Важнейший класс незаменимых пищевых веществ. Организм человека и животных не синтезирует витамины или синтезирует их в недостаточном количестве (никотиновая кислота, витамин D) и поэтому должен получать в готовом виде, в основном с пищей. Витамины обладают исключительно высокой биологической активностью и требуются организму в очень небольших количествах – от нескольких микрограммов до нескольких миллиграммов в день. В отличие от других незаменимых пищевых веществ (незаменимые аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты и др.), витамины не являются пластическим материалом или источником энергии и участвуют в обмене веществ преимущественно как необходимые компоненты биокатализа и регуляции отдельных биохимических и физиологических процессов.

Известно более 10 низкомолекулярных органических соединений, которые могут быть отнесены к витаминам. Принято различать водорастворимые витамины, к которым относятся аскорбиновая кислота (витамин С) и витамины группы В: тиамин (витамин В₁), рибофлавин (витамин В₂), витамин В₆, витамин В₁₂ (кобаламин), ниацин (витамин РР), фолацин (фолиевая кислота), пантотеновая кислота, биотин. К группе жирорастворимых витаминов относятся витамины А, D, Е и K. Наряду с витаминами, необходимость которых для человека и животных установлена, существуют биологически активные вещества пищи, дефицит которых не приводит к явно выраженным нарушениям, по своим функциям они ближе не к витаминам, а к другим незаменимым пищевым веществам. Эти вещества относят к витаминоподобным соединениям. К ним могут быть причислены биофлавоноиды, холин, карнитин, липоевая, оротовая и парааминобензойная кислоты.

Холин и инозит, входя в состав соответствующих фосфолипидов, выполняют в обмене веществ пластическую функцию, т. е. более близки не к витаминам, а к таким пищевым веществам, как незаменимые жирные кислоты. Оротовая кислота синтезируется в организме человека и животных и является витамином только для некоторых микроорганизмов, не способных к ее синтезу. Парааминобензойная кислота – это витамин (фактор роста) для микроорганизмов, синтезирующих из нее фолиевую кислоту. Человек и животные к такому синтезу не способны и должны получать фолиевую кислоту в готовом виде, т. е. парааминобензойная кислота не является для них витамином. Витамин U (метилметионинсульфоний) и витамин В₁₅ (пангамовая кислота) не выполняют каких-либо жизненно важных функций в организме, но обладают рядом ценных фармакологических свойств, в связи с чем более правильно их относить не к незаменимым пищевым веществам, а к биологически активным компонентам пищи. То же самое, по-видимому, в значительной степени относится и к биофлавоноидам.

Ряд витаминов представлены не одним, а несколькими соединениями, обладающими сходной биологической активностью. Примером может служить группа витаминов В₆, включающая пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин. Для обозначения подобных групп родственных соединений (витамеров), в соответствии с рекомендациями Международного союза наук о питании, используются буквенные обозначения (витамины групп А, D, Е и т. п.). Для обозначения индивидуальных соединений, обладающих витаминной активностью, рекомендуется использовать рациональные названия, отражающие их химическую сущность, например, ретиналь (альдегидная форма витамина А), эргокальциферол и холекальциферол (формы витамина D).

Специфическая функция витаминов группы В в организме состоит в том, что из них образуются коферменты и простетические группы ферментов, которые осуществляют многие важнейшие реакции обмена веществ (табл. 5). Так, тиамин в форме тиаминдифосфата является коферментом пируватдегидрогеназы, α-кетоглутаратдегидрогеназы и транскетолазы; витамин В6 является предшественником пиридоксальфосфата – кофермента трансаминаз и многих других ферментов аминокислотного обмена. Связанные с различными витаминами ферменты принимают участие в осуществлении многих важнейших процессов обмена веществ: энергетическом обмене (тиамин и рибофлавин); биосинтезе и превращениях аминокислот (витамины B₆ и В₁₂), жирных кислот (пантотеновая кислота), пуриновых и пиримидиновых оснований (фолацин); образовании многих физиологически важных соединений (например, ацетилхолина, стероидов) и др.

Таблица 5

Коферменты и простетические группы, образованные витаминами

Некоторые жирорастворимые витамины также выполняют коферментные функции. Так, витамин А в форме ретиналя является простетической группой зрительного белка родопсина, участвующего в процессе фоторецепции. Другая форма витамина А – ретинилфосфат – выполняет функцию кофермента – переносчика остатков сахаров в синтезе гликопротеидов клеточных мембран. Витамин K осуществляет коферментные функции в реакции карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты в молекуле препротромбина и ряда других белков, что придает им способность связывать кальций.

Что касается других жирорастворимых витаминов, то витамин Е выполняет важную функцию стабилизации и защиты ненасыщенных липидов биологических мембран от свободнорадикальных процессов перекисного окисления. Витамин D принимает участие в транспорте ионов кальция и неорганического фосфата через клеточные барьеры в процессах их всасывания в кишечнике, реабсорбции в почечных канальцах и мобилизации из костной ткани. Эти функции выполняют образующиеся из витамина D в организме активные метаболиты: 1,25-диоксихолекальциферол и 24,25-диоксихолекальциферол.

Коферменты и простетические группы, а тем более являющиеся их предшественниками витамины сами по себе каталитической активностью не обладают и приобретают эту способность лишь при взаимодействии со специфическими белками – апоферментами.

Соединения, которые не являются витаминами, но могут служить предшественниками их образования в организме, называют провитаминами. К ним относятся каротиноиды (важнейший из них β-каротин), расщепляющиеся в организме с образованием ретинола (витамина А), некоторые стерины (эргостерин, 7-дегидрохолестерин и др.), превращающиеся в витамин D.

Некоторые аналоги и производные витаминов являются по своим свойствам антивитаминами. Проникая в клетки, эти вещества вступают в конкурентные отношения с витаминами, в частности при биосинтезе коферментов и образовании активных ферментов. Заняв место витамина в структуре фермента, соответствующий антивитамин, однако, не может выполнять его функцию (вследствие различий в строении), в связи с чем развиваются явления витаминной недостаточности. К антивитаминам относятся такие вещества, связывающие или разрушающие витамины, как, например, тиаминазы I и II, разрушающие тиамин; белок яйца авидин, связывающий биотин. Некоторые антивитамины обладают противомикробной, канцеростатической активностью и применяются в качестве химиотерапевтических средств, например, сульфаниламидные препараты, являющиеся антагонистами парааминобензойной кислоты, и антагонисты фолиевой кислоты аминоптерин и аметопретин (метотрексат), находящие применение при химиотерапии некоторых злокачественных новообразований.

Институтом питания РАМН разработаны нормы потребления витаминов (табл. 6, 7), которые составлены с учетом средней физиологической потребности человека в этих незаменимых пищевых веществах и определенного запаса надежности, покрывающего возможные индивидуальные колебания данной потребности у 95 % населения. На потребность в витаминах существенное влияние оказывают возраст человека, характер и интенсивность труда, что также учитывается при составлении норм потребления. Потребность в витаминах значительно возрастает при беременности и лактации. Она также существенно увеличивается в условиях Севера, при работе в горячих цехах, под землей, при сильном нервно-психическом напряжении. Это увеличение не учитывается приведенными в табл. 6, 7 средними нормами потребления витаминов и должно покрываться за счет дополнительного обогащения витаминами продуктов питания или приема поливитаминных препаратов. То же самое относится и к лицам вредных профессий, которым рекомендуется дополнительный прием витаминов в качестве защитного фактора, а также в связи с их повышенным расходом под действием вредных факторов производства.

Таблица 6

Нормы физиологических потребностей в витаминах для взрослого населения (в сутки)

Источник: Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения СССР. М., 1991.

Примечание. 1 мг ниацин-эквивалента = 1 мг ниацина или 60 мг триптофана в рационе;
1 мкг ретинол-эквивалента = 1 мкг ретинола или 6 мкг β-каротина; 1 мг токоферол-эквивалента = 1 мг α-токоферола.

Таблица 7

Нормы физиологических потребностей в витаминах для детей и подростков (в сутки)

Таблица 8

Ориентировочная суточная потребность человека в витаминах и витаминоподобных соединениях,
потребление которых официальными нормами не регламентируется

Снижение физической активности и энергозатрат в пожилом возрасте может уменьшать физиологическую потребность в витаминах. Однако нарушение их всасывания и утилизации у пожилых людей, а также общее уменьшение потребления пищи делают необходимым прием поливитаминных препаратов с широким набором витаминов (типа «Декамевит»), в том числе и тех, которые в достаточном количестве присутствуют в пище взрослого человека, – это витамины В₁₂, Е и ряд других.

В табл. 6, 7 приведены рекомендуемые нормы потребления тех витаминов, недостаток которых у человека может иметь место и потребность в которых определена достаточно точно. Остальные витамины или витаминоподобные соединения присутствуют в обычной пище в достаточных количествах или синтезируются микрофлорой кишечника, в связи с чем их недостаток у человека наблюдается редко; точные данные о физиологической потребности в них отсутствуют. Ориентировочные величины возможной потребности человека в этих пищевых веществах приведены в табл. 8.

В приложении 1 приведены новые данные по рекомендуемым уровням потребления пищевых и биологически активных веществ.

Недостаточное поступление того или иного витамина с пищей ведет к его дефициту в организме и развитию соответствующей болезни витаминной недостаточности.

Обычно различают две степени витаминной недостаточности: авитаминоз и гиповитаминоз.

Под авитаминозом понимают состояние глубокого дефицита данного витамина с развернутой клинической картиной его недостаточности (цинга, рахит, бери-бери, пеллагра, анемия Бирмера и др.). К гиповитаминозам относят состояние умеренного дефицита со стертыми, неспецифическими проявлениями (такими как потеря аппетита, быстрая утомляемость, раздражительность) и отдельными, так называемыми микросимптомами (кровоточивость десен, гнойничковые заболевания кожи и т. п.). В этих случаях биохимические тесты, такие как определение концентрации витаминов и активности витаминзависимых ферментов, уже выявляют дефицит того или иного витамина, однако развернутая клиническая картина его недостаточности еще отсутствует.

Ряд авторов выделяют также маргинальные (пограничные) состояния, при которых поступление витамина в организм находится на нижней границе физиологической потребности, вследствие чего какие-либо запасы этого витамина в организме отсутствуют и любое увеличение потребности (при болезни, стрессе, физической нагрузке) приводит к быстрому развитию дефицита.

Наряду с дефицитом одного какого-либо витамина на практике более часто встречаются полигиповитаминозы и полиавитаминозы, при которых организм испытывает недостаток нескольких витаминов. Однако и в этих случаях одна из витаминных недостаточностей, как правило, является ведущей, а остальные – сопутствующими.

Основная причина гипои авитаминозов – недостаточное поступление витаминов с пищей. Такие гипои авитаминозы называются первичными, или экзогенными. Наряду с этим, дефицит витаминов может возникать и при их достаточном содержании в пище, но вследствие нарушения их утилизации в организме или резкого повышения потребности. Такие гипои авитаминозы носят название вторичных, или эндогенных. Особую группу подобных состояний составляют врожденные, генетически обусловленные нарушения обмена и функции витаминов.

Важнейшие причины гипои авитаминозов (по В. Б. Спиричеву)

I. НЕДОСТАТОЧНОЕ ПОСТУПЛЕНИЕ ВИТАМИНОВ С ПИЩЕЙ:

• Низкое содержание витаминов в рационе.
• Снижение общего количества потребляемой пищи в связи с низкими энергозатратами.
• Потеря и разрушение витаминов в процессе технологической переработки продуктов питания, их хранения и нерациональной кулинарной обработки.
• Отклонение от сбалансированной формулы питания вследствие национальных особенностей, религиозных запретов и пр. (в том числе вегетарианство).
• Анорексия.
• Присутствие витаминов в некоторых продуктах в неутилизируемой форме.

II. УГНЕТЕНИЕ КИШЕЧНОЙ МИКРОФЛОРЫ,
ПРОДУЦИРУЮЩЕЙ НЕКОТОРЫЕ ВИТАМИНЫ:

• Болезни желудочно-кишечного тракта.
• Последствия химиотерапии (дисбактериозы).

III. НАРУШЕНИЯ АССИМИЛЯЦИИ ВИТАМИНОВ:

• Нарушение всасывания витаминов в желудочно-кишечном тракте (заболевания желудка, кишечника, поражения гепатобилиарной системы, в частности, нарушение секреции желчи, необходимой для всасывания жирорастворимых витаминов).
• Утилизация или расщепление поступающих с пищей витаминов кишечными паразитами и патогенной кишечной микрофлорой (авитаминоз В12 при инвазии широким лентецом; расщепление витамина В1 тиаминазой, продуцируемой Bacillus thiaminolitikus).
• Нарушение обмена витаминов и образования их биологически активных (коферментных) форм при различных заболеваниях, действии токсических и инфекционных агентов ряда лекарственных препаратов, химиотерапии, а также в пожилом возрасте.

IV. ПОВЫШЕННАЯ ПОТРЕБНОСТЬ В ВИТАМИНАХ:

• Особые физиологические состояния организма (интенсивный рост, беременность, лактация).
• Особые климатические условия, в частности, условия Крайнего Севера.
• Интенсивная физическая нагрузка.
• Значительная нервно-психическая нагрузка, стрессовые состояния.
• Воздействие вредных факторов производства.
• Инфекционные заболевания и интоксикации.
• Заболевания внутренних органов и эндокринных желез.
• Повышенная экскреция витаминов.

V. ВРОЖДЕННЫЕ, ГЕНЕТИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ
НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА И ФУНКЦИИ ВИТАМИНОВ:

• Врожденные нарушения всасывания в кишечнике.
• Врожденные нарушения транспорта витаминов кровью и через клеточные мембраны.
• Врожденные нарушения биосинтеза витаминов (в частности, никотиновой кислоты).
• Врожденные нарушения превращения витаминов в коферментные формы, простетические группы и активные метаболиты.
• Нарушение включения витаминов в состав активного центра ферментов.
• Нарушения структуры апоферментов, затрудняющие их взаимодействие с коферментом.
• Нарушения структуры апоферментов, приводящие к полной или частичной утрате ферментативной активности вне зависимости от связи с коферментом.
• Усиление катаболизма витаминов.
• Врожденные нарушения реабсорбции витаминов в почках.
• Увеличение потребности организма в том или ином витамине вследствие структурных или метаболических нарушений, не связанных с обменом данного витамина.

Таблица 9

Основные источники витаминов в питании человека

Прием ряда витаминов в дозах, существенно превышающих физиологическую потребность, может давать нежелательные побочные эффекты, а в ряде случаев вести к серьезным патологическим расстройствам, обозначаемым как гипервитаминозы. Особенно опасны в этом отношении витамины D и А, хотя на практике такое встречается крайне редко, главным образом при случайном приеме в пищу высококонцентрированных масляных препаратов этих витаминов, предназначенных для специальных целей, например, в качестве микродобавки к корму сельскохозяйственных животных и птицы.

Продукты, служащие основными источниками витаминов в питании человека, представлены в табл. 9. Эта информация является важной как для производителя продукции, так и для простого потребителя.