第四节 维生素和维生素类似物

维生素是对机体的健康、生长、繁殖和生活必需的有机物质。它们在食品中的含量虽然少，但必须有。因为在身体它们既不能内合成，又不能充分储存。我国居民维生素的参考摄入量如表2-3所示。

脂溶性维生素，包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K，它们的共同特点是：

①化学组成仅含碳、氢和氧，溶于油脂和脂溶剂，不溶于水；

②在食品中与脂类共同存在，随脂肪经淋巴系统吸收，从胆汁少量排出，摄入后大部分储存在脂肪组织中；

③缺乏症状出现缓慢，营养状况不能用尿值进行评价，大剂量摄入时易引起中毒。

水溶性维生素，包括维生素B族和维生素C，它们的共同特点是：

①化学组成除碳、氢、氧外，还有氮、硫、钴等元素，溶于水，不溶于油脂和脂溶剂；

②在满足机体需要后的多余部分由尿排出，在体内仅有少量储存；

③绝大多数是以辅酶或辅基形式参与各种酶系统，在中间代谢的很多重要环节（如呼吸、羧化、一碳单位转移等）发挥重要作用；

④缺乏症状出现较快，营养状况大多可通过血、尿值进行评价，毒性很小。

一、脂溶性维生素

（一）维生素A

维生素A包括所有具有视黄醇生物活性的化合物。在体内可以转化为视黄醇的类胡萝卜素（包括胡萝卜素），称为维生素A原。

维生素A的生物功效，体现在以下几个方面：

①保持暗淡光线中正常的视觉；

②维持上皮组织细胞的正常功能；

③促进骨骼、牙齿和机体的生长发育；

④改善性能力；

⑤是一种重要的自由基清除剂；

⑥提高机体免疫力，抗肿瘤。

当维生素A不足或缺乏时，将引起一系列疾病，包括夜盲症、干眼症、骨骼发育缓慢、心血管疾病和肿瘤等。

食品中的视黄醇活性当量RAE（μg）：

RAE（μg）=膳食或者补充剂来源全反式视黄醇（μg）+0.5×补充剂纯品全反式β—胡萝卜素（μg）+0.084×膳食全反式β—胡萝卜素（μg）+0.042其他膳食维生素A类胡萝卜素（μg）

过去对有维生素A生物活性物质的量，常用国际单位（IU）表示：

10IU维生素A=3μg的视黄醇

通常建议，儿童及成人维生素A中应有1/3～1/2以上的来自动物性食品，但孕妇维生素A来源应以植物性食品为主。

（二）维生素D

维生素D，是类固醇衍生物，主要包括维生素D₂和维生素D₃两种。人体与许多动物皮肤内的7—脱氢胆固醇，经紫外线照射后可转变为D₃。

维生素D的生物功效，体现在以下几方面：

①促进钙、磷的吸收，维持正常血钙水平和磷酸盐水平；

②促进骨骼与牙齿的生长发育；

③维持血液中正常的氨基酸浓度；

④调节柠檬酸代谢。

长期缺乏维生素D，体内钙、磷的代谢发生障碍，骨质也会发生改变。儿童缺乏患佝偻病，成人缺乏（尤其是孕妇和乳母）易患软骨病。中老年人经常发生的骨质疏松症，其原因之一就是缺乏维生素D，导致机体对钙的吸收率下降，从而引起机体缺钙，造成骨骼钙的大量损耗。

（三）维生素E

维生素E是所有具有α—生育酚活性的生育酚、三烯生育酚及其衍生物的总称，包括4种生育酚和4种三烯生育酚。α—生育酚是维生素E中生物活性最高、自然界分布最广的形式。

维生素E的生物功效，体现在以下几方面：

①一种重要的自由基清除剂；

②与硒协同清除自由基；

③提高机体免疫力；

④保持血红细胞完整性，调节体内化合物的合成；

⑤促进细胞呼吸，保护肺组织免受空气污染；

⑥降低血清胆固醇水平；

⑦降低低密度脂蛋白的氧化作用，具有抗动脉粥样硬化的功能。

由于维生素E几乎存在于所有的人体组织中，保留时间又长，因此正常儿童和成人很少会出现缺乏症。

美国维生素E 的UL 值（mg/d）为：1～4岁200；4～9岁300；9～14岁600；14～18岁800。

（四）维生素K

维生素K与血液凝固有关，又称为凝血维生素，包括维生素K₁、维生素K₂、维生素K₃和维生素K₄，是一大类甲萘醌衍生物的总称。它们的主体结构是甲萘醌，仅侧链各不相同。

维生素K的生物功效，主要是促进血液凝固。可能还参与了能量和合成代谢，并能影响肌肉组织功能，具有类激素作用。

缺乏维生素K，会出现血凝迟缓和出血现象。不过，这种情况很少出现。因为维生素K广泛存在于动植物中，人体肠道中的微生物也可合成。但新生婴儿缺乏的可能性比较大，因为其肠道在出生时是无菌的，在出生后的3～4d前肠内正常菌群尚未完善，不能合成维生素K。

对于健康人体，每日需要量约为2μg/kg，其中40%～50%（即维生素K₁）来自于植物性食物，其余则由肠道细菌合成。对于新生儿，必须注意维生素K的供应问题。

二、水溶性维生素

（一）维生素C

维生素C的生物功效，体现在以下几方面：

①促进胶原的生物合成，有利于组织创伤口的愈合；

②促进骨骼和牙齿生长，增强毛细血管壁强度，避免骨骼和牙齿周围出现渗血现象；

③促进酪氨酸和色氨酸代谢，加速蛋白或肽类的脱氢基的代谢作用；

④影响脂肪和类脂的代谢；

⑤改善铁、钙和叶酸的利用；

⑥是一种重要的自由基清除剂；

⑦增强机体对外界环境的应激能力；

⑧提高机体免疫力，抗肿瘤。

维生素C的抗肿瘤机理，主要包括：

①维生素C能够提高机体免疫力，促进淋巴细胞的形成；

②维生素C能够清除自由基，保护生命大分子尤其是DNA免受自由基侵害，从而防止细胞癌变；

③维生素C能够抑制亚硝酸盐向强致癌物亚硝胺转变。在胃中亚硝酸盐可能通过亚硝基化转变为亚硝胺，维生素C的作用在于抑制亚硝基化反应；

④维生素C能够促进胶原物质的生成，增强机体组织的坚固性以及对肿瘤细胞的抵抗力；维生素C协助机体产生一种生理性透明质酸抑制剂，防止透明质酸酶的释放，增强机体抗肿瘤能力；

⑤维生素C非特异性使病毒失活，抑制病毒的致癌作用。维生素C可以提高细胞内环磷腺苷含量，防止细胞癌变，还能促进干扰素合成和内质网系统的吞噬活性，增强机体抗病毒能力，对病毒致癌起抵抗作用。

维生素C缺乏的早期症状多为非特异性的，表现为倦怠、疲劳、肌肉痉挛、骨关节和肌肉疼痛、牙龈疼痛出血、易骨折以及伤口难以愈合等。严重缺乏会引起坏血病。

（二）维生素B₁（硫胺素Thiamin）

维生素B₁的生物功效，体现在以下几方面：

①参与糖的代谢；

②促进能量代谢；

③维护神经与消化系统的正常功能；

④促进生长发育。

脚气病（Beriberi），是长期缺乏维生素B₁所引起的一种最典型的疾病。目前，还没有发现维生素B₁有毒性效应。

维生素B₁与心脏功能的关系十分密切。如果缺乏维生素B₁，会出现糖代谢异常，进而影响心脏功能。有人认为，这是由于丙酮酸和乳酸的堆积，使得全身血流加快，静脉压增加，右心的回血量增加而使之扩张并肥大。也有人认为，这是因为肝和心肌内糖原的利用率低，供给心肌的能量不足，心肌本身被损害，而引起的心脏功能不全。

（三）维生素B₂（核黄素，Riboflavin）

维生素B₂在机体的生物氧化过程中起递氢作用，为碳水化合物、氨基酸和脂肪酸的代谢所必不可少，还是许多氧化酶系统的辅酶。

（四）维生素B₆

维生素B₆包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺3种。它主要是作为辅酶参与许多代谢反应，包括蛋白质、脂肪以及碳水化合物的代谢，其中最重要的是蛋白质的代谢。维生素B₆是能量产生、氨基酸和脂肪代谢、中枢神经系统的活动以及血红蛋白生成等必不可少的重要物质。

因维生素B₆与蛋白质的代谢密切相关，所以随蛋白质摄入的增加，维生素B₆的需要量也逐渐增加。对于一个蛋白质摄入充裕的成年人，如每日摄入蛋白质在100g以上，其维生素B₆的供给量应为2.0mg，但对于低蛋白质膳食则只需1.25～1.5mg。

（五）叶酸（Folic acid）

人体缺乏叶酸，会引发有核巨红细胞性贫血（婴儿）和巨红细胞性贫血（孕妇），但补充叶酸后很快就能恢复。尽管作用十分明显，但还仍不能取代维生素B₁₂对恶性贫血的治疗。因为它能改进血象减轻贫血，但也使患者的神经症状更加恶化，只有维生素B₁₂才能治愈其神经症状。

缺乏叶酸，会使血中高半胱氨酸水平升高，易引起动脉硬化，它是冠心病发病的一个独立危险因素。结肠癌、前列腺癌和宫颈癌，与叶酸的摄入量不足有关。结肠癌患者的叶酸摄入量，明显低于正常人；叶酸摄入不足的女性，其宫颈癌的发病率是正常人的5倍。

全世界每年有30万～40万例神经管畸形儿和无脑畸形儿出生，这主要归咎于孕妇在怀孕早期体内的叶酸缺乏。而我国畸形儿的出生率高达13.07‰，其中由于叶酸缺乏导致的畸胎率也达到了2.74‰。

叶酸可预防神经管发育畸形。由于叶酸与DNA的合成密切相关，孕妇若摄入叶酸严重不足，就会使胎儿的DNA合成发生障碍，细胞分裂减弱，其脊柱的关键部位的发育受损，导致脊柱裂。妇女在怀孕的前6周内若摄入叶酸不足，其生出无脑儿和脑脊柱裂的畸形儿的可能性较正常人增加4倍。

（六）烟酸（Niacin）

在体内，烟酸主要以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）这2种形式出现，它们是2种重要的辅酶，分别称为辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ。烟酸的主要作用在于，作为这2种重要的辅酶的组成成分，其参与碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢。NAD和NADP都是脱氢酶的辅酶，它们是生物氧化过程中不可缺少的递氢体，是电子传递系统的起始传递者。

人体缺乏烟酸易引起癞皮病。患癞皮病时，人体皮肤、胃肠道和中枢神经系统都会受到影响，其典型症状是皮炎（Dermatitis）、腹泻（Diarrhea）和痴呆（Dementia），又称“三D”症状。

由于烟酸在能量形成上具有重要的作用，因此其供给量应按机体所需能量加以考虑。人体所需的烟酸可从食品中直接摄入，也可由色氨酸在体内转变一部分，60mg色氨酸相当于1mg烟酸。

烟酸推荐摄入量（RNI）采用烟酸当量（NE）作为单位，即食物中烟酸（mg）和色氨酸（mg）除以60之和。肝功能紊乱、糖尿病、心律不齐和胃溃疡等患者，对大剂量烟酸的毒性较为敏感。

（七）泛酸（Pantothenic acid）

泛酸作为辅酶A的重要组成成分，在碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢的酰基转移过程中，起着重要的作用。其他生物功效包括，维持正常的血糖浓度、帮助排出磺胺类药物、影响某些矿物元素的代谢，以及用作某些药物（包括磺胺类药物在内）的解毒剂。

因食物中广泛存在着泛酸，所以泛酸缺乏症很少发生。但若泛酸摄入量低，很可能使许多代谢的速度减慢，引起多种不明显的临床症状。

（八）生物素（Biotin）

生物素参与了许多生化反应。脂肪酸的氧化与合成、碳水化合物的氧化、核酸和蛋白质的合成等，都需要生物素。因生物素广泛存在于动植物食物中，且肠道细菌也可合成生物素，所以一般很少发生缺乏症。

（九）维生素B₁₂（钴胺素Cobalamin）

维生素B₁₂并不是单一的物质，而是由几种结构、功能相关的化合物组成的。因它们都含有钴，所以用“钴胺素”来统称。它对人体正常的造血功能有重要作用，能促进红细胞的形成和治疗恶性贫血病。此外，维生素B₁₂还参与碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢，对促进机体生长、保持神经系统的正常功能也是必要的。

人体维生素B₁₂缺乏比较少见，多数缺乏症是由于吸收不良所引起的。

三、维生素类似物

维生素类似物，是指具有维生素的某些特性，但因不能观察到特别的缺乏症而不具备必需性的物质，不符合维生素的定义。这些维生素类似物，大多能在体内合成，不过其合成数量是否满足需要，尚随机体的健康状况而定。通过体外补充这些物质，通常能观察到明显的生物功效。

（一）苦杏仁苷（Laetvile）

关于苦杏仁苷的生物功效，存在着很大的争议。一种观点将苦杏仁苷称为维生素B₁₇，具有预防和治疗肿瘤的作用。相反的观点认为，苦杏仁苷根本不属于维生素，甚至还有毒。

支持者认为，苦杏仁苷的活性成分是一种天然的氰化物。这是人体的一种正常代谢产物，只能在癌细胞中发挥它的毒性作用。苦杏仁苷与抗癌药物的最大区别在于，它在杀灭癌细胞的同时，不损伤正常细胞。

美国FDA和美国肿瘤学会，对此却持反对意见。美国FDA禁止使用苦杏仁苷来治疗癌症，认为它无效，而且是一种有毒的物质，可能有害患者的健康。

有关苦杏仁苷的毒性，也无定论。有报道称，每日给白鼠注射剂量高达2g/kg的苦杏仁苷，时间长达15d也无毒性反应。

（二）肌醇（Inositol）

肌醇，即环己六醇，它有9种不同的存在形式，其中仅有肌型肌醇具有生物活性。目前，对肌醇生物功效的了解，包括以下几个方面：

①肌醇对脂肪有亲和性，可促进机体产生卵磷脂，从而有助于将肝脏脂肪转运到细胞中，减少了脂肪肝的发病率。肌醇还可促进脂肪代谢，降低胆固醇；

②通过与胆碱结合，肌醇能预防脂肪性动脉硬化，并保护心脏；

③肌醇是存在于机体各组织（特别是脑髓）中的磷酸肌醇的前体物质；

④肌醇为肝脏和骨髓细胞生长所必需。

（三）L—肉碱（L-Carnitine）

L—肉碱旧称维生素B_T，它的化学结构，类似于胆碱，与氨基酸相近。但它不是氨基酸，不能参与蛋白质的生物合成。关于L—肉碱的生物功效，包括以下3个方面：

①促进脂肪酸的运输与氧化，转化脂肪成能量并释放出来；

②加速精子的成熟并提高活力；

③提高机体的耐受力，减轻疲劳感。

L—肉碱的食用安全性高，小鼠的半数致死量LD₅₀值大于8g/kg，ADI值为20mg/kg，美国FDA认为它属于公认的安全物质。但D—肉碱和DL—肉碱不仅没有生理活性，而且还会产生抑制L—肉碱的副作用。

正常人体，尤其是成人，可以合成自身所需的L—肉碱。但对于婴幼儿来说，由于自身合成L—肉碱的能力相当有限，主要是依靠母乳供给。因此，对婴幼儿进行L—肉碱的补充是必要的。

（四）潘氨酸（Pangamic acid）

潘氨酸旧称维生素B₁₅，有关它的生物功效，还有待进一步明确，但它在下面几个方面的作用已经得到证实：

①激发甲基转移；

②促进氧吸收，消除疲劳，增强活力；

③抑制脂肪肝的形成；

④增强机体的适应性和耐力。

曾有人认为，高血压和青光眼患者不宜使用潘氨酸。但现在看来，它对这些疾病并无明显的毒性。美国FDA已将潘氨酸归入食品添加剂。

（五）硫辛酸（Lipoic Acid）

硫辛酸是一种脂溶性含硫物质，在体内能够合成。许多食品中都含有硫辛酸，酵母和肝脏中的硫辛酸含量丰富。

在将丙酮酸转变为乙酰辅酶A的碳水化合物代谢反应中，硫辛酸作为辅酶，与含硫胺素酶，即焦磷酸酶（TPP），共同起重要作用。硫辛酸有两个高能位硫键，与焦磷酸酶结合将丙酮酸酯还原成活泼的乙酸酯，于是将其送至最后的能量循环。

硫辛酸把三羧酸循环中蛋白质和脂肪代谢时的中间产物，与这些营养素的产能反应结合起来。一种金属离子Ca2+或Mg2+、硫辛酸和4种维生素（泛酸和烟酸等）参与这个过程，由此显示出维生素之间的相互依赖关系。

（六）胆碱（Choline）

胆碱是卵磷脂和鞘磷脂的关键组成部分，还是乙酰胆碱的前体化合物。在机体内，能从一种化合物转移到另一种化合物上的甲基，称为不稳定甲基。该过程称为酯转化过程，有重要的生理作用，诸如参与肌酸的合成（对肌肉代谢很重要），肾上腺素之类激素的合成，以及甲酯化某些物质以便从尿中排出。胆碱是不稳定甲基的一个重要来源，对细胞的生命活动有重要的调节作用。

在机体内磷脂和胆碱的作用相互交叉相互渗透，磷脂的某些生物功效是通过胆碱实现的，而胆碱的部分生物功效又依赖于磷脂来完成。关于磷脂的生物功效，参见本章第三节。

（七）生物类黄酮（Bioflavonoids）

生物类黄酮又称黄酮类化合物（Flavonoids），主要是指基本母核为2—苯基色原酮（2-phe-nylchromone）类化合物，包括：

①黄酮类（Flavones），如芹菜黄素（Apigenin）；

②黄酮醇类（Flavonols），如槲皮素（Quercetin）；

③二氢黄酮（Flavanones）及二氢黄酮醇类（Flavanonols）；

④异黄酮（Isoflavones），如黄豆苷原（Daidzein），葛根素（Puerarin）；

⑤二氢异黄酮（Isoflavanones）；

⑥双黄酮类（Biflavonoids），如银杏素（Ginkgetin）；

⑦查尔酮类（Chalcones）；

⑧橙酮类（Aurones）；

⑨黄烷醇类（Flavanols），如儿茶素（Catechin）；

⑩花青素（Anthcyanidins）；

⑪新黄酮类（Neoflavanoids）。

黄酮和黄酮醇，是植物界分布最广的黄酮类化合物。天然类黄酮多以苷的形式存在，由于糖的种类、数量、连接位置及连接方式等的不同，可以组成各种各样的黄酮苷类。

黄酮化合物具有维生素C样的活性，曾一度被视为是维生素P。黄酮类化合物的生物功效，可概括为以下几方面：

①调节毛细血管的脆性与渗透性；

②是一种有效的自由基清除剂，其作用仅次于维生素E；

③具有金属螯合的能力，可影响酶与膜的活性；

④对维生素C有增效作用，似乎有稳定人体组织内维生素C的作用；

⑤具有抑制细菌和抗生素的作用，这种作用使普通食物抵抗传染病的能力相当高；

⑥在两方面表现出抗癌作用，一是对恶性细胞的抑制（即停止或抑制细胞的增长），另外从生化方面保护细胞免受致癌物的损害。

目前尚未制定黄酮类化合物的日需求量。合成维生素C中不含有黄酮，黄酮只是在天然食物中才与维生素C并存。多数研究认为：

①若与维生素C同时食用，极为有益；

②有时单服维生素C无效，而与黄酮类同服则有效。

（八）辅酶Q₁₀（Comenzyme Q₁₀）

辅酶Q₁₀又称泛醌（Ubiquinone），存个在于绝大多数的活细胞中，似乎集中在活细胞的线粒体内，在ATP之类产能营养物质释放能量的呼吸链中发挥作用。

辅酶Q₁₀可由体内细胞合成。但当机体从事剧烈体力运动，或在其他引发氧化应激的病理过程中，体内合成的数量不够，此时应由外源补充。

辅酶Q₁₀是一种有效的免疫激剂，可显著提高体内的噬菌率，增强体液、细胞介导的免疫力。