Аскорбиновая кислота в обмене веществ организма

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Понятие о витаминах и история открытия витамина С

2. Характеристика витамина С

3. Биологическая роль витамина С в организме

4. Нахождение витамина С в природе

5. Заболевания, связанные с количественным содержанием витамина С в организме

6. Химические и физические свойства витамина С

7. Количественное определение содержания витамина С в продуктах питания йодометрическим методом

Заключение

Список использованных источников



ВВЕДЕНИЕ

витамин биологический химический

Питание является одним из важнейших факторов, опосредующих связь человека с внешней средой и оказывающих решающее влияние на здоровье. Особое значение для поддержания здоровья, работоспособности и хорошей продуктивности животного имеет полноценное и регулярное снабжение его организма всеми необходимыми микронутриентами: витаминами и минеральными веществами.

Микронутриенты относятся к незаменимым пищевым веществам. Они необходимы для нормального осуществления обмена веществ, роста и развития организма, защиты от болезней и вредных факторов внешней среды, надежного обеспечения всех жизненных функций.

Организм животного не синтезирует микронутриенты и должен получать их в готовом виде с пищей. Способность запасать микронутриенты впрок на долгий срок у организма отсутствует. Поэтому они должны поступать регулярно, в полном наборе и количествах, соответствующих физиологической потребности человека.

Недостаточное потребление витаминов наносит существенный ущерб здоровью. Особенно неблагополучно, если не сказать катастрофически, обстоит дело с витамином С, недостаток которого, по обобщенным данным статистики, выявляется у 80-90% обследуемых, а глубина дефицита достигает 50-80%.

Дефицит витамина С, каротина и других биоантиоксидантов снижает активность иммунной системы, является одним из факторов, повышающих риск сердечнососудистых заболеваний.



1. ПОНЯТИЕ О ВИТАМИНАХ И ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ВИТАМИНА С

Витамины (от лат. vita - «жизнь») - группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Витамин незаменим для метаболических реакций в живом организме. Витамины содержатся в пище в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам.

Наука на стыке биохимии, гигиены питания, фармакологии и некоторых других медико-биологических наук, изучающая структуру и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях, называется витаминологией.

Витамины классифицированы как или растворимые в воде, означая, что они распадаются легко в воде, или растворимы в жирах, и поглощаются через кишечный тракт с помощью липидов. Все витамины обычно участвуют в многократных реакциях и, поэтому большинство имеют многочисленные функции.

В животном находится 14 витаминов: 4 растворимых в жирах (A, D, E и K) и 10 растворимых в воде (8 витаминов группы B, Н и витамин C).

Ценность определенных пищевых продуктов, поддерживающих здоровье, была признана прежде, чем витамины были идентифицированы. В 1747 году шотландский хирург Джеймс Линд обнаружил, что пищевые продукты цитрусовых помогали предотвратить цингу, особенно тяжелую болезнь, при которой коллаген должным образом не формируется, вызывая плохое заживление ран, кровотечение десен, серьезные боли и смерть. В 1753 году Линд издал свой «Трактат о Цинге», в котором рекомендовал использовать лимоны и цедру, чтобы избежать цинги. Рекомендация была принята британским Королевским флотом. Это привело к прозвищу «Limey» для моряков этой организации. В начале 20-го столетия, когда Роберт Фолкон Скотт организовал две своих экспедиции в Антарктику, преобладающая медицинская теория заключалась в том, что цинга была вызвана «испорченными» консервами.

Интересен еще другой факт: Альберт фон Сент - Дьердь, первооткрыватель витамина С, на самом деле открыл целый комплекс витаминов и показал, что с рутином и биофлавоноидами действие витамина С становится особенно мощным.

Польский биохимик Казимир Фанк был первым, кто выделил растворимый в воде комплекс микропитательных веществ - биологическую активность которого Флечер идентифицировал - и предложил назвать комплекс «Витамином» в 1912 году. Название скоро стало синонимичным с «дополнительными факторами Хопкинса», и к тому времени, когда определили, что не все витамины были аминами, слово было уже распространенным. Мы должны отметить, что в 1910 году перед открытием Фанка, японский ученый Уметаро Сазаки преуспел в том, что извлек тот же самый комплекс из отрубей риса и назвал «оризанин». Однако, так как он издал это открытие на японском языке, это наименование не стало преобладающим. В 1920 году Джек Сесил Друммонд предложил, чтобы последняя «e», была опущена, чтобы преуменьшить роль отношения к «amine» после открытия, что витамин C не имел никаких компонентов амина.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ВИТАМИНА С

Аскорбимновая кислотам - органическое соединение, родственное глюкозе, является одним из основных питательных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом. Биологически активен только один из изомеров - L-аскорбиновая кислота, который называют витамином C. Витамин С очень нестойкий. Он разлагается при высокой температуре, при соприкосновении с металлами, при долгом вымачивании овощей переходит в воду, быстро окисляется. При хранении овощей, фруктов и ягод содержание витамина C быстро уменьшается. Уже через 2 - 3 месяца хранения в большинстве растительных продуктов витамин С наполовину разрушается. В свежей и квашенной капусте в зимний период сохраняется больше витамина С, чем в других овощах и фруктах - до 35%. Еще больше разрушается при кулинарной обработке, особенно при жарении и варке - до 90%. Например, при варке очищенного картофеля, погруженного в холодную воду, теряется 30% - 50% витамина, погруженного в горячую, - 25% - 30%, при варке в супе - 50%. Для большего сохранения витамина С овощи для варки следует погружать в кипящую воду. Витамин С легко переходит в воду, поэтому варка картофеля в кожуре сокращает потери витамина С вдвое по сравнению с варкой очищенного картофеля.

Человек, в отличие от подавляющего большинства животных, не способен синтезировать витамин С, и все необходимое количество его получает с пищей, главным образом с овощами, фруктами и ягодами. В организме витамин не накапливается. Витамин С из естественных источников действует много эффективней, чем синтетический.

3. БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ВИТАМИНА С В ОРГАНИЗМЕ

Аскорбиновая кислота нормализует обмен белков, жиров, углеводов, стимулирует синтез коллагена и гиалуроновой кислоты - основного межклеточного вещества, которое способствует укреплению сосудистых стенок. Благодаря этому обеспечивается нормальная проницаемость стенок капилляров, что предупреждает кровоточивость, способствует повышению свертывания крови, способствует сохранению целостности костей и хрящей, улучшает регенерацию тканей. Аскорбиновая кислота повышает сопротивляемость организма неблагоприятным внешним влияниям и инфекциям благодаря усилению фагоцитарной активности лейкоцитов и бактерицидных свойств крови, а также улучшает антитоксичную и белковосинтезирующую функции печени. Она стимулирует образование гормонов коры надпочечных желез, гипофиза и щитовидной железы. Кроме того, аскорбиновая кислота стимулирует синтез гемоглобина путем улучшения использования в этом процессе железа, белков и фолиевой кислоты, регулирует обмен холестерина и многих аминокислот.

4. НАХОЖДЕНИЕ ВИТАМИНА С В ПРИРОДЕ

Аскорбиновая кислота образуется почти во всех растениях и животных. Значительное количество аскорбиновой кислоты содержится в продуктах растительного происхождения (цитрусовые, дыня, брокколи, брюссельская капуста, цветная и кочанная капуста, черная смородина, болгарский перец, земляника, помидоры, яблоки, абрикосы, персики, хурма, облепиха, шиповник, рябина, печеный картофель в мундире, шиповник, кизил, черная смородина, рябина, красный перец, хрен, петрушка, зеленый лук, укроп, кресс-салат). В лекарственных растениях: крапиве, будре, любистке, в лесных плодах.

Травы, богатые витамином С: люцерна, коровяк, корень лопуха, песчанка, очанка, семя фенхеля, пажитник сенной, хмель, хвощ, ламинария, мята перечная, крапива, овес, кайенский перец, красный перец, петрушка, сосновые иглы, тысячелистник, подорожник, лист малины, красный клевер, плоды шиповника, шлемник, листья фиалки, щавель.

В продуктах животного происхождения - представлена незначительно (печень, надпочечники, почки). Продукты животного происхождения практически его не содержат.



Таблица 1.Содержание витамина С в некоторых пищевых продуктах (в мг на 100 г)

Наименование пищевых продуктов	Количество аскорбиновой кислоты		Наименование пищевых продуктов	Количество аскорбиновой кислоты
Овощи		Фрукты и ягоды
Баклажаны	5		Абрикосы	10
Горошек зеленый консервированный	10		Апельсины	50
Горошек зеленый свежий	25		Арбуз	7
Кабачки	10		Бананы	10
Капуста белокочанная	40		Брусника	15
Капуста квашеная	20		Виноград	4
Капуста цветная	75		Вишня	15
Картофель лежалый	10		Гранат	5
Картофель свежесобранный	25		Груша	8
Лук зеленый	27		Дыня	20
Морковь	8		Земляника садовая	60
Огурцы	15		Клюква	15
Перец зеленый сладкий	125		Крыжовник	40
Перец красный	250		Лимоны	50
Редис	50		Малина	25
Редька	20		Мандарины	30
Репа	20		Персики	10
Салат	15		Слива	8
Томатный сок	15		Смородина красная	40
Томат-паста	25		Смородина черная	250
Томаты красные	35		Черника	5
Хрен	110-200		Шиповник сушеный	До 1500
Чеснок	Следы		Яблоки, антоновка	30
Шпинат	30		Яблоки северных сортов	20
Щавель	60		Яблоки южных сортов	5-10
Молочные продукты
Кумыс	20		Молоко кобылье	25
Молоко козье	3		Молоко коровье	2

Следует помнить, что содержание всех витаминов, и особенно витамина С, в растениях зависит от сорта, района выращивания, характеристики почвы, освещения и т.д. Кроме того, содержание витамина С снижается при хранении в связи с наличием в овощах и фруктах фермента аскорбиназы, разрушающего аскорбиновую кислоту.

5. ЗАБОЛЕВАНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С КОЛИЧЕСТВЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ВИТАМИНА С В ОРГАНИЗМЕ

Таблица 2.Рекомендуемая суточная потребность в витамине С

Категория	Возраст (лет)	Витамин С (мг)
Грудные дети	0-0,5	30
	0,5-1	35
Дети	1-3	40
	4-6	45
	7-10	45
Лица мужского пола	11-14	50
	15-18	60
	19-24	60
	25-50	60
	51 и старше	60
Лица женского пола	11-14	50
	15-18	60
	19-24	60
	25-50	60
	51 и старше	60
В период беременности	70
В период лактации	95

Гипервитаминоз С изучен недостаточно, но известно, что массивные дозы витамина С (больше 2000-3000 мг в сутки) токсичны для организма, вызывают резкое нарушение ферментативных процессов, выраженное торможение бактерицидной активности сыворотки крови, снижение содержания неспецифических факторов иммунной защиты, содействуют развитию остеопороза в результате выхода кальция из костей. Витамин С в больших дозах может негативно влиять на репродуктивную функцию и иметь мутагенное действие. При приёме в больших количествах синтетического препарата могут появляться - диарея, увеличение мочеотделения, камни в почках, сыпь на коже

Авитаминоз - так, витаминный дефицит группы С представлен нозологической единицей под названием «цинга». В основу всех проявлений цинги входит значительное нарушение процесса синтеза коллагена, который участвует в формировании большинства структур человеческого организма. Так как коллаген входит в структуру соединительной ткани сосудистых стенок, нарушение его продукции приводит к повреждению стенок сосудов различного калибра и сопутствующим кровотечением различной степени интенсивности, от мелких кровоизлияний на деснах до кровоизлияния в мозговые оболочки. Визуальные проявления данной патологии заключаются в появлении большого количества подкожных гематом различной локализации и распространенности при полном отсутствии факта травматизации. В педиатрии цинга проявляется выраженным нарушением развития хрящевых структур, вследствие чего у пациентов детского возраста, страдающих данной патологией, отмечается отставание в росте.

Недостаток витамина С вызывает развитие цинги, при которой разбухают и кровоточат десны, выпадают зубы, происходят подкожные и суставные кровотечения; больной страдает от язв, переутомления, анемии, потери мышечной массы, слабости, обмороков и диареи.

Первыми признаками нехватки витамина C в твоем организме являются: бессонница, варикозное расширение вен, выпадение волос, депрессивное состояние, избыточный вес, кровоточивость десен, плохая концентрация внимания и заживление ран, повышенная утомляемость, ухудшение зрения, частые простуды. Нехватка витамина С в организме может вызвана разными причинами: недостатком его в продуктах, имеющихся в рационе человека или нехваткой рутина - витамина Р, немаловажная роль которого состоит в том, что, он помогает усвоению аскорбина.

Говоря о гиповитаминозе, выделяют три степени тяжести его проявления:

Первая степень гиповитаминоз витамина С выражается в появлении слабости в мышцах и повышенной утомляемости. Возникают боли в мышцах ног при ходьбе, кровоточивость и болезненность десен во время жевания. Кроме того, десны и сосочки между зубами увеличиваются в объеме, наполняясь кровью. Для первой степени гиповитаминоза характерно также возникновение на коже мелких кровоизлияний, зачастую на поверхности ног и тела, подвергающихся постоянному воздействию - трению или давлению.

Для второй степени гиповитаминоза характерны массированные поврежденияе капилляров. Человек ощущает сильные боли в ногах, которые объясняются кровоизлияниями в мышцы, суставы и надкостницу. Наблюдается потеря веса и психическое истощение. Кожа человека, страдающего второй степенью гиповитаминоза, имеет темный цвет и немного шелушится, могут наблюдаться локальные пигментные пятна. Также могут появляться носовые кровотечения. Что касается десен, то при второй степени гиповитаминоза они становятся синюшными, очень отечными, покрываются язвами и начинают кровоточить. При этом зубы расшатываются.

Третья степень С-гиповитаминоза отличается уже крайне тяжелым состоянием человека. Происходят обширные кровоизлияния во внутренних органах, которые, естественно, влекут за собой различные осложнения. Страдающие третьей степенью гиповитаминоза всегда истощены и сильно ослаблены. Наблюдавшийся на предыдущих степенях гингивит приобретает гангренозный характер, а зубы - выпадают. Массивные кровоизлияния сопровождаются инфицированием гематом с образованием плохо гранулирующих язв. Язвы в основном локализуются на нижних конечностях. Кроме того, отмечается развитие остеопороза, разрушение хрящевых тканей и переломы костей.

Гиповитаминоз витамина С развивается при дефиците в организме аскорбиновой кислоты в течение 1-3 месяцев. По прошествии 3- 6 месяцев дефицита - развивается цинга. Для лечения цинги показано применение витамина С в суточных дозах, в 5-10 раз и более превышающих суточную потребность для здорового человека. Что же касается лечения гиповитаминоза С, то для этого достаточно обеспечения обычной суточной дозой аскорбиновой кислоты.

6. ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВИТАМИНА С

По физическим свойствам аскорбиновая кислота представляет собой белый кристаллический порошок кислого вкуса. Легко растворим в воде, растворим в спирте.

Из-за наличия двух асимметрических атомов существуют четыре диастереомера аскорбиновой кислоты. Две условно именуемые L- и D- формы хиральны относительно атома углерода в фурановом кольце, а изо- форма является D-изомером по атому углерода в боковой этиловой цепи.

L-изоаскорбиновая, или эриторбовая, кислота используется в качестве пищевой добавки E315.

Рис.1 Оптические изомеры аскорбиновой кислоты: 1a -- L-аскорбиновая кислота; 2a -- L-изоаскорбиновая кислота; 1b -- D-изоаскорбиновая кислота; 2b -- D-аскорбиновая кислота.

Аскорбиновая кислота по своему строению может быть отнесена к производным углеводов. Она представляет собой- 2,3- дидегидротрео-гексоно-1,4-лактон. Благодаря наличию двух асимметрических атомов углерода в положениях 4 и 5 аскорбиновая кислота образует четыре оптических изомера и два рацемата. Оптические изомеры: D- и L- аскорбиновые кислоты и их диастереоизомеры -- D- и L-изоаскорбиновые кислоты. Природная биологически активная аскорбиновая кислота имеет L-конфигурацию. D-аскорбиновая и L- и D-изоаскорбиновые кислоты в природе не встречаются и получены только синтетическим путем. D-аскорбиновая кислота является почти единственным антагонистом витамина С. L-аскорбиновая кислота в кристаллическом виде представляет собой белые кристаллы с температурой плавления 192°. Спектр поглощения в ультрафиолетовом свете в кислой водной среде имеет максимум при 245 нм, в щелочной среде максимум сдвигается к 265 нм. Это свидетельствует о наличии сопряженной системы двойных связей. Присутствие такой системы двойных связей обнаружено при изучении дейтерированной аскорбиновой кислоты в инфракрасной части спектра.

Аскорбиновая кислота хорошо растворима в воде (13,59% при 0°, 22,42% при 20°, 57,51% при 100°), хуже -- в этаноле (4,61% при 20°), мало растворима в глицерине и ацетоне, нерастворима в петролейном эфире, бензине, четыреххлористом углероде, хлороформе и др. В водных растворах аскорбиновая кислота дает кислую реакцию (для 0,1 н. раствора рН 2,2) и обычно реагирует как одноосновная кислота. Лактоны нейтральны, и потому кислые свойства аскорбиновой кислоты обусловлены главным образом гидроксилъной группой в положении 3. Частично за кислую реакцию ответственна гидроксильная группа в положении 2. Константа диссоциации составляет pK1-- 4,17 и рК2= 11,57. Двойная связь способствует стабилизации лактонного кольца. Ненасыщенное у-лактоновое кольцо аскорбиновой кислоты подвергается гидролизу лишь при действии сильных щелочей; при этом она превращается в соответствующую кетокислоту. Со слабыми щелочами аскорбиновая кислота образует нейтральные монощелочные еноляты без размыкания лактонного кольца. Еноляты аскорбиновой кислоты наряду со свободной аскорбиновой кислотой применяются в медицинской практике.

Аскорбинат натрия (C₆H₇O₆Na) представляет собой бесцветные кристаллы, легко растворим в воде, трудно в спирте, нерастворим в эфире. Аналогичными свойствами обладает аскорбинат кальция. В медицинской практике применяется еще одно производное аскорбиновой кислоты -- железоаскорбиновая кислота. Это порошок черно-фиолетового цвета, легко растворимый в воде, нерастворимый в спирте и эфире. Применяется при железодефицитных анемиях.

Наличие в аскорбиновой кислоте двух сопряженных двойных связей обусловливает ее способность к обратимому окислению, продуктом которого является дегидроаскорбиновая кислота (ДАК). Она представляет собой бесцветные кристаллы с температурой плавления 220--225°, хорошо растворимые в воде. ДАК очень устойчива. Когда в структуре разрывается лактонная связь, она превращается в 2,3-дикето-L-гулоновую кислоту. Эта реакция необратима. При окислении дикетогулоновая кислота расщепляется на щавелевую и L-треоновую кислоты. Аналогичное превращение ДАК наблюдается и в организме.

В сухом кристаллическом состоянии аскорбиновая кислота хорошо сохраняется, не подвергаясь окислительным изменениям. В водных растворах она окисляется в ДАК, для чего достаточно присутствия следов влаги. Аскорбиновая кислота относительно более устойчива в кислой среде, в которой ее окисление требует присутствия катализаторов (см. ниже). В щелочной среде при значениях рН 7,6 и выше происходит ее самоокисление. Присутствие кислорода способствует окислению аскорбиновой кислоты, но этот процесс может осуществляться и в анаэробных условиях под влиянием таких окислителей, как йод, перманганат, нитрат серебра, 2,6-дихлорфенолиндофенол, и других соединений, которые сами восстанавливаются. Вследствие легкой окисляемости аскорбиновая кислота является донором водорода, количественно восстанавливает многие соединения. Такие окислительно-восстановительные реакции положены в основу многих методов определения аскорбиновой кислоты. Среди последних большое распространение получил метод, основанный на реакции восстановления аскорбиновой кислотой синего индикатора - 2,6-дихлорфенолиндофенола, который переходит в бесцветное лейкопроизводное. Окисление аскорбиновой кислоты катализируется медью. В растениях имеется медьсодержащий фермент аскорбатоксидаза (L-аскорбат: О2 -- оксидоредуктаза, КФ 1.10.3.3), специфически катализирующая реакцию:

2L-аскорбат + О2 = 2- дегидроаскорбат + 2H2O.

Имеется предположение, что специфическим катализатором окисления аскорбиновой кислоты в животных организмах является медьсодержащий белок, обладающий оксидазной активностью - церулоплазмин. В меньшей степени катализируют окисление аскорбиновой кислоты другие катионы, в частности железо и серебро. Окисление аскорбиновой кислоты ускоряют хиноны, некоторые антибиотики -- террамицин, стрептомицин (но не пенициллин). С другой стороны, известно множество веществ, которые тормозят окислительный распад аскорбиновой кислоты: многие комплексоны, флавоноиды, рибонуклеиновые кислоты, кислые полисахариды. Многие белки ингибируют окисление аскорбиновой кислоты путем ее связывания или образования комплексов с медью. Окисление аскорбиновой кислоты тормозится в присутствии тиоловых соединений (глютатион, тиомочевина, тиосульфат, тиамин, ксантин, мочевая кислота, теофеллин, креатинин, некоторые аминокислоты, сахароза).

Распад ДАК--раскрытие лактонного кольца и образование дике-тогулоновой кислоты -- протекает самопроизвольно со значительной скоростью в кислой среде и при низкой температуре. При рН 5,0 и температуре 80° разрушение ДАК на 50% наступает за 5 минут, при рН, свойственном животным тканям, и температуре тела -- за 5--10 минут . Следует отметить, что ДАК, введенная человеку, полностью восстанавливается в аскорбиновую кислоту. При окислении аскорбиновой кислоты азотистой кислотой в ДАК образуется активный промежуточный продукт--свободный радикал монодегидроаскорбиновой кислоты. Подобные же продукты обнаружены в условиях живых организмов. После осуществления синтеза аскорбиновой кислоты открылись возможности получения большого числа ее аналогов, изомеров и родственных соединений и исследования связи между их строением и биологической активностью. Антискорбутическая активность зависит от наличия пятичленного лактонного кольца. Очень важно расположение атомов в молекуле. Незначительные пространственные перемещения их сказываются на биологической активности. Для проявления противоцинготной активности лактонная связь должна находиться справа от углеродной цепи. Хотя ДАК обладает полной активностью аскорбиновой кислоты, продукт, образующийся при раскрытии ее лактонного кольца -- дикетогулоновая кислота, совершенно неактивен;

Еще в 30-е годы было отмечено, что если при определении витамина С растительные ткани экстрагировать на холоде и при нагревании, то во втором случае экстракт восстанавливает большие количества дихлор-фенолиндофенола. Такой же прирост редуцирующей способности наблюдается после кислотного гидролиза материала. На основании этих наблюдений было сделано предположение о присутствии в растениях аскорбиновой кислоты, связанной с белками, не реагирующей с дихлор-фенолиндофенолом и освобождающейся при гидролизе. Связанную форму витамина С обозначили термином «аскорбиген» Однако большинство авторов оспаривали существование связанной АК. Этот вопрос был разрешен опытами, в которых гомогенаты растений обрабатывали белковыми осадителями и полученные преципитаты, полностью отмытые от свободной аскорбиновой кислоты, подвергали гидролизу с соляной кислотой. При этом освобождалась аскорбиновая кислота, появление которой было доказано реакцией с 2,6-дихлорфенолиндофенолом. В этой же работе было установлено наличие связанной аскорбиновой кислоты в тканях животных и человека. Концентрация связанной аскорбиновой кислоты в картофеле, капусте, печени и стенках кишечника крыс, морских свинок и человека достигает 30---40% общего содержания в них аскорбиновой кислоты. Вторым компонентом связанной аскорбиновой кислоты может являться как белок, так и соединения небелковой природы. По данным чешских авторов, вторым компонентом связанной аскорбиновой кислотой в растениях является индол.

Третья связанная форма аскорбиновой кислоты -- ее соединение через атом железа с нуклеиновой кислотой. Ее обозначили Fe-аскорбиновая кислота. Четвертая форма связанной аскорбиновой кислоты наблюдается в растительных тканях, где АК вступает в соединение с дубильными веществами типа полифенолов, обладающими Р-витаминным действием. Показано, что при добавлении in vitro к крови аскорбиновой кислоты, она образует с белками лабильный комплекс, который остается в осадке после прибавления сульфата аммония и расщепляется под влиянием кислотных осадителей. Связанная аскорбиновая кислота присутствует также в молоке.

Как и у многих углеводов, первичный гидроксил при С-6 L-аскорбиновой кислоты легко подвергается трифенилметилированию (тритилированию) под действием трифенилхлорметана в пиридине (рис. 4.8).

Метилирование L-аскорбиновой кислоты диазометаном проливает свет на таутомерную природу витамина. Повышенная кислотность гидроксила при С-3 позволяет оттитровать его диазометаном в эфире; при этом образуется

3-О-метиласкорбиновая кислота. Реакция сопровождается образованием небольших количеств 1-метил-ш-L-аскорбиновой кислоты вследствие присутствия минорных количеств таутомера. Оба соединения подвергаются дальнейшему етилированию диазометаном,давая 2,3-ди-О-метил-L-аскорбиновую и 1,2-ди-O-метил- ш-L-аскорбиновую кислоту соответственно (рис. 4.9)

Под действием щелочи с последующим подкислением 2,3-ди-О-метильное производное претерпевает интересную цепь превращений. Образуется не простой моноциклический лактон, а бициклическое производное с единственным свободным гидроксилом -- 2,3-изодиметил-L-аскорбиновая кислота. Кислотный гидролиз этого продукта приводит к 3-О-метил-L-аскорбиновой кислоте, которая также получается при стоянии на холоду водного раствора 1,2-ди- O-метил- ш-L- аскорбиновой кислоты, что сопровождается потерей лабильного метильного остатка при С-1. Как и следовало ожидать, 3-O-метил-L-аскорбиновая кислота легко метилируется под действием диазометана в эфире, образуя 2,3-ди-О-метилированное производное. Описанные превращения суммированы на рис. .10.

2,3-Ди-О-метил-L-аскорбиновая кислота может быть подвергнута дальнейшему метилированию иодметаном в присутствии оксида серебра с образованием 2,3,5,6-тетра-О-метилированного продукта, а также тритилированию первичной спиртовой группы при С-6. Метилирование с последующим снятием тритильной защитной группировки в кислой среде приводит к 2,3,5-три-О-метильному производному (рис. 4.11), которое, как было показано, участвует в цепи превращений, идентичных приведенным на рис. 4.10, и превращается в бициклическое 2,3,5-изотриметильное производное.

Катализируемая кислотами этерификация аскорбиновой кислоты, например ацетилирование, первоначально приводит к образованию О-6-ацильного производного, а в более жестких условиях -- к 5,6-диэфиру. Кристаллический 5,6-диацетат хорошо известен; получение 2,3,4,6-тетраацетата требует еще более жестких условий.

В щелочных условиях электрофильная атака алкилирующих и ацилирующих агентов зависит от кислотности и стерической доступности гидроксильных групп при С-2, С-3, С-5 и С-6. Наиболее кислым является атом водорода гидроксила при С-3 (рКа = 4,25), но делокализация отрицательного заряда в соответствующем анионе снижает его реакционную способность и приводит к возникновению двойственной природы, которая выражается в том, что алкилироваться может не только положение О-3, но и положение С-2. В результате селективная модификация положения О-3 затруднена, и добиться ее можно только с помощью таких сильных алкилирующих и ацилирующих агентов, как диазометан и хлорангидриды.

Потеря второго протона гидроксилом при С-2 (рКа = 11,79) приводит к образованию дианиона, который селективно алкилируется и ацилируется по тому положению (рис. 4.12).

Подобный подход можно использовать при синтезе 2-О-неорганических эфиров, например 2-О-сульфата. Если защищены оба гидроксила при С-2 и С-3, то в присутствии основания модифицируется более доступная стерически первичная спиртовая группа при С-6 и последнюю очередь -- при С-5 (рис. 4.13).

Катализируемое кислотами образование ацеталей и кеталей аскорбиновой кислоты применяется для специфической защиты одновременно двух гидроксильных групп в процессе структурной модификации. Такие 5,6-О-производные, как изопропилиденкеталь и бензилиденацеталь, хорошо известны, а недавно появилась возможность селективно защищать гидроксильные группы при

С-2 и С-3 с помощью реакционноспособных альдегидов (рис. 4.14).

Эти новые реакции открыли путь к селективному модифицированию как первичных, так и вторичных спиртовых групп молекулы аскорбиновой кислоты.

L-Аскорбиновая кислота является сильным восстановителем в водном растворе, однако в безводной среде это не так очевидно. Первая стадия окисления легко обратима и приводит к образованию дегидроаскорбиновой кислоты, структура и свойства которой будут рассмотрены в следующем разделе. Дегидроаскорбиновая кислота также способна быть восстановителем особенно в щелочных условиях и при окислении гипоиодит-ионом или молекулярным кислородом распадается на L-треонин и щавелевую кислоту. Эта реакция фрагментации оказалась очень полезной при установлении структуры витамина С. Аналогичная фрагментация происходит также при обработке пероксидом водорода в щелочной среде или перманганатом калия в кислой или щелочной среде, причем кроме вышеназванных продуктов детектируется еще и ряд других.

Скорость аэробного окисления аскорбиновой кислоты зависит от рН раствора, достигал максимума при рН 5 и 11,5. Однако наиболее быстро и полно фрагментация протекает в щелочной среде. Окислительное расщепление происходит и в анаэробных условиях, хотя и медленнее.

Ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение инициируют фотохимическое окисление аскорбиновой кислоты в водных растворах по свободнорадикальному механизму как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Окисление первичной и вторичной спиртовых групп аскорбиновой кислоты при С-5 и С-6 может теоретически приводить к образованию ряда побочных продуктов. Получение таких производных непосредственно из L-аскорбиновой кислоты требует селективной защиты гидроксилов при С-2 и С-3. На рис. 4.15 приведены примеры соединений такого типа, которые удалось выделить.

Производные L-аскорбиновой кислоты, у которых один или более гидроксилов при С-2, С-3, С-5 или С-6 замещены на атом водорода, известны как дезоксисоединения. Нестабильность витамина С подогревает интерес к его более стабильным аналогам при условии сохранения ими антискорбутного действия.

Известно, что 6-дезокси-L-аскорбиновая и L-рамноаскорбиновая кислоты (рис. 4.16) сохраняют соответственно 30 и 20% антискорбутной активности витамина С. В последние годы были синтезированы еще некоторые соединения такого типа (рис. 4.17). Обнадеживает, что 6-хлор-6-дезоксипроизводное обладает повышенной термической стабильностью по сравнению с витамином С и в то же время обладает заметной антицинготной активностью.

Эффективность витамина в заживлении ран и способность ускорять рост связаны с его участием в синтезе волокнистых соединительных тканей, особенно в ускорении посттрансляционного гидроксилирования остатков пролина и лизина коллагена -- наиболее распространенного белка животного мира. Этот процесс, все еще далекий от того, чтобы быть полностью понятным, в ходе которого, как это ни парадоксально, восстановительные свойства аскорбиновой кислоты необходимы для окисления пролина и лизина, будет главной темой настоящего раздела. Хотя, конечно, этим роль аскорбиновой кислоты отнюдь не ограничивается. Начиная с первых лет становления биохимии витамина С, ознаменовавшихся спорами вокруг его открытия, а также вокруг роли в метаболизме аминокислот, сфера влияния этого соединения все более расширялась, охватывая различные аспекты иммунологии, онкологии, процессов пищеварения и всасывания, эндокринологии, нейрологии, детоксикации и профилактики катаракты.

Среди высших организмов лишь очень немногие не способны к биосинтезу витамина С. К ним относится и Homo sapiens, поэтому неудивительно, что большая часть из того, что известно о биохимии L-аскорбиновой кислоты, имеет отношение к млекопитающим.

Большинство живых организмов могут превращать D-глюкозу в L-аскорбиновую кислоту. Важно ясно понимать, что это превращение происходит не через эпимеризацию, а через формальный поворот в плоскости на 180° соединения D-ряда, в результате чего образуется соединение, относящееся к L-ряду. Следует помнить, что представленное на рис. 5.2 изображение ациклической формы D-глюкозы, относится к D-ряду, так как гидроксильная группа у предпоследнего атома углерода (в данном случае С-5) расположена справа от него

Защитив предварительно реакционноспособную альдегидную группу по С-1, можно окислить D-глюкозу поположениюС-6, получив D-глюкуроновую кислоту (рис. 5.3).

Если теперь С-1 альдегидную группу восстановить до первичного гидроксила, мы получим соединение, структура которого приведена на рис. 5.4.

Наиболее важная функциональная группировка (в данном случае карбоксильная при С-6) обычно располагается в верхней части изображения, а соответствующему атому углерода присваивается номер С-1. Следовательно, если повернуть лист бумаги на 180° или перевернуть изображение в плоскости, мы по-

получим соединение L-ряда -- производное альдогексозы L-гулозы, называемое L-гулоновой кислотой (рис. 5.5). Последующие циклизация и окисление приводят к образованию L-аскорбиновой кислоты.

Считается, что все хлорофиллсодержащие растения и прорастающие семена могут синтезировать аскорбиновую кислоту согласно схеме, приведенной на рис. 5.8.

Согласно некоторым источникам, у растений более важна цепь превращений с участием D-галактуроновой кислоты, в результате которой после восстановления и замыкания лактонного кольца вместо L-гулонолактона образуется L-галактуронолактон, также превращающийся в L-аскорбиновую кислоту. Предшественником D-галактуроновой кислоты является, очевидно, D-галактоза -- углевод, обнаруженный у млекопитающих и не найденный по крайней мере в значительных количествах у растений. Поэтому трудно предполагать, что этот процесс может быть важным. Тем не менее независимо от того, является ли исходным соединением D-глюкоза или D-галактоза, биосинтез L-аскорбиновой кислоты происходит через инверсию. Однако этому противоречат экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что у некоторых растений, например у созревающей клубники, превращение D-глюкозы в L-аскорбиновую кислоту осуществляется не через инверсию. Если использовать D-глюкозу, меченную тритием (3Н) по положению С-6, в образующейся L-аскорбиновой кислоте меченым оказывается также положение С-6. Результаты генноинженерной работы, в которой была получена экспрессия гена фермента редуктазы Corynebacterium в бактериях Erwinia herbicola, демонстрируют наличие в цепи превращений еще двух промежуточных соединений -- D-глюконовой и 2,5-дикетоглюконовой кислот. В этом случае нет необходимости в инверсии, чтобы объяснить, каким образом D-глюкоза трансформируется в L-аскорбиновую кислоту. Очевидно, следует предположить, что одни растения продуцируют L-гулоновую кислоту через D-глюкуроновую или D-гaлактуроновую кислоты, тогда как у других процесс протекает через образование d-глюконовой и 2,5-дикетоглюконовой кислот и не требует инверсии.

Большая часть исследований по синтезу аскорбиновой кислоты у животных была выполнена на лабораторных крысах, и результаты подтвердили идею о полной С-1/С-6 инверсии между D-глюкуронатом и L-гулонатом. Большинство представителей земной фауны способны биосинтезировать L-аскорбиновую кислоту из d-глюкозы через промежуточные соединения -- D-глюкуроновую кислоту, L-гулоновую кислоту, L-гулонолактон и 2-кето-L-гулонолактон. Исключение составляют приматы (включая и Homo sapiens) и некоторые другие млекопитающие, а также рыбы, насекомые и некоторые виды птиц. Остается лишь гадать, почему эти представители животного мира утратили способность к биосинтезу аскорбиновой кислоты. По-видимому, их далекие предки лишились генетического материала, необходимого для синтеза фермента L-гулонолактоноксидазы, что и заблокировало завершающую стадию в цепи превращений. Полагают, что эта досадная ошибка произошла 25 миллионов лет назад и именно она привела к тому, что человек делит несомненные трудности своего положения с другими приматами, морскими свинками, индийскими крыланами, некоторыми видами птиц, включая дрозда с экзотическим голосом; рыбами и некоторыми видами насекомых, включая обитающую в пустыне саранчу, тутового шелкопряда и жуков Anthonomus. Возможно, что у всех травоядных насекомых (поедающих зеленые растения) существует потребность в поступлении витамина С с пищей. Выведение его из рациона, например, саранчи приводит к абортивной линьке и смерти. У тех представителей животного мира, которые способны самообеспечивать себя аскорбиновой кислотой, ее биосинтез осуществляется в печени (млекопитающие) или почках (птицы, рептилии, амфибии).

7. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНА С В ПРОДУКТАХ

Оборудование и реактивы: фарфоровые ступки с пестиками, пипетки градуированные, весы; спиртовый раствор йода (5%), раствор крахмала (1%), раствор HCl (1%), картофель с кожурой, морковь, ель, мандарин, квашенная капуста, яблоко (двух сортов), апельсин, сосна, лимонник в сахаре, лук, кожура лимона, мякоть лимона, картофель (варёный), морковь (варёная).

Ход работы:

Мы взвесили 1 г исследуемого продукта и растёрли его в ступке, добавили 5 мл воды, несколько капель крахмала и немного соляной кислоты для инактивации фермента аскорбиноксидазы. В качестве окислителя мы использовали йод. Для удобства 5%-ный раствор йода мы разбавили водой в 40 раз, при этом получили 0,125%-ный раствор, 1 мл которого соответствует 0,875 мг аскорбиновой кислоты. Затем провели титрование этим раствором йода исследуемой жидкости в ступке до появления устойчивого синего окрашивания крахмала, которое говорит о том, что вся аскорбиновая кислота окислилась. Записали количество раствора йода, пошедшего на титрование, и произвели расчёт. Для этого мы составили пропорцию, зная что 1 мл 0,125%-ного раствора йода окисляет 0,875 мг аскорбиновой кислоты.

Обработка полученных результатов (на примере яблока):

На титрование 1 г яблока ушло 0,03 мл раствора йода. Составили пропорцию:

1 мл йодног о раствора - 0,875 мг аскорбиновой кислоты

0,03 мл - X

X= 0, 03* 0,875/1=0,026 (мг)

Итак, в 1 г яблока содержится 0,026 мг аскорбиновой кислоты. Тогда в 100 г. яблока содержится 0,026*100=2,6 (мг

Считая, что суточная норма потребления витамина С 70 мг, мы рассчитали суточную

норму потребления продукта:

100 г. - 2,6 мг

Х - 70 мг

Х=100*70/2,6=2692 г.

Подобным образом мы рассчитали содержание витамина С в остальных продуктах. Полученные данные занесли в таблицу:

Продукт	I2 (мл)	Витамин С(мг)/1 г продукта	Витамин С(мг)/ 100 г. продукта	Суточная потребность в продукте (г)
Картофель	0,09	0,079	7,9	886,08
Морковь	0,09	0,079	7,9	886,08
Мандарин	0,3	0,263	26,3	266,16
Яблоко 1	0,03	0,026	2,6	2692,3
Яблоко 2	0,03	0,026	2,6	2692,3
Кожура яблока	0,03	0,026	2,6	2692,3
Апельсин	0,3	0,263	26,3	266,16
Кожура лимона	0,75	0,656	65,6	106,7
Мякоть лимона	0,51	0,446	44,6	156,95
Морковь (варёная)	0,03	0,026	2,6	2692,3
Картофель (варёный)	0,03	0,026	2,6	2692,3

Таким образом, в ходе выполнения работы, мы пришли к практическому выводу, что витамином С, который необходим для укрепления иммунной системы организма человека, наиболее богатые продукты - лимон (особенно кожура), апельсин, мандарин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Витамин С играет очень важную роль в организме. Главная его функция - это укрепление иммунной системы. Аскорбиновая кислота, необходимая для биохимических окислительно-восстановительных процессов, способствует образованию дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), отвечающей за наследственные признаки.

Исследование показало, что наибольшее количество витамина С содержится в цитрусовых фруктах. Так как в наше время у 80-90% обследуемых людей обнаруживается недостаток этого витамина, то в рацион питания ежедневно необходимо включать цитрусы во избежании гиповитаминоза.

Первоначально гиповитаминоз проявляется неспецифическими симптомами: снижением умственной и физической работоспособности, вялостью, ощущением общей слабости, повышенной заболеваемостью острыми респираторными болезнями. Нередко возникают повышенная чувствительность к холоду, зябкость, сонливость или, наоборот, плохой сон, депрессия, снижение аппетита. Набухают десны, повышается их кровоточивость. Кожа становится шероховатой («гусиная кожа»). Также при дефиците витамина С может наблюдаться медленное заживление ран, замедление роста волос. Недостаток витамина С в пище способствует развитию гиповитаминоза через 1-3 месяца, а через 3-6 месяцев возникает цинга.

Витамин С - водорастворимое вещество, поэтому его избыток выводится из организма.

Противопоказаний к приему витамина С не установлено. Однако при длительном приеме возможно снижение проницаемости капилляров. Поэтому при беременности, а также при таких заболеваниях, как сахарный диабет, тромбофлебит и склонность к тромбозам, перед приемом витамина С необходимо обязательно проконсультироваться с врачом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Зайцев С. Ю.. Биохимия животных - 2004. - 51.

2. Позняковский В.М., Исаева В.А., Блажеевич Н.В. и др. // Вопросы питания. - 2009. - №6.-С. 20-22. Витамин С (аскорбиновая кислота)

3. Спиричев В.Б., Блажеевич Н.В. и др. Вопросы питания. - 2005. - №4.-С. 5-12; №6.-С. 20-22.

4. Спиричев В.Б. // Вопросы питания. - 2006. - №5.-С. 45-53.

Веб-ресурсы:

1. http://www.elm.su/vitamin-s/35-khimicheskie-i-fizicheskie-svojstva-vitamina-s.html

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Аскорбиновая кислота

Размещено на Allbest.ru

...