Промышленное производство витаминов и витаминизация пищи

В настоящее время витамин А редко получают из рыбьего жира. Современный метод промышленного синтеза витамина А, идентичного природному, - сложный и многоступенчатый процесс.

В маргарин и молоко часто добавляют витамин А. Бета-каротин добавляют в маргарин и многие другие продукты (например, фруктовые напитки, заправки для салатов, смеси для выпечки, мороженое) благодаря его активности витамина А и в качестве естественного пищевого красителя.

 

Химический синтез витамина В1 представляет собой сложный процесс, включающий от 15 до 17 различных стадий. Хотя коммерческое производство тиамина впервые было осуществлено в 1937 году, широкомасштабное производство тиамина было начато только в пятидесятые годы, когда в связи с витаминизацией пищи резко возросла потребность в данном витамине.

Витаминизация белой муки, злаковых, макаронных изделий и риса была начата в США во время Второй Мировой войны (1939-1945), вскоре этому примеру последовали и другие страны. Витаминизация основных продуктов питания практически искоренило в развивающихся странах заболевания, связанные с недостаточностью витамина В.

Витамин В₁₂ производится биотехнологическим методом преимущественно в форме цианокобаламина.

Витамин В₁₂ широко применяется при витаминизации круп и некоторых напитков. Диетические продукты питания, такие как детские продукты и продукты для похудения обогащаются витаминами, и в том числе витамином В₁₂. Обогащение продуктов витамином В₁₂ особенно важно для лиц, употребляющих продукты с низким содержанием данного витамина, таких как строгие вегетарианцы.

 

Рибофлавин может быть получен путем химического синтеза или биотехнологическим методом. Химический синтез представляет собой усовершенствованный процесс, разработанный Куном и Каррером в 1934 году, использующий в качестве исходного материала о-ксилен, D-рибозу и аллоксан. Различные штаммы бактерий и дрожжей применяются для синтеза рибофлавина в коммерческих целях, с использованием дешевых природных материалов и промышленных отходов в качестве питательной среды для микроорганизмов.

Рибофлавин входит в число витаминов, часто добавляемых в белую муку и хлебобулочные изделия для того, чтобы компенсировать их потери при переработке. Он также используется для витаминизации молока, круп и диетических продуктов.

 

Витамины группы В широко используются для обогащения злаковых. Диетические продукты питания, такие как детские продукты и продукты для похудения обогащаются витаминами, в том числе пиридоксином.

 

Бета-каротин часто добавляют в маргарин и фруктовые напитки. В 1941 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (США) установило стандартные нормы добавления витамина А в маргарин; в настоящее время витамин А частично заменен на бета-каротин, который придает привлекательный желтоватый цвет продуктам. В силу своей безопасности бета-каротин признан более подходящим, чем витамин А для использования в целях витаминизации продуктов.

Ислер с коллегами разработал метод синтезирования бета-каротина, который был поставлен на промышленную основу начиная с 1954 года для получения бета-каротина в кристаллической форме.

 

Синтез биотина в коммерческом масштабе основан на методе, разработанном Голдбергом и Штернбахом в 1949 году, и использующем в качестве исходного материала фумаровую кислоту. В результате этого метода получают чистый D-биотин, идентичный природному соединению.

Биотин добавляют к молочным смесям и другим пищевым продуктам для детей и к диетическим продуктам.
Рост хлебопекарных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) находится в зависимости от биотина. Поэтому биотин, в качестве стимулятора роста, добавляется в питательную среду, используемую для ферментирования дрожжей. От биотина также зависят многие из микроорганизмов, применяемых в современной промышленной биотехнологии. Поэтому, в этом качестве, он добавляется в среду роста

В косметике биотин употребляется как компонент составов для ухода за волосами.

 

Синтез аскорбиновой кислоты был осуществлен Райхштейном в 1933 году, а спустя пять лет было осуществлено его промышленное производство. В настоящее время синтетический витамин С, идентичный натуральному, производится на промышленной основе из глюкозы путем химического и биотехнологического синтеза.

В пищевой промышленности аскорбиновая кислота используется в качестве натурального антиоксиданта. Это означает, что добавление аскорбиновой кислоты в пищевые продукты в процессе переработки или перед их упаковкой позволяет сохранить цвет, запах и питательную ценность продуктов. Такое применение аскорбиновой кислоты не имеет ничего общего с ее витаминной активностью. В процессе переработки мяса применение аскорбиновой кислоты позволяет снизить количество добавляемых нитритов и нитритный остаток в готовом продукте. (В желудке нитриты трансформируются в потенциально канцерогенные нитрозомины).

Добавление аскорбиновой кислоты в свежую муку улучшает ее пекарские качества, тем самым экономя 4-8 недель, необходимые для созревания муки после помола.

 

Холекальциферол производится промышленным способом путем воздействия ультрафиолетового света на 7-дегидрохолестерин, получаемый из холестерина различными методами. Эргокальциферол производят подобным образом из эргостерина, экстрагируемого из дрожжей. Исходным материалом для производства кальцитриола является производное холестерина прегненолон.

Во многих странах молоко и молочные продукты, маргарин и растительные масла, обогащенные витамином D, служат основным пищевым источником витамина D.

 

Витамин Е, выделяемый из природных источников, получают путем молекулярной возгонки и в большинстве случае путем последующего метилирования и этерификации пищевых овощных масляных продуктов. Синтетический витамин Е производят из природного растительного материала путем конденсации триметилгидрохинона с изофитолом.

Витамин Е в форме dl-a-токоферола находит широкое применение в качестве противоокислительного средства (антиоксиданта) для стабилизации пищевых масел и жиров и жиросодержащих продуктов питания.

Исследования показали, что витамин Е в комбинации с витамином С снижает образование нитрозоминов (которые, как показали опыты на животных, являются канцерогенами) в беконе более эффективно, чем один витамин С.

Витамин Е используется для местного применения в качестве противовоспалительного средства для увлажнения кожи и предохранения ее от повреждающего воздействия ультрафиолетовых лучей.

 

Фолиевая кислота производится в больших масштабах с использованием химического синтеза. Известны различные процессы ее производства. Большая часть синтетической фолиевой кислоты используется в качестве добавки к корму животных.

Фолиевая кислота добавляется к различным пищевым продуктам, наиболее важными из которых являются зерновые для завтрака, питье, безалкогольные напитки и детское питание.

 

Процесс включает в себя использование моноэфира в качестве менадиола и кислотный катализатор. Очистка желаемого продукта с целью удаления не прореагировавших реагентов и побочных продуктов происходит либо на стадии хинола, либо после окисления.

За исключением специальных продуктов для новорожденных витамин К не добавляют в пищу. Витамин К синтезируется промышленным образом и используется в прописях для новорожденных (100 мг/литр) и лекарственных препаратах для человека.

 

В большинстве случаев ниацин вырабатывается из 3-метилпиридина, хотя известны и другие способы. Это вещество является производным двух углеродных соединений -ацетальдегида и формальдегида или из смеси акролеина с аммиаком. Никотинамид синтезируется посредством окисления аммиаком и частичным гидролизом 3-метилпиридина. При дальнейшем продолжении гидролиза образуется никотиновая кислота.

 

Пантотеновая кислота химически синтезируется в результате реакции конденсации D-пантолактона с бета-аланином. Добавка солей кальция приводит к образованию бесцветных кристаллов пантотената кальция. Пантотенол производится в виде прозрачной, почти бесцветной, вязкой гигроскопической жидкости.

Пантотенат добавляется к различным пищевым продуктам, наиболее важным из которых являются зерновые для завтрака, напитки, диетические продукты и детское питание.

Пантенол часто используется в качестве косметического продукта. В составе средств по уходу за кожей пантенол способствует поддержанию кожи увлажненной и способствует ее питанию, а также - стимулирует рост клеток и восстановление ткани, кроме того он устраняет воспалительные процессы и покраснение кожи. Как увлажнитель и кондиционер в продуктах ухода за волосами, он защищает их и способствует восстановлению повреждений, вызываемых химическими или механическими воздействиями (расчесывание волос, мытье шампунями, завивка, окрашивание и так далее) и способствует блеску волос.