Vitaminok meghatározása és csoportosítása

Átírás

1 Vitaminok

2 Vitaminok meghatározása és csoportosítása A vitaminok a(z emberi) szervezet számára nélkülözhetetlen, kis molekulatömegű, változatos összetételű szerves vegyületek, melyeket a táplálékkal kell felvenni. Egyes vitaminok képződése elővitaminokból (provitaminokból) is történhet. Nem minden szervezet számára azonos vegyületek a vitaminok (pl. a C-vitamin az ember számára nélkülözhetetlen, de a legtöbb állat képes előállítani). Nem tartoznak közéjük az esszenciális amino- és zsírsavak. Csoportosításuk és jellemzésük a biológiai hatás (gyakran egy hiánybetegség) alapján, illetve oldhatóságuk szerint történik: Zsírban oldódó vitaminok (A, D, E, K) Vízben oldódó vitaminok (B, C, H, P) Néhány hiánybetegség (zárójelben a hiányzó vitamin): Farkasvakság (A-vitamin) Beri-beri (B 1 -vitamin) Vészes vérszegénység (B 12 -vitamin) Skorbut (C-vitamin) Angolkór (D-vitamin) Véralvadási zavar (K-vitamin) Pellagra (B 3 -vitamin)

3 A vitaminok az emberi szervezet számára nélkülözhetetlen, kis molekulájú, különféle kémiai összetételű biológiailag aktív szerves vegyületek. Az emberi szervezetbe a vitaminokat a táplálékkal kell bevinni. A vitaminok közül egyesek a kémiailag hozzájuk hasonló szerkezetű anyagból, az elővitaminokból (provitaminok) képződnek. Antivitaminok (vitamin-antagonista):a vitaminokhoz hasonló szerkezetű antimetabolitok, amelyek a koenzimként működő vitaminnak a helyét elfoglalják, ennek következtében az enzim biológiailag hatástalanná válik. Vitaminhiányt, ill. vitaminelégtelenséget okoznak (pl: K-vitamin szalicilsav). Vitaminhiányos táplálkozás esetén kóros tünetek jelentkezhetnek: enyhébb esetben a vitaminszegénység (hipovitaminózis); súlyosabb esetben vitaminhiány (avitaminózis) léphet fel. Ugyanakkor túlzott bevitelük is káros lehet, ilyenkor hipervitaminózisról beszélünk (ez pl. vitamintabletták mértéktelen szedése esetén alakulhat ki), s ez szintén súlyos betegségtünetekkel járhat. A vegyes táplálkozás általában fedezi a vitaminszükségletet, de az étrend összeállításánál nem csak arra kell törekedni, hogy a táplálék nyersanyaga vitaminban gazdag legyen, hanem figyelemmel kell lenni arra is, hogy az ételek elkészítése során főleg a hevítés hatására a vitaminok 10-50%-a is elbomolhat, elveszhet. Az egészséges szervezet működéséhez nemcsak vitaminokra, hanem ásványi anyagokra, kofaktorokra és nyomelemekre is szükség van.

4 A vitaminok élettani hatására leginkább hiányuk (az avitaminózis) esetén fellépő betegségekből következethetünk. A vitaminról alkotott fogalmunk, az utóbbi évtizedek kutatásainak eredményeivel, tovább módosul, Kiderült egyes vitamin jellegű anyagokról, bár ennek ellenkezőjét gondolhatnánk, hogy más állatfajok számára egyáltalán nem nélkülözhetetlenek. Az emberben a B12-, és K- vitamin vitaminhiányos állapotát hiányos étrenddel nem lehet létrehozni, mert a normális bélbaktérium-flóra ezeket képes előállítani. Ha azonban a szervezetben felszívódási zavarok lépnek fel, ha fertőzések következtében, antibiotikumok adagolása, vagy egyes gyógyszerek kölcsönhatásainak következtében elpusztul a bélflóra kialakulhat a hiánybetegség. Léteznek dokumentációk arra, hogy egyes vitaminok nagy mennyiségű szedésének mellékhatásai vannak. Minél magasabb a túladagolás mértéke, annál erősebbek a mellékhatások. Kizárólag természetes élelmiszerfogyasztással általában nem érhető el a túladagolás. A vitaminok túladagolása csak ritkán okoz maradandó megbetegedést. Gyakran a vitaminkészítmények adalékanyagai okozzák a mellékhatásokat néhány esetben maradandót is. Amerikában 2004-ben esetet regisztráltak; a 80%-a 6 éven aluli gyermekeknél történt, 53 súlyos megbetegedés volt, de 3 halálozás is bekövetkezett. (ismeretlen mérgezéssel csupán főt kezeltek). Mindez oda vezetett, hogy megállapították a tolerable upper intake level -t (UL), azt az adagot, amelyet a lakosság még a mellékhatások jelentkezése nélkül elfogyaszthat egy nap.

5 Zsírban oldódó vitaminok

6 A-vitaminok Az A 1 -vitamin (retinol) és az A 2 -vitamin (dehidroretinol) zsírokban oldódó vitaminok, állati eredetű termékekben találhatóak meg, főleg tojásban, tejtermékekben, állatok veséjében, májában, halmáj (pl.: tőkehal és laposhal) olajokban. Szabad alkoholként vagy ecetsavval illetve palmitinsavval alkotott észtereik formájában léteznek. Az A 2 -vitamin aktivitása az A 1 -vitamin aktivitásának körülbelül 40%-a. Karotinoid prekurzorok (provitaminok) sokféle növényben (pl.: répa) megtalálhatók, és ezek elfogyasztása után a májban A-vitaminná alakulnak. Az A-vitamin hiánya látászavarokat okoz, mint például csökkent látás félhomályban (farkasvakság), a szaruhártya kiszáradása és degeneratív elváltozása. De ugyancsak létfontosságú az A-vitamin a fiatal állatok normális növekedéséhez. Az A-vitamin oxidációra, fényre érzékeny, antioxidánsok, mint E-vitamin és C-vitamin stabilizálhatják. A túlzott A-vitamin bevitel súlyos toxikus tüneteket okoz, többek között patológiás elváltozásokat a bőrön, hajhullást, fejfájást, homályos látást.

7 D-vitaminok A D 3 -vitamin (kolkalciferol) a jellemző formája az állatokban található zsíroldható D-vitaminnak, míg a D 2 - vitamin (ergokalciferol) a növényekben és az élesztőben fordul elő. A D 3 -vitamin megtalálható a májban, halmáj (pl.: tőkehal és laposhal) olajokban és a tejtermékekben: vaj, tej, tejszín. Normál körülmények között főként a bőrben keletkezik napfény hatására, ahol a 7-dehidrokoleszterinből UV besugárzáskor keletkezik a kolkalciferol. Helyes táplálkozással és elegendő napozással megelőzhető a D-vitaminhiány. Elősegíti a kálcium felvételét a belekből, újrafelvételét a veséből és a mozgósítását a csontokból. A vitamin hiánya angolkórhoz vezet, melynél a növekvő csont kollagén állománya nem meszesedik, és hiányzik a csontok merevsége, különösen a gyermekeknél. Felnőtteknél csontlágyulás alakulhat ki. A legtöbb országban az élelmiszereket, mint a tejet és a gabonakészítményeket rendszeresen dúsítják D 3 -vitaminnal, melyet kereskedelmileg 7-dehidrokoleszterin UV-besugárzásával állítanak elő.

8 E-vitaminok Az E-vitamin, a (pl. α-, β-, γ-, δ-) tokoferoloknak nevezett vegyületcsoport igen elterjedt a növényvilágban, pl. gabonafélék (búza, árpa, rozs) magjaiban, kukoricában, szójában. A búzacsíra olaj (β), kukorica olaj (γ), pórsáfrány olaj (α), szója olaj (γ, δ) különösen nagy mennyiségben tartalmaz tokoferolokat. Hiánybetegsége lényegében ismeretlen, mivel a táplálkozás során a növényi olajok fedezik a szükségletet (bár a főzés és egyéb feldolgozás során a mennyisége csökken). E-vitaminhiányos diétán tartott patkányok szaporodási rendellenességeket mutattak.

9 Az E-vitamin működési mechanizmusa Az E-vitamin értékes antioxidáns, megakadályozza az A-vitamin és a biológiai membránok telítetlen zsírsavainak gyökös reakciók által kiváltott bomlását. Használata gátolja a zsírok avasodását és csökkenti az öregedést, valamint segít a szívbetegségek megelőzésében. A C- vitamin egyik fontos szerepe a tokoferol rendszer regenerálása a tokoferiloxil gyök hidrogénabsztrakciójának elősegítésével.

10 K-vitaminok A K-vitaminok naftokinon származékok. A fillokinon (K 1 ) növényi eredetű, a menakinont (K 2 ) alapvetően mikroorganizmusok termelik. A táplálkozás során elfogyasztott zöld növényekből származik a K 1 -vitamin, míg a K 2 -t a bélbaktériumok állítják elő nagy mennyiségben. K-vitaminhiány csak hosszú ideig alkalmazott antibiotikumok használata esetén léphet fel. A K-vitaminnak fontos szerepe van a véralvadási folyamatokban, így hiánya vérzékenységet eredményezhet.

11 Vízben oldódó vitaminok

12 B 1 -vitamin A B1-vitaminban (tiaminban) pirimidinilmetiltiazólium struktúra található. Sokféle élelmiszerben előfordul, főleg gabonafélékben, babban, dióban, tojásban, zöldségekben, búzacsírában és élesztőben nagy mennyiségben. Táplálkozásbeli hiánya beriberi betegséghez vezet, melyet idegrendszeri rendellenességek, súlyvesztés és izomgyengeség jellemez. A szénhidrát metabolizmus több enzimjének (piruvát dehidrogenáz, 2-oxoglutarát dehidrogenáz, transzketoláz) kofaktora. Tiamint szintetikusan is elő lehet állítani és az élelmiszerek, pl. a gabonakészítmények gyakran dúsítva vannak vele. A kofaktor olyan szerves molekula vagy fémion, amely nélkülözhetetlen ahhoz, hogy egy enzim kifejtse a hatását. A kofaktor hozzákapcsolódik a hozzá tartozó, de nélküle funkcionálisan inaktív fehérjéhez, amelyet ezen állapotában apoenzimnek neveznek, ezzel létrejön az aktív enzim, a holoenzim.

13 B 2 -vitamin A B 2 -vitaminban (riboflavinban) egy izoalloxazin gyűrű található D-ribitolhoz kapcsolva. Sokféle élelmiszerben előfordul, májban, vesében, tejtermékekben, tojásban, húsban és friss zöldségekben. Az élesztőben nagy mennyiségben megtalálható. Nem bomlik el a főzés alatt sem, de fényre érzékeny. Táplálkozásbeli hiánya nem gyakori, de ha fellép, akkor bőr problémákat és látászavarokat okoz. A riboflavin egyik alkotója az FMN és FAD koenzimeknek, melyek kulcsszerepet játszanak oxidációs és redukciós reakcióknál. A koenzimek olyan molekulák, amelyek lazán kötődnek az enzimhez, és a kiindulási anyagokkal együtt kémiai változáson mennek keresztül.

14 B 3 -vitamin A B 3 -vitamin (nikotinsav, niacin) stabilis, nagy mennyiségben tartalmazza a hús, máj, halak, búzacsíra, élesztő. A triptofán (fehérjealkotó aminosav) a szervezetben lebomlása során nikotinsavvá alakul, így a szükségleteket nagy arányban fedezni tudja. A kukorica fehérjéi nagyon kevés triptofánt tartalmaznak, ezért a kukoricalisztből készült ételekből egyoldalúan táplálkozó embereknél hiány léphet fel. A nikotinsav a szervezetben nikotinamiddá alakul. A B 3 -vitamin kifejezést gyakran használják a nikotinsavnikotinamid összmennyiségére is. triptofán A nikotinamid hiány pellagrához vezet, ennek legkönnyebben megfigyelhető tünetei a szájsérülések és a vörös nyelv, továbbiak pedig a hasmenés, bőrgyulladás, elmezavar. Bevált gyakorlat, hogy az élelmiszereket dúsítják nikotinamiddal, mint például a kenyeret, lisztet, a kukorica- és rizstermékeket. A NAD+ és NADP+ koenzimek nikotinamidot tartalmaznak, ezek a molekulák az élő szervezet redox folyamatainak elektronszállítói.

15 B 5 -vitamin A B 5 -vitamin (pantoténsav) nagyon gyakori, élesztő, máj, gabonafélék nagy mennyiségben tartalmazzák. Állatok számára is vitamin. A pantoténsav hiánya ritka, mert a felvett táplálék elegendő mennyiséget tartalmaz. A koenzim-a szerkezetében megtalálható, ez a szállító molekula elengedhetetlen a szénhidrát, zsír és fehérje anyagcserében. A pantoténsav fontos szerepet játszik olyan enzimek szerkezetében, amelyek a zsírsavak, poliketidek, és néhány fehérje szintéziséért felelősek.

16 B 6 -vitaminok A B 6 -vitamin három piridin származékot foglal magába, a piridoxint, piridoxált, piridoxamint és ezek 5 -foszfátjait. A szervezetben egymásba tudnak alakulni. A piridoxin a növényekre, míg a piridoxál és a piridoxamin az állati szövetekre jellemző. Hús, lazac, diófélék, burgonya, banán jó forrásai. Főzés során a vitamin elveszítheti az aktivitását, de a normál étrend még így is elegendő mennyiséget biztosít. A hiány tünetei hasonlóak a niacinéhoz (B 3 -vitamin) és a riboflavinéhoz (B 2 -vitamin), ezek a szem, száj, orr sérülései és az idegrendszeri elváltozások. A piridoxál-5-foszfát számos enzim kofaktora, különösen azoknak, amelyek az aminosav metabolizmusban vesznek részt, például a szállításban és a dekarboxilezésben. Ily módon központi szerepet tölt be a szerotonin, a noradrenalin és a hisztamin neurotranszmitterek termelésében.

17 B 9 -vitamin A B 9 -vitamin (folsav) egy pteridin egység, a p-amino-benzoesav (PABA), és a glutaminsav (fehérje alkotó aminosav) konjugáltja. Megtalálható az élesztőben, a májban, és zöld zöldségekben. Főzés során a vitamin 90%-a elbomlik. Hiánya vérszegénységet okoz. A terhesség alatt többletet biztosítanak, hogy lecsökkentsék a spina bifida (nyitott gerinc) előfordulását. Egyébként a hiánybetegség nem túl gyakori, hacsak nem felszívódási zavar vagy krónikus betegség okozza.

18 B 12 -vitamin Nagy mennyiségben tartalmaznak B 12 -vitamint a máj, vese, hús és tengeri halak. A zöldségekben kis mennyiségben fordul elő, ezért a szigorú vegetáriánusoknál hiány léphet fel. Elégtelen bevitel esetén vészes vérszegénység alakulhat ki, aminek eredményeképp idegrendszeri zavar és alacsony vörösvértest szintézis lép fel. A B 12 -vitamin számos metabolitikus átalakulás kofaktora, például a metilmalonil-coa átalakulása szukcinil-coa-vá a páratlan szénatom számú zsírsavak oxidációjánál, és a metilezéseknél, mint például a homociszteinből történő metionin-bioszintézisnél.

19 C-vitamin A C-vitamint (aszkorbinsavat) sok állat elő tudja állítani, de az ember, más főemlősök, a tengerimalacok, denevérek és számos madárfaj nem. Különösen gazdag forrásai a citrusfélék, a paprika, a guava, a csipkebogyó és a fekete ribizli, de a legtöbb friss gyümölcsben és zöldségben is megtalálható. A megfelelő napi forrásról nyers citrusfélékkel gondoskodhatunk. Levegő jelenlétében, melegítés hatására nagyon gyorsan elbomlik. Hiánybetegsége a skorbut, melynek tünete izomfájdalom, bőrelváltozás, törékeny vérerek, vérző fogíny és a fogak kihullása. A vitamin nélkülözhetetlen a kollagén képződéséhez, mely a bőr, a csontok, az inak és ínszalagok fő szerkezeti fehérjéje. Ezenkívül kofaktor a prolin 4-hidroxiprolinná és a lizin 5- hidroxilizinné hidroxilezésében, mely a kollagén struktúrának akár 25%-a is lehet. Aszkorbinsav hiányában a skorbut okozta bőrelváltozás a kollagén struktúrában bekövetkező alacsony szintű hidroxiláció közvetlen eredménye. Az aszkorbinsavat általában mesterségesen állítják elő, és a hiánybetegség kezelésére vagy megelőzésére használják. Természetes aszkorbinsavat csipkebogyóból, datolyaszilvából és citrusfélékből vonnak ki. A C-vitamin antioxidáns tulajdonságát az élelmiszeriparban használják. Antioxidánsként fő szerepet játszik a tokoferol regeneráló rendszerében.

20 HO HO O HO OH aszkobinsav O SZENT-GYÖRGYI ALBERT (magyar kutató orvos) a sejtlélegzés tanulmányozása során bizonyos növényekből - narancs, citrom - sikerült izolálnia egy redukáló "ágens"-t, amely blokkolja a peroxidáz típusú enzimek hatását. Ezt a hezuronsavval azonos anyagot nevezte el, utalva az anyag skorbutot megszüntető hatására, aszkorbinsavnak, vagyis C-vitaminnak. Előállításához bőséges forrást jelentett a Szeged környéki paprika ben orvosi-élettani Nobel díjat kapott a biológiai égésfolyamatok terén tett felfedezéseiért, különösen a C-vitamin, valamint a fumársavkatalízis vonatkozásában. (R)-3,4-dihidroxi-5-((S)- 1,2-dihidroxietil)furán-2(5H)-on

21 H-vitamin A H-vitamin (biotin) megtalálható a tojásban, májban, vesében, élesztőben, gabonafélékben, tejben. A bélflóra is termeli, ezért táplálkozásbeli hiánya ritka. Hiánya bőrgyulladást és a haj/szőrzet hullását okozza. A vitamin CO 2 (tkp. karboxil) szállítóként működik, a CO 2 -ot karbamátként köti meg, és karboxilezési reakciókban (pl. az acetilkoenzim-a átalakításakor malonilkoenzim-a-vá) adja tovább.

22 P-vitamin A P-vitamin bioflavonoidok (pl. a hesperidin vagy a rutin) gyűjtőneve, melyekben flavonglikozidok találhatók. A rutin megtalálható többek között a hajdinában, rutafélékben, és igen gyakran a C- vitamint tartalmazó növényekben. Hiánybetegsége nem ismert, de feltételezik, hogy elősegíti a C-vitamin felszívódását. A rutin erősíti a hajszálereket, ezért csökkenti a vérzékenység tüneteit. A Rutascorbin egyik hatóanyaga (a másik a C-vitamin).

23 Vegetáriánus étrend hátrányai 1. A növényeket általában hosszú ideig kell főzni az emészthetetlen anyagok miatt. Ez az előkészítési folyamat roncsolja a bennük található, a szervezet számára értékes anyagokat. 2. A B 12 vitamin teljesen hiányzik a növényekből. 3. Telítetlen és többszörösen telítetlen zsírsavakat tartalmaz, amely terhet jelent a szervezetre nézve, mert több antioxidáns hatású vitamint igényel. 4. Aminosavakat tekintve a lizin, cisztin, metionin szinte teljesen hiányzik a növényekből; aminosavak, mikro- és makroelemek nem megfelelő arányban vannnak jelen. 5. Az arachidonsav esszenciális zsírsav nem található meg növényekben. 6. Makroanyagokat tekintve sok kálium és kevés kalcium vagy foszfor jellemző. Nincs benne koleszterin, de van benne fitosztein. 7. Sok rostot tartalmaznak, amelyek jó hatása ismert, de csökkentik a zsír, ásványi anyagok és fehérjék emészthetőségét. 8. Az ovovegetariánus étrend mely tartalmaz tojást és tejet is kielégítő lehet.