Характеристика жиророзчинних вітамінів та їх вміст у харчових продуктах.

До цієї групи вітамінів належать вітаміни, які розчиняються в органічних розчинниках — спирті, ацетоні, бензолі, а також у жирах. Вони у значній кількості нагромаджуються у тканинах тваринних організмів, створюючи своєрідні депо. Сюди належать вітаміни А, D, К, Е, F. На відміну від водорозчинних вітамінів, їх не виявлено у ферментних системах. Вони входять до складу білково-ліпідних мембран клітин і клітинних органел, забезпечуючи в них важливі метаболічні процеси, які значною мірою визначають життєдіяльність організму.

Вітамін А (ретинол, антиксерофтальмічний) вперше виділений з вершкового масла. Довгий час вважали, що антиксерофтальмічну дію (запобігає розвитку захворювання очей) має лише ліпорозчинний фактор, що міститься у продуктах тваринного походження. Однак пізніше було виявлено, що подібну дію мають і речовини, виділені з рослинного матеріалу, особливо з тих продуктів, що містять червоно-жовті пігменти – каротини, або близькі до них пігменти — каротиноїди. У 1930 році було встановлено, що каротин є біологічним попередником вітаміну А, так званим провітаміном, який в організмі людини і тварин перетворюється на вітамін А.

Молекула вітаміну А складається з двох частин: β-іононового кільця і бічного ланцюга, побудованого із зв'язаних між собою молекул ізопрену, що містять ненасичені подвійні зв'язки. У продуктах тваринного походження вітамін А міститься у двох формах — вітаміну А₁ (ретинолу) і А₂ (дегідроретинолу). Відрізняються вони лише будовою β-іононового кільця — вітамін А₂ містить на один подвійний зв'язок більше, ніж вітамін А₁:

Вітамін А₁ (ретинол)

Вітамін А₂ (дегідроретинол)

В організмі людини і тварин вітамін А відіграє досить важливу біологічну роль. Він необхідний для забезпечення процесів росту, розвитку організму, диференціації клітин і тканин.

При нестачі вітаміну у піддослідних тварин сповільнюється ріст, знижується жива маса, спостерігається загальна слабкість, послаблюються захисні функції організму і тварини гинуть.

Встановлено, що вітамін А необхідний для нормального функціонування епітеліальних клітин. При нестачі вітаміну шкіра і слизові оболонки втрачають вологу, стають сухими, спостерігається ороговіння епітелію, дерматити. Пошкодження слизових оболонок дихальних шляхів зумовлює виникнення бронхітів, запалення верхніх дихальних шляхів. Здатність вітаміну А запобігати виникненню інфекційних захворювань забезпечила його назву — антиінфекційний. Найбільш специфічна функція вітаміну А в організмі людини — участь його в акті зору. Тому однією з ранніх ознак А-авітамінозу є послаблення темнової адаптації — зниження зору при слабкому освітленні з наступною втратою його в сутінках — «куряча сліпота». На наступному етапі авітамінозу порушується будова захисного епітелію і рогової оболонки органів зору. Спостерігається її ороговіння, висихання, втрата прозорості.

Вітамін А міститься у продуктах тваринного походження. Особливо багато його в риб'ячому жирі. Добувають його з печінки кита, моржа, тюленя, тріски, морського окуня. У вигляді каротинів міститься він у рослинних продуктах, особливо у тих, які мають велику кількість жовтих пігментів: моркві, абрикосах та ін. Незначна кількість вітаміну А міститься у свинині, баранині, яловичині, рослинних оліях, дуже мало його у свинячому та яловичому жирах. Маргарин, серед, які випускаються харчовою промисловістю, збагачуються вітаміном А. Гіпервітамінози А можуть виникати також при вживанні печінки ведмедя і кита, яка дуже багата на вітамін А.

Вітамін D (кальциферол, антирахітичний). При дослідженні властивостей і будови цих речовин, яке було пов’язано з захворюванням на рахіт, встановлено, що вони є похідними стеринів рослинного і тваринного походження — ергостерину та холестерину. Ергостерин і холестерин є провітамінами (попередниками) вітаміну D. Тепер відомі речовини, які мають D-вітамінні властивості — D₂, D₃, D₄, D₅, однак практичне значення як антирахітичні фактори мають лише вітамін D₂ (ергокальциферол) і вітамін D₃ (холекальциферол). Провітаміном вітаміну D₂ є ергостерин, що міститься в грибах, проростках злакових культур, яєчному жовтку. Особливо багато його у дріжджах, де він становить 99% усіх стеринів. Провітаміном вітаміну D₃ є 7-дегідрохолестерин, який міститься в підшкірній жировій тканині людини і тварин.

В основі хімічної будови кальциферолів і їх попередників лежать циклопентанпергідрофенантрен з характерними подвійними зв'язками між С₅—С₆ і С₇—С₈ і гідроксогрупою в С₃-положенні кільця А. Під дією ультрафіолетового випромінювання проходить розрив подвійних зв'язків між вуглецевими атомами кільця В, у результаті чого виникає третій подвійний зв'язок, характерний для всіх вітамінів цієї групи:

Ергостерин

Вітамін D₂ (ергокальциферол)

7-Дегідрохолестерин

Вітамін D₃ (холекальциферол)

Перетворенням 7-дегідрохолестерину, який міститься у шкірі людини і тварин, у вітамін D₃ під дією ультрафіолетового випромінювання пояснюється позитивний вплив сонячного світла у практиці лікування та профілактики рахіту.

При недостатньому надходженні вітаміну D з продуктами харчування і порушенні ендогенного синтезу його при «світловому голодуванні» виникає D-авітаміноз – захворювання, що дістало назву рахіту (від грец. rachis – хребет). Ранні ознаки захворювання виявляються в міопатіях (втрата тонусу м'язів, ослаблення їх – гіпотонія). У дітей спостерігаються втрата апетиту, апатія, диспепсичні явища (блювання, понос). Вони худнуть, втрачають масу, відстають у загальному розвитку, часто хворіють інфекційними захворюванням. У хворих значно зменшується вміст гемоглобіну, порушується діяльність серцево-судинної системи, знижується артеріальний тиск, збільшуються розміри серця. Спостерігається підвищена збудливість, пітливість, поганий сон.

Розслаблення (гіпотонія) м'язів живота призводить до значного збільшення його, відвисання. При важких формах захворювання розвивається остеомаляція (розм'якшення) кісток, особливо нижніх кінцівок. Розм'якшені кістки під масою тіла деформуються і набувають О- або Х-подібної форми. Разом з тим спостерігається викривлення хребта, розростання кісткової тканини на реберних дугах — «рахітичні чотки», з'являються «бугри» на черепі і «браслети» на епіфізах кісток кінцівок. Внаслідок затримки процесів окостеніння кісток черепа значно збільшуються розміри голови, порушується розвиток зубів, запізнюється їх прорізування й утворення дентину.

У дорослих можуть спостерігатися-явища D-авітамінозу, які виявляються загальною слабкістю, швидкою стомлюваністю, біллю в кульшових суглобах і м’язах.

За допомогою методу мічених атомів було встановлено, що вітамін D сприяє всмоктуванню і засвоєнню кальцію в кишках та посилює реабсорбцію фосфору в ниркових канальцях, завдяки чому підтримується нормальне співвідношення між даними елементами в сироватці крові. Вітамін D, крім того, сприяє переходу кальцію з крові у кісткову тканину, транспорту даного елемента через слизову оболонку кишок.

Надмірне введення вітаміну D в організм людини або тварини може викликати явище гіпервітамінозу, основними ознаками якого є втрата апетиту, слабкість, диспепсичні явища, втрата маси тіла, порушення процесів росту, біль у суглобах. За даних умов підвищуються температура тіла і кров'яний тиск, значно збільшується концентрація кальцію в крові, спостерігається кальцифікація тканин деяких органів — нирок, серця, легень, а також стінок кровоносних судин.

Вітаміни групи D найчастіше зустрічаються в продуктах тваринного походження. Особливо високий вміст вітаміну D₃ в жирі печінки морських і прісноводних риб, ікрі, молоці та молочних продуктах, маслі, жовтку яйця. Добрим джерелом вітаміну D є дріжджі, в яких міститься ергостерин, який при дії ультрафіолетового випромінювання перетворюється на вітамін D₂. За нормальних фізіологічних умов і при збалансованому харчуванні необхідну кількість вітаміну організм одержує з продуктами харчування та за рахунок ендогенного синтезу при дії ультрафіолетового випромінювання на 7-дегідрохолестерин, що міститься в шкірі.

Вітамін Е (токоферол, антистерильний) було відкрито у 20-х роках минулого століття як фактор, що запобігав розвитку стерильності у тварин.

При детальному вивченні вітаміну Е було встановлено, що він є неоднорідною речовиною і має кілька ізомерів (α-, β-, γ-), які відрізняються деталями хімічної будови і ступенем біологічної активності, хоч однаково діють на обмінні процеси в організмі. За хімічною природою вітамін Е є похідним бензохінону з відгалуженим ізопреноїдним бічним ланцюгом:

α-Токоферол

Інші токофероли відрізняються від α-токоферолу числом і розміщен­ням метильних груп у бензольному ядрі. Вітамін Е — безбарвна, в'язка, оліїста рідина, не розчинна у воді і добре розчинна в жирах і розчинниках — спирті, ефірі. Стійкий проти нагрівання в кислому середовищі і менш стійкий у лужному. При кулінарній обробці продуктів активність його зберігається. Швидко руйнується при наявності окиснювачів і при дії ультрафіолетових променів.

При недостатньому надходженні вітаміну Е з продуктами харчування порушуються обмін речовин, функції статевих залоз, нервової системи. Відсутність вітаміну Е негативно впливає на цілий ряд метаболічних процесів, а також структуру і функцію різних органів і тканин, насамперед на посмуговану м'язову тканину і м'язи серця, Це виявляється в міопатіях, м'язовій дистрофії, яка у важких випадках закінчується паралічами мускулатури різних частин тіла. Висловлюється припущення, що біологічна дія токоферолів зумовлена тим, що вони мають антиоксидантні властивості і запобігають надмірному окисненню ліпідів в організмі й утворенню пероксидів ліпідів та нагромадженню у тканинах вільних радикалів, які мають високу активність і шкідливо діють на тканини організму.

Токофероли містяться переважно у продуктах рослинного походження, у тваринних тканинах вони не синтезуються. Високий вміст токоферолів мають зелені частини рослин, особливо зародки злакових культур, олії, салат, петрушка, зелений горошок. Певна кількість токоферолів міститься також у печінці, яєчному жовтку, маслі, тваринному жирі.

Вітамін К (філохінон, антигеморагічний) було відкрито на початку 30-х років XX ст. Н.Дамом як фактор, що запобігав розвитку підшкірних крововиливів (геморагічного діатезу) у тварин. Цей вітамін дістав назву вітаміну К від першої букви слова «коагуляція» (зсідання), тому що у тварин при К-авітамінозі порушувались також процеси зсідання крові.. У 1939 році вітамін К було виділено з листків люцерни і рибного борошна. Вітамін, виділений з першого джерела, дістав назву К₁, з другого — К₂, згодом з природних джерел було добуто вітаміни К₃ і К₄. Хімічна природа вітаміну К була з'ясована у 1939 р. Е. Фішером. Тепер одержано ряд синтетичних препаратів вітаміну К, які виявляють дію набагато ефективнішу, ніж препарати, добуті з природних джерел.

За хімічною природою філохінони є похідними 2-метил-і,4-нафто-хінону, які відрізняються в основному бічними ланцюгами.

Вітамін К₁

Вітамін К₂

При первинних або вторинних К-авітамінозах спостерігається порушення процесів зсідання крові, зменшення міцності капілярних судин, що може призвести до геморагій і тривалих кровотеч. Вітамін К сприяє процесам регенерації — прискорює заживання ран, має властивості анальгетика. Тому він знаходить широке застосування при лікуванні міостенії, переломів кісток, захворюваннях печінки, виразковій хворобі та лікуванні опіків.

Філохінони містяться переважно у продуктах рослинного походження. Багато їх у зелених частинах рослин, особливо в листках капусти, шпинаті, горосі, лугових травах, кропиві, ягодах шипшини, моркві, картоплі. З тваринних продуктів порівняно високий вміст вітаміну К мають печінка, підшлункова залоза, яйця, м'ясо великої рогатої худоби.

Вітамін F (ненасичені жирні кислоти) об'єднує групу біологічно активних, поліненасичених жирних кислот — лінолеву, ліноленову, арахідонову, які в більшості організмів не синтезуються і виявляють специфічну біокаталітичну дію на численні метаболічні реакції в організмі людини і тварин.

У 1928 р. С.Хоган і Р.Гюнтер в експериментах на тваринах довели, що дані кислоти необхідні для забезпечення нормального перебігу фізіологічних процесів. При їх нестачі у тварин спостерігалось сповільнення росту, дерматити, некроз хвоста, порушення функцій нирок, гематурії. Враховуючи це, для ненасичених жирних кислот — лінолевої і ліноленової — було запропоновано назву — вітамін F. У 1938 р. такі самі властивості було виявлено в арахідонової кислоти, яка має значно вищу біологічну активність, ніж дві попередні. Міжнародною комісією з номенклатури для вітаміну F було запропоновано назву — біологічно активні поліненасичені жирні кислоти.

Поліненасичені жирні кислоти мають таку будову:

СН = СН СН = СН

СН₃ – (СН₂)₄ СН₂ (СН₂)₇ - СООН

Лінолева кислота

СН = СН СН = СН СН = СН

СН₃ – СН₂ СН₂ СН₂ (СН₂)₇ – СООН