История открытия витаминов

История открытия витаминов

Ко второй половине 19 века было выяснено, что пищевая ценность продуктов  питания определяется содержанием  в них в основном следующих  веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных  солей и воды.  Считалось общепризнанным, что если в пищу человека входят в определенных количествах все эти питательные вещества, то она полностью отвечает биологическим потребностям организма. Это мнение прочно укоренилось в науке и поддерживалось такими авторитетными физиологами того времени, как Петтенкофер, Фойт и Рубнер. 

Однако практика далеко не всегда подтверждала правильность укоренившихся представлений о  биологической полноценности пищи.  Практический опыт врачей и клинические  наблюдения издавна с несомненностью указывали на существование ряда специфических заболеваний, непосредственно связанных с дефектами питания, хотя последнее полностью отвечало указанным выше требованиям. Об этом свидетельствовал также многовековой практический опыт участников длительных путешествий.

Настоящим бичом для мореплавателей долгое время была  цинга; от нее погибало моряков больше, чем, например, в сражениях или от кораблекрушений. Так, из 160 участников известной экспедиции Васко де Гама прокладывавшей морской путь в Индию,100 человек погибли от цинги. 

История морских и сухопутных путешествий давала также ряд поучительных примеров, указывавших на то, что возникновение цинги может быть предотвращено, а цинготные больные могут быть вылечены, если в их пищу вводить известное количество лимонного сока или отвара хвои. 

Таким образом, практический опыт ясно указывал на то, что цинга  и некоторые другие болезни связанны с дефектами питания, что даже самая обильная пища сама по себе еще  далеко не всегда гарантирует от подобных заболеваний и что для предупреждения и лечения таких заболеваний необходимо вводить в организм какие-то дополнительные вещества, которые содержаться не во всякой пище. 

Экспериментальное обоснование  и научно-теоретическое обобщение  этого многовекового практического  опыта впервые стали возможны благодаря открывшем новую главу в науке исследованием русского ученого Николая Ивановича Лунина, изучавшего в лаборатории Г.А. Бунге роль минеральных веществ в питании.

 Н.И. Лунин проводил  свои опыты на мышах, содержавшихся  на искусственно приготовленной пище. Эта пища состояла из смеси очищенного казеина (белок молока),жира молока, молочного сахара, солей, входящих в состав молока и воды. Казалось, налицо были все необходимые составные части молока; между тем мыши, находившееся на такой диете, не росли, теряли в весе, переставали поедать даваемый им корми, наконец, погибали. В то же время контрольная партия мышей, получившая  натуральное молоко, развивалась совершенно нормально.

На основании этих работ Н.И. Лунин в 1880 г. пришел к  следующему заключению:"...если, как вышеупомянутые опыты учат, не возможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахаром, солями и водой, то из этого следует, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания".  Это было важное научное открытие, опровергавшее установившееся положения в науке о питании.

Результаты работ Н.И. Лунина стали оспариваться; их пытались объяснить, например, тем, что искусственно приготовленная пища, которой он в своих опытах кормил животных, была якобы невкусной.  В 1890 г. К.А. Сосин повторил опыты Н.И. Лунина с иным вариантом искусственной диеты и полностью подтвердил выводы Н.И. Лунина. Все же и после этого безупречный вывод не сразу получил всеобщее признание.

Блестящим подтверждением правильности вывода Н.И. Лунина установлением  причины болезни бери-бери, которая  была особенно широко распространена в Японии и Индонезии среди  населения, питавшегося главным образом полированным рисом.  Врач Эйкман, работавший в тюремном госпитале на острове Ява, в 1896 году подметил, что куры, содержавшиеся во дворе госпиталя и питавшиеся обычным полированным рисом, страдали заболеванием, напоминающим бери-бери. После перевода кур на питание неочищенным рисом болезнь проходила.  Наблюдения Эйкмана, проведенные на большом числе заключенных в тюрьмах Явы, также показали, что среди людей, питавшихся очищенным рисом, бери-бери заболевал в среднем один человек из 40, тогда как в группе людей, питавшихся неочищенным рисом, ею заболевал лишь один человек из 10000.

Таким образом, стало  ясно, что в оболочке риса (рисовых  отрубях) содержится какое-то неизвестное  вещество предохраняющее от заболевания  бери-бери.

 В 1911 году польский ученый Казимир Функ выделил это вещество в кристаллическом виде (оказавшееся, как потом выяснилось, смесью витаминов);оно было довольно устойчивым по отношению к кислотам и выдерживало, например, кипячение с 20%-ным раствором серной кислоты. В щелочных растворах активное начало, напротив, очень быстро разрушалось. По своим химическим свойствам это вещество принадлежало к органическим соединениям и содержало аминогруппу. Функ пришел к заключению, что бери-бери является только одной из болезней, вызываемых отсутствием каких-то особых веществ в пище.

  Несмотря на то, что эти особые вещества присутствуют  в пище, как подчеркнул ещё  Н.И. Лунин, в малых количествах,  они являются жизненно необходимыми. Так как первое вещество этой  группы жизненно необходимых  соединений содержало аминогруппу и обладало некоторыми свойствами аминов, Функ (1912) предложил назвать весь этот класс веществ  витаминами . (лат. vita - жизнь, vitamin - амин жизни). Впоследствии, однако, оказалось, что многие вещества этого класса не содержат аминогруппы. Тем не менее термин "витамины" настолько прочно вошел в обиход, что менять его не имело уже смысла. 

Витамины

В настоящее время  известно около 20 различных витаминов. Установлена и их химическая структура; это дало возможность организовать промышленное производство витаминов не только путём переработки продуктов, в которых они содержаться в готовом виде, но и искусственно, путём их химического синтеза.

Итак, витамины - это группа низкомолекулярных  органических соединений разнообразной  химической природы, которые, присутствуя в небольших количествах в пище (поэтому их еще называют пищевые факторы), обеспечивают нормальное протекание биохимических и физиологических процессов путем участия их в регуляции обмена веществ в организме.

 Первоисточником витаминов являются растения. Человек и животные получают витамины с растительной пищей и из продуктов животного происхождения. Важная роль в образовании витаминов принадлежит также микроорганизмам, например, микрофлора пищеварительного тракта человека и животных снабжает организм витаминами группы В.

Недостаточное поступление  витаминов в организм (гиповитаминоз) приводит к нарушению нормального  процесса обмена веществ, а полное отсутствие витаминов в пище или нарушение  всасывания витаминов, а также их транспорта развивает в организме авитаминоз, который может закончиться гибелью организма.

 Различают две группы  витаминов: 

а) водорастворимые: С, Р, РР(ВЗ), В1; В2; Вб; В9; В12; В15; Н, Вх; холин; инозит;

б) жирорастворимые: А, Д, Е, Г, К.

 Витамины не являются источником энергии. Их обнаружено уже около 50. Они легко разрушаются под действием высоких температур, света, в кислой и щелочной среде. Поэтому важно знать, как хранить продукты и приготовлять пищу, чтобы сохранить эти, столь важные для организма, вещества. 

Водорастворимые витамины

Витамин С (аскорбиновая кислота)

  Это противоцинговый  витамин. Участвует в образовании  коллагена, в восстановлении фолиевой  кислоты, в окислительно - восстановительных  процессах, оказывает влияние  на усвоение белков, на реактивность организма, на его защитные механизмы, на сопротивляемость к инфекциям и устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды, на восстановление тканей. Витаминная недостаточность может возникнуть из-за малого поступления витамина в печень, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, печени, поджелудочной железы, так как нарушаются процессы всасывания. Суточная доза витамина С - 30 мг, максимальная доза - 70-200 мг, потребность в витамине С возрастает при напряженной физической и умственной работе.

Витамин С содержат: черная смородина, зелень укропа, петрушки, сладкий  перец, картофель, капуста, цитрусовые, хрен, земляника, щавель, шиповник, сельдерей, цветная капуста, кориандр, тимьян, белокочанная капуста, облепиха, морошка, яблоки, пряные растения, бобовые и многие другие. А продукты животного происхождения содержат витамина С сравнительно немного. Это самый неустойчивый витамин, легко разрушается при варке пищи, при сушке плодов. при соприкосновении с железом. Способствует сохранению витамина С при приготовлении пищи ряд стабилизаторов, находящихся в белке яиц, мяса, круп, творога, в крахмале.

При недостатке витамина С кровоточат десны, нос, иногда желудочно-кишечный тракт. От незначительных ушибов, напряжения мышц под кожей образуются синяки-кровоподтеки. Может быть сонливость, повышенная утомляемость, раздражительность, головокружение, снижение устойчивости организма к холоду, подверженность простудным заболеваниям увеличивается. Нарушается структура хрящевой и костной ткани - развивается опухание десен, выпадение зубов, цинга (одышка, слабость, утомляемость, сонливость, отек ног).

При гипервитаминозе  могут возникнуть аллергические ] реакции  в виде высыпаний на коже, бессонница, кровотечения из-за ломкости капилляров. Большие дозы витамина С способствуют отложению солей и образованию камней в почках. В организме человека витамин С не образуется, но находится во многих органах, в том числе, в сердце, печени, циркулирует в крови (в плазме - 1,2%, в лейкоцитах - 20-30%). В большом количестве витамин С нужен курильщикам, людям, страдающим алкоголизмом, диабетом, ревматизмом, гипертонией. 

Витамины  группы В 

Витамин В1 (тиамин)

был открыт в 1926 году. Это  первое вещество, с которого началось изучение витаминов, син~езировано  в чистом виде только спустя 10 лет, наиболее распространенная форма синтетического витамина В1 - тиаминохлорид - это бесцветные кристаллы с запахом дрожжей. Витамин В1 - термостабилен, выдерживает нагревание в кислой среде до 140 ⁰С, в нейтральной и щелочной среде устойчивость к высокой температуре снижается. Этот витамин необходим для нормального функциионирования нервной системы и осуществления тканевого дыхания, для регуляции всех видов обмен~ веществ: белкового, углеводного, жирового и минерального.

Витамин В1 синтезируется микрофлорой кишечника, но этого не достаточно. Поэтому витаминизируют этим веществом муку высшего сорта, из которой выпекают хлеб и хлебобулочные изделия. Потребность в этом витамине зависит от многих факторов: от физической нагрузки, от количества углеводов в пищевом рационе человека, от температуры окружающей среды. В среднем, суточная потребность витамина В1 - 2-3 мг.

Он содержится в продуктах  животного и растительного происхождения. зернах овса, гречи, ржи, риса, пшеницы, печени, дрожжах, свинине, говядине, желтке, орехах, бобовых растений, ржаном и пшеничном хлебе грубого помола. При недостатке витамина В1 наблюдается полиневрит (воспаление нервов), потеря кожной чувствительности, расстройство двигательной системы, исхудание организма, паралич конечностей (болезнь бери-бери или сонная болезнь). Начальная стадия этой болезни характеризуется нервными расстройствами (неврастения, головная боль, мигрень, чувство усталости, бессонница, боли в конечностях, мышечная слабость, судороги в икроножных мышцах), нарушениями сердечно-сосудистой системы (одышка, нарушение ритма сердца) и органов пищеварительной системы (анорексия, атония кишечника). 

Витамин В2 (рибофлавин)

  Необходим для роста организма, участвует в процессах биологического окисления, способствует заживлению ран, обеспечивает световое и цветовое зрение, усиливает образование гемоглобина, предохраняет от легочных заболеваний. Витамин В2 впервые был выделен из молока и ряда других пищевых продуктов. В зависимости от источника получения витамина В2 его называют по-разному. Растворы витамина В2 имеют оранжево-желтую окраску. Витамин В2 хорошо растворим в воде, устойчив в кислых растворах, но легко разрушается в щелочных растворах. Он  чувствителен к видимому и УФ-излучению. Суточная потребность этого витамина - 2,5-3,5 мг и возрастает при употреблеиии большого количества белков.

Вначале авитаминоз проявляется  снижением аппетита, похуданием, головной болью, слабостью, резью в глазах, болезненностью в чглах рта, а  потом трещинами и язвочками в углах рта, на пальцах и губах, себореей лица и ушей. Помимо остановки роста, выпадения волос, характерных для большинства авитаминозов, специфичными для авитаминоза В2 являются воспалительные процессы слизистой оболочки языка, губ, особенно у углов рта, эпителия кожи. При авитаминозе В2 у людей развивается общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы.

В2 достаточно широко распространен  в природе. Он содержится почти во всех животных тканях и растениях; сравнительно высокие концентрации его обнаружены в дрожжах. Из пищевых продуктов В2 богаты хлеб (из муки грубого помола), семена злаков, яйца, молоко, мясо, свежие овощи, рыба, горох. 

Витамин В6 (адермин, пиродоклен) 

Витамин В6 влияет на белковый обмен: участвует в реакциях синтеза  и расщепления. Влияет на функцию нервной системы, на работу вестибулярного аппарата. Витамин В6 обусловливает устойчивость организма к воздушной и морской болезни. Содержится в мясе, рыбе, молоке, печени, почках, дрожжах, бобовых растениях. При авитаминозе проявляется мышечная слабость, судороги, поражается кожа и слизистые оболочки. Суточная потребность в этом витамине составляет 2-4 мг. Устойчив к высокой температуре, кислотной и щелочной среде.

Витамин В9 (фолиевая кислота)

  Витамин В9 влияет  на кроветворение, стимулирует образование эритроцитов и лейкоцитов, снижает содержание холестерина в крови. При авитаминозе развивается малокровие. При нагревании разрушается до 50-90% витамина В9. Фолиевая кислота является одним из ферментов синтеза аминокислот и участвует в обмене холина. Потребность в этом витамине растет с увеличением содержания витамина В12. Суточная потребность В9 составляет 0,2 мг. 

Витамин Вх (пантотеновая кислота)