Kwas askorbinowy
grupa izomerów Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Kwas askorbinowy, witamina C, E300 (łac. acidum ascorbicum) – organiczny związek chemiczny z grupy nienasyconych alkoholi polihydroksylowych. Jest niezbędny do funkcjonowania organizmów żywych. Dla niektórych zwierząt oraz ludzi jest witaminą, czyli musi być dostarczany w pożywieniu. Jest także przeciwutleniaczem stosowanym jako dodatek do żywności[8].
| |||||||||||||||||||||||||||
 | |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||
| Wzór sumaryczny |
C6H8O6 | ||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Masa molowa |
176,13 g/mol | ||||||||||||||||||||||||||
| Wygląd |
biały lub prawie biały, krystaliczny proszek lub bezbarwne kryształy, ciemniejące na świetle i powietrzu[1] | ||||||||||||||||||||||||||
| Identyfikacja | |||||||||||||||||||||||||||
| Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||
| PubChem | |||||||||||||||||||||||||||
| DrugBank | |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||
| Podobne związki | |||||||||||||||||||||||||||
| Pochodne sole | |||||||||||||||||||||||||||
| Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa) | |||||||||||||||||||||||||||
| Klasyfikacja medyczna | |||||||||||||||||||||||||||
| ATC | |||||||||||||||||||||||||||
Budowa i właściwości chemiczne
Podsumowanie
Perspektywa
Występuje naturalnie jako związek o konfiguracji L w łańcuchu bocznym i konfiguracji D układu furanowego. Pod wpływem metanolowego roztworu NaOH ulega epimeryzacji do kwasu erytrobowego (kwasu D-izoaskorbinowego, E315), różniącego się konfiguracją łańcucha bocznego[9].
Kwas L-askorbinowy bywa niepoprawnie nazywany „lewoskrętną witaminą C” ze względu na mylenie konfiguracji względnej z aktywnością optyczną[10][11]. W rzeczywistości kwas L-askorbinowy skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawą stronę ([α]20D ≃ +20°). Natomiast kwas D-askorbinowy jest przeciwutleniaczem, ale oprócz tego nie ma znaczenia biologicznego – nie działa jako kofaktor, więc nie jest witaminą[12][11][13].
kwas L-askorbinowy (R,S) (1a), kwas D-askorbinowy (S,R) (1b)
kwas L-izoaskorbinowy (S,S) (2a), kwas D-izoaskorbinowy (R,R) (2b)
Charakter kwasowy mają grupy hydroksylowe w pozycjach 3 i 4, zwłaszcza grupa 4-OH, której pKa wynosi 4,17[9]. Anion powstały po dysocjacji protonu z grupy 4-OH jest stabilizowany przez rezonans chemiczny:
Jest bardzo nietrwała, łatwo ulega rozpadowi pod wpływem tlenu i wysokiej temperatury[14].
Występowanie i synteza
Podsumowanie
Perspektywa
Biosynteza
Kwas L-askorbinowy występuje naturalnie w wielu organizmach roślinnych i zwierzęcych[8]. W obu królestwach substratem do biosyntezy tego związku jest D-glukoza, jednak przebiega ona w różny sposób. U roślin glukoza jest utleniana w pozycji C-2, po czym następuje epimeryzacja atomu C-5 i kolejne utlenianie, w pozycji C-1. U zwierząt szlak metaboliczny przebiega przez kwas glukuronowy, po czym następuje inwersja szkieletu węglowego, w efekcie czego atomy C-1 i C-6 glukozy stają się odpowiednio atomami C-6 i C-1 kwasu askorbinowego[9].
Niezdolność do syntezy
U szeregu zwierząt, między innymi naczelnych, a także odległych gatunkowo świnek morskich[8][15][16] lub ryb doskonałokostnych (należą do nich pstrąg tęczowy i karp), kwas askorbinowy musi być dostarczany w pożywieniu, gdyż ich organizmy go nie wytwarzają. U naczelnych jest to efektem mutacji w genie odpowiedzialnym za wytwarzanie oksydazy L-gulono-γ-laktonowej (GLO), która w wątrobie katalizuje ostatni etap biosyntezy kwasu askorbinowego z D-glukozy, tj. utleniania L-gulonolaktonu[15][16]. Szacuje się, że unieczynnienie tego genu nastąpiło około 60–75 mln lat temu, wkrótce po rozdzieleniu się małp właściwych i małpiatek[16]. Natomiast u ryb doskonałokostnych oprócz mutacji w GLO obecne są też inne mutacje uniemożliwiające syntezę witaminy C; niezdolność do wytwarzania tego związku pojawiła się u nich ok. 200 mln lat temu[16][17][18].
Produkcja
Większość kwasu askorbinowego produkowanego przemysłowo jest wytwarzana metodą opracowaną w 1934 przez Reichsteina i Grüssnera[19], w której substratem jest także naturalna D-glukoza[9].
Źródła w pożywieniu
Podsumowanie
Perspektywa
Witamina C zawarta w pożywieniu należy do najbardziej wrażliwych na działanie czynników zewnętrznych witamin, niszczy ją (utlenianie) wysoka temperatura, wystawienie na dostęp światła oraz na bezpośredni kontakt z powietrzem[20].
Rola w organizmie człowieka
Podsumowanie
Perspektywa
Jest przeciwutleniaczem[30][31]. Aktywuje wiele enzymów[8], wpływa na syntezę kortykosteroidów[30][31] oraz niektórych neuroprzekaźników[31]. Utrzymuje prawidłowy stan tkanki łącznej[30][32] (jest niezbędny w biosyntezie kolagenu[14][31][33][32]), wzmacnia dziąsła i zęby, zabija bakterie wywołujące próchnicę zębów[33]. Wzmacnia odporność organizmu na infekcje[14][31][33][32]. Ułatwia gojenie się ran[32]. Stabilizuje psychikę[33]. Bierze udział w rozkładzie tyrozyny, w syntezie kwasów żółciowych z cholesterolu, oraz w syntezie karnityny[34]. W komórkach wątroby nasila syntezę cytochromu P450 niezbędnego do unieszkodliwiania toksyn[34]. Ma również wpływ na zachowanie prawidłowego potencjału oksydacyjnego w komórce[potrzebny przypis]. Od dawna znane jest zwiększenie wchłaniania żelaza[14][30][33] i hamowanie tworzenia nitrozoamin z azotanów i amin w żołądku[34].
Badania wskazują brak wpływu zażywania witaminy C na ryzyko pojawienia się przeziębienia oraz mały wpływ na czas jego trwania (skrócenie czasu o 14% dla dzieci i 8% dla dorosłych). Wyjątkiem była grupa uczestników maratonów, narciarzy i żołnierzy przebywających w bardzo niskich temperaturach lub poddanych intensywnemu wysiłkowi fizycznemu, u których zaobserwowano 50% zmniejszenie występowania przeziębienia przy zażywaniu 2 g witaminy C dziennie[35].
W celu utrzymania jej maksymalnego stężenia w osoczu i tkankach wymagane jest przyjęcie od 100 do 200 mg na dobę[34], żeby uniknąć objawów wystarczy także 75 mg/dzień[36][37]. Zwiększone zapotrzebowanie na witaminę C jest w ciąży i laktacji, w czasie antybiotykoterapii, hemodializy[34]. Obserwuje się zbyt małą podaż witaminy C u seniorów[34]. Organizmy większości zwierząt i roślin wytwarzają ten związek. Wyjątkiem są małpy człekokształtne (w tym człowiek), świnki morskie i niektórych gatunków nietoperzy (ze względu na mutację i utratę enzymu: oksydazy L-gulonolaktonowej), którym musi być ona dostarczona z zewnątrz[38].
| Zalecane dzienne spożycie wit. C mg/dzień[34] | |
|---|---|
| 150 | kobiety karmiące |
| 150 | palacze |
| 100 | >13 lat |
| 90 | 10–12 lat |
| 80 | 7–9 lat |
| 70 | 4–6 lat |
| 60 | 1–3 lat |
Skutki niedoboru
Szkorbut[8][14][30][31][33][32] (krwawienie i owrzodzenie dziąseł, wypadanie zębów)[30][32], kruchość i pękanie naczyń krwionośnych[30][31][33], osłabienie odporności organizmu[30][33][32], obrzmiałe i bolesne stawy[30], nieprawidłowe zrastanie się kości, powolne gojenie się ran[31][32].
Zachodnie społeczeństwa przeważnie spożywają więcej witaminy C w diecie, niż jest niezbędne do wystąpienia klinicznych objawów szkorbutu[39].
Na jej niedobór cierpią palacze tytoniu, dlatego w wielu krajch normy spożycia dla osób palących zostały podwyższone[34].
Skutki nadmiaru
Dla witaminy C nie są znane objawy hiperwitaminozy: nie obserwowano skutków ubocznych przyjmowania dawek sięgających 10g/dzień[34]. Nadmiar wydalany jest z organizmu przez nerki, jednak w przypadku przyjęcia jednorazowo megadawki (>3 g) większe ilości wydalane są z kałem[34].
Suplementacja
Podsumowanie
Perspektywa
Badania naukowe nad potencjalnymi pozytywnymi skutkami zdrowotnymi suplementacji witaminą C dostarczają sprzecznych wyników. Badanie przeprowadzone przez U.S. Preventive Disease Task Force nie wykazało dowodów na ochronny wpływ suplementacji witaminą C przeciwko rozwojowi chorób układu krążenia i nowotworów[40]. Nie udało się także klinicznie udowodnić wpływu witaminy C na długość życia[41].
Zapobieganie rozwojowi nowotworów
W 2 badaniach z 2009 roku nie stwierdzono wpływu spożywania witaminy C na ryzyko rozwoju raka płuc i na śmiertelność w tej chorobie[42]. Metaanaliza z roku 2014 wykazała słabą zależność pomiędzy suplementacją witaminą C a zmniejszoną zachorowalnością na raka płuc[43]. Kolejna metaanaliza nie wykazała związku witaminy C z ryzykiem zachorowania na raka prostaty[40].
W celu oszacowania wpływu suplementacji witaminą C na zapadalność na nowotwór jelita grubego przeprowadzono dwie metaanalizy. Jedno z badań wykazało słabą zależność pomiędzy konsumpcją witaminy C a zmniejszoną zapadalnością na tę chorobę. Drugie nie wykazało takich zależności[44][45].
Analiza metadanych z 2011 nie potwierdziła, że witamina C zapobiega rozwojowi nowotworów piersi[46], ale kolejne badanie wykazało, że witamina C może mieć związek ze zwiększoną przeżywalnością u pacjentek już chorych[47].
Terapia nowotworów
Witamina C, podawana dożylnie w formie askorbinianu sodu, wykazuje działanie cytotoksyczne wobec nowotworów i jest wskazywana jako potencjalny lek przeciwnowotworowy. Autorzy uznali wyniki za obiecujące i uzasadniające kontynuowanie badań klinicznych[48][49][50].
Choroby układu krążenia
Metaanaliza z 2013 roku nie wykazała wpływu suplementacji witaminą C na zmniejszenie ryzyka zawału, wylewu, śmierci w wyniku choroby układu krążenia ani śmierci ogółem[51]. Kolejna analiza wykazała jednak odwrotną zależność pomiędzy witaminą C a ryzykiem wylewu[52].
Metaanaliza 44 badań klinicznych wykazała istotny pozytywny wpływ suplementacji dobowymi dawkami witaminy C powyżej 500 mg na funkcje śródbłonka. Wykazano, że efekt ten był silniejszy u osób o zwiększonym ryzyku zapadania na choroby układu krążenia[53].
Choroby przewlekłe
Nie wykazano wpływu suplementacji witaminą C na leczenie reumatoidalnego zapalenia stawów[54].
Badania badające wpływ witaminy C na rozwój choroby Alzheimera osiągnęły sprzeczne wyniki[55][56]. Utrzymywanie zdrowego spożycia witaminy C w diecie jest prawdopodobnie istotniejsze niż suplementacja[57].
Badanie efektu spożywania dawek witaminy C przekraczających RDA nie wykazało jej istotnego wpływu na zapobieganie i hamowanie rozwoju zaćmy starczej[58].
Przeziębienie
Wpływ witaminy C na leczenie przeziębienia był obiektem wielu badań naukowych. Wykazano, że nie jest ona skuteczna w zapobieganiu, czy leczeniu przeziębienia poza szczególnymi przypadkami (zwłaszcza u osób uprawiających intensywnie sport w zimnym otoczeniu)[59][60]. Rutynowa suplementacja witaminą C nie redukuje prawdopodobieństwa zachorowania ani nasilenia przeziębienia w ogólnej populacji, ale może zredukować długość trwania choroby[59][61].
COVID-19
Podanie dużych dawek askrobinianu sodu dożylnie wpływa pozytywnie na przebieg COVID-19 u osób zakażonych SARS-CoV-2. Zauważono lżejszy przebieg choroby i poprawę saturacji, kwestia wpływu na śmiertelność nie jest jasna i wymaga dalszych analiz[62][63][64].
Zastosowanie w przemyśle spożywczym
Kwas askorbinowy jest przeciwutleniaczem i jako taki jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym, podobnie jak jego sole i estry. Symbole stosowane do oznaczenia tych związków:
- E300 – kwas askorbinowy
- E301 – askorbinian sodu
- E302 – askorbinian wapnia
- E303 – askorbinian potasu
- E304 – estry kwasów tłuszczowych i kwasu askorbinowego
- E304(i) – palmitynian askorbylu
- E304(ii) – stearynian askorbylu
- E315 – kwas izoaskorbinowy (erytrobowy).
Historia
Podsumowanie
Perspektywa
Symptomy szkorbutu opisane zostały po raz pierwszy w relacjach z wypraw krzyżowych. W czasach wielkich odkryć geograficznych (XV–XVI w.) stał się on główną przyczyną śmierci i kalectwa żeglarzy w długich rejsach. Dopiero w roku 1753 szkocki lekarz James Lind odkrył, że chorobie zapobiega i leczy spożywanie soku z owoców cytrusowych[65]. Na początku XX w. odkryto, że świnka morska jest także podatna na tę chorobę i może stanowić model zwierzęcy do jej badań. Umożliwiło to udowodnienie, że rzeczywiście podłożem szkorbutu jest niewłaściwa dieta[66].
Witaminę C wyizolował w 1928 roku węgierski biochemik Albert Szent-Györgyi z bydlęcej kory nadnerczy oraz z soku pomarańczowego i z soku z kapusty, a następnie z papryki. Wykazał, że wyodrębniony związek ma właściwości przeciwszkorbutowe i nadał mu nazwę „kwas heksauronowy” (hexuronic acid). W roku 1933 W.N. Haworth i E.L. Hirst ustalili jego strukturę, a ponadto Haworth oraz niezależnie T. Reichstein i współpracownicy opisali syntezę obu jego enancjomerów. W tym samym roku Szent-Györgyi i Haworth zaproponowali zmianę nazwy związku na „kwas askorbinowy”, aby zobrazować jego właściwości przeciwszkorbutowe[66]. W 1937 obu naukowcom za badania nad witaminą C przyznano Nagrody Nobla[66] – Szent-Györgyi otrzymał ją w dziedzinie fizjologii lub medycyny, a Haworth w dziedzinie chemii.
Uwagi
Przypisy
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.