1人体维生素营养学的几个问题目录1.概述 2.7. 维生素 B122.水溶性维生素 2.8. 泛酸2.1.抗坏血酸（维生素 C） 2.9. 生物素2.2.硫胺素（维生素 B1） 3. 脂溶性维生素2.3.核黄素（维生素 B2） 3.1 维生素 A2.4.烟酸 3.2. 维生素 D2.5.维生素 B6 3.3. 维生素 E2.6.叶酸 3.4. 维生素 K1. 概述维生素是维持人体正常生理功能所必需的一类有机化合物。它们种类繁多，性质各异，基本上可分为水溶性和脂溶性两大类，并具有以下共同特点：维生素或其前体都在天然食物中存在，但是没有一种天然食物能含有人体所需的全部维生素。它们在体内不提供热能，一般也不是机体的 组成部分。它们参与维持机体的正常生理功能，需要量极少，通常以毫克甚至以微克计，但是绝对不可缺少。它们一般不能在体内合成，或合成量太少，不能满足机体需要，必须经常由食物供给。食物中某种维生素长期缺乏或不足，可引起代 谢紊乱，出 现 病理状态，形成维生素缺乏症（avitaminosis）。早期轻度缺乏，尚无明显临床症状时称为维生素不足（hypovitaminosis ）。人类正是在与这些维生素缺乏症作斗争时认识并研究它们的。早在公元七世纪，我国的医学古籍中已有关于维生素缺乏症及其治 疗的记载。隋唐时期的大医学家 孙思邈（581682 年），已知脚气病是一种食2米地区的疾病，可用谷皮熬成米粥来预防和治疗。他 实际上描述的是硫胺素（维生素 B1）缺乏症及其预 防和治疗，国外直至 1642 年才第一次记述到这种病。孙思邈还提出以猪肝治 疗“ 雀目”（夜盲症），涉及的是维生素 A 缺乏症，也属人类对这种病的首 报，他的治 疗方法今天看来也是正确的。对于一些疾病与食物中某些因子缺乏之间更广泛深入的了解，则是十八世纪以后的事了，到二十世纪人们才确定了 这些因子的化学结构，并完成了人工合成。在历史上，维生素缺乏曾经是引起疾病、造成死亡的重要原因之一。它摧毁军队、杀伤船员、甚至毁灭了一些国家。直到 1925 年由于缺乏维生素B12 引起的 恶性贫血，还凶恶地折磨着人类。既使今天， 虽 然有各种商品维生素可供选用，在一些人群中仍 发现有维生素缺乏症。实际上，健康人只要有适当的膳食，无需增补维生素。造成维生素缺乏的原因，除食品中含量不足外，可能是由机体消化吸收障碍或需要量升高所致。食品中维生素不足，除食品本身固有特性因素外，也深受食品贮藏、加工技术的影响。虽然食品加工操作皆可或多或少地 损失 维生素，但 为了食用安全，提高适口性，或延长食品的保存期，这些损失还是值得的。应该指出，并非所有的食品加工皆损失维生素，有的加工反而可提高食品维生素的含量。例如，对玉米进行碱 处理加热，可使机体不能利用的结合型烟酸，变为可利用的游离型烟酸；在炒咖啡时，咖啡中的胡芦巴碱（trigonelline ）可转化成烟酸；豆类发芽，面粉发 酵皆可提高食品的维生素含量。发芽对豆类维生素含量的影响见表 1。2. 水溶性维生素2.1. 抗坏血酸（维生素 C）2.1.1. 化学抗坏血酸又称维生素 C，为高度水溶性的维生素，具酸性和强还原性。3维生素 C 的这些性质源于其内 酯环中与羧基共轭的烯醇式结构。表 1. 发芽对豆类维生素含量的影响（mg /100g 干豆）发芽天数0 1 2 3 4维生素 C豌豆小扁豆蚕豆2.20.91.413.36.05.139.322.532.744.744.663.264.177.575.8核黄素豌豆小扁豆蚕豆0.240.320.950.350.360.400.500.391.33引自：FAO Food and nutrition paper, 20, 1982天然的抗坏血酸为 L-构型。其异构体 D-型的生物活性约为 L-型的10。D- 型抗坏血酸常用于非维生素的目的，如在食品加工时作为抗氧化剂添加于食品。抗坏血酸易脱氢形成脱氢抗坏血酸，因其在体内尚可 还原成抗坏血酸故仍有生物活性，其活性约为 抗坏血酸的 80。抗坏血酸 C3 上的羟基易电离（ pk14.04， 25），释出 H ，产生约 pH 2.5 的酸性溶液；其第二个羟基则很难电离（pk 211.4）。2.1.2. 生理抗坏血酸因能防治坏血病而得名。它在小肠被扩散吸收或主 动吸收，通过血液供机体使用。抗坏血酸 摄取后 23 小时，血液中的浓度达最高；34 小时后即排泄。一部分被代 谢分解，一部分被 转化成抗坏血酸 -硫酸酯，多余部分则以还原型或氧化型抗坏血酸的形式随尿排出体外。抗坏血酸的生理功能，可概括为两个方面：一是参与代谢过 程的羟化反应；一是参与机体的氧化还原反应。抗坏血酸激活羟化酶，促进胶原 组织的形成。前胶原 -肽链上含有大4量脯氨酸和赖氨酸，须在羟化 酶的作用下羟化成羟脯氨酸和 羟赖氨酸，此过程必须有抗坏血酸参与，否 则胶原的形成受阻。以上生理过程阐明后，才对维生素 C 缺乏时伤口愈合缓 慢的原因找到了说明。此外，由色氨酸合成5-羟色氨酸、类固醇化合物的羟化等，也需维生素 C 参与。抗坏血酸参与的氧化还原反应，与谷胱甘 肽密切相关：体内的氧化型谷胱甘肽可使还原型抗坏血酸，氧化成脱 氢抗坏血酸；脱氢 抗坏血酸又可被还原型谷胱甘肽转变为还原型抗坏血酸。 抗坏血酸可使运 铁蛋白中的Fe3 还原成 Fe2 ，促进机体对铁 的吸收。2.1.3. 稳定性抗坏血酸是最不稳定的维生素，温度、pH 、氧、金属离子、紫外 线、x-射线及 -射线等，它自身的初始 浓度、环境中糖和盐的浓度，抗坏血酸与脱氢抗坏血酸的比例等等，皆对 其稳定性产生影响。由于影响因素众多，欲了解其降解途径和各种反应产物的情况， 实际上相当困难。目前对抗坏血酸降解机理的了解，多是在 pH2、高 浓度条件下，以模 拟体系 进行的理化测定和反应动力学分析所得的结果，与机体内的 实际情况有相当距离，但以下几点是可以肯定的：抗坏血酸的氧化降解速度随温度、环 境 pH 而变化，温度高，破坏大；它在酸性条件下稳定，在碱性 环境易分解。2.1.4. 供给量与食物来源人类是动物界中少数不能合成抗坏血酸而必须由食物供给的物种之一。据研究认为，动物合成抗坏血酸的 历史， 应从 3.5 亿年前的两栖 类开始，两栖类由肾脏合成抗坏血酸。到哺乳 类， 则由肝脏来合成。大约 2500 万年前，灵长类和人类的祖先发生基因突变，丧失了 L-古洛糖酸内酯氧化酶（L-gulonolactone oxidase），此酶催化由葡萄糖生成抗坏血酸的最后步骤，由L-古洛糖酸内酯 生成抗坏血酸。由于各种植物都含有大量抗坏血酸可供食用，故该基因突变并未表现出多大影响。还有人认为，这应算作人类营养的5一种进化。对志愿受试者进行的实验和营养调查发现，人体每日 摄取 10mg 抗坏血酸，不仅可预防坏血病，还有治疗效果。考虑到维生素 C 摄入量高些可增进健康，提高机体的抗病能力，加速伤口愈合等作用，WHO 建议的维生素 C 日供 给量为：12 岁以下儿童 20mg，成人 30mg，孕 妇和乳母 50mg。我国维生素 C 的供给量标准见表 5。维生素 C 广泛存在于水果、蔬菜中，大白菜的含量为 1946mg，辣椒的含量高达 100mg以上。水果中以带酸味者含量较高，例如柑桔、柠檬等，含量通常为 4050mg。 红果和枣的含量更高，枣的含量可高达540mg。动物性食品的维生素 C 含量很低，仅肝和肾中含有少量。2.2. 硫胺素（维生素 B1）2.2.1. 化学硫胺素也称维生素 B1，由被取代的嘧啶和噻唑环通过亚甲基相连构成。它广泛分布于动植物界，且以多种形式存在于食品中，包括游离的硫胺素，焦磷酸硫胺素（辅羧化酶）以及它们与各自的脱辅基酶蛋白（pheron；apoenzyme）的结合物等。由于硫胺素含有一个四价氮原子，故显强碱性，在食品通常遇到的 pH环境中完全解离。其嘧啶环上的氨基也可 电离， 电离程度取决于 环境pH（pka4.8）。 噻唑环上的氮可与脱辅基酶蛋白结合，并发挥辅酶的作用。2.2.2. 生理硫胺素在小肠吸收，浓度高时为 被动扩散吸收， 浓度低时为 主动吸收。肠道功能不佳者吸收受阻，尽管食物中硫胺素充足，但仍可能出现硫胺素缺乏症。健康成人体内硫胺素总量约 25mg，不能大量贮存，过量时随尿排出，故需每天从食物摄取。硫胺素于 1936 年即被化学合成，是最早将其功能与中间代 谢联系起6来的维生素。硫胺素在体内参与糖 类代谢，主要以焦磷酸硫胺素（辅羧化酶）的形式，参与 -酮酸的脱羧。若硫胺素不足，则羧化酶活性下降，糖代谢受阻，进而影响糖代谢的方方面面。其中丙酮酸脱羧受阻，不能进入三羧酸循环，不能继续氧化，而在组织中堆积。此时神经组织因供能不足，可出现相应的神经肌肉症状，如多发性神 经炎、肌肉萎 缩及水肿，严重时还可影响心肌和脑的结构和功能。这表明硫胺素与机体的氮代 谢、水 盐 代谢也有关。2.2.3. 稳定性硫胺素属于最不稳定的维生素之一，其 稳定性受温度、 pH、离子 强度及缓冲系统等影响。典型的降解反 应似乎与联结嘧啶和噻唑 两个环的亚甲基的亲核置换有关，因此，强亲 核物质如 HSO3 （亚硫酸盐 ）很容易引起硫胺素的破坏。硫胺素也可被亚硝酸盐钝化， 这可能是嘧啶环上的氨基与 亚硝酸盐反应的结果。由于硫胺素可以多种结构形式存在，故其 总体稳定性必取决于各种 结构形式的相对比例。在特定的 动物性食品，上述比例 还取决于 动物宰杀前的营养状况、屠宰时的生理紧张 状况。硫胺素的稳定性受温度影响显著，温度高，破坏率高。在 pH 5.57.0溶液中加热时，易破坏；但在巴氏消毒的乳中稳定性尚好。在低 pH 值水果饮料中很稳定。硫胺素在干燥 产品中的稳定性好。2.2.4. 供给量及食物来源硫胺素主要参与能量代谢，故其供 给量一般皆按能量营养素的 摄入总量来考虑。若供给量可满足能量代 谢的需要，便能 满足机体其他方面的需要。WHO 的资料表明，膳食中硫胺素低于 0.3mg /1000kcal（72g /MJ）可引起脚气病。大多数脚气病患者膳食中硫胺素的含量都低于 0.25mg 7/1000kcal（60g /MJ）。多数人在膳食硫胺素含量达 0.33mg /1000kcal 后，都有将多余部分排出的情况，表明人体贮存硫胺素的能力有限。既使过去膳食中硫胺素丰富，一旦供给不足，数周后即可出现脚气病。FAO /WHO 1967 年提出的硫胺素日供给量为 0.4mg /1000kcal。我国膳食中糖类的比例往往大于总热量的 70，故 这一标准不适合中国国情，我国的供给量标准见表 5。硫胺素普遍存在于动植物食品中，谷 类、豆 类及肉类中含量 较多，籽粒的胚和酵母是其良好来源。谷类硫胺素含量约 0.20mg，豆类0.50.9mg。动物性食品中以肝、肾、 脑含量较高。干酵母的含量可高达67mg。2.3. 核黄素（维生素 B2）2.3.1. 化学核黄素也称维生素 B2，是带有核醇侧链的异咯嗪（isoalloxazine）衍生物，也可看作是核醇与 6,7-二甲基异咯嗪的缩合物。在生物体内主要以磷酸酯的形式存在于两种辅酶中，即黄素 单核苷酸（FMN ）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD ）。与核黄素结合的酶称为黄酶或黄素蛋白。 该蛋白参与氧化还原过程，在生物氧化（组织呼吸）中起 递氢作用。FMN 是 L-氨基酸氧化酶的组成成分，该酶将 L-氨基酸氧化成 -酮酸。FAD 是琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、甘氨酸氧化 酶及 D-氨基酸氧化酶的组成成分。核黄素呈黄色，加氢后的还原型无色。2