохимики. врачи-клиницисты и др. В результате витаминология (учение о витаминах) выросла в большую, бурно развивающуюся отрасль знаний[2].

Так как первоначально химическая природа витаминов была неизвестна и их различали только по характеру физиологического действия, было предложено обозначать витамины буквами латинского алфавита (А, В, С, Д, Е, К). В ходе изучения витаминов оказалось, что некоторые витамины, в частности, витамин В, в действительности являются группой витаминов, которые были обозначены следующим образом: В1, В2,В3, В4, В5, В6 и т. д. Физиологическая роль витаминов прежде всего выяснялась в экспериментах на животных, и в дальнейшем стало ясно, что некоторые из обнаруженных витаминов, как, например, В4, В5, имеют значение лишь для некоторых животных, но практически не существенны для жизнедеятельности человека[2].

Далее рассотрим классификацию витаминов по мере выяснения их химической структуры и их биохимической роли. Наряду с буквенным обозначением витаминов стало более принятым использовать их химические названия.

2. Классификация витаминов

В группе витаминов различают собственно витамины, т. е. вещества, в отсутствие которых развиваются специфические авитаминозы, и витаминоподобные вещества, степень незаменимости которых не доказана. Однако они проявляют благоприятный эффект на процессы обмена веществ, особенно в экстремальных условиях [3].

Витамины делят на две группы: водорастворимые и жирорастворимые. Ниже приведена современная классификация витаминов (табл. 1).

В ряде продуктов содержатся провитамины, т. е. соединения, из которых в организме образуются витамины. К ним относятся каротины, расцепляющиеся в ряде тканей с образованием ретинола (витамина А), некоторые стерины (эргостеролы, 7-дегидрохолестерин и др.), превращающиеся в витамин D под влиянием ультрафиолетовых лучей [3].

В обычных пищевых рационах, включающих продукты животного и растительного происхождения, наиболее дефицитными, чаще всего зимой и ранней весной, являются витамины С, B1, В2 и А, так как они могут разрушаться в процессе хранения. Кроме того, имеет значение изменение ассортимента продуктов (плодов, овощей, ягод), который в эти сезоны становится менее разнообразным. Причиной гиповитаминоза D, является световое голодание, так как зимой ультрафиолетовые лучи не достигают поверхности земли. Некоторые витамины широко распространены в продуктах питания, поэтому здоровый человек не испытывает в них недостатка — это пантотеновая, липоевая, фолиевая кислоты, биотин, токоферолы и др. Микрофлора, населяющая толстый кишечник, синтезирует ряд витаминов, которые могут использоваться организмом человека. Это филлохинон, фолиевая кислота, пиридоксин. При изменении состава микрофлоры, обусловленном несбалансированным питанием, различными заболеваниями толстого кишечника или приемом лекарств, подавляющих жизнедеятельность микроорганизмов, развиваются соответствующие гиповитаминозы [3].

Частичный биосинтез ниацина осуществляется в тканях организма человека из триптофана при участии пиридоксина.

Всем витаминам свойственна защитная роль в организме против различных повреждающих факторов. Механизм их участия в этих процессах специфичен для каждого витамина [3].

Таблица 1.  Классификация витаминов:

Далее подробно рассмотрим классификацию витаминов по отдельности.

2.1 Водорастворимые витамины

2.1.1 Аскорбиновая кислота (витамин С, противоцинготный) 

Химическая формула аскорбиновой кислоты: C6H8O6 [4].

Роль в организме. Аскорбиновая кислота участвует во многих процессах обмена веществ, являясь компонентом окислительно-восстановительных систем, необходима для гидроксилирования пролина; образующийся оксипролин используется для синтеза структур соединительной ткани. Поэтому при недостаточности аскорбиновой кислоты разрыхляются десны, стенки капилляров, появляются кровоизлияния, выпадают зубы, т. е. развивается характерная картина цинги. Этот витамин способствует окислению холестерина, участвует в образовании ряда гормонов, проявляет выраженное положительное влияние на многие звенья иммунной системы организма, противодействуе т образованию избытка окислительных свободных радикалов. Таким образом, аскорбиновая кислота необходима для обеспечения ряда условий оптимального жизнеобеспечения организма [5].

Свойства. Витамин С разрушается кислородом воздуха; этот процесс ускоряется при нагревании, а также при воздействии ферментов (аскорбатоксидазы, полифенолок-сидаз и др.), высвобождающихся в результате нарушения целостности клетки, т. е. в процессе нарезания, шинкования, измельчения многих растительных продуктов — источников витамина С.

Для уменьшения потерь аскорбиновой кислоты капусту перед шинкованием целесообразно недолго бланшировать на пару, чтобы она не потеряла хрусткость; при этом инактивируется аскорбатоксидаза. Окислительные ферменты становятся неактивными при добавлении кислот. Так, если при приготовлении салата добавить лимонную кислоту к капусте, то при измельчении витамин С сохранится. Подсолнечное масло или другой жир предохраняет витамин С от контакта с кислородом воздуха [5].

Будучи растворимой в воде, аскорбиновая кислота переходит из продуктов в отвар, который необходимо использовать в пищу, тем более, что он содержит и другие важные нутриенты. Так, например, в отвар из капусты переходят витамины группы В, витамин U (противоязвенный фактор), минеральные соли. С целью сохранения витамина С квашеную капусту не следует оставлять на длительное время после извлечения из-под пресса и нельзя ее промывать с целью удаления избыточной кислоты.

Продукты, содержащие витамин С, при варке следует погружать в кипящую воду, так как в ней меньше кислорода, чем в холодной. Это ускоряет срок доведения блюда до готовности; варить их следует в посуде с плотно закрытой крышкой [5].

Хранение готовых блюд приводит к разрушению витамина С. Повторный подогрев способствует значительному падению содержания аскорбиновой кислоты в блюдах, так как при первой тепловой обработке разрушаются естественные защитные вещества, содержащиеся в сырых продуктах. После кулинарной обработки остается около '/з исходного количества витамина С. Существенное значение для сбережения аскорбиновой кислоты в растениях имеет предупреждение их увядания. Рекомендуется хранить листовые овощи на решетке, помещенной в посуду, в которую налита вода.

Потребность. Суточная потребность в витамине С для взрослых людей составляет в среднем 50—100 мг [5].

Недостаточность. В нашей стране авитаминоз С практически не встречается, но состояние гиповитаминоза наблюдается особенно зимой и ранней весной, что обусловлено низким содержанием аскорбиновой кислоты в продуктах в эти сезоны года. Ранние признаки гиповитаминоза С — кровоточивость десен, уменьшение сопротивляемости организма к повреждающим воздействиям, повышенная утомляемость, понижение работоспособности. Длительный дефицит (3—6 мес) в питании витамина С приводит к развитию цинги (скорбута). Основными признаками цинги являются расшатывание и выпадение зубов, кровоизлияния под кожей, падение массы тела, поражение суставов, выпадение волос [5].

Источники. Аскорбиновая кислота содержится в зеленых частях растений (укроп, петрушка, салат, сельдерей, лук и др.), овощах (перец, капуста, картофель, томаты и др.), ягодах (черная смородина, крыжовник, рябина, облепиха, шиповник), цитрусовых, других фруктах, а также в печени и почках.

Ценные резервы витамина С могут заготовляться в виде черной смородины, протертой с сахаром (на 1 кг ягод 2 кг сахара), пастеризованных ягод без сахара, шиповника, высушенного в щадящих условиях.

При изготовлении отвара из шиповника надо возможно полнее извлекать из него витамины. Это достигается продавливанием после 10—15-минутного кипячения ягод через фильтр, так чтобы мякоть и кожица шиповника попали в отвар. Он будет мутным, но богатым витаминами С, Р, группы В и β-каротином [5].

Витамины группы В 

Большинство витаминов этой группы содержится в наружных частях зерновых, в печени, дрожжах, яичном желтке. Многие из них являются коферментами. Почти все витамины группы В обладают липотропным действием, т. е. усиливают окисление жиров, препятствуют накоплению холестерина в тканях, улучшают функции печени. Многие витамины этой группы усиливают действие друг друга [5].

2.1.2 Тиамин (витамин B 1, антиневритный)

Химическая формула витамина В1: C12H17N4OS [4]. 

Роль в организме. Тиамин является составной частью ферментов, участвующих в обмене углеводов, жиров, белков и воды. Он необходим для образования ацетилхолина, следовательно, для деятельности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и регулируемых ею функций органов и систем (сердца, желудочно-кишечного тракта и др.).

Свойства. Тиамин разрушается в щелочной среде, например при добавлении в тесто соды или углекислого аммония [5].

Потребность. Суточная потребность в тиамине составляет для взрослых 1,4—2,4 мг. Она зависит от состава пищевого рациона. При увеличении содержания углеводов, белков или жиров потребность в этом витамине повышается. Дозы тиамина нужно увеличивать также при возрастании физической и психической нагрузки, повышении или понижении температуры внешней среды.

Недостаточность. Дефицит витамина B1 (B1-гиповитаминоз) является одним из наиболее распространенных гиповитаминозов в экономически развитых странах. Это обусловлено увеличением потребления рафинированных продуктов (хлебобулочных изделий из муки высших сортов), которые бедны тиамином, и в то же время повышают потребность организма в нем, так как богаты углеводами. Недостаточность тиамина может возникнуть при обильном потоотделении в условиях повышенной температуры окружающей среды, действии производственных повреждающих факторов, большой физической нагрузке и нервно-психическом напряжении. Ранним признаком В1-гиповитаминоза являются: повышенная нервная возбудимость, раздражительность, нарушение сна, снижение памяти, концентрации внимания, работоспособности. Появляются боли в ногах, быстрая утомляемость при ходьбе, болезненность в икроножных мышцах, чувство жжения кожи, «ползания мурашек», снижается аппетит, появляются поносы, чередующиеся с запорами, падает масса тела, ухудшаются функции сердечно-сосудистой системы, печени и других органов [5].

Источники. Тиамин содержится в ржаном и пшеничном хлебе из муки грубого помола, отрубях, крупах, не очищенных от периферической части зерна (гречневая, овсяная), бобовых, а также в грецких орехах. Большинство овощей и плодов бедны тиамином, за исключением овощных бобовых (зеленый горошек). Из животных продуктов витамином BI богаты субпродукты (печень, почки), свинина.

В процессе кулинарной обработки часть витамина BI может разрушаться. Этому способствует нейтральная и слабощелочная среда [5].

2.1.3 Рибофлавин (витамин В2) 

В связи с тем, что впервые витамин В2 был обнаружен в молоке, его называют еще лактофлавином [5].

Химическая формула рибофлавина:  C17H20N4O6 [4].

Роль в организме. Витамин В2 является коферментом ферментов, катализирующих транспорт электронов в окислительно-восстановительных реакциях животного и растительного мира. Рибофлавин оказывает специфическое действие на функцию слизистых оболочек пищеварительного тракта, особенно ротовой полости, языка. Этот витамин необходим для обеспечения цветового зрения, процессов кроветворения и ряда других физиологических функций.

Свойства. Витамин В2 разрушается в щелочной среде (при применении соды в кулинарии), а также под влиянием ультрафиолетовых лучей, при увядании листовых овощей.

Потребность. Суточная потребность в витамине В2 составляет для взрослого человека 1,5—3,0 мг. Она повышается у лиц, работа которых связана с обильным потоотделением, напряжением зрения, при наличии производственных агентов, оказывающих повреждающее действие на печень и кровь [5].

Недостаточность. Дефицит витамина В2 может возникнуть при длительном питании растительными продуктами, особенно рафинированными, повышенном выведении его из организма, нарушении всасывания. Признаком гипорибофлавиноза является воспаление слизистой оболочки ротовой полости (появляются незаживающие трещины в углах рта), а также языка, конъюнктивы глаз, нарушение зрения. При дефиците витамина В2 развивается малокровие, поражение кожи. Чаще всего гипорибофлавинозное состояние отмечается в конце зимы в связи с ограничением потребления зелени, молока.

Источники. Ценным источником витамина В2 является молоко, сыры и другие молочные продукты, а также яйца, печень, почки, бобовые, гречневая крупа. Поскольку ультрафиолетовые лучи разрушают витамин В2, молоко следует хранить в темноте.При правильной кулинарной обработке источников рибофлавина содержание его уменьшается на 15—20 %; вреден повторный нагрев блюд [5].

2.1.4 Никотиновая кислота (ниацин, витамин РР, антипеллагрический) 

Свойствами витамина РР обладает как никотиновая кислота, так и ее амид, в виде которого она содержится в естественных источниках [5].

Химическия формула никотиновой кислоты:  C6H5NO2 [4].

Роль в организме. Этот витамин входит в состав ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, которые обеспечивают клеточное дыхание. Он оказывает регулирующее влияние на органы пищеварения, обеспечивает нормальный обмен веществ в коже, улучшает функцию печени (обезвреживающую и гликогенобразующую). Ниацин оказывает специфическое влияние на психическую деятельность, положительно влияет на обмен холестерина и образование эритроцитов.

Свойства. Витамин РР устойчив к внешним воздействиям: свету, кислороду.

Потребность. Суточная потребность в витамине РР составляет 15—25 мг, она возрастает при тяжелой физической работе, напряженной нервно-психической деятельности, работе с веществами, оказывающими повреждающее действие на функцию печени, а также при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, системы крови [5].

Недостаточность. Дефицит витамина РР развивается при питании кукурузой, белки которой бедны триптофаном; из него в организме образуется ниацин. Последствиями недостаточности ниацина являются расстройства психической деятельности, функции пищеварительного тракта, кожи, сердечно-сосудистой системы. Крайняя форма приводит к заболеванию пеллагрой (от итал. pellagra — шершавая кожа).

Источники. Ниацином богаты такие продукты животного происхождения, как печень, говядина, свинина. Молоко же и молочные продукты бедны витамином РР, однако они богаты триптофаном. Среди растительных продуктов основными источниками ниацина являются хлебобулочные изделия, бобовые, крупы. Содержат витамин РР картофель, морковь и некоторые другие корнеплоды.

Никотиновая кислота хорошо сохраняется в пищевых продуктах. При их варке разрушается 15—20 % исходного количества ниацина [5].

2.1.5 Пиридоксин (витамин В6, адермин) 

Химическая формула пиридоксина: C8H9NO3 [4].

Роль в организме. Пиридоксин входит в состав ферментов, катализирующих обмен аминокислот и других веществ в тканях. Он необходим для нормальной функции нервной системы, печени, органов кроветворения, кожи.

Свойства. Пиридоксин устойчив к действию кислорода воздуха, нагреванию, однако теряет активность на свету.

Потребность. В обычных условиях суточная потребность в витамине Be для взрослого человека составляет в среднем 2—3 мг. Она повышается при тяжелой физической нагрузке, нервно-психическом напряжении, работе с радиоактивными веществами и ядохимикатами, при ряде заболеваний, лечении антибиотиками, а также в условиях Крайнего Севера [5].

Недостаточность. При В6-гиповитаминозе отмечается раздражительность и заторможенность, тошнота, снижение аппетита. Кожа лица и волосистой части головы становится сухой, шелушащейся. Иногда появляются трещины губ и язвочки в углах рта, развивается воспаление языка, конъюнктивиты.

Источники. Пиридоксин широко распространен в природе и поступает в организм с продуктами как животного, так и растительного происхождения. Наиболее богатыми источниками витамина Be являются мясо, рыба, субпродукты (особенно печень и почки), яичные желтки, а также горох, крупы (гречневая, перловая, ячневая), отруби, картофель.

В большинстве овощей, фруктов и молоке витамина Be содержится мало. При жарке и копчении 50 % витамина Be разрушается. Некоторая часть пиридоксина синтезируется в организме здорового человека микрофлорой толстого кишечника[5].

2.1.6 Цианкобаламин (витамин B 12, антианемический) 

Химическая формула цианкобаламина: C63H88CoN14O14P [4].

Роль в организме. Витамин В12 имеет значение для кроветворения в костном мозгу, обладает липотропным действием, способствуя биосинтезу холина, лецитина; участвует в образовании нуклеиновых кислот. Цианкобаламин необходим для процессов метилирования, благотворно влияет на центральную и периферическую нервную систему.

Свойства. Витамин В12разрушается при длительном действии световых лучей.

Потребность. Суточная потребность взрослого человека в витамине В12составляет 2—5 мкг; она возрастает при малокровии, при повышенном потреблении белков, особенно животного происхождения.

Недостаточность. Дефицит витамина B12 развивается при исключении из рациона источников животных белков или понижении секреции желудочного сока, который содержит белковую фракцию (внутренний фактор Касла), образующую с цианкобаламином комплекс, в составе которого этот витамин усваивается организмом. При недостатке цианкобаламина в рационе развивается злокачественное малокровие, нарушаются также функции нервной и других систем.

Источники. Витамин B12 содержится исключительно в продуктах животного происхождения. Наиболее богаты им печень, почки; он содержится в яичных желтках и некоторых кисломолочных продуктах, где образуется микрофлорой [5].

2.1.7 Фолиевая кислота (витамин B с, фолацин)

Химическая формула фолиевой кислоты: C19H19N7O6 [4]. 

Роль в организме. Этот витамин участвует в кроветворении, процессах метилирования, в синтезе нуклеиновых кислот и холина, улучшает функциональное состояние печени и повышает устойчивость организма к различным химическим веществам.

В организме человека фолиевая кислота превращается в фолиновую кислоту, которая является активной формой этого витамина; ее образование осуществляется при участии аскорбиновой кислоты. Для биологического действия фолиевой кислоты необходим витамин B12.

Свойства. Фолиевая кислота устойчива к кислороду воздуха, высокой температуре, разрушается при длительном действии световых лучей [5].

Потребность. Суточная потребность в фолиевой кислоте составляет для взрослых в среднем 200 мкг. Она возрастает при дефиците белка в рационе, тяжелой физической работе, заболеваниях пищеварительной системы, малокровии.