Дорога к открытию витаминов стоила миллионов жизней, которые унесла цинга — болезнь с непонятными для наших предков симптомами слабости, выпадения зубов и появления странных пятен на теле. Только в XIX веке ученые выяснили, что причина заболевания кроется в отсутствии в рационе человека особых веществ. Позже биологически активное вещество, необходимое для правильного функционирования организма, получило название витамин: «вита» — «жизнь», а «амин» — по названию химической группы.
Победить цингу, а также купировать симптомы многих болезней, связанных с нехваткой в организме человека витаминов, удалось лишь с помощью науки. Важную роль сыграли российские ученые, в числе которых были сотрудники Московского технологического института пищевой промышленности (МТИПП — ныне РОСБИОТЕХ).
ТОП-3 болезней от авитоминоза – чем они опасны?
Цинга
Цинга (дефицит витамина С) преимущественно относилась к морякам, которые брали с собой в дальнее плавание продукты длительного хранения и обходились без овощей и фруктов. У заболевших появлялись вялость, пятна на коже, кровоточивость десен, выпадение зубов, лихорадку. Сейчас заболевание встречается редко, оно очень опасное и приводит к летальному исходу.
В России эпидемии цинги наблюдались последние три столетия, пик которой пришелся на 1849 год, когда от этой болезни погибло более 60 тысяч человек. Цинга была распространена и во время Великой Отечественной войны. В марте 1942 года в блокадном Ленинграде врачи стали выявлять отдельные случаи заболевания цингой, а в последующие два месяца число таких больных стало неудержимо расти. Заболевание диагностировано и среди бойцов действующей армии.
Рахит
Рахит вызывается дефицитом витамина D и кальция. При этом заболевании мышцы и кости становятся мягкими, что может вызвать постоянную деформацию мышц и костей у детей. Об истории болезни практически ничего неизвестно, потому что ее стали изучать только в XIX веке. Рахит был одним из распространенных заболеваний у детей в блокадном Ленинграде. Острая нехватка витаминов и скудный паёк провоцировали общее ослабление организма. По данным медицинских осмотров, до 96% детей страдали дистрофией и рахитом.
Рахит является острой проблемой и сегодня. Особенно эта болезнь часто встречается у детей и младенцев, которые плохо питаются или не выходят подолгу из дома. При грудном вскармливании дети подвергаются большему риску, если у матери этот витамин очень низкий. По данным на 2021 год, в России распространенность рахита (включая его лёгкие формы) составляла 54–66% среди доношенных детей раннего возраста и 80% — среди недоношенных.
«Куриная слепота»
«Куриная слепота» (гемералопия) возникает из-за недостатка витамина А (ретинола). Он участвует в процессе восстановления пигмента родопсина в клетках сетчатки (палочках), необходимого для адаптации зрения в темноте.
Куриная слепота (авитаминоз А) была одним из последствий голода в блокадном Ленинграде. Особенно ощутимо эта болезнь отражалась на разведке: разведчики не могли ночью идти на задание, поскольку в двух шагах ничего не видели. У некоторых людей куриная слепота развивалась так: днём человек видел, а как только световой день заканчивался, уже ничего не видел, даже свет от лампочки.
С кого же началось исследование витаминов в России?
Первым в России стал изучать проблему витаминов педиатр Николай Лунин. В 1880 году он во время защиты диссертации в Тартуском университете ученый рассказал о том, что в пище содержатся вещества, которые помогают предотвратить и вылечить множество заболеваний. Свою гипотезу он подтверждал опытами на мышах. Одну группу ученый кормил натуральным коровьим молоком, а другую — смесью белков, жиров, углеводов и минеральных солей, по составу и в соотношениях полностью соответствующих коровьему молоку.
Вся вторая группа мышей вскоре погибла, что натолкнуло на мысль о том, что в молоке содержатся неизвестные, но необходимые для жизни вещества в крайне малых количествах. Автор пришел к выводу, что для нормального функционирования живого организма помимо белков, жиров, углеводов и воды необходимы некие дополнительные вещества. Научное сообщество восприняло открытие Лунина в штыки, поскольку не могли воспроизвести его эксперимент. Первооткрыватель забыл уточнить источник сахара: позже выяснилось, что в лунинском составе присутствовал тростниковый сахар, а другие исследователи брали плохо очищенный молочный сахар, в котором содержится витамин В.
Несмотря на большой вклад в изучение витаминов Николая Лунина, его открытие долгое время оставалось незамеченным, и Нобелевскую премию получил другой исследователь спустя 49 лет. Это был английский медик и биохимик Фредерик Хопкинс, который стал известным благодаря открытию витаминов, стимулирующих процессы роста. В благодарственной речи на вручении Нобелевской премии он сказал, что, если бы мог, то разделил бы награду с Николаем Луниным.
Витамины – приоритет государства
Промышленное производство витаминов стало разворачиваться в мире в XX веке, поэтому в первой половине столетия появились ученые, которые начали синтезировать эти вещества и предлагать свои разработки предприятиям. Одними из первых стали советские исследователи. Правительство уделяло большое внимание развитию витаминной промышленности и ежегодно выделяло значительные средства на расширение имеющихся производств и создание новых оригинальных цехов.
Советское производство витаминов началось с выпуска витаминных препаратов из натурального сырья в 1930-е годы. Производство концентратов витамина С из шиповника, витамина D2 из дрожжей и каротина из моркови в 1930-е годы наладил Всесоюзный научно-исследовательский витаминный институт (ВНИВИ) под руководством Александра Шмидта.
В 1940-е годы уже был новый запрос на производство синтетических витаминов для поддержания здоровья населения во время Великой Отечественной войны. В эту работу активно включились ученые из Московского технологического института пищевой промышленности. В 1943 году началась подготовка специалистов в области технологии витаминных препаратов (ныне РОСБИОТЕХ), а позднее, в 1950 году была открыта кафедра витаминного производства.
На основании работ советского биохимика Василия Букина и его сотрудников, Ивана Рубцова, Алексея Беэра, было налажено отечественное производство витаминов A, B12, B15, D2, аминокислот 5-метилметионина, лизина, гомосерина, применение их в пищевой промышленности, в лечебной практике и в животноводстве. За разработку и внедрение в промышленность метода производства витаминных рыбных жиров руководитель исследования Василий Букин был удостоен Государственной (Сталинской) премии. Именно он является одним из основоположником советской витаминной промышленности.
Стоит отметить и вклад коллег Василия Николаевича. Например, под руководством Ивана Рубцова в 1959 году были усовершенствованы технологии получения важнейшего витамина – аскорбиновой кислоты (витамина С), разработан способ синтеза натриевой соли L-аскорбиновой кислоты для витаминизации детского питания (молоко и молочные продукты), консервированных фруктов и ягод, мяса. В то время был освоен синтез всех известных витаминов и витаминных препаратов, введены в строй крупные витаминные предприятия: Белгородский витаминный и Болоховский (Тульская область) химические комбинаты, а также значительно увеличены мощности ранее действовавших предприятий. Разработки ученых МТИПП нашли свое применение на Болоховском химкомбинате.
Позже этими же учеными был получен витамин U, применяемый при желудочных заболеваниях, и в 1972 году было организовано промышленное производство на Уфимском витаминном заводе. В 1973 году лицензия на способ производства витамина была продана в Испанию. Разработки по синтезу витаминов А и В1 Ивана Рубцова и Екатерины Агаповой были использованы при организации первого промышленного производства в СССР. Василий Букин и Иван Рубцов нашли способ производства витаминов из отходов бродильных производств, которые стали экономически выгодны для создания кормового препарата В12.
Исследования витаминов переходили из поколение в поколение. Наиболее яркими представителями отраслевой науки конца XX века стали Василий Скурихин, Сергей Шабаев и Алексей Нечаев. Последний – выпускник МГУПП, чья жизнь стала неразрывно связана с нашим университетом. В 1953 году он окончил 1953 году по специальности «Технология и синтез витаминов», после чего проработал на Йошкар-Олинском и Щелковском витаминных заводах. Прошел путь от сменного инженера до начальника цеха, начальника корпуса и, наконец, главного технолога завода. Принимал активное участие в монтаже, пуске, освоении производства на этих первых отечественных предприятиях витаминной промышленности.
Алексей Петрович стал авторов 23 учебников и большого количества учебных пособий, а также более 700 научных статей. Именно он создал в 2001 году Союз Производителей Пищевых Ингредиентов (СППИ), главной целью которого является развитие производства микроингредиентов: (пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств и сырьевых компонентов в РФ до 2030 года.
Современность
Витаминная промышленность – настолько многогранная отрасль, что, несмотря на большое количество открытий, сделанных в XX веке, для современных ученых осталось множество направлений, которые требуют изучения. В XXI веке открыты новые разработки в области витаминов и антиоксидантов, связанные с разными аспектами: витамином D, витаминами группы В, витамином С и антиоксидантами. Разработки ведутся в ФИЦ питания и биотехнологии на базе лаборатории витаминов и минеральных веществ, а также ряда профильных университетов, среди которых Санкт-Петербургский государственный технологический институт, Российский биотехнологический университет, Воронежский государственный университет инженерных технологий, Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, Волгоградский государственный аграрный университет и многие другие.
Кафедра биотехнологии и биоорганического синтеза РОСБИОТЕХа является одной из сильнейших в этом направлении. В современных лабораториях исследованиями в области пищевых добавок и БАД занимаются последователи научной школы Василия Букина, Ивана Рубцова, Алексея Нечаева. Преподаватели и научные сотрудники совершают открытия, полезные обществу, ряд разработок уже внедрен на предприятия. Одна из последних — витаминизированный напиток функциональной направленности на основе сублимированного сока черники. Авторами являются профессор кафедры биотехнологии и биоорганического синтеза Елена Алексеенко, а также аспирантка Наталья Керимова. Продукт актуален для людей, которым недоступны свежие ягоды – тем, кто проживает в сложных климатических условиях и защищает нашу страну в ходе специальной военной операции. РОСБИОТЕХ уже договорился о внедрении разработки с концерном «Калашников», который способствует запуску концентрата в массовое производство.
Исследованиями витаминов занимаются и в бакалавриате. Например, в прошлом году студент 4 курса Иван Видинеев разработал цифровой сервис по подбору и производству витаминно-минеральных смесей для организации условно-персонализированного питания. Научным руководителем выступил заведующий кафедрой Дмитрий Куликов. Стартап-проект студента РОСБИОТЕХа вошел в топ-50 лучших проектов Всероссийского конкурса ВКР и получил финансирование от Стартап-студии РОСБИОТЕХа.
Витаминная история знает уже немало открытый, однако еще очень много предстоит изучить. Например, сегодня крайне перспективно исследование влияния витаминных добавок на развитие онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний.
