WYKŁAD 14

WITAMINY

Rola witamin in vivo:

• Koenzymy lub ich prekursory (tiamina, ryboflawina)

• Antyoksydanty (kwas askorbinowy, witamina E)

• Mechanizmy regulacji genetycznej (witamina A, D)

• Funkcje specjalne (witamina A w procesie widzenia)

Wpływ witamin na zmiany

chemiczne

w żywności

• Czynniki redukujące

• Wychwytywacze rodników

• Reagenty w procesach brązowienia

• Prekursory substancji zapachowych i

smakowych

Czynniki wpływające na

zawartość witamin w surowcach

i produktach

• Zmienność podczas wzrostu i dojrzewania
• Reakcje enzymatyczne zachodzące po zbiorze
• Obróbka wstępna – mycie owoców i warzyw,

przemiał ziarna zbóż

• Blanszowanie i obróbka termiczna
• Reakcje ze składnikami żywności i substancjami

dodawanymi podczas procesów technologicznych
(SO

2

, azotyny, substancje zmieniające pH)

Trwałość witamin

Odcz.

obojętny

Kwaśny Zasadow

y

Tlen

Światł

o

Ogrzewan

ie

Witamina A

+

-

+

-

-

-

Witamina C

-

+

-

-

-

-

Witamina H

+

+

+

+

+

-

Witamina B

12

+

+

+

-

-

+

Witamina D

+

+

-

-

-

-

Kwas foliowy

-

-

-

-

-

-

Witamina K

+

-

-

+

-

+

Niacyna (PP)

+

+

+

+

+

+

Kwas pantotenowy (B

5

)

+

-

-

+

+

-

Witamina B

6

+

+

+

+

-

-

Ryboflawina (B

2

)

+

+

-

+

-

-

Tiamina (B

1

)

-

+

-

-

+

-

Witamina E

+

+

+

-

-

-

+ trwała - nietrwała

Witaminy rozpuszczalne w

tłuszczach

A D E K

Witamina A

7

9

11

13

OH

Retinol

Prowitaminy A: -karoten, -karoten, kryptoksantyna,

-apo-8’-karotenal

Dzienne zapotrzebowanie 600-900 μg retinolu
1 μg retinolu = 12 μg -karotenu = 24 μg -karotenu lub kryptoksantyny

Degradacja witaminy A

Procesy oksydacyjne, izomeryzacja wiązań C=C, degradacja termiczna

Izomer

Octan retinolu

Retinal

All-trans

100

91

13-cis

75

93

11-cis

23

47

9-cis

24

19

9-cis, 13-cis

24

17

11-cis, 13-cis

15

31

Względna aktywność stereoizomerów

witaminy A

Witamina D

O

H

CH

2

O

H

CH

2

cholekalciferol ergokalciferol

D

3

D

2

Witamina D

• Powstaje w skórze człowieka pod wpływem światła
słonecznego z 7-dehydrocholesterolu

• Ulega degradacji pod wpływem naświetlania

• Ulega degradacji oksydacyjnej pod działaniem tlenu

• Ulega degradacji w środowisku alkalicznym

Witamina E

O

O

H

-tokoferol

O

O

H

-tokotrienol

β-, γ-, δ-tokoferole oraz tokotrienole wykazują działanie antyutleniające

Witamina E

Aktywność witaminy E
zależy od konfiguracji
centrów chiralnych

Bogate źródła α-tokoferolu:
olej słonecznikowy,
olej z nasion bawełny,
olej kukurydziany,
olej sojowy,
olej z orzeszków ziemnych,
szpinak

Octan α-tokoferylu Aktywność wzgl.

(%)

RRR

100

All-rac

77

RRS

90

RSS

73

SSS

60

RSR

57

SRS

37

SRR

31

SSR

21

Witamina E

Stabilna w warunkach beztlenowych

Ulega szybkiej degradacji w obecności tlenu
cząsteczkowego
oraz wolnych rodników

Działanie antyoksydacyjne mają tokoferole i
tokotrienole
– wychwytują wolne rodniki (fenolowa grupa OH)
Octan tokoferolu nie jest antyoksydantem

α-Tokoferol dodany przed wędzeniem do bekonu
zapobiega
powstawaniu nitrozoamin (wychwytywanie rodników
NO, NO

2

α-Tokoferol wychwytuje singletowy tlen – utleniając się
do chinonu

Witamina K

O

O

filochinon

O

O

menadion

*

O

O

n

menachinon

Witamina K

Odporna na ogrzewanie

Ulega degradacji fotochemicznej

Zredukowana do hydrochinonu zachowuje aktywność

Menadion – produkt syntetyczny

Filochinon – produkt roślinny (szpinak, kalafior, kapusta)

Menachinony – produkty bakterii jelitowych

Witaminy rozpuszczalne w

wodzie

Kwas askorbinowy – witamina C
Tiamina (B

1

)

Ryboflawina (B

2

)

Niacyna (PP)
Witamina B

6

Kwas foliowy
Biotyna (H)
Kwas pantotenowy (B

5

)

Witamina B

12

Kwas L-askorbinowy

(witamina C)

kwas L-askorbinowy kwas L-dehydroaskorbinowy

Witamina C

Właściwości redukujące i antyoksydacyjne

Palmitynian lub acetale są rozpuszczalne w lipidach

Kwas dehydroaskorbinowy hydrolizuje do kwasu 2,3-diketo-
gulonowego (traci aktywność)

Łatwo utlenia się w obecności jonów metali Cu

2+

, Fe

3+

Przy niskim stężeniu może być prooksydantem (generuje
rodniki hydroksylowe)

Degradacja prowadzi do produktów nienasyconych, polimerów,
brązowych pigmentów etc.

Funkcjonalne

zastosowania

witaminy C

•Inhibicja enzymatycznego brązowienia

•Wychwytywanie wolnych rodników i tlenu

•Inhibicja tworzenia nitrozoamin (peklowanie)

•Redukcja jonów metali

•Regeneracja innych antyoksydantów (np. redukcja rodników
tokoferoli)

Tiamina (witamina B

1

)

Tiamina (witamina B

1

)

Dość odporna na utlenianie i światło

Nietrwała w roztworach obojętnych i alkalicznych

Nietrwała w obecności siarczynów

Trwała w produktach o niskiej aktywności wody

Degradowana enzymatycznie przez tiaminazy

Białka i cukry obniżają szybkość degradacji termicznej

Chlor (obecny w wodzie) przyspiesza degradację

Ryboflawina (witamina B

2

)

Ryboflawina (witamina B

2

)

Trwała w roztworach kwaśnych

Nietrwała w roztworach obojętnych i alkalicznych

Degradowana fotochemicznie do lumiflawiny i lumichromu
(traci aktywność)

Działa jako sensybilizator podczas fotoutleniania
(degradacja kwasu askorbinowego, lipidów etc.)

Niacyna (witamina PP)

Kwas nikotynowy

Niacyna (witamina PP)

•Najtrwalsza z witamin

•Odporna na działanie światła

•Odporna na utlenianie

•Stabilna podczas obróbki termicznej

•Występuje także w postaci kompleksów z
cukrami, białkami, fenolami – w tej formie
nie jest aktywna

Witamina B

6

Pirydoksyna fosforan pirydoksalu

Witamina B

6

•Trwała w roztworach silnie kwaśnych

•Degradowana fotochemicznie traci aktywność

•Reaguje z wolnymi rodnikami tracąc
aktywność

•Podczas obróbki termicznej różne formy
przekształcają się bez utraty aktywności
(reakcje transaminacji)

•Szybkość degradacji zależy od formy
witaminy, temperatury, pH, obecności białek,
aminokwasów, cukrów

Kwas foliowy

Kwas foliowy

W naturze – tetrahydropochodna poliglutamylowa

Ulega degradacji oksydacyjnej (tlen, utleniacze)

Ulega degradacji fotochemicznej

Trwałość zależy od pH - przy pH 1-2 oraz 8-12
najwyższa,

przy pH 4-6 najniższa

Biotyna (witamina H)

D-biotyna

Biotyna (witamina H)

Dwie formy w naturze – biotyna i biocytyna

Odporna na utlenianie

Odporna na działanie światła

Odporna na ogrzewanie

Degradacji ulega przy ekstremalnych pH

Silne utleniacze (H

2

O

2

) powodują utlenianie

siarki

i utratę aktywności

Kwas pantotenowy

Kwas pantotenowy

Występuje w koenzymie A

Trwały przy pH 5-7

Trwały podcza przechowywania żywności o
niskiej aktywności wody

Nie reaguje z innymi składnikami żywności

Podczas ogrzewania hydrolizuje wiązanie
amidowe

Witamina B

12

Witamina B

12

Witamina B

12

Trwała podczas przechowywania i typowej obróbki
termicznej

Długotrwała obróbka termiczna powoduje
degradację

Degradacja fotochemiczna prowadzi do
akwakobalaminy

Najbardziej stabilna przy pH 4-7

Tiamina i nikotynoamid przyspieszają degradację

Przy silnie kwaśnym i alkalicznym pH następuje
hydroliza

i utrata aktywności