水溶性维生素
维生素B族
维生素B 复合体(B族)包括:泛酸、烟酸、生物素、叶酸、维生素B1(硫胺素)、维生素B2(核黄素)、吡哆醇(维生素B6)和氰钴胺(维生素B12)。有人也将胆碱、肌醇、对氨基苯酸(对氨基苯甲酸)、泛酸(乙酰辅酶A)、肉碱、硫辛酸包括在B复合体内。构成辅酶并与生化代谢密切相关的维生素。
一、维生素B1(硫胺素)抗脚气病因子,抗神经炎因子
(一)理化性质:怕热,对热非常敂感,温度↑,硫胺素破坏↑,怕碱,在碱性介质中加热易分解。怕二氧化硫和亚硫酸盐,粮库存放,不怕光或酸,对光不敏感,在酸性条件下稳定。硫胺素和其它水溶性维生素一样,在水果蔬菜的清洗、整理、烫漂和沥滤期间均有所损失。在谷类碾磨时损失更大。硫胺素酶,维生素B1鲜鱼和甲壳类体内有,此酶可被热钝化,食前应加热处理。“肉香味”来自维生素B1代谢产物,硫胺素经降解反应生成硫、硫化氢、呋喃、噻吩、 二氢噻吩等物质,是烹调食品中“肉香味”产生的原因。
(二)吸收与代谢:分布:共25~30mg, 以肌肉为主(50%),其次是心脏、大脑、肝脏和肾脏。以TPP、TTP、TDP和TMP形式存在。半衰期:9~18天,故缺乏1~2周时含量明显下降。排泄:在肝脏代谢,主要由尿排出。少数由汗液排出。空肠和回肠吸收,影响维生素B1吸收的因素:1.乙醇(-),2.大量饮茶(-),3.摄入量增加,吸收率下降,4.生食淡水鱼及贝类,破坏维生素B1。
(三)生理功能:维生素B1的活性形式是焦磷酸硫胺素(TPP),TPP是维生素B1主要的辅酶形式。1.维生素B1在糖代谢(有氧氧化)中起重要作用,TPP是 “丙酮酸脱氢酶复合体”的一部分(辅酶),丙酮酸→→乙酰辅酶A;α-酮戊二酸→→琥珀酰辅酶A,促进糖代谢,为细胞,尤其是神经细胞提供能量。TPP是转酮醇酶的辅酶,参与磷酸戊糖途径。2.Vit B1抑制胆碱酯酶的活性,保持神经正常传导功能; 促进肠胃蠕动,增加消化液的分泌,因而能促进食欲。临床上用于治疗消化不良和便秘。
(四)维生素B1缺乏病:脚气病Beriberi,常见原因:摄入不足,如长期细粮,加碱破坏(煮粥加碱),需要量增加,如哺乳,吸收或利用障碍,如慢性腹泻、酗酒、肝肾疾病。脚气病常见类型:1.干性脚气病,2.湿性脚气病,3.Wernick‘s-Korsakoff综合征 (脑型脚气病),4.婴儿脚气病。
安全性:毒性非常低,一般不会引起过量中毒,150mg/d以上出现头痛、头晕、心率失常等。食物来源:谷类(表皮+胚芽),豆类,坚果,肉类。出粉率越高,B1含量越高。
维生素B2(核黄素)最容易缺乏的维生素之一
(一)理化性质:1.黄色,2.怕碱,在酸性介质中稳定,碱性介质中不稳定;3.怕光: 对光非常敏感,在光照下转变为光黄素和光色素,并产生自由基。 【新生儿黄疸光照疗法,胆红素被破坏,B2也被破坏,可引起新生儿B2缺乏】,4.不怕热和氧气。B2对光非常敏感,光黄素是一种强氧化剂。破坏抗坏血酸(VC), 牛奶“日光异味”。
(二)吸收和代谢:分布于各组织,但以肝脏、肾脏和心脏含量较高。体内总量不明,但据估计能维持机体2~6周代谢需要。影响维生素B2吸收的因素:1.吸收率,动物性食物>植物性食物;2.胃酸和胆汁(胆盐)(+);3.抗酸药物(-);4.乙醇(-);5.锌、铜、铁离子(-)。
(三)生理功能:FAD和FMN是维生素B2的是活性形式。体内活性形式为黄素单核苷酸(FMN),黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),FMN和FAD是体内氧化还原酶的辅基,FMN及FAD是体内氧化还原酶(如脂酰CoA脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶等)的辅基,主要起氢传递体的作用。参与能量代谢、蛋白质代谢和核酸代谢。FMN及FAD还参与维生素B6和 烟酸的代谢。FAD是谷胱甘肽还原酶的辅酶,参与抗氧化系统。FAD与细胞色素P450结合,参与药物代谢。
(四)维生素B2缺乏病:眼炎:视力模糊、怕光、流泪、视力减退、眼易疲劳、角膜充血;口角炎:口角湿白、口角裂开、出血、糜烂、结痂;舌炎:舌肿胀、裂纹、疼痛、萎缩、舌苔厚、“地图舌 ”;唇炎:嘴唇发干、裂、肿胀、出血、溃疡;皮肤症状:引起脂溢性皮炎,鼻翼两侧、脸颊、前额及两眉之间。关于维生素B2缺乏:1.最常见;2.食谱搭配不平衡;3.常与其他营养素缺乏同时发生;4.补充B2时应联合补充多种微量营养素。5.B2在各种食物中广泛存在,但均不突出。故药物补充是有效方法。6.试验性治疗。
(五)机体营养状况评价:1.红细胞谷胱甘肽还原酶活性系数(EGRAC),2.尿负荷试验,3.尿中维生素B2和肌酐比值,食物来源:广泛但都不突出,绿叶蔬菜、酵母、黄豆;动物的肝和心、蛋黄、奶类;肠中细菌可以合成维生素B2,但量不够。
烟酸、维生素PP、尼克酸、维生素B3、抗癞皮病因子
(一)理化性质:尼克酸(nicotinic acid):烟酸,尼克酰胺(nicotinamide):烟酰胺,主要形式。体内活性形式:烟酸胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+,辅酶I),烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+ ,辅酶II)。烟酸是所有维生素中最稳定的,对热、光、酸、碱、氧稳定;在酸性或碱性条件下烟酰胺能转化为烟酸,但活性不失。
(二)吸收和代谢:食物中的烟酸均以NAD和NADP形式存在,经消化后以烟酸的形式吸收,在肝脏重新转化为NAD和NADP。成年人体内的烟酸可以由色氨酸转化而来。效率大致是60:1,且需要维生素B1、B2和B6(最重要)的参与。 但转换能力因人而异,晚期孕妇转换能力3倍于正常妇女。结核病大剂量异烟肼,拮抗维生素B6,引起癞皮病。以玉米为主要食物的地区,易发生癞皮病。在一些植物(如玉米、高粱等谷物)中的尼克酸,与大分子物质结合,不能被吸收利用。用碱(小苏打、石灰水等)处理可使之游离出来,可以吸收。
(三)生理功能:1.NAD+及NADP+是体内多种脱氢酶(如苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶)的辅酶,起传递氢的作用,参与物质和能量代谢。2.与核核酸合成有关(参与磷酸戊糖途径);3.降低血胆固醇 大剂量1、2g烟酸(不是烟酰胺),原理不清,效果有限 副作用是肝损害,高尿酸,加重糖尿病等,4.组成葡萄糖耐量因子(GTF) 铬+烟酸+谷胱甘肽。
(四)缺乏病: 癞皮病,“三D”症状 :1.皮炎dermatitis;2.腹泻diarrhoea;3.痴呆dementia,皮肤症状:对称性色素斑皮疹(与晒斑相似),继之皮肤折叠部分也发生皮炎,发炎部位皮肤变为暗红色戒棕色,色素沉着,有脱屑现象,幵发感染可发生糜烂。口、舌部症状:口腔黏膜溃疡及杨梅舌,幵伴有烧灼感和疼痛。胃肠道的变化: 食欲丌振、消化丌良、呕吏、腹痛、腹泻戒便秘。神经系统症状: 失眼、头痛、抑郁、淡漠、疲劳及並失记忆力,痴呆症。
(五)机体营养状况评价,尿中2-吡啶酮/N-甲基烟酰胺的比值,尿负荷实验,N-甲基烟酰胺与肌酐比值,红细胞NAD含量
(六)参考摄入量(DRIs2013):一部分色氨酸在体内可转化为尼克酸,敀RNI采用尼克酸毫克当量(mgNE)作为单位,mgNE=尼克酸(mg) +1/60色氨酸(mg)。
食物来源:广泛存在于动物和植物性食物中,其良好的来源为酵母、肉类(包括肝)、鱼、全谷、坚果。蛋类和奶类烟酸含量低,但色氨酸含量高。玉米、高粱等谷物中的尼克酸,与大分子物质结合,不能被吸收利用。用碱(小苏打、石灰水等)处理可使之游离出来,可以吸收。
叶酸、维生素B9、维生素Bc、维生素M
(一)理化性质,叶酸(folic acid)又称蝶酰谷氨酸,体内活性形式为四氢叶酸(FH4),烹调时的稳定性,1.怕光(在水中),2.怕酸,3.在食物储存和烹调中一般损失50%~70%,有时可达90%。
(二)吸收和代谢,天然食物中的叶酸是以“多个(7)谷氨酸结合” 形式存在的,需要水解为“单个谷氨酸叶酸吸”才能吸收,生物利用度较低(平均约50%) 。有的高一些(如豆类96%),有的低一些(如莴苣25%)。人工合成的叶酸是喋酰单谷氨酸(一个谷氨酸) 溶解度和吸收性均比天然叶酸好,生物利用度在85%。影响叶酸吸收的因素:维生素C(+),乙醇(-),口服避孕药(-)和抗惊厥药(-),锌缺乏(-)。体内叶酸的存在:人体内叶酸储存量为5~10毫克(一半在肝脏), 可供2、3月消耗。胎儿通过脐带从母体获取叶酸。
(三)生理功能:FH4是一碳单位转移酶的辅酶,参与一碳单位(甲基、亚甲基、甲酰基)的转移。N5、N10 是一碳单位的结合位点。叶酸参与核酸(DNA)的嘧啶和嘌呤的合成。对正常红细胞的形成、生长和发育、成熟有促进作用,亦有促进造血的功能。那些快速生长增殖的组织,如造血细胞、胚胎细胞(胎儿)等,核酸(DNA)的合成非常活跃。所以,叶酸缺乏首先影响这些组织。肿瘤细胞也增殖快,抗叶酸治疗(化疗药“甲氨喋呤”)。叶酸可促进各种氨基酸间的相互转变,如 使丝氨酸转变成甘氨酸, 使苯丙氨酸形成酪氨酸, 组氨酸形成谷氨酸, 同型半胱氨酸转化为甲硫氨酸等。叶酸通过甲硫氨酸代谢影响磷脂、肌酸、神经递质的合成。
(四)叶酸缺乏病:1.胎儿神经管畸形:无脑儿和脊柱裂,神经管:在胚胎发育的早期(受精卵着床后的1~3周)出现的结构。孕妇补充叶酸的实践:2009-2011年中央财政投入3.2亿元,在全国农村地区实施增补叶酸预防神经管缺陷项目,有2356万名农村育龄妇女免费服用了叶酸。神经管缺陷发生率明显下降,2011年全国神经管缺陷发生率为4.5/万,较2000年下降了62.3%,其中农村下降幅度达到72.7%。2009-2011年我国农村地区神经管缺陷发生率的平均下降速率为17.8%【补充叶酸】,其中2011年的下降速率为22.4%【补充叶酸力度最大】,明显高于2000-2009年的年平均下降速率9.6%【未补充叶酸】。孕妇补充叶酸要点:1.孕前(3个月)开始,2.剂量是400—600微克。
2.巨幼红细胞性贫血,巨幼红细胞性贫血,由于血细胞DNA合成障碍所致的一种贫血, 骨髓中红细胞和髓细胞系出现“巨幼变”常见原因:叶酸或维生素B12缺乏。临床表现: 贫血症状、食欲不振、舌炎、体重下降、低热、 四肢远端麻木等。
3.高同型半胱氨酸血症,血液中同型半胱氨酸浓度异常升高(甲硫氨酸循环见后)1.动脉粥样硬化的独立危险因素之一。2.↑高血压风险。3.↑血栓形成风险。4.对孕妇胎儿亦有不良影响。
4.增加某些癌症风险,结肠癌,前列腺癌,宫颈癌,富含叶酸的食物降低这些癌症的风险。
(五)机体营养状况评价,血清叶酸含量(近期摄入情况);红细胞叶酸含量(肝脏储存情况);血浆同型半胱氨酸含量(大于16umol/L为缺乏);组氨酸尿负荷实验。
(六)参考摄入量及食物来源:美国(FNB)1998年报告, 叶酸摄入量用膳食叶酸当量(dietary folate equivalent,DFE)表示,膳食叶酸当量(DFE)的计算公式为: DFE=膳食叶酸+(1.7×叶酸补充剂),食物叶酸的生物利用率仅为50%,而叶酸补充剂与膳食混合时生物利用率为85%,为单纯来源于食物的叶酸利用率的1.7倍。
食物来源:肝脏、肾脏、蛋、柑橘、香蕉、蚕豆、绿豆、坚果、芹菜、花椰菜、莴笋、肠道菌群亦可合成, 但利用很差。临床应用:抗癌药物氨蝶呤和氨甲蝶呤结构与叶酸相似, 抑制二氢叶酸还原酶活性,使四氢叶酸合成减少。 迚而抑制体内,尤其是癌细胞内DNA合成,起到抗癌作用。
维生素B12、钴胺素、甲钴胺
B族维生素中发现最晚的,最初发现服用全肝可控制恶性贫血症状,经20年研究,到1948年才从肝脏中分离出一种具有控制恶性贫血效果的红色【钴的颜色】晶体物质,定名为维生素B12。1963年确定其结构式。1973年完成人工合成。181个原子,在空间呈魔毡状分布,性质极为脆弱,受强酸、强碱、高温的作用都会分解,人工合成困难极大。
(一)理化性质:体内活性形式为甲基钴胺素(甲钴胺)和 5-脱氧腺苷钴胺素。1.浅红色的针状结晶,易溶于水和乙醇。2.在弱酸(pH值4.5~5.0)条件下最稳定,强酸或碱性溶液中分解。3.遇强光或紫外线易被破坏。4.遇热可有一定程度破坏,但短时间的高温消毒损失小。5.普通烹调过程损失量约30%。
(二)吸收和代谢:胃粘膜细胞分泌的糖蛋白内因子(IF)。内因子缺乏导致维生素B12缺乏,需用注射维生素B12治疗。影响维生素B12吸收的因素:老年人(-),胃炎,胃酸过少(-),内因子缺失(胃切除) (-),铁缺乏(-),维生素B6缺乏(-),胃切除,回肠疾病或切除(-),甲状腺功能减低(-),怀孕(+),抗生素(-)。分布于储存肝、肾、骨髓等带有B12特异性受体的组织。体内储存2~3mg,主要储存在肝脏。重复利用: B12由胆汁排出后,大部分被回肠重吸收。
(三)生理功能:VitB12缺乏, ↓甲硫氨酸合成(引起高同型半胱氨酸血症) ↓四氢叶酸再生(引起巨幼红细胞性贫血),Vit B12是N5-CH3-FH4转甲基酶(甲硫氨酸合成酶)的辅酶,催化同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸。5’-脱氧腺苷钴胺素是L-甲基丙二酰CoA变位酶的辅酶,催化琥珀酰CoA的生成。B12缺乏时, L-甲基丙二酰CoA大量堆积,影响脂肪酸的正常合成。 后者影响神经髓鞘质的更新,造成进行性脱髓鞘。 表现为神经疾患。
(四)B12缺乏病:1.巨幼红细胞贫血(即恶性贫血),2.神经系统损害, 精神抑郁、记忆力下降、四肢震颤等神经症状,3.高同型半胱氨酸血症。维生素B12的缺乏常见原因:1.胃切除、萎缩性胃炎(内因子分泌不足),2.慢性腹泻、寄生虫感染(吸收/再吸收不良)3.对氨基水杨酸、秋水仙碱等药物(阻碍吸收),4.严格素食者(摄入不足)。
(五)机体营养状况评价:1.血清维生素B12浓度;2.血清全转钴胺素Ⅱ;3.血清全结合咕啉;4.血清同型半胱氨酸。
食物来源:动物性食物提供B12, 肝、鱼、肉、蛋等富含B12 乳类较少。植物性食物基本不含B12。
维生素C
一、维生素C的理化性质:1.VC显酸性,含有连二烯醇结构,极易溶于水。易从食物的切面等处流失,例如果蔬烫漂、沥滤时的损失。2.维生素C的异构体,比如D-型抗坏血酸(或D异抗坏血酸),也叫红酸。对坏血病无效或仅有很低(10%)抗坏血病活性, 但具有抗氧化作用,广泛应用于食品工业。主要用于肉制品,水果,蔬菜,罐头,果酱,啤酒,汽水,果茶,果汁,葡萄酒等。在肉制品中:作为发色助剂,保持色泽,防止亚硝钠类形成,改善风味,切口不易褪色。L-抗坏血酸亦用于食品工业,VC与疏水化合物的结合使得抗坏血酸具有部分脂溶性,同时又具有水溶性,故还可用作乳化剂。同时具有抗氧化作用。常用于含油食品、食用油、动植物油及高级化妆品中,也可用于各种婴幼儿食品及奶粉中。3.VC稳定性较差,破坏因素:碱(PH)、热(温度)、氧气、光照(紫外线)铜、铁等金属离子(破坏力很大)、VC氧化酶等(破坏力大)、储存(铜、氧等)。保护因素:酸(PH)、生物类黄酮(多酚类、芦丁等)、果胶、淀粉、食盐(减少溶解氧)。4.VC的氧化型和还原型,抗坏血酸分子中C2和C3羟基可以氧化脱氢生成脱氢抗坏血酸, 后者也可以加氢还原,具有抗坏血病活性。VC参与体内氧化还原反应。
破坏VC的酶主要有VC氧化酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、细胞色素氧化酶和漆酶(laccase)等5种。后4种都含有金属铜。所有酶均不耐热。在完整的水果中,酶与底物在细胞中是隔开的,因此酶并不能产生作用;然而当水果受机械损伤(包括榨汁)、腐烂或成熟会导致细胞组织破坏,酶与底物接触使维生素降解。用蒸汽热烫法或加热法可以钝化蔬菜中的酶的活性;脱气或在低温下放置一段时间也可抑制酶的活性,因而可降低VC的损失。由于亚硫酸盐可与过氧化氢反应,这样就可以加入亚硫酸盐保护VC的进一步氧化;萝卜、黄瓜、白菜含有较多VC氧化酶。
二、VC的消化吸收和代谢:人体不能合成VC,大部分动物可利用葡萄糖合成VC。葡萄糖→葡萄糖醛酸→葡萄糖酸→L-古洛糖酸→L-葡乳糖(葡萄糖酸内酯)→L-维生素C。人类等灵长类缺乏上述途径中一步关键酶———古洛糖酸内酯氧化酶(GLO),豚鼠、水豚、鲑鱼、燕子和蝗虫等动物也因缺乏该酶而不能合成VC。在小肠远端被主动吸收, 吸收率70%~100%。天然或合成VC均如此。大剂量摄入时,未吸收的VC引起腹泻(轻泻作用)。内脏组织含有较多VC。VC在人体内可达到饱和状态(大约1.5g)。 超过的部分直接通过尿液排出。VC在体内分解为草酸(5%~10%,必须)、 苏糖酸、木糖、VC硫酸酯、CO2等。
三、VC的生理功能:
(一)VC抗氧化,1.清除各种自由基或活性氧;2.防止血浆脂类与LDL的过氧化;3.防止DNA氧化损伤(突变)4.恢复E维生素的抗氧化活性(协同作用)5.恢复谷胱甘肽的抗氧化活性(保护巯基酶)6.保护类黄酮活性(互相保护)。
(二)VC是一些羟化酶的辅酶,1.VC与胶原蛋白合成(结缔组织),VC主要作用在粗面内质网“前α肽链”形成过程中。其部分脯氨酸及赖氨酸经羟化酶作用形成“羟脯酰胺残基”和“羟赖酰胺残基”。【它们在细胞外将进一步共价交联】VC是上述羟化酶的辅助成分之一。胶原蛋白的合成:先在细胞内粗面内质网上以mRNA为模板合成“前胶原”(前α肽链);然后经高尔基复合体从细胞中分泌出来,进入细胞外并成为“原胶原”(α肽链,稍短);最后,原胶原分子间共价交联,形成韧性较大的胶原纤维(胶原蛋白)。缺乏VC,胶原蛋白合成不良的后果。坏血病: 毛细血管壁脆弱,通透性增加,引起不同程度出血。伤口愈合延缓,皮肤老化松弛,影响骨骼健康。2.VC参与胆固醇合成胆酸,胆固醇转变为胆汁酸前,需先进行羟化。维生素C是7α-羟化酶的辅酶;充足的VC供给,对降低血浆胆固醇水平有益。3.VC具有解毒作用,一些脂溶性药物在肝细胞内微粒体酶系统作用下,进行羟化和去甲基化,成为极性化合物后,易于从胆汁和尿中排出解毒。VC影响微粒体酶系统的活性。VC对铅、汞、镉、砷等重金属也有解毒作用!4.VC参与苯丙氨酸→酪氨酸→尿黑酸→黑色素的代谢。5.VC参与苯丙氨酸→酪氨酸→多巴→多巴胺→去甲肾上腺素→肾上腺素;以及色氨酸→5-羟色胺。【这些均为神经递质】
(三)促进营养物质吸收利用,铁:当铁与VC重量比为1:5或1:10时,铁的吸收率可达3~6倍。钙;叶酸。
(四)VC提高免疫力,影响单核吞噬细胞,影响补体、抗体、细胞因子、cAMP,抗氧化作用。
(五)VC抗癌,1.VC阻止亚硝胺等致癌的亚硝基化合物形成。机制是VC与胺类竞争,抢先与亚硝酸盐反应。条件是VC与亚硝酸盐同时存在于胃中,其浓度是亚硝酸盐的2倍。2.阻止联苯胺、萘胺的致癌作用(抗氧化)。
四、VC缺乏病——坏血病:四肢无力、精神消退、烦燥不安、皮肤红肿、肌肉疼痛、精神抑郁。牙龈肿胀出血、鼻衄、皮肤下大片出血。严重时消化道出血、内脏大脑出血等。贫血。骨骼症状,骨质疏松。安全性:一次性口服2~8克可能出现腹泻、腹胀,增加肾结石(草酸钙结石)风险。
五、VC营养状况评价:1.尿负荷试验;2.血浆中VC含量测定(反映近期摄入);3.白细胞中VC含量测定(反映储存情况)。
VC的食物来源:蔬菜,辣椒、番茄、油菜、菜花、卷心菜等;水果,鲜枣、樱桃、草莓、柑橘、柠檬、柚子、猕猴桃等;土豆,远胜其他薯类;豆芽,远胜其他大豆制品;动物性食品中仅肝和肾含有少量, 肉、色、禽、蛋更少。