食品營養學

第七章維生素福州大學生物科學與工程學院維生素概述脂溶性維生素水溶性維生素維生素在食品加工時的損失

Outline第一節維生素概況維生素是維持人體正常生理功能所必須的一類有機化合物。它們種類繁多、性質各異，基本上可分為水溶性維生素和脂溶性維生素兩類，并具有以下共同特點：維生素或其前體都在天然食物中存在，但是沒有一種天然食物含有人體所需的全部維生素。它們在體內不提供熱能，一般也不是機體的組成成分。它們參與維持機體正常生理功能，需要量極少，通常以毫克、有的甚至以微克計，但是絕對不可缺少。它們一般不能在體內合成，或合成的量少，不能滿足機體需要，必須經常由食物供給。脂溶性維生素水溶性維生素化學組成僅含C,H,O除C,H,O外，有的尚有N,S,Co等元素溶解性溶于脂肪及脂溶劑溶于水吸收、排泄隨脂肪經淋巴系統吸收，從膽汁少量排泄經血液吸收過量時，很快從尿中排出積存性攝入后，大部分積存在體內一般在體內無積存缺乏癥出現時間緩慢較快毒性大劑量攝入(6-10倍RDA)易引起中毒幾無毒性，除非極大量脂溶性維生素與水溶性維生素的不同點維生素命名維生素有三種命名系統。一是按發現的歷史順序，以英文字母順次命名，如維生素Ａ、維生素Ｂ、維生素Ｃ、維生素Ｅ等；二是按其特有的功能命名，如抗干眼病維生素、抗癩皮病維生素、抗壞血酸等；三是按其化學結構命名，如視黃醇、硫胺素、核黃素等。三種命名系統互相通用。第二節水溶性維生素維生素C：抗壞血酸B族維生素：硫胺素（B1）核黃素（B2)煙酸（B3）維生素B6葉酸維生素B12泛酸生物素一、抗壞血酸(維生素C)200年前，航海只有一半的生還機會。壞血病（scurvy）。抗壞血酸——VitaminC。抗壞血酸在體內發揮一系列作用：抗氧化、參與大分子合成等。自然界L-型較多、D-型較少。植物中，Vc能清除葉綠體中過氧化物，是綠葉有效光合作用。在爬行動物、鳥類、大部分哺乳動物能自身合成維生素C。1．結構具有酸性和強還原性。高度水溶性。此性質歸因于其內酯環中與碳基共軛的烯醇式結構。天然的抗壞血酸是L-型。其異構體D-型抗壞血酸的生物活性大約是L-型的10％，常用于非維生素的目的，例如在食品加工中作為抗氧化劑等添加于食品之中。抗壞血酸易氧化脫氫形成L-脫氫抗壞血酸。因其在體內可還原為L-抗壞血酸，故仍有生物活性。其活性約為L-抗壞血酸的80％。一、抗壞血酸(維生素C)它是含有內脂結構的多元醇類，其特點是具有可解離出H+的烯醇式羥基，因而其水溶液有較強的酸性。

2．生理作用膠原蛋白的合成和維護需要維生素C。前膠原肽鏈上的脯氫酸與賴氨酸需經羥化，必須有抗壞血酸參與（激活羥化酶），否者無法形成羥脯氨酸和羥賴氨酸，導致未螺旋的三聚體在細胞內堆積，從而導致瘀血、肌肉無力、牙齦萎縮等與膠原合成異常相關的癥狀。五羥色胺的合成需要維生素C。色氨酸經過羥化酶轉化為5-HT。還參與肉堿和類固醇化合物的合成以及酪氨酸的代謝等。作為抗氧化劑，清除自由基，保護DNA、蛋白質、細胞膜結構，免受自由基的損失。抗壞血酸可參與體內氧化還原反應，并且是體內一種重要的抗氧化劑。它作為抗氧化劑可以清除自由基，在保護DNA、蛋白質和膜結構免道損傷方面起著重要作用。此外，抗壞血酸在細胞內作為鐵與鐵蛋白間相互作用的一種電子供體，可使三價鐵還原為二價鐵而促進鐵的吸收。對改善缺鐵性貧血有一定的作用。它還可提高機體的免疫機能和應激能力。維生素C還可能具有防治感冒或癌癥的療效，但證據并不確鑿。

3．維生素C的需要量成年人維生素C的每日推薦攝入量為：60mg。每天10mg維生素C的攝入，可以防止壞血病的發生。每天大約100mg的攝入量是正常人體維生素C的存儲極限。對于男性吸煙者建議每日使用125mg，對女性吸煙者建議每日使用110mg。理論上大劑量（接近10g）的維生素C的攝入有可能發生中毒的問題，如腎結石、改變體液酸堿平衡、干擾維生素E的功能等。成年人每天攝入1g維生素不會產生大的危險。幾乎沒有證據表明每天攝入100-300mg的維生素C對身體有益。

4．加工的影響

水食品加工通常需要水，由于抗壞血酸易溶于水，所以它很容易從食物的切面等處流失。溫度抗壞血酸在冷凍或冷藏時，特別是在-7~-18℃范圍內有大量損失。但是，通常其穩定性隨著溫度的降低而增加。非柑橘類食品的最大損失主要在熱加工期間。除烹調外加工時燙漂，瀝濾的損失遠遠超過其它加工的損失。食品添加劑在食品加工時常常要加人某些食品添加劑。例如在果蔬加工中添加漂白劑亞硫酸鹽，它可降低抗壞血酸的損失。此外，在腌肉時添加發色劑亞硝酸鹽則可破壞維生素C的活性。

5．攝人量和食物來源人類是動物界中少數不能合成抗壞血酸而必須由食物供給者之一。維生素C廣泛分布于水果、蔬菜中。蔬菜中大白菜的含量為20—47mg／100g、紅辣椒的含量可高達100mg／100g以上。B族維生素B族維生素是輔酶的組成部分，可以與酶結合使酶具有活性。硫胺素、核黃素、尼克酸、泛酸和生物素的活性形式參與了糖、脂肪和蛋白質能量代謝釋放。維生素B6幫助身體利用氨基酸制造蛋白質，以供身體使用。葉酸和維生素B12幫助細胞繁殖，尤其對壽命較短的細胞尤為重要。B族維生素幫助糖、脂肪和氨基酸進行代謝。每一種B族維生素都直接或間接參與了能量代謝過程。硫胺素核黃素煙酸、尼克酸維生素B6葉酸泛酸生物素維生素B12二、硫胺素(維生素B1)硫胺素，又稱抗神經炎素，即維生素B1。它廣泛分布于整個動、植物界，并且可以多種形式存在于食品之中。這包括游離的硫胺素，焦磷酸硫胺素(輔羧化酶)以及它們與各自的脫輔基酶蛋白(apoenzyme)的結合。由于硫胺素含有一個四價氮，是強堿。

2．生理作用所有細胞都利用硫胺素，硫胺素在能量代謝中具有關鍵作用。硫胺素在體內參與碳水化合物的中間代謝。若機體硫胺素不足，則輔羧化酶活性下降、碳水化合物代謝受障礙，并影響整個機體代謝過程。其中丙酮酸脫羧受阻、不能進入三羧酸循環，不繼續氧化，在組織中堆積。此時神經組織供能不足，因而可出現相應的神經肌肉癥狀如多發性神經炎、肌肉萎縮及水腫，嚴重時還可影響心肌和腦組織的結構和功能。作為輔酶它還參與葡萄糖轉變為脂肪的過程。維生素B1作用于神經末梢，這個作用使它對酒精性神經類、妊娠期神經類和腳氣病都有治療價值。維生素B1還能維持正常的食欲、肌肉的彈性和健康的精神狀態。3.缺乏癥硫胺素是參與體內糖及能量代謝的重要維生素，其缺乏可導致消化、神經和心血管諸系統的功能紊亂。硫胺素缺乏的典型疾病是腳氣病（beriberi)

4．加工影響不同食品所含硫胺素在各種食品加工中的降解情況可有不同。硫胺素在熱降解時可能形成特殊的氣味，其中包括“肉樣”風味。硫胺素和其它水溶性維生素一樣，在水果蔬菜的清洗、整理、燙漂和瀝濾期間均有所損失。在谷類碾磨時損失更大。鮮魚和甲殼類體內有一種能破壞硫胺素的酶——硫胺素酶，此酶可被熱鈍化。5．攝入量和食物來源硫胺素與碳水化合物代謝密切有關，主要參與能量代謝，所以一般認為硫胺素的攝入量應按照能量的總攝入量來考慮。若其攝入量能適應能量代謝的需要即能滿足機體其它方面的需要。WHO的資料表明，膳食中硫胺素低于72ｕg／MJ(0.3mg／1000kcal)，可引起腳氣病。中國營養學會2000年對我國居民膳食中硫胺素的推薦攝入量(RNI)，對成年男性為1.4mg/d，成年女性1.3mg/d，孕婦1.5mg/d，乳母1.8mg/d，兒童依年齡而異。其可耐受最高攝入量(UL)為50mg三、核黃素(維生素B2)核黃素很容易由小腸吸收，經血液到組織，并可少量貯存于肝、脾、腎和心肌中，多余的部分從尿排出。核黃素本身不具備活性，是體內黃酶的輔酶(FMN和FAD）的前體。核黃素大劑量攝入并不能過多地增加其吸收，多余的核黃素將大量排出體外，故目前尚無核黃素呈現毒性的報道。當缺乏硫胺素時，可能也會缺乏核黃素，但缺乏核黃素的癥狀不易察覺。治療硫胺素缺乏癥的食物中都含有一定量的核黃素，因此這種食物可以同時消除兩種維生素的缺乏。攝入量及食物來源四、煙酸(尼克酸)煙酸與硫胺素和核黃素一樣也參與每一個細胞的能量代謝。尼克酸缺乏的典型疾病是癩皮病。色氨酸在體內可以轉化為煙酸，攝入足夠量的色氨酸就可以治愈癩皮病。因此大量使用蛋白質是不會缺乏煙酸的。五、葉酸葉酸的理化性質

葉酸（folacin,folicacid,FA）是指有相關生物活性的一類同效維生素，這類維生素含有蝶酸和谷氨酸結合而成。

葉酸的生理功能葉酸是生成所有新細胞所需要的維生素。葉酸幫助合成新生細胞所需要的DNA。血液細胞和消化細胞分裂速度最快，因此最容易受到葉酸缺乏的影響，導致貧血和消化機能紊亂。葉酸的缺乏癥葉酸缺乏可能導致巨幼紅細胞貧血。孕婦缺乏葉酸使胎盤早剝的發生率增高；懷孕時期缺乏葉酸是引起胎兒神經管畸形的主要原因。葉酸缺乏也可能會使女性得宮頸癌的危險性增加。葉酸缺乏還可能導致高半胱氨酸血癥。

膳食攝入不足、酗酒、口服避孕藥等能干擾葉酸的吸收和代謝，常是導致葉酸缺乏的原因。葉酸的膳食參考攝入量及食物來源中國營養學會提出中國居民膳食葉酸參考攝入量為400μg/d。由于大劑量服用葉酸可產生一定的毒副作用，故葉酸的攝入應有其安全上限值。美國規定其每日攝入量的安全上限為1mg。第三節脂溶性維生素維生素A維生素D維生素E維生素K一、維生素Ａ（視黃醇）最早被發現的維生素。類胡蘿卜素是維生素A的前體。由

-胡蘿卜素轉化成的維生素Ａ約占人體維生素Ａ需要量的2/3。維生素A在體內有兩種形式：視黃醇和脫氫視黃醇（視黃醛和視黃酸）。視黃醛是維生素Ａ的主要活性形式。天然存在于動物性食品中的維生素Ａ是相對穩定的。但視黃醇及其同系物在氧的作用下，極不穩定，僅以弱氧化劑即可將視黃醇氧化，紫外線能促進這種氧化過程的發生。在無氧條件下，視黃醛對堿穩定，但在酸中不穩定。維生素Ａ的生理功能維持正常視覺維持上皮細胞結構的完整性促進生長發育，維持正常免疫功能對生殖的影響防癌作用維生素Ａ的缺乏癥暗適應能力降低及夜盲癥，影響上皮組織正常發育的癥狀，如皮膚干燥、形成鱗片并出現棘狀丘疹、異常粗糙且脫屑，總稱為毛囊角化過度癥。上皮細胞的角化還可發生在呼吸道、消化道、泌尿生殖器官的黏膜以及眼的角膜及結膜上并出現相應的癥狀，如唾液腺、胃腺、汩腺等分泌減少。其中最顯著的是眼部因角膜和結膜上皮的退變，淚液分泌減少而引起干眼病，患者常感眼睛干燥，怕光，流淚，發炎，疼痛，嚴重的引起角膜軟化及潰瘍，還可出現角膜皺褶及畢脫氏斑（Bitot’sspots，少兒維生素Ａ缺乏的最重要臨床診斷體征），發展下去可導致失明。維生素Ａ的過量與毒性由于維生素Ａ可以在機體內儲存，攝入過量的維生素Ａ可能引起毒性反應，包括急性、慢性和致畸毒性。急性毒性是由于一次或多次連續攝入大劑量的維生素Ａ，常常是大于成人推薦攝入量的100倍，或大于兒童推薦攝入量的20倍，其早期癥狀有惡心、嘔吐、頭痛、眩暈、視覺模糊、肌肉失調和嬰和的囟門突起，當劑量極大時，可出現嗜眠、厭食、搔癢、反復嘔吐等。慢性毒性比急性常見，是由于幾周到幾年之內反復服用維生素Ａ，使用劑量為推薦攝入量的10倍以上，常見中毒表現有頭痛、脫發、唇裂、皮膚干燥和瘙癢、長骨末端周圍部分疼痛、肝臟腫大、肌肉僵硬等。胚胎吸收、流產、出生缺陷和子代永久性學習能力喪失是維生素Ａ最嚴重的致畸作用，若孕婦在妊娠時期每日大劑量攝入維生素Ａ，娩出畸形兒的相對危險度為25.6。

細胞分裂減少以及細胞發育出現缺陷夜盲癥角質化干眼病免疫系統損傷生殖異常衰竭死亡細胞分裂受到過度刺激死亡肝衰竭骨折生育缺陷骨骼異常出血脫發皮疹正常的細胞分裂和發育正常的機體功能過量的視黃醇是有毒的，但β-胡蘿卜素則不然，它轉化到視黃醇的效率不高，不足以引起中毒癥狀。但β-胡蘿卜素攝入太大量會聚集在皮下脂肪中使皮膚呈現一種鮮黃色。維生素Ａ的參考攝入量與食物來源預防維生素Ａ缺乏的最低需要量不低于300g/d，適宜供給量為600～1000g/d

。

二、維生素Ｄ（鈣化醇，抗佝僂病維生素）維生素Ｄ為脂溶性維生素，溶于脂肪與脂肪溶劑在中性及堿性條件下對熱穩定，如在130℃加熱90min，仍能保持其活性，故在日常的加工烹調過程中一般不被破壞，但光及酸能促使其異構化。身體可以借助于陽光合成維生素D。因此維生素D并不是必需營養物質。紫外線可以將皮膚中的膽固醇物質（7-脫氫膽固醇）轉化為維生素D3的前體，之后肝和腎臟可以逐漸將其轉化為維生素D的活性形式。維生素D對人體具有很多關鍵的功能。維生素Ｄ的生理功能維生素Ｄ主要與鈣和磷的代謝有關，它影響這些礦物質的吸收以及它們在骨組織內的沉積。維生素Ｄ在體內肝腎處轉化為活性形式，并被動送至腸、骨和腎臟，與甲狀旁腺素共同作用，維持血鈣水平。當血鈣水平較低時，在小腸可促進鈣結合蛋白合成，從而增加鈣磷吸收，也可促使鈣在腎小管的重吸收，并將鈣磷從骨中動員出來；當血鈣過高時，促使甲狀旁腺產生降鈣素，阻止鈣從骨中動員，以及增加鈣磷從尿中排出。維生素Ｄ促使骨與軟骨及牙齒的礦物化，并不斷更新以維持其正常生長。維生素Ｄ對防止氨基酸通過腎臟時的丟失也有重要作用，具有免疫調節功能，協助免疫系統抵抗感染，改變機體對感染的反應。維生素Ｄ的缺乏癥佝僂病:維生素Ｄ缺乏，骨髓不能正常鈣化，變軟，易彎曲，畸形，同時影響神經、肌肉、造血、免疫等組織器官的功能。多見于嬰幼兒。骨軟化癥:易發于成人，特別是妊娠、哺乳的婦女和老年人。主要表現為骨軟化，易折斷。初期腰背部、腿部不定位的時好時壞的疼痛，常在活動時加劇；嚴重時造成骨骼脫鈣，骨質疏松，有自發性、多發性骨折。缺乏維生素Ｄ導致腸道對鈣和磷的吸收減少，腎小管對鈣和磷的重吸收降低，造成骨髓和牙齒的異常礦化，繼而使骨骼畸形。主要缺乏癥為：維生素Ｄ的過量及毒性維生素D在所有維生素中潛在毒性最大。維生素D的過量攝入會引起食欲減退、惡心和嘔吐。維生素D的長期過量攝入可能會導致嚴重心理壓抑。維生素D的長期過量攝入可能導致鈣在軟組織內（如心臟、血管、腎小管等）沉積，造成心臟、腎臟及大動脈鈣化，引起心血管系統導常等并導致腎衰竭。妊娠期和嬰兒初期過多攝取維生素Ｄ，可引起出生體質量偏低，嚴重者可有智力發育不良及骨硬化。服用維生素D的補品很容易發生攝入過量。通常陽光和膳食來源的維生素Ｄ一般不會造成過量。DRI委員會設定的維生素D的最大攝入量為每天50μg。維生素Ｄ的參考攝入量（DRIs）與食物來源我因居民維生素Ｄ的RNI(g/d)分別定為：嬰兒～10歲為10，11～49歲為5，50歲以上及中后期孕婦和乳母為10，懷孕時期為5。由于過量攝入維生素D有潛在毒性，目前普遍接受維生素D攝入量不宜超過25g/d

，我國成人和兒童維生素Ｄ的UL定為20g/d

。經常曬太陽是人體獲得充足有效的維生素Ｄ3的最好來源，特別是嬰幼兒、特殊的地面下工作人員。魚肝油是維生素Ｄ的豐富來源，含量高達8500IU/100g。動物性食品是天然維生素Ｄ的主要來源，含脂肪高的海魚和魚卵、動物肝臟、蛋黃、奶油等含量均較多；瘦肉、奶含量較少，故許多國家在鮮奶和嬰兒配方食品中強化維生素Ｄ。

三、維生素Ｅ維生素Ｅ的理化性質

維生素Ｅ又稱生育酚，目前自然界有８種，包括、、與生育酚，、、