Вітаміни (від латів.(латинський) vita — життя), група органічних сполук всілякої хімічної природи, необхідних для живлення людини, тварин і інших організмів в нікчемних кількостях в порівнянні з основними живильними речовинами (білками, жирами, вуглеводами і солями), але що мають величезне значення для нормального обміну речовин і життєдіяльності.
Першоджерелом Ст служать головним чином рослини (див. Вітаміноносниє рослини ). Людина і тварини отримують Ст безпосередньо з рослинною їжею або побічно — через продукти тваринного походження. Важлива роль в утворенні Ст належить також мікроорганізмам. Наприклад, мікрофлора, що мешкає в травному тракті жуйних тварин, забезпечує їх вітамінами групи В. Вітаміни потрапляють в організм тварин і людини з їжею, через стінку шлунково-кишкового тракту, і утворюють багаточисельні похідні (наприклад, ефірні, амідні, нуклеотідниє і ін.), які, як правило, з'єднуються із специфічними білками і утворюють багато ферментів, що беруть участь в обміні речовин . Поряд з асиміляцією в організмі безперервно здійснюється дисиміляція Ст, причому продукти їх розпаду (а інколи і малозмінені молекули Ст) виділяються назовні. Недостатність постачання організму Ст веде до його ослабіння (див. Вітамінна недостатність ), різкий недолік Ст — до порушення обміну речовин і захворювань — авітамінозам, які можуть закінчитися загибеллю організму. Авітамінози можуть виникати не лише від недостатнього вступу Ст, але і від порушення процесів їх засвоєння і використання в організмі.
Основоположник вчення про Ст російська лікарка Н. І. Лунін встановив (1880), що при годуванні білих мишей лише штучним молоком, що складається з казеїну, жиру, молочного цукру і солей, тварини гинуть. Отже, в натуральному молоці містяться і інші речовини, незамінні для живлення. У 1912 польська лікарка До. Функ, що запропонував само назву «В.», узагальнив накопичені на той час експериментальні і клінічні дані і прийшов до виводу, що такі захворювання, як цинга, рахіт, пелагра, бері-бері, — хвороби харчовій недостатності, або авітамінози. З того часу наука про Ст (вітамінологія) почала інтенсивно розвиватися, що пояснюється значенням Ст не лише для боротьби з багатьма захворюваннями, але і для пізнання суті ряду життєвих явищ. Метод виявлення Ст, застосований Луніним (вміст тварин на спеціальній дієті — викликання експериментальних авітамінозів), був покладений в основу досліджень. Було з'ясовано, що не всі тварини потребують повного комплексу Ст окремі види тварин можуть самостійно синтезувати ті або інші Ст В той же час багато плісневих і дріжджових грибів і різні бактерії розвиваються на штучних живильних середовищах лише при додаванні до цих середовищ витягів з рослинних або тваринних тканин, що містять вітаміни. Таким чином, вітаміни необхідні для всіх живих організмів.
Вивчення Ст не обмежується виявленням їх в природних продуктах за допомогою біологічних тестів і іншими методами. З цих продуктів отримують активні препарати Ст, вивчають їх будову і, нарешті, отримують синтетично. Досліджена хімічна природа всіх відомих Ст Виявилось, що багато хто з них зустрічається групами по 3—5 і більш родинних з'єднань, що розрізняються деталями будови і мірою фізіологічної активності. Було синтезовано велике число штучних аналогів Ст з метою з'ясування ролі функціональних груп. Це сприяло розумінню дії Ст Так, деякі похідні Ст із заміщеними функціональними групами надають на організм протилежну дію, в порівнянні із Ст, вступаючи з ними у конкурентні відносини за зв'язок із специфічними білками при утворенні ферментів або з субстратами дії останніх (див. Антивітаміни ).
Ст мають буквені позначення, хімічні назви або назви що характеризують їх по фізіологічній дії. У 1956 прийнята єдина класифікація Ст, яка стала загальновживаною.
Наявність хімічно чистих Ст дало можливість підійти до з'ясування їх ролі в обміні речовин організму. Ст або входять до складу ферментів, або є компонентамі ферментативних реакцій. За відсутності Ст в організмі порушується діяльність ферментних систем, в яких вони беруть участь, а отже, — і обмін речовин. Відомо декілька сотів ферментів, до складу яких входять Ст, і величезна кількість реакцій, що каталізують ними. Багато Ст — переважно учасники процесів розпаду харчових речовин і звільнення укладеної в них енергії (вітаміни B 1 , В 2 , PP і ін.). Беруть участь вони і в процесах синтезу: B 6 і В 12 — в синтезі амінокислот і білковому обміні, В 3 (пантотенова кислота) — в синтезі жирних кислот і обміні жирів, В з (фолієвая кислота) — в синтезі пурінових і пірімідінових підстав і багатьох фізіологічно важливих з'єднань — ацетілхоліну, глутатіона, стероїдів і ін. Менш вивчена дія жиророзчинних Ст, проте безперечна їх участь в побудові структур організму, наприклад в утворенні кісток (вітамін D), розвитку покривних тканин (вітамін А), нормальному розвитку ембріона (вітамін Е і ін.). Таким образом, вітаміни мають величезне фізіологічне значення. З'ясування фізіологічної ролі Ст дозволило використовувати їх для вітамінізації продуктів харчування, в лікувальній практиці і в тваринництві. Особливо широко стали застосовуватися Ст після освоєння їх промислового синтезу. Див. також Вітамінні препарати .
Літ.: Кудряшов Би. А., Біологічні основи учення про вітамінах, М., 1948 (є бібл.); Валдман A. Р., Значення вітамінів в живленні сільськогосподарських тварин і птиці, Рига, 1957; Березовський Ст М., Хімія вітамінів, М., 1959; Труфанов А. Ст, Біохімія і фізіологія вітамінів і антивітамінів, М., 1959; Шилов П. І. і Яковлєв Т. Н., Основи клінічної вітамінології, Л., 1964 (є бібл.); Букин Ст Н., Пантамат кальцію (вітамін B 15 ), М., 1968; Vitamine. Chemie und Biochemie, Hrsg. von J. Fragner, Bd 1—2, Jena 1964—65 (є бібл.); Wagner A. F., Folkers K., Vitamins and coenzymes, N. Y., [1964]; The vitamins: chemistry, physiology, pathology, methods, 2 ed., ed. W. Н. Sebrell, R. S. Harris, v. 1, N. Y. — L., 1967.
Ст Н. Букин.
Здобуття вітамінів . Ст отримують головним чином синтетично і лише в деяких випадках окремі стадії в ланцюзі синтезу виконуються біологічними способами. Виробництво концентратів Ст з продуктів рослинного або тваринного походження майже повністю втратило своє значення.
Здобуття Ст відноситься до тонкого органічного багатостадійного синтезу. Хімічними методами синтезують наступні В.: А, B 1 , B 2 , В 3 , B 6 , В з , З, D 2 , D 3 Е, До, PP, а В 12 — ферментативними методами мікробіологічного синтезу. Ферментацією користуються також на одній із стадій синтезу вітаміну С. Етот Ст у вигляді індивідуальної кристалічної речовини високої міри чистоти утворюється при відновленні d-глюкозі в d-сорбіт. Останній ферментативний окислюють в l-сорбозу, яку після ряду операцій перетворюють на вітамін С (I). Вітамін А (ретинол) синтезують, виходячи з псевдоіонона (II), який циклізуют в b-іонон і потім через ряд складних операцій перетворюють на ретинол (III). Псев-доїонон служить також вихідною сировиною для багатостадійного синтезу ізофітола, використовуваного при здобутті чистого вітаміну Е (а-токоферілацетата, IV).
Вітамін K 3 (2-метил-1,4-нафтохінон) отримують окисленням 2-метилнафталіну. Вітаміном K 3 користуються в медичній практиці у вигляді розчинної у воді натрієвої солі бісульфітного похідного (V).
Виробництво вітаміну B 1 (тіаміну, VI) засновано на конденсації 2-метил-4-аміно-5-хлор (бром) метилпіримідину з 4-метіл-5-b-оксиетілтіазолом. Кофермент вітаміну B 1 — кокарбоксилаза (VII), або діфосфорний ефір тіаміну, вживаний для лікування захворювань серця, отримують фосфорилуванням тіаміну з подальшим очищенням на іонообмінних смолах і кристалізацією.
Вітамін В 2 (рибофлавін, VIII) утворюється при культивуванні Eremothecium ashbyii і інших мікроорганізмів без виділення у вигляді сухої біомаси (з використанням лише для годування з.-х.(сільськогосподарський) тварин), а синтетичний рибофлавін (вживаний в медицині) отримують у вигляді кристалічного продукту деструктивним окисленням d-глюкозі (з кукурудзяного крохмалю) в D-apaбоновую кислоту і рядом інших операцій перетворюють на кінцевий продукт — жовто-помаранчеві кристали високої міри чистоти. Важливе похідне рибофлавіну — його кофермент рибофлавін-5''-фосфат натрію (IX, R = Na), вживаний для ін'єкцій, отримують фосфорилуванням рибофлавіну, а інший кофермент — ФАД (IX, R — залишок аденозін-5''-фосфата) отримують конденсацією рибофлавіну-фосфату і аденозін-5''-фосфата.
Вітамін B 6 (піридоксин, X, а ) синтезують, конденсуючи метоксиацетіл-ацетон з циануксусним ефіром у присутності аміаку в 2-метіл-4-метоксиметіл-5-циан-6-оксипірідін, який піддають нітрації, потім рядом операцій перетворюють на піридоксин. Відомий також і інший спосіб здобуття піридоксину — через 4-метіл-5-пропоксиоксазол диєновим синтезом з формалем бутен-2-диола-1,4. Іншими формами B 6 є пірідоксол (X, би ) і піридоксамін (X, в ).
Класифікація і коротка характеристика вітамінів
Нова номен- клатура
Колишні позначення
Фізіологічна роль
Основні харчові джерела
Добова норма для дорослої людини, міліграма
Жиророзчинні вітаміни
Ретинол
Вітамін A 1, аксероф-тол, протівоксерофталь-мічеський вітамін
Входить до складу зорового пурпуру, підсилює гостроту зору при слабкому ос-вещенії, укріплює епітеліальні тка- ні, необхідний для нормального зростання
Вершкове масло, молоко, сир, яєчний жовток, печінка, ікра, риб'ячі жири, а також ка-ротін рослин, з к-рого в ор-ганізме утворюється вітамін А
1,5-2,5
Дегидроретінол
Вітамін А 2
Функції ті же, активність 40% від активності вітаміну А 1
Жир печінки пресноводних риб
Не встановлена
Ергокальциферол
Вітамін D 2 , кальцифе-рол, протіворахитічес-кий вітамін
Підвищує засвоєння піщ.(харчовий) кальцію, підсилює реабсорбцію фосфору в поч-ках, необхідний для зростання кісток
Синтетіч. продукт, получаєт- ся шляхом ультрафіолетового опромінення ергостабілу дріжджів
Дітям по 0,02—0,04
Холекальциферол
Вітамін Д 3
Функції ті ж, активність для чело- століття і більшості тварин одіна- кова з вітаміном D 2 , для птиць в 30 разів вище
Молоко (небагато), вершкове масло, яєчний жовток значи-тільній більше в жирах печінки риб; утворюється в шкірі під дей-ствієм ультрафіолетових променів
Та ж
α-, β-, γ-токофе- роли
Вітамін Е, проти-стерильний вітамін
Оберігає ліпоїдні речовини клітки від окислення, при дліт. недо- статке у тварин спостерігаються мишеч-ная дистрофія, безпліддя
Ростить. масла, салатні ово-щі; у тваринних продуктах мало
Не встановлена
Філохінон
Вітамін К 1 , 2-метіл- З-фітіл-1,4-нафтохи-нон, протівогеморраги-чеський вітамін
Бере участь в утворенні протромбіна в печінці, підвищує згортання крові
Ростить. продукти, особливо зелене листя; у тваринних продуктах мало
2
Фарнохінон
Вітамін K 2 , 2-метіл- З-діфарнезіл-1 4-нафтохінон
Входить до складу ферментів, осущест-вляющих транспорт водню від деги-дрогеназ до кисню
Молочні і м'ясні продукти, салатні овочі
2-2,5
Піридоксин
Вітамін B 6
Входить до складу ферментів, каталізі-рующих переаміні-рованіє і декарбок-силірованіє амінокислот
М'ясо, риба, молоко, печінка кр. ріг. худоба(велика рогата худоба) а, дріжджі і мн.(багато) ростить. продукти
2-3
Пантотенова к-т(комітет) а(кислота)
Вітамін Вз
Входить до складу кофермента А, за участю к-рого відбувається синтез жір- них кислот, стероїдів, ацетілхоліну і мн.(багато) ін. з'єднань
Широко поширений у всіх рослинах, тваринних тканинах і мікроорганізмах
5-10
Фолієвая к-т(комітет) а(кислота)
Групове позначення моно-, трі- і гептаглу-тамінових кислот, виті мін В З , фолацин
Входить до складу ферментів, участвую-щих в синтезі пурінових і пірімідіно-вих з'єднань, нек-рих амінокислот (серину, метіоніну). Разом з вітаміном В 12 бере участь в процесі кровотворення
Печінка, нирки, дріжджі, са-панцерні овочі
0,1-0,5
Ціанкобаламін
Вітамін B 12 , крове-творний чинник
Входить до складу мн.(багато) ферментів, уча-ствующих в синтезі холіну, креатину, нуклеїнових кислот і ін. Найбільш ак-тівний протівонеміч. препарат
Печінка, нирки, менше — м'ясо і молоко
0,005-0,01
n -Аминобензой- ная к-т(комітет) а(кислота)
n -Аминобензойная к-т(комітет) а, ПАБ
Ростовий чинник для мн, мікроорга-нізмов, стимулює вироблення вітамі-новій кишковою мікрофлорою. Входить до складу фолієвой к-т(комітет) и
Дріжджі, печінка, насіння пше-ніци, рису
Не встановлена
Біотваней
Вітамін Н
Входить до складу ферментів, каталізі-рующих карбоксилювання (прісоєді-ненія Co 2 з подовженням ланцюжка) жір-
них кислот і ін.
Печінка, нирки, дріжджі, яїч- ний жовток, ростить. продукти
0,01
Мезоїнозіт
Інозит
Ростовий чинник для дріжджів; його недолік викликає зупинку зростання мо-лодих тварин
Широко поширений в расах-теніях у вигляді солей інозітфос-форной к-т(комітет) и — фітину
Не встановлена
холін-хлорид
Холін-хлорид
Джерело метільних груп для син- теза мн.(багато) з'єднань, бере участь в синте- зе фосфоліпідів
Семена злаків, бобів, свек-ла і ін. ростить. продукти, дріжджі, печінка
500—1000
Оротовая к-т(комітет) а(кислота)
Вітамін B 13
Попередник пірімідінових осно-ваній; використовується в процесах синтезу
Ростить. продукти, молоко
Леч. дози
1000—1500
Пангамовая к-т(комітет) а(кислота)
Вітамін B 15
Підвищує окислюватиме. обмін, володіє ліпотропним і детоксицирующим дей-ствієм
Семена злаків, печінка, дрож-жі
Леч. дози
200—300
S-мeтілметіонін-сульфоній- хлорид
Противиразковий фак-тор, вітамін U (від лат.(латинський) ulcus — виразка)
Способ-ствуєт зажівле-нію пептичних виразок шлунку і дванадцятипалої кишки
Соки свіжих овочів — капу-сти, шпинату, селери і ін.
Леч. дози
200–250
Вітамін В з (фолієвую кислоту, XI) синтезують одинстадійною конденсацією 2,4,5-тріаміно-6-оксипірімідіна, 1,1,3-тріхлорацетона і n -амінобензоїл-l-глутамінової кислоти.
Вітамін PP (нікотинову кислоту, XII) отримують окисленням b-піколіну (що виділяється з кам'яновугільного дьогтю), ресурси якого ограніченни, а також окисленням хіноліну або 2-метіл-5-етілпірідіна. Для медичних цілей користуються, окрім нікотинової кислоти, нікотинамідом (XIII).
Вітамін B 3 , оптично активна d-пантотенова кислота
Hoch 2 C (Ch 3 ) 2 CH (ВІН) CONH (Ch 2 ) 2 COOH,
для медичних цілей застосовується у вигляді кальцієвої солі.
Для потреб тваринництва немає необхідності в розділенні на проміжних рівнях синтезу рацемату пантолактона на оптичні антиподи. Синтез рацемічного пантотената кальцію полягає в альдольній конденсації ізобутіраля і формальдегіду з подальшим перетворенням в пантолактон, потім в його конденсації з b-аланіном, що приводить до утворення кінцевого продукту.
Вітамін B 12 (ціанкобаламін), речовина вельми складної будови, отримують за допомогою мікробіологічного синтезу з Propionbacterium Shermanii на угльоводо-білковіх середовищах — відходах бурякоцукрового виробництва (мелясі). Культивування проводять у присутності 5,6-диметилу-бензимідазолу. Вітамін виділяють в кристалічному вигляді. Має значення також технологія бродіння термофільними метанобразующимі бактеріями при 55—57 °С барди ацетонових і спиртних заводів, що працюють на мелясі.
Вітамін D 2 (ергокальциферол), що має також вельми складну будову, виділяють з пекарних дріжджів у вигляді ергостерину який потім піддають фотоізомеризації. Для медичних цілей ергокальциферол очищають від побічних речовин, що утворюються при фотоізомеризації. Вітамін D 3 (холекаль-циферол) отримують з холестерину — продукту м'ясної промисловості. Його бензоїлюють, потім піддають бромуванню і іншим операціям (див. також Вітамінні препарати і Вітамінна промисловість ).
Ст М. Березовський.
Вітаміни в тваринництві . Значення Ст в годуванні з.-х.(сільськогосподарський) тварин велике. При їх недоліку або відсутності затримується зростання і розвиток молодняка, знижується опірність організму різним захворюванням, зменшується продуктивність. З недостатнім вітамінним живленням в з.-х.(сільськогосподарський) тварин незрідка зв'язані яловість, аборти, низька плодючість. Потреба в Ст залежить від вигляду тварин, віку, фізіологічного стану, продуктивності, умов годування і вмісту, а також від запасу вітамінів в організмі. Особливо велика ця потреба в молодняка, вагітних і лактірующих самок, високопродуктивних і племінних тварин.
Каротину потрібний ( міліграм на 100 кг живої маси в доба): коровам тільним 60—80, лактірующим 50—60, бикам-виробникам 70—100, вівцям суягним і подсосним 20—40, баранам 40—60, свиноматкам поросним і подсосним 20—30, кабанам 50—60, робочим коням 20—25, племінним 40—50; вітаміну D 2 або D 3 (ІЄ на 100 кг живої маси в добу): великій рогатій худобі 1000—1500, вівцям 1000, свиням 1000. Вітаміни групи В жуйною твариною не нормують, оскільки вони майже повністю покривають свою потреба у вітамінах цієї групи завдяки здатності бактерій рубця синтезувати їх. У раціоні свиней нормують ( міліграм на 100 кг живої маси) вітаміну В 2 — 10, B 12 — 0,04, PP — 50—75. Потреба в Ст для птиці розраховується на т концентратів: вітаміну А — 4,5 г , D 2 — 30 млн. ІЄ, D 3 — 1 млн. ІЄ, B 12 — 12 міліграм , PP — 15 міліграм , В 2 — 4 міліграма , пантотенової кислоти —10 г , холіну-хлориду — 1000 р.
Основне джерело Ст для тварин — корма. Тому для правильної організації годування необхідно знати поряд з потребою в Ст вміст їх в кормах. Нормування вітамінного живлення тварин здійснюють підбором кормів, збагаченням раціонів вітамінними кормами або концентратами вітамінів що випускаються промисловістю. До складу комбікормів, що випускаються промисловістю, включають всі необхідні Ст
Літ.: Коутс М. Е. [і ін.]. Вітаміни в живленні тварин, в кн.: Нове в годуванні сільськогосподарських тварин. Сб. переведень, т. 2, М., 1958; Букин Ст Н., Проблема вітамінів в тваринництві і дорозі її рішення, в кн.: Питання хімізації тваринництва, М., 1963; його ж. Вітаміни в тваринництві, М., 1966.
