維生素(Vitamins),Yan Zhao (Associate Prof.)Department of Nutrition & Food HygieneHarbin Medical University,1. Overview,Vitamins are a group of organic chemicals with no general link between them, other than that they are needed by the body in small amounts because the body cannot make them for itself.維生素是維持機體生命活動過程所必需的一類微量的低分子有機化合物。種類很多，化學結構各不相同，在生理上既不是構成各種組織的主要原料，也不是體內的能量來源，然而它在能量產生的反應中以及調節機體物質代謝過程中起著十分重要的作用。,分為三個系統按發現歷史順序，以英文字母命名按生理功能命名，如抗壞血酸、抗干眼病維生素和抗凝血維生素等按化學結構命名，如視黃醇、硫胺素和核黃素等,1.1 Nomenclature,Vitamins,Water-soluble,Fat-soluble,1.2 Classification,原因食物供應嚴重不足，如選擇食物不當，食物運輸、加工、烹調、儲藏不當使維生素遭受破壞和丟失吸收利用降低，如老年人，肝、膽疾病患者維生素需要量相對增高,1.3 Deficiency,分類按缺乏原因原發性：膳食中維生素供給不足或其生物利用率過低引起繼發性：生理或病理原因妨礙了維生素的消化、吸收、利用，或因需要量增加、排泄或破壞增多而引起條件性缺乏按缺乏程度臨床缺乏亞臨床缺乏/邊緣缺乏,1.4 Interaction with other nutrients,維生素-其他營養素之間：如B1、B2和尼克酸與能量代謝有密切關系，它們的需要量一般是隨著能量需要量的增高而增加維生素之間：動物實驗表明VE能促進VA在肝內的儲存，VE的抗氧化作用依賴GPx、VC等抗氧化物質的協同作用，而GPx功能又需要Se的存在,維生素A類：含有retinol結構，并具有其生物活性的一大類物質類維生素A(retinoids)：視黃醇和其代謝產物以及合成的類似物The biologically active forms of vitamin A found in animal foods are called preformed vitamin A, including retinol、retinal、 retinoic acid and retinyl esters.,2. Vitamin A-2.1 Chemical property,在植物中不含preformed vitamin A。某些有色植物中含有carotenoids，其中一小部分可在小腸和肝細胞內轉變成視黃醇和視黃醛的類胡蘿卜素稱為維生素A原，如-carotene、-carotene、-cryptoxanthin、-carotene。目前已經發現的類胡蘿卜素約600種，僅有約十分之一是維生素A原，其中最重要的為-胡蘿卜素。相當一部分的類胡蘿卜素不能分解形成維生素A，不具有維生素A的活性。,2.2 Absorption & metabolism,類胡蘿卜素和維生素A在小腸的吸收過程,肝臟是儲存維生素A的主要器官，視黃醇主要以棕櫚酸視黃酯的形式儲存在肝星狀細胞（80%95%）和肝主細胞。腎臟中視黃醇儲存量約為肝臟的1%，眼色素上皮細胞也有少量的視黃醇儲存。 Retinoic acid is the main metabolite of retinol. The main excretory product of both retinol and retinoic acid is retinoyl glucuronide, which is secreted in the bile. 維生素A在體內被氧化成一系列的代謝產物，后者與葡萄糖醛苷結合后由膽汁進入糞便排泄。,2.3 Functions,(1) VisionThe best-characterized function of vitamin A is its role in the retina of the eye.人視網膜的桿狀細胞內含有感光物質視紫紅質，是11-順式視黃醛的醛基和視蛋白內賴氨酸的-氨基通過形成schiff堿縮合而成，對暗視覺十分重要。 暗適應（dark adaptation）：當維生素A不足時，暗適應時間會延長。,(2) Cell growth and differentiation 細胞生長與分化(3) Immunity 免疫功能(4) Synthesis of glucoprotein on membrance surface 細胞膜表面糖蛋白合成(5) Antioxidation 抗氧化作用(6) Anticancer activity 抑制腫瘤生長,2.4 Deficiency & excess,Vitamin A deficiency occurs most often and remains a major problem in large areas of developing world, being the single most common preventable cause of blindness.嬰幼兒和兒童維生素A缺乏的發生率遠高于成人一些疾病，如消耗性疾病、消化道疾病、血吸蟲病和飲酒等，皆可影響維生素A的吸收和代謝,維生素A攝入過量可引起急性、慢性及致畸毒性可引起細胞膜的不穩定和某些基因的不適當表達動物試驗證明，可導致胚胎吸收、流產、出生缺陷大量攝入類胡蘿卜素一般不會引起毒性作用,2.5 Nutritional evaluation,維生素A營養狀況可分為五類：缺乏、較少（邊緣狀態）、充足、過多和中毒 維生素A營養狀況應根據生化指標、臨床表現，結合生理情況、膳食攝入情況綜合予以判定,2.6 Dietary requirements & food sources,膳食或食物中全部具有視黃醇活性的物質常用視黃醇當量(retinol equivalents，RE)來表示總視黃醇當量(gRE)=視黃醇(g)+-胡蘿卜素(g)0.167+其他維生素A原(g)0.084Recommended by CNS in 2000: RNI 800gRE/d for male and 700gRE/d for female adults; UL 3000g/d for adults.Food souces:最好的來源是各種動物肝臟、魚肝油、魚卵、全奶、奶油、禽蛋等,3. Thiamin-3.1 Chemical properties,Thiamin, also known as vitamin B1, is widely known for its role in preventing the deficiency disease beriberi. 硫胺素也稱維生素B1、抗腳氣病因子和抗神經炎因子。易溶于水，微溶于乙醇，故米淘洗或蒸煮時常隨水流失It is easily destroyed by heat or oxidation, especially in the presence of an alkli. 在酸性環境下較穩定，加熱120仍不分解，在中性和堿性條件下遇熱易破壞，所以在烹調食品過程中加堿會造成硫胺素損失。,3.2 Absorption & metabolism,The adult body contains 25 to 30mg of thiamin, about 80% of which is in the form of thiamine pyrophosphate (TPP). Half of the bodys thiamin is within muscle tissue. 成年人體內總量約為2530mg，主要分布在肌肉中，其次為心臟、大腦、肝臟和腎臟中。在體內以不同的磷酸化形式存在，其中大約80%為焦磷酸硫胺素(TPP)。,Thiamin is excreted both unchanged and as metabolites in the urine. It has a relatively high turnover rate in the body; there is really no store anywhere in the body.體內硫胺素的生物半衰期為918d，如膳食中缺乏硫胺素，12周后人體組織中的硫胺素含量就會下降。所以，為維持組織中的正常含量需要定期供給。,3.3 Functions,TPP acts as a coenzyme in two types of reactions: oxidative decarboxylation and transketolation. TPP 是碳水化合物代謝中氧化脫羧酶的輔酶，在體內參與兩個重要的反應非輔酶功能神經組織：硫胺素缺乏時可影響某些神經遞質的合成和代謝；TPP可能具有調控某些離子通道功能，其作用機制與硫胺素磷酸化有關。,3.4 Deficiency & excess,缺乏原因攝入不足：如長期大量食用精白米和精白面，同時又缺乏其它富含維生素B1食物的補充，容易造成B1缺乏需要量增加：B1供給量與機體能量總攝入量成正比機體吸收或利用障礙：如長期慢性腹瀉、酗酒以及肝、腎疾病影響TPP的合成,硫胺素缺乏癥 又稱腳氣病(beriberi)，主要損害神經-血管系統，多發生在以精白米面為主食地區。早期癥狀較輕，癥狀特點和嚴重程度與硫胺素缺乏程度、發病急緩等有關。 分類：dry beriberi：以多發性周圍神經炎癥狀為主，出現上行性周圍神經炎wet beriberi：多以水腫和心臟癥狀為主infant beriberi：多發生于25月齡的嬰兒，且多是硫胺素缺乏的乳母所喂養的嬰兒，發病突然，病情急，常在癥狀出現12d后突然死亡長期酗酒者可出現Wernickes-Korsakoff綜合征腦型腳氣病,3.5 Nutritional evaluation,尿負荷試驗：清晨給被測者口服硫胺素5mg，測定尿液中含量尿中硫胺素和肌酐含量比值：取清晨空腹尿樣，人體每日由尿中排出肌酐量比較恒定，因此能較好反映機體硫胺素的營養水平紅細胞轉酮醇酶活力系數(erythrocyte transketolaseaction coefficient，E-TKAC)或焦磷酸硫胺素(TPP)效應：通過體外試驗測定加入TPP前后紅細胞中轉酮醇酶活力的變化來反映營養狀態,3.6 Dietary requirements & food sources,一般硫胺素的供給量應按照總熱能需要量推算Recommended by CNS in 2000: RNI 1.4mg/d for male and 1.3mg/d for female adults，UL 50mg/d.Food sources: The best sources in descending order are wheat germ, whole wheat and products, yeast and yeast extracts, nuts, meats, et al. 廣泛存在于天然食物中，含量豐富的食物有谷類、豆類及干果類。動物內臟（肝、心、腎）、瘦肉、禽蛋中含量也較多。,4. Riboflavin,黃色粉末狀結晶體，水溶性較低，常溫下溶解12mg/100ml水，水溶液呈現黃綠色熒光It is a relatively stable vitamin that is resistant to acid, heat and oxidation. However, it is unstable in the presence of alkali and light. 在酸性及中性環境中對熱穩定，但在堿性環境中易被熱和紫外線破壞。食物中的核黃素大多數與磷酸及蛋白質形成復合物，在食物加工蒸煮過程中損失較少。,Functions,Riboflavin is part of two important coenzymes, FMN and FAD which are oxidizing agents. 核黃素以FMN和FAD輔酶形式參與許多代謝的氧化還原反應參與體內生物氧化與能量代謝：核黃素在體內形成黃素蛋白(flavoprotein)，維持蛋白質、脂肪和碳水化合物的正常代謝，促進正常的生長發育，維護皮膚和粘膜的完整性參與維生素B6和煙酸的代謝其他生理功能,Deficiency & excess,缺乏的原因：膳食攝入不足、食物儲存和加工不當導致核黃素的破壞和丟失；機體感染；核黃素吸收不良、利用不良或排泄增加和酗酒Clinically, characterized by lesions of eye, mouth and tongue.核黃素缺乏常干擾體內鐵的吸收、貯存及動員；還可影響生長發育，妊娠期缺乏核黃素，可導致胎兒骨骼畸形。一般核黃素不會引起過量中毒。,Nutritional evaluation,紅細胞谷胱甘肽還原酶活性系數(erythrocyte glutathione reductase activation coefficient，EGRAC) 酶活性系數(activity coefficient, AC) 1.2為正常，1.4為缺乏尿負荷試驗：清晨口服維生素B2 5mg，4h尿中排出量 400g為缺乏，400799g為不足，8001300g為正常，1300g為充裕。或測任意一次尿中核黃素與尿肌酐比值，27為缺乏，2779為不足，80269為正常，270為充足。,Dietary requirements & food sources,核黃素的需要量與機體能量代謝及蛋白質的攝入量均有關系，所以能量需要量增加、生長加速和創傷修復期，核黃素的供給量均需增加。Recommended by CNS in 2000: RNI 1.4mg/d for male and 1.2mg/d for female adults，UL 50mg/d.Riboflavin is present in most foods although the best sources are milk and milk products, eggs, liver, kidney, yeast extracts and fortified breakfast cereals.,5. Folic acid,FunctionsTetrahydrofolate (THF) plays an essential role in 1-carbon transfers in the body, involving DNA synthesis. 葉酸不僅可以通過腺嘌呤、胸苷酸影響DNA和RNA的合成，而且還可以通過蛋氨酸代謝影響磷脂、肌酸、神經介質以及血紅蛋白的合成。 When vitamin B12 is deficient, folate is trapped as the 5-methyl compound and thus cannot participate in DNA synthesis.,Deficiency,Megaloblastic anaemia 巨幼紅細胞性貧血Neural tube defect 神經管畸形高同型半胱氨酸血癥癌癥孕婦出現先兆子癇、胎盤早剝等,Excess,大劑量服用葉酸亦可產生毒副作用影響鋅的吸收而導致鋅缺乏，使胎兒發育遲緩，低出生體重兒增加干擾抗驚厥藥物的作用而誘發病人驚厥干擾維生素B12缺乏的診斷，可能使葉酸合并維生素B12缺乏的巨幼紅細胞貧血患者產生嚴重的不可逆轉的神經損害,Dietary requirements & food sources,以膳食葉酸當量(dietary folate equivalence, DFE)表示，食物葉酸的生物利用率為50%，而葉酸補充劑與膳食混合時為85% DFE(g)=膳食葉酸(g)+1.7葉酸補充劑(g)Recommended by CNS in 2000: RNI400gDFE/d for adults, UL 1000gDFE/d. 葉酸廣泛存在于動植物食物中，其良好來源為肝、腎、蛋、梨、蠶豆、芹菜、花椰菜、萵苣、柑橘和香