Витамины ячменя

Содержание

Введение

1. Витамины ячменя

1.1 Провитамины А

1.2 Витамин Е (токоферол)

1.3 Витамины группы B

1.4 Витамин B1 (тиамин)

1.5 Витамин B2 -- рибофлавин

1.6 Витамин B6 (пиридоксин)

1.7 Витамин РР - никотиновая кислота

1.8 Витамин Н - биотин (биос II)

1.9 Фолиевая кислота (витамин Вc)

1.10 Витамин С (аскорбиновая кислота)

2. Физиологическая роль витаминов в питании человека

Заключение

Список литературы

Введение

Витамины можно рассматривать как органические вещества, необходимые для нормального роста и поддержания жизни животных и человека; они обеспечивают нормальное протекание в организме жизненных процессов, в том числе процессов расщепления и синтеза белков, жиров и углеводов.

Витамины требуются в небольшом количестве, они не используются организмом как строительный материал и не увеличивают имеющуюся в организме энергию, но основная задача их состоит в налаживании правильного обмена веществ.

В животный организм витамины поступают извне, синтезируясь в большинстве случаев в растительных клетках. В отдельных случаях растения синтезируют не готовые витамины, а полупродукты, которые в организме животных превращаются в витамины; эти полупродукты носят название провитаминов. В последнее время установлена необходимость витаминов не только для животных организмов, но и для жизнедеятельности высших растений и микроорганизмов.

Витамины представляют собой группу разнообразных по строению химических веществ, принимающих участие во многих реакциях клеточного метаболизма. Они не являются структурными компонентами живой материи и не используются в качестве источников энергии. Большинство витаминов не синтезируется в организме человека и животных, но некоторые синтезируются микрофлорой кишечника и тканями в минимальных количествах, поэтому основным источником этих весьма важных для процессов жизнедеятельности веществ является пища. Потребность человека и животных в витаминах неодинакова и зависит от таких факторов, как пол, возраст, влияние среды обитания. Некоторые витамины нужны не всем животным, так, например, L-аскорбиновая кислота необходима для человека, обезьяны, морской свинки. Вместе с тем для многих животных, способных ее синтезировать, аскорбиновая кислота не является витамином.

Витамины были открыты в конце XIX столетия во многом благодаря работам русских ученых Н.И. Лунина и В.В. Пашутина, впервые показавших необходимость для полноценного питания кроме белков, углеводов, жиров и еще каких-то неизвестных веществ. В 1912. польский ученый К. Функ, изучая компоненты, входящие в состав шелухи риса и предохраняющие от болезни бери-бери, и полагая, что в их состав обязательно должны входить аминные группировки, предложил называть эти неизвестные вещества витаминами, то есть аминами жизни. В дальнейшем было установлено, что многие из них аминных групп не содержат, но термин «витамин» прижился в науке и практике. В природе биосинтез витаминов осуществляется растениями и микроорганизмами, причем некоторые витамины в растениях также принимают участие в процессах биокатализа.

По мере открытия отдельных витаминов их обозначали буквами латинского алфавита и называли в зависимости от их биологического действия. Например, витамин А -- аксерофтол (от лат. ксерофтальми -- глазное заболевание), витамин Е -- токоферол (от лат. токос -- деторождение, феро - несущий) и т. д. Помимо буквенной классификации, применяется классификация витаминов, разделяющая их на две группы по признаку растворимости в воде или в жирах.

Кроме того, существуют витаминоподобные вещества, например убихинон, липоевая кислота, карнитин и др.

В ряде случаев в организм поступают предшественники витаминов, так называемые провитамины, которые в организме превращаются в активные формы витаминов. К провитаминам, в частности, относятся каротиноиды, широко распространенные в растительном мире. Большую группу провитаминов представляют стерины, при облучении ультрафиолетом переходящие в кальциферолы.

1. Витамины ячменя

В ячмене, так же как и во всех других растительных организмах, содержится ряд витаминов и провитамин А.

Ваносси в исследованных им ячменях установил наличие следующих витаминов.

Таблица №1.

Витамины ячменя:

* Содержание . .

1.1 Провитамины А

К провитаминам А обычно относят каротиноиды, встречающиеся в большинстве растений и превращающиеся в животном организме в витамин А. Обычно термин провитамин А связывают со смесью трех изомеров ,- - и - каротина; - каротины в этой смеси занимают 80% общего состава. Формула - каротина показывает, что он при гидролизе образует две молекулы витамина А

- Каротин

Витамин А

Этот процесс протекает под действием фермента каротиназы.

По своей структуре витамин А является ненасыщенным спиртом состава С20H29OH с пятью двойными связями и представляет собой твердое вещество соломенно-желтого цвета с температурой плавления 62--64°С, нерастворимое в воде, но растворяющееся в спирте, эфире, ацетоне и хлороформе. Он быстро окисляется кислородом воздуха, в особенности под влиянием нагревания и света. Растворы витамина А в масле могут быть стабилизированы по отношению к окислению при помощи антиокислителей, например - токоферола.

Авитаминоз: недостаток витамина А приводит к замедлению роста и, в частности, нарушению процесса костеобразования. Общим нарушением, возникающим при недостатке витамина А, является кератинизация кожи, слизистых оболочек. Авитаминоз приводит к возникновению ксерофтальмии и разрушению роговицы (кератомилия). Последний процесс необратим и характеризуется полной потерей зрения. Гипервитаминоз А приводит к воспалению глаз и нарушению волосяного покрова, потере аппетита и полному истощению организма.

1.2 Витамин Е (токоферол)

Этот витамин содержится в хлебных злаках (в масле зародышей).

Выделены и идентифицированы четыре встречающихся в натуральном виде вещества, обладающих активными свойствами витамина Е: -, -, - и - токоферолы. Наиболее активным является - токоферол, который представляет собой продукт конденсации триметилгидрохинона и спирта фитола:

Токоферол является прозрачным, слегка желтоватым, вязким маслом, необладающим запахом, показывает оптическую активность; нерастворим в воде, но хорошо растворяется в жирах и жирорастворителях (спирте, хлороформе и ацетоне). На свету - токоферол окисляется, и его разложению способствует наличие свободных жирных кислот, металлов и щелочей. В растительных тканях токоферол обычно находится вместе с каротином, осуществляя присущие ему свойства антиокислителя.

Авитаминоз: дефицит витамина Е приводит к нарушениям эмбриогенеза и репродуктивных органов. Кроме того, недостаток токоферола является причиной дегенерации спинного мозга и легочной дистрофии. Животные реагируют на авитаминоз Е по-разному. У крыс в первую очередь наблюдаются нарушения репродуктивных органов, а у морских свинок -- дегенеративные изменения в мышечной ткани.

1.3 Витамины группы B

Хотя они имеют различное химическое строение и оказывают на живой организм свое особое биологическое действие, принято объединять в одну группу, исходя из того, что все они содержатся в отрубях и дрожжах. В ячмене содержание витаминного комплекса B составляет 14--20 /г. К этой группе причисляются следующие витамины: B1- тиамин, B2- рибофлавин, РР -- никотиновая кислота, B6 - пиридоксин, пантотеновая кислота, Н -- биотин, пара-аминобензойная кислота, инозит, Вс - фолиевая кислота и витамин B12.

1.4 Витамин B1 (тиамин)

Он находится в зародыше и в оболочке злаков. Впервые обнаружил его К. Функ в рисовых отрубях и в дрожжах, которые богаче им, чем все другие источники. Химическое строение этого витамина было установлено лишь через 36 лет после открытия, когда ему было присвоено название «тиамин». Молекула тиамина содержит пиримидиновое кольцо, связанное с гетероциклическим тиазоловым кольцом, в состав которого входит сера и азот:

Пиримидин Тиазол

В хлористоводородном соединении витамина B1 производные этих двух веществ соединены при помощи метиленового мостика (- СН2-):

Тиамин - это желтовато-белое кристаллическое вещество, имеющее запах дрожжей. Он растворяется в воде, плохо - в спирте. Тиамин обладает стойкостью в отношении окисления в кислой среде; менее стоек в нейтральной и совершенно нестоек в щелочной среде, превращаясь в неактивное голубовато-желтое флюоресцирующее вещество. Тиамин чувствителен к тяжелым металлам. Термостабилен, мало разрушается даже при длительном кипячении в водных растворах, особенно при рН 3 - 4; при обычных методах сушки не разрушается. Осуществлен синтез этого витамина.

Авитаминоз: прямым следствием недостаточности витамина В1 является дефицит его коферментных форм. Это приводит к блокированию реакций декарбоксилирования и накопления избыточных количеств пировиноградной кислоты, что может привести к нейротоксикозам. Весьма вероятно, что в условиях дефицита тиамина, а значит, и снижения скорости транскетолазной реакции снижается синтез НАДФН и рибозо-5'-фосфата -- продуктов пентозофосфатного пути. Метаболические нарушения приводят к развитию различных патологических состояний, например болезни бери-бери. При этом заболевании имеют место патологии нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Кроме того, недостаток тиамина приводит к нарушениям водного обмена и функций кроветворения.

1.5 Витамин B2 - рибофлавин

В 1933 г. из молока было выделено вещество, окрашенное в желтый цвет, водный раствор которого обладал желто-зеленой флюоресценцией. Это вещество, а затем и другие подобные вещества, широко распространенные в животном и растительном мире, оказались пигментами -- флавинами (от слова flavus -- желтый), непосредственно воздействующими на процессы роста организма. Так как в состав его входит остаток спирта рибитола, он получил название рибофлавина.

Изучение строения флавинов, и в частности лактофлавина, выделенного впервые из молока, показало, что последний слегка разрушается в щелочной среде под действием ультрафиолетовых лучей, распадаясь на два соединения: многоатомный спирт - рибитол, представляющий продукт восстановления сахара рибозы, и вещество, не обладающее витаминными свойствами, но сохраняющее желтую окраску, которому было присвоено название «люмифлавин». Это соединение представляет собой метилированное производное изоаллоксазина:

Таким образом, лактофлавин, или витамин B2, представляет собой флавин, в котором полициклическое ядро изоаллоксазина находится в соединении с пятиуглеродным спиртом рибитолом:

Витамин B2

Витамин B2 - (рибофлавин) представляет собой оранжево-желтый кристаллический порошок слегка горьковатого вкуса. В воде он сравнительно плохо растворим. В кислой среде термоустойчив, в щелочной среде термоустойчивость резко снижается.

Рибофлавин обнаружен во всех клетках растительного и животного происхождения, но образуется только в растениях, откуда, например, переходит в молоко. Богаты им дрожжи как пивные, так и пекарские.

Авитаминоз: Недостаток витамина B2 приводит к остановке роста организмов, мышечной слабости, воспалениям слизистой. Заболеваниями кожи, характерными для гиповитаминоза B2, являются себорейный дерматит, облысение, нарушение эпителия кожи. Часто наблюдаются заболевания глаз, проявляющиеся в воспалении роговицы, кератитах. Авитаминоз B2 является причиной образования катаракты и помутнения хрусталика.

1.6 Витамин B6 (пиридоксин)

Выделен из дрожжей и отрубей, что является причиной отнесения его к группе витаминов В.

Витамин B6 является производным пиридина и имеет формулу:

Пиридоксин представляет собой белый кристаллический порошок, без запаха, слабосоленого вкуса. Растворим в воде, плохо - в спирте и нерастворим в других органических растворителях. Термоустойчив, но легко разрушается на свету в слабокислой и нейтральной среде; обнаруживает значительную устойчивость к действию кислот и щелочей.

В тканях организма находятся два производных пиридоксина - альдегидное производное пиридоксаль и аминосоединение пиридоксамин, которые в клетках подвергаются фосфорилированию:

Пиридоксальфосфат Пиридоксаминфосфат

В основном в растениях витамин B6 накапливается в зародышах и оболочках зерен злаков. Очень много его в дрожжевых клетках.

Авитаминоз: Признаком авитаминоза B6 являются кожные заболевания (эритемы, эдемы), нарушения центральной нервной системы и кроветворения. Дефицит витамина B6 у человека проявляется более отчетливо в младенческом возрасте и сопровождается конвульсиями и эпилептическими припадками.

1.7 Витамин РР - никотиновая кислота

Она имеет формулу:

Впервые никотиновая кислота была выделена из рисовых отрубей. Она может быть получена из никотина путем его окисления. Никотин табака, попадая в организм человека, окислению не подвергается и поэтому в никотиновую кислоту не превращается. Она образует бесцветные игольчатые кристаллы слегка кислого вкуса, обладает умеренной растворимостью в воде. В водных растворах достаточно термостабильна, во всяком случае переносит нагревание в течение 1 ч при температуре 135° С, причем слабо окисляется.

Пантотеновая кислота содержится во всех клетках животных и растительных организмов, с чем связано данное этому витамину название: пантотен по-гречески означает вездесущий.

Химическое строение пантотеновой кислоты показывает, что молекула ее состоит из - аланина и производного масляной кислоты (-- диокси -- диметилмасляная кислота):

Остаток - аланина

Она представляет собой маслянистое, вязкое вещество, обладающее кислой реакцией и растворимое в воде и спирте; стойкое к действию света и кислорода, но при кипячении частично разлагается. В кислых и щелочных растворах теряет свою активность как витамина.

Пантотеновая кислота синтезируется растениями, в очень больших количествах она накапливается в оболочках зерен злаков, в том числе и в ячменном зерне.

Авитаминоз: Дефицит пантотеновой кислоты в крови людей является причиной развития периферического неврита. Кроме того, авитаминоз В3 приводит к потере веса, повреждению кожи, облысению, а также нарушениям функций желудочно-кишечного тракта.

1.8 Витамин Н - биотин (биос II)

Он имеет широкое распространение в природе и необходим для нормального развития живых организмов; отсюда и его название (по-гречески bios - жизнь). Этот витамин является важным фактором роста дрожжей и других микроорганизмов.

Исследования химического строения биотина показывают, что он представляет собой соединение гидрированного тиофена с мочевиной и валериановой кислотой:

Биотин образует прочное, нерастворимое соединение с белками.

Авитаминоз: Недостаточность витамина Н проявляется в депигментации шерсти у животных. Развитие авитаминоза Н связано с воспалением кожи, выпадением волос, появлением экссудативного дерматита, параличом. Авитаминоз Н у взрослых людей не проявляется. Гиповитаминоз Н был воспроизведен у волонтеров, получавших с пищей большое количество белка яиц -- авидина. В первый же месяц развился дерматит, сопровождавшийся мышечными болями, повышением уровня холестерина в крови, рвотой. Эти симптомы устранялись посредством биотина:

Биотин входит в состав ряда поливитаминных препаратов. Отдельно в медицинской практике не применяется.

Инозит (биос I) также широко распространен в животном и растительном мире и играет большую роль в процессах жизнедеятельности.

Инозит представляет собой шестиатомный циклический спирт. В растительном мире чаще всего инозит содержится в виде фитина, образуя основные части всех семян, а его фосфор составляет 65 - 90% всего органического фосфора.

Фитин (Са, Mg-инозитгексафосфат) представляет собой белый порошок без вкуса и запаха. В слабокислой среде он нерастворим.

В среднем 0,5 - 5% на 100 г сухого вещества растений составляет фитин.

Пара-аминобензойная кислота. Это один из наиболее активных витаминов: он стимулирует рост микроорганизмов при разбавлении даже в 100 биллионов раз. Имеет формулу:

и представляет собой белый кристаллический порошок, растворимый в спирте, воде и эфире. Большое значение этого витамина заключается еще и в том, что он входит в состав другого важного для организма витамина -- фолиевой кислоты.

Очень богаты этим витамином дрожжи. В злаках он находится главным образом в связанном с белковыми веществами состоянии.

1.9 Фолиевая кислота (витамин Вc)

Этот витамин был выделен из листьев (по латыни folium -- лист), откуда и произошло его наименование. Широко распространен в природе, особенно богаты им дрожжи. В основном фолиевая кислота является фактором роста.

Изучение химического состава фолиевой кислоты показывает, что в состав ее входят птериновая группировка, пара-аминобензойная кислота и глютаминовая кислота.

Птерины являются оксипроизводными птеридина; последний же представляет собой соединение пиримидина и пиразина:

Фолиевая кислота с трудом растворяется в воде и кристаллизуется из водных растворов в слоистых интенсивно-желтых кристаллах с одной молекулой воды.

1.10 Витамин С (аскорбиновая кислота)

Он широко распространен в растениях и животных. Основное значение имеет участие его в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в живой клетке.

Аскорбиновая кислота существует в двух формах: аскорбиновая кислота и образующаяся из нее при окислении дегидроаскорбиновая кислота. Наличие в молекуле аскорбиновой кислоты лактоновой группировки «--С=С--» обусловливает ее восстанавливающие свойства:

Обе формы аскорбиновой кислоты физиологически активны.

Аскорбиновая кислота представляет собой белое кристаллическое вещество кисловатого вкуса, хорошо растворимое в воде, но плохо в спирте; аскорбиновая кислота очень чувствительна к нагреванию и легко окисляется в растворах, особенно в присутствии воздуха, света и следов меди и железа.

Синтезируется аскорбиновая кислота в основном в тканях растений.

Авитаминоз: Недостаточность витамина С может быть экзогенной из-за дефицита аскорбиновой кислоты в пище и эндогенной, обусловленной нарушениями процессов всасывания и функционирования ее в организме. Основными признаками С-авитаминоза являются нарушения белкового обмена, особенно фибриллярных белков. В результате возможны изменения межклеточных взаимодействий, патологическое увеличение проницаемости сосудов, кровоточивость десен, разрушение и выпадение зубов. Отмечены нарушения углеводного обмена, в частности в результате подавления каталитической активности ферментов обмена глюкозы. Что касается липидного обмена, то при авитаминозе снижен синтез желчных кислот из холестерина и отмечено увеличение его концентрации в плазме крови. При дефиците витамина С цинга, основными признаками которой являются воспаление роговой полости, осложненное кровотечение и выпадение зубов.

2. Физиологическая роль витаминов в питании человека

Потребность человека в витаминах зависит от пола, возраста, физиологического состояния и условий среды обитания. Помимо этого на потребность в витаминах оказывает влияние не только их количество в пище, но и способность организма их утилизировать.

При недостаточном поступлении витаминов в организм развивается первичный авитаминоз, связанный с отсутствием в организме одного или нескольких витаминов. Так как тот или иной продукт содержит в необходимом для человека количестве ограниченное число витаминов (морковь - витамин А, капуста - витамин С и так далее), становится понятным необходимость сбалансированной диеты, включающей в себя разнообразные продукты растительного и животного происхождения. Авитаминозы в нормальных условиях питания являются редким явлением, чаще наблюдаются гиловитаминозы, связанные с недостаточным количеством того или иного витамина. Гиповитаминоз может развиться не только из-за несбалансированного питания, а в результате нарушения обмена веществ, эндокринных или инфекционных заболеваниях. Некоторые вырабатываются кишечной микрофлорой. Подавление их жизнедеятельности в результате действия антибиотиков или сульфоамидных препаратов тоже может привести к развитию гиповитаминоза. Отмечены случаи, когда авитаминозы не поддаются лечению даже большими количествами витаминных препаратов (витамин резистентные состояния). (Как правило, это врожденные болезни, протекающие очень тяжело и часто приводящие к летальному исходу. Напротив, чрезмерное потребление пищевых витаминных добавок, содержащих витамины, а также витаминных лекарственных форм может привести к патологическому состоянию -- гипервитаминозу, чаще характерному для жирорастворимых витаминов.

Заключение

Витамины -- составная часть ферментов. Многие витамины входят в состав активных групп различных ферментов; таким образом, нарушения, вызываемые недостатком того или другого витамина, могут быть следствием нарушения ферментативной активности.

Тиамин имеет большое значение в процессах использования углеводов. В результате превращений глюкозы в тканях организма образуется промежуточный продукт -- пировиноградная кислота, которая в дальнейшем подвергается декарбоксилированию, которое заключается в отщеплении углекислого газа от карбоксильной группы СООН и образовании уксусного альдегида. Этот процесс осуществляется при помощи фермента пируват-декарбоксилазы, являющейся важным ферментом углеводного обмена. Тиамин является существенной частью этого фермента, куда он входит в виде своего фосфорнокислого эфира. При отсутствии тиамина в тканях организма пируватдекарбо-ксилаза не образуется и расщепление глюкозы прекращается на стадии образования пировиноградной кислоты, которая накапливается в тканях, что ведет к отравлению организма.

Рибофлавин в соединении с фосфорной кислотой является флавинмононуклеотидом (ФМН), относящимся к группе флавиновых ферментов, обеспечивающих нормальное клеточное дыхание. Эта важная роль его связана с наличием в ядре изоаллоксазина двух двойных связей (в положении 1 и 10), по месту которых могут присоединяться два атома водорода. При присоединении водорода рибофлавин восстанавливается и может вновь окисляться, отдавая присоединенный водород другому веществу. Таким образом, рибофлавин принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях, чем в основном определяется его роль в обмене веществ организма. Восстановленный фермент теряет свою желтую окраску, при отдаче водорода он снова приобретает первоначальный желтый цвет.

Пиридоксальфосфат (производное витамина В6) является ко-ферментом двухкомпонентных ферментов - аминотрансфераз, катализирующих декарбоксилирование аминокислот и реакцию переаминирования.

Амид никотиновой кислоты входит в состав анаэробных де-гидрогеназ, коферментом (активной группой) которых является дифосфопиридиннуклеотид (НАД). Способность этих ферментов принимать водород и электроны определяется наличием в их молекуле амида никотиновой кислоты.

Пантотеновая кислота входит в состав кофермента А, при участии которого происходит активирование уксусной кислоты, образующейся в организме, и синтез лимонной кислоты. Добавление пантотеновой кислоты к среде, в которой культивируются дрожжи, приводит к интенсивному образованию кофермента А.

Фолиевая кислота в восстановленной форме является составной частью (коферментом) ферментов, катализирующих обмен соединений, содержащих один углеродный атом в молекуле (формальдегида -- НСОН и муравьиной кислоты -- НСООН). В этом заключается ее участие в обмене веществ.

Список литературы

1. Калунянц К.А. Химия солода и пива. М.: Агромпромиздат, 1990. 175 с.

2. Булгаков Н.И. Биохимия солода и пива. М.: Пищевая промышленность, 1976. 358 с.

3. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия: Учеб. для вузов М.: Дрофа, 2004.-640 с: ил.-(Высшее образование: Современный учебник).