1 Группа витаминов А (ретинол)
Витамины группы А являются производными каротина. Нерастворимы в воде, но растворимы в различных жировых растворителях и жирах.
Витамины А являются структурными компонентами биологических мембран, стимулируют биосинтез белка в печени; участвуют в синтезе мукосахаридов, в формировании костных тканей и в процессах светоощущения.
Отсутствие в пище витаминов А сказывается в нарушении роста, понижении стойкости к заболеваниям и ослаблении зрения. Витамины А образуются и встречаются исключительно в тканях животных и продуктах животного происхождения, в растениях они отсутствуют. Особенно его много в печени морских животных и рыб: кита, моржа, тюленя, белухи, акулы, трески, палтуса.
Потребность человека в этих витаминах может быть удовлетворена и за счет растительной пищи, в которой содержатся их протовитамины - каротины (красящее вещество моркови, красного перца, помидор). Из молекулы b-каротина образуется две молекулы витамина А.
Витамин A1 представляет собой половину молекулы b-каротина, содержащую спиртовую группу и имеет строение:
Витамин А 
содержит дополнительную двойную связь в циклогексановом кольце в положении 4-5.
Витамины А разрушаются под действием света, кислорода воздуха, при кулинарных обработках.
Причины сравнительно легкого разрушения витаминов А лежат в их химической природе. По своему строению они - типичные полиены и для них характерны реакции присоединения по ненасыщенным связям.
Вероятные реакции витаминов А на стадиях хранения продукции и ее переработки:
– присоединение по двойным связям кислорода, с образованием перекисей и пероксидов, и с дальнейшими разрывами цепи, сопровождающимися образованием альдегидов, кетонов, карбоновых кислот;
– этерификация спиртовой группы органическими кислотами при высоких температурах или в присутствии ферментов;
– присоединение водорода (гидрогенизация) по непредельным связям в присутствии ферментов.
2 Группа витаминов Д (кальциферол)
Недостаточное содержание витаминов Д в пище приводит к рахиту. Они встречаются только в животном организме и их продуктах: рыбий жир, печень трески, говяжьей печени, яйцах, молоке, масле.
В растениях содержатся стиролы, из которых под влиянием облучения ультрафиолетовыми лучами образуются витамины Д.
Витамины Д регулируют содержание кальция и фосфора в крови, участвуют в минерализации костей.
Под термином “витамин Д” понимают два основных соединения – эргокальциферол (Д )и холекальциферол (Д 
).
Структурная формула витамина Д :
Витамин Д отличается от Д отсутствием двойной связи в боковой цепочке.
Витамин Д не разрушается при кулинарной обработке. Это можно объяснить инертностью его циклоалкан – алкановой структуры к химическим реагентам, которые присутствуют в пище. Гидроксильная группа при высоких температурах и в присутствии кислоты может этерифицироваться, по последнее, вероятно, не сказывается на функциональной пригодности витамина.
Витамины Д могут гидрогенизироваться (присоединять водороды) по двойным связям с помощью гидрогеназ на стадии хранения продукта, а также при гидрогенизации жиров с целью получения “саломассы”. В этом случае витамин Д уничтожается.
3 Витамин Е (токоферолы)
При недостатке витамина Е нарушаются функции размножения, сосудистая и нервная системы.
Он участвует в окислительно-восстановительных реакциях в мышечной ткани, является антиоксидантом непредельных жирных кислот, предотвращая тем самым появление токсичных продуктов их окисления, вызывающих гибель эмбрионов.
Витамин Е применяют при лечении мышечной дистрофии, коронарного склероза, бесплодия.
Он распространен в растительных объектах, в первую очередь в маслах. Витамин синтезируется только в растениях. Наиболее богаты витамином Е зародыши злаков и зеленые листья растений.
В настоящее время установлено, что витамин Е является смесью четырех высокомолекулярных циклических спиртов (фенолов), получивших название a-, b-, g-, d - токоферолов. Ниже приведена структурная формула a-токоферола:
Витамин Е относительно устойчив к нагреванию, но разрушается при облучении ультрафиолетовыми лучами. Это объяснимо его достаточно инертной структурой молекулы витамина (алкановая цепочка, ароматическое кольцо, пирановый цикл) в сравнительно мягких условиях технологической обработки пищи.
При облучении ультрафиолетовым светом идет интенсивное окисление витамина с разрывом пиранового кольца по связи (С-О) и витамин инактивируется.
Токоферолы предохраняют растительные масла от окисления и прогоркания и используются в пищевой промышленности, как естественные антиокислители.
4 Витамины группы К (филлохиноны)
При недостатке витаминов К в организме кровь теряет способность свертываться и при повреждении ткани возникает кровотечение. Витамины К в животном организме не образуются; к синтезу их способны только растения и микроорганизмы.
Они регулируют процесс свертывания крови, участвуя в синтезе белков, ответственных за образование сгустков (протромбин).
Лучшими источниками витаминов К являются зеленые части растений: шпинат, капуста, крапива и другие.
Под группой витаминов К объединены несколько витаминов общей структуры, регулирующих свертывание крови (витамины К 
, К , К 
)
По своей химической структуре - производные нафтохинона и отличаются построением боковой цепи. Витамин К имеет структуру:
Боковая цепь витамина К является остатком высокомолекулярного алифатического спирта фитола, входящего в состав хлорофилла.
Витамины группы К легко окисляются на воздухе, особенно в щелочной среде, с образованием фтиокола:
Разрушаются они и при гидрировании водородом (гидрогенизация растительных масел) с образованием гидрохинонов, типа:
При температурной обработке витамины также разрушаются, что объясняется специфическими свойствами b-производных нафтохинонов, их электронной структурой.
Водорастворимые витамины
1 Витамин В (тиамин)
Признаками гиповитаминоза В являются: полиневрит, нарушение сердечной деятельности, пищеварения и водного обмена.
Витамин В в виде пирофосфорного эфира (тиаминопирофосфата) входит в состав ферментов декарбоксилаз кетокислот, катализирующих процесс декарбоксилирования пировиноградной и a-кетоглутаровой кислот. И играет важную роль в процессах превращения углеводов в организме животных, растений и микроорганизмов.
Витамин синтезируется зелеными растениями и микроорганизмами.
Богатым источником витаминов В являются пшеничные и рисовые отруби, зародыши злаков, внутренние органы животных (печень, почки и сердце). Особенно богаты этим витамином дрожжи. Витамин В имеет следующее строение:
Витамин устойчив к действию света, в кислой среде стоек к нагреванию и кипячению, но очень легко разрушаются при нагревании в нейтральной и особенно щелочной среде.
Вследствие этого витамин В мало разрушается при обработке пищевых продуктов теплом (варка, выпечка хлеба), но чрезвычайно быстро разрушается при выпечке кондитерских мучных изделий, изготовляемых на щелочных разрыхлителях (сода, карбонат аммония).
Причина химической неустойчивости витамина в щелочах – разрушение соли, за которым следует развал витамина, по связи (С-S) с образованием тиамин-тиола, строения:
2 Витамин В (рибофлавин)
При недостатке витамина В2 возникают заболевания кожи, воспаление слизистой оболочки ротовой полости, появления трещин в уголках рта, развиваются заболевания кроветворной системы и желудочно-кишечного тракта.
Рибофлавин принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях обмена веществ
Источники витамина В : молочные продукты, яйца, хлеб, печень животных, бобовые культуры. Некоторое количество рибофлавина поступает в организм в результате деятельности кишечной микрофлоры.
Витамин В состоит из изоаллосазинового цикла и радикала Д-рибита и имеет следующее строение:
Он устойчив к повышенным температурам, но разрушается на свету и в щелочной среде. Последнее обусловлено щелочным гидролизом по циклическому амиду с разрывом связи (-CO-NH-) между С - атомом и N 
- атомом.
Исходя из энергий делокализации электронной плотности в птеридиновой системе рибофлавина, нуклеофильная атака ионом (ОН-) при гидролизе идет по С2 - атому (Еделок С2=165 КДж/моль) и при радикальной (О.) реакции - также по С2-атому (Еделок С2=187,5 КДж/моль).
3 Витамин В3 (пантотеновая кислота)
Отсутствие витамина B3 в организме вызывает вялость,онемение пальцев ног.
Он входит в состав ферментов биологического ацилирования, участвует в окислении и биосинтезе жирных кислот, липидов, в превращениях сахаров.
Основные источники: печень, почки, яйца, злаки (гречиха, рис, овес). Синтезируется в зеленых листьях, микроорганизмами, в том числе кишечной микрофлорой животных.
По химической структуре витамин В3 - амид между b-аминопропионовой кислотой и диметильным производным диоксимасляной кислоты, строения:
СН2–(ОН)-С(СН3)2-СН(ОН)2-СО-NH-СН2-СН2-СООН
Кулинарная обработка не приводит к существенному разрушению витамина. Гидролиз амидной связи (NH-CO) идет, но незначительно, как и в белке.
4 Витамин РР (ниацин, витамин В5)
При недостатке витамина РР в пище наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бессонница, сердцебиение, пониженная сопротивляемость к инфекционным заболеваниям. При значительном недостатке развивается пеллагра.
Ниацин является коферментом большой группы ферментов (дегидрогеназы), участвующих в окислительно-восстановительных реакциях. Коферменты играют важную роль в тканевом дыхании.
Источники витамина РР - мясные продукты, особенно печень, почки, рыба. В других продуктах содержание витамина невелико.
Под витамином РР понимается группа соединений пиридина. Важнейшие из них - пиридин-3-карбоновая кислота (никотиновая) и амид никотиновой кислоты, строения:
Витамин РР хорошо сохраняется в продуктах питания, не разрушается под действием света, кислорода, в щелочных растворах.
Кулинарная обработка не приводит к значительным потерям ниацина. С химической точки зрения устойчивость объясняется прочностью ароматического кольца, а в случае гидролиза амида -имеет место в кислой среде – образуется витамин – никотиновая кислота.
Витамины РР восстанавливаются солями сернистой кислоты (цветорегулирующие материалы, применяемые в пищевой промышленности) до дигидропиридинпроизводных, утрачивая свои витаминные свойства.
5 Витамин В6 (пиридоксин)
Отсутствие или недостаток витамина В6 в пище приводит к нарушению белкового обмена и синтеза жиров в организме. Развивается сухой себорейный дерматит, стоматит, глоссит, анемия, возникают судороги.
Роль его в обмене веществ заключается в том, что его производное в виде фосфорнокислого эфира входит в состав ферментов, катализирующих превращения аминокислот, в частности, их декарбоксилирования, а также реакции переаминирования. При авитаминозе В6 отмечаются также глубокие нарушения в синтезе и обмене триптофана.
Наибольшим содержанием витамина В6 отличаются дрожжи, рисовые отруби, пшеничные зародыши. Другие его источники: мясные, рыбные продукты, бобовые культуры (соя, фасоль) крупы, картофель.
Под витамином В6 подразумевается группа производных 2 - метилпиридина. Важнейший из них - пиридоксин, строения:
Витамин устойчив к щелочам, кислотам, повышенной температуре, но инактивируется на свету. Последнее, возможно связано с образованием перекисей по оксиметиленовым группировкам в положениях 4,5.
6 Витамин В9 (фолиевая кислота, фолацин)
При недостатке фолиевой кислоты в пище наблюдается нарушение кроветворения, пищевой системы, снижение сопротивляемости организма к заболеваниям.
Витамин В9 участвует в процессах кроветворения, синтезе аминокислот, нуклеиновых кислот, холина, пуриновых и пиримидиновых оснований.
Основные источники витамина - листовые овощи (петрушка, салат, фасоль, шпинат), печень и почки животных, творог, хлеб, дрожжи.
Интересно, что из всех плодов и овощей наиболее богата фолиевой кислотой земляника и этим объясняется ее благоприятное действие при малокровии.
По химической структуре фолиевая кислота состоит из (остатков глютаминовой кислоты, парааминобензойной кислоты и пуринового основания, строения:
Фолиевая кислота легко разрушается при термообработке и действии света. При пастеризации молока разрушение витамина В9 составляет 75%, при переработке овощей - 90%. В мясопродуктах и яйцах потери незначительны.
С химической точки зрения за разрушение витамина в водных растворах ответственна реакция гидролиза по амидной связи (-СО-NH-); на свету (hn) идет, вероятно, разрыв связи (-CH2-NH-).
Незначительные разрушения витамина В9 в мясопродуктах объясняются, вероятно, ограниченным доступом реагентов гидролиза (Н20 и Н+) к внутренним волокнам мясопродуктов и разрушение идет лишь в поверхностных слоях.
7 Витамин В12 (цианкобаламин)
При недостатке витамина В12 появляется слабость, падает аппетит, развивается злокачественное малокровие, нарушается действие нервной системы.
Витамин B12 участвует в процессах кроветворения, превращениях аминокислот, биосинтезе нуклеиновых кислот.
Витамин В12 содержится в продуктах животного происхождения: печени, почках, говядине, рыбе, молочных продуктах. Разрушается витамин при длительном воздействии световых лучей.
По химическому составу является сложным комплексным соединением, где в качестве координирующего иона выступает ион Со, координирующий шесть разновидных лигандов. Схематически его можно представить следующей схемой:
[Со3+(CN-)R1- R2- R30 R40 R50],
где лиганды Rх = замещенный порфин, -бензимидазольное производное, соединенное с фосфорным эфиром рибозы.
8 Витамин С (аскорбиновая кислота)
Недостаточное содержание этого витамина в пище приводит к нарушению обмена в соединительных тканях, повышенную проницаемость капилляров, что ведет к кровоизлияниям и цинге.
Биологические функции витамина связаны с участием в биосинтезе стероидов, в реакциях гидроксилирования, в частности, в превращении пролина в оксипролин.
Он участвует в окислительно-восстановительных процессах, положительно действует на центральную нервную систему, повышает сопротивляемость человека к экстремальным воздействиям.
Витамин С необходим для нормальной жизнедеятельности человека. Организм человека не способен синтезировать аскорбиновую кислоту и должен получать ее в готовом виде с пищей.
Витамин С содержится во многих растениях, особенно им богаты свежие овощи и фрукты. Он крайне нестоек, легко разрушается на свету, кислородом воздуха, в присутствии следов железа и меди, более устойчив в кислой среде, чем в щелочной.
При хранении его содержание в продуктах резко снижается. При тепловой обработке пищи разрушается от 25 до 60% витамина С. Неустойчивость витамина С объясняется его “хрупкой” химической структурой. Он является производным L(+) гулоновой кислоты, в частности, g-лактамом, 2,3-дегидрогулоновой кислоты, строения:
При окислении переходит в дегидроаскорбиновую кислоту, при восстановлении - в исходный витамин.
Витамин С содержит три функциональные группировки: спиртовые(-ОН), карбоксильную(-СООН), занятую внутриэфирной связью и этиленовую группу(>С=С<), и для него характерны все химические свойства спиртов, сложных эфиров, карбоновых кислот и этиленовых соединений: образование простых и сложных эфиров по спиртовым группировкам; гидролиз циклического эфира, с раскрытием кольца, и дальнейшими реакциями карбоксильной группы гулоновой кислоты со спиртами или ионами металлов; присоединение по непредельной связи атомов кислорода (окисление) или водородов (восстановление) и т.д.
При хранении и термических обработках, разрушение витамина связано с любой из перечисленных реакций.
9 Витамин Н (биотин)
Недостаток биотина в диете приводит к поражениям кожи, выпадению волос, поражению ногтей. Возникают пигментация, дерматит, нервные расстройства, шелушистая кожа.
Витамин Н входит в состав ферментов, катализирующих обратимые реакции переноса (карбоксилирование, декарбоксилирование), участвуя в обмене липидов, аминокислот, углеводов, нуклеиновых кислот.
Потребность организма человека в биотине удовлетворяется за счет продуктов питания и биосинтеза его микрофлорой кишечника.
Биотин содержится в большинстве продуктов питания. Основные источники: печень, мясо, почки, яйца, молоко. Из растительных продуктов – пшеница, овес, соя, горох.
По химической структуре биотин - бигетероциклическое соединение с конденсированными циклами тиофана и мочевины. Достаточно прочное соединение и в процессе кулинарной обработки практически не разрушается, строения:
10 Витамины Р (биофлавоноиды)
При недостатке витаминов Р нарушается проницаемость капилляров, развивается геморрагия.
Это название объединяет целый ряд биологически активных флавоноидов, укрепляющих стенки сосудов. Важнейшие из них: катехин и эпикатехин; кверцетии и его глюкозид – рутин, гесперетин и его 7-рамноглюкозид – гесперидин.
Большинство биофлавоноидов желтые кристаллические вещества. Содержатся в растениях: особенно богаты им листья чая, плоды цитрусовых, шиповника, черноплодной рябины.
Многие биофлавоноиды – пигменты, придающие окраску цветам и плодам растений. В животных тканях не обнаружены.
Применяются как капилляроукрепляющие средства, красители, пищевые антиоксиданты и дубильные вещества.
Чрезвычайно высокой Р-витаминной активностью обладают концентраты, получаемые из черной смородины.
Флавоноиды относительно устойчивы к технологическим переработкам пищевых продуктов.
Строение флавоноидов можно представить следующими общими формулами:
,
где R = Н, ОН,RН - замещенные фенолы.
Например:
2.3 Практическая часть: Исследование устойчивости витамина В2 и определение содержания витамина С
2.3.1 Лабораторная работа №8 "Исследование устойчивости витамина В2 в щелочной среде"
Сущность метода. В основу метода анализа положена цветность самого витамина В2.
Рибофлавин, как представитель класса птеридинов, является типичным пигментом желтого цвета.
В частности, именно ему обязана окраска яичного желтка.
По падению плотности красителя (Д) можно количественно оценить степень разрушения рибофлавина.
Реактивы: 1. Витамин В2, 0,005%-ный раствор
2. Гидрокарбонат натрия, 2%-ный раствор
Оборудование: 1. Колба круглодонная с обратным холодильником, 0,2 л
2. Водяная баня
3. Плоскодонные колбы, 0,1л
4. ФЭК
Порядок выполнения работы
В колбу с 50 мл раствора витамина В2 приливают 20 мл раствора пищевой соды, перемешивают, отбирают пробу (п. 1) закрывают холодильником и ставят в баню с кипящей водой на 1 час.
Последующие пробы отбирают через 10-15 минут. Для оценки степени разрушения витамина В2 замеряют плотность раствора красителя (Д) в каждой пробе.
Постройте график в координатах: плотность (Д) – время (t). Приняв плотность раствора красителя за 100% оцените в процентах степень деструкции рибофлавина. Напишите уравнение реакции деструкции витамина В2.
2.3.2 Лабораторная работа №9 "Определение содержания аскорбиновой кислоты в некоторых продуктах питания"
Реактивы: 1) NаОН 0,01 н раствор
2) Тиосульфат натрия 0,01 М раствор
3) Йод 0,01 М раствор
4) Крахмал 1 % раствор
Оборудование: 1) Колбы конические
2) Пипетка на 10 мл
3) Бюретки 50 мл
Порядок выполнения работы
В коническую колбу вносят 1 мл пробы продукта и 9 мл воды. Для определения общей кислотности подготовленную пробу титруют 0.01 н раствором NaOH (индикатор – фенолфталеин).
Для определения содержания аскорбиновой кислоты в коническую колбу вносят 1 мл пробы продукта и 9 мл воды, прибавляют 1 мл раствора крахмала и титруют 0,01 М раствором йода до слабо синего окрашивания жидкости.
1 мл 0,01 М раствора йода соответствует 0,00088 г аскорбиновой кислоты
Примечание: В колбу с притертой пробкой вносят 1 мл пробы и 9 мл воды, добавляют 10 мл 0,01 М раствора йода, перемешивают и ставят в темное место на 10 мин. Затем пробу титруют 0,01 М раствором тиосульфата натрия до появления светло-желтою окрашивания, добавляют 1 мл крахмала и титруют до исчезновения синего окрашивания.
2.4 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Классификация витаминов.
2. Строение, химические и физические свойства, биохимические функции и источники и потребность в витаминах: А, Д, Е, К, В1, В2, РР, В5, В6, В9, В12, С.
3. Связь витаминов с ферментами.
4. Что такое витаминоподобные вещества? Приведите примеры.
5. Что такое провитамины? Приведите примеры.
6. Что такое антивитамины? Приведите примеры.
7. Какие витамины будут инактивироваться (уничтожаться) при гидрогенизации растительных масел с целью получения «саломасс»? Исходя из строения предложенного витамина, объяснить его устойчивость или неустойчивость при хранении и кулинарной обработке пищевых продуктов:
8. Витамин А (ретинол).
9. Витамин Д (кальциферолы).
10. Витамин Е (токоферолы).
11. Витамин К (филлохиноны).
12. Витамин С (аскорбиновая кислота).
13. Витамин В1 (тиамин).
14. Витамин В2 (рибофлавин).
15. Витамин B3 (пантотеновая кислота).
16. Витамин В5 (витамин РР).
17. Витамин В6 (пиридоксин).
18. Витамин В9 (фолиевая кислота).
19. Витамин В12 (цианкобаламин).
20. Витамин Н (биотин).
21. Витамин Р (рибофлавоноиды)
ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ
Дата: 2019-03-05, просмотров: 313.
