7.2. Классификация и номенклатура витаминов

По физико-химическим свойствам витамины подразделяют на две группы: витамины, растворимые в жирах (липовитамины), и витамины, растворимые в воде (гидровитамины).

Витамины принято обозначать большими буквами латинского алфавита (A, D, Е, В_ь В₂ и т.д.), а также по болезни, которую из­лечивает данный витамин, с приставкой «анти-», например, анти- ксерофтальмический, антирахитический, антиневритный и т.д., или по химическому (условному) названию: ретинол, кальциферол, биотин, аскорбиновая кислота и т. д. (см. ниже).

Кроме этих двух главных групп витаминов выделена группа разнообразных химических веществ, обладающих свойствами витаминов: инозит, холин, липоевая кислота, витамин В₁₅ (пангамовая кислота), линоленовая кислота, витамины В₁₁, В₁₄ и др.

7.2.1. Жирорастворимые витамины

Витамин А (ретинол). Витамин А называют антиксерофтальмическим. При его недостатке в организме возникает ряд специфи­ческих нарушений обмена веществ, которые вызывают задержку роста, снижение молочной и яичной продуктивности; повышают восприимчивость к инфекции. В более тяжелых случаях развива­ются специфические признаки: ухудшается зрение (куриная сле­пота), поражаются эпителиальные ткани (сухость и слущивание эпителия кожи и слизистых оболочек), в том числе роговицы глаза (сухость и воспаление — ксерофтальмия). Сухость кожи и слизис­тых оболочек способствует проникновению в организм возбудите­лей болезней, что ведет к возникновению дерматитов, катаров ды­хательных путей, воспалению кишечника. К недостатку витамина А чувствительны сельскохозяйственные животные всех видов, особенно молодняк.

В свободном виде витамин А содержится в печени рыб, рыбьем жире, молозиве и молоке коров и в других кормах животного и растительного происхождения.

По химической структуре витамин представляет собой цикли­ческий ненасыщенный, одноатомный спирт. В его основе лежит β-иононовое кольцо:

К β-иононовому кольцу присоединена боковая цепь, содержа­щая два остатка изопрена (метилбутадиена) и первичную спирто­вую группу. Ряд химических свойств этого соединения объясняет­ся наличием большого числа двойных связей в составе его молеку­лы. В отсутствии кислорода витамин А можно нагревать до 120...130°С, при этом он не изменится. В присутствии кислорода витамин А разрушается довольно быстро. Известны изомеры ви­тамина А (цис- и транс-формы), а также витамина А₂, которые не­значительно различаются по свойствам.

В растительных кормах содержится не сам витамин А, а его предшественники — каротиноиды. В настоящее время известно около 80 каротиноидов, но для питания животных имеют значе­ние только альфа, бета и гамма -каротины и криптоксантин. Каротины впер­вые выделены из моркови и отсюда получили свое название (от лат. carota — морковь):

Основным источником витамина А для животных служит сено хорошего качества. Поэтому классность сена определяют по со­держанию каротина. Так, бобовое сено первого класса должно со­держать 30 мг/кг каротина, второго класса — 20, третьего класса — 15, а злаковое сено соответственно — 20, 15 и 10 мг/кг.

Структура каротинов полностью установлена. Они отличаются друг от друга структурой колец. Так, в β-каротине присутствуют два кольца β-ионона, в а-каротине — одно кольцо а-ионона и одно кольцо β-ионона; у-каротин содержит только одно кольцо β-ионона. В природе наиболее распространен p-каротин, в зеле­ных растениях 90 % каротиноидов представлено p-каротином, а в желтой кукурузе преобладает криптоксантин. У животных разных видов способность использовать каротин корма неодинакова. От­кормочные свиньи могут использовать 25...30 % каротина из тра­вяной муки, а плотоядные только 0,6 %. В организме (в стенке ки­шечника, в печени, молочной железе) под действием фермента липооксидазы в результате окислительно-восстановительных ре­акций каротин превращается в витамин А. Степень превращения Р-каротина в витамин А в организме видоспецифична. Так, птица усваивает каротин лучше свиней и жвачных животных, а плотояд­ные животные почти не используют.

Биологическая роль витамина А разнообразна (витамин роста; витамин, защищающий кожу; антиинфекционный витамин; вита­мин плодовитости). Высокий и стабильный уровень продуктивно­сти наряду с хорошей защитной реакцией организма достижимы только при оптимальном обеспечении животных витамином А. Кроме того, качество продуктов животного происхождения — со­держание витамина А в молоке и яйцах — тесно коррелирует с обеспеченностью им животных. Так, желтоватый оттенок сливоч­ного масла и интенсивность окраски яичного желтка тесно связа­ны с обеспеченностью организма витамином А.

Одна из важнейших функций витамина А — его участие в обра­зовании сложного белка родопсина — зрительного пигмента сет­чатки глаз, т. е. он принимает участие в реакциях светоощущения. Глаз животных имеет два светочувствительных приспособления — палочки и колбочки. Колбочки — малочувствительные органы, функционируют днем при хорошем освещении. Палочки — весь­ма чувствительные приспособления глаза, они мобилизуют зрение при недостаточном освещении. В палочках находится хромопро- теид родопсин, который состоит из белка опсина и витамина А (ретиналь). Под влиянием света цмс-ретиналь переходит в фото­изомер транс-ретиналь, после чего родопсин разлагается на белок опсин и ретиналь, а в темноте эти частицы снова соединяются, что обеспечивает возможность видеть в сумерках. Образование ро­допсина — сложный процесс, осуществляемый с участием ряда ферментов. При отщеплении ретиналя от родопсина часть его раз­рушается, поэтому при ресинтезе молекулы родопсина требуются новые молекулы витамина А.

В последние годы доказано, что синтез каротина осуществляет­ся микрофлорой кишечника у жвачных животных. Недостаток ви­тамина А служит причиной гибели молодняка сельскохозяйствен­ных животных и птиц в первые дни после рождения из-за наруше­ния функции эпителия слизистых оболочек кишечника и дыха­тельных путей.

В практике животноводства отмечено и явление гипервитами- ноза в связи с применением синтетического витамина ретинола- ацетата. Известны случаи массового заболевания людей в связи с употреблением в пищу куриной (бройлерной) печени, содержа­щей витамин А в концентрации 4000 мг/кг в результате передози­ровки ретинола-ацетата в рационе бройлерных цыплят.

Суточная потребность животных в витамине А в интернацио­нальных единицах (ИЕ, 1 ИЕ соответствует 10,68 мкг каротина или 0,38 мкг витамина А) на 100 кг массы тела следующая: коро­ва в период сухостоя 15...20 тыс., в период лактации 10...

15 тыс. + 5 тыс. на 1 кг молока; лошадь 10...15 тыс.; теленок и жеребенок 1...15тыс.; свиноматка 12...15тыс.; поросенок — 12... 15 тыс.

Витамин D (кальциферол). Витамин D называют антирахитичес­ким витамином. Недостаток его приводит к возникновению рахи­та у молодых животных и остеомаляции (ломкость костей) у взрослых.

В рационах животных соотношение кальция и фосфора равно 2:1. При недостатке витамина D происходит нарушение обмена Са и Р, у растущих животных образуется костная ткань, бедная минеральными веществами. Признаки рахита: Х-образная поста­новка конечностей, искривление позвоночника, скованная поход­ка, опухание суставов, у взрослых ломкость костей, у свиней судо­роги.

Витаминов группы D много в рыбьем жире, рыбной муке, яич­ном желтке, молоке и в других кормах животного происхождения. Растения содержат мало витамина D, за исключением кукурузы в стадии восковой спелости. После скашивания и высушивания ра­стительной массы в естественных условиях (на солнечном свету) количество витамина D резко увеличивается за счет превращения его провитаминов. Зеленые корма искусственной сушки, в том числе и травяная мука, обладают незначительной витаминной ак­тивностью, а облученные дрожжи содержат этот витамин в боль­шом количестве.

Физиологическое значение имеют витамины D₂ и D₃, кото­рые образуются из своих предшественников. В растениях содер­жится эргостерол, который после отмирания растения под дей­ствием ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D₂. В коже животного синтезируется 7-дегидрохолестерол, который под влиянием ультрафиолетового излучения превращается в ви­тамин D₃.

Витамины D₂ и D₃ представляют собой полициклические вы­сокомолекулярные непредельные одноатомные спирты.

В литературе описаны случаи массового заболевания людей гипервитаминозом D из-за употребления препаратов витамина D₃ вместо растительного масла.

При недостатке витамина D нарушается всасывание кальция из кишечника. Витамин D стимулирует синтез кальцийсвязывающего белка в кишечнике в местах всасывания. Полагают, что этот бе­лок переносит ионы кальция через мембраны эпителиальных кле­ток. Перенос кальция и кальцификация костей регулируются не непосредственно витамином D₃, а его метаболитом, содержащим оксигруппы в 1-м и 25-м положениях. Кальций в большинстве случаев влияет на клеточные процессы в виде кальмодулина. Этот белок с молекулярной массой 16 700 содержит четыре атома кальция и выполняет функции вторичного переносчика в клетке. D-гиповитаминоз ведет к нарушению обмена кальция и фосфора, снижению их всасывания, нарушению их соотношения в сыворот­ке крови (в норме Са: Р равно 2:1), повышению активности ще­лочной фосфатазы.

Суточная потребность в витамине D составляет (ИЕ на 100 кг массы тела): корова 5...8 тыс., овцематка 0,5...1тыс., свиноматка 1...2тыс., свинья на откорме 0,4...0,6 тыс., поросенок 0,25 тыс.

Витамин Е (токоферол). Токоферолы (от гр. tokos — роды, phero — несу) называют витамином размножения. Е-гиповитаминоз ведет к нарушениям функции размножения — рассасыванию плода, прекращению беременности, мышечной дистрофии, ожи­рению печени, анемии, креатинурии, снижению содержания гли­когена. Миодистрофия сопровождается изменением состава бел­ков и липидов саркоплазматической сети. При дефиците витами­на Е у телят, ягнят, поросят и птицы развивается беломышечная болезнь.

Витамин Е широко распространен в природе, его много в семе­нах злаков, шиповнике; в мышечной ткани свиней, крупного ро­гатого скота, овец; сливочном масле, яичном желтке; в зеленых кормовых растениях. Известно семь различных токоферолов, наи­более распространены а-, (3-, у-токоферолы. а-Токоферол — это сочетание триметилгидрохинона с непредельным одноатомным спиртом фитолом:

Токоферол — маслянистая жидкость, хорошо растворяется в спирте, эфире, устойчив по отношению к кислотам, нагрева­нию. Витамин Е синтезируется микрофлорой пищеварительно­го тракта.

Витамин Е является биокатализатором и играет роль антиокси- данта (антиокислителя) по отношению к ненасыщенным жирным кислотам, витамину А и каротинам; в сочетании с микроэлемен­том селеном предупреждает перекисное окисление липидов кле­точных мембран.

Витамин К (филлохинон). Витамин К называют антигеморраги­ческим. При авитаминозах К у животных появляются подкожные и внутримышечные кровоизлияния и снижается скорость сверты­вания крови. Авитаминоз наблюдают у птиц, так как у них в ки­шечнике синтезируется недостаточно витамина К. Витамином бо­гаты зеленые корма, рыбная и мясо-костная мука, печень свиней и другие ткани.

Витамин К является производным нафтохинона; известны не­сколько его соединений: витамины К₁ К₂, К₃ (викасол) и др. Ви­тамин К] — наиболее широко распространенное соединение:

Витамин К1 образуется в растениях, имеет в положении 3 оста­ток фитола из 20 атомов углерода; эту форму называют а-филлохиноном. Устойчив к нагреванию, действию кислорода воздуха. Это желтоватая маслянистая жидкость с температурой кипения 115... 145 °С, нерастворимая в воде.

Витамин К способствует синтезу компонентов, участвующих в свертывании крови, и положительно влияет на состояние эндоте- лиальной оболочки кровеносных сосудов. При его недостатке са­мопроизвольно возникают кровотечения. Полагают, что он при­нимает участие в синтезе протромбина и ряда других белковых факторов, необходимых для свертывания крови.

Витамин К синтезируется микрофлорой пищеварительного ки­шечного тракта.

Витамин Q (убихинон). Является производным хинона, который содержит в ядре одну метильную и две метоксильные группы, а в боковой цепи — изопреновую группировку, состоящую из 6... 10 молекул:

Убихинон входит в состав переносящих электроны протеинов дыхательной цепи мембран митохондрий. Он как кофермент осу­ществляет перенос электронов от ФАДН₂ к молекуле цитохромов.

Убихинон содержится в тканях животных, может синтезиро­ваться в организме.

Витамин F. Витамин F (от англ. fat — жир) представляет собой набор полиненасыщенных жирных кислот, имеющих больше чем одну двойную связь: линолевой, линоленовой, арахидоновой и другие, которые содержатся в растительных маслах (кукурузное, льняное, подсолнечное), не синтезируются в организме животных и человека, т. е. являются незаменимыми. При их недостатке на­рушается обмен холина, холестерола, фосфора.

Из некоторых ненасыщенных жирных кислот образуются гор­моны — простагландины, внутриклеточные регуляторы обмена ве­ществ.