Witamina C – budowa, właściwości, funkcje i występowanie

Witamina C – budowa, właściwości, funkcje i występowanie

Historia odkrycia witaminy C wiąże się ściśle ze szkorbutem (gnilcem), poszukiwaniem przyczyn tej choroby, sposobu jej leczenia i zapobiegania. Pierwsze objawy szkorbutu zostały opisane w egipskich papirusach z 1550 r. p.n.e. Już w średniowieczu łączono wpływ sposobu odżywiania na pojawianie się oznak szkorbutu. Najostrzejszy przebieg choroba ta miała na terenach Europy Północnej, gdzie przez większość roku był znikomy dostęp do świeżych warzyw i owoców. Szkorbut dotykał również marynarzy i innych członków załóg odbywających dalekomorskie podróże, którzy pozbawieni byli przez dłuższy czas dostępu do świeżych produktów roślinnych. Dopiero w XIX w. w marynarce angielskiej wprowadzono nakaz spożywania cytryn. Obecnie przypadki zachorowania na gnilec są rzadkością, natomiast zdarzają się stany częściowej hipowitaminozy.
Witamina C jest najbardziej znaną i popularną witaminą o wielokierunkowym działaniu na organizm człowieka. Została wyodrębniona po raz pierwszy z papryki przez węgierskiego biochemika Alberta Szenta -Görgyiego w 1928 r., za co został on uhonorowany nagrodą Nobla. Po ustaleniu struktury kwasu askorbinowego w 1933 r. opracowano jego syntezę, przy współudziale szwajcarskiego uczonego polskiego pochodzenia, Tadeusza Reichsteina. Witaminę C nazwano kwasem askorbinowym, ponieważ jej niedobór wywoływał szkorbut (scorbutus).

CZY WIESZ, ŻE:

Większość gatunków zwierząt jest zdolna do syntezowania w organizmie kwasu L –askorbinowego? Wyjątek stanowią małpy, świnki morskie, nietoperze owocożerne, pstrągi, łososie, niektóre ptaki oraz niektóre rasy psów (np. dalmatyńczyk). Rośliny mają również zdolność do biosyntezy tego związku, najprawdopodobniej dzięki wystę- powaniu enzymu katalizującego – dehydrogenazy galaktozo-laktonowej. Człowiek nie posiada szlaków metabolicznych prowadzących do syntezy tej witaminy, w związku z czym musi być ona dostarczana na bieżąco z pożywieniem.

(…) Wyizolowana lub syntezowana chemicznie witamina C to bezwonny biały proszek o delikatnie kwaśnym smaku. Należy do witamin rozpuszczalnych w wodzie (hydrofilowa cząsteczka), a także w rozcieńczonych alkoholach. (…).

ROLA BIOLOGICZNA ORAZ WCHŁANIANIE WITAMINY C W ORGANIZMIE

Witamina C jest bardzo aktywna biologicznie. Bierze udział w wielu niezwykle ważnych reakcjach i przemianach, stymulując rożne procesy biochemiczne w organizmie. Dzięki bardzo dobrej rozpuszczalności witaminy C oraz dzięki aktywnemu transportowi jest ona wchłaniana przez organizm w ok. 70-80% (z dawki 180 mg u osób niepalących). Główne narządy, w których odbywa się proces wchłaniania, to dwunastnica i proksymalny odcinek jelita cienkiego. Sprawność tego procesu w dużej mierze jest zależna od stanu organizmu. Mogą upośledzać go wymioty, brak łaknienia, zaburzenia trawienia oraz wchłaniania, zaburzenia czynności jelit, palenie papierosów i stosowanie niektórych leków (np. aspiryny). Zapasy witaminy C w organizmie są niewielkie, przeciętnie wynoszą ok. mg/kg masy ciała. Największe jej ilości znajdują się w organach odznaczających się wysoką aktywnością metaboliczną: nadnerczach, mózgu, wątrobie, gruczołach śluzowych, trzustce oraz płucach. (…).

WITAMINA C JAKO ANTYOKSYDANT

(…) Witamina C jest najbardziej znanym antyoksydantem. Dzięki właściwościom przeciwutleniającym witamina ta pełni ochronną rolę w chorobach serca i naczyń krwionośnych. Zhang i wsp. w badaniach przeprowadzonym na osobach palących papierosy dowiedli, że kwas askorbinowy wraz z innymi przeciwutleniaczami (m.in. witaminą E) hamują podwyższone markery peroksydacji lipidów wywołane paleniem tytoniu u osób palących. Potwierdzono, że antyoksydanty, w tym witamina C, pełnią ochronną rolę w chorobie wieńcowej serca i chorób sercowo-naczyniowych. Dzięki zdolnościom antyoksydacyjnym kwas askorbinowy chroni komórki organizmu przed stresem oksydacyjnym.

PROTEKCYJNE DZIAŁANIE WITAMINY C W ZACHOROWANIU NA NOWOTWORY

Reaktywne formy tlenu w warunkach homeostazy pełnią bardzo ważną rolę w różnorodnych procesach biologicznych. W momencie nagromadzenia się ich pod wpływem działania czynników, zarówno wewnętrznych (powstające w metabolizmie komórki), jak i zewnętrznych (palenie papierosów, stres), zostaje zaburzona równowaga oksydoredukcyjna. W takim przypadku reaktywne form tlenu wywierają negatywny wpływ na każdą komórkę organizmu, wywołując zmiany m.in. w DNA (błędy podczas replikacji, jak mutacje punktowe i delecje), czy inicjując procesy kancerogenezy. Dzięki silnym zdolnościom antyoksydacyjnym witamina C „wymiata” wolne rodniki, zmniejszając ilość uszkodzeń na poziomie DNA, ale również uszkodzeń białek i lipidów, obniżając tym samym ryzyko rozwoju nowotworów, zwłaszcza żołądka i przełyku. Kwas askorbinowy podawany doustnie, podobnie jak witaminy A i E oraz selen, wykazuje działanie kardioprotekcyjne wskutek ograniczania peroksydacji lipidów. Chroni także przed tworzeniem się mutagennych N -nitrozozwiązków poprzez blokowanie przemiany azotanów do rakotwórczych nitrozoamin. W żołądku azotany przy udziale bakterii m.in. Helicobacter pylori przekształcają się w azotyny, a te z kolei podczas reakcji nitrozowania w nitrozoaminy. Kwas askorbinowy hamuje działanie zarówno bakterii w żołądku, jak i reakcję nitrozowania. Redukuje groźne azotyny do tlenku azotu. Witamina C jest również ważna dla prawidłowego funkcjonowania układu odpornościowego, gdyż uczestniczy w procesach immunomodulacyjnych oraz stymuluje syntezę interferonu. Ponadto zwiększa (in vivo) odporność poprzez aktywność komórek NK (natural killer), a także aktywność limfocytów B i T, które oprócz zwalczania patogenów eliminują również komórki nowotworowe.

BIOSYNTEZA KOLAGENU

Biosynteza kolagenu jest jedną z najważniejszych funkcji biologicznych witaminy C w organizmie. Według rożnych źródeł kolagen stanowi 25-40% ogólnej ilości białka w organizmie zwierzęcym. Jest to białko występujące w skórze, zębach, kościach, tkance łącznej, chrząstce i rogówce oka. Rola, jaką pełni kwas askorbinowy w biosyntezie kolagenu, polega na jego uczestnictwie w hydroksylacji reszt proliny, a także lizyny do hydroksyproliny oraz hydroksylizyny. Dostarcza elektrony enzymom uczestniczącym w hydroksylacji, co skutkuje przekształceniem prokolagenu we właściwy kolagen.

POZOSTAŁE WAŻNE FUNKCJE BIOLOGICZNE WITAMINY C

Witamina C jest wysoce aktywną biologicznie cząsteczką i poza wymieniowymi pełni w organizmie wiele dodatkowych funkcji:

  • bierze udział w syntezie hormonów i transmiterów – jednym z takich hormonów jest noradrenalina, do której syntezy konieczny jej kwas askorbinowy jako dawca elektronów,
  • współdziała z hydroksylazami uczestniczącymi w przemianach steroidów, tłuszczów (np. cholesterolu do kwasów żółciowych) i niektórych leków (np. leków będących związkami aromatycznymi),
  • zwiększa przyswajanie żelaza niehemowego oraz wapnia – kwas askorbinowy redukuje żelazo(III) do żelaza(II), co ma istotne znaczenie, ponieważ żelazo jest absorbowane w dwunastnicy w postaci zredukowanej Fe(II) (…),
  • bierze udział w odbudowie tkanek podczas gojenia się ran,
  • reguluje ciśnienie tętnicze,
  • pomaga w utrzymaniu zdrowych dziąseł,
  • obniża stężenie glukozy we krwi w stanach hiperglikemii oraz obniża poziomu cukru we krwi na czczo u chorych na cukrzycę.
Wybierz zestaw idealny dla siebie

KWAS ASKORBINOWY JAKO DODATEK DO ŻYWNOŚCI

(…) Ze względu na swoje właściwości redukujące i przeciwutleniające kwas askorbinowy jest stosowany powszechnie jako dodatek do żywności. Przeciwutleniacze w żywności są substancjami, które przedłużają trwałość środków spożywczych poprzez hamowanie reakcji utleniania. Zapobiegają niekorzystnym zmianom chemicznym, m.in. w takich grupach żywności jak tłuszcze, owoce i warzywa oraz ich przetwory. Kwas askorbinowy jako dodatek do żywności produkowany jest syntetycznie. Jako antyoksydant posiada silne działanie chroniące produkt spożywczy przed przebarwieniami, zarówno nieenzymatycznymi, jak i wynikającymi z reakcji enzymatycznego brunatnienia. W tym drugim procesie redukuje ortochinowe produkty. Posiada również działanie zakwaszające lub konserwujące produkty spożywcze. Ponadto hamuje skutecznie tworzenie się trujących nitrozoamin w peklowanych mięsach, jak i stabilizuje kolor mięsa. Kwas askorbinowy jako jeden z dodatków do żywności posiada symbol E300. Jako przeciwutleniacze stosuje się również jego sole lub estry. Uważa się, że kwas askorbinowy oraz jego sole i estry dodane do żywności są substancjami prozdrowotnymi, ponieważ ich działanie na organizm jest identyczne jak naturalnej witaminy C.

WYSTĘPOWANIE WITAMINY C W ŻYWNOŚCI

Witamina C występuje głównie w produktach roślinnych: owocach, warzywach i ziołach. Jej zawartość w naturalnych produktach jest jednak zmienna, zależy od gatunku, odmiany, pory roku, warunków agrometeorologicznych, sposobu przechowywania i przygotowania potraw. Dowiedziono, że zawartość witaminy C może się różnić w regionalnych odmianach roślin w zależności od kraju pochodzenia. Przykładem mogą być banany, które w Pakistanie są uznawane za bogate w kwas askorbinowy, zaś w Stanach Zjednoczonych uchodzą za ubogie źródło tej witaminy. W związku z tym tabelaryczne zestawienia zawartości witaminy C w surowcach roślinnych wg różnych autorów mogą się nawet znacznie różnić.

Wśród innych surowców roślinnych charakteryzujących się dużą zawartością witaminy C na szczególną uwagę zasługują: rokitnik (do 900 mg witaminy C/ 100 g świeżej masy produktu), ziele pokrzywy (do 600 mg), cytryniec chiński (do 580 mg), liście lebiodki pospolitej (do 565 mg) oraz szczypiorek (do 524 mg). Witaminę C można znaleźć również w organach zwierząt: mózgu, nerkach i wątrobie. W mleku i mięsie znajdują się jej śladowe ilości lub jej brak.

Źródłem kwasu askorbinowego mogą być również miody. Buba i wsp. wykazali, że miody pochodzące z północno-wschodniej Nigerii zawierają od niespełna 19 do ponad 25 mg witaminy C w 100 g. W Polsce do głównych źródeł witaminy C zaliczane są ziemniaki oraz warzywa kapustne, przede wszystkim ze względu na powszechne i wysokie spożycie.

Procesy technologiczne z zastosowaniem wysokiej temperatury, np. suszenie konwekcyjne, odgrzewanie potraw, ale także zbyt szybkie rozmrażanie wpływają na przyspieszony rozkład witaminy C. Straty witaminy C podczas obróbki kulinarnej mogą sięgać od 20% podczas przygotowywania suró- wek, aż do 50% w przypadku gotowania warzyw. Z powodu bardzo dobrej rozpuszczalności witaminy C w wodzie podczas gotowania surowców roślinnych następuje wymywanie i przechodzenie tej witaminy do wywaru. W związku z tym, aby zminimalizować straty witamin rozpuszczalnych w wodzie, m.in. witaminy C, zaleca się gotowanie warzyw na parze. Również długie przechowywanie warzyw i owoców oraz przetworów, zwłaszcza w nieodpowiednich warunkach, prowadzi do szybkiej utraty tej witaminy. Niewłaściwe przechowywanie ziemniaków powoduje, że mogą one tracić do 15% witaminy C miesięcznie. W celu zachowania jak największej ilości witaminy C w żywności zalecane jest jej utrwalanie poprzez mrożenie lub kiszenie. Ważną rolę w przyspieszaniu utleniania witaminy C odgrywają również enzymy z grupy oksydaz (oksydaza polifenolowa i askorbinianowa oraz peroksydaza), które występują w niektórych surowcach roślinnych. Wyraźnie uaktywniają się one w uszkodzonych tkankach roślinnych, więc w przetwarzanych surowcach (przeciery, pulpy) straty następują bardzo szybko.

ZAPOTRZEBOWANIE ORGANIZMU NA WITAMINĘ C

Zapotrzebowanie na witaminę C jest zróżnicowane i zależne od wielu czynników, takich jak wiek, płeć i stan fizjologiczny. (…) Zwiększone zapotrzebowanie na witaminę C występuje u osób z nadciśnieniem tętniczym, palących papierosy (o 40 mg większe zapotrzebowanie niż u osób niepalących), alkoholików, diabetyków, kobiet w ciąży i karmiących, a także u ludzi stosujących pewne leki i będących pod wpływem ciągłego stresu. Wzrasta przy ciężkim, długotrwałym wysiłku fizycznym, podczas wymiotów, braku łaknienia oraz zaburzeń czynności jelit.

Ważniejsze objawy niedoboru kwasu askorbinowego to gnilec (szkorbut), występujący obecnie bardzo rzadko jako stan głębokiego niedoboru tej witaminy. Hipowitaminoza objawiać się może osłabieniem organizmu, zwiększoną podatnością na infekcje i zmęczenie, zmniejszeniem wydolności fizycznej, pogorszeniem gojenia się ran, krwawieniem dziąseł, zaburzeniami w tworzeniu kolagenu oraz upośledzeniem wszystkich innych procesów, w których witamina C jest niezbędna i bierze udział. Dodatkowo długotrwałe niedobory witaminy C potęgować mogą powstawanie zmian aterogennych, nowotworowych oraz miażdżycowych, a także podwyższać ciśnienie tętnicze krwi. Osoby starsze, w podeszłym wieku, alkoholicy, ludzie palący papierosy oraz zażywający niektóre leki (np. aspirynę, sulfonamidy, barbiturany) należą do grupy narażonej na niedobory witaminy C. (…).

Wyniki prac naukowych wskazują, że witamina C odgrywa niezwykle istotną rolę w przeciwdziałaniu oraz leczeniu wielu poważnych chorób, w tym również nowotworowych. Należy o tym pamiętać, uwzględniając źródła tej witaminy w codziennej diecie.

Katarzyna Janda, Magdalena Kasprzak, Jolanta Wolska, Witamina C – budowa, właściwości, funkcje i występowanie, Pom J Life Sci, 2015, 61, 4, s. 419-425.

PIŚMIENNICTWO
1. Szczypka M., Gajewska J.: ABC witamin i minerałów. Egros, Warszawa 2000, 38–42.
2. Moszczyński P., Pyć R.: Biochemia witamin. Witaminy lipoϐilne i kwas askorbinowy. Część II. PWN, Warszawa 1999, 112–136.
3. Kleszczewska E.: Biologiczne znaczenie witaminy C ze szczególnym uwzględnieniem jej znaczenia w metabolizmie skóry. Pol Merkur Lekarski. 2007, 138 (23), 462–465.
4. Nowak R.: Natura – niedoceniane źródło kwasu askorbinowego. Post Fitoter. 2004, 1, 14–18.
5. Maćkowiak K., Torliński L.: Współczesne poglądy na rolę witaminy C w fizjologii i patologii człowieka. Now Lek. 2007, 76 (4), 349–356.
6. Chatterjee I.B., Majumder A.K., Nandi B.K., Subramanian N.: Synthesis and some major functions of vitamin C in animals. Annals of the New York Academy of Sciences, Second Conference on Vitamin C, September 1975, 258, 24–47.
7. Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu. Ed. J. Gawęcki. PWN, Warszawa 2010, 271–276.
8. Roth K., Streller S.: Vitamin C deϐiciency – part 4. Chemie in Unserer Zeit/ Wiley -VCH 2014, DOI: 10.1002/chemv.201400023.
9. Chemia żywności – odżywcze i zdrowotne właściwości składników żywności. Ed. J. Gawęcki. Wyd. Nauk. -Tech., Warszawa 2007, 34–37.
10. Miktus M.: Witaminy – część II: ogólna charakterystyka witaminy C. Żyw i Zdr. 2000, 3, 1 (12), 1–4.
11. Farbstein D., Kozak -Blickstein A., Levy A. P.: Antioxidant vitamins and their use in preventing cardiovascular disease. Molecules. 2010, 15 (11), 8098–8110.
12. Grajek W.: Rola przeciwutleniaczy w zmniejszaniu ryzyka wystąpienia nowotworów i chorób układu krążenia. Żywność Nauk. Technologia. Jakość. 2004, 1 (38), 3–11.
13. Zhang P. Y., Xu X., Li X. C.: Cardiovascular diseases: oxidative damage and antioxidant protection. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2014, 18 (20), 3091–3096.
14. Piasek A., Bartoszek A., Namieśnik J.: Substancje pochodzenia roślinnego przeciwdziałające kardiotoksyczności towarzyszącej chemioterapii nowotworów. Postępy Hig Med Dośw. 2009, 63, 142–158.
15. Szymańska -Pasternak J., Janicka A., Bober J.: Witamina C jako oręż w walce z rakiem. Onkol Prakt Klin. 2014, 7 (1), 9–23.
16. Sroka Z., Gamian A., Cisowski W.: Niskocząsteczkowe związki przeciwutleniające pochodzenia naturalnego. Postępy Hig Med Dośw. 2005, 59, 34–41.
17. Normy żywienia dla populacji polskiej – nowelizacja. Ed. M. Jarosz. Instytut Żywności i Żywienia, Warszawa 2012, 106–107.
18. Tabatabaei -Malazy O., Nikfar S., Laridżani B., Abdollahi M.: Influence of ascorbic acid supplementation on type 2 diabetes mellitus in observational and randomized controlled trials; a systematic review with meta-analysis. J Pharm Pharm Sci. 2014, 17 (4), 554–582.
19. Dmowski P., Śmiechowska M., Prystupa A.: Aktywność antyoksydacyjna wybranych naparów Ilex paraguariensis dostępnych na rynku Trójmiasta. Bromat Chem Toksykol. 2011, 3, 620–624.
20. Yuan M., Jia X., Ding C., Yuan S., Zhang Z., Chen Y.: Comparative studies on bioactive constituents in Hawk tea infusions with different maturity degree and their antioxidant activities. Sci World J. 2014, http://dx.doi. org/10.1155/2014/838165.
21. Skalozubova T., Reshetova V., Sorokina A., Markaryan A., Glazkova I.: Leaves of common nettle (Urtica dioica L.) as a source of ascorbic acid (Vitamin C). World Appl Sci J. 2013, 28 (2), 250–253.
22. Grimm H.U.: Chemia w pożywieniu. Jak działają dodatki do żywności i dlaczego nam szkodzą. Vital, Białystok 2014, 169–170.
23. Peckenpaugh N. J.: Podstawy żywienia i dietoterapia. Wyd. Urban & Partner, Wrocław 2011, 107–109.
24. Buba F., Gidado A., Shugaba A.: Analysis of biochemical composition of honey samples from North -East Nigeria. Biochem Anal Biochem. 2013, 2 (3), 139. doi: 10.4172/2161 -1009.1000139.
25. Burdurlu H.S., Koca N., Karadeniz F.: Degradation of vitamin C in citrus juice concentrates during storage. J Food Eng. 2006, 74 (2), 211–216. 26. Nemo O.: Witaminy – prawda i mity. http://www.biotechnologia.uni. opole.pl/biblioteka/docs/WITAMINY -PRAWDA -I -MITY.pdf (4.07.2015).