Образование и разрушение витаминов

Витамины — это органические соединения, необходимые для нормального метаболизма, роста и поддержания жизнедеятельности организма. Они не синтезируются в достаточном количестве в организме человека и животных, поэтому должны поступать с пищей. Химия витаминов включает изучение их структуры, реакционной способности, стабильности при различных условиях обработки и хранения продуктов.

Классификация витаминов по химической природе

  1. Водорастворимые витамины К водорастворимым относятся витамины группы B (B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9, B12) и витамин C (аскорбиновая кислота). Они легко растворяются в воде, подвержены влиянию температуры, света и окислителей. Эти витамины не накапливаются в организме в больших количествах и выводятся с мочой, что определяет необходимость регулярного их поступления.

  2. Жирорастворимые витамины В эту группу входят витамины A, D, E, K. Они растворяются в жирах и маслах, накапливаются в печени и жировой ткани. Эти витамины более устойчивы к водным средам, но чувствительны к свету, окислению и длительной термической обработке.

Химические механизмы разрушения витаминов

Тепловое разрушение (термолабильность) Многие витамины, особенно водорастворимые, разрушаются при нагревании выше 60–70 °C. Например:

  • Витамин C легко окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты с последующим разложением до дикетогулоновой кислоты, что приводит к полной утрате биологической активности.
  • Тиамин (B1) разрушается при нагревании в щелочной среде и в присутствии серосодержащих соединений.

Окислительное разрушение Окисление является важнейшим механизмом деградации витаминов, особенно чувствительных к кислороду:

  • Рибофлавин (B2) разрушается под действием ультрафиолетового излучения и кислорода, переходя в фотодеградированные продукты.
  • Токоферолы (витамин E) окисляются свободными радикалами, что снижает их антиоксидантную активность.

Фотолиз Некоторые витамины особенно чувствительны к свету. Фотохимическая реакция приводит к разрыву химических связей в молекуле:

  • Витамин A под действием ультрафиолета изомеризуется из активной формы all-trans в cis-форму, теряя биологическую активность.
  • Рибофлавин в светлых жидкостях или молоке подвергается фотолизу с образованием люмифлавинов, лишённых витаминизирующих свойств.

Кислотно-щелочное воздействие Степень разрушения витаминов сильно зависит от рН среды:

  • Аскорбиновая кислота стабильна в кислой среде, но быстро разрушается в нейтральной и щелочной средах при нагревании.
  • Фолиевая кислота (B9) разрушается в кислой и щелочной среде при высокой температуре, что важно учитывать при консервации овощей и круп.

Биохимические реакции образования витаминов в пищевых продуктах

Некоторые витамины могут формироваться или активироваться в процессе переработки сырья:

  • Провитамины A (β-каротин) из растительных продуктов частично конвертируются в ретинол в организме человека. При термической обработке моркови и тыквы биодоступность β-каротина повышается за счёт разрушения клеточных оболочек.
  • Витамин K2 образуется при ферментации молочных продуктов и соевых продуктов микроорганизмами рода Bacillus и Lactobacillus.

Влияние пищевых технологий на сохранность витаминов

  1. Термическая обработка

    • Кипячение, пастеризация и стерилизация приводят к частичной деградации водорастворимых витаминов и частичной изомеризации жирорастворимых.
    • Микроволновая обработка позволяет сократить время нагрева и снизить потери витаминов.

  2. Замораживание и хранение при низких температурах

    • Сохраняет водорастворимые витамины и антиоксиданты, замедляет окислительные процессы.
    • Длительное хранение при −18 °C может постепенно снижать содержание витамина C и фолиевой кислоты.

  3. Сушка и консервация

    • Сушка при высокой температуре разрушает термолабильные витамины.
    • Сублимационная сушка сохраняет витамин C, β-каротин и токоферолы почти полностью.

  4. Ферментация

    • Микробная ферментация увеличивает содержание витаминов группы B и K2 в продуктах.
    • Молочнокислые бактерии способны синтезировать рибофлавин, ниацин и биотин в ферментированных продуктах.

Методы контроля и стабилизации витаминов

  • Антиоксиданты (аскорбиновая кислота, токоферолы, сульфиты) замедляют окисление чувствительных витаминов.
  • Упаковка в светонепроницаемые материалы предотвращает фотодеструкцию.
  • Использование щадящих методов термообработки (паровая обработка, пастеризация с низкой температурой) снижает потери водорастворимых витаминов.
  • Добавление провитаминов и микроэлементов повышает стабильность конечного продукта.

Особенности взаимодействия витаминов с другими компонентами пищи

  • Минеральные соли могут катализировать разрушение аскорбиновой кислоты и тиамина.
  • Сахара и белки образуют комплексы с витаминами, влияя на их стабильность.
  • Жиры обеспечивают защиту жирорастворимых витаминов от окисления в эмульгированных системах, таких как майонез или маргарин.

Обширное изучение химических свойств витаминов, механизмов их разрушения и образования позволяет разрабатывать технологии производства и хранения продуктов с максимальным сохранением биологической активности. Это обеспечивает сбалансированное питание и предотвращает дефицит жизненно важных микроэлементов.

Оглавление