Что нужно знать про водорастворимые витамины и их роль в организме

Когда говорят о водорастворимых и жирорастворимых витаминах, подразумевают, прежде всего, в каких средах растворяется то или иное вещество (в воде или в жирах). Но почему растворимости придаётся такое большое значение — действительно ли эта информация имеет практическую ценность для неспециалиста?

О водорастворимых витаминах мы дальше поговорим подробнее, и станет понятно, что способность их растворяться в воде решающим образом влияет на весь комплекс их биохимических свойств и функций в организме.

К примеру, известно, что именно водорастворимых витаминов в организме часто не хватает, в то время как избыток их (гипервитаминоз) регистрируется относительно редко. С жирорастворимыми витаминами все наоборот: гипервитаминоз их более распространен, чем гиповитаминоз. Понимание этого упрощает диагностику тех или иных патологических состояний.

Давайте разберемся, какие витамины относятся к водорастворимым и какие характерные особенности у них имеются...

Кроме того, от растворимости витаминов в определенной мере зависит усвояемость этих веществ в организме и стабильность их при кулинарной обработке продуктов питания.

Но самое главное — функции (и поведение в целом) водорастворимых витаминов в организме существенно отличаются от функций витаминов жирорастворимых.

 

Какие витамины относятся к водорастворимым?

Водорастворимые витамины — это витамины, которые в своей активной форме растворяются в воде, но плохо или практически вовсе не растворяются в жирах. Попадая в жирную среду (в жир или масло), они образуют суспензию или коллоидный раствор, в котором могут выпадать в осадок, формировать пленку на поверхности, образовывать взвешенные частицы тех или иных размеров, но не создают однородной среды. Наоборот, в воде они равномерно распределяются по всему объёму, образуя так называемый истинный раствор.

В воде водорастворимые витамины растворяются без образования осадка, взвеси или пленки на поверхности.

Отсюда следует важный вывод: в природе водорастворимые витамины встречаются в составе различных водных растворов, как правило, внутриклеточных. И в норме именно в форме таких растворов они и попадают в организм человека. В некоторых случаях водорастворимые витамины содержатся в сухих продуктах с минимальным количеством воды, однако даже в такой форме они практически не встречаются в природе в жирах и маслах. Это их принципиальное отличие от жирорастворимых витаминов.

Ниже приведена таблица, в которой перечислены водорастворимые витамины:

Витамин

Основные функции в организме

Суточная потребность организма

Последствия дефицита

В1 (тиамин)

Участие в процессах метаболизма белков, жиров и углеводов, в работе сердца, нервной системы и органов пищеварения.

1,5 мг

Болезнь бери-бери

В2 (рибофлавин)

Необходим для протекания многих обменных процессов в клетках, один из важнейших водорастворимых витаминов.

1,8 мг

Дерматит, головокружения, стоматиты, задержка роста у детей, конъюнктивит, выпадение волос

В3, PP (никотинамид, никотиновая кислота)

Участие в обменных процессах, регуляция уровня холестерина в крови

20 мг

Пеллагра

В5 (пантотеновая кислота)

Необходим для синтеза многих аминокислот и нейромедиаторов, принимает участие в обменных процессах

5 мг

Параличи, ослабление зрения, выпадение волос, боли в суставах

В6 (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин)

Необходим для усвоения белков и образования красных кровяных телец

2 мг

Анемия, дерматиты, головные боли, ослабление памяти

В7 (он же витамин Н или биотин)

Участвует в энергетических процессах в клетках, в том числе при недостатке кислорода, необходим для синтеза коллагена

50 мг

Дерматит, депрессия, слабость мышц, потеря аппетита

В9 (фолиевая кислота)

Необходим для построения и регенерации тканей, важнейший витамин для беременных, участвует в развитии нервной и иммунной систем у детей

400 мкг

Анемия, при дефиците у беременной — пороки развития плода

В12 (цианокобаламин)

Участие в работе нервной системы и в процессах кроветворения

3 мкг

Анемия, тяжелые необратимые нарушения в нервной системе

С (аскорбиновая кислота)

Необходим для нормального функционирования соединительной ткани, антиоксидант, участвует в некоторых метаболических процессах

90 мг

Цинга

 

Проще говоря, водорастворимые витамины — это аскорбиновая кислота и все витамины группы В.

Остальные 4 витамина — А, Е, Д (и Д2, и Д3) и К — относятся к жирорастворимым.

Большинство препаратов жирорастворимых витаминов производятся в форме желатиновых капсул, заполненных масляным раствором действующего вещества.

На заметку

В приведенной выше таблице нет некоторых веществ, которые часто называют витаминами, но по строгим научным критериям ими не являющихся. Например, это холин и метионин («витамины» В4 и U соответственно) — вещества, которые по определению не могут быть витаминами. Сюда же можно отнести инозитол (В8) и оротовую кислоту (В13), производимые в организме в достаточных количествах, биофлавоноиды (витамин Р), полезные, но не играющие уникальной биологической роли в организме. Тот же инозитол сегодня в биохимии не относится к витаминам, хотя его статус вызывает дискуссии у специалистов. Официально в список витаминов сегодня входят 13 веществ, неофициально — более 20.

Изначально разделение витаминов на водорастворимые и жирорастворимые производилось в основном для соответствия требованиям биохимии. Здесь растворимость вещества является одним из его важнейших характеристик, определяющих свойства, фармакокинетику в организме, методы определения и получения, хранения и использования. И от неё же отчасти зависит то, как проявляется недостаток, или, наоборот, избыток конкретного вещества в организме.

Биохимикам для проведения исследований крайне необходимо учитывать растворимость того или иного вещества в различных растворителях.

Интересно, что сегодня для всех жирорастворимых витаминов синтезированы синтетические аналоги, которые выполняют в организме функции обычных, натуральных витаминов, но которые можно растворять в воде. Как пример — викасол, водорастворимый аналог витамина К. Таким образом, сегодня строгая грань между водорастворимыми и жирорастворимыми витаминами стирается и значение классификации по растворимости снижается.

 

Основные функции водорастворимых витаминов в организме

Вообще говоря, дать водорастворимым витаминам общую характеристику достаточно сложно. Дело в том, что функции их очень разнообразны, и у каждого вещества имеются свои уникальные роли в организме, которые не выполняют другие витамины этой группы.

Тем не менее, можно попробовать очертить общий круг задач, выполняемых этими веществами.

Основная функциональная роль водорастворимых витаминов заключается в активации ими различных ферментов в организме. Кратко механизм их действия можно описать так: соединяясь с неактивными молекулами предшественников ферментов, они образуют их активный центр и фактически активируют фермент, который в дальнейшем обеспечивает нормальное протекание химических реакций.

На заметку

На самом деле, цепочка превращений в большинстве случаев выглядит сложнее. Водорастворимые витамины — это обычно предшественники коферментов. Сами по себе коферментных функций они не имеют, но при активации в организме превращаются в коферменты и затем активируют энзимы. Например, на картинке ниже показана реакция превращения пиридоксаля в кофермент пиридоксальфосфат:

Присоединяя фосфатную группу от АТФ, пиридоксаль переходит в активную форму и только так может включиться в состав фермента.

Большинство витаминов группы В являются коферментами энзимов, участвующих в метаболизме белков, жиров и углеводов. Проще говоря, без них ни белки, ни углеводы, ни жиры в организме не образуются. Поэтому принято говорить, что витамины группы В необходимы в первую очередь для нормального протекания процесса обмена веществ.

То же справедливо для аскорбиновой кислоты — она принимает участие во многих окислительно-восстановительных реакциях в организме.

Какой бы простой ни казалась аскорбиновая кислота, именно она обеспечивает протекание огромного количества внутриклеточных процессов в организме.

Далее, многие витамины характеризуются важными функциями, специфичными для каждого конкретного вещества. Например:

 

Таким образом, в водорастворимых витаминах нуждаются все системы органов — от пищеварительного тракта до нервной системы, от опорно-двигательного аппарата до сердца и сосудов. В то же время, из-за некоторых особенностей эти вещества по-разному взаимодействуют с организмом и обладают различной фармакокинетикой. Что, в свою очередь, нужно учитывать при приеме их, если такой прием действительно необходим.

 

Особенности биохимии этих веществ

Главная особенность водорастворимых витаминов заключается в том, что они быстро и легко выводятся из организма через почки. То количество этих веществ, которое действительно нужно организму, попадает в кровь, потребляется клетками, а избыток достаточно быстро абсорбируется почками и удаляется с мочой.

Мочевыделительная система - главный защитник организма от избытка водорастворимых витаминов.

Этим водорастворимые витамины принципиально отличаются от жирорастворимых: последние могут накапливаться в жировой ткани при поступлении в организм их избытка, а затем расходоваться при необходимости.

По этой причине водорастворимые витамины:

  1. В организме не накапливаются и человеку нужно постоянно получать их с пищей;
  2. Чаще, чем жирорастворимые, оказываются в дефиците.

 

Причем нехватка их может быть связана не только с недостаточным количеством в пище, но и с нарушениями в работе желудочно-кишечного тракта. К примеру, человек может потреблять очень много продуктов, содержащих, например, пантотеновую кислоту, но из-за нарушения всасывания этого вещества в кишечнике в кровь оно не поступает, и организм начинает испытывать его дефицит.

Электронная микрофотография стенки тонкой кишки с разрастающимся эпителием - именно из-за такой гиперплазии может ухудшаться всасывание витаминов, что приводит к дефициту их в организме даже при избытке в рационе:

Разрастание эпителия стенки тонкой кишки

На заметку

На сегодня известно, что в клетках скелетных мышц взрослого человека может сохраняться до 30 мг тиамина — количество, необходимое организму на 20 дней. А цианокобаламин вообще считается своеобразным исключением из «водорастворимой» группы: в печени постоянно циркулирует его запас на 3-4 года, хотя механизм такого депонирования принципиально отличается от накопления жирорастворимых витаминов в жировой ткани.

В то же время, с этой особенностью связана низкая частота гипервитаминозов водорастворимых витаминов. Проще говоря, избыток их в организме — редкое явление именно за счет того, что лишние количества быстро выводятся, не оказывая повреждающего действия на ткани. Поэтому для многих веществ этой группы даже не установлены верхние допустимые пределы потребления: на практике не отмечаются негативные последствия даже значительных передозировок их.

При этом имеются как общие симптомы нехватки водорастворимых витаминов, так и специфичные для каждого из них.

 

Чем опасны дефициты водорастворимых витаминов?

Общими симптомами нехватки большинства водорастворимых витаминов являются:

  1. Поражения кожи, дерматиты, себорея;
  2. Проблемы с волосами. В деталях они могут различаться, но чаще всего дефицит сопровождается выпадением волос, их ломкостью, ухудшением внешнего вида;
  3. Усталость, недомогание, слабость мышц;
  4. Депрессия, нередко — головные боли, нарушения сна.

 

Постоянная переутомленность и недомогание не обязательно свидетельствуют о стрессе и перенапряжении - возможно, они вызваны нехваткой одного или нескольких витаминов.

Эти симптомы зачастую не воспринимаются больными всерьез и рассматриваются как проблемы, связанные со стрессом, переутомлением или «плохой экологией». В то же время, если на них вовремя обратить внимание, можно своевременно скорректировать диету или начать прием витаминных препаратов и избежать развития более тяжелых последствий. Например, при авитаминозах водорастворимых витаминов развиваются такие заболевания:

  1. Бери-бери — тяжелый дефицит тиамина в организме. Сопровождается поражением мозга с неспособностью запоминать недавние события, повреждением нервов (в запущенной форме — необратимым), болями в мышцах, тошнотой и склонностью к запорам;
  2. Цинга — авитаминоз С, сопровождающийся кровоточивостью десен, выпадением зубов и анемией. Цинга была причиной огромной смертности среди моряков в эпоху Великих географических открытий и среди золотоискателей во времена Золотых лихорадок в Америке. По данным исторических источников, от цинги в 17-18 веках умерло больше людей на флоте, чем погибло в самих морских сражениях;
  3. Пеллагра — дефицит никотиновой кислоты. Называется «болезнью трех Д», поскольку вызывает дерматит, деменцию (слабоумие) и диарею. В запущенных случаях приводит к смерти больного.

 

Общим последствием для большинства авитаминозов водорастворимых витаминов является анемия, поскольку для нормального протекания процесса кроветворения требуется участие едва ли не всех этих веществ.

Слева — рука человека, больного анемией, справа — рука здорового пожилого человека; хорошо заметна бледность кожных покровов, возникающих при недостатке красных кровяных телец в кровяном русле:

Характерная черта анемии - бледность кожных покровов.

Впору сделать вывод, что такие расстройства из-за дефицита водорастворимых витаминов должны быть частым явлением — ведь если организм эти витамины не накапливает, то даже случайные нарушения в рационе могут приводить к дефицитам со всеми нежелательными последствиями.

На самом деле, это не так. Гиповитаминозы водорастворимых витаминов случаются редко (хоть и чаще, чем гиповитаминозы жирорастворимых веществ), а приводящие к тяжелым последствиям — тем более. Это связано с тем, что сами витамины этой группы широко распространены в природе, и даже при самой простой диете попадают в организм человека в необходимых количествах. Достаточно посмотреть, в каких продуктах содержатся эти вещества...

 

Основные источники для организма человека

Наибольшее количество водорастворимых витаминов содержится, как это не удивительно, в печени и почках крупного рогатого скота. Дело в том, что некоторые водорастворимые витамины трансформируются в печени с образованием активных форм, здесь же они кратковременно накапливаются при потреблении животным пищи, а в почках собираются для выведения из организма. Эти субпродукты являются богатыми источниками витаминов В1, В2, B5, В6 и В12.

Говяжья печень является более ценным источником водорастворимых витаминов для человека, чем большинство продуктов растительного происхождения.

Витамин С поступает в организм человека в основном с растительными продуктами, причем содержится он в большинстве фруктов и овощей.

Тем не менее, стоит назвать продукты, считающиеся рекордсменами по содержанию отдельных водорастворимых витаминов:

  1. Аскорбиновая кислота в наибольших количествах содержится в ягодах барбадосской вишни и шиповника;
  2. Тиамин организм человека получает в основном с крупами, хлебом грубого помола, бобовыми культурами — горохом, фасолью, соей;
  3. Рибофлавин в наибольших количествах содержится в дрожжах;
  4. Никотиновая кислота в наибольших количествах содержится в манго и ананасах;
  5. Основными источниками пантотеновой кислоты являются горох, соя, авокадо и дрожжи, в меньшей степени — орехи и зелень. Тут есть нюанс: этот витамин вообще очень широко распространен в природе и поступает в организм практически со всеми натуральными продуктами;
  6. Пиридоксином наиболее богаты орехи и некоторые листовые овощи — шпинат, салат, руккола;
  7. Самыми богатыми источниками фолиевой кислоты являются бобовые культуры и зелень;
  8. Цианокобаламин в наибольших количествах содержится в говяжьих почках и печени, в меньших — в морской рыбе.

 

На заметку

Вообще, витамин В12 известен тем, что не содержится в растениях и растительных продуктах. Его могут производить только бактерии, а в мясе он содержится, поскольку вырабатывается бактериями в кишечнике крупного рогатого скота и благодаря специфике работы пищеварительного тракта может всасываться у травоядных животных в кровь.

Микрофлора кишечника травоядных животных вырабатывает достаточное количество витамина В12 для обеспечения организма данным веществом.

Рассматривая эти источники, важно помнить, что количества водорастворимых витаминов в них могут меняться при кулинарной обработке и при длительном хранении.

 

Разрушаются ли водорастворимые витамины при высоких температурах и длительном хранении

Разные водорастворимые витамины по-разному реагируют на те или иные факторы внешней среды. Наиболее актуально здесь прогревание, как кулинарная процедура, которой подвергается большинство источников этих веществ. Давайте посомтрим, как термическая обработка сказывается на тех или иных веществах этой группы.

При обработке температурой выше 80°С в наибольшей степени разлагаются тиамин и аскорбиновая кислота — в вареных, жареных, печеных продуктах их остается совсем немного, недостаточно для того, чтобы нормальная дневная порция обеспечила организм этими веществами.

Картошка в обычном супе содержит на 40% меньше аскорбиновой кислоты, чем она же, но сырая.

Также достаточно чувствительным к термической обработке являются пантотеновая и фолиевая кислоты.

Малочувствительны к прогреванию все остальные водорастворимые витамины. Но, конечно, здесь все относительно: при долгом кипячении продукта или, например, при обработке его очень высокой температурой (например, при прожаривании над огнем) даже достаточно стабильные В2 и В12 будут разлагаться, и содержание их в продукте снизится.

То же актуально для длительного хранения продуктов, при котором часть витаминов в них разлагается на компоненты или превращается в неактивные формы. Например, известно, что количество аскорбиновой кислоты в капусте снижается наполовину за 2-3 месяца хранения в оптимальных условиях. Скорости распада у разных витаминов различаются, но во всех случаях длительное хранение приводит к уменьшению количеств витамина. Поэтому в периоды, когда свежие источники этих веществ найти сложно, может быть оправданным применение поливитаминных комплексов.

 

В каких формах производят препараты этих веществ?

Водорастворимые витамины входят в состав препаратов, выпускающихся в форме таблеток, капсул, драже и водных растворов. Большинство этих средств предназначены для приёма вовнутрь, иногда водные растворы вводятся внутривенно или внутримышечно.

Ампулы препарата Мильгамма, содержащего витамины B1, B6 и B12 в составе водного раствора и предназначенные для лечения заболеваний нервной системы.

Как правило, внутривенно и внутримышечно препараты водорастворимых витаминов применяются в случаях с нарушением всасывания их в пищеварительном тракте. Если усвояемость не нарушена, препараты целесообразно принимать перорально.

При дефиците только одного витамина назначают, как правило, моновитаминные препараты, содержащие только целевое вещество. Поливитаминные комплексы, как правило, используются в профилактических целях.

Наконец, вспомним, что сегодня синтезированы водорастворимые аналоги жирорастворимых витаминов. Это значит, что фактически в разряд водорастворимых вошли вещества, которые ранее были известны только как способные растворяться в жирах. За счет этого сегодня многие препараты в виде таблеток или твердых капсул содержат одновременно и жиро-, и водорастворимые витамины.

 

Полезное видео про водорастворимые витамины

 

Фильм BBC: вся правда о витаминах

 

 

 

 

...