Роль витаминов в жизнедеятельности растений и сельскохозяйственной продукции

Как витамины влияют на жизнедеятельность растений

Витамины — это низкомолекулярные органические соединения, координирующие ключевые физиологические процессы. В отличие от человека и животных, растения способны самостоятельно синтезировать практически все необходимые им витамины. Попадая в растительные ткани, эти вещества переходят в активную форму коферментов и встраиваются в ферментные системы. Без их участия обмен веществ замедляется, а развитие организма останавливается.

В растениеводстве содержание витаминов в готовой продукции определяет ее кормовую и пищевую ценность. Дефицит или избыток этих элементов в кормах приводит к нарушениям обмена веществ у животных. При отсутствии витаминов в рационе развиваются тяжелые патологии, вплоть до гибели поголовья. Каждая группа соединений отвечает за конкретные метаболические процессы в живых организмах:

• расщепление углеводов и освобождение энергии — витамины В1, В2, РР;
• регуляция синтеза аминокислот и обмена белка — витамины В6, В12;
• расщепление и синтез жирных кислот и жиров — витамин В3;
• синтез пуриновых и пиримидиновых оснований, обмен нуклеиновых кислот — витамины В9, В12;
• образование ацетилхолина, глютатиона и стероидных гормонов — отдельные группы витаминов;
• развитие покровных тканей и эмбрионов — жирорастворимые витамины А и Е;
• формирование структур организма — витамин D.

• Всего известных витаминов — около 30
• Поступают в организм с пищей — 20
• Всего известных ферментов — около 800
• Работают при посредстве витаминов — около 200

Основной причиной нехватки витаминов у потребителей сельхозпродукции является несбалансированный рацион или технологические потери при хранении и переработке сырья. Также дефицит вызывают угнетение полезной микрофлоры кишечника, генетические нарушения обмена веществ и повышенная потребность организма при неблагоприятном климате. Это характерно как для людей, так и для сельскохозяйственных животных.

Все витамины делят на жирорастворимые и водорастворимые. Их химическая структура лежит в основе названий, но на практике часто сохраняют буквенные обозначения. Большинство из них термостабильны и устойчивы к внешним воздействиям.

Группа витаминов	Химический класс	Представители
Жирорастворимые	Каротиноиды	Витамин А
Жирорастворимые	Стероиды	Витамин D
Жирорастворимые	Гетероциклы	Витамин Е
Жирорастворимые	Ароматические вещества	Витамин К
Жирорастворимые	Ненасыщенные жирные кислоты	Комплекс группы F
Водорастворимые	Углеводы	Витамин С (аскорбиновая кислота)
Водорастворимые	Гетероциклы	Витамины группы В (В1, В2, В6, В12), биотин, никотиновая и фолиевая кислоты
Водорастворимые	Алифатические соединения	Пантотеновая кислота (В3)

Синтез витамина А и роль каротиноидов в фотосинтезе

В тканях растений чистый витамин А не вырабатывается. Он присутствует в виде четырех индивидуальных представителей: ретинола, ретинилацетата, ретиналя и ретиноевой кислоты. Эти соединения имеют два витамера — А1 и А2 (у А2 есть дополнительная двойная связь в β-ионовом кольце), которые по структуре являются 20-углеродными полипрениловыми спиртами. Они образуются непосредственно в организме потребителя из растительных каротиноидов: α-, β- и γ-каротинов.

Наибольшей биологической активностью обладает β-каротин, содержащий два β-иононовых кольца. При гидролитическом распаде под действием фермента каротин-диоксигеназы из одной его молекулы образуются две молекулы ретинола. Благодаря двойным связям в молекуле вещество активно участвует в окислительно-восстановительных реакциях, образуя перекиси и ускоряя окисление других соединений.

В самих растениях каротиноиды выполняют роль обязательного компонента светопоглощающего пигментного комплекса. Они отвечают за первичное поглощение света и межпигментный перенос электромагнитной энергии. Это позволяет растению точно регулировать энергонасыщение хлорофилла и поддерживать высокую интенсивность фотосинтеза.

Накопление каротина в культурах и его влияние на качество продукции

Для агронома ценность товарных культур определяется не только урожайностью, но и качеством продукции, в частности — содержанием каротина (провитамина А). Накопление каротина в зеленых кормах напрямую влияет на животноводство: летом, при обилии свежей травы, молоко и сливочное масло богаты витамином А, тогда как зимой их витаминная ценность резко снижается. В организме человека и животных этот желтый пигмент превращается в витамин А, участвуя в формировании зрительных пигментов совместно с белками-опсинами, регулируя рост костей и поддерживая целостность эпителиальных тканей.

Недостаток витамина А ведет к А-авитаминозу, который проявляется в виде «куриной слепоты» (нарушения ночного зрения), сухости глазных яблок, мелкой сыпи на коже, потери блеска и выпадения волос. Дефицит этого элемента критичен для людей, работающих в ночные смены: водителей автобусов, троллейбусов, трамваев, такси и машинистов электровозов. Однако избыток ретинола также вреден — он вызывает слабость, снижение работоспособности, падение иммунитета к простудам и инфекциям, потерю аппетита и увеличение печени.

Содержание витамина А выражают в интернациональных единицах (ИЕ), где 1 ИЕ равна 0,6 мкг чистого β-каротина (1 мкг = 0,001 мг). Один грамм чистого каротина эквивалентен 1 670 000 ИЕ, а один грамм чистого витамина А1 — 3 300 000 ИЕ. В структуре этих соединений важное место занимают иононы — ненасыщенные кетоны циклогексенового ряда.

• Суточная потребность взрослого человека — 1,0 мг
• Потребность для беременных женщин — 1,25 мг
• Потребность для кормящих матерей — 1,5 мг

Продукт	Содержание витамина А (каротина), мкг/г
Растительные масла	0
Картофель	0
Пшеница, пшеничная мука, хлеб	0–0,2
Мясо и птица	0,04
Рыба	следы
Молоко летнее	1
Масло сливочное	12
Абрикосы	20
Томаты	20
Салат и шпинат	25–50
Морковь красная	90
Листья люцерны	100
Жир из печени трески	300
Жир из печени акулы	750
Жир из печени морского окуня	900
Жир из печени кашалота	60000

Физиологическое значение витамина B1 для растений и человека

В растительном организме витамины группы B — включая B1 (тиамин), B2 (рибофлавин), PP (никотиновую кислоту), B6 (пиридоксин), B9 (фолиевую кислоту) и B12 (цианокобаламин) — выполняют важнейшие регуляторные функции. Особую роль играет водорастворимый витамин B1 (тиамин, или аневрин), содержащий в своей молекуле серу и являющийся производным пиримидина и тиазола. Он выступает незаменимым участником углеводного обмена и клеточного дыхания растений.

Тиамин входит в состав кофермента карбоксилазы (энзима спиртового брожения), представляющего собой сложный эфир тиамина и пирофосфорной кислоты. В форме тиаминпирофосфата он выполняет роль кофермента для пируватдекарбоксилазы — ключевого фермента, катализирующего декарбоксилирование пировиноградной кислоты (CH3—COCOOH), которая образуется при гликолизе. Также тиамин входит в состав ферментного комплекса, катализирующего окислительное декарбоксилирование кетокислот (например, α-кетоглютаровой) в реакциях цикла Кребса.

Для человека и животных тиамин служит важным стимулятором нервной, мышечной и пищеварительной систем, участвуя в белковом и жировом обмене. При его дефиците развиваются мышечная слабость, боли в ногах, снижение внимания и раздражительность. Острый гиповитаминоз ведет к полиневриту (болезни «бери-бери»), который возникает при длительном однообразном питании зерновыми, освобожденными от наружных оболочек, или полированным рисом. Поскольку витамин B1 концентрируется именно в оболочках, технология переработки урожая напрямую влияет на пищевую ценность продуктов.

Витаминная ценность растениеводческой продукции и потребности человека

Качество собираемого урожая оценивается не только его объемом, но и биологической ценностью для потребителя. Витамины группы B, накапливающиеся в товарных частях растений, напрямую определяют питательную ценность продукции. Например, дефицит витамина B1 (тиамина) часто проявляется при заболеваниях ЖКТ, печени, затяжных лихорадках, а также у женщин в период беременности и лактации. Грамотно составленный рацион на основе овощных, зерновых и бобовых культур позволяет эффективно восполнять эту нехватку.

Основными растительными источниками тиамина являются картофель, сладкий красный перец, зеленый горошек, щавель, репчатый лук, морковь, цветная капуста, томаты, соя, фасоль и орехи. Также высокие концентрации витамина содержатся в различных зерновых и бобовых культурах. Для агронома важно ориентироваться в реальном содержании этих веществ в выращиваемых культурах для контроля качества получаемой продукции.

• Суточная потребность взрослого в B1 — 1,5 мг
• Потребность в B1 при беременности и лактации — 1,8–2,3 мг
• Суточная потребность взрослого в B2 — 1,5–3,0 мг

Физиологическая роль витаминов B2, B3 и B5 в метаболизме

Витамин B2 (рибофлавин) служит важным структурным элементом коферментов ФМН и ФАД, которые обеспечивают перенос водорода в окислительно-восстановительных процессах. Этот витамин активно участвует в углеводном и белковом обмене, а также отвечает за нормальное функционирование органов зрения. Недостаток рибофлавина приводит к резкой потере веса, трещинам на коже и губах, ухудшению зрения и замедлению заживления ран. Основными растительными источниками B2 выступают гречневая крупа, томаты, картофель, морковь, цветная капуста, зеленый горошек и фасоль.

Витамин B3 (пантотеновая кислота) входит в состав кофермента А, который активирует и переносит ацильные остатки, регулирует синтез жирных кислот, лимонной кислоты и стеролов. При дефиците пантотеновой кислоты у человека и животных нарушается обмен веществ, развиваются дерматиты и выпадает шерсть. Этот витамин широко распространен в природе, и его основными источниками служат зерновые культуры, картофель, томаты, цветная капуста и бобовые.

Витамин B5 (PP), представленный никотиновой кислотой и никотинамидом, предотвращает развитие опасного заболевания — пеллагры. Его производные НАД и НАДФ участвуют в биологическом окислении, гликолизе и цикле трикарбоновых кислот. В тканях содержание НАД обычно в 5–10 раз выше, чем НАДФ. Недостаточность ниацина приводит к быстрой утомляемости, бессоннице, шелушению кожи и язвам на слизистых оболочках, а его присутствие в кормах критически важно для усвоения растительного белка.

Концентрация витаминов в различных культурах существенно различается. В таблице ниже приведены детальные данные по содержанию витаминов группы B, а также витаминов E и H в основных сельскохозяйственных культурах.

Культура	В1	В2	В3	В6	В9	Е	Н	Дополнительные показатели накопления витаминов
Капуста	150	70	200	120	100	40	20	2	3	15	0,6	20	95
Салат	100	300	100	150	45	500	0,2	0,2	900	—	—	—	—
Шпинат	100	300	170	100	20	50	200	6	4	0,1	0,8	500	2.7
Томаты	100	400	60	70	30	4	1	0,1	700	46	—	—	—
Огурцы	40	50	150	9	2	0,16	200	—	—	—	—	—	—
Яблоки	50	20	8	26	18	1	0.08	100	24	—	—	—	—
Груши	70	30	5	0,2	—	—	—	—	—	—	—	—	—
Сливы	120	20	10	0,8	300	—	—	—	—	—	—	—	—
Абрикосы	60	40	9	6000	—	—	—	—	—	—	—	—	—
Вишня	50	15	400	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
Апельсины	90	40	340	80	80	53	2	30	0,03	100	210	—	—
Черная смородина	150	1000	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
Виноград	50	20	10	10	20	3	70	12	—	—	—	—	—
Пшеница	350	80	1380	430	190	910	5	0,05	6	20	170	—	—
Кукуруза	580	100	500	340	20	6	0,05	3,5	45	—	—	—	—
Горох	520	260	380	300	430	3200	9	2	250	—	—	—	—
Редис	110	30	23	0.3	—	—	—	—	—	—	—	—	—
Морковь	100	50	350	130	100	5	1200	3	2	75	0.8	12000	48
Картофель	100	50	400	20	80	21	0,6	0,1	1.0	29	—	—	—

Азотный обмен и прочность клеток: роль витаминов B6, B8 и B9 в растениях

Качество урожая напрямую зависит от протекания азотного обмена в тканях растений. Ключевую роль в этих процессах играет витамин B6, который объединяет три активных вещества: пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин. В форме пиридоксальфосфата он входит в состав ферментов, катализирующих переаминирование, декарбоксилирование и рацемизацию аминокислот. Дефицит этого витамина блокирует биосинтез белков, что приводит к задержке роста растений, а у человека и животных вызывает анемию, дерматит и судороги.

Витамин B8 (активная форма — миоинозит) отвечает за структурную прочность тканей и накопление питательных веществ. Он выступает предшественником уроновых кислот, формирующих клеточные стенки растений, а также участвует в синтезе жиров и мембранных липидов. Соединяясь с фосфорной кислотой, миоинозит образует фитин — кальций-магниевую соль, которая служит основным резервом фосфора в семенах. Дефицит инозита в рационе человека приводит к ожирению печени, нарушениям функции нервной системы и способствует развитию атеросклероза.

Витамин B9 (фолиевая или птероилглютаминовая кислота, фолацин) необходим растениям для деления клеток и обмена углерода. Работая как кофермент, он обеспечивает перенос одноуглеродных фрагментов при биосинтезе пуриновых оснований, метионина и серина. Без достаточного количества фолацина нарушается воспроизводство ДНК и РНК, а также синтез белков в растительных тканях. Для человека дефицит этого витамина опасен развитием злокачественной «тропической» анемии и снижением сопротивляемости организма заболеваниям.

Витаминная ценность продукции: от баланса элементов в поле до здоровья человека

При планировании структуры посевов важно учитывать аминокислотный состав культур, поскольку он напрямую влияет на здоровье потребителя. Потребность человека в ниацине (витамине PP) частично покрывается за счет его синтеза из триптофана, где из 60 мг аминокислоты образуется 1 мг ниацина. Если в структуре питания преобладают культуры с низким содержанием этой аминокислоты, у населения развивается серьезный витаминный дефицит.

Особого внимания требует кобальт как микроэлемент, необходимый для синтеза витамина B12 (кобаламина, цианкобаламина). Этот витамин вырабатывается исключительно микроорганизмами, а его активные формы — метилкобаламин в цитоплазме клетки и дезоксиаденозилкобаламин в митохондриях — участвуют в переносе водорода, создании новых углеродных связей и метаболизме метилмалоновой кислоты. Накопление витамина в печени человека и его синтез микрофлорой кишечника невозможны без достаточного поступления кобальта с пищей.

Для оценки качества получаемой продукции агроному необходимо ориентироваться на нормы потребления витаминов и их концентрацию в культурах. Правильный подбор сортов и условий выращивания позволяет целенаправленно повышать витаминную ценность зерна, овощей и плодов. Сбалансированный рацион потребителей напрямую зависит от минерального и витаминного состава продукции, убранной с полей.

Витамин	Суточная потребность для взрослого человека	Источники в продуктах питания
B5 (Пантотеновая кислота)	15–20 мг (при высоких физических и нервно-эмоциональных нагрузках — 20–25 мг)	Пшеничная мука, гречневая и ячневая крупы, отруби хлебных злаков, хлебобулочные и крупяные изделия, бобы, горох, фасоль, соя, чечевица, красный перец, картофель, капуста белокочанная, плоды рябины, а также мясные и молочные продукты, печень, почки, рыба, яйца.
B6 (Пиридоксин)	2–3 мг	Зародыши пшеницы, бобы, горох, арахис, свежий зеленый перец, картофель, капуста белокочанная, морковь, помидоры, а также дрожжи, печень, мясо, рыба, яйца, молоко, сыр.
B8 (Инозит, миоинозит, мезоинозит)	0,5–1,5 мг	Зерно пшеницы, зеленый горошек и сухой горох, зеленые бобы, цветная и белокочанная капуста, картофель, свекла, лук репчатый и зеленый, помидоры, морковь, апельсины, яблоки, груши, персики, дыня, клубника.
B9 (Фолиевая кислота, фолацин)	0,2 мг (при беременности и вскармливании грудным ребенком — в 2 раза больше)	Зеленые листовые овощи (шпинат, салат, зелень петрушки), кочанная и цветная капуста, бобы, свекла, картофель, помидоры, яблоки, виноград, лимоны, пшеница, рожь, а также печень, сердце, дрожжи.
B12 (Кобаламин, цианкобаламин)	2,5–5,0 мкг	Печень (100 мкг на 100 г печени), почки, желтки яиц, рыба, молоко. В растениях отсутствует, синтезируется микрофлорой при условии поступления кобальта.

Накопление витаминов группы B и холина в сельскохозяйственных культурах

Витамин B13 (оротовая кислота) стимулирует рост организма и активно участвует в белковом обмене. В клетках растений он стимулирует синтез нуклеотидов, которые входят в состав нуклеиновых кислот. В природе это вещество накапливается в дрожжах, а также содержится в печени животных.

Витамин B15 (пангамовая кислота) содержится во всех растительных продуктах. Он участвует в процессах переметилирования в качестве донора метильных групп, активирует окислительно-восстановительные процессы и способствует накоплению макроэргических соединений. В организме человека этот витамин повышает толерантность к кислородному голоданию, обезвреживает токсичные вещества, стимулирует работу гипофиза и надпочечников, а также предупреждает ожирение печени. Суточная потребность в пангамовой кислоте составляет около 2 мг.

Холин (холинхлорид) с химической формулой (СН3)3—N+(OH)-—CH2—CH2OH входит в состав фосфолипида фосфатидилхолина. Он выступает донором метильных групп в реакциях переметилирования, участвует в синтезе фосфатидов, ацетилхолина, метионина, адреналина и нуклеиновых кислот. Дефицит холина у животных приводит к жировому перерождению печени и внутренним кровоизлияниям. Ценными источниками холина среди сельхозкультур являются рис, овес, ячмень, кукуруза, зародыши пшеничных зерен и соевые бобы, а также шпинат и белокочанная капуста. Суточная потребность человека в холине составляет 500–1000 мг.

Аскорбиновая кислота и провитамины D в растениеводстве

Витамин С (аскорбиновая кислота) — это группа водорастворимых соединений, производных L-гулоновой кислоты. В окислительно-восстановительных реакциях он работает как донор водорода: отдавая два атома водорода, аскорбиновая кислота переходит в дегидроаскорбиновую (обратный процесс идет с участием фермента дегидроаскорбиноксидазы за счет водорода глутатиона). Витамин участвует в клеточном дыхании растений, углеводном и аминокислотном обмене, а также повышает их устойчивость к стрессовым факторам среды. В растительном сырье вещество присутствует в виде аскорбиновой и дегидроаскорбиновой кислот, а также аскорбигена.

Человеческий организм не может синтезировать или накапливать витамин С, поэтому его содержание в урожае напрямую определяет пищевую ценность продукции. Основными его источниками являются помидоры, зеленый лук, петрушка, капуста, айва, вишня, смородина черная, лимон, апельсин, а также сладкий («болгарский») перец и шиповник. Абсолютным рекордсменом выступают незрелые (зеленые) плоды грецкого ореха, содержащие до 3500 мг % витамина C, что в 50 раз больше, чем в цитрусовых. Из-за высокой доли потребления важным источником остается картофель, хотя концентрация витамина в нем ниже. Суточная потребность в витамине C составляет для мужчин от 50–100 мг, для женщин — 48–80 мг, для беременных — 72 мг, для кормящих грудью — 80 мг.

Витамин D (кальциферол) представлен группой жирорастворимых соединений стеринового ряда. В растениях содержатся его провитамины — фитостерины (метиленциклоартенол, кампестерин, ситостерин, стигмастерин), которые по химической структуре являются одноатомными ненасыщенными циклическими спиртами с фенантреновым кольцом. Под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 280–310 нм фитостерины превращаются в организме человека и животных в активные формы — эргокальциферол (D2) и холекальциферол (D3). Эти соединения регулируют транспорт ионов кальция и фосфора, обеспечивая минерализацию костей, а их дефицит вызывает рахит у детей до 3–4 лет и размягчение костей у взрослых. Наиболее богата этим витамином печень рыб и животных.

• Суточная потребность в витамине B15 — около 2 мг
• Суточная потребность в холине — 500–1000 мг
• Витамин C в незрелых плодах грецкого ореха — до 3500 мг %
• УФ-спектр для активации витамина D — 280–310 нм
• Потребность мужчин в витамине C — 50–100 мг/сутки
• Потребность женщин в витамине C — 48–80 мг/сутки

Продукт	Содержание
Жир из печени трески	125
Печень животных	0,2—1,2
Масло сливочное (летом)	1—2
Масло сливочное (зимой)	0,3—0,5
Молоко	0,02—0,1
Яичный желток (зимой)	3,5
Яичный желток (летом)	12,5
Масло растительное	25—50
Пивные дрожжи	12500—25000

Витамин D содержится также в рыбьем жире, дрожжах, яичном желтке, жирных сырах, сливочном масле, молоке, яйцах; обнаружен в некоторых растительных продуктах (морковь, шпинат, малина, лимон, семена подсолнечника). Содержание витамина D в продуктах увеличивается в весенний и летний периоды и уменьшается в осенне-зимнее время. Обеднению организма витамином D способствуют недостаточное ультрафиолетовое облучение, нарушение процессов всасывания в кишечнике и снижение содержания витамина в пище. Минимальная норма витамина D для детей разных возрастов колеблется от 0,0025 до 0,01 мг. Такая же доза может быть рекомендована беременным женщинам и кормящим матерям.

Витамин Е (токоферол) – группа жирорастворимых соединений, производных хромана; объединяет группу из семи витаминов-токоферолов. Токоферолы регулируют интенсивность свободно-радикальных реакций в живых клетках, предотвращают окисление ненасыщенных жирных кислот в липидах мембран, влияют на биосинтез ферментов.

При недостатке этого витамина нарушаются окислительные процессы и минеральный обмен, особенно кальция и фосфора, а также половая деятельность мужского и женского организмов; развивается дистрофия мускулатуры. Важнейшее свойство витамина Е – способность повышать накопление во внутренних органах жирорастворимых витаминов.

Витамин Е обладает антиоксидантными свойствами; участвует в формировании межклеточного вещества, коллагеновых и эластичных волокон соединительной ткани, гладкой мускулатуры сосудов, пищеварительного тракта.

Витамин Е содержится главным образом в зеленых овощах – салате, шпинате, зеленом горошке, бобовых, в зерне овса, пшеничных и кукурузных зародышах, а также в очень малых количествах – в животных тканях (печени). Наиболее богаты им растительные жиры, например, кукурузное, подсолнечное, соевое, хлопковое, облепиховое масло; есть также в молоке, молочных продуктах, яйцах. Суточная потребность в витамине 20-30 мг. В день 1,5-2 столовые ложки растительного масла полностью обеспечивают взрослого человека суточной дозой токоферола.

Витамин F (незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты). Главные из этих кислот – линолевая, линоленовая и арахидоновая, предотвращающие избыточное накопление холестерина в стенках кровеносных сосудов.

При недостатке в организме этого витамина происходит поражение кожных покровов: образуются язвы, некрозы, изменяется пигментация; наблюдается ломкость и выпадение волос, ломкость и расслоение ногтей. Витамин F укрепляет организм, способствует нормализации обмена веществ, задерживает развитие склеротических процессов, в частности, препятствует атеросклерозу, эффективен при лечении ран и язв, повышает сопротивляемость организма к экземам и воздействию радиоактивных элементов, влияет на процессы лактации и размножения.

Содержится в сливочном масле, мясе, растительных и животных жирах. Суточная потребность в витамине 2000-4000 мг, для чего достаточно ежедневно потреблять 20-30 г любого растительного масла. Из растительных масел наиболее богаты этим витамином льняное, конопляное, кукурузное, соевое, хлопковое и ореховое.

Витамин Н (биотин) – водорастворимый витамин, являющийся коферментом карбоксилазы и принимающий участие в биосинтезе дикарбоновых органических кислот из монокарбоновых.

При недостатке витамина Н в организме возникают нарушения обменных процессов кожи человека: дерматит, экзема, себорея. Принимает участие в жировом обмене; регулирует нервную систему. Источники: молоко, мясо, яйца; из растительных пищевых продуктов витамином Н богаты пшеница, рис, соя, молодые бобы фасоли, арахис, миндаль, грецкие орехи, плоды черной смородины и малины, чай, зеленый горошек, помидоры, зеленый лук, картофель, цветная капуста. Суточная потребность в витамине 0,15-0,30 мг.

Витамин К (филлохинон, викасол) – группа жирорастворимых соединений, производных нафтохинона; функционирует как переносчик электронов в дыхательной цепи.

При отсутствии в пище витамина К или нарушении его всасывания и усвоения организмом возникает кровоточивость. Витамин принимает участие в процессах свертывания крови, – он крайне необходим для образования протромбина и для превращения последнего в тромбин (не случайно витамин К получил свое название от латинского слова "коагуляция", что означает "свертывание крови"). В животных продуктах содержится витамин К2, а в растительных – К1 (2-метил-3-фитил1,4-нафтохинон), который в организме человека и животных превращается в витамин К2.

Витамин К1 содержится в салате, петрушке, шпинате, кочанной и листовой капусте, моркови, картофеле, помидорах, соевом масле, бобовых, печени, орехах. Наиболее высокое содержание этого витамина отмечено в плодах шиповника, листьях крапивы и люцерны. Продукты животного происхождения, кроме печени, содержат незначительное количество витамина К. Кроме продуктов питания, источниками витамина К являются бактерии, которые вырабатывают его в кишечнике человека. Суточная потребность организма человека в этом витамине 0,2-3,0 мг.

Лекарство с грядки: биологическая ценность малоизвестных витаминов в продукции

Качество урожая определяется не только стандартными показателями белков, жиров и углеводов, но и концентрацией биологически активных веществ. Растения служат единственным источником витаминов для человека и животных, поэтому управление их накоплением в поле — прямая задача агронома. Помимо базовых витаминов, сельскохозяйственные культуры синтезируют группу редких, но жизненно важных соединений.

Витамин Р (рутин) регулирует окислительно-восстановительные процессы, в частности при окислении и восстановлении аскорбиновой кислоты и адреналина, а также контролирует проницаемость стенок кровеносных сосудов. Его дефицит приводит к хрупкости капилляров и быстрой утомляемости. Наибольшая концентрация биофлавоноидов обнаружена в красном стручковом перце, шиповнике, гречихе, щавеле кислом, листовой петрушке, сельдерее, моркови, свекле, белокочанной капусте, сливе, черноплодной рябине, черной смородине, красном виноградном вине, цитрусовых, хурме и чае. Для фармацевтики производят препараты витамина Р: цитрин (из лимонного сока), катехины (из зеленого чая и цитрусовых) и рутин (из чайного листа, гречихи и софоры японской). Суточная потребность человека в витамине Р составляет 25–35 мг.

Витамин U (метилметионинсульфония хлорид) представляет собой активированную форму метионина. Он стимулирует заживление слизистых оболочек пищеварительного тракта, участвует в синтезе холина и креатина, улучшает жировой обмен, а также мозговое и коронарное кровообращение. Основным растительным источником этого противоязвенного фактора является белокочанная капуста (особенно ее сок), а также сельдерей, свекла, томаты, зеленый чай и свежие овощные соки.

Липоевая кислота нормализует углеводный обмен, участвуя в превращении пировиноградной кислоты в кофермент А, а также регулирует обмен белков, жиров и холестерина. Она предупреждает ожирение печени и служит незаменимым фактором роста для микроорганизмов, включая молочнокислые бактерии. Кроме того, кислота оказывает детоксицирующее действие, связывая соли тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий). Из растительной продукции ею особенно богаты рис и белокочанная капуста. Суточная потребность человека в липоевой кислоте составляет 1,0–2,0 мг.

Особую роль в метаболизме играют витамин Q, парааминобензойная кислота (ПАБК) и карнитин. Витамин Q (убихинон) — производное хинона с метоксильными группами в кольце и изопреноидной боковой цепью из опреновых остатков. Он переносит электроны между флавопротеидами и цитохромом при дыхании клеток и синтезируется растениями из тирозина или фенилаланина. ПАБК необходима для работы щитовидной железы и накапливается в дрожжах, зародышах пшеницы и шпинате. Карнитин, переносящий жирные кислоты в митохондрии, синтезируется в организме из лизина, источником которого также выступает растительный белок.

Управление биосинтезом: как минеральное питание влияет на витаминный состав культур

Синтез витаминов в растениях напрямую зависит от доступности макро- и микроэлементов в почве. Корневая система культур не просто поставляет минералы, но и сама выступает органом биосинтеза многих физиологически активных соединений. Зависимость проста: некоторые элементы напрямую входят в структуру молекул витаминов (азот, сера, кобальт), а другие (фосфор, калий, магний, кальций, железо) активируют ферментные системы, осуществляющие биосинтез.

Азотное питание усиливает образование витаминов B1, B2, B6, аскорбиновой кислоты и каротина. Внесение фосфорных и калийных удобрений создает оптимальную среду для активного прохождения этих биосинтетических процессов. Если же растения испытывают дефицит основных элементов питания, накопление витаминов резко замедляется.

Микроэлементы выступают катализаторами ферментных систем, отвечающих за образование витаминов. Внекорневые подкормки и оптимизация микроэлементного состава почвы позволяют направленно изменять биохимический профиль урожая:

• Цинк, марганец, медь, кобальт и молибден усиливают накопление в тканях аскорбиновой кислоты и каротина.
• Медь необходима для биосинтеза витамина PP (никотиновой кислоты).
• Марганец активирует процессы образования тиамина (витамина B1).
• Кобальт непосредственно участвует в синтезе витамина B12.

Внесение микроудобрений напрямую ускоряет накопление сухого вещества в товарной части урожая. Медь, цинк, бор, магний, железо и молибден вступают во взаимодействие с витаминами, образуя высокоактивные комплексные соединения и ферменты. Эта синергия активирует ферментативные системы растений, благодаря чему в клетках ускоряется синтез белков и углеводов.

Для запуска этих процессов важно обеспечить доступность элементов, которые входят в состав ферментных комплексов:

• магний и железо;
• медь и цинк;
• бор и молибден.

Влияние минерального баланса на развитие корневой системы

При дефиците элементов питания биосинтез витаминов в тканях резко замедляется. Это запускает цепную реакцию: нарушается общий обмен веществ и блокируется корневое питание, в котором витамины принимают непосредственное участие. В результате растения теряют способность полноценно усваивать элементы питания из почвенного раствора.