Біологічна роль каротиноїдів

1.

Введение

.

1.1. Історичні данные.

1.2. Встановлення хімічної структури каротина.

2. Основна часть.

2.1. Природні ізомери каротина.

2.2. Каротиноиды.

2.3. Властивості каротина.

2.4. Каротин як провітамін А.

2.4.1. Загальні сведения.

2.4.2. Засвоєння організмом і образование.

вітаміну А.

2.5. Біологічна активність каротину і каротиноидов.

3.

Заключение

.

3.1. Вітамін Проте й злоякісний рост.

3.2. Фізіологічне дію каротина.

ІСТОРИЧНІ ДАННЫЕ.

Вперше каротин був виділений у 1831 року Вакенродером з жовтої ріпки і моркви. На ім'я цієї останньої - Daucus carota — і отримав свою назву. Через кілька років, в 1837 року, Берцелиус шляхом экстрагирования спиртом виділив із осіннього листя зелених рослин жовте барвне речовина, що його їм ксантофиллом. У 1847 року Цейзе описав пігмент моркви, присвоївши йому може бути емпіричну формулу С5 М 8. Пізніше, в 1861 року, Гуземан приписав каротину нову емпіричну формулу С18 Н24О підставі даних елементарного аналізу вуглець і водень (З = 84,14, М = 9,80 і З = 83,98, М = 9,77).

Серія робіт Арно (1885 — 1889 рр.) була до подальшого з’ясовуванню хімічної природи каротину. Арно висловив припущення, що жовте барвне речовина, яке у зелене листя різних рослин (ксантофилл Берцелиуса), ідентично красящему речовини моркви (каротину Вакенродера). Елементарний аналіз пігменту, проведений Арно, дав такі результати у трьох определениях:

I. З = 88,55 II. З = 88,75 III. З = 88,70.

М = 10,59 М = 10,67 М = 10,62.

Арно приписав досліджуваного жовтому красящему речовини нову емпіричну формулу С26Н38 (теоретично на таку формули З = 89,14 і М =10,86) і назвав би каротеном. Однак це термін згодом не привился, і поза пігментом залишилося стару назву — каротин.

Висновки Арно, крім констатації безсумнівного вуглеводневої характеру каротину, був у наступному піддані переоцінці. Ще 1883 року Бородіним було зроблено спостереження, легше основою всіх подальших досліджень у сфері червоно — желто — помаранчевих природних пігментів. Бородін довів, що жовтий пігмент, вибравшись з зелених рослин, недостатньо ідентичний каротину моркви і складається з суміші мінімум двох різних пігментів, у якій каротин є лише як частину у тих чи інших кількостях. Пропозиція Бородіна підтвердилося на роботах чергового російського ботаніка — Монтеверде та інших вчених. І так було належить початок вивченню комплексу каротиновых фарбуючих речовин, що тривають і по справжнього времени.

Запропонована Арно емпірична формула для каротину залишалася не спростованої протягом 20 років. Зусилля вчених у кінці XIX й у роки XX ст. були спрямовані до того що, щоб зробити якусь визначеність в характеристики і класифікацію желто-оранжевых рослинних пігментів. Бугарель отримав каротин із зеленого листя в кристалічному вигляді й назвав би эритрофиллом. Інші дослідники намагалися розділити і класифікувати супутників каротину. У працях вони прийняли найпростіші фізико-хімічні прийоми — фільтрування через активний вугілля, обробку різними розчинниками тощо. Деяка позначка до можливості класифікації жовтих пігментів з’явилася тоді, як у Сорби і Краус звернулися по допомогу спектрального аналізу, визначивши смуги поглинання розчинів речовин, виділених із різних растворительных матеріалів. Проте тут допомогла, як правильно зазначає Любименко, «попри готівку оптичних відмінностей у досліджених Краусом пігментів, цей учений не схильний був надавати їм великого значення й натомість, щоб ближче вивчити хімічні і обов’язкові фізичні ознаки окремих представників намічених груп, він оголосив їх формами ксантофилла».

Певний пожвавлення у дослідженні природних фарбуючих намітилося на початку нинішнього століття. Він із роботами Вальштеттера дослідження хлорофілу, поділу та ідентифікації пігментів, супутніх то рослинних органах. У своїй роботі «Дослідження хлорофілу» Вильштеттер присвячує окрему главу «жовтим супутникам» цього распространенейшего у природі пигмента.

Вильштеттер і Мить в 1907 року виділяли каротин з сушенных листя пекучої кропиви шляхом экстрагирования петролейным ефіром. За властивостями цей пігмент виявився далеко ідентичним каротину з моркви. Аналіз очищеного речовини дав такі результати у трьох пробах:

I. З = 89,09 II. З = 89,50 III. З = 89,23.

М = 10,48 М = 10,59 М = 10,54.

Середнє співвідношення між З повагою та М в аналізах Вильштеттера і Миті отримали рівним 1,406 (у Арно — 1,428). Такий результат найбільше наближається до емпіричну формулі С5 Н7. Визначення ж молекулярного ваги речовини по точки кипіння в хлороформі і сероуглероде привели авторів до остаточної формулі С40Н56. Вильштеттер і Мить підтверджують правильність своїх висновків на прикладі аналізу иодида каротину, у результаті якого було получено:

I. З = 51,62 II. З = 51,69.

М = 6,20 М = 6,25.

I = 41,53 I = 41,71.

Ці дані більше відповідають формулі С40Н56I3 (З = 52,35; М = 6,15; I = 41,50), ніж формулі для иодида, предположенной Арно (С26Н38I).

Вольштеттер розмежував поняття «каротин» і «ксантофилл» і характеризував ксантофилл, як оксипроизводное каротину. Вольштеттер вказав також на помилку Гуземана, що приймав своє оксисоединение за каротин, тоді як у розрахунках Вильштеттера воно саме відповідало ксантофиллу, має формулу С40Н56О2.

Отже, з робіт Вильштеттера випливає, що у рослинах виявлено наче тільки два жовтих пігменту — каротин і ксантофилл. Емпірична формула каротину, дана Вильштеттером, отримала згодом підтвердження відповідно до структурному аналізу. Існування ж, крім каротину, лише одну ксантофилла було сумнівним, бо ще до досліджень Вильштеттера, ботаніків було накопичено значний матеріал із вилучення рослинних жовтих пігментів, які володіють різноманітними спектральними характеристиками і растворимостями. Є у вигляді ці роботи Бородіна та інших авторів. Втім, і сам Вильштеттер, зрештою, висловив сумнів щодо однорідності отриманих препаратів, що надалі повністю оправдалось.

Чудове відкриття російського ботаніка Кольори, опубликовавшего в 1910 року своєї роботи «Хромофиллы в і тваринний світ», показало єдино ефективний шлях до розв’язання цього питання. Колір запропонував користуватися потреби ділити жовтих, червоних, і помаранчевих пігментів методом хроматографічної адсорбції, сделавшимся згодом однією з тонких знарядь в органічному анализе.

Кольору вдалося, ізолювавши каротин, розмістити ту суміш, яку Вильштеттер назвав «ксантофиллом», поки що не чотири окремих пігменту. Автор назвав їх ксантофиллами ?, ?' ?'' і ?, але з встиг піддати всебічному вивченню. Проте дорога задля її подальшого диференціювання рослинних пігментів було заплановано цілком правильно і забезпечив успіх наступних исследований.

Розмаїття жовтих, червоних, і помаранчевих фарбуючих речовин рослин, у цей час підтверджено також фактом виділення вуглеводнів ликопина у низці рослин, де зараз його супроводжує каротину ксантофиллу. Встановлено також наявність ликопина в томатах. Назрівала необхідність запровадити хоча б попередню раціональну класифікацію каротиновых фарбуючих веществ.

Перша спроба у цьому напрямі зробив у 1916 року Любименко у роботі «Про перетвореннях пігментів пластид на живу тканини рослини». Класифікація Любименко базувалася двома ознаках — розчинності пігментів щодо одного й тому самому органічному розчиннику і схожості спектрів поглинання в сероуглеводороде, определяющихся візуально з допомогою спектроскопа. Автор ділив, передусім, все пігменти хлоропластів на жовті і червоні. Жовті, своєю чергою, стосовно мурашиною кислоті ділилися на групу каротину, представники якої нерозчинні в кислоті, і групу ксантофилла, члени якої легко розчиняються у мурашиною кислоті. До червоним пигментам Любименко відносив групу ликопина і групу родоксантина.

Група каротину, відповідно до Любименко, налічувала шість окремих представників. Автор мав в такі два низки (див. табл.).

ГРУПА КАРОТИНУ спектри поглощенияв сероуглероде (в m?) інтенсивність полос.

1 смуга 2 смуга.

перший ряд.

Каротин ?, нераствор. в спирті 538 — 510 492 — 475 I = II.

Пігмент плодів Lycium ovatum, розчин. в гарячому спирті 538 — 503 491 — 472 II > I.

Каротин? легко розчин. в спирті 538 — 505 492 — 472 II > I.

другий ряд.

Каротин ?', розчин. в киплячому спирті 53 — 508 492 — 473 I = II.

Пігмент плодів Solanum pseudocapsicumpseudocapsicum, розчин. в холодному спирті 533 — 502 490 — 470 II > I.

Каротин ?', легко розчин. в спирті 580 — 505 490 — 470 II > I.

Кожен її ряд, трійка представників, об'єднується схожою спектральною характеристикою. Пігменти не більше кожного низки вміщено у порядку поліпшення розчинності в спирті. Автор зазначає, що найкраща розчинність в спирті супроводжується також поліпшенням розчинності в оцтової кислоті. У каротину ?, легко растворяющегося в обох розчинниках можна припустити його присутність серед молекулі кисню, який би, проте, над хромофорной групі. Отже Любименко включав у групу каротину як типовий вуглеводень каротин ?, що він ідентифікував з пігментом моркви, але й кисневовмісні сполуки. Новий рік і найбільш плідний час до вивчення каротину і родинних йому пігментів почався почалося після першої Першої світової, коли в біохіміків почав накопичуватися цікавий матеріал стосовно можливої взаємозв'язку між каротином і UMC нещодавно відкритим вітаміном Проте й про спільність їх фізіологічної дії. У період 1928 — 1933 років каротин і каротиноїди з’явилися об'єктом поглиблених досліджень цілого ряду химиков-органиков. Метою таких робіт було остаточне з’ясування хімічної природи й властивостей каротину і супутніх йому родинних пигментов.

У 1928 року Цейхмейстер і його працівники, каталитически гидрируя каротин, встановили, що його молекула містить велику алифатическую угруповання. Подальші роботи з з’ясовуванню будівлі каротину належать, переважно, Карреру, широко який використовував хроматографический метод Кольори потреби ділити пігментів та його ізомерів. У 1930 року, тобто. майже сто років після відкриття каротину, було встановлено його структурна формула. У цей самий період виділили і вивчені деякі ізомери каротину і кілька каротиноидов.

Виникла нова сучасна класифікація каратиновых фарбуючих речовин. Відповідно до цієї класифікації всі відомі нам каротиновые барвні речовини по структурному ознакою можна розділити на дві основних групи: з'єднання з 40 вуглецевими атомами в молекулі і з'єднання із кількістю атомів вуглецю в молекулі меншим 40. До першої групи належать вуглеводні (каротин, його ізомери і ликопин), оксисоединения — безперервні спирти, отримали збірне назва «ксантофиллов», і оксосоединения (кетоны). Друга ж група каротиновых фарбуючих речовин представлена карбоновыми і оксикарбоновыми кислотами. З іншого боку, виявлено ще кілька специфічних каротиноїдів, виділених з органів тварин. Кількість вуглецевих атомів у тому молекулі сягає 80 (афаницин).

ВСТАНОВЛЕННЯ ХІМІЧНОЇ СТРУКТУРЫ КАРОТИНА.

Кількість подвійних зв’язків в молекулі каротину було встановлено з підрахунку кількості молекул водню, витрачених при каталітичному гидрировании. Було виявлено, що одне молекула каротину приймає 11 молекул Н2 і, отже, містить 11 подвійних зв’язків. Такі самі результати отримано при реакції каротину з хлоридом.

Ряд цепних висновків зроблено із наслідків дослідів окисного розщеплення каротину. Окислювання бензольного розчину каротину водним розчином перманганату при струшуванні тягне у себе виявлення запаху фіалок. Така ж явище, але менше ступеня, можна було при самоокислении каротину киснем повітря. Відомо, що хімічним чинником, яке обумовлює запах фіалки, є ?-ионон:

який за окислюванні пермангантом здатний давати наступний ряд продуктів розщеплення: ?-?-диметилглутаровую кислоту (1), ?-?-диметилянтарную кислоту (2) і диметилмалоновую кислоту (3):

Такий ж ряд продуктів розщеплення був відзначений ним і Каррером якщо окислюванні перманганатом каротину. Отже було доведено присутність у молекулі останнього ?-иононового цикла.

Підтвердження того факту випливає ще й з досліджень порівняльного озонування ?-ионона і каротину, вироблених Пуммерером і співробітників. У обох випадках продукти розщеплення було встановлено наявність героновой кислоты:

У цьому, при ідентичних умовах експерименту, з однієї молекули каротину виходить вдвічі більша кількість героновой кислоти, ніж із ?-ионона, що було право вивести висновок про наявність у молекулі каротину двох ?-иононовых циклів. Про наявність двох циклическх систем в молекулі каротину можна судити ще й по емпіричну формулі С40Н78 його відновленого похідного — безбарвного пергидрокаротина.

У такий спосіб підставі сказаного вище, молекулу каротину можна що з 2-ух ?-иононовых кілець, з'єднаних між собою ланцюгової алифатической угрупованням, у якій є дев’ять ненасичених зв’язків (дві інші перебувають у циклах). Беручи до уваги інтенсивну забарвлення каротину, що зазвичай пов’язані з конъюгацией подвійних зв’язків, проміжну алифатическую ланцюг каротину можна було б розглядати, як хромофор полиенового типу, що з вісімнадцяти метиновых груп, які мають, відповідно до балансу бруттоформули, деякі водневі атоми заміщені метильными группами.

Наявність метильных груп у проміжної алифатической ланцюга молекули каротину було підтверджено Кунем і його працівниками. При окислюванні каротину пермангонатом калію виходить 4,4 молекули оцтової кислоти. Окислювання жорсткішим окислювачем — хромової кислотою — дає шість молекул оцтової кислоти угруповання типа.

а хромова кислота ще й більш насичені, як например:

Можна було стверджувати тому, що проміжна полиметиновая ланцюг молекули каротину містить чотири метильных группы.

З сукупності всіх накопичених експериментальних даних Каррер висунув припущення, що проміжна ланцюг молекули каротину складається з чотирьох метилбутадиеновых (изопреновых) залишків, попарно розташованих по обидва боки центру симетрії молекулы.

Структурна формула каротину, встановлена Каррером, має наступний вид:

ПРИРОДНІ ІЗОМЕРИ КАРОТИНА.

Дослідження з з’ясовуванню структури каротину проводилися спочатку з пігментом, виділеним з моркви і прийнятим за чистий каротин. Невдовзі було з’ясовано причина деяких кількісних неув’язок внаслідок дослідів, обьясняющаяся тим, що каротин моркви був суміш окремих ізомерів. Наведене вище будова виявилося властивим лише одного изомеру каротина.

Пігмент моркви хроматографически був втричі изомерных компонента. Ізомер симетричного будівлі становила близько 85% суміші. У кількості близько 15% було представлено другий ізомер. У продуктах його окислення було знайдено менше героновой кислоти та наявність изогероновой кислоти, получающейся, зазвичай, внаслідок окисного розпаду ?-иононового цикла:

Звідси, що природно, можна було зрозуміти, що у молекулі другого ізомеру з тією ж емпіричну формулою С40Н56 містяться два різних циклу — один ?-иононовый і друге ?-иононовый:

Правильність такий структурної формули підтверджено і оптичної активністю (правим обертанням) цього сполуки, зумовленої наявністю асиметричного атома углерода.

Ізомер симетричного будівлі було названо ?-каротином, ізомер з однією ?-иононовым циклом — ?- каротином.

Третій ізомер пігменту моркви — ?-каротин — було виділено і досліджений Кунем і Брокманом. При каталітичному гидрировании він приєднує дванадцять молекул водню і, отже, містить вже дванадцять ненасичених зв’язків. У продуктах озонування ?-каротин виявили ацетон у кількості 0,85 молекул на молекулу ?-каротину. З положень цих даних дійшли висновку про наявність з одного боку молекули ?-каротину відкритої ненасиченої алифатической угруповання (з одного додаткової подвійний зв’язком).

що можна розглядати, як розірваний кільце ионона, тобто. як псевдоионон:

Отже молекула ?-каротину матиме наступний вид:

?-, ?- і ?-каротин є поширеними природними структурними изомерами каротину. Маючи однакову емпіричну формулу С40Н56, вони різняться одне одного поруч властивостей — температурою плавлення, здатністю адсорбироваться на окисях металів, спектральними характеристиками. Структурною причиною, зумовлюючої ці зміни, з всього викладеного вище, є різне розташування подвійних зв’язків одному з кінців молекулы.

Останнім часом розвиток техніки надзвичайно тонкого хроматографічного поділу пігментів по Кольору дозволило для дослідження рослинних об'єктів знайти нові ізомери каротину, які у природі, щоправда, значно менших кількостях. Так, Винтерштейн з плодів гонокариума, найбільш багатого ?-каротином, виділив 4-й ізомер, під назвою ?-каротином. Судячи з максимумів поглинання ?-каротину, лежачим між такими для ?-каротину й у каротиноида ликопина, новому изомеру приписана наступна можлива формула:

П’ятий природний ізомер каротину виявлено 1941 року Фрепсом і Кеммерером при хроматографическом поділі пігментів жовтої кукурудзи. На хроматограмме він давав ясно-жовте кільце, розташоване трохи вища четкоотделенного помаранчевого кільця ?-каротину. Новий пігмент, під назвою к-каротином, приймали спочатку за ?-каротин, але спектроскопическое дослідження довело, новий ізомер виявляє максимум поглинання, який відповідає такого для ?-каротину. Будова нового ізомеру остаточно ще встановлено. Відомо лише, що у молекулі є один ?-иононовый цикл.

Останніми роками також виявлено решта 2 природних рослинних пігменту, що є підстави розглядати, як ізомери каротину. Це ?-каротин Стрейна, знайдений моркви, і ?-каротин Стрейна і Маннинга, виділений з диатомовых водоростей. Останній отримано авторами в кристалічному стані. За своїми хімічним властивостями цей вуглеводень майже ідентичний ?-каротину. Проте його спектральна характеристика приблежается до такої каротиноида виолаксантина.

Природні структурні ізомери каротину під впливом природничих чи спеціально створених умов здатні, своєю чергою, изомеризоваться. У цьому то, можливо отримано дуже багато, переважно, стериоизомеров. До того заведено вважати ці стериоизомеры каротину продуктами виключно штучного походження. Проте сучасні дані низки дослідників засвідчують наявність таких стериоизомеров у деяких рослинах. Отже поділ ізомерів каротину на природні і штучні стає до певної міри условным.

З усіх відомих до нашого часу природних ізомерів каротину найбільше значення має тут ?-каротин. До того ж вона має надзвичайно великим поширенням у природі. Найчастіше йому супроводжує у цьому чи тій кількості ?- і ?-каротин. Обидва ці останніх, як буде зазначено далі, також є провитаминами, А вдвічі меншою проти ?-каротином біологічну активність. Тому, за виготовленні каротиновых препаратів зазвичай не потрібно у поділі трьох ізомерів. Суміш цих ізомерів, виділена зі якого або сировинного джерела, приміром, із моркви, очищена і перекристаллизованная, носить узагальнююче назва «каротин». Неперекристаллизованная суміш ізомерів каротину відома як «сирої каротин».

КАРОТИНОИДЫ.

Переважна більшість випадків ізомери каротину у природних джерелах супроводжуються тим чи іншим кількістю надзвичайно родинних ним будовою інших рослинних пігментів — каротиноїдів. Деякі з цих каротиноїдів, як буде зазначено далі, мають також провитаминной активностью.

Інші позбавлені цих властивостей, але, будучи частими супутниками каротину у вихідних матеріалах, є баластом, якого треба звільнятися при приготуванні чистих препаратів каротину і за аналітичному визначенні активности.

Каратиноиды, як і і ізомери каротину, належать до полиеновым природним барвним речовин. Їх молекули побудовано в аналогічній з каротином структурному принципу — цикли чи псевдоциклы з'єднані алифатической угрупованням з изопреновых залишків. Між каротином і каратиноидами існує, очевидно, ще й певна генетична связь.

Слід зазначити, деякі рослинні продукти накопичують у собі, поруч із каротином, переважні кількості будь-якого чи навіть кількох каротиноїдів (наприклад, ликопин в томатах, криптоксантин в жовтої кукурудзі та інших.) Кількість різних каротиноїдів, які виникають органів рослин, то, можливо надзвичайно різноманітним і має коли трохи десятків окремих представників. Каротиноїдів нині ще в повному обсязі вивчені. Більш-менш точні дані про будову і властивості відомі тільки до основних пігментів даної группы.

З каротиноїдів вуглеводневої характеру відомий один ликопин, найпоширеніший у природі (томати, деякі фрукти і ягоди). По структури ним відрізняється від ?-каротину наявністю на кінцях молекули не ?-иононовых циклів, а псевдоиононов:

Хоча ликопин і відносять до каротиноидам, але фактично є алифатическим изомером каротину, як і і другий, вуглеводнем з емпіричну формулою С40Н56.

Окрему групу каротиноїдів становить ряд ненасичених спиртів похідних каротину. Вони мають під назвою ксантофиллов, тому, що й перший представник було у жовтих листьях.

З ксантофиллов найближчий до каротину криптоксантин (пігмент кукурудзи), має емпіричну формулу С40Н56О й таке структуру:

Як бачимо, криптоксантин відрізняється від ?-каротину лише структурою однієї з циклів, що є гидроксилированным.

Інший представник підгрупи ксантофиллов з емпіричну формулою С40Н56О — рубиксантин. В нього є теж одна гидроксилированный атом ?-иононовый цикл, другий ж розкритий (псевдоионон):

Каротиноид-ксантофилл з цими двома гидроксилированными ?-иононовыми циклами і емпіричну формулою С40Н56О2 (пігмент яєчного жовтка) називається зеаксантин:

Изомером зеаксантина є ксантофилл жовтих листя (лютеин), яка має перший гидроксилированный цикл ?-иононовый, другий ж ?-иононовый :

Далі у списку каротиноїдів підгрупи ксантофиллов слід флавоксантин (пігмент жовтця) з емпіричну формулою С40Н56О3, два ізомерувиолаксантин (пігмент братків) і тараксантин (пігмент кульбаби) з емпіричну формулою С40Н56О4. Будова цих оксипроизводных каротину ще досить выяснено.

До ксантофиллам належить і фукоксантин (пігмент бурих водоростей) з емпіричну формулою С40Н60О6. Структура ксантина вияснена нещодавно Грузія й представляється наступного виде:

Капсантин С40Н58О3 — головний пігмент шкірки плодів паприки — подібно криптоксантину має у своєї молекулі один гидроксилированный ?-иононовый цикл. В іншому ж кінці молекули капсантина — псевдоцикл:

Наступна підгрупа каротиноїдів належить до оксосоединениям. У тому числі найбільш вивчений родоксантин С40Н50О2:

Свого часу родоксантин вважався єдиним кетопроизводным каротину. Але тепер відомі й афанин С40Н54О, являющийся.

монокетопроизводным ?-каротина:

і миксоксантин С40Н54О — аналогічне похідне ?-каротина:

До монокетонам належить і, з’ясувалося, і каротиноид тваринного походження эхиненон С40Н58О + Н2.

З каротиноїдів із кількістю вуглецевих атомів, меншим 40, найвідоміші кроцетин і биксин (карбонові кислоти) і азафрин (оксикислота). Власне кажучи, представники цієї групи каротиноїдів набагато рідше зустрічаються у природі й накопичуються лише у рослинах. У тому числі не знайдено вуглеводнів. Існують припущення, у зв’язку з цим, що каротиноїди із кількістю вуглецевих атомів 40 утворюються у органах рослин шляхом окислення каротиноїдів з 40 вуглецевими атомами в молекуле.

Кроцетин С20Н24О4 є жовтим пігментом шафрану. У ньому чотири кисневих атома перебувають у двох карбоксильных группах:

Популярний барвник для харчових жирів биксин С24Н30О — червоний пігмент насіння Bixa orellana — є метиловий ефір дикарбоновой кислоти норбиксина С24Н28О4:

Інший барвник для жирів — азафрин С27Н38О4, отримуваний з тропічних рослин видів Scrophulariacea, є оксикислотой з наступним строением:

З каротиноїдів тваринного походження не можна ще згадати ретинен, вибравшись з сітківки очі, адаптованої у темряві. Ретин є продуктом розпаду зорового пурпуру — родопсина і відіграє значної ролі у механізмі процесу зрения.

ВЛАСТИВОСТІ КАРОТИНА.

Кристалічний каротин є речовина темного медно-красного кольору, з блискучим металевим відтінком. Чисті ізомери каротину відрізняються по відтінку забарвлення. Кристали ?-каротину — оранжево-червоні з яскравим блиском, ?-каротин утворює фіолетові кристали з металевим блиском, ?-каротинтемнокрасные.

Форма кристалів каротину ще досить вивчена. Слід припускати наявність поліморфізму, головним чином залежність від природи розчинника. Олкович і Маттилл відзначають, ще, залежність форми кристалів та умовами кристалізації - температури, концентрації, швидкості охолодження, тривалості стояння розчину. По Цехмейстеру, каротин з суміші сірковуглецю і спирту викристалізовується в чітко виражених кубиках, з петролейного ефіру, випадає як призм; ?-каротин з бензину викристалізовується як призм чи пучків голок. Олкович і Маттилл спостерігали при кристалізації каротину освіту ромбоэдров (з петролейного ефіру), трикутних платівок (з ацетону), голок (з хлороформу і метанолу), пучків голок (з сірковуглецю й абсолютної спирту), квадратних платівок (з петролейного ефіру й метанолу). Автори вважають, що, попри розбіжності форми, каротин завжди кристалізується в гексагональної системе.

Цілком чистий каротин немає запаху. Проте у про те, що навіть за самому ретельному зберіганні каротину у ньому завжди утворюється певна кількість продуктів розкладання, каротин набуває приємний запах коренів флорентійської фіалки, викликаний ?-иононом.

КАРОТИН ЯК ПРОВІТАМІН А.

загальні сведения.

Провитаминная сутність каротину у тому, що це пігмент здатний розщеплюватися в людини і багатьох тварин із освітою вітаміну А. Такий, очевидно, єдиний шлях освіти вітаміну, А синтезирующегося самостійно у природних умовах. У 1931 року Каррер встановив, що вітамін, А є ненасыщенным спиртом складу С20Н29ОН з п’ятьма конъюгированными подвійними зв’язками і ?-иононовым циклом:

Інакше висловлюючись, вітамін, А є гидролизованную половину молекули симетричного ?-каротину виходить потім із нього шляхом окисного розпаду по середньої (центральної) подвійний связи:

С40Н56 + 2Н2О = 2С20Н29ОН.

Проте минуло досить багато часу, поки було виявлено ця взаємозв'язок між каротином і вітаміном А. У перебігу майже століття каротин розглядався виключно, наскільки поширений рослинний пігмент — супутник хлорофілу, яка має перспектив практичного використання газу як барвника внаслідок своєї легкої окисляемости.

Остаточному встановленню взаємозв'язку між каротином і вітаміном, А передувала тривала наукова дискусія між биохимиками і физиологами.

У 1918 року у пресі з’явилася стаття Стинбока і працівників. Автори наводили результати своїх спостережень над фізіологічної ростовий активністю багатьох рослин i рослинних витяжок, що була аналогічна за своїм характером активності які були відомого чинника, А риб’ячих жирів. У роботі й у наступних дослідженнях Стинбока та його колег, відзначалося, що специфічне фізіологічне дію рослинних матеріалів перебуває у прямої залежності від в них вмісту липохромов, тобто. жиророзчинних красно-оранжевых і жовтих пігментів. Дреммонд в 1919 року висловив спочатку пропозиція про те, що з цих пігментів може бути ідентичний витамину А. Стинбок звернув увагу до каротин і гроші знайшло, що він може стимулювати зростання пацюків за відсутності вітаміну А. Однак у наступних свої роботи Дреммонд і працівники виступили з запереченням проти ідентичності каротину з вітаміном А. Чистий кристалічний каротин в дослідах тих авторів не надавав очікуваного фізіологічного ефекту. Дреммонд стверджував, що бажаний позитивний результат у Стинбока отримано з допомогою будь-яких домішок до недостатньо чистому препарату каротину. Інше заперечення, виставлене Дреммондом, полягала у тому, що це найефективніший препарат вітаміну, А — жир печінки риб, в тому числі низку інших жирів, які мають А-витаминной активністю, не містять каротину і вирізняються в характерний нього червоно-оранжевий цвет.

Дискусія між американським біохіміком Стинбоком англійською фізіологом Дреммондом йшла по явно неправильного шляху. Питання було вирішене лише після появи експериментальних робіт Эйлера та його колег і Мура. Виявилося, що каротин може бути чинником зростання лише за наявності вітаміну D, який супроводжує витамину На риб’ячих жирах, але у застосовуваної Дреммондом дієті для пацюків, які каротином, повністю був відсутній. Друга помилка Дреммонда в тому, що не враховував незначній мірі ресорбции кристалічного каротину організмом без жировій Среды.

У 1929;1930 рр. була остаточно встановлено А-витаминная фізіологічна активність каротину, отриманих з різних рослинних матеріалів, і вперше виявлено, що у печінки кроликів, які живилися морквою, відкладається не каротин, а якесь більш блідо забарвлене речовина. Невдовзі з’ясувалося, що це хімічна речовина і є вітаміном А. При годівлі пацюків жировій дієтою, позбавленої вітаміну А, але що містить певні дози найпростішого, дванадцять раз перекристаллизованного каротину, Мур виявляв появу у печінки вітаміну, А властивій нього смугою поглинання при 328 m?, що дає по Карр-Прайсу інтенсивну забарвлення з треххлористой сурмою в хлороформі з максимумами поглинання 606 і 572 m?. Каппер, піддавши спектральному дослідженню препарати Мура, дійшов аналогічному заключению.

Наявність доведеною зв’язок між каротином і вітаміном, А значно полегшило розшифровку будівлі останнього. Аналіз вітаміну А, вироблений Каррером, дав емпіричну формулу сполуки С20Н30О.

У 1933 року був синтезовано пергидровитамин, А (С20Н39ОН), цілком ідентичний пергидросоединению природного вітаміну А, а 1937 року здійснено синтез і самої вітаміну А. Отже остаточно підтвердилося будова молекули вітаміну Проте й його взаємозв'язок з каротином.

засвоєння каротину організмом й освіту вітаміну А.

Вітамін, А є у харчові продукти як ефірів ретинолу, переважно, з пальмітинової кислотою. Поруч із ними, надзвичайно важливим джерелом вітаміну На харчуванні служить каротин.

Каротин, потрапляючи у організм людини, всмоктується через стінки кишечника, накопичується, переважно, у печінці, що й розщеплюється із заснуванням вітаміну А. Така загальна схема засвоєння каротину. Проте ефективність цього процесу на окремих його етапах схильна до значним коливань залежно від великої кількості різних факторов.

Ефіри ретинолу і каротиноїди, що надійшли з їжею в шлунково-кишкового тракту, як жирових глобул вступають у тонку кишку, де у присутності жовчних кислот відбувається їх эмульгирование й освіту мицелл.

Гідроліз ефірів ретинолу до ретинолу і вільних жирних кислот здійснюється неспецифічної панкреатической липазой. Вільний ретинол і ?-каротин утворюють в просвіті кишечника змішані мицеллы, до складу яких входять жовчні кислоти, жирні кислоти, моноглицериды, холестерин та інших., й у такому вигляді досягають поверхні мікроворсинок ентероцитів. Освіта мицелл істотно підвищує ефективність всмоктування каротину і ретинола.

Всмоктування каротину і каротиноїдів відбувається, переважно, у верхній третини кишечника шляхом пасивної абсорбції з участю переносників — при фізіологічних концентраціях вітаміну, чи пасивної дифузії - за більш високих концентраціях. За іншими даними, всмоктування ретинолу йде з активному механізму чи шляхом пиноцитоза.

Ресорбция каротину до крові через кишковий епітелій залежить, передусім, від характеру сприйманого організмом каротинового препарату. Звісно ж, що каротин сирих неизмельченных овочів і плодів ресорбируется в мінімальний ступінь, тому що всередині нерухомій клітини, і оточений водної середовищем, котра є йому розчинником. Значно краще протікає йому ресорбция від застосування дрібно подрібненого препарату чи піддане попередньої обробці, ослабляющей клітинні стенки.

Вирішальним чинником для ресорбции каротину служить наявність жировій середовища. Багата жиром дієта полегшує засвоєння каротину. При бідної жирами дієті навіть чистий кристалічний каротин, ухвалений всередину без жиру, не має майже ніяким фізіологічним дією. Отже, що найкращою формою препарату каротину є його масляний розчин чи концентрат. Найбільше каротину, розчиненої у маслі, здатні засвоюватися організмом на 70−80 і навіть 90%. У цьому природа самого олії має важливе значення, про що свідчать численні спостереження. Тут ж виконує функцію, очевидно і розчинність каротину у маслі і у олії що окислюють каротин домішок чи стабілізаторів, хімічний склад оливи й інші чинники, що впливають ступінь ресорбции каротину. Проведені на пацюках досліди Бомсков і Руфа показали, що ресорбция каротину, розчиненої в маргарині, практично дорівнює нулю. При додаванні до маргарину один відсоток ненасичених жирних кислот ресорбция каротину перевищує 20%. Наведені дані, щоправда, не узгоджуються з пізнішими дослідженнями Абрамсона і Брюниуса, знайдені, що ?-каротин однаково виявляє властивості чинника зростання, будучи розчиненим в арахидном олії чи маргарині. Вочевидь, рецептура маргарину має істотне значение.

Засвоюваність організмом каротину і вітаміну, А значно зростає у присутності ?-токоферолу (вітамін Є), що є стабилизатором-антиоксидантом. Найкраще ресорбируется каротин тих продуктів, які мають найефективнішим змістом вітаміну Є. Штучне додавання ?-токоферолу до каротину в олифковом олії і до моркви також тягне збільшення засвоюваності. Характерно, що заодно зростає й зміст каротину в калі тварин, що також може бути пояснено предохраняющим дією ?-токоферолу. Гуггенгейм вважає наявність вітаміну Є найважливішим чинником якого засвоєння каротину і вітаміну А. Автор вивчав вплив природи олії на засвоюваність каротину. У спеціально поставлених дослідах тваринам давався масляний розчин каротину з концентрацією 1,6 мг пігменту один мл. Отримано такі результаты:

Олія Зміст вітаміну Є Биологическая.

в мг% ценность.

Оливкова рафінована… 0,08 44.

Кокосова нерафинированное…0,03 45.

Сезамовое нерафинированное…0,05 44.

Бавовняне нерафіновану… 0,92 72.

Лляна нерафинированное…0,23 61.

Дані таблиці свідчить про безсумнівному вплив змісту вітаміну Є в мастила на біологічну цінність розчиненої у яких каротина.

У процесі всмоктування каротину кишечником беруть участі жовчні кислоти, безпосередньо чи опосередковано які відіграють роль перенесення каротину через кишковий епітелій. Досліди, проведені на пацюках, показали, що найбільше ефект ресорбции каротину з кишечника має місце тоді, коли каротин розчинений в триолеине чи 40% розчині жовчі. При застосуванні кокосової і коров’ячого олії ресорбция знижувалася. Порушення жовчного апарату негативно б'є по засвоюваності каротину, що простежується що в осіб, котрі страждають растройством жовчного міхура. Що стосується хронічної диарреи і закупорювання жовчних проток, в тому числі за інших розладах, що з тривалим порушенням жирового обміну, ресорбция каротину можна повністю виключена, а засвоюваність вітаміну, А значно знижена. Мак Бейн схильний приписувати жовчним продуктам стосовно каротину і витамину, А дію, аналогічне такого инвертных мив (поліпшення розчинності). Існують вказівки у тому, що швидкість ресорбции каротину може знижуватися за певних інфекційних захворювань і протягом певного часу після них.

Крім усіх відзначеної вище чинників, на засвоюваність каротину тваринам організмом надає помітне вплив та ступінь попереднього насичення цього організму провитамином А, в тому числі розміри дозування. При надмірному споживанні організмом каротину неусвоившийся його надлишок розкладається в кишечнику чи, за наявності стабілізаторів, виходить із організму з калом в частково не ушкодженому стані. Якщо ж, вследствии добре працюючого ресорбционного апарату, надмірне кількість каротину усмокталося до крові з травлення, надлишок каротину здатний виділятися через шкіру, яка таким чином набуває жовтий цвет.

Ресорбция каротину і вітаміну На олійних розчинах за інших рівних умов протікає, приблизно, з кінцевим ефектом, якщо це стосується помірним дозировкам. Проте велику кількість каротину не засвоюються гаразд, як вітамін А. Особливо це так, коли каротин вводиться без жиру або за низькою жировій дієті. Швидкість ресорбции каротину і вітаміну До того ж неоднакова, що залежить, певне, від величини молекули. Девіс і Мур визначили, що максимальний рівень каротину у крові у пацюків характеризується ресорбции через 7−8 годин після введення препарату. Що стосується вітаміну, А аналогічний ефект досягається за 3−5 часов.

Після вступу в энтероцит ретинол этерифизируется жирними кислотами, переважно пальмітинової, тоді як каротин піддається розщеплення із заснуванням двох молекул ретинолу. Этерификация ретинолу в энтероцитах відбувається шляхом його з ацил-КоА, катализируемого микросомальной ацил-КоА: ретинолацилтрансферазой.

Перетворення ?-каротину в ретинол відбувається у стадії. У першій стадії під впливом ?-каротин-15,15'-диоксигеназы каротин розщеплюється за місцем центральної подвійний зв’язку полиеновой ланцюга, що з'єднує два його ?-иононовых кільця, до двох молекул ретиналя. У другий стадії ретиналь відновлюється в ретинол з участю іншого НАДН-(НАДФН)-зависимого ферменту слизової тонкої кишки — ретинальдегидредуктазы. На думку дослідників, більшість каротину в кишечнику розщеплюється за центральної, а, по периферичним подвійним зв’язкам, із заснуванням апокаратиналей і низькомолекулярних продуктів окислення. Апокаротинали з участю НАД-(НАДФ) — залежною каротинольоксидазы перетворюються потім у апокаротиноевые кислоти. Проте переконливі експерименти докази на користь фізіологічної значимості такого механізму не получены.

Перейшовши до крові, каротин, як зазначалося вище, концентрується переважно у печінки. Відомо також, що певну кількість каротину через кров відкладають у жирових тканинах людини, корови, коня. Відомий утримання каротину підтримується поступово у крові. У ссавців каротин частково перетворюється на молоко, відкладають у надпочечниках і жовтих тілах яичника.

Доведено, що з великої кількості тварин каротин, що надходить у печінку, піддається розщеплення по осі симетрії молекули із заснуванням вітаміну А. Конверсія відбувається у клітинах Купфера і становить повільний, мінливий процес, за всі ймовірностям ферментативного характеру. Каротин поступово зникає, і йде паралельно з цим накопичуються значні кількості вітаміну А. Динаміка цього процесу, і навіть здатність печінки акумулювати у собі каротин і вітамін, А залежить від особини. Початок конверсії у пацюків, кроликів, курей і корів спостерігається тільки кілька днів після введення каротину у організм животного.

Здатність печінки деяких тварин накопичувати у собі велику кількість вітаміну, А воістину дивна. Криса може за кілька днів відкласти стільки вітаміну А, яке вистачило на харчові потреби кількамісячної. Відомий досвід Мура, який спеціальної дієтою домігся насичення печінки пацюки запасами вітаміну На років життя. Поруч із кролик і морська свинка утримують порівняно невелика кількість вітаміну І навіть при багатою каротином дієті. Людина накопичення вітаміну На печінки має тенденцію збільшуватися з возрастом.

Щодо невисока ступінь конверсії каротину практикується в корів. Тому немає й молоко корів, залежно від породи тваринного, може містити у собі домінуючі кількості чи каротину чи вітаміну А.

Здатність конвертувати каротин в вітамін, А мають в повному обсязі тварини. Її позбавлений організм кішок. Гарріс заперечує її взагалі в всіх м’ясоїдних, змушені, в такий спосіб, підтримувати нормальну міру вітаміну На організмі з допомогою тваринної пищи.

Факт конверсії каротину саме у печінки з’ясований з достатньої переконливістю. Доведено, що з різних захворюваннях печінки, при фосфорном отруєння, за певних хворобах худоби, пов’язаних із порушенням функції печінки, каротин залишається неконвертированным у клітинах Купфера багато. Швидкість розщеплення каротину у печінці значно знижується також за захворюванні диабетом.

Надзвичайно цікавий із хімічною погляду процес конверсії каротину, відповідно до сучасних уявленням, відбувається за участі спеціального ферменту, названого каротиназой. Існування цього ферменту, втім, не вважається ще доведеним. Каротиназу вивчали Олькотт і Мак Кэнн, які демонстрували б реакцію конверсії каротину in vitro при дії печіночної рядна або водного екстракту печінки тварин. Схожі спроби були й здійснено згодом та інші дослідниками. Проте низку авторів повідомляє у тому, що він зірвалася відтворити цієї реакції. Эйлер схильний заперечувати існування каротиназы, приписуючи її роль крові. При дії на каротин свіжої кров’яної сироватки бика йому вдалося домогтися деякого ефекту конверсии.

Капланский і Балаба встановили, що перетворення каротину в вітамін Чи, можливо відбуватися в тканинах щитовидної залози під впливом йодовмісного тиреоглобуліну. При иодировании казеїну, сироваткового глобулина та інших білків авторам удалося одержати препарати, приблежающиеся до тиреоглобулину зі свого гормонального дії. Після обробітку колоїдного розчину каротину иодированным казеином зазначено освіту певної кількості вітаміну А, що є спектофотометрическим путем.

Дозвіл питання про можливість конверсії каротину хімічним шляхом має виключно велике практичного значення. За наявності такого методу, не пов’язаний із заважкими операціями і що дає задовільні виходи, було б вирішено проблеми отримання препаратів вітаміну, А з сировини. З наведених фактів видно, хоча каротин при оптимальних умовах її засвоєння і рівноцінний майже зовсім витамину Але смільчаків як ж безпосередньому запровадження у організм препаратів вітаміну, А супроводжує швидша ресорбция. Відпадає заодно й обумовлений чинниками процес конверсії. Літературні дані, що стосуються питання про штучної конверсії каротину не залучаючи будь-яких витяжок тваринного походження, дуже нечисленні. Амад встановив, деякі анаэробные бактерії у змозі переводити каротин в речовини, по спектральною характеристиці прийдешні до витамину А. Бауден і Снау піддавали розчини каротину в циклогексане опроміненню у атмосфері азоту монохроматическим ультрофиолетом (265 m?) й одержали продукти, близькі за влучним висловом до витамину А. Альдегид вітаміну, А отримано Хантером і Вільямсом з дуже малим виходом при дії на розчин ?-каротину в хлороформі і крижаної оцтової кислоті перекисом водню при старанно контрольованих умовах. Після хроматографічного відокремлення інших продуктів окислення альдегид відбудовувалося по Пондорффу в вітамін, А — спирт, який володів очікуваної біологічної активностью.

З погляду загальноприйнятої гіпотези про походження вітаміну, А лише з каротину, здавалося б, здається незрозумілим — як у у жирі печінки цілого ряду морських і прісноводних риб накопичується дуже багато вітаміну На півтори тисячі разів перевищують максимальне зміст каротину в рослинах. Існує заслуговує на увагу теорія походження вітаміну На риб’ячих жирах з каротину зеленої водорості. Шлях цих перетворень, проте, набагато складніше, аніж за описаної вище безпосередньої конверсії. за рахунок багатих каротином диатомовых водоростей розвивається фитопланктон, є їжею дрібних риб. Хижі риби, харчуються дрібними, самі не здатні конвертувати каротин. Отже, разів у середньої ланцюга цих перетворень має відбуватися освіту вітаміну, оскільки більшій кількості фітопланктону у морі відповідає більше зміст вітаміну На печінки великих риб. здатність середніх риб збільшувати зміст вітаміну При штучному додаванні їм у їжу каротину також свідчить на користь цієї теорії. Проте в копепод, які є основною складовою фітопланктону північних морів, знайдено лише сліди каротину і неактивний каротиноид астацин. Останній виявлено й у яйцях деяких видів фарели. Є пропозицію, що астацин є проміжним продуктом при освіті вітаміну На організмі рыб.

Конверсія каротину протікає, очевидно, часом і за центральної подвійний зв’язку, а, по сусідньої із нею. У разі з однієї половини молекули каротину може утворитися ?-апо-5-каротинол — гомолог вітаміну, А — з 22 вуглецевими атомами і шість конъюгированными подвійними зв’язками. Наявність цього гомолога названого вітаміном А2, зазначено у жирах прісноводних рыб.

БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ КАРОТИНУ І КАРОТИНОИДОВ.

Біологічна активність каротину, тобто. ступінь здібності його на організм таку ж дію, як і вітамін А, залежить ефективність процесу його засвоєння і нормальної функції конвертирующего апарату. Вітамін Але як було зазначено вище, ресорбируется в кишечнику швидше каротину й у збільшених дозах досконаліший від. До того ж вітамін Але як препарат, вступає у організм тільки у жировому розчині. Етап конверсії при застосуванні вітаміну, А повністю відпадає. Каротин ж можна вводитися у організм у самому різноманітне вигляді, що походить із джерел. Отже А-витаминная активність каротиновых препаратів — функція багатьох змінних факторов.

Перші дослідження каротину, як провітаміну А, вважали його активність рівної активності самого вітаміну (на рівних вагових кількостях). Це справедливо в ідеальному разі, коли чистий ?-каротин, розчинений у маслі, що містить антиоксиданти, вводиться невеликими дозами в нормально функціонуючий організм. Тоді засвоюваність те й інше препарату мусить бути, приблизно, однаковою, і конверсія каротину у печінці станеться кількісно. Отже, було б введений у правове організм вітамін, А чи ?-каротин у тому кількості - результуючої фізіологічний ефект має бути той ж найбільш. Звісно ж, що таке явище може з’явитися лише за наявності одного ?-ізомеру каротину, симетрична молекула якого за конверсії розпадається на дві рівноцінних молекули вітаміну А. У ваговій кількості вітамін, А виходить у своїй навіть значно більше, якщо взяти до уваги дві приєднуються при конверсії молекули воды.

Багато експериментальних спостережень справді свідчить у тому, що ?-каротин і вітамін На різних вагових кількостях майже однаково відновлюють зростання пацюків при невеликих дозуваннях. Проте, водночас, є значну кількість даних, які свідчать про дешевше активності каротину проти вітаміном А. Джилем з працівниками вважають, що, власне кажучи, активність вітаміну На 1,66 разу вищу активності каротину. Андерхилл і Кауерд виходячи з біологічної перевірки дійшли висновку про вдвічі вищої активності вітаміну По порівнянню з каротином. Каррером було знайдено навіть у в десять разів вища активність вітаміну А.

Всі ці суперечливі дані погано піддаються порівнянню, оскільки різним дослідникам практично неможливо створити ідентичні умови біологічної проби. До того і межі помилок при біологічному випробуванні активності можуть перевищувати 100 відсотків (Кауерд).С з іншого боку, можливі помилки і за хімічному визначенні каротину продукти вследствии неучитываемого розкладу і ізомеризації. З іншого боку, А-витаминная активність каротину може коливатися залежно від виду тваринного. Встановлені закономірності для пацюків не можна механічно переносити інших тварин. Грає, очевидно, деяку роль і середній вік особини. Унгер стверджує, що з здорового дорослої людини немає різниці засвоюваності між вітаміном Проте й каротином. Проте задля дітей і старих каротин, нібито, неспроможна замінити вітамін А. Поруч із Сандлер підкреслює сприятливий вплив каротину на дітей, що іншим, підтверджено і відомої нам практикою вітчизняних терапевтов.

Важливе значення для А-витаминной активності каротину має склад ізомерів в препараті. Якщо молекула ?-каротину при конверсії нацело розпадається на дві молекули вітаміну Бо при конверсії молекули ?- чи ?-каротинів мусить бути дорівнює лише половині активності ?-каротину, як і доведено ще Кунем і Брокманом в 1933 року. Проте й цьому, здавалося б цілком ясному питанні, уникнути протиріч. Эйлер, Каррер і Цубрис не встановили великий різниці між ?- і ?-каротинами, як чинниками зростання пацюків. Втім ростовая функція каротину, відповідно до сучасних уявленням, не вважається найголовнішим і характерною ознакою його фізіологічного действия.

Біологічна активність каротину, який вводимо з природними продуктами, залежить також з походження цих продуктів, від своїх обробки перед вживанням для харчування, від способу запровадження в організм, і величини дозування, тяжіння супутніх речовин і зажадав від ступеня насиченості організму каротином. Літературні дані про цього питання, проте, досить суперечливі. Відповідно до Грейвсу каротин зелених рослинних матеріалів активніший, ніж каротин жовтих і помаранчевих продуктів. Приміром, активність каротину в варенной моркви, за даними автора сягає лише 25% активності витимина А. Активність ж каротину спаржі дорівнює активності вітаміну А. За даними Эриксена і Хейгаарда каротин сирої моркви засвоюється організмом лише з 1%, каротин вареної моркви — на 19%. Для шпинату ці дані відповідно рівні 45 і 48%. Шерман знайшов, що каротин в шпинаті має вдвічі більшої біологічну активність, ніж каротин в моркви. Поруч із Смис і Отіс стверджують, що активність каротину в шпинаті дорівнює активності чистого кристалічного каротину, розчиненої у маслі; активність ж моркви — ушестеро менше. Такі самі розбіжності мають місце й у люцерни, якщо взяти дані різних авторів. Таких прикладів можна було б назвати ще більше. Розпочаті Шерманом, і навіть Грейвсом, спроби узагальнити всі ці спостереження, можна припустити невтішними. З цього запитання про порівняльної біологічну активність вітаміну Проте й каротину, яка потрапляє організм за різними продуктами, ще немає остаточно усталеним определенности.

Біологічна активність містять каротин чи вітамін, А препаратів або продуктів виявляється у зараз у інтернаціональних одиницях (I. U.). Міжнародна конференція щодо вітамінів, що пройшла 1931 року, прийняла як стандарт А-витаминной активності чистий, багаторазово перекристаллизованный каротин, отриманий із моркви. За інтернаціональну одиницю активності домовилися вважати ту активність, яку має 1? (одна тисячна міліграма) цієї міжнародної стандарту каротину. Згодом, проте, з’ясувалося, що каротин моркви складається з суміші ізомерів І що ?-ізомер відрізняється за активністю від ?-ізомеру. Тому на згадуваній наступній конференції, 1934 року, як стандарт А-витаминной активності було прийнято чистий ?-каротин, розчинений в кокосовому олії. За підсумками порівняння активності старого стандарту з активністю ?-каротину знайшли, що інтернаціональна одиниця дорівнює 0,6? ?-каротину. Такий вираз А-витаминной активності є і досі. Набагато рідше можна натрапити у літературі вираз А-витаминной активності у про «пацючих одиницях». Щуряча одиниця — те мінімальне щоденне кількість ?-каротину, який достатній, щоб уберегти пацюка від А-авитаминоза (1,8−3,0? ?-каротина).

Слід пам’ятати, що його інтернаціональних одиниць на одиниці ваги будь-якого каротинсодержащего продукту висловлює саме біологічну А-витаминную активність цього продукту, і аж ніяк є мірилом кількісного змісту каротину, що має бути ясним з урахуванням всього, сказаного вище. Інтернаціональної одиниці відповідає лише 0,6? чистого ?-каротину в кокосовому олії, але з 0,6? каротину, сприйманого з різними продуктами. Бутс і працівники помилково критикують опубліковані Пайком даних про А-витаминной активності овочів, отриманого результаті біологічних випробувань. Зробивши простий перерахунок каротину, певного хімічним шляхом в моркви, на вітамін Ті автори не грунтовно стверджували, що біологічний активність моркви повинна бути набагато більшої, ніж було точно Пайком. Це, на жаль, непоодинокий випадку. Інші дослідники іноді також схильні характеризувати активність препаратів шляхом простого розподілу у яких каротину на еквівалент інтернаціональної одиниці. Такі відповідають, звісно, не дійсною, а, як кажуть, «потенційної активності», тобто. такий, яка б місце, якби каротин препарату при ідеальні умови максимально усвоился організмом. Насправді ж ж активність будь-якого препарату чи продукту може бути встановлена внаслідок біологічного його випробування проти прийнятим міжнародним стандартом.

Велике зацікавлення представляє питання залежності між біологічну активність і будовою ізомерів каротину і родинних їм сполук. Вдвічі менша активність ?- і ?-каротинів проти ?-каротином свідчить у тому, що і переміщення подвійний зв’язку в циклі, і розкриття циклу тягне втрату активності. Останнє підтверджується також в повній відсутності А-витаминной активності у каротину і ликопина. Але й без розкриття ?-иононового циклу приєднання щодо нього кисню із заснуванням кетогруппы також пов’язане із утратою активності. Аналогічно впливає активність та введення в цикл гидроксила. Приміром, каротиноїди афанин (моно-кето-?-каротин) і криптоксантин (моно-гидрокси-?-каротин) мають половинну проти ?-каротином А-витаминную активність з допомогою збережених лише у половині молекули неизмененных ?-иононовых циклов.

Узагальнюючи ці спостереження, можна було вивести загальне висновок, що половинної, проти ?-каротином, вітамінною активністю мають ті каротиновые барвні речовини, у однієї половині молекули є незмінений ?-иононовый цикл (криптоксантин, афанин, миксоксантин, семи-?-каротинон, дигидро-?-каротин, ?-каротин-моно-эпоксид, мутатохром і др.).

Результати біологічних випробувань відповідають цим висновкам. У 1940 року Шормиллер експериментально підтвердив з великої кількості об'єктів, що його присутність серед молекулі неизмененного ?-иононового циклу є хіба що неодмінною умовою біологічну активність сполук подібного типа.

Проте від цього правила є певні винятку. Спеціальні засвідчили, що жоден живий організм здатний переводити деякі первинні продукти окислення, гидрирования і галоидирования ?-иононового циклу знову на ?-ионон. Сказане стосується до ?-каротин-моноі ди-эпоксиду, дигидрокаротину і ?-каротин-ди-иодиду, перехідному в організмі тій чи іншій ступеня знову у ?-каротин. Винтерштейн і Функ стверджують, що таких шляхом можна отримати роботу А-витаминно-активное з'єднання із явно неактивного каратиноида родоксантина. Дигидросоединение останнього має ?-иононовое будова, на противагу самому родоксантину, котрий володіє ?-иононовым будовою. Эйлер, Каррер і Цубрис отримали активні сполуки з неактивних каротиноїдів зеаксантина і лютеина, мають гидроксилированные цикли, шляхом заміщення гідроксилів на бром дією трехбромистого фосфора.

Здатність тваринного організму відновлювати эпоксиды до освіти вільних від кисню сполук відзначена останнім часом також Каррером і його працівниками. А-витаминная активність ?-каротин-эпоксида, ?-каротин-ди-эпоксида і лютеохрома було встановлено експериментально на пацюках. Виявлено, що ?-каротин-эпоксид активний в дозі 10 ?, ?-каротин-ди-эпоксид в дозі 17? і лютеохром в дозі 18 ?. Отже, тваринний організм здатний частково переводити ці сполуки відповідно ?-каротин, ?-каротин і мутатохром. Стає також зрозумілим відсутність активності у аурохрома, оскільки останній має кисневими атомами, в’язнями двох фураноидных угрупованнях, нездатних до восстановлению.

Другий структурний елемент молекули — проміжна алифатическая ланцюг — представляється, з першого погляду, де немає ніякого впливу активність, оскільки він цілком однакова в усіх каротиновых фарбуючих речовин — активних і неактивних. Але це негаразд. Один ?-ионон, як відомо, А-витаминной активністю не має. Наявність полиметиновой ланцюга є безперервним умовою фізіологічної дії його похідних. Каррер в упоминавших вище працях з отриманню ?-апо-каротиналей і лобіювання відповідних їм каротинолов встановив, що ?-апо-2- і ?-апо-4-каротинали і каротинолы мають А-витаминной активністю. Володіє нею, природно, і ?-апо-6-каротинол. При подальшому ж укороченні алифатической ланцюга активність зникає. Отже активність за наявності ?-иононового циклу обумовлюється ще й наявністю певної довжини ланцюга кон’югації, що включає у собі щонайменше п’ять подвійних зв’язків. Отже вітамін, А є найбільш економною природної формою активного сполуки, що містить лише необхідних біологічну активність структурні элементы.

Порушення кон’югації в алифатической ланцюга тягне втрату активності. До такого ж результату призводить і повне насичення подвійних зв’язків (пергидрокаротин). Активність зберігається буде лише тоді, коли яка примикає до ?-иононовому циклу частина алифатической ланцюга побудована мінімум із двох изопреновых остатков.

Дослідження останніх років, що А-витаминную активність ?-каротину, що у повної трансформе, за 100, виходить наступна картина відносних активностей деяких стериоизомеров (за результатами біологічного випробування на крысах):

?-каротин…100.

нео-?-каротин U…38.

?-каротин…53.

нео-?-каротин U…13.

?-каротин…28.

про-?каротин…44.

З даних цілком очевидний, що наявність цис-конфигураций в молекулі каротину пов’язані з помітним зниженням активності. Отже із єдиною метою запобігання втрати активності ізомеризації (тривале нагрівання, діючих кислот, світла, і під час виробництва препаратів каротину необхідно уникати умов, благоприятствующих його т.д.).

КАРОТИНОИДНЫЙ СКЛАД СИРОВАТКИ КРОВИ.

При дослідженні в 1992;97 рр. методом ВЭЖХ змісту каротиноїдів в сироватці крові різних груп населення Росії недостатня забезпеченість цими харчовими речовинами (сумарний рівень у крові.

Жінки забезпечені каротиноидами краще, ніж чоловіки, що, насамперед, зумовлено вищим вмістом у їх сироватки крові ?-каротина.

Середнє значення сумарного змісту каротиноїдів в сироватці крові частоболеющих дітей, дітей із хронічні захворювання ШКТ і порушеннями обміну речовин (фенілкетонурія, гликогеноз, мітохондріальна патологія) істотно знижено і вони становлять 41 — 67 мкг/дл.

Встановлено середні арифметичні значення й межі коливань змісту окремих каротиноїдів (мкг/дл) в сироватці крові характерні для дорослих людей, забезпеченість яких весь обсяг каротиноїдів відповідає нормі (80 — 230 мкг/дл): ликопин — 42,3; ?-каротин — 32,2; лютеин+зеаксантин — 27,3; ?-каротин — 8,5; ?-криптоксантин — 7,9; ?-криптоксантин — 1,4.

Каротиновый спектр сироватки крові чоловіків, жінок, вагітних жінок і новонароджених з низьким змістом суми каротиноїдів (нижче 80 мкг/дл) відрізняється від спектра відповідних груп людей нормальної забезпеченістю цими харчовими речовинами (сума каротиноїдів не більше 80 — 230 мкг/дл) переважним зниженням змісту основних каротиноїдів: ликопина, лютеина, ?-каротину і ?-криптоксантина, долю яких доводиться від 62,6 до 96,0% всього комплексу каротиноїдів, присутніх в крови.

Включення до раціону дорослих покупців, безліч дітей, котрі страждають різними захворюваннями, продуктів харчування (крекери, кукурудзяні палички, олію), збагачених ?-каротином, у кількості, що забезпечує додаткове споживання 5 мг цього каротиноида на добу протягом три тижні, зумовлювало збільшення концентрації ?-каротину в сироватці крові обстежуваних у середньому 2−4 разу, не впливаючи істотно утримання інших каротиноидов.

ВІТАМІН, А І ЗЛОЯКІСНИЙ РОСТ.

Це питання служить останніми роками предметом численних досліджень, які відображено у низці докладних обзоров.

Дослідження на експериментальних тварин показали, що ретиноиды у змозі гальмувати розвиток пухлинного процесу. Найпереконливіший ефект ретиноиды виявляють щодо хімічного канцерогенезу, особливо, у разі раку шкіри, грудної залози і сечового міхура. В усіх цих випадках розвиток раку відбувається, як вважають, відповідно до двухстадийной схемою (стадія ініціації і стадія промоції), причому ретиноиды виступають типових антипромоторов, тобто сполук, блокуючих не ініціацію канцерогенезу, яке прогресування. У зв’язку з цим їхня дію виявляється ефективним та за досить значному часовому інтервалі між впливом канцерогену і застосуванням ретиноидов.

Алиментарная недостатність вітаміну У тварин веде до підвищення їх чутливості до дії канцерогенів, зокрема, афлатоксина, диметилгидрозина, 3-метилхолант-рена та інших. У той самий час є дані і протилежному ефект: дефіцит вітаміну, А придушував зростання пухлин товстої кишки, викликаний интраректальным запровадженням N — метил-нитро — N — нитрозомочевины.

На відміну від даних про переважно ингибирующем дії ретиноидов на хімічний канцерогенез, дані про їхнє ефекти щодо вірусного канцерогенезу, трансплантируемых пухлин, і навіть пухлин, що викликаються УФ-облучением, суперечливі в основному, свідчить про нездатність ретиноидов до гальмування зростання пухлин цього происхождения.

У серії масових епідеміологічних досліджень було з’ясовано зв’язок між зниженим споживанням з їжею вітаміну Проте й підвищеної частотою виникнення раку. Натомість було виявлено особлива роль достатнього споживання з їжею ?-каротину, який, як вже зазначено, може ефекти, які пов’язані з його на організмі вітамін А.

Було показано зокрема можливість використання ретиноидов як для профілактики, але й лікування тих злоякісних новоутворень, зокрема, раку легкого, голови і шиї люди. Винятково важливою гідністю ретиноидов був частиною їхнього здатність підвищувати, а чи не знижувати, на відміну з інших протипухлинні препарати і променевої терапії, імунну відповідь організму, якому належить найважливіша роль боротьбі організму з пухлинами. У зв’язку з цим свідчить про особливу перспективність поєднання променевої терапії з ретиноидами під час лікування хворих на новообразованиями.

ФІЗІОЛОГІЧНЕ ДІЮ КАРОТИНА.

Як відзначалося вище, каротин в тварину організмі розщеплюється із заснуванням вітаміну А. Відповідно до цим правилом і який чиниться каротинолом фізіологічне дію, переважно, таку ж, як і дію вітаміну А.

Авітамінози і гіповітамінози, А надзвичайно різноманітні. Вони виражаються у затримки розвитку та зростання організму, зниження вазі, поразку шкірних покровів та слизових оболонок й у що з цим зниженням опірності інфекційних захворювань. Недолік вітаміну, А викликає зниження гостроти зору хвороби очей — курячу сліпоту, кератомаляцию і ксерофтальмию. Авітамінози і гіповітамінози, А супроводжуються також загальним схудненням, втратою апетиту, растройством нервової системи та діяльності кишечника, порушенням діяльності статевого апарату, поразкою дихальних колій та слизових оболонок носа та гортані і пр.

Патологічні наслідки авітамінозу, А однакові покупців, безліч великої кількості тварин, котрим у своїй особливо характерно захворювання дихальної і травної систем, повільне ембріональне розвиток плоду, схильність до абортів, потускнение волосяного покриву. У птахів знижуються інкубаційні якості і витаминность яєць, підвищується смертність цыплят.

Нині відомо, більшість вітамінів відрізняється багатостороннім фізіологічним дією. Проте задля цілого ряду їх характерна, водночас, все-таки певна специфічність (вітамін З — цынга, вітамін В1 — бери-бери, вітамін D — рахіт тощо.). Для каротину і вітаміну, А такий специфічності встановити нельзя.

Спочатку каротин і вітамін, А вважалися чинниками зростання. Відомо, що виправдатись нібито відсутністю їжі вітаміну, А тягне у себе припинення зростання молодих тварин і звинувачують дітей і падіння їх ваги. Але такі явища і за відсутності інших вітамінів, деяких мінеральних солей, амінокислот тощо. Виявлене згодом властивість каротину і вітаміну, А сприяти стійкості організму проти інфекційних захворювань дало право назвати вітамін, А «антиинфекционным». З іншого боку, предохраняющая роль вітаміну, А (і каротину) проти очних хвороб, зокрема ксерофтальмии, послужила підставою вказувати назву «антиксерофтальмическим». Останні час дослідники фізіологічної дії каротину і вітаміну, А схильні вивчати гормональну функцію, як жодну з істотних для організму людини і тварин. Останнє дає права припускати наявність, а то й спільності, то у разі певних точок дотику ролі каротину для рослинних і тварин организмов.

Здоровий організм людини і тварин потребує систематичному запровадження ззовні з харчовими продуктами чи препаратами необхідні його нормально функціонувати певних кількостей вітаміну, А чи каротину. Застосування їх у ролі профілактичних і лікувальних агентів показане також та низці специфічних випадків. Каротин чи вітамін, А необхідний вагітним жінкам і матерям-годувальницям для харчування і зростання плоду. Надмірне вживання вітаміну На ранніх стадіях вагітності може у окремих випадках призвести до появи дефектів у новонароджених. Як показав дослідження фахівців Бостонського університету, тоді, приймаючих вітамін На дозі понад 10 тисяч МЕ (міжнародних стандартних одиниць) щодня, існує можливість народження дітей із деформацією особи, голови, серця чи дефектами нервової системы.

У процесі дослідження, що проводилося з середини1980;х років, було обстежено 22 748 вагітних жінок. У 339 випадках у новонароджених виявили уроджені вади. У цьому дослідники з’ясували, що 2% майбутніх мам занадто «налегали» на вітамін А.

У наборах полівітамінів, що продаються у США без рецепта, зазвичай, вітамін, А міститься майже п’ять тисяч МЕ. У той самий час у продаж надходить і вітамін На капсулах, містять до 25 тисяч МЕ. «Усі майбутні матері повинні знати потенційну небезпеку надмірного вживання вітаміну А», — зазначив автор дослідження доктор Кеннет Ротман. Застереження мовчати на ?-каротин, який міститься у моркви та інших овочах. Цю «рослинну» форму вітаміну, А дослідники вважають цілком безвредной.

Дітям вітамін, А корисний на шляху зростання і правильного розвитку організму. Каротин і вітамін, А надають сприятливий впливом геть протягом інфекційних дитячі хвороби (кір, дифтерит, кашлюк, бронхіт, пневмонія та інших.). Підтримуючи у стані слизові оболонки носа, горла та інших., каротин і вітамін, А підвищують опір людей різного віку до інфекційних захворювань і є необхідними під час лікування хронічних нежиті, ларингитов, хвороб дихальних колій та пр.

Препарати каротину і вітаміну, А рекомендують вживати при каменях печінки, нирок, сечового міхура, при захворюваннях сальних, потових і слізних залоз, при гиперфункции щитовидної залози і базедової хвороби, і навіть під час лікування уражених ділянок шкіри, опіках, обмораживаниях, асептических і гнійних ранах. У здорових людей каротин і вітамін, А покращують здатність застосовуватися зміну висвітлення, підвищують гостроту зору. Каротин і вітамін А, очевидно, єдиним радикальним засобом попередження й лікування перелічених вище очних хвороб — гемералоптии (курячої сліпоти), кератомаляции і ксерофтальмии.

Не слід, проте, вважати, що фізіологічне дію каротину пов’язано лише з фактом переходу їх у вітамін А. Нерідко каротин, очевидно, має і самостійним фізіологічним дією. Досить переконливі даний на її користь припущення наводиться, наприклад, Рачевским.

Справжня природа фізіологічної дії каротину на тваринний організм не піддається ще час скільки-небудь точної узагальненої інтерпретації, попри велику кількість накопиченого емпіричного матеріалу. Найбільш зрозуміла картина участі структурних елементів молекули каротину в хімічних процесах, походження на глядачевій апараті (переважно роботи Гехта з працівниками і Вальда). Встановлено, що структурні елементи молекули каротину входять до складу ретинена, що є простетической групою білкового речовини родопсина (зорового пурпуру). Останній виконує роль процесі зору, як фотосенсибилизатор і автоматичний регулятор чутливості очі до свету.

Випадки гиперкаротиноза значно більше рідкісний, ніж випадки гіпервітамінозу А. При надмірному постачанні організму каротином останній зазвичай ресорбируется почасти. Якщо ж ресорбция досягла великим, надлишок каротину може виділятися навіть за шкіру («ксантоз»). Рідкісний випадок гіпервітамінозу, що спричинив у себе розширення печінки катаракт та інші серйозні расстройства.

Потреба організму людини в каротине чи вітаміні А, відповідно до сучасних даним, дорівнює 3−5 мг для дорослих і 2−3 мг для дітей. Цікаво зазначити виникнення останніми роками нової області застосування каротину і вітаміну На тваринництві - при розведенні хутрових звірів. Вітамінізація кормів, у своїй, сприяє отриманню блискучого, гарного і міцного меха.

1. Савінов Б. Г. Каротин (провітамін А) и.

його препаратів. — Київ: Издательство.

Академії наук Українською РСР, 1948.

2. Душейко А. А. Вітамін, А — Київ: Наукова Думка,.

1988.

3. Дмитровский А. А. Экспериментальная.

витаминология, Ред. Островський Ю. М. — Минск:

Наука і, 1979.

4. Поздняков С. П. Успіхи сучасної біології ;

1985. — 100, вип. 2 (5).

5. Плецитый К. Д., Лидак М. Ю. Вітамін, А и.

синтетичні ретиноиды в імунології и.

онкології. — Рига: Зинатне, 1984.

6. Сисакян М. М., Біохімія і физиология.

вітамінів. 1953.

7. Таранова О. Г. Каротиновый склад сыворотки.

крові різних груп населення Криму і вплив на.

нього продуктів харчування, обогощенных бета;

каротином: Автореф. — Москва, Ин-т харчування АМН.

Росії, 1998.

8. Потапов В. М Органічна хімія. — Москва: ;

Просвітництво, 1983.

9. Механізм межвитаминных взаимодействий.

Мінськ, Наука і, 1973 г.

10. Стайлер Л. Біохімія (в 3-х томах) — Москва: Мир,.

1985.

11. Конъ И. Я. Біохімічні механізми действия.

вітаміну А: Автореф. діс. док. мед. наук. — Москва,.

Ин-т харчування АМН СРСР, 1987.

12. Журнал «Здоров'я», березень, 1998.