Тиамин
Общие сведения
Витамины присутствуют в пище в небольших количествах, но являются незаменимыми ее компонентами, обеспечивающими нормальное протекание биохимических и физиологических процессов жизнедеятельности живого организма путем участия в регуляции метаболизма[2].
Витами не включаются в структуру тканей человека и животных и не используются в качестве источника энергии. В человеческом организме некоторые витамины вообще не синтезируются, другие – синтезируются кишечной микрофлорой и тканями в недостаточных количествах. Поэтому должны поступать из вне, с пищей[2].
Растения и микроорганизмы (за небольшим исключением) при нормальных условиях развития сами способны синтезировать необходимые витамины. Отдельные микроорганизмы и низшие растения нуждаются в определенных витаминах[2].
Витамины и их производные являются активными участниками биохимических и физиологических процессов высших растений. Обычно они представляют исходный материал для биосинтеза коферментов и простейших групп ферментов. Некоторые витамины обладают регуляторными функциями, например, участвуют в проницаемости мембран, прохождения через них катионов[2].
Полное исключение из питания витаминов приводит к неспособности соответствующих ферментов катализировать биохимические реакции, что приводит к нарушению обмена веществ, приводящему к заболеваниям – авитаминозам[2].
Частичный недостаток витаминов понижает активность соответствующих ферментов, в результате снижается скорость биохимических реакций, катализируемых данными ферментами. Этот процесс приводит к нарушениям обмена веществ, называемых гиповитаминозами[2].
Изолированные от растений отдельные клетки, ткани и органы не способны синтезировать многие витамины. При их выращивании в культуре invitroвозникает необходимость добавления в искусственную питательную среду соответствующего комплекса витаминов[2].
Под действием мутагенов получают микробные клетки неспособные к синтезу витаминов. Такие микробы могут развиваться только на искусственных питательных средах, содержащих нужные витамины. Такие биохимические мутанты (ауксотрофные формы) используют для количественного определения витаминов или установления их наличия в окружающей среде[2].
Потребность в витаминах выражают в миллиграммах или микрограммах за 1 сут, а также в расчете на 1 МДЖ потребляемой энергии. Содержание витаминов выражают в так же единицах, но в расчете на 100 г продукта – миллиграмм-процентах (мг%) или микрограмм-процентах (мкг%)[2].
Классификация витаминов
Витаминной активностью обладают несколько десятков химических соединений, образующие родственные группы, сходные по строению молекул и биологическому действию. По мере открытия витамины обозначали буквами латинского алфавита[2].
Например, витамин, предохраняющий от заболевания полиневритом, назвали В1, излечивающий цингу – C, антирахитический витамин – D, предохраняющий от заболевания ксерофтальмией – А[2].
В соответствии с требованиями современной номенклатуры витамины получают названия в зависимости от их химического строения. По способности к растворению в жирах или воде все изученные витамины подразделяют на две большие группы – жирорастворимые и водорастворимые[2].
В частности, к водорастворимым витаминам относятся: тиамин (витамин B1), рибофлавин (витамин В2), пиридоксин (витамин В6), цианокобаламин (витамин В12), никотиновая кислота (витамин РР), аскорбиновая кислота (витамин С)[3].
К жирорастворимым витаминам относятся: ретинол (витамины группы А), кальциферол (витамины группы D), токоферол (витамины группы Е), филлохинон (витамины группы К), комплекс ненасыщенных жирных кислот (витамины группы F)[3].
Действие на растения
Растения способны сами синтезировать необходимые для них витамины. Но при определенных условиях ткани растений неспособны синтезировать некоторые витамины. В частности, при культивировании отдельных корней растений в искусственных условиях и при выращивании в темноте выделенных из семян зародышей растений не синтезировалось достаточное количество тиамина, пиридоксина, никотиновой кислоты. При добавлении в питательную среду этих витаминов рост растений улучшался[3].
Потребность и содержание витаминов в растениях изменяется в течение онтогенеза. Опишем только некоторые факты.
- При прорастании наблюдается усиленный синтез витаминов, что можно объяснить повышенной потребностью организма в метаболитах. Количество витамина С при прорастании семян увеличивается благодаря новообразованию его в ростках. В эндосперме содержание витамина С не изменяется[3].
- В прорастающих семенах витамин В2 накапливается за счет непрочно связанной с белком формы. Предполагается, что при прорастании витамин В2 не образуется вновь, а освобождается из связанной с белком формы под воздействием протеаз[3].
- При прорастании семян и формировании прироста процессы накопления каротина значительно опережают процессы накопления других веществ. В проростках прослеживается обратная коррелятивная связь между скоростью накопления каротина и наличием воды. Последнее играет важную роль в процессах роста в объеме. Отмечается, что максимально процессы роста в длину и накопления сухих веществ наблюдаются в конце ювенильного периода – начале стадии зрелости, а наибольшее содержание каротина – значительно раньше: в период прорастания и ранней стадии ювенильности. В это время каротин достигает максимального уровня, на котором и поддерживается в течение всего периода зрелости[3].
- Аскорбиновая кислота активно синтезируется в листьях. Наибольшее ее количество обнаруживается в молодой зелени. В ходе онтогенеза содержание витамина С постепенно снижается, а после цветения – резко уменьшается из-за интенсивности гидролитических процессов. Концентрация витамина С зависит от природно-климатических и погодных условий и обеспеченности растений питательными элементами[3].
- При прорастании семян отдельных культур был обнаружен биосинтез никотиновой кислоты[3].
- По мере созревания семян у редиса, огурцов снижается содержание рибофлавина. Снижается при созревании семян и количество фолиевой кислоты, особенно у овса и ржи от момента формирования зерновок до молочной спелости. В семенах пшеницы концентрация фолиевой кислоты уменьшается при наступлении периода восковой спелости. Еще больше во время созревания семян уменьшается содержание каротина[3].
Витамины
действующие вещества
Применение
Витамины во всем своем разнообразии нашли широкое применение в медицине, диетологии, косметологии. В сфере защиты растений некоторые витамины применяют как действующие вещества регуляторов роста растений. В настоящее время для использования н территории России разрешен препарат Детка, ПС – действующее вещество тиамин (витамин B1)[1].
Получение
Способы получения витаминов можно разделить на два варианта: получение из растительного и животного сырья, химический синтез[4].
В частности, для производства каротина используют морковь и тыкву. Витамин Pполучают из листьев чая, жома шиповника, черноплодной рябины, черной смородины, зеленой массы гречихи, отходов цитрусового сокового производства, столовой свеклы. Витамин А получают из печени рыб. Эргостерин (витамин D2) – из хлебопекарных дрожжей[4].
Методы химического синтеза витаминов многообразны, например:
- Витамин А синтезируют из β-ионона через альдегид С14[4].
- Методы синтеза рибофлавина в основном сводятся к получению 3,4-диметил-6-аминофенил-D-рибамина и конденсации его с аллоксаном или с дихлорбарбитуровой кислотой, или к конденсации 3,4-ксилил-6-фенилазо-1-D-рибамина с барбитуровой кислотой.
- Никотиновую кислоту получают: из β-пиколина парофазным окислительным аммонолизом; из 2-метил-5этилпиридина окислением азотной кислоты под давлением; из2-метил-5-этилпиридина окислением азотной кислоты в присутствии серной при атмосферном давлении[4].
История
Длительное время человечество страдало от заболеваний, связанных с недостатком витаминов. Чаще всего таким заболеваниям подвергались жители северных регионов, особенно в зимнее время и мореплаватели при длительных переходах. Так же страдало население стран, где в пищу использовались однообразные растительные продукты с недостаточным содержанием одного из витаминов. Изучение таких заболеваний привело в конце XIX– начале XXвека к открытию целой группы химических веществ, названных витаминами[2].
1880 году русский ученый Н. И. Лунин, исследуя влияние питания мышей выделенными из коровьего молока белками, жирами, углеводами и минеральными солями, пришел к выводу, что кроме указанных веществ в молоке содержаться ещё какие-то вещества сильно влияющее на качество питания[2].
В 1893 году голландец Х. Экман, работавший на острове Ява в Юго-Восточной Азии, в результате наблюдения за людьми установил причину болезни бери-бери (полиневрит). Этой причиной была употребление в пищу полированного риса. Х. Экман связал это с отсутствием в обработанном рисе какого-то очень важного вещества, восполнить которое можно добавив в пищу отвар из рисовых отрубей[2].
Результаты, полученные Н.И. Луниным и Х. Экманом были проанализированы, подтверждены и использованы в исследованиях К. Фука и Ф.К. Гопкинса. Именно они в 1912 году впервые сформулировали понятие о витаминах. Первое изученное из этой группы вещество излечивало полиневрит, являлось амином и относилось к жизненно необходимым соединениям. По предложению К. Функа такие вещества объединили в группу под наименованием vitamin(vita– жизнь). В дальнейшем было установлено, что далеко не все вещества данного класса содержат аминые группировки, но название сохранилось[2].
Статья составлена с использованием следующих материалов:
Литературные источники:
1.Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2022 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)
Новиков Н.Н. Биохимия растений, КолосС, 2012 – 680 с.
Плешков Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. Москва: Колос, 1980 – 495 с.
Шмайдман Л.О. Производство витаминов, Издательство: Пищевая промышленность,1973 г – 439 с.
Оставьте свой отзыв:
Отзывы:
Комментарии для сайта Cackle