1.6. Витамины

В течение длительного времени во многих странах мира были рас-пространены заболевания, связанные с недостатком витаминов. Особенно часто этим заболеваниям подвергались мореплаватели и жители северных регионов в зимнее время, а также население ряда стран, где для приготов-ления пищи использовались однообразные растительные продукты с недо-статочным содержанием одного из витаминов (полированный рис, кукуру-за). Изучение причин указанных заболеваний и привело в конце ХIХ – начале ХХ в. к открытию целой группы химических веществ, которые назвали витаминами.

В 1880 г. русский ученый Н.И. Лунин в опытах с мышами изучал значение для питания выделенных из коровьего молока химических ве-ществ – белков, жиров, углеводов и минеральных солей, из которых он составлял искусственные диеты. В качестве контроля в питании подопыт-ных животных служило натуральное молоко. В ходе этих опытов было выяснено, что мыши, получавшие в качестве пищи коровье молоко, хоро-шо росли и нормально развивались, а группы мышей, питавшиеся искус-ственной пищей, включавшей белки, жиры, углеводы и минеральные ве-щества точно в таком же количественном соотношении, как и в молоке, тем не менее не росли и быстро погибали. На основании полученных дан-ных Н.И. Лунин предположил, что кроме белков, жиров, углеводов и мине-ральных солей в коровьем молоке содержатся еще какие-то вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов. Как теперь известно, такими веществами являются витамины, содержащиеся в молоке в небольших количествах.

В 1893 г. голландский врач Х. Эйкман, работавший в одном из госпиталей на о. Ява в Юго-Восточной Азии, в результате системати-ческих наблюдений за людьми, питавшимися очищенным (полированным) и неочищенным рисом, установил причину широко распространенной в этом регионе болезни бери-бери (современное название полиневрит). При постоянном употреблении в пищу только полированного риса у людей до-вольно часто возникало заболевание полиневритом, которое заканчивалось параличом и смертельным исходом, тогда как питание неочищенным рисом снижало частоту заболевания полиневритом. Х. Эйкман показал, что больного можно вылечить, если добавлять в его пищу отвар из рисовых отрубей. Экспериментальным путем он доказал, что в оболочках рисовых зерен (рисовых отрубях) содержится вещество, предохраняющее от заболе-вания полиневритом.

Результаты наблюдений, полученные Н.И. Луниным и Х. Эйкманом, в дальнейшем были подтверждены и успешно использованы в исследова-ниях К. Функа и Ф.Г. Гопкинса, впервые сформулировавших в 1912 г. понятие о витаминах. В связи с тем что первое изученное из этой группы вещество, излечивающее полиневрит, являлось амином и относилось к жизненно необходимым соединениям, по предложению К. Функа такие вещества стали называть vitamine (vita – жизнь). И хотя в дальнейшем были открыты вещества данного класса, не содержащие аминных группи-ровок, в своей основе название «витамины» сохранилось.

По современным представлениям к витаминам относятся низкомоле-кулярные органические вещества довольно разнообразного химического строения, которые строго необходимы для жизнедеятельности организмов в сравнительно малых количествах. Биологическая роль многих витаминов заключается в том, что они в качестве активных структурных группировок (коферментов) входят в состав каталитических центров ферментов и без них невозможно нормальное осуществление биохимических процессов (см. раздел 2.2.2). При полном исключении из питания организмов витами-нов соответствующие ферменты становятся не способными катализи-ровать биохимические превращения, вследствие чего происходят наруше-ния обмена веществ, приводящие к серьезным заболеваниям – авитами-нозам. При частичном недостатке витаминов понижается активность тех или иных ферментов, в результате снижается скорость определенных биохимических реакций, катализируемых данными ферментами, и тогда наблюдаются нарушения обмена веществ, называемые гиповитаминозами.

Растения и природные формы микроорганизмов (за некоторыми исключениями) при нормальных условиях развития способны сами синте-зировать необходимые для их жизнедеятельности витамины, тогда как организмы человека и животных такой способностью не обладают и дол-жны постоянно получать с пищей или непосредственно витамины либо провитамины, которые в организмах человека и животных легко превра-щаются в витамины.

Однако жвачные животные, имеющие в преджелудках (рубце) обильную микрофлору, в значительной степени удовлетворяют свою потребность в витаминах за счет переваривания клеток отмерших микро-организмов, содержащих многие витамины. Способность микроорганиз-мов (бактерий, актиномицетов, дрожжевых клеток) синтезировать большое количество витаминов используют для промышленного получения кормо-вых и медицинских препаратов, обладающих витаминной активностью. В качестве промышленных продуцентов витаминов обычно применяют специальные отселектированные штаммы микроорганизмов, способные к сверхсинтезу тех или иных витаминов.

Изолированные от растений отдельные клетки, ткани и органы также не могут синтезировать многие витамины и при их выращивании в куль-туре in vitro (на искусственной питательной среде) необходимо добавлять в питательную среду соответствующий комплекс витаминов.

Витаминной активностью обладают несколько десятков химических соединений, которые образуют родственные группы, сходные по строению молекул и своему биологическому действию. По мере открытия витаминов их обозначали буквами латинского алфавита. Например, витамин, предо-храняющий от заболевания полиневритом, назвали В₁, излечивающий цин-гу – С, антирахитический витамин – Д, предохраняющий от заболевания ксерофтальмией – А и т. д. В соответствии с требованиями современной номенклатуры витамины называют в зависимости от их химического стро-ения. По способности к растворению в жирах или воде все витамины под-разделяют на две большие группы – жирорастворимые и водорастворимые.

Потребность в витаминах обычно выражают в миллиграммах или микрограммах за 1 сут, а также в расчете на 1 МДж потребляемой энергии, содержание витаминов – в тех же единицах, но в расчете на 100 г продукта – миллиграмм-процентах (мг%) или микрограмм-процентах (мкг%).