维生素(Vitamin),又称为维他命,就是“维持生命之元素”。它在人体内的含量虽然很少,但是所发挥的生理作用却很大。它是营养素的一种,食物中的成分包括碳水化合物、脂肪、糖类、蛋白质、矿物质、维生素六大类营养素。
发现历史
编辑对于维生素的发现,随着时间推移,越来越多的维生素种类被人们认识和发现,维生素组成了一个大家庭。19世纪末,维生素的发现,实际上也是现代营养学的开端,这和脚气病(beriberi)的一种动物模型的发现不无关系。脚气病是缺乏维生素B₁所导致,患者会感到疲劳,心率不规律,最终会死亡。1897年,荷兰医生克里斯蒂安·艾克曼发现,给鸡喂食精制的大米,它们会逐渐出现脚气病的症状。而给鸡喂食带壳的糙米后,它们会恢复健康。1906年,艾克曼和荷兰医生格里特·格林斯发表了一篇经典治疗脚气病物质的文章,后续被称为维生素B₁,是对维生素这一概念较早的认知之一。1912年,波兰科学家丰克从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质,这种物质则被称为“维持生命的营养素”,简称Vitamin,中文翻译维他命,也称维生素。通常按溶解性质将其分为脂溶性维生素(维生素A、D、E、K)和水溶性维生素(维生素B族、维生素C)。
维生素A的发现:公元前3000多年前,人类对维生素刚开始有认知。古埃及人发现夜盲症可以被一些食物治愈,但是人们并不清楚食物中起医疗作用的物质。1904年,美国科学家爱默麦柯伦以不同的饲养为食实验动物,发生一组生长良好,另一组发育不佳,而且眼睛逐渐失明。1912年,发现治疗干眼症的要素,命名为“脂溶性A”。1931年,开利博士确认维生素的化学结构。1936年,奥图·埃勒斯博士首先提纯出维生素A,同年也出现了人工合成维生素A。在1950年,人工合成出β-胡萝卜素,维生素A才完全解读。
维生素D的发现:1919年英国科学家爱德华·梅兰比认为这是鱼肝油中的维生素A起治疗佝偻病的作用,但是美国教授麦科勒姆发现,鱼肝油中的维生素A被氧化失去功能后,鱼肝油依旧有预防治疗佝偻病的效果。因此,他认为依旧应有另一种脂溶性的维生素存在,于是“维生素D”的名词诞生了。1923年格洛德布拉特等人发现阳光照射过的老鼠,肝脏萃取物可以治疗佝偻症老鼠。因此,维生素D又称为阳光维生素。
维生素E的发现:1924年阿肯色大学Sure首次将该成分命名为维生素E。1936年Evans等从麦胚油中分离出结晶维生素E,命名为生育酚。1938年瑞士化学家Karrer首次合成了这种维生素。
维生素K的发现:1935年达姆做了一系列的胆固醇代谢实验,宣布发现一种新的维生素,并称它为“凝血维生素”,即维生素K。1939年达姆又从紫花苜蓿中提纯了脂溶性维生素K。1940年美国生化学家爱德华·多伊西首先合成了维生素K,并且确定了它的化学式。
维生素B族的发现:维生素B族是一个大家族。其包含维生素B₁、维生素B₂、维生素B₆等。在1925年,美国研究人员确信癞皮症是一种真正的维生素缺乏病,并且指出此维生素在某些方面与维生素B相似,进而开始怀疑维生素B可能不是一种单纯物质。因此,维生素B族的发现开始展开。
维生素C的发现:18世纪,人们发现柠檬与柳橙能用来治疗坏血病。1907年,生化学家霍尔斯特和弗罗利克发现用蔬菜或水果喂养豚鼠可以消除其坏血病症状。20世纪,预防坏血病十五物质终于被研究出来,命名为“抗坏血酸”,也就是维生素C。
主要来源
编辑维生素主要由食物提供。在各类动植物性食物中,均含有丰富的维生素,除此之外,肠道细菌也可合成少量的维生素。
维生素A | 鱼肝油;动物肝脏;深绿色、深黄色蔬菜及水果等。 |
维生素D | 鱼肝油;动物肝脏;蛋黄;牛奶等。 |
维生素E | 麦;米胚中的油脂;蛋;动物肝脏;肉类等。 |
维生素K | 绿色蔬菜等。 |
维生素B₁ | 糙米;瘦肉;牛奶;动物肝脏(腰子);酵母;豆类;牛肉等。 |
维生素B₂ | 牛奶;动物肝脏(腰子、心脏);蛋;瘦肉;麦胚;黄豆;花生等。 |
维生素B₆ | 在动植物中分布很广。肉类;蔬菜;未脱皮的谷物及蛋黄中含量丰富;肠道细菌可合成维生素。 |
维生素B₁₂ | 广泛存在于动物食品中。如肝;肾;瘦肉;鱼和蛋类等食物中。肠道细菌也能合成。 |
维生素B₃ | 广泛存在于动、植物内。在动物内脏;肉类;酵母及谷类中含量丰富。 |
维生素B₁₃ | 根茎类蔬菜;乳浆;酸奶或炼乳的液态部分等。 |
维生素B₁₅ | 啤酒酵母;糙米;全麦;南瓜子;芝麻等。 |
维生素C | 绿色蔬菜;枸杞类水果等。 |
叶酸 | 在绿叶蔬菜;动物肝;酵母;水果中含量也丰富;人类肠道细菌也可合成。 |
泛酸 | 在自然界中广泛存在。如动物肝脏;酵母;豆类等。 |
生物素 | 在自然界分布广泛。如动物的肝;蛋黄;蔬菜;谷类中含量丰富;肠道细菌也能合成生物素。 |
理化性质
编辑各种维生素的化学结构以及性质虽然不同,但他们具有以下共同点:
1.维生素存在于食物中均以维生素原(维生素前体)的形式。
2.维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分,不会产生能量,主要作用是参与机体代谢的调节。
3.大多数的维生素,机体不能合成或合成量不足,必须经常通过食物中获得。
4.人体对维生素的需要量常以毫克(mg)或微克(μg)计算,但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症,对人体健康造成损害。
特点
脂溶性维生素 | 水溶性维生素 |
1.化学组成仅含碳、氢和氧,溶于油脂和脂溶剂,不溶于水。 2.与脂类共同存在,随脂肪吸收,存储在脂肪组织中。 3.排泄效率低,缺乏症状出现缓慢,大剂量摄入时发生中毒。 | 1.化学组成除含碳、氢和氧外,还有氮、硫、钴等元素,溶于水,不溶于油脂和脂溶剂。 2.在满足机体需要后,多余部分随尿排出,且排除效率高,故摄入后一般不会产生蓄积和毒害作用。 3.多数以辅酶或辅基形式参与各种酶系统,在代谢中发挥重要作用。 4.缺乏症状出现较快,毒性小。 |
维生素A
维生素A(别名视黄醇、抗干眼病维生素),呈黄色片状晶体或结晶性粉末,不溶于水和甘油,能溶于醇、醚、烃和卤代烃等大多数有机溶剂。化学性质相对稳定,但暴露于热、光或空气中则会被轻易破坏,通常应避光保存。它不是单一的化合物,而是一系列包括视黄醇(retinol)、视黄醛(retinene)、视黄酸(retinoic acid)、视黄醇乙酸酯(retinyl acetate)和视黄醇棕榈酸酯(retinyl palmitate)等在内的视黄醇及其衍生物。正常成人每天的维生素A最低需要量约为3500国际单位(0.3微克维生素A相当于1个国际单位),儿童约为2000-2500国际单位。
维生素D
维生素D(别名骨化醇、抗佝偻病维生素)是固醇类衍生物,无色晶体,溶于脂肪、脂溶剂及有机溶媒中。化学性质稳定,在中性和碱性溶液中耐热,不易被氧化,但在酸性溶液中则逐渐分解。一般应存于无光、无酸、无氧或氮气的低温环境中。人体日需0.0005至0.01毫克。
维生素E
维生素E又称抗不孕维生素、生育酚、生育维生素,是一种金黄色或淡黄色的黏稠油状物,具有某种温和的特殊气味和味道,相对密度0.947-0.955。与丙酮、乙醚、氯仿或植物油混溶,易溶于乙醇,几乎不溶于水,遇空气及光会发生氧化反应,而变成暗红色。天然存在的维生素E有四种生育酚(α、β、γ、δ)和四种生育三烯酚(α、β、γ、δ)共八种类似物。成年人必须要每日摄入14毫克。
天然维生素E的化学结构中基团
R₁、R₂、CH₃、CH₃、α、CH₃、H、β、H、CH₃、γ、H、H、δ
维生素K
维生素K(别名凝血维生素),由一系列萘醌类物质组成,根据连接的取代基不同,常见的维生素K有三种结构,如下图。天然存在的维生素K是黄色油状物,人工合成的是黄色结晶。对热稳定,但遇光易降解。其萘醌结构可被还原成氢醌,但仍具有生物活性。成人每日维生素K的适宜摄入量为80微克。
维生素B₁
维生素B₁(别名硫胺素、抗脚气病维生素),是最早被人们提纯的水溶性维生素。它极易溶于水、乙醇及绝大多数的酸中,且不溶于脂肪。成人每天需摄入2毫克。
维生素B₂
维生素B₂(别名核黄素、维生素G),最早是从乳浆中发现的一种黄绿色荧光色素,为黄色或橙黄色结晶性粉末,味微苦,微臭,熔点为280 ℃。极微溶于水,几乎不溶于乙醇和三氯乙烷,不溶于丙酮、乙醚和苯。成年人每天应摄入2-4毫克。
维生素B₆
维生素B₆(别名吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺、抗皮肤炎维生素)有升华性,水溶液显酸性。干燥品对空气和光稳定,水溶液可被空气氧化变色,但其酸性溶液较稳定,在中性或碱性溶液中氧化加速,颜色变黄而失效。人体每日需要量约 1.5-2毫克。
维生素B₁₂
维生素B₁₂又称氰钴胺素,为深红色结晶或结晶性粉末,无臭,无味。在210-220 ℃变暗,300-320 ℃分解。无水物极易吸潮,在水或乙醇中略溶,在丙酮、三氯乙烷、乙醚中不溶,并且水溶液呈中性。结晶在干燥条件下稳定,其可被氧化剂或还原剂作用而发生反应。成人每日所需摄入量为2.4微克。
维生素B₃
维生素B₃又称为维生素PP、抗癞皮病因子。包括烟酸(尼克酸)和烟酰胺(尼克酰胺)两种。其提纯物为白色或浅黄色针状晶体或晶体性粉末,无臭或稍带气味,味苦,易溶于水和乙醇,不溶于乙醚,在酸、碱、光、氧或加热条件下不易被破坏,熔点128-131 ℃,沸点150-160 ℃,是水溶性维生素中最稳定的一种。成人的建议每日摄取量是 13-19毫克。
维生素B₁₃
维生素B₁₃又称乳清酸,不溶于酒精,稍溶于水,熔点高于300 ℃,为一种白色结晶性粉末。
维生素B₁₅
维生素B₁₅又称潘氨酸,是抗氧化剂。是一种白色无味吸湿性结晶,溶于水,不溶于丙酮、氯仿、乙醚等有机溶剂。
维生素C
维生素C又称抗坏血酸,为白色无嗅的片状结晶,味酸,久置色渐变微黄,略溶于乙醇,不溶于三氯甲烷或乙醚。固体维生素C较稳定,具有一定耐热性。维生素C易溶于水,在水溶液中易被氧化,不稳定,加热易被破坏。成年人为100mg/日,最多摄入量为1000mg/日。
叶酸
叶酸又称维生素B₉、蝶酰谷氨酸、维生素M,为黄色或橙黄色结晶性粉末,无臭味,易溶于稀碱,溶于稀酸,稍溶于水,不溶于乙醇、丙酮、乙醚和三氯甲烷中。结晶的叶酸对空气和热均甚稳定,但受光和紫外线辐射后则降解,在中性溶液中较稳定。叶酸在紫外光下产生强烈的蓝色荧光。成年人需要量400微克,怀孕期间至少800微克。
泛酸
泛酸又称遍多酸、维生素B₅,为浅黄色的黏性油状物,呈酸性,易溶于水。在中性溶液中对热稳定,对氧化剂和还原剂也极为稳定,但易被酸、碱破坏。成年人每天摄入5毫克,孕妇或哺乳期妇女每天摄入6毫克。
生物素
生物素又称维生素H、维辛素、辅酶R,为无色针状结晶,耐酸而不耐碱,常温稳定,高温或氧化剂可使其失活。自然界存在的生物素至少有两种:α-生物素和β-生物素。成人建议每天摄取 25 -300微克。
生理功能
编辑维生素A的主要生理功能有:维持视觉,降低夜盲症和视力减退的发生,有助于对多种眼疾的治疗;维持上皮结构的完整与健全;促进生长发育;加强免疫力;有一定的抗氧化作用,从而可以清除自由基。
维生素D的主要生理功能有:调节钙、磷代谢,促进肠内钙磷吸收和骨质钙化,维持血钙和血磷的平衡;促进骨骼生长,预防佝偻病;对细胞生长分化的调节;具有免疫调节作用,是一种良好的选择性免疫调节剂。
维生素E的主要生理功能有:是一种强抗氧化剂,能有效地阻止食物和消化道内脂肪酸败,保护细胞免受不饱和脂肪酸氧化产生毒性物质的伤害;提高机体的免疫能力;保持血红细胞的完整性;促进细胞呼吸、保护肺组织免遭空气污染。
维生素K的主要生理功能有:参与细胞的氧化还原过程,并增加肠道蠕动,促进消化腺分泌,增强胆总管括约肌的张力;具有还原性,可以消除自由基,保护食品中其他成分不易被氧化。
维生素B₁的主要生理功能有:辅酶功能;维持神经、肌肉特别是心肌的正常功能以及维持正常食欲,胃肠道的蠕动和消化液的分泌。
维生素B₂的主要生理功能有:促进发育和细胞的再生;促使皮肤、指甲、毛发的正常生长;帮助消除口腔、唇、舌的炎症;增进视力,减轻眼睛的疲劳;帮助脂肪代谢。有助于提高人体免疫力。
维生素B₆的主要生理功能有:帮助蛋白质的代谢和血红蛋白的构成,更重要是促进血红细胞的生成;使维生素B₂、维生素PP在体内发挥作用,促进维生素B₁₂铁、锌的吸收。
维生素B₁₂的主要生理功能有:其活性形式为甲钴胺素和5’-脱氧腺苷钴胺素。因此,根据活性形式的分类,甲钴胺素参与一碳单位代谢;5’-脱氧腺苷钴胺素参与丙酰辅酶A代谢。
维生素B₃的主要生理功能有:作为治疗高脂血症的药物;维生素B₃的主要生理功能有:其活性形式为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADP+)是多种不需氧脱氢酶的辅酶,广泛参与体内各种代谢。
维生素B₁₃的主要生理功能有:促进叶酸及维生素B₁₂的代谢;用作抗贫血和营养强壮剂,适用于高尿酸血症、高胆固醇血症、慢性肝炎、肝硬化等病症的营养与防治。
维生素B₁₅的主要生理功能有:缓解酒瘾,快速消除疲劳;抵抗公害污染物质侵害身体;在人体内与维生素A、E同时摄取,可延长细胞的寿命;使血液中胆固醇值降低;缓解冠状动脉狭窄和气喘症状;防止肝硬化。
维生素C的主要生理功能有:以其还原性参与各种酶促还原反应和羟化反应而发挥其生理功能;参与肾上腺皮质激素的合成;将三价铁离子还原为二价铁离子,增进铁在肠道中的吸收;有助于从循环系统中除去胆固醇
叶酸的主要生理功能有:促进核苷酸中嘌呤环的合成,以及甘氨酸与丝氨酸的互变;影响红血球的成熟;促进生长的效应。
泛酸的主要生理功能有:在反应中参与脂肪酸的合成;参与糖、脂肪和蛋白质的代谢。
生物素的主要生理功能有:是体内多种羧化酶的辅酶,参与体内CO₂固定过程,与多种代谢反应有关;生物素还参与细胞信号转导和基因表达影响细胞周期、转录和DNA损伤的修复。
缺乏症状
编辑人体对维生素的需要量很小,日需要量常以毫克或微克计算,维生素在体内不断代谢失活或直接排出体外。因此,当维生素供应不足或需要量增加时,可引起机体代谢失调,严重者可危及生命,这类疾病称为“维生素缺乏症”。
维生素A | 患夜盲症;出现眼球干燥,畏光,多泪;视觉逐渐模糊;皮肤干燥;皮肤角化明显;严重减弱身体对病菌的抵抗力。 |
维生素D | 虚汗,盗汗;儿童可患佝偻病;成年人则出现骨质软化症和骨质疏松症。 |
维生素E | 红细胞受破坏;神经受损害;营养性肌肉萎缩等症状。 |
维生素K | 体内不正常出血或流血不止;皮肤上出现瘀斑等。 |
维生素B₁ | 易患脚气病;出现消化不良,神经及循环系统症。 |
维生素B₂ | 出现口臭;口角溃疡;唇炎;舌炎;嘴角干裂;鼻翼两侧有白色的脂肪分泌物;失眠;头痛;白内障。 |
维生素B₆ | 贫血;抽筋;头痛;呕吐;暗疮等症状;长期缺乏还会出现抵抗力降低等现象。 |
维生素B₁₂ | 疲倦;精神抑郁;记忆力减退;恶性贫血;头发稀少;呕吐等症状。 |
维生素B₃ | 暴露于阳光的部位产生对称性皮炎;腹泻;痴呆等症状。 |
维生素B₁₅ | 可能导致腺体和神经的障碍、心脏病、肝脏组织抗氧化功能的衰退等。 |
维生素C | 使毛细血管失去韧性变得脆弱;嗜睡;坏血病;伤口愈合缓慢。 |
叶酸 | 舌头红肿;贫血;消化不良;疲劳;头发变白;记忆力减退等。 |
泛酸 | 口疮;记忆力衰退;失眠;腹泻;疲倦。 |
生物素 | 导致白发,脱发;皮肤干裂等。 |
注意事项
编辑对于维生素,切记不可随便服用,应注意食用,并且同时需忌口。如下:
1.如维生素A应忌饮酒;维生素B₁忌食蛤蜊和鱼;维生素B₂忌食高脂肪和高纤维的食物;维生素B₆忌食含硼食物;维生素C忌食动物肝脏。
2.熟悉各种维生素的作用。避免乱用各种维生素,要做到有针对性地补充。
3.掌握好用量和疗程。能维持正常地新陈代谢即可。
4.详细阅读维生素制剂的标签和说明书。
5.尽量选择大厂牌产品。
6.找出病因从根本入手。针对病因积极治疗,不应单独依赖补充维生素。
7.脂溶性维生素最好和脂肪类食物一同食用。服用时吃些肉类、豆类等脂肪含量较高的食物
8.使用维生素制剂需要因人而异。
9.体弱多病、营养不良、正在服药以及喜爱嗜酒的人在补充和服用维生素时应遵医嘱。
10.维生素应储藏在干燥黑暗的地方储藏维生素制剂应避免阳光直接照射,不需要放在冰箱中保存。
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