Изучение элементов химического состава пищевых продуктов (на примере витаминов группы В)

Витамины можно классифицировать в зависимости от их природы: единичные соединения (например, витамин С, К, А) и комплексные соединения (например, витамин Е,  и к ним относится группа витаминов В).

Одним из факторов, из-за которых классификация витаминов представляется такой сложной и многогранной, является многообразие химического строения витаминов.

Со временем ученые-химики  установили точное строение каждого витамина. В результате стало ясно, что некоторые из веществ, названных витаминами, таковыми не являются. Например, витамин В11 полностью совпадает с формулой аминокислоты L-карнитина. Также оказалось, что некоторые витамины – это одно и то же вещество, одновременно открытое в разных странах и потому имеющее два названия. Среди таких пар витамин В7 и  витамин Н (биотин), витамин В9 и витамин Вс (фолиевая кислота).

1.3                        Характеристика витаминов группы В

Когда речь заходит о витаминах группы В, нередко возникает один и тот же вопрос. Сколько их?

Перечень витаминов группы B много раз пересматривался и обновлялся. Сегодня утверждены следующие 7 элементов:

витамин B1 (тиамин, аневрин)

витамин B2 (рибофлавин)

витамин B3 (ниацин, никотиновая кислота, витамин PP)

витамин B5 (пантотеновая кислота, кальция пантотенат)

витамин B6 (пиридоксин)

витамин B9 (витамин В-с, фолиевая кислота, витамин M)

витамин B12 (цианокобаламин, кобаламин)

Почему же мы не видим, например, витаминов В4, В15 или В8?  Куда они исчезли?

Ответ на этот вопрос прост. По имеющейся классификации эти витамины относятся к витаминоподобных соединениям, а не к витаминам.

Одновременное действие витаминов группы B более результативно, чем работа каждого витамина B по отдельности. Следствием неправильного питания обычно становится общий недостаток витаминов группы B. Именно поэтому, как правило, назначают комплексный препарат витаминов группы B.

Витамин B - водорастворимый. Получить избыток витаминов группы B из повседневного рациона невозможно, потому как их излишек выводится из организма с продуктами выделения. Именно поэтому нужно постоянно пополнять запасы витаминов группы B, чтоб не было дефицита витамина, которые могут привести к болезням.

Витамины В объединены в одну группу не напрасно. Все эти вещества участвуют в работе центральной нервной системы, в передаче нервных импульсов в мозг и в работе самого мозга. В первую очередь их нехватка сказывается на состоянии нервной системы и на психическом здоровье. Однако, у каждого витамина В есть свои «индивидуальные» особенности и свое личное «рабочее место» в организме человека.

ТИАМИН

Тиами́н (витамин B1) — водорастворимый витамин, соединение, отвечающее формуле С12Н18ОN4S. Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, нерастворимое в спирте.

Систематическое наименование              3-[(4-амино-2-метил-5-пиримидил) метил]-5-(2-гидроксиэтил)-4-метил-тиазол. Молекула содержит два соединённых метиленовой связью кольца: пиримидиновое и тиазоловое.

Рисунок 1- Структурная формула тиамина

Витамин В1 (тиамин) называют витамином «бодрости духа», так как он влияет на нервную систему и умственные способности. Всасываясь из кишечника, тиамин превращается в тиаминпирофосфат.

Тиамин хорошо растворим в воде. В кислых водных растворах весьма устойчив к нагреванию, в щелочных — быстро разрушается.

Источники: он содержится в хлебе и хлебопродуктах из муки грубого помола, крупах (овсянка, необработанный рис), поростках пшеницы, рисовых отрубях, горчице полевой, овощах (брокколи, спаржа, брюссельская капуста), бобовых (горох), орехах, мясе (свинина, говядина), печени, птице, яичном желтке, рыбе. Витамин синтезируется микрофлорой толстой кишки, он не запасается в организме и не обладает токсическими свойствами.

РИБОФЛАВИН

Рибофлави́н (лактофлавин, витамин B2) — один из наиболее важных водорастворимых витаминов, кофермент многих биохимических процессов.

Витамин В2 (рибофлафин) – это витамин – «двигатель жизни». Он производное растительного пигмента флавина в соединении с рибозой, которые помогают превращать углеводы и жиры в энергию.

Химическая формула  - С17Н20N4O6   (6,7-диметил-9-(D-1-рибитил)-изоаллоксазин)

Рисунок 2-Структурная формула рибофлавина

    Рибофлавин представляет собой жёлто-оранжевого цвета игольчатые кристаллы, собранные в друзы, горького вкуса. Он используется для придания желтого цвета пищевым продуктам (в пищевой промышленности он называется краситель Е101).

Он синтезируетсяся микроорганизмами и растениями. Животные и человек должны получать рибофлавин с пищей. Человеческий организм не накапливает рибофлавин, и любой избыток выводится вместе с мочой. При избытке рибофлавина моча окрашивается в ярко-жёлтый цвет.

Плохо растворим в воде (0,12 мг/мл при 27,5 °C) и этаноле, не растворим в ацетоне, диэтиловом эфире, хлороформе, бензоле. Рибофлавин стабилен в кислой и быстро разрушается в щелочной среде.

Основные источники: молоко, печень, почки, дрожжи, сыр, листовые зеленые овощи, яйца.

НИАЦИН    

Витамин В3 -белый кристаллический порошок без запаха, слабокислого вкуса. В организме может синтезироваться из аминокислоты триптофана.

Формула  С6Н5NО2 (b-диметилбутирил-b-аланин).

Рисунок 3-Структурная формула ниацина              

Витамин В3 (витамин РР, ниацин) иначе можно назвать «витамином спокойствия».

Витамин В3 существует в двух формах - никотиновой кислоты (ниацин) и никотинамида. Хотя обе они удовлетворяют потребности организма в витамине В3, однако их лечебные свойства различны. 

Никотиновая кислота (ниацин) помогает снижать уровень холестерина в крови. С ниацином ничего не могут поделать ни высокая температура, ни кислоты, ни щелочи, ни мощное ультрафиолетовое излучение. Скорость, с которой ниацин (витамин В3, витамин PP) способен лечить болезни, сравнима только с эффективностью витамина С. А никотинамид помогает в определенной степени предотвращать повреждение поджелудочной железы, приводящее к утрате организмом способности вырабатывать собственный инсулин; также уменьшает боли и улучшает подвижность суставов при остеоартрите.

Но его использование в качестве лекарства нарушает одно из основных правил терапевтического применения витаминов группы В: их следует назначать в виде единой команды.

Трудно растворим в холодной воде (1:70), лучше в горячей (1:15), мало растворим в этаноле, очень мало — в эфире.

Основные источники: ржаной хлеб, молоко, мясные продукты, рыба, грибы, арахис, зеленые овощи, томаты.

ПАНТОТЕНОВАЯ КИСЛОТА

Витамин В5 (пантотеновая кислота)  – это «повсеместный витамин».

Пантотеновая кислота получила свое название от греческого «пантотен», что означает «всюду», из-за чрезвычайно широкого её распространения.

Это водорастворимый витамин, жизненно необходимый для нормальной работы надпочечников, который может синтезироваться в организме.

Пантотеновая кислота чувствительна к нагреванию, при термической обработке теряется почти 50 % витамина.

Основные источники: мясо, цельное зерно, отруби, фундук, сердце, почки, зеленые листовые овощи, яичный желток, горох, икра рыб. Также -цветная капуста, зеленые овощи, пивные дрожжи, орехи. Разрушается при тепловой обработке, теряется почти 50 % витамина.

ПИРИДОКСИН

Витамин В6  иногда называют «витамином-антидепрессантом».

В6 – белые легкие пластинки, стойкие к нагреванию, но неустойчивые к свету и УФЛ.   Синтезируется у человека и жвачных животных кишечной микрофлорой. В человеческом организме любое из этих веществ превращается в пиридоксальфосфат.

Рисунок 4- Структурная формула пиридоксина (2-метил-3-окси-4,5-ди-(оксиметил)-пиридин)

Рисунок 5 –Структурная формула пиридоксальфосфата

     Существует в трех химических формах — пиридоксаль, пиридоксамин и пиридоксоль (собственно пиридоксин).                                                                                                        

Пиридоксаль

Формула пиридоксаля - С8Н9NО3

Рисунок 6- Структурная формула пиридоксаля

Пиридоксаль отличается от пиридоксина тем, что вместо одной из трёх гидроксогрупп к пиридиновому кольцу присоединена карбонильная группа, так что пиридоксаль является одновременно и альдегидом. Представляет собой кристаллический порошок, плавящийся при 165 °C. Пиридоксаль содержится в зелёных частях некоторых растений, в цветной и белокочанной капусте, в мясе.

Пиридоксамин

Рисунок 7- Структурная формула пиридоксамина

Пиридоксамин отличается от пиридоксина тем, что вместо одной из трёх гидроксогрупп к пиридиновому кольцу присоединена аминогруппа. Пиридоксамин содержится в мясе животных. Также пиридоксамин сдержится в некоторых пищевых добавках. Также в некоторых добавках содержится его соль — дигидрохлорид пиридоксамина. Однако, в США в 2009 году FDA постановила, что отныне пиридоксамин считается лекарством и его нельзя вносить в пищевые добавки.

Пиридоксальфосфат

Пиридоксальфосфат образуется в организме человека из любого из трёх вышеуказанных веществ. Пиридоксальфосфат также может быть получен через пищу в готовом виде из мяса животных. Он также может быть синтезирован искусственно химическим путём. Пиридоксальфосфат является коферментом большого числа ферментов азотистого обмена (трансаминаз, декарбоксилаз аминокислот) и других ферментов.

Витамин B6 (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин) содержится во многих продуктах. Особенно много его содержится в зерновых ростках, в грецких орехах и фундуке, в шпинате, картофеле, моркови, цветной и белокочанной капусте, помидорах, клубнике, черешне, апельсинах и лимонах. Также он содержится в мясных и молочных продуктах, рыбе, яйцах, крупах и бобовых. Витамин B6 (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин) синтезируется в организме кишечной микрофлорой. Получаемый химическим синтезом пиридоксин используется в медицине.

Основные источники: Витамин В6 содержится в продуктах растительного и животного происхождения. Из растительных продуктов, употребляемых в пищу человека, наиболее богаты пиридоксином хлеб грубого помола, фасоль, горох и другие бобовые, картофель, зерна злаковых культур. Максимально богаты витамином В6 такие продукты животного происхождения как молоко, рыба, мясо, печень различных животных, яичный желток, почки.

ФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА

Фо́лиевая кислота́ (лат. acidum folicum, фолацин; от лат. folium — лист) — водорастворимый витамин B9 необходимый для роста и развития кровеносной и иммунной систем. Наряду с фолиевой кислотой к витаминам относятся и её производные. Все такие производные вместе с фолиевой кислотой объединяются под названием фолацин (фолаты).

В9 -желтый кристаллический порошок, растворимый в щелочах, разлагается на свету и при тепловой обработке, гигроскопичен.

Химическая формула  С19Н19N7О6 (N-[4-(2-амино-1,4-дигидро-4-оксо-6-птеридил)метил]амино]бензоил-L(+)-глутаминовая кислота).

Рисунок 8– Структурная формула витамина В9

Витамин В9  сравнить с руководителем большой стройки. В нашем организме постоянно производятся аминокислоты и азотистые основания, из которых затем синтезируются белки, ДНК и РНК – без витамина В9 эти процессы остановятся. Сфера действия этого витамина является мозг и нервная система. Он является динамической составной частью спинномозговой жидкости. Необходим для поддержания здоровой иммунной системы.

Животные и человек получают её вместе с пищей, либо благодаря синтезу микрофлорой кишечника. Фолиевая кислота в значимых количествах содержится в зелёных овощах с листьями, в некоторых цитрусовых, в бобовых, в хлебе из муки грубого помола, дрожжах, печени, почках, дрожжах входит в состав мёда. Во многих странах законодательство обязывает производителей мучных продуктов и зерна обогащать их фолиевой кислотой. В процессе приготовления пищи часть фолатов разрушается.

ЦИАНОКОБАЛАМИН

Витамин В12 – известен как «красный витамин», представляет собой кристаллические иглы темно-красного цвета, содержащие 4,5% кобальта.

В более узком смысле витамином B12 называют цианокобаламин, так как именно в этой форме в организм человека поступает основное количество витамина B1

Он отличается от остальных тем, что ни в одном продукте растительного происхождения его нельзя обнаружить. Дело в том, что ни растения, ни животные его не синтезируют. Витамин В12 вырабатывается микроорганизмами, преимущественно бактериями, сине-зелеными водорослями, актиномицетами,  и накапливается в основном в печени и почках животных. Поэтому вегетарианцы, отказываясь от мяса, отказываются заодно от витамина В12.  Синтезируется нормальной микрофлорой кишечника из кобальта, поступающего с пищей.

B12 имеет самую сложную по сравнению с другими витаминами структуру. Его формула С63Н88N14PС0 (a-(5,6-диметилбензимидазолил)-кобамидцианид).

Основные источники: печень, говядина, мясо рыбы и птицы, крабы, моллюски, яйца, нежирный творог, молоко, сыр. Источником кобаламинов также могут быть обогащённые ими продукты: например, для вегетарианцев таким источником являются сухие завтраки, пивные дрожжи и пищевые дрожжи, витаминизированные хлопья и изделия из дроблёного зерна, а также специальные добавки. В пищевой промышленности многих стран витамин добавляют в такие продукты, как сухие завтраки, шоколадные батончики, энергетические напитки.