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第10章 维生素

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。维生素的一连串字母A、B、C、D、K、L、P等,是人类生命与健康的字母。也就是维持生命的元素。维生素种类繁多,目前已经发现了20多种,它们的主要功能是通过作为辅酶的成分调节肌体的新陈代谢。人们每天需要的各种维生素大约13种,即维生素A、B、C、D、E、K和8种B,8种B包括Bl、B2、B5、B6、B12、叶酸、泛酸和生物素。长期缺乏任何一种维生素都会导致某种营养不良及相应的疾病。这些维生素虽性质各异,但具有以下共同特点:

(1)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含有人体所需的全部维生素。

(2)它们在体内不提供热能,一般也不是机体的组成成分。

(3)它们参与维持机体正常生理功能,需要量极少,通常以毫克,有的甚至以微克计,但是绝对不可缺少。

(4)它们一般不能在体内合成,或合成的量少,不能满足肌体需要,必须经常由食物供给。

食物中某种维生素长期缺乏或不足即可引起代谢紊乱和出现病理状态,形成维生素缺乏症。早期轻度缺乏,尚无明显临床症状时称维生素不足;人类正是在同这些维生素缺乏症的斗争中来研究和认识维生素的。

1.维生素的由来

维生素的英文名字叫Vitamin,音译即是维他命。人们参考英文译音,巧妙地命名其为维生素,顾名思义为维持生命的要素的意思。确实,维生素是维持身体生长与正常生命活动所必需的一种有机化合物。它虽不能供给机体能量,但是机体的能量转换和代谢调节又离不开它。

对于维生素的功能,人们有一个发现和认识的过程。早在公元7世纪,我国医药书籍上就有关于维生素缺乏症和食物防治的记载。隋唐时名医孙思邈(581~682)于7世纪发现食米区有一种病,采用中药治疗可以治愈。当时发现的就是“脚气病”,这实际上是因缺乏硫胺素(维生素B1)所致。国外一直到1642年才第一次描述这种疾病。孙思邈所用中药为车前子、防风、杏仁等,后人研究发现这些中药都含有维生素B1。当时的人们在实践中还发现用谷白皮熬粥可预防脚气病。到1897年,荷兰人在一些囚犯中也发现脚气病,并发现本病与单纯吃米有关系,用米糠可治疗此病,其原因也是因米糠中含有丰富的维生素B1。在1911年,波兰人才在米糠中提取出抗脚气病的物质,当时称为“维生胺”。经许多化学家分析研究,发现食物中有20多种物质为人体所必需,但多数化学结构与胺不同,故改名为维他命,也就是后来常称的维生素。此外,孙思邈还首先用猪肝治疗“雀目”(即夜盲症)。这是一种维生素A缺乏症。至于人们对食物中某些因子缺乏和发生疾病之间更广泛深入的了解则是18世纪以后的事。本世纪人们才确定这些因子的化学结构并完成人工合成。

维生素缺乏在人类历史的进程中曾经是引起疾病和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,引起的恶性贫血并凶恶地折磨着人类。20世纪以前,欧美洲有数以百万的人死于癞皮病。1918年美国因癞皮病死亡人数达十多万。今天,即使是有各种商品维生素可供选用,但是在最发达的国家,仍然在一些人群中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物中含量不足外,还可由于机体消化吸收障碍和增加需要量所致。至于食物中含量不足则还与食品加工密切有关。例如蔬菜是许多维生素的来源,但是蔬菜如果在采摘2~3d后维生素可损失50%等。

维生素的命名,一般是按发现的先后顺序,在“维生素”之后加上A、B、C、D等字母;也有根据其化学结构和生理功能命名的,如维生素Bl结构中含有硫和胺,也叫硫胺素;维生素PP具有抗癞皮病的功能,所以也叫抗癞皮病维生素等。

还有一个问题也许你可能发现,现在维生素命名,虽然按阿拉伯数字排列,但不是连贯的,有些维生素的序号空缺,这主要是由以下3种情况决定的:一是开始按发现的先后次序用拉丁字母顺序排列的物质,后来证明是同一种物质,于是需要废弃一个名字,从而造成了空白。比如VB3就是泛酸,因此废弃了B3,于是就有B1、B2、B6、B12等出现;二是初发现时认为是一种,但后来又证明几种维生素混合在一起,所以又在拉丁字母的右下角注明1、2、3等加以区别,比如,维生素D1、D2、D3等;三是人体内必需的营养物质,并非维生素而当作维生素命名了。如维生素F,后来证明是“必需脂肪酸”,所以其命名也就废弃了。

2.维生素的分类

维生素的种类很多,化学结构差异很大,功能又多种多样,所以不好用结构性质或功能来分类,目前按溶解性质将其分为脂溶性和水溶性两大类,分别叫脂溶性维生素和水溶性维生素。

脂溶性维生素主要是指维生素A、D、E、K等。因为它们都溶解于脂肪、乙醇、氯仿等油脂类溶剂,所以叫脂溶性维生素。

水溶性维生素,主要是B族维生素和维生素C。其中,维生素C(抗坏血酸、脱氢抗坏血酸)是水溶性维生素中惟一不属于B族的成员。由于属于B族维生素的品种多而称维生素B复合物,主要包括有维生素B1(也叫硫胺素、抗“脚气病”维生素);维生素B2(也叫核黄素);泛酸(也叫遍多酸);维生素B6(也叫吡哆醇、吡哆胺);维生素PP(也叫尼克酸、尼克酸胺、抗癞皮病维生素);维生素H(也叫生物素);钴维生素是惟一含金属钴的维生素。以上这7种维生素都是维生素B复合物,也叫B族维生素。其生理功能主要是构成人体内多种酶,参与物质代谢。

脂溶性维生素与水溶性维生素的区别主要体现在以下几个方面:

化学成分:脂溶性维生素只含有碳、氢和氧3种元素,而水溶性维生素B不仅含有这3种元素,而且还含有氮元素。来源:维生素主要来源于植物组织中,除维生素C和维生素D外,只有当动物摄入了含有维生素的食物或含有合成维生素的微生物时,维生素才在动物组织中出现。脂溶性维生素以维生素原(或前维生素)的形式存在于植物组织中,维生素原能够在动物体内转变为维生素。但任何一种水溶性维生素都没有维生素原。维生素B普遍分布在活组织中,而脂溶性维生素在某些活组织中却完全不存在。

吸收:在有脂肪存在的情况下,脂溶性维生素被肠道所吸收。任何增加脂肪吸收的因素(如小微粒的大小和胆汁的存在),也将增加脂溶性维生素的吸收。一般说来,水溶性维生素的吸收过程相对比较简单,因为肠道不断吸收水而使之随水分进入血流中。

贮存:脂溶性维生素大量贮存于体内,在贮存脂肪的地方就能够贮存任何一种脂溶性维生素,吸收得越多,贮存得也就越多。相比之下,水溶性维生素是不能够大量贮存的。而且,每天大量的水携带水溶性维生素离开身体,而减少了它们的供应。因此,每天的膳食中都应补充水溶性维生素。可是,由于所有的活细胞都含有全部B族维生素,而且身体内保存的营养物质若供应不足,机体就只在必不可少的反应中才利用它们,所以,随着膳食中的维生素B进入体内;其缺乏症不会立刻出现。

排泄:脂溶性维生素通过胆汁从粪便中排出。水溶性维生素虽然在粪便中也有少量排出,但主要还是随尿排出。这种排泄途径上的区别也反映了它们在溶解性上的不同。

生理作用:脂溶性维生素参与调节结构单元的代谢,且每种维生素均显示有一种或多种特定的生理作用;而水溶性维生素B主要与能量传递有关。

缺乏症状:膳食中缺乏一种或多种维生素可能导致生长或繁殖的衰退和(或)特有的代谢紊乱,称为维生素缺乏症。在严重的情况下,还会出现死亡。

脂溶性维生素缺乏症有时与维生素的功能有关。例如,钙的代谢需要维生素D,缺乏后会引起骨骼变形;另一方面,维生素B的缺乏症很少是特异的,多数情况下是很难显示出其与功能的关系的,多数维生素B缺乏后会引起皮炎、头发粗糙和生长受阻;另外,缺乏某些维生素还会产生毛发的色素损失,或引起贫血;但并不是所有的动物都患同样的维生素营养缺乏症,例如膳食中若不含维生素C,人、猴和豚鼠就会患由膳食问题所引起的坏血病,而大白鼠、家禽和反刍动物由于在体内可以制造维生素C,因而即使它们的膳食中不含维生素C,它们也不会患维生素C缺乏症。

毒性:过量摄入脂溶性维生素A和维生素D会引发严重的中毒症状,食物中脂溶性维生素常与脂类物质共存,当肌体脂类吸收不良时脂溶性维生素吸收减少,甚至引起缺乏症,吸收后脂溶性维生素主要在肝脏内贮存。由于脂溶性维生素不溶于水,当体内长期存在且在高水平积累时,它不易随尿排出而发生中毒。而由于体内缺乏贮存水溶性维生素的能力,所以超出体内需要的多余的水溶性维生素即随尿排出体外,因而其毒性则相对小些。

维生素的功用和缺乏症

维生素是对一种或多种动物的健康、生长、繁殖和生活必需的有机物质,是生命的要素。虽然它们需要量很少,但对维持健康十分重要。因为它们既不能在身体内合成,又不能在体内充分储存。通常,人体是不能合成维生素的——起码不能合成足量的维生素来满足人体的需要。然而,维生素D则是一个例外,当人体暴露在紫外线下时,这种维生素会由它的前体(存在于皮下)合成。动物所需要的维生素,有一些可以由在消化系统中生长的微生物供给,特别是在动物的瘤胃(牛、绵羊、山羊)或大肠(马、兔子)中的微生物。人体所需的维生素大多要由食物中摄取,虽然维生素是人体生命活动中的重要物质,但需要量有一定范围。现已发现,维生素过多可致中毒症状,如小儿长期吃鱼肝油或大量服用维生素D易造成中毒。

维生素的主要功能是通过作为辅酶的成分调节机体代谢,长期缺乏任何一种维生素都会导致某种营养不良症及相应的疾病;人类的保健,儿童的发育都需要维生素。每种维生素履行着特殊的生理功能;同时,一种维生素不能代替或起到另一种维生素的作用。人类每日必须从膳食中(或维生素制剂中)摄入一定数量的各种维生素,各种维生素的摄食量虽然应适当充足,但并非愈多愈好。有些脂溶性的维生素过量有毒性,例如,维生素D摄食过量会引起乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等,还可使总血脂和血胆固醇量增加,妨碍心血管功能。这再一次证明,生命体对任何营养素的需求都是有其浓度范围的。

总之,一般正常人每天可以从食物中摄取多种维生素,不致发生缺乏症。但在不良气候、环境中如高温、寒冷、缺氧等恶劣条件下工作或特殊职业和特殊生理状况下,每天可适当补充维生素供给量。老年人需要较多的B族维生素和维生素C,对维生素D需要很少;需要视力集中的人如射手、领航人员、精细机器制造工人,一般皆需要摄取较多的维生素A;对暗适应力低的病人和眼角膜干燥的病人,同样需要较多的维生素A;膳食中糖类比例较大的人和食欲不好的及神经性疾患的病人需要较多的维生素Bl;化工厂和高温车间工人需要较多的维生素C。

有些维生素在体内有协同作用,如维生素C能提高对铁的吸收率;维生素D又称抗软骨病维生素,其主要功能是调节钙、磷代谢,维持血液钙、磷浓度正常,从而促进钙化,使牙齿、骨骼正常发育。植物体内不含维生素D,仅动物体内才含有,鱼肝油含量最丰富,蛋黄、牛奶中也都含有维生素D。此外,为了保证从每日饮食中获取足够的维生素,还要注意在食物的烹调中稳定维生素。

维生素是身体内必需的活性物质,有的可以作为辅酶促进代谢,有的调节体内的氧化还原反应,有的促进细胞分化再生等等。这些物质都具有特殊的化学结构,一旦改变了它们的结构,其生理功能就可能降低甚至消失。很多因素可以改变它们的结构使其丧失生物活性,如强光照射可以使维生素A、B2的结构改变,空气中的氧和氧化剂可以使维生素A、D1、B2和C受到破坏,碱性环境可以使维生素B1和B2破坏,酸可以破坏维生素A,金属离子可以使维生素C破坏,热可以加速维生素C活性丧失等等。

由于影响维生素稳定性的因素很多,所以给它的贮存和应用带来了很多麻烦。人们为了提高维生素的稳定性,采取的措施是首先避开对它们有影响的因素。实验证明,在有铁、锰和铜等离子分别存在的情况下,将维生素C水溶液放置在85℃的条件下10min,维生素C的保存率分别为45.7%、48.6%和29.7%,但是在相同的条件下在维生素C水溶液内加入适量的植酸,维生素C的保存率分别可以提高到71.3%和63.3%;还有人在维生素的结构上用化学方法加上一个特殊的基因,合成维生素的衍生物,引入这样的基因团可以增加维生素的稳定性。如维生素C的分子上连接一个磷酸根和镁离子,生成维生素C磷酸酯镁。它比普通维生素C的稳定性就提高了很多。用它强化食品贮存两年而没有任何损失,而普通维生素C强化食品在同样的条件下一年就损失50%。维生素C磷酸酯镁在体内可以很快地恢复为维生素C,其生物活性也不受影响。

在烹调中,我们可采取不同的烹调手段,使人们吃着味美可口,又稳定了食物中的维生素,加强了营养。比如:

主食焖蒸:这样可最大限度地保存其水溶性维生素、无机盐、蛋白质、糖类和脂肪等营养。

少用炸煎:炸煎食品可导致维生素大量损失,并且不易消化。

适当加碱:煮玉米粥时适当加碱可保持维生素B1,但煮白米粥时不宜加碱,加碱则起到破坏作用。

勿用铜锅:铜器皿可加速食物中维生素的氧化,使其失去生理活性。

保存维生素C:可在炒菜中加醋或加淀粉。熬煮时应先将水煮沸然后放菜。

尽量急火快炒:这样可以最大限度地保存蔬菜中的营养成分。

要现炒现吃:炒菜不宜反复加热、也不宜长时间留存,否则营养损失较大。