Витамины: Классификация, значение, производство

Word, 12 пт, Times New Roman, одинарный интервал. 6 источников литературы (2003-2014гг.), 3 таблицы, 12 рисунков.

Приведена классификация, описание основных витаминов со структурными формулами, проведен небольшой обзор биотехнологических способов получения витаминов. ...

Витамины группы D имеют близкое строение и быстро разрушаются под действием окислителей.
Биологическое действие - обеспечение всасывания Ca2+ из кишечника, а также регулирование фосфорно-кальциевого обмена и процессов окостенения.
Отсутствие витамина D характеризуется снижением Ca2+ и фосфора (P) в органах и тканях, развивается рахит.
Витамин D особенно важен для кур-несушек и дойных коров: в скорлупу куриного яйца переходит 0,1 часть всего Ca2+ , содержащегося в теле курицы, а с каждым литром молока из организма коровы выносится более 1 г Ca2+.

Витамины являются дополнительной частью пищи к белкам, жирам, углеводам и минеральным веществам и объединены в отдельную группу природных органических соединений по признаку абсолютной необходимости для организма, но при этом не могут быть источником энергии в отличие от других жизненно необходимых организму соединений

Рисунок 2. ЭргокальциферолРисунок 3. Синтез эргокальциферолаВитамин E (токоферол).В переводе с греческого «токос» - потомство и «феро» - несу.Рисунок 4. α-токоферолОн участвует в процессах размножения. Вообще существует 4 витамина E, биологической активностью обладают α, β, γ- токоферолы, причем α – наибольшей.E- авитаминоз проявляется в развитии мышечной дитрофии, дегенерации спинного мозга, паралича конечностей.Витамин Е является структурным компонентом клеточных мембран, и в то же время обладает антиокислительной активностью – является природным антиоксидантом (предохраняет липиды мембран от окисления).Этот витамин способен откладываться в жировых тканях, поэтому Е-авитаминозы явление крайне редкое. Витамин К (филлохинон, антигеморрагический)Существуют витамины К1 (филлохинон), К2 (метахинон), К3.Рисунок 5. ФиллохинонВитамины группы К участвуют в свертываемости крови и синтезе белковых факторов (протромбина), необходимых для данного процесса.К – авитаминоз проявляется понижением свертываемости крови, явление довольно редкое, т.к. витамин К синтезируется микроорганизмами в кишечнике.Витамины группы BВ основном витамины этой группы не синтезируются в организме человека.Витамин В1 (тиамин, антиполиневритный).Рисунок 6. Тиамин и его активная форма - тиаминпирофосфатНазвание этого витамина В отражает его химическую структуру, которая включает NH2-группу и атом S. Спиртовая группа витамина В1 обуславливает его способность образовывать с H3PO4 сложно-эфирную связь.Витамин В1 в виде тиаминпирофосфата является коферментом декарбоксилаз кетокислот и участвует в процессах декарбоксилирования. Отсутствие витамина В1 в организме вызывает полиневрит («бери-бери»); вследствие нарушения превращений пировиноградной кислоты (ПВК) и ее накопления происходит дегенерация нервных окончаний, следствием чего является потеря кожной чувствительности, сердечные боли – паралич мышц с их атрофацией – смерть.Витамин В2 (рибофлавин, изоаллоксазин) [Биохимия: Учеб. для вузов, Под ред. Е.С. Северина., 2003. 779 с.]Рисунок 7. РибитолБиологическое действие - участвует в построении коферментов (ФМН, ФАД), которые входят в состав флавиновых ферментов. Эти ферменты катализируют процессы тканевого дыхания, синтеза и распада жирных кислот (ЖК). Витамин В2 регулирует важные процессы обмена в организме.При В2-авитаминозе наблюдается задержка роста, дерматиты, выпадение волос, урежение пульса, поражение слизистой оболочки в уголках рта, нарушение синтеза гемоглобина.Витамин В6 (пиридоксол)Рисунок 8. Производные витамина В6В виде фосфорного эфира фосфопиридоксаль выступает в качестве кофермента декарбоксилаз, трансаминаз и участвует в процессах декарбоксилирования и переаминирования аминокислот.Биологическим действием обладают пиридоксаль и пиридоксамин.Авитаминоз витамина В6 вызывает дерматиты, гипохромную анемию, поражение селезенки.Гиповитаминоз – потеря аппетита, тошнота, слабость, кожные дерматиты, потеря памяти, воспаление нервов.Витамин В12 (цианкобаламин, антианемический)Его структура близка порфириновому кольцу Гема гемоглобина и содержит Co2+.Рисунок 9. Цианкобаламин: полная и схематичная структураЦианокобаламин участвует в обмене веществ в организме. Служит предшественником, из которого осуществляется синтез группы Гем.При недостатке витамина В12 у человека развивается злокачественная анемия: нервно-дистрофическое заболевание с поражением пищеварительного тракта, органов кроветворения и нервной системы.Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид, антипеллагрический)Биологическое значение витамина РР – является составной частью коферментов НАД, НАДФ, которые катализируют реакции биологического окисления, участвуют в процессах распада углеводов, синтеза ЖК, обмене аминокислот (АК).Рисунок 10. Никотиновая кислотаВ организме витамин РР синтезируется из триптофаз.Авитаминоз проявляется развитием пеллагры (дерматит лица, рук, шеи), т.е. на участках, которые подвергаются УФ-излучению, воспалением слизистой оболочки ротовой полости, нарушением сердечно-сосудистой системы.Витамин С (аскорбиновая кислота, антицинготный)Аскорбиновая кислота с химической точки зрения сильный восстановитель, легко переходящий в дегидроформу.Рисунок 11. Превращение L-аскорбиновой кислоты Витамин С участвует в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в тканях органов, и образовании соединений (коллаген), входящих в состав основного промежуточного вещества соединительной ткани, хряща кости.обладает способностью обезвреживать токсины (дифтерийный, туберкулезный, дизентирийный). Витамину С играет значительную роль в поддержании сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям. Отсутствие витамина С приводит к развитию цинги. Возникают нарушения образования костей.Витамин Н (биотин, антисеборейный)«Биос» - в переводе с греческого «жизнь».Рисунок 12. БиотинМолекула биотина состоит из имидазольного и .тиофенового циклов, а боковая цепь представлена валериановой кислотой.Биологическое действие витамина Н состоит в его участии в составе ферментов, которые обеспечивают активирование СО2 и связанный с ним синтез жирных кислот, азотистых оснований нуклеиновых кислот (НК).При недостатке витамина Н наблюдается задержка роста, мышечные боли, выпадение волос, усиленное выделение жира сальными железами (себорея), развиваются дерматит, нарушение психики.Авитаминозы витамина Н редки из-за синтеза микрофлорой кишечника.Производство витаминовМожно выделить три наиболее распространенных метода синтеза витаминов:- химический;- естественные источники (таблица 3 приложения 1);- биотехнологический с использованием микроорганизмов.\Биотехнологическим путем получают витамины D, В2, В12 и С. Используют при этом различные бактерии, дрожжевые и плесневые грибы, в качестве питательной среды для которых и в зависимости от получаемого витамина питательной средой может выступать кукурузно-соевая мука, растительные масла, керосин, метанол, углеводы (глюкоза, сахароза). [http://medbe.ru/materials/problemy-i-metody-biotekhnologii/primery-biotekhnologicheskikh-protsessov-poluchenie-vitaminov/] в промышленных масштабах не применяются кефирные грибки, используемые для синтеза витаминов группы В и С, а также бифидобактерии ( группа В, РР (никотиновая кислота) и Н). Для увеличения содержания отдельных витаминов изменяют условия среды. Например, на количество рибофлавина зависит доступ воздуха (аэрация) и содержание в среде железа. Рибофлавин получают путем ферментации растительного масла грибом Ashbya gossypii. В настоящее время рассматривается возможность полной замены химической технологии производства данного витамина на биотехнологическую. Для производства рибофлавина используют дрожжеподобные грибы, а также виды Clostridium и Ascomycetes. В получении β-каротина - микроводоросль Dunalieiia viridis.