生活相对论-124-125-维生素

本片由王爷、当当当和妖叔录制,王爷剪辑。
内容简介:
维生素是怎么来的
化学合成维生素
13种必须维生素是什么
13种必须维生素如何摄取、如何被发现、摄取量应该是多少
维生素的价格
彩蛋
QQ群:439951710

附录:

维生素(英语:Vitamin)是一系列有机化合物的统称,曾依音译,称作“维他命”。它们是生物体所需要的微量营养成分,而一般又无法由生物体自己生产,需要通过饮食等手段获得。
维生素不能像醣类、蛋白质及脂肪那样可以產生能量,但會对生物体的新陳代谢起調節作用。缺乏维生素会导致严重的健康问题;適量攝取維生素可以保持身體強壯健康;過量攝取維生素卻會導致中毒

维生素(Vitamin)这个词是波兰化学家卡西米尔·冯克於1912年最先提出的,是由拉丁文的生命(Vita)和氨(-amine )拼写而得,因为他当时发现维生素中含有氮,认为很可能属于胺类,并推测自然界中存在维持生命与健康所需的胺(后来证明并非如此)[2]。1920年,英国化学家杰克·德拉蒙德 (Jack Drummond) 提出既然不能证明是胺,则应将最后一个字母e 去掉以符合命名规范,而且后缀-in 正好可以指成分不明的中性物质[3]。从此Vitamin 一词一直沿用下来。
在中文,曾经翻为威达敏(陈宰均译)、维生素(高似兰译)、生活素及维他命(音译)。维生素有“维持生命的营养素”的意思;而维他命被有人解释为“唯有它才可以保命”。當維生素缺乏時,會出現特定症狀的缺乏症候群,一旦補充該維生素則可解除之。一般維生素的需要量皆甚少,多吃無益。當過量攝入,則有中毒的疑慮,尤其是脂溶性維生素。

维生素的定义中要求维生素满足四个特点才可以称之为必需维生素。
外源性:動物体自身不可合成或合成量不足以生理所需(维生素D人体經紫外線照射可以合成,但是由于较重要,仍被作为必需维生素),需要通过食物补充。
微量性:動物体所需量很少,但是可以发挥巨大作用,通常在體內扮演輔酶及輔因子的角色。
调节性:维生素必需能够调节人体新陈代谢或能量转变。
特异性:缺乏了某种维生素后,動物将呈现特有的病态。
不同動物對各種維生素需要及合成能力各有不同,例: 1.維生素C在多數哺乳動物皆可自行合成滿足身體所需,但在人類及天竺鼠則缺乏相關酶系合成,只能由饍食中提供。 2.貓科動物無法自行合成牛磺酸,對貓而言牛磺酸為必需维生素。 3.反芻動物雖無法合成維生素B群,但通過瘤胃微生物的幫忙,可以得到維持生理所需維生素。
由于维生素对人类生命活动的重要作用,人类很早就意识到它的存在。 中國歷史的唐朝医学家孙思邈曾经指出,用动物肝脏防治夜盲症,用谷皮汤熬粥防治脚气病。
1747年英國海军军医詹姆斯·林德总结以前的经验,提出了用柠檬预防坏血病的方法。
1912年,波兰化学家卡西米尔·冯克从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质,由于当时尚不知其化学本质,只知道是维持生命所必须的一种胺类(amine)。因此他提出了抗脚气病、抗坏血病、抗癞皮病、抗佝偻病的四种物质,称其为“生命胺(Vitamine)”。以后陆续发现很多种维持生命所必须的物质,但他们并不是胺类,因而将其最后一个字母“e”取消,称之为Vitamin,这是第一次对维生素命名。
随着分析科学和医学技术的进步,越来越多的维生素被發现,人们开始用字母来区别不同的维生素,出现了维生素A、维生素B1等名称(在汉语中,曾经使用维生素甲、维生素乙这样的说法,但现在已经基本不再被使用)。
维生素分为两种,水溶性维生素和脂溶性维生素。“水溶性维生素”易溶于水而不易溶于非极性有机溶剂,吸收后体内贮存很少,过量的多从尿中排出,且容易在烹調中遇熱破壞;“脂溶性维生素”易溶于非极性有机溶剂,而不易溶于水,可随脂肪为人体吸收并在体内储积,排泄率不高。每一种维生素通常会产生多种反应,因此大多数维生素都有多种功能[4]。
人体一共需要13种维生素,其中包括4种脂溶性维生素(维生素A,D,E,K)和9种水溶性维生素(8种维生素B,维生素C)。

维生素A又称維他命A、抗干眼病维生素,是人類的必需營養素之一。維生素A的前体是存在于多种植物中的胡萝卜素。

維生素A並非單一的一種化合物,而是有許多不同的型態。动物能将胡萝卜素在体内转化为维生素A贮藏在肝脏中;通常是以醇類的方式存在,稱作視黃醇,活性也是最高;但也有一些屬於醛類,稱作視黃醛;另外還有一些屬於酸類,稱作視黃酸。
視黃醇與視黃醛主要掌管桿細胞的視覺循環,而視黃酸主要是掌管人體內上皮組織分化有關,因此有些視黃酸衍伸物(俗稱的A酸)常用於皮膚疾病上的治療,另外有一種稱作視黃酯,其為人體內儲存脂溶性維他命A的主要型式。
維生素A的發現可以追溯至1906年,當時的研究証實除碳水化合物、蛋白質及脂肪以外,另有一些因素以維持牛隻的健康。1917年,其中一種物質被威斯康辛大學麥迪遜分校的Elmer McCollum及耶魯大學的Thomas Osborne發現。由於當時水溶性的維生素B剛被發現,研究員決定將名字改為「脂溶性維生素A」(維生素A)。

很多食物均含維生素A。每100克以下食物含有最少0.15亳克(等於150微克)。
肝臟(牛類、豬類、雞類、火雞類、魚類)(6500微克)
牛皮菜(又名莙薘菜、菾菜、君達菜、山菠菜)(6100微克)
紅蘿蔔(835微克)
青花菜(800微克)
甜薯(709微克)
羽衣甘藍(681微克)
牛油(684微克)
菠菜(469微克)
菜葉
南瓜(369微克)
哈密瓜(169微克)
藍莓
开心果
每日攝取量上限
.18歲以上:3000微克
.13-18歲:2800微克
.10-12歲:1700微克
.4-9歲:900微克
.0-3歲:600微克

1国际单位=0.3微克维生素A=0.332微克乙酰维生素A

作用
維生素A是视网膜内感光色素的组成部分。是保護眼晴和增進視力不可缺少的營養素,若缺乏的話,會引致結膜的表皮角質化,這會阻塞淚腺,從而導致乾眼症,甚至引致結膜炎。維生素A不足會引發夜盲症,因為視網膜內感光色素缺乏之故。
維生素A也是骨髓细胞分化时的调节因素,包括骨髓中的造血細胞都需要維生素A的調節
上皮组织分化亦需維生素A。美容業使用的蝦紅素,即是維生素A家族成員之一。

硫胺(英语:Thiamine),又称维生素B1、維他命B1,命名為「thio-vitamine」(含硫維生素)。分子式C12H17N4OS+。它是人体必需的13种维生素之一,是一种水溶性维生素,属于维生素B族,它最終被指定了通用描述名稱維生素B1。其磷酸鹽衍生物參與許多細胞過程。最好形式是焦磷酸硫胺素(TPP),是糖和氨基酸的分解代謝的輔酶。在酵母中,TPP中也是酒精發酵的第一步驟。有保护神经系统的作用,还可以促进肠胃蠕动,提高食欲。穩定且非吸濕性硝酸硫胺鹽是用於麵粉和食品的營養強化同效維生素。硫胺是列在世界衛生組織基本藥物的名單中,這是基本醫療衛生制度中最重要的藥物名單。
硫胺主要是扮演食物中的糖與醣類(澱粉)在消化過程中的處理角色,最後產生能量;同時作為肌肉協調及維持神經傳導之需。維生素B1亦有中度的利尿作用。硫胺不够稳定,遇热、紫外线、氧气都会发生化学反应,分解或变质。硫胺可以溶于水,不溶于醇等有机溶剂。常温下在pH为3.5的水溶液中稳定,而在中性和碱性溶液中会发生分解。通常会被制作为盐酸盐(C12H18Cl2N4OS,CAS No.67-03-8)、硝酸盐(C12H17N5O4S,CAS No.532-43-4)等较稳定的形式来使用。

发现历史
硫胺的发现和脚气病(英文:Beri-beri)成因的探索密切相关,脚气病是一种曾经在亚洲地区较普遍的维生素缺乏症,症状有下肢浮肿等。
公元六百年左右,中國歷史的中医孙思邈研究出了使用防巳、细辛、犀角、蓖麻叶、蜀椒、防风、吴茱萸等富含硫胺成分的中药来治疗脚气病的药方。1882年,日本海军医生高木兼寬也发现通过改良饮食结构可以预防脚气病的发生。1886年荷兰医生克里斯蒂安·艾克曼在印度尼西亚发现米糠可以治疗脚气病,并因此获得了1929年诺贝尔生理学或医学奖,但是他当时并不知道究竟是什么成分在起作用,而是认为精米中含有可以导致脚气病的毒素,而米糠具有解毒作用。
1910年,日本化学家鈴木梅太郎从米糠中提取出了抗脚气病酸(アベリ酸,Aberic acid),后来证明,它就是硫胺。
1911年,波兰化学家卡西米尔·冯克在伦敦的李斯特研究所从米糠中得到了一种胺类的结晶,他认为这就是克里斯蒂安·艾克曼研究中米糠中治疗脚气病的成分。因为是胺类,所以被他命名为Vitamine,这也是维生素名称的由来。
但是,人们发现卡西米尔·冯克得到的晶体对脚气病并没有很好疗效,后来发现原来他得到的结晶主要是另一种维生素B族成员——烟酸。1926年,曾经在艾克曼的实验室工作过的两位荷兰化学家B. C. P. Jansen和W. Donath在罗伯特·威廉姆斯的帮助下得到了硫胺的真正结晶。威廉姆斯为它取了个正式的英文名称:Thiamin,为了反映出它是一种胺,美国化学会将其改为Thiamine。

化學性質
硫胺素化學式C12H17N4OS是一種無色有機硫化合物。其結構包括一個氨基嘧啶和通過亞甲基橋連接的噻唑環。噻唑取代有甲基和羥基的側鏈。硫胺素可溶於水、甲醇和甘油,幾乎不溶於極性較小的有機溶劑。在酸性溶液中它是穩定的,但是在鹼性溶液中不穩定。硫胺素,其是N-雜環卡賓,可以用來代替氰化物作為催化劑的對二苯乙醇酮縮合。硫胺素對熱不穩定,但在冷凍儲藏時穩定。當暴露在紫外線和γ輻射它是不穩定的。硫胺素在美拉德反應強烈反應。
生物合成
複雜的生物合成硫胺素發生在細菌,一些原生動物,植物和真菌。噻唑和嘧啶結構部分,分別生物合成然後組合,由硫胺素磷酸合酶(EC2.5.1.3)的作用,以形成胸苷單磷酸(ThMP)。對生物合成途徑可以不同生物體之間。在大腸桿菌和其它腸細菌,胸苷單磷酸可由硫胺素磷酸激酶(ThMP + ATP → ThDP + ADP, EC 2.7.4.16)磷酸化的輔因子胸苷單磷酸。在大多數細菌和真核生物,胸苷單磷酸水解硫胺素,則其可以是焦磷酸化為胸苷單磷酸由硫胺二磷酸激酶(thiamine + ATP → ThDP + AMP, EC 2.7.6.2)。
生物合成途徑是通過核糖開關調節。如果有足夠的存在於細胞硫胺則硫胺素結合於信使RNA的使酶,這是在途徑必需的,並防止其轉錄。如果沒有硫胺素存在則沒有抑制,並且酶所需的生物合成就產生了。具體的核開關(TPP核開關)是在真核生物和原核生物中確定的唯一的核開關。

生化反应
硫胺在肝、肾和白细胞内转变成硫胺焦磷酸酯(TPP)的形式存在:
硫胺 + ATP(三磷酸腺苷) = 硫胺焦磷酸酯(TPP) + AMP(单磷酸腺苷)TPP是糖类代谢的三羧酸循环中羧化酶所必需的辅酶。TPP还可以在酶的作用下继续和ATP反应:
TPP + ATP = 硫胺三磷酸酯(TTP) + ADP(二磷酸腺苷)

功能
主要參與碳水化合物、脂肪的代謝,葡萄糖轉成焦葡萄糖以及焦葡萄糖轉成乙醯輔脢A之過程中需要它,此與脂肪代謝合成有關。食慾、造血、糖類代謝、循環、消化-胃酸產生、能量、生長、學習能力、肌肉韻調的維持(小腸、胃、心臟)。維生素B1又與葡萄糖轉化成五碳糖(pentose)有關,而五碳糖是核甘酸(DNA)合成所需的碳架。

推荐摄入量 [1]
维生素B1的需求标准
年龄 0 – 0.5 – 1 – 4 – 7 – 11 – 青春期(男) 青春期(女) 成年(男) 成年(女) 孕妇 哺乳妇女
推荐摄入量
(mg) 0.2 0.3 0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 1.2 1.4 1.3 1.5 1.8

缺乏病徵
硫胺素衍生物和依賴硫胺素的酶在人體所有細胞均有存在,所以若身體缺乏硫胺素,會對所有的器官系統造成不利影響。然而,我們的神經系統對於硫胺素缺乏會特別敏感,因為它的氧化代謝需要用到。
缺乏硫胺素,會降低身體的敏銳度,嚴重的可導致代謝性昏迷,甚至死亡。硫胺素缺乏通常都因為營養不良或營養不均衡引起。某些食物中含有阻礙人體利用硫胺素的物質。比如,某些品種的淡水魚、貝類、以及蕨類植物中含有能破壞硫胺素的酶,平常煮熟食用時這種酶會被破壞,而如果大量生食這些食物,就有缺乏硫胺素的可能[2];而含有豐富抗硫胺素的食物計有[2]:茶、咖啡、檳榔等。有些慢性疾病可引起硫胺素的缺乏,例如:酒精中毒、胃腸道疾病、艾滋病、持續性的嘔吐等[3]。很多糖尿病患者都發現硫胺素不足,這可能會引致併發症[4][5]。

其他常見的缺乏症還有:
脚气病:轻度症状为下肢无力,重度会肌肉萎缩,肢体及心肺水肿。
魏尼凯氏综合征(Wernicke-Korsakoff Syndrome):又称魏尼凯氏脑病(Wernicke’s encephalopathy),是一种神经脑病综合症,会导致失语等問題。這個病曾在《怪醫豪斯》第六季的一集提及過。
視神經病變:雙側視力喪失,盲點和色覺障礙。
摄入过量
作为水溶性维生素,维生素B1一般不会引起中毒,过量的维生素B1会通过尿液等排泄出体外。
如果静脉注射过量维生素B1,有些人会发生过敏性休克现象,大剂量可能会造成呼吸中枢压抑而至死亡。

主要食物来源
维生素B1广泛存在于天然食物中,但随食物种类而异,且受收获、贮存、烹调、加工等条件影响。最为丰富的来源是葵花子仁、花生、大豆粉、瘦猪肉;其次为小麦粉、小米、玉米、大米等谷类食物;鱼类、蔬菜和水果中含量较少。

动物型来源
动物肝脏
动物肉类
植物型来源
酵母
谷物,主要是粗粮
大豆
硫胺(Thiamine)的各种名称
又稱:Thiamin
通用名:维生素B1(英文:Vitamin B1)
其它名称:
维他命B1
乙种维生素一
乙素
维生素乙1
硫胺素
抗脚气病素
抗神经炎素

核黄素,又称维生素B2,维他命B2,维生素G。分子式C17H20N4O6。它是人体必需的13种维生素之一,作为维生素B族的成员之一,微溶于水,可溶于氯化钠溶液,易溶于稀的氢氧化钠溶液。

1879年英国著名化学家布鲁斯发现牛奶的上层乳清中存在一种黄绿色的荧光色素,他们用各种方法提取,试图发现其化学本质,都没有成功。几十年中,尽管世界许多科学家从不同来源的动植物都发现这种黄色物质,但都无法识别。1933年,美国科学家哥尔倍格等从1000多公斤牛奶中得到18毫克这种物质,后来人们因为其分子式上有一个核糖醇,命名为核黄素。

推荐摄入量
维生素B2的需求标准
年龄 0 – 0.5 – 1 – 4 – 7 – 11 – 青春期(男) 青春期(女) 成年(男) 成年(女) 老年 孕妇及哺乳妇女
推荐摄入量
(mg) 0.4 0.5 0.6 0.7 1.0 1.2 1.5 1.2 1.4 1.2 1.4 1.7

缺乏症状
口角炎(angular stomatitis)–患者嘴唇紅腫發光、口角破裂繼而發生潰爛發炎。
舌炎(glossitis)–一些書上所寫症狀為舌面清晰、不脫屑、呈紅紫色或洋紅。
脂溢性皮炎(seborrheic dermatitis)–書上所載為鼻翼、鼻唇溝壁、眼瞼、耳朵等多處顯現脂溢性皮炎和絲狀贅 肉等,鼻黏內溢脂性毛囊角質化。
眼睛方面的症狀—眼睛畏光易疲勞、視力模糊、發癢流淚、眼睛酸痛、角膜充血。
摄入过量
大量攝食時尿液呈現黃色,医学上也有摄入过量者导致肾小管堵住影响排尿功能。

主要食物来源
肝臟是最豐富的來源之一,腎臟、心臟亦含有相當可觀的含量。
动物型来源
七腮鳗、牛肝、鸡肝、鸡蛋、乳製品、內臟等。

植物型来源
全谷类和堅果類、青椒。

烟酸(英语:niacin、nicotinic acid,也称維他命B3、維他命PP、吡啶-3羧酸),分子式:C6H5NO2,耐热,能升华。首次描述於Hugo Weidel於1873年對尼古丁的研究。它是人体必需的13种维生素之一,是一种水溶性维生素,属于维生素B族。烟酸在人体内转化为烟酰胺,烟酰胺是辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ的组成部分,参与体内脂质代谢,组织呼吸的氧化过程和糖类无氧分解的过程。

功能
生理上為傳遞搬運電子,使末稍血管舒張作用。
具糖解作用,組織呼吸,脂肪合成。(功能類似於維他命B群)
攝取不足後遺症
疲勞,倦怠,頭痛,噁心,嘔吐,背痛,體重減輕。
食慾喪失,舌炎,胃酸缺乏,對稱性皮膚炎,神經症狀。
癩皮病末期時出現嚴重之皮膚炎,腹瀉,癡呆,甚而死亡。

攝食過量之副作用
皮膚潮紅及癢。
血清尿酸值升高。
葡萄糖耐受性減損。
肝臟方面的損害。
一般需求量
成人每天攝取16毫克,女子為14毫克,發育中的青年為20毫克,懷孕期及哺乳期為18毫克。每天最高摄取量35毫克.

來源
動物產品:
肝臟,心臟和腎臟

牛肉
魚類:金槍魚,鮭魚
牛奶
雞蛋
水果和蔬菜:

鱷梨

西紅柿(蕃茄)
葉菜類蔬菜
西蘭花(青花菜)
胡蘿蔔
紅薯
蘆筍
種子:
堅果
全穀物食品
豆類
藜種子
真菌:
蘑菇
啤酒酵母

泛酸(Pantothenic acid)也稱作维生素B5,耐熱,能昇華,是水溶性維生素。它是人體必需的维生素之一,動物需要泛酸以合成輔酶A,而輔酶A是動物代謝醣類、蛋白質、脂肪的必要物質。其共軛鹼稱作pantothenate。
泛酸攝食過量的副作用為水溶性尿液排出。不易發生過量。

一般需求量為:成人每天攝取4-7毫克,女子為5-9毫克,懷孕期及哺乳期為5-9毫克。
泛酸存在於酵母,玉米,堅果類,豌豆,綠葉蔬菜和糙米中。

维生素B6(英语:Vitamin B6)是B族维生素的一种,又名抗皮炎维生素、吡哆素,在食物中分布较广,同氨基酸代谢有密切关系,是氨基酸脱羧酶、转氨酶等的辅酶。
此为一种水溶维生素,在烹饪过程中易损失。动物缺乏维生素B6的症状有皮炎、痉挛、贫血等;单纯的维生素B6缺乏症在人类极少见。
维生素B6主要作用在人体的血液、肌肉、神经、皮肤等。功能有協助排出含氮廢物、抗体的合成、消化系统中胃酸的制造、脂肪与蛋白质利用(尤其在减肥时应补充)、维持钠/钾平衡(稳定神经系统)。缺乏维生素B6的通症,一般缺乏时会有食欲不振、食物利用率低、失重、呕吐、下痢等毛病。严重缺乏会有粉刺、贫血、关节炎、小孩痉挛、忧郁、头痛、掉髮、易发炎、学习障碍、衰弱。

功能
维生素B6对以下疾病或症状有治疗作用:
动脉硬化
秃头
胆固醇过高
膀胱炎
面部油腻
低血糖症
精神障碍
肌肉失调
神经障碍
怀孕初期的呕吐
超体重
手术后呕吐
紧迫
对太阳光敏感
婴儿高烧惊厥
异烟肼中毒
麩胺酸單鈉症候群
维生素B6每天所需量
一般而言,人与动物的肠道中微生物(细菌),可合成维生素B6,但其量甚微,还是要从食物中补充。其需要量其实与蛋白质摄食量多寡很有关系,若吃大鱼大肉者,应记住要大量补充维生素B6,以免造成维生素B6缺而导致慢性病的发生。

男成人 2.0mg
妇女 1.6mg;* 妊娠 2.2mg;哺乳 2.1mg
婴儿 0.3~0.6mg
11岁以下兒童 1.0~1.4mg
男孩、女孩 1.4~2.0mg
最大使用量为4-50mg,毒性剂量未知。服用维生素B6前需咨询医生意见,并在医生指导下服用。

生物素(Biotin)为维生素B群之一,又稱維生素H、維生素B7、輔酶R(Coenzyme R)等。 生物素在肝、肾、酵母、牛乳中含量较多,是生物体固定二氧化碳的重要因素。容易同鸡蛋白中的一种蛋白质卵白素(Avidin)结合,大量食用生蛋白可阻碍生物素的吸收导致生物素缺乏,如脱毛、体重减轻、皮炎等。由於其缺乏症極少發生,一般也常直接稱之為生物素。

生物素在脂肪合成、糖質新生等生化反應途徑中扮演重要角色。
发现
1901年,尤金·怀尔迪尔斯( Eugene Wildiers) 发现一种促进酵母生长的物质,命名为“生物活素”( bios) 。1933年美国生物化学家富兰克林·埃尔默·艾利森( Franklin Elmer Allison) 等人从豆类根瘤菌中分离出一种固氮菌,命名为“辅酶R”。1936年,德国化学家弗里茨·科戈和本诺·腾尼斯从煮熟的蛋黄中分离出一种结晶物质可以促进酵母生长,称之为“生物素”( biotin) 。1937年,美国科学家保罗·格约尔吉发现一种能防治由生蛋清喂养大鼠引起的皮炎的物质,因此用德文中皮肤Haut的首字母,命名为“维生素H”。1940年格约尔吉及其同事通过实验证实,生物活素、辅酶R、生物素、维生素H为同一种物质。1942年,美国生物化学家文森特·杜·维格诺德等人发现了生物素的化学结构。维生素H因属于维生素B族,又是第七个被发现,故又名维生素B7。[2]

生物化學
對熱、光、酸安定,對鹼則不安定。為羧基轉移酶的輔酶。以生物素為轉移酶的酵素稱為生物素酶(biotin enzyme),包含與醣類代謝相關的丙酮酸羧化酶、與脂肪酸代謝相關的乙醯輔酶A羧化酶及丙醯輔酶A羧化酶、與白胺酸代謝相關的3-甲基巴豆醯輔酶羧化酶(3-methylcrotonyl CoA carboxylase)等。

應用
雞蛋中的卵白素會與生物素進行幾乎不可逆的強烈結合,利用此特性可將生物素與標靶分子結合,並以卵白素檢驗之。另外亦有生物化學研究用試劑、癌症等的檢驗試劑,以及將單株抗體與化學療法藥物結合以直擊癌細胞的靶向治療製劑等應用。

攝取
成人每日建議攝取量為45μg,第七版日本人營養需求(第六次改定?日本人の栄養所要量)訂之為30μg。由於可被腸道菌群合成,在正常飲食的情況下並不會發生缺乏症。富含生物素的食材有酵母、肝臟、豆類、蛋黃等。生物素的利用效率根據食品的不同而相異,尤其是小麥中的生物素幾乎無法被人體利用。以營養補充品而言,生物素與其它維他命不同的是,在日本藥事法中其並不被認可為營養機能食品以外的項目,且每錠中的含量上限訂為500μg。

因服用抗細菌藥造成腸道菌群的變化可能導致缺乏症。另外,生物素會與生蛋白中的卵白素強烈結合,進而阻礙其吸收,故大量食用生蛋白亦可能導致缺乏症。此時的缺乏症稱為蛋白障礙。若每日攝取10個以上的生蛋即有發生蛋白障礙的可能。缺乏症的症狀如下:

白髮、脫髮、濕疹或炎症等皮膚症狀
皮膚或黏膜變灰或掉屑
結膜炎
肌肉痠痛
疲勞
食慾不振
味覺異常
血糖上升
失眠
精神疾病
而根據至今進行的動物研究,懷孕中母親陷入生物素缺乏的胎兒,有幾乎100%的機率會誘發畸形,如唇顎裂、海豹肢症、內臟缺陷等。而在動物實驗中大量攝取生物素時會使其累積在胎兒身上,並可能造成畸形的誘發。

疾病與生物素
先天性生物素缺乏症的原因
先天性的生物素缺乏症大致上可分為生物素酶缺乏症與全羧基化酶合成酶缺乏症兩種,兩者皆屬於常染色體遺傳疾病。前者乃是缺乏生物素酶導致生物素無法被人體回收再利用;後者則是催化生物素與羧酶蛋白反應的酵素無法活性化導致的缺乏症。[3]

後天性生物素缺乏症的原因
若胎兒出生時「繼承」了母親腸道內以壞菌占優勢的細菌叢[4] ,或母乳中缺乏生物素,即有可能會造成生物素缺乏症。日常生活中若接觸過量的菸、酒、乳製品、生蛋白等,或由於頻繁的下痢、抗細菌藥或心理壓力等造成腸道菌叢的組成異常,又或施打全營養靜脈注射、洗腎,及長期服用胜肽奶粉(幼兒)、部分抗癲癇藥物及鎮痛藥等,皆可能造成生物素的缺乏。雖然蛋黃中含有生物素,但都是與卵白素或離胺酸等蛋白質結合的型態,而穀物中含有的生物素無法被人體吸收,故由食物中攝取的生物素難以被人體利用。與此相對地,腸道菌叢產生的生物素則被稱為活性型或游離型。 生物素易發生多種藥物相互作用,服用前必須諮詢醫師,提供正在服用的藥品資訊。生物素亦常與日常飲食發生相互作用,如過量食用乳製品或生蛋白皆會減弱生物素的效力。而吸菸及二手菸也會使生物素失去藥效,飲酒則會大量消耗體內的生物素,服藥時應積極避免。另外,內服類固醇會惡化生物素的缺乏症,導致症狀無法改善與治癒,此時將類固醇改以外用為佳。

因生物素缺乏導致的疾病
生物素缺乏導致的發病機制有數種。如脾臟細胞的免疫系統活性各自發生異常(免疫球蛋白A或G等)[5]、免疫力低下使得已經平息的症狀復發、持續食用高升糖指數(GI值)的食品造成胰島素抗性增加,以及免疫球蛋白E具有異常的反應素活性等。生物素缺乏症的患者與健康者相較之下,生物合成的胰島素也較少[6]。由於生物素是丙酮酸羧化酶的輔酶,其缺乏時亦會造成乳酸性酸中毒等現象。

皮膚病與生物素
生物素具有產生消炎物質來緩解過敏症狀的作用。另外其亦與蛋白質生成有關,可活性化皮膚細胞,促進老廢物質的排除,讓皮膚的機能維持正常。皮膚病中較具代表性的異位性皮膚炎和掌蹠膿疱症有時也使用生物素來治療。而生物素能提高膠原蛋白與神經醯胺(ceramide)等物質的生物合成,可促進骨骼發炎或變形相關疾病的治癒。

糖尿病與生物素
生物素缺乏症與風濕、乾燥綜合症、克隆氏症等結締組織免疫性疾病,以及1型與2型糖尿病皆有關連。生物素的缺乏若惡化,將導致胰島素的分泌極度低下。而生物素的服用已知可改善胰島素抗性、黏膜炎、皮膚病與血糖值等異常。

叶酸(Folate、folic acid)也稱為维生素B9、维生素M、维生素Bc,屬於維生素B[2]。葉酸可用於治療由葉酸缺乏症引起的貧血[2]。葉酸也是孕婦的營養補充品[2][7]。在新生兒的神經管缺損病例中,有超過一半認為是因為懷孕初期葉酸不足所造成[8]。20世紀90年代起,經過中美科學家對追蹤觀察25萬例新婚婦女及其妊娠結局驗證,婦女在備孕期間就服用每天0.4毫克葉酸,在神經管畸形高發區有85%預防率,在神經管畸形低發區有41%的預防率。有超過50個國家利用加入葉酸的營養強化食品來減少神經管缺損的比例[9][10]。長期補充葉酸和中風及心血管疾病風險的小幅下降有關[11]。葉酸可以口服,也可以用注射的方式補充[2]。

正常劑量下的葉酸不會造成副作用[2],還不確定長期的高劑量攝取是否有需要關注的問題[2]。不過已知的是高劑量的葉酸攝取會讓维生素B12缺乏症的問題較不易檢查到[8]。人體在製造DNA、RNA,以及製造细胞分裂需要的胺基酸代謝時,都必須要用到葉酸[8]。因為人體無法自行製造葉酸,因此葉酸屬於人體必需的维生素[12]。

葉酸攝取不足會造成葉酸缺乏症[8],會導致巨母紅血球性貧血[8],症狀包括疲勞、心悸、呼吸困难、舌頭上的瘡,以及皮膚或髮色的變化[8],兒童若膳食攝入不足,一個月後會出現葉酸缺乏症[13]。成人體內正常的葉酸總量在10,000–30,000?g,而血液中的濃度則為7 nmol/L(3 ng/mL)[8]。

葉酸是在1931年至1943年之間所發現的[14],由米切尔(H.K.Mitchell,1941)及其同事[15]首次从菠菜叶中提取纯化出来,命名为叶酸[16]。葉酸列在世界衛生組織基本藥物標準清單中,是基礎公衛體系中所需,最有效及安全的藥物[17]。2014年在開發中國家,每一劑的葉酸膳食補充品價格在0.001至0.005美金之間[18]。葉酸的英文folic源自拉丁文的folium,意思就是葉子[19]。在許多的食物中都含有葉酸,特別是深綠色的葉菜類以及肝[8]。

叶酸在孕妇怀孕中的重要作用
由于叶酸对于神经管的形成有重要作用,因此孕妇在怀孕前摄入足够的叶酸对于胎儿的正常发育很重要。怀孕期间缺乏叶酸能够影响胎儿神经系统的发育。研究表明在怀孕前期和怀孕中补充足够的叶酸能够降低神经管畸形和唇裂胎儿的出生率[20]。美国全国环境卫生科学研究所的研究人员在新一期《新英格兰医学杂志》上报告说,如果孕妇补充叶酸可防婴儿唇裂,但对于预防顎裂作用似乎不太明显[21]。
自1998年1月1日起,美国已强制规定在某些谷物食品中强化叶酸,FDA规定每1KG谷物食品(面包、面粉、早餐谷物、大米等)强化1.4mg叶酸(美国卫生及公共服务部,1996年)。[22]
加拿大、澳大利亚、墨西哥以及智利等国随后也效仿美国推行“叶酸强化”葉酸另外可以幫助乳汁增加細胞。[來源請求]
70%接受调查的西班牙孕妇,没有补充叶酸。 [23]

叶酸的食物来源
从叶酸最初的提取和名称就能知道,叶酸大量存在于带叶的蔬菜中。菠菜、芦笋、芜菁、小白菜、莴苣、抱子甘蓝、花椰菜、黄豆、玉米、扁豆、豌豆、葵花籽的粗粮及其他带叶的蔬菜。水果包括哈密瓜、蜜瓜、香蕉、木莓、葡萄柚、草莓、以及橙汁、罐装菠萝汁、番茄汁等。动物食品如动物的肝脏、肾脏、禽肉及蛋类,如猪肝、鸡肉、牛肉、羊肉等也含有丰富的叶酸。但是由于烹饪时的高温对于叶酸的破坏和人体吸收效率不高的原因,日常饮食还是较难满足孕妇的叶酸需要。所以孕妇在怀孕期间(甚至怀孕前)补充人工合成的叶酸药物是必要的。[來源請求]有研究表明男性服用叶酸也能增加精子的质量-减少染色体缺陷从而降低新生儿唐氏综合征发生的几率[24]。

每日摄入量
国家卫生部及美国疾病控制中心均给出指导建议:孕妇建议每日摄入量0.4毫克,绝对不能随便选用大剂量的叶酸增补剂。[來源請求]
美国食品药品监督管理局建议成年人每日叶酸摄入量安全上限为2毫克,即2000微克。[25]
叶酸药物要保存在干燥避光阴凉的地方。因为叶酸见水、见光都会分解。 WHO推荐孕妇每日摄入量为:0.4mg/day[11]

維生素B12(Vitamin B12)为B族維生素之一,是一类含钴的复杂有机化合物。
分子结构是以钴离子为中心的咕啉环和5,6-二甲基苯并咪唑为碱基组成的核苷酸。化学式為C63H88O14N14PCo,分子量為1355.37 g/mol。
维生素B12一词有两种不同含义。在广义上它是指一组含钴化合物即钴胺素(cobalamins):氰钴胺(cyanocobalamin,经氰化物提纯而成的人工成品)、羟钴胺(hydroxocobalamin,即维生素B12α)及维生素B12的两种辅酶形式,甲钴胺(methylcobalamin, MeB12)和5-脱氧腺苷钴胺素(5-deoxyadenosylcobalamin),又名腺苷钴胺(adenosylcobalamin, AdoB12)。其更特定的含义是,仅指以上各种形式中的一种即氰钴胺,是B12来自食物和营养补充的主要形式。

伪-B12(Pseudo-B12)指的是在特定生物中发现的类似B12的物质,如市面上的「螺旋藻」營養補充劑等非細菌源,这些物质对人体没有B12的生物活性[1][2]。

歷史
1930年代,美國內科醫生卡斯爾(W.B. Castle)發現在正常人胃部可分離出一種「內因子」,但卻無法在惡性貧血病患的胃分泌物中發現,而這類惡性貧血的患者食用動物的肝臟之後,能改善病情,卡斯爾醫生便假設能預防惡性貧血的「外因子」存在於動物的肝臟當中。1934年,乔治·惠普尔、乔治·迈诺特、威廉·莫菲因为“发现贫血的肝脏治疗法”(”for their discoveries concerning liver therapy in cases of anaemia”)获得诺贝尔生理学或医学奖。1948年-1949年,兩位化學家在美國分離出這個抗貧血的因子,並確定此因子為維生素B12。現時,我們知道人體靠胃的上半部來吸收維生素B12。
1956年,英国生物化学家多萝西·霍奇金(D.C. Hodgkin)利用X射线测出了5-脱氧腺苷钴胺素的分子晶体结构。

全合成
主条目:內在因子和维生素B12全合成
最早的维生素B12全合成是由伍德沃德[3] 和阿爾伯特·艾申莫瑟(Albert Eschenmoser)[4] 完成的,至今仍是有机合成的经典之作。由于当时表徵技术(主要是核磁比较落后)的限制,该全合成的真实性曾受到有机界的怀疑。

性质
维生素B12是唯一含有主要矿物质的维生素。水溶性。在吸收时需要与钙结合,大部分为小肠所吸收。人体只能利用甲钴胺和腺苷钴胺,其他钴胺素要在细胞中转化为这两种形式才能被人体利用。

来源
主条目:內在因子和维生素B12缺乏症
草食性動物藉由腸胃道內的細菌發酵產生維生素B12,而人類的腸道菌雖然可以發酵產生維生素B12,但因為發酵處位於大腸,而小腸才可以進行吸收,故人體無法吸收這些維生素B12[5],必須從食物中攝取維生素B12,例如蛋類、奶類、魚類、貝類、肉類等。[6][7]全素食者可食用標示額外添加維生素B12的食品、或人工合成的維生素B12補充劑,避免維生素B12缺乏造成惡性貧血。[6][7]
啤酒酵母是否能製造維生素B12有待釐清,但市面上有額外添加維生素B12的啤酒酵母商品。[6][8]
洋菇、盤菌菇、蠔菇等菇類表面可以檢測到維生素B12,但菇肉本身的維生素B12含量很低,推測菇類的維生素B12不是自行產生,而是附著在菇類表面的細菌所製造。[6][9]
海藻類如海帶、紫菜、螺旋藻、藍綠藻等,以及黃豆發酵物如味噌、納豆、天貝、豆瓣醬等食品所含有的維生素B12,大多是沒有生物活性的類似物。[6][10][11]業者由於檢驗方法的精準度不足,無法區分真正的維生素B12和類似物,而類似物在人體內會干擾正常維生素B12的代謝。[6]

維生素B12源於泥土中的細菌,若干品種動物(亦包括實行生素食主義而胃腸健康無虞之人類)自身亦於其大腸由各種細菌生成維生素B12,但無法吸收。[5]。
植物性食品含維生素B12的包括仙人掌、全麥、糙米、海藻(尤以綠藻、螺旋藻、紫菜、海帶為甚,惟當中部份係偽B12)、苜蓿芽、小麥草、米糠、雛菊、香菇、大豆與泡菜,然而長期不攝食上述食品之純素食者則有缺乏的危險;奶蛋素食者可由動物性食品獲取維生素B12,奶蛋素食接受發酵食品之素食者可由各種發酵豆製品與酵母衍生食物,例如味噌、腐乳、豆豉、無酵母啤酒、未經高溫油炸處理之臭豆腐等含活酵母之食品由活酵母於食用者腸胃內代謝產生維生素B12,故可避免缺乏問題。[12][13][來源可靠?]
個別藥材例如當歸、康復力亦含維生素B12。[來源請求]
明日葉曾經被認為含有維生素B12,但後續研究指出係因為傳統的檢測方法會驗出表面細菌所產生的維生素B12(同上述菇類的原因),最新調查顯示其本身不含維生素B12。[9]
植物發酵食品如天貝、納豆、豆瓣醬、大麥味噌等製作工藝不慎可能會削減其中維生素B12之含量,但流行於英國及澳洲、紐西蘭等地的酵母醬Marmite有豐富的維生素B群(含維生素B12)。[來源請求]

生理功能
辅酶B12参与的反应主要有两类:[14]

碳上的氢原子与邻位碳上一个基团之间的交换,例如由甲基丙二酰CoA合成琥珀酰CoA的过程。一般认为反应是自由基机理,腺苷钴胺的Co-C键均裂后,AdCH2·夺取底物的氢原子,然后底物环化为环丙烷,再开环,从AdCH3夺去一个氢原子,形成重排产物。
两个分子之间的甲基转移,例如下面提到的由同型半胱氨酸合成甲硫氨酸的反应。先是甲基四氢叶酸的甲基转移到钴胺素上,生成甲钴胺,然后再由甲钴胺对底物硫醇发生甲基化。
在甲硫氨酸循环中,同半胱氨酸(Homocysteine)接受N5-甲基四氫葉酸的甲基转变为甲硫氨酸的反应,需要以维生素B12作为辅酶的N5-甲基四氫葉酸转甲基酶的催化。若体内维生素B12缺乏,甲硫氨酸循环就不能正常进行,後果有三方面:一、甲硫氨酸的合成受阻。二、堆积过多的同半胱氨酸会导致同半胱氨酸尿症(Homocystinuria)的出现。三、四氫葉酸的再生受到很大影响。而四氫葉酸是转运甲基的工具,嘌呤和嘧啶的合成都需要它提供甲基。结果,核酸合成障礙将导致细胞分裂的不正常,症状有巨幼红细胞性贫血(megaloblastic anemia),即恶性贫血。

氰钴胺中与Co+连接的CN基被5-脱氧腺苷取代生成钴胺酰胺辅酶(B12辅酶)。钴胺酰胺辅酶可增加叶酸的利用率,促进糖类、脂肪和蛋白质的代谢。
维生素B12是一个共底物参与甲基化和合成核酸和神经递质,如血清素,多巴胺和去甲肾上腺素的各种细胞反应(6.7)。这是必要的trimonoamine神经递质的合成可增强抗抑郁的功能。细胞内浓度的维生素B12可以通过同型半胱氨酸的总血浆浓度,这可以通过使用5- methyletetrahydrofolate作为甲基供体基团的酶促反应转化为蛋氨酸(8,9)。因此,高半胱氨酸的血浆浓度落入如维生素B12的细胞内浓度上升。需要高半胱氨酸的生产蛋氨酸的,这是参与许多生化过程包括单胺神经递质血清素,去甲肾上腺素和多巴胺的remethylation维生素B12的活性代谢物(7,10)。因此,在维生素B12缺乏可能干扰这些神经递质的产生和功能。

用法
氰钴胺可以口服或肌肉注射。
羟钴胺一般只用于肌肉注射。
甲钴胺主要用于治疗周围神经病变引起的疼痛和麻木,可以通过注射和口服两种方式给药。
从食物中获取:肉、蛋、奶、奶酪、肝脏、營養酵母、發酵食品
每天建议摄取量:2.4ug/天
适应症
促进红血球的形成和再生,预防贫血;主要用于治疗恶性贫血、再生障碍性贫血,亦与叶酸合用用于治疗各种巨幼红细胞性贫血、抗叶酸药引起的贫血及脂肪泻。[15]
维持神经系统的正常功能;用于神经系统疾病,如神经炎、神经萎缩、抑郁症等。
促使注意力集中,增进记忆力与平衡感。
治疗肝脏疾病,如肝炎、肝硬化等。
促进儿童发育,增进食欲。
醫治口內炎。
不良反应
可致过敏反应,甚至过敏性休克。
可促进恶性肿瘤生长。[16]
維生素B12一經高溫加熱和遇上維生素C就會失效。

維生素C(英语:Vitamin C/ascorbic acid,又稱L-抗壞血酸,又譯維他命C)是高等靈長類動物與其他少數生物的必需營養素。是一種存在於食物中的維他命,可作為營養補充品。維生素C在大多数生物體内可藉由新陳代謝製造出來,但是有许多例外,比如人類,缺乏維生素C會造成壞血病。[1][2][3]
維他命C可作營養補充劑以預防或治療壞血病[4],目前並無證據顯示可預防感冒[5][6]。維他命C可藉由口服或注射來攝取。[4]
維生素C的藥效基團是抗壞血酸離子。在生物體內,維生素C是一種抗氧化劑,因為它能夠保護身體免於氧化劑的威脅[7],維生素C同時也是一種輔酶[8]。
一般而言,維他命C的耐受性很好[4],大劑量服用可能導致腸胃不適、頭痛、睡眠困難以及肌膚泛紅[4][6]。懷孕期間攝取正常劑量通常是安全無虞的,維他命C為一種基本營養成分,有助於組織修復。含有維他命C的食物包含柑橘類水果、番茄以及馬鈴薯。當它作為食品添加劑[9]。
維生素C也是一種抗氧化劑和防腐劑的酸度調節劑。多個E編碼收錄維生素C,不同的數字取決於它的化學結構,像是E300是抗壞血酸,E301為抗壞血酸鈉鹽,E302為抗壞血酸鈣鹽,E303為抗壞血酸鉀鹽,E304為酯類抗壞血酸棕櫚和抗壞血酸硬脂酸,E315為異抗壞血酸除蟲菊酯。
維他命C最早發現於1912年,在1928年首次被分離出來,在1933年首次被製造出來[10],於世界衛生組織基本藥物標準清單上名列有案,是建立照護系統時相當重要的必備基礎藥物之一。維他命C已經是通用名藥物,也是成藥。在發展中國家的批發價約在每月0.19到0.54美元之間[11],有些國家將抗壞血酸加入食物,像是營養麥片[9]。

生物學意義
抗壞血酸
(還原態)
脫氫抗壞血酸
(氧化態)
對生物以及人體有意義的「維生素C」是純的L(-)構型光學左旋抗壞血酸;相對的,其D(+)光學右旋抗壞血酸在生物體內毫無用處。
在光學異構物中,“維生素C”的學名“L構型光學左旋抗壞血酸”的首字母為L,常被混淆為英文中“左(left)”的首字母,但其實L的英文是Levo。
抗壞血酸是強還原劑,當它進行作用時,會轉化為它的氧化形式為左式脫氫抗壞血酸[8]。左式脫氫抗壞血酸經由體內的酶和穀胱甘肽可回覆至活性的左式抗壞血酸的形式。[12]左式光抗壞血酸是一個與葡萄糖相似的弱糖酸結構,能夠很自然的使氫離子附著上去而形成抗壞血酸,或是附著金屬離子,形成抗壞血酸礦物質。

功能作用
在人體內,維生素C是高效抗氧化劑,用來減輕抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase)基底的氧化應力(oxidative stress)。[3]還有許多重要的生物合成過程中也需要維生素C參與作用。
維生素C為8種不同的酵素作為電子供體:[13]
其中3種參與膠原羥化。[14][15][16]這些反應將羥基放入氨基酸的脯氨酸或賴氨酸,再將此胺基酸加入至膠原蛋白分子內(經由脯氨羥化酶和羥化酶),從而使膠原蛋白分子能夠承擔其三重螺旋結構,使得維生素C必須在維護組織、血管和軟骨的時候使用。
其中兩種要參與組合肉鹼。[18][19]肉鹼在運輸脂肪酸進入粒線體製造ATP的時候是必需品。
剩下的三種有以下功能:
多巴胺參與腎上腺素來合成多巴胺羥化酶。[20][21]
另一種酶加入胺基成為縮胺酸激素,大大增加其穩定性。[22][23]
其中一種調節酪氨酸代謝。[24][25]血漿中的維生素C的累積含量超過100倍的生物器官組織為腎上腺、腦垂體、胸腺、黃體酮及視網膜。[26]而包括腦、脾、肺、睪丸、淋巴結、肝、甲狀腺、小腸黏膜、白血球、胰臟、腎臟、唾液腺等器官組織內的維生素C的含量也高於血漿中的維生素C 10至50倍。
生物合成

維生素C的分子模型。黑色是碳,紅色是氧,白色是氫。
藉由一連串的4酶驅動(four enzyme-driven)過程,絕大多數的動植物都可以由葡萄糖自行合成維生素C[8]。在肝臟內從肝醣分解而來的葡萄糖是製造維生素C的原料(哺乳類與部分鳥類);抗壞血酸組織是依賴糖原分解的反應[27]。爬蟲類與鳥類的合成器官在腎臟。
失去自行合成維生素C能力的動物有高階的靈長類、天竺鼠、白喉紅臀鵯與食果性蝙蝠。[8]最值得注意的是,人猿族群之中的人類也並沒有能力自行合成維生素C。造成這種現象的原因,是這些動物的基因內的偽基因ΨGULO有缺失,在合成過程中最後的一種L-古洛糖酸内酯氧化酶(L-gulonolactone oxidase)就無法產生出來。[28]此突變並不會致命,因為有維生素C的食物來源對這些生物而言不虞匱乏,許多這類物種的主食就包含水果。
大多數的靈長類攝取維生素C的量是高於人類攝取建議值的10到20倍。[29]人们注意到,抗坏血酸合成的损失与进化造成的尿酸分解能力的损失有着惊人的相似。而尿酸與抗壞血酸都是強還原劑。因此有些人主張高階靈長類的尿酸的功能可以將抗壞血酸取代掉。[30]抗壞血酸能夠被人體的抗坏血酸氧化酶氧化。

以一頭成年的山羊為例,它在健康的時候每天會製造出高於13,000毫克的維生素C,而在面臨致命疾病、創傷或壓力時則會製造出高達100,000毫克的維生素C。[31]在人體受到外傷或其他損傷時,亦都證明使用了大量的維生素C,[32]即使曾有人提議,基於增高的維生素C的回收效率,人的攝取需求是遠遠低於其他哺乳動物。[33]
有部分的微生物,如酵母已證實能夠從單醣合成維生素C。[34][35]

缺乏症狀
壞血病是缺乏維生素C的維生素缺乏症,缺乏維生素C的時候,組織的膠原質會變得不穩定而無法正常發揮功能。壞血病的症狀是皮膚出現紅色斑點,海綿狀的牙齦,與從所有的黏膜出血。皮膚的斑點分布以腿部最多,該病的患者臉色蒼白,感覺沮喪,部分患者甚至無法自行活動。嚴重的壞血病會出現開放性的潰爛傷口,以及掉齒,最終導致死亡[36]。由於人體無法儲存維生素C,所以如果沒有攝取新鮮的補給品將會很快的耗盡。

因為維生素C與膠原蛋白合成及血管彈性有關,非遭感染但卻經常性流鼻血的人,只要注意補充維生素C的飲食即可避免,維生素C的缺乏會導致鼻黏膜脆弱而容易出血。
如果刷牙時,常有牙齦出血的現象,或者雖然沒有用力碰撞,但身上常見多處烏青、瘀血,這是維生素C不足的症狀之一。[37][38]

发现历史
詹姆斯·林德,是英國皇家海軍外科醫生,1747年,第一次記錄對照實驗,證實新鮮水果能夠治療壞血病。
遠古時代的時候就已知要攝取新鮮蔬菜或是生的動物肉類能夠預防疾病。住在邊緣地區的原住民把這相關行為與其藥用知識混合。溫帶地區的雲杉針葉,或是在沙漠地區的耐旱植物的葉來熬煮。在1536年,法國探險家雅克·卡蒂亞,探索聖羅倫斯河的時候,用當地原住民的知識,以挽救他的人免死於壞血病。他將煮沸的水加入針葉喬木的樹葉作茶,後來發現該茶中每100克含有50毫克的維生素C。[39][40]

綜觀歷史,有時當地機關會建議利用有利於長時間儲存蔬菜的方式度過漫長出海。約翰·伍德爾,一位外科醫生,在他1617年著作的《外科醫生的伙伴》(The Surgeon’s Mate)中,向英國東印度公司推薦能夠預防和治療用的檸檬汁。而荷蘭作家Johann Bachstrom在1734年堅決的提出:“壞血病是純粹由於完全禁食新鮮的蔬菜和食品,這是單獨的主要病因。”
在公元前約400年的文獻資料中,希波克拉底有描述壞血病,而第一次試圖使用科學依據判斷該病的病因是一位英國皇家海軍的外科醫生詹姆士·林德。壞血病對偏遠水手與士兵這類不易食用新鮮蔬果的人是很常見的。在1747年林德在船上做了这个实验,出現壞血病的船員,大家都吃完全相同的食物,唯一不同的药物是当时传说可以治疗壞血病的药方。有些病人每天吃两个橘子和一个柠檬,其他的人喝苹果酒、稀硫酸、醋、海水。而實驗的結論是吃水果的两人好转,其它人病情依然。後來林德在1753年出版《壞血病大全》之中發表了他的實驗。

柑橘是第一種能夠攜帶至船上的富維生素C的食物。
林德的著作之所以遲遲無法注意到,有一部分的原因是他的著作內證據有相互矛盾的地方,還有一部分原因是海軍認為好轉的船員還是很虛弱的。此外,新鮮水果是非常難長時間保存在船上,當時是把果汁煮沸再儲存起來,雖然易於延長食用期限,但是維生素就被破壞光了(特別是使用銅製水壺煮沸)。所以船長認為林德的建議沒有效用,因為這些果汁無法治療壞血病。
在1795年之前英國海軍使用檸檬或萊姆來做壞血病的解決方案。而之後比較常用萊姆來解決病症,因為在英屬西印度殖民地能夠採得萊姆,而那邊並沒有檸檬樹,所以檸檬比較昂貴。詹姆斯·庫克上尉是最先論證使用新鮮蔬果與像德國酸菜的醃漬蔬菜的優點,成功的讓他的船員完全沒有因壞血病而死亡。因為這個原因英國海軍授予獎牌。
1907年阿克塞爾·霍爾斯特(Axel Holst)和西奧多·諾普利(Theodor Fr?lich)发表使用天竺鼠做坏血病实验的论文。他們餵食飼料給天竺鼠,而這些飼料之前會使鴿子出現腳氣病,但是他們很驚訝的發現天竺鼠出現壞血病的症狀。而在之前普遍認為只有人類才會出現此症狀。

抗壞血酸的發現
1912年,波蘭籍美裔生物化學家卡西米尔·冯克,综合了以往的试验结果,发表了维生素的理论。之後從1928年至1933年間,匈牙利的研究團隊之中的約瑟夫·L·史文貝力(Joseph L Svirbely)與聖捷爾吉·阿爾伯特,還有查爾斯·葛蘭·金這些人首先從生物中分離出維生素C而且證明就是抗壞血酸。而聖捷爾吉在1937年因為研究維生素C而獲得諾貝爾生物或化學獎。[41]
1928年北極區人類學家Vilhjalmur Stefansson試圖證明為何愛斯基摩人能夠在毫無蔬菜的飲食中不會得到壞血病,而有類似高肉類飲食的歐洲極地探險家卻會出現病症。他認為那些原住民是從微煮的肉類中獲得維生素C。所以從1928年開始,一年中他和他的同事在醫務人員的監督下採用完全的微煮肉類飲食;而這一年他們並沒出現壞血病。
1933到1934年間,英國化學家沃爾特·霍沃思與艾德蒙·赫斯特,還有波蘭化學家塔德烏什·賴希施泰因分別最早成功人工合成維生素C。這使得維生素C得以大量製造。而霍沃思於1937年因為這項研究獲得了諾貝爾化學獎。
1934年羅氏藥廠成為第一家大量生產維生素C的製藥工廠。
1959年J·J·伯恩斯(J.J. Burns)表示,之所以一些哺乳動物易患壞血病,是由於自己的肝臟無法產生L-古洛糖酸-1,4-內酯氧化酶,這是連鎖四酶合成維生素C的最後步驟。[42][43]美國化學家艾爾文·史東是首次利用維生素C來食物保鮮。之後他發表了一項理論,由於人類有個變種的L-古洛糖酸内酯氧化酶編譯基因而無法產生該酶。

每日建議需求量
北美飲食攝取參考建議每日至少攝取90毫克,但不要超過每日2公克(每日2000毫克)。[44]其他同人類一樣無法產生維生素C的物種則需要人類建議攝取量的20倍至80倍。而科學家們也在爭論著最佳攝取的頻率(每次服用量與服用時間間隔)。[45]不過以一般正常成人而言,即使維生素C攝取不足,只要飲食均衡,還是能夠預防急性的壞血病,而對於懷孕、吸菸或是壓力大的人就需要攝取多一點。[44]
高劑量攝取(數千毫克計)可能會導致腹瀉,不過只要立刻降低攝取量就不會對人體有害。贊同藥物替代方案(不服用藥物而服用維生素C)[46]的人則是聲明足以腹瀉的最低劑量才是真正的維生素C需求量。Cathcart[46]與Cameron兩人演示了癌症末期或是嚴重的流行性感冒的病患攝取高達200公克的抗壞血酸不會出現任何腹瀉狀況。癥狀的加重,人體會增加維生素C的攝取量,來對抗病毒及其它高度緊張的危機。病好了,維生素C的飽和量就減少到每天4-15克。維生素C在產生抗體(IgG)與補體的過程當中為必要之成分,故維生素C有輔助消滅病毒的作用,但也是人體補充營養,中和病毒產生的毒素和修復被病毒破壞的體質之必要成份,體內維生素C耗盡時會導致病情急速惡化。但在對抗繁殖速度較快的細菌性的感染時(如肺炎雙球菌或黴漿菌),高量維生素C只能抗衡(阻止病情惡化)卻不能治癒,配合藥物的使用(如抗生素)方可達到最大的效果。

中華民國行政院衛生署維生素C建議攝取表[47]
年齡 建議攝取量(mg/日) 上限攝取量(mg/日)
0~3月~ 40
6~9月~ 50
1歲~ 40 400
4歲~ 50 650
7歲~ 60 650
10歲~ 80 1200
13歲~ 90 1800
16歲~71歲~ 100 2000
懷孕期 110 2000
哺乳期 140 2000
官方建議攝取量
維生素C的建議攝取量有被一些國家機關訂定出來:

英國食品標準局提出:每日40毫克。[1]
世界衛生組織提出:每日45毫克。[48]
美國國家科學學會提出:每日60–95毫克。[44]
美國官方定義25歲男性的可容忍的最高攝取量(Tolerable Upper Intake Level)為每日2,000毫克。
建議攝取量乃針對一般健康個體,在身體製造大量抗體與補體時,為必要反應物之一的維生素C需求量勢必增加。(請參閱免疫與生化學關於抗體與補體產生的反應流程)
来源
蔬菜水果中含有很多的维生素C。固体的维生素C,维生素C化钙和维生素C化钠都是很稳定的化合物,在干燥的空气和室温下可以无限期地储存。但是维生素C溶解在水中时,就很容易氧化。水果切开后发黄并逐渐转成褐色,蔬菜炒得过熟时变黑,都显示维生素C被氧化的结果。所以生食蔬菜水果可以摄取最多的维生素C。[49]
从蔬菜水果中摄取维生素C,是可以防止坏血病的。
维生素C片在市面上很普遍,早年是有从天然水果提炼的,现在则完全是从葡萄糖用化学和发酵方法合成的。合成的维生素C因为经过细菌发酵,和天然的维生素C完全相同,都同样的有右旋旋光性。
还有药厂将1克维生素C粉末和碳酸钙,碳酸钠等的粉末压片,服用时倒入水中,就像汽水一样冒泡,称为维生素C泡腾片或维生素C發泡錠。
如果要服用大量的维生素C来治疗疾病,不宜使用抗壞血酸钙,因为过量的钙会消耗维生素C以排出体外。口服大量的维生素C,还是要用纯粹的维生素C(抗壞血酸)。
静脉注射维生素C或皮下注射维生素C,则必须使用抗壞血酸钠的溶液。

人工合成
维生素C最早是从动植物中提炼出来的。后来发展出化学制造法,以及发酵及化学共享的制造法。发酵法是用微生物或酶将有机化合物分解成其它化合物的方法。现在的维生素C工业制造法有两种,一种是Tadeusz Reichstein发明的一段发酵制造法,一种是中科院微生物所尹光琳发明较新的两段发酵法。[56]

Reichstein制造法是瑞士化学家Tadeusz Reichstein发明的制造法,现在还是被西方大药厂如罗氏公司(Hoffmann-La Roche),BASF及日本的武田制药厂等采用。中国药厂全部采用两段发酵法,欧洲的新厂也开始使用两段发酵法。[57]
两种方法的第一阶段都相同,就是先将葡萄糖在高温下还原而制成山梨醇(Sorbitol),再将山梨醇发酵变成山梨糖(Sorbose)。Reichstein制造法将山梨糖加丙酮制成二丙酮山梨糖(Di-acetone sorbose),然后再用氯及氢氧化钠氧化成为二丙酮古龙酸,简称DAKS(Di-acetone-ketogulonic acid)。DAKS溶解在混合的有机溶液中,经过酸的催化重组成为维生素C。最后粗制的维生素C经过再结晶成为纯粹的维生素C。Reichstein制造法多年来经过许多技术及化学的改进。使得每一步骤的转化效率都提高到90%,所以从葡萄糖制造成的维生素C的整体效率是60%。
Reichstein制造法需要许多有机及无机化学物质和溶剂,例如丙酮、硫酸、氢氧化钠等。虽然有些化合物可以回收,但是需要严格的环保控制,和高昂的废弃物处理费用。两段发酵法是中国微生物学家尹光琳发展出来的,所有的中国维生素C药厂都采用此法。[58]许多西方药厂也得到此法的专利使用权,包括Roche和BASF-Merck合作的计划。此法的设备费用及操作投资都较低,生产成本只有Reichstein制造法的三分之一。[59]
两段发酵法是用另一发酵法代替Reichstein制造法制造DAKS的步骤。发酵的结果是另一种中间产物2-酮基古龙酸(2-Keto-L-gulonic acid KGA)。最后将KGA转化为维生素C的方法与Reichstein制造法类似。两段发酵法比Reichstein制造法使用的化学原料少,所以成本降低,而且废弃物处理的费用也减少。
现在有许多其它制造维生素C的方法在研究发展中,其中最值得注意的有以下两种方法;一是将葡萄糖直接发酵成为KGA,在美国有Genencor,Eastman,Electrosynthesis,MicroGenomics等公司及美国阿冈国家实验室Argonne National Laboratory在进行。另一是将细菌的基因重组使得可能用一步发酵直接将葡萄糖转化为维生素C。
许多维生素在高温、日晒,及水溶的环境中不稳定。为避免维生素在使用过程中分解,维生素可以加入其它稳定剂或制造成化学衍生物以维持其稳定性。市售的维生素C制成不同的型式以适合不同的应用,有不同纯度的粉末和结晶,也有做成维生素C化钠及维生素C化钙等衍生化合物。维生素C化钠较适合做为肉类保鲜的抗氧化剂,维生素C化钙则适合做为同时提供维生素C和钙质的营养素。可以抗热抗压的单磷酸维生素C化钙(Calcium Ascorbyl Monophosphate)主要是供应饲料加工业。其它特殊用途的维生素C产品,例如罗氏药厂出品Stay-C,它不容易溶解于水,所以可以做为鱼类的饲料。

在人体中的作用
维生素C治疗坏血病是250年来医学证实的事实。坏血病是长期缺乏维生素C的最终病况,它在人体上的表现是极度疲乏、肌肉无力、皮肤肿胀疼痛、牙龈出血、口臭、皮下及肌肉中血管破裂出血、关节软弱、骨骼脆弱以致骨折、虚脱、泻痢、肺脏及肾脏衰竭而导致昏迷以致死亡。由此可见维生素C对各个主要器官都有影响。[60][61][62]

腎上腺是人體含維生素C最高的器官。人體在緊張的時候,腎上腺分泌大量的腎上腺素到全身的肌肉中,準備好隨時動作,應付危機。腎上腺素是從酪氨酸(Tyrosine)制成多巴(Dopa),轉化成多巴胺(Dopamine),再轉化為降腎上腺素(Noradrenaline),最后制成腎上腺素。其中每一步驟都要消耗維生素C進行羥基化反應(Hydroxylation)。這是人和動物的腎上腺必須儲備大量維生素C的原因。[63][64]
膠原(Collagen)是一種蛋白質,它存在人體的結締組織、血管和骨骼的組織及牙本質細胞之間,是動物體型的基本支撐物質。所以它可以使細胞排列緊密,皮膚緊緻,骨骼牙齒堅固。當受到外傷時或是手術後它可以幫助細胞修復、促進傷口的癒合。[65][66][67]
维生素C促进胶原质的形成。胶原质是由两种胺基酸——赖氨酸(Lysine)和脯氨酸(Proline)组合成的聚合巨分子。胶原质的强度是因为消耗维生素C方才使吡咯氨酸醇化而加强了巨分子间的吸引力。缺乏维生素C时胶原质的强度不足,则所有的器官组织都减弱而产生各种疾病,最严重的时候就成为坏血病。正常人的血管壁细胞,由于有胶原质填塞所以能排列整齐,并确保其严密性。当缺乏维生素C时,血管组织的严密性受到损害,只要外界稍加压力,血液即自行渗出,这就是所谓的坏血病最表面的现象。合成胶原质时必定消耗维生素C,所以要维持身体各个器和组织器官的健康,必须经常摄取足够的维生素C。[68]
壞血病是維生素C枯竭的終結症狀,它最明顯的特徵就是血管系統的崩潰。在長期缺乏維生素C的情況下,血管的組織減弱因此導致各種心臟和血管的疾病。血管之中冠狀動脈是受壓力最高的部分,為了防止冠狀動脈滲血及破裂,血管自行修補的方法一是加厚血管而使血管硬化,二是沈積膽固醇堵塞滲血的漏洞而使血管阻塞。維生素C可以降低血液中的LDL含量,提高血液中的HDL含量,前者會導致動脈硬化而後者會降低動脈硬化風險。
赖斯医师Rath和鲍林Pauling发现大量的维生素C加上离氨基酸(Lysine)和吡咯氨基酸(Proline)可以清除冠状动脉现有沈积的粥样硬化块(Plaques)。

尽管在上世纪70年代,有医生报告大剂量的维生素C可以帮助治疗癌症,但更新的进一步研究表明维生素C并无此作用。[69][70][71][72]
眼睛中的晶状体和视网膜都含有高浓度的维生素C。缺乏维生素C时,晶状体中的胶原质就失去它的透明性而产生白内障。维生素C也可以降低眼球内液体的压力,避免青光眼的病症。
肉碱是一种氨基化合物,它在肌肉组织中帮助肌肉获得收缩需要的能量;也是由赖氨酸经过羟化而制成的。这个羟化反应,也要消耗维生素C。肉碱是脂肪酸氧化产生能量之重要运送者,因此当维生素C缺乏时,就会使人感到精神不济,同时血液中亦会积存多量的中性脂肪。
维生素C可以增强血管的组织和减少血液中胆固醇的含量,对于动脉硬化性心脏血管的疾病与高血压、中风等的成人病都有很好的预防和治疗效果。缺乏维生素C时,胆固醇不易分解成胆酸,而使血清胆固量提高,容易导致血管粥状硬化及血栓症。
免疫系統的主要工作是由白血球和淋巴球來完成的。这二者中維生素C的含量是血液中維生素C含量的30倍。白血球和淋巴球必須有足夠維生素C才能吞噬濾過性病毒與細菌,所以人體的免疫力,是和維生素C的存量是切切相關的。維生素C有很強的還原的能力。體內許多生化反應都需要維生素C的幫助才得以完成。維生素C可避免白血球受自體氧化的傷害,因此可強化免疫系統。

服用大量维生素C会增加血液中IgA,IgG及IgM等抗体的浓度。这些抗体附着在外来的病毒和细菌上,指引白血球和淋巴球来将它们消灭。
維生素C可以幫助鈣、磷、鐵這類的礦物質在小腸的吸收,所以對於貧血或是骨質疏鬆症者很有幫助。大多數鈣、磷、鐵的化合物,都不溶於水,所以不容易被人體吸收。維生素C的鈣、磷、鐵鹽則有很高的水溶解性,所以能夠幫助這類的礦物質在小腸的吸收。
維生素C是一種抗氧化極強的物質,對於人體長期暴露在不良的環境中(過氧化脂質、抽煙、喝酒、蟲蛇咬傷及許多化學毒素)所產生的自由基物質,都可以有效的清除。醫學界認自由基與癌症或老化的發生有關。亞硝酸胺是一種致癌物質,體內若有足量維生素C存在時,就可以防止醃肉用的亞硝酸轉化產生亞硝酸胺。[73][73][74][75][76][77][78]

維生素C參與人體內許多的生化反應,缺乏維生素C時這些反應都不能順利進行,在許多相關的器官中產生病變。大多數動物都能在肝臟中自行生產維生素C,所以很少會染上普通感冒,冠狀動脈阻塞和癌症這些人类特有的病症。
亦有研究指出口服的維他命C,在供應給全身所需後,留給皮膚的只剩下5%至7%。因此直接經由皮膚吸收,能發揮更大的功效[79]。

治疗作用
维生素C在各个器官中已经知道的治疗作用可以总结如下:
在白血球中协助噬食细菌、病毒及毒素,维持免疫系统
在肾上腺中制造肾上腺素,应付危机
在晶状体中保持晶状体的透明,防止白内障及青光眼
在大脑及神经系统中维持思想及控制肌肉的工作[80]
在表皮层中更新皮肤
在睾丸中维持精子的运动能力[81]
在肝脏中排除有机及无机毒素
在肺脏中防止病毒感染的肺炎[82]

維他命D也称抗佝偻病維他命,是一类脂溶性維他命,属类固醇化合物。在人类所需的维他命中,维他命D非常特殊,是一种激素的前体,而且人一天只要暴露在陽光下10分鐘,人體自身即可合成足夠的维他命D3。[1]
血浆维生素D水平(來自維化命 D3 血液檢測)可以反映紫外線B照射皮肤合成的和食物摄入的维生素D的总水平,而现在认为,人体自身合成的维生素D是人体内获取维生素D的主要途径。美国饮食营养摄入参考中维生素D摄入标准是假设没有日照,所有维生素D都取自食物摄取而制定的。
经过肝脏和肾脏的进一步转化,维生素D转化为骨化三醇,作为一种激素重新进入循环,调节钙和磷的吸收,促进骨骼的生长和重构,维生素D可以用来预防小儿佝偻病和成人骨软化症,维生素D与钙合用可以预防老年人骨质疏松。维生素D对神经肌肉功能、炎症都有作用,还影响许多基因的表达和翻译,调节细胞的增殖、转化和凋亡。[2]
在一般人口統計中并沒有一致的證據顯示維生素D對健康影響效果。
维生素D对人体有益的最佳证据是对骨骼有益并减少老年女性的死亡率。

维生素D3由紫外線照射7-脱氢胆固醇經光照後進行光化學反應轉變成,动物皮肤細胞中含有7-脱氢胆固醇,所以多晒日光是获取維生素D的简易方法。但它的活性不高,必須經肝臟及腎臟的酶反應,最終生成骨化三醇(1,25-二羟胆钙化醇),這才是活性最高的形式,可以調節小腸、腎臟和骨骼對鈣的吸收與代謝。维生素D3的缺乏易患有軟骨病,此病症在寒帶地區較常發生,因當地居民須穿著厚重衣物以防寒,但也因此隔絕陽光的照射,無法產生维生素D3,此症可經由飲食攝取來改善。

維生素D是荷爾蒙的前驅物,與血液中鈣的代謝有關。如果维生素D攝取過量導致中毒,會使柔軟組織形成鈣化現象

名称 化学名 结构
维生素D1 麦角钙化醇和光甾醇1:1复合物
维生素D2 麦角钙化醇 (麦角固醇形成) Note double bond at top center.
维生素D3 膽鈣化醇(7-脱氢胆固醇在皮肤上形成)
骨化三醇(1,25-二羥膽鈣化醇,维生素D3的在體內的活性形式)
维生素D4 22-二氢麦角钙化醇 22-Dihydroergocalciferol.png
维生素D5 谷钙化醇(7-脱氢谷甾醇形成)

7-脱氢胆固醇在波长在270-300纳米(峰值295-297纳米)之间的紫外线照射下可以变构转化为维生素D3[9],在阳光中的紫外线指数(夜间的紫外线指数为0,热带、高原地区、晴天时的紫外线指数为15——译者注)大于3时或者在日光浴灯下,才会有这种能发挥作用的紫外线。日光浴灯产生的紫外线大多数是长波的A型紫外线,而产生维生素D3所需要的中波紫外线(B型紫外线)之占其中4-10%,从地域上说,热带地区人们天天都可以产生维生素D3,温带地区的人们春夏季节也可以,而极地地区的人们,紫外线强度几乎不可能使之产生维生素D3.[10] 似乎血清25(OH)D的平均浓度的差异应该随纬度升高而降低,但是实际上并不和预想那样一致,比如在夏天,加拿大北部地区的日照强度和时间综合起来比赤道地区还要强,而且,高纬度地区在春季夏季抑或秋季机体都有可能形成并储存足够的维生素D,UVB产生的维生素D(异构作用,非酶促反应,没法控制)功能非常强大,以至于皮肤形成的多余的维生素D3必须及时降解掉,以免产生毒性。最终使维生素D的合成和降解达到平衡状态。[11]

皮肤分为两层:内层为真皮层,主要由结缔组织形成;外层为表皮层,在厚厚的脚掌和手掌,表皮层又分为五层,自外而内是:角化层、透明层、粒层、棘皮层和基底层,维生素D就在棘皮层和基底层细胞中合成,
胆骨化醇主要由7-脱氢胆固醇经紫外线照射形成,7-脱氢胆固醇的合成在大多数脊椎动物,包括人类皮肤细胞中都非常旺盛。[12]而裸鼹鼠似乎生来缺乏胆骨化醇[13],因为其血液中测不出25(OH)D,对某些动物来说,厚厚的毛皮阻挡住紫外线,而这些鸟兽也有自己的办法,它们把7-脱氢胆固醇分泌到毛皮表面,合成维生素D3后再自己舔回肚子里去。

维生素D通过血流输送到肝脏,在那里转化为激素前体骨化二醇,循环中的骨化二醇在肾脏和单核巨噬细胞系统中转化为骨化三醇,从而成为具有生物活性的维生素D,而在免疫系统中,骨化三醇(1,25(OH)D)发挥着细胞因子的作用,保护机体抵抗微生物入侵。[16]肾脏将骨化二醇转化为骨化三醇释放入血,与维生素的结合蛋白结合,转运到靶器官。[4]
骨化三醇通过激活维生素D受体发挥生物学效应,VDR存在于靶细胞表面,[4]活化的VDR可以作为转录因子,调节运载蛋白(如TRPV6和Calbindin)的表达,参与小肠内钙的吸收。[17]
VDR属于核受体中类固醇/甲状腺素受体超家族,可以再大多数器官中表达,包括脑、心脏、皮肤、前列腺和乳腺等,VDR在小肠、骨骼、肾脏和甲状旁腺的表达能够保证血钙血磷代谢正常(与甲状旁腺激素和降钙素协同作用),并可以维持正常骨量。[18]
维生素D提高了肾上腺髓质细胞酪氨酸羟化酶的表达。也参与了神经营养因子、一氧化氮等物质的合成,并能提高机体谷胱甘肽的水平。[19]

现在认为VDR也干预了细胞增殖和分化,而且对免疫系统也起到很强的免疫促进作用,很多种白细胞包括单核细胞,T细胞、B细胞都能够表达VDR。[20]
VDR除了可以激活某些基因外,还有其他一些作用机理已经阐明。一个非常重要效果是它可以抑制刺猬激素(一种参与器官形成的激素)的信号转导。[21][22]
维生素D最重要的功能就是保持骨钙的平衡。它可以增强小肠对钙的吸收。提高破骨细胞的数量增强骨吸收,维持血钙和血磷浓度维护正常骨量,并调整甲状旁腺激素来维持血钙平衡。维生素D缺乏会引起钙磷代谢异常,导致骨密度降低,骨丢失(骨质疏松),甚至骨折。

1913年,美国科学家Elmer McCollum和Marguerite Davis在鱼肝油里发现了一种物质,起名叫“脂溶性维生素A”,后来,英国医生EdwardMellanby发现,喂了鱼肝油的狗不会得佝偻病,于是得出结论维生素A或者其协同因子可以预防佝偻病。1921年Elmer McCollum使用破坏掉鱼肝油中维生素A做同样的实验,结果相同,说明抗佝偻病并非维生素A所为。[26][27][28] 他将其命名为维生素D,即第四种维生素。当时的人们还不知道其与其他人体无法自身合成的维生素不同,只要有紫外线,人体自己就可以合成维生素D。

1923年,人们知道7-脱氢胆固醇经紫外线照射可以形成一种脂溶性维生素(现在知道是D3),Alfred Fabian Hess甚至指出“阳光既是维生素”。[29]德国哥廷根大学教授AdolfWindaus与1928年荣获诺贝尔奖,以表彰其在研究固醇与维生素关系的工作。[30]到了三十年代,他又成功的研究出维生素D的化学结构。[31]

1923年威斯康辛大学Harry Steenbock证明了用紫外线照射食物和其他有机物可以提高其中的维生素D含量,[32]用紫外线照射过兔子的食物,可以治疗兔子的佝偻病。就用自己攒下的300美元为自己申请了专利,Steenbock用自己的技术对食品中的维生素D进行强化,到1945年他的专利权到期时,佝偻病已经在美国绝迹了。[33]

维生素D3(胆骨化醇)可以使用7-脱氢胆固醇用B型紫外线(UVB)照射后合成,然后进行纯化取得成品。[34]7-脱氢胆固醇广泛存在于羊毛脂以及其他动物毛发中,维生素D2所用的方法基本相同,但原材料麦角固醇来源于酵母或蘑菇。[34]

合成机理
皮肤中的7-脱氢胆固醇经紫外线照射后6号电子发生顺旋电环化反应,形成前维生素D3 Calcitriol-Biosynthese 1 engl.svg
同时前维生素D3通过异侧氢原子σ移位重排,变构产生维生素D3,在室温条件下,从前维生素D3到维生素D3转变需要12天完成。 Calcitriol-Biosynthese 2.svg
不论是自身合成的还是食物中摄取到的维生素D3,都要在肝脏里,在25位碳上加上一个羟基,形成25-羟基胆骨化醇(骨化二醇或者25(OH)D),[35]这个过程是由肝脏微粒体酶——25羟化酶催化的,25(OH)D一经合成,便释放入血,与α-球蛋白结合,既所谓的维生素D结合蛋白α-球蛋白结合。[36] Cholecalciferol to calcidiol CH3.svg
25(OH)D运输到肾脏近段肾小管,在那里发生1-α(分子下角右边的那个碳原子)位羟化而形成骨化三醇(1,25(OH)2D),可以有效的激活维生素D受体(VDR),活化的VDR介导维生素D所需要发挥的主要功能。25(OH)D向1,25(OH)2D的转换需要25D31-α羟化酶,血液中甲状旁腺激素水平升高可以提高这种酶的合成(当血钙血磷降低时,也可以)

維生素E(英语:Vitamin E)是一種脂溶性維生素,是最主要的抗氧化劑之一。溶於脂肪和乙醇等有機溶劑中,不溶於水,對熱、酸穩定,對鹼不穩定,對氧敏感,對熱不敏感,但油炸時維生素E活性明顯降低。在缺乏维生素E后进行补充,能促進性激素分泌,使男子精子活力和數量增加;使女子雌性激素濃度增高,提高生育能力,預防流產。
近来还发现维生素E可抑制眼睛晶状体内的过氧化脂反应,使末梢血管扩张,改善血液循环。维生素E苯环上的酚羟基被乙酰化, 酯水解为酚羟基后为生育酚。人们常误认为维生素E就是生育酚。

发现过程
维生素E早在20世纪20年代就被人们发现,Dr. Evans和他的同事在研究生殖过程中发现,在使用完全去除维生素E的饲料后可以引起大鼠的不孕症。曾称为维生素X。
1922年国外专家发现一种脂溶性膳食因子对大白鼠的正常繁育必不可少。
1924年这种因子便被命名为维生素E。在之后的动物实验中,科学家们发现,小白鼠如果缺乏维生素E则会出现心、肝和肌肉退化以及不生育;大白鼠如果缺乏维生素E则雄性永久不生育,雌性不能怀足月胎仔,同时还有肝退化、心肌异常等症状;猴子缺乏维生素E就会出现贫血、不生育、心肌异常。
在1936年分离出结晶体,1938年被瑞士化学家人工合成。
1980年代,医学专家们发现,人类如果缺乏了维生素E则会引发遗传性疾病和代谢性疾病。随着研究的深入,医学专家又认识到维生素E在防治心脑血管疾病、肿瘤、糖尿病及其他并发症、中枢神经系统疾病、运动系统疾病、皮肤疾病等方面具有广泛的作用。

種類
幫助抗氧化最有效的維生素E是δ-生育酚,幫助抗不孕最有效的是α-生育酚。

粗分可分三種:
天然維他命E(d-α-生育酚)
半人造維他命E:d-α-生育酚醋酸酯,d-α-生育酚琥珀酸酯
人造/人工合成維生素E:dl-α-生育酚、dl-α-生育酚醋酸酯(一个d-α-生育酚分子与一个l-α-生育酚分子合成)
維他命E營養補充劑可分為六大類:

人造(人工合成)維生素E,“dl-α-生育酚”,作為醋酸鹽酯類,最廉價,通常最常被賣作營養補充劑
半人造“自然來源”維生素E酯類、由”自然來源” 加工成藥片藥丸及一粒有多種維他命的營養補充劑
高度鍊製的天然d-α-生育酚
低度鍊製的天然混雜數種的維他命E
高伽瑪維生素E營養補充丸
生育三烯酚(Tocotrienol)營養補充劑
化粧品及部分製藥用烟酸生育酚酯及亚油酸生育酚酯。
在健康人體内,半人造維生素E可主要在肝臟在幾天內被去酯化(de-esterified),但早產兒、年邁或不適的患者卻不能把人造及半人造維生素E去酯化。

來源
天然的維他命E來自:
菜油:譬如棕櫚油、向日葵油、介花籽油、玉米油、大豆油和橄欖油。
堅果(花生、向日葵瓜子等)、沙棘果和麥芽、扁桃等。
其它維生素E的來源是原粒五穀、魚、花生醬和綠色葉蔬菜。在美國維他命E的一個重要來源是強化早餐穀物。
雖然最初多數自然維生素E從麥芽油提取,現在通常從菜油、大豆油中獲得。
蛋黄酱、牛油
功能
可用作抗氧化劑,維他命E有助防止多元不飽和脂肪酸及磷脂質被氧化,故可維持細胞膜的完整性。
可保護维生素A不受氧化破壞,並加強其作用。
維生素E與碘化合物,已證實能預防維生素E缺乏有關的症狀發生。
防止血液中的過氧化脂質增多。
一些研究報告顯示與防癌、抗老化有關,不过未受廣泛證實。
防止血小板過度凝集的作用。
增進紅血球膜安定及紅血球的合成。
減少因空氣污染引起的效應,進而使肺臟的傷害降低。
維持細胞呼吸。
減少老人斑的沉積。
对神经系统和骨骼肌具有保护作用。人体神经肌肉系统的正常发育和视网膜的功能需要充足的维生素E。神经系统在产生神经递质的过程中,伴随大量自由基的产生。因此维生素E在纺织线粒体和神经系统的轴突膜受自由基损伤方面是必须的。
适当摄入维生素E将有助于精子活力和整个精子健康。长期服用可以提高男子性欲水平。[1]
攝取
攝取不足後遺症
溶血性貧血。因為通過胎盤輸送給新生兒的維他命E很少,所以新生兒或早產兒血漿中維生素E會偏低。若母體缺乏維他命E,致幼兒維他命E不足時會導致幼兒血球容易破裂而發生貧血,稱為溶血性貧血,有時還會間接引發黃膽。
腸胃不適、陽痿、水腫、皮膚病害、肌肉衰弱。
慢性脂肪吸收不良。
溶血、肌尿酸、平滑肌中褐色素沉澱。
膀胱纖維症、血小板增多、掉髮、頭髮乾燥。
成年人缺乏維他命E多年後,會顯現紅血球的溶解增加。
月經失調、末稍血液循環障礙所致的手腳虛冷、凍傷等。
冷感症。
动物患病:

全脂肪织炎(黄色脂肪症、黄膘病):不饱和脂肪酸摄入过量导致维生素E缺乏引起。
攝取過量
一些報告中顯示其副作用很不常見,但因其為油溶性維他命,易造成蓄積。雖其副作用不多見,可是其副作用依然存在,且過量攝食易造成體內大量的蓄積,故應盡量避免長期過量攝食。
國約翰霍普金斯大學醫學院/美國心臟健康協會/美國醫學會期刊(JAMA)研究及文件指出,市面上的高單位維他命E,不但不能預防心臟病或癌症,且患有心血管疾病或糖尿病的中高齡患者,服用後反而增加心臟病發的機率。(本文引述來自美國約翰霍普金斯大學醫學院/美國心臟健康協會/美國醫學會期刊(JAMA)的研究發表及期刊文件)
血脂過高,血液凝固障礙。
血清甲狀腺素下降。
腸胃不適。
降低维生素A、维生素K的利用。
頭昏、暈眩、噁心、疲勞等。
根据美国国家癌症研究所资助的研究项目证实常年每日服用400毫克维生素E的男性为研究对象,经年服用的男性罹患前列腺癌几率较服用安慰剂的对照组增加17%。
建議每日攝取量
维生素E建議每日攝取量是根據α-生育酚形式而計算出來,因為它是最活躍或最可用的形式。當時,美國二次全國調查、全國健康和營養考試調查(NHANES III 1988-91)和(1994 CSFII)的勘測結果表明,多數美國人飲食量無法提供足夠维生素E。
現在從食物攝取维生素E建議每日攝取量是15 毫克,等於22 IU 的自然维生素E或33 IU 的人工合成维生素E。
美國食品暨藥物管理局(FDA)對於维生素E每日攝取建議量(RDA)僅僅二十IU到三十IU,其實二十IU或三十IU的维生素E攝取量,可由食物中獲取。
因為標準多種維他命通常包含大約30 IU,需要另外一個維他命E補充去達到水平。
目前的指南認為每天補充维生素E超過1000 毫克被認為不安全,等於1500 IU自然來源维生素E,或1100 IU的人工合成维生素E。[2]
身体代谢
维生素E在胆酸、胰液和脂肪的存在时,在脂酶的作用下以混合微粒,在小肠上部经非饱和的被动弥散方式被肠上皮细胞吸收。各种形式的维生素E被吸收后大多由乳糜微粒携带经淋巴系统到达肝脏。肝脏中的维生素E通过乳糜微粒和极低密度脂蛋白(VLDL)的载体作用进入血浆。乳糜微粒在血循环的分解过程中,将吸收的维生素E转移进入脂蛋白循环,其他的作为乳糜微粒的残骸。α-生育酚的主要氧化产物是α-生育醌,在脱去含氢的醛基生成葡糖醛酸。葡糖醛酸可通过胆汁排泄,或进一步在肾脏中被降解产生α-生育酸从尿酸中排泄。
維生素K是指具萘醌基的衍生物2-甲萘醌,是人類的維生素,具疏水性。它是一些特定蛋白質轉譯後所必需的,尤其是血液凝固中必備的蛋白質。維生素K2(甲萘醌(Menaquinone)和四烯甲萘醌(Menatetrenone))通常在動物腸中由細菌製造,因此缺乏維生素K是極為罕見的,除非腸道有嚴重損傷。除天然的维生素K1、K2外,亦有人工合成的维生素K3、K4。

维生素K1
分子式:C31H46O2
分子量:450.71 g/mol
密度:0.97 g/cm3
熔点:-20 °C
沸点:140-145 °C
外观:黄色油状
溶解性:不溶於水,難溶於甲醇,可溶於其他各種有機溶劑。
维生素K2(MK-7)
熔点:54 °C
外观:黄色結晶
溶解性:不溶於水,難溶於甲醇,可溶於其他各種有機溶劑。
所有的K类维生素都抗热和水,但易遭酸、碱、氧化剂和光(特别是紫外线)的破坏
化學結構
維生素K是一族類似結構的化合物,其共同有甲基化萘醌環,但是在3號位置上的烴側鏈則不同。葉綠醌(Phylloquinone。也稱為維生素K1)側鏈上具四個異戊二烯(isoprenoid)殘基,其中一個是不飽知的。甲萘醌(Menaquinone,維生素K2)側鏈上不飽知的異戊二烯鏈的數目不等,通常簡稱為MK-n,n代表異戊二烯鏈的數目。MK-4,5,7與維生素K1活性相等。MK-1只有維生素K1的1%活性,MK-10也只有30~49%的活性。甲萘醌(Menadione,維生素K3)是人工合成產物,但具有毒性。

生理學
維生素K參與某特定的蛋白質中的穀氨酸的γ位置的羧化作用,這些γ-羧基谷氨酸(縮寫為Gla)參與鈣離子結合,而具 Gla殘基對活性是必需的蛋白質統稱Gla-蛋白質。目前,有14個人類的Gla-蛋白質被發現,它們參與以下生理作用:
调节凝血蛋白质合成 凝血(凝血酶原(FactorⅡ),凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ,C-蛋白质,S-蛋白质和Z-蛋白质);
钙化组织中维生素K依赖蛋白质 成骨细胞合成3种维生素K依赖Gla蛋白质。骨質新陳代謝;
血管;
在大脑硫脂代谢中可能有作用
疾病中角色
維生素K發生缺乏的原因是由於在腸中吸收被干擾(例如膽管阻塞)或由於治療或意外服用維生素K拮抗劑,而因營養缺乏引致維生素K缺乏症是很罕見的。由於維生素K的缺乏而使Gla 殘基不能或只部分生成,因此Gla蛋白質是不活化。以上提及的三個生理功能缺乏控制也許會導致:不可控制大出血風險、軟骨鈣化和嚴重變形的骨質生長、不可溶的鈣鹽沈積在動脈壁上。

新生兒維生素K缺乏
新生兒有許多原因會造成維生素K缺乏。他們出生的時候可能會缺乏維生素K,原因是這種維生素不易從母體經由胎盤進入胎兒體內,經由母乳哺育提供的維生素K不足,而且胎兒腸道的產維生素K的細菌仍未進入,还有一个因素是肝脏未臻成熟,因此有些新生兒此維生素會很少。

發現
在20年代晚期,丹麥科學家Henrik Dam研究以膽固醇量低飼料養雞觀察膽固醇的角色。幾個星期後,動物被開始有出血現象和開始流血。這些毛病不能以增加膽固醇量低飼料來恢復健康。似乎暗示某化合物與膽固醇一起從食物被提取出來,因外這種化合物稱凝血維生素。這個新的維生素以K標示是因為最初的發現在德國學報報告,德文便是Koagulations 維生素。聖路易士大學的Edward Adelbert Doisy 再加以研究,因比發現其結構及化學特性。Dam 和Doisy 在維生素K 的研究貢獻而同時分享1943 年醫學諾貝爾獎。Louis Fieser 是第一個成功以化學合成這維生素。
幾十年來,患維生素缺乏症的雞模型是定量測量各種食物中的維生素K的唯一方法 :小雞先被引起維生素K缺乏症,然後被餵食已知含量的維生素K 的食物。血液凝集被飲食恢復的程度被採用為其維生素K 含量指標。
1938年,Harry Pratt Smith,Emory Warner,Kenneth Brinkhous,and Walter Seegers 等在 University of Iowa病理系醫生報導第一個成功以維生素K治療因prothrombin 缺乏的黃疸病病人出血的致命危險。但當時維生素K 的精確作用尚未被發現。直到1974 年,Stenflo 等從服用大劑量的維生素K拮抗劑warfarin母牛中分離出維生素K-依賴的凝血酶原(Factor Ⅱ)。正常的凝血酶原含有10個不尋常的氨基酸殘基,且後來被確認為γ-羧化穀氨酸(Gla)。但從warfarin處理過的母牛分離之凝血酶原卻有正常穀氨酸,因此便稱為去羧基凝血酶原descarboxyprothrombin。額外羧基在Gla 上明顯的證明維生素K 作為將穀氨酸Glu轉換成Gla的羧化反應的角色。
食物来源
叶绿醌广泛分布于动物性和植物性食物中,柑橘类水果含量少于0.1μg/100g,牛奶含量为1μg/100ml,菠菜、甘籃菜含量为400μg/100g。而大对数日常食物中没有甲萘醌,它在肝中含量为13μg/100g,某些干酪含2.8μg/100g。维生素K在纳豆中含量较高。[1]
Gla-蛋白質
現在,人類的Gla蛋白質特性被了解已有一定程度:凝血因子Ⅱ(凝血酶原)、Ⅶ、Ⅸ和Ⅹ,C和S-抗凝血蛋白質和以凝血酶為標的Z-蛋白質、骨钙蛋白(骨Gla蛋白質)、鈣化抑制基質Gla蛋白質(matrix gla protein,MGP),細胞生長調控的特殊抑長基因6 蛋白質(Gas6)和當前功能仍未知的穿膜Gla蛋白質。Gas6可能透過活化Axl 接受器酪氨酸激酶和刺激細胞增生或防止細胞凋亡。在以上為人所知的例子中,Gla殘基的是功能必需的。

現已知Gla蛋白質存在於各種脊椎動物:哺乳動物、鳥、爬行動物和魚。一些澳大利亞蛇毒液便由活化人血凝結的系統。有些情況,活化作用由Gla蛋白質與磷酸質膜結合因此轉化前凝血因子(procoagulant)成活化態。

由無脊椎動物地紋芋螺(Conus geographus)產生的Gla蛋白是由芋螺毒素(conantokins)形成。這些蝸牛產生的神經毒素具有富含Gla的肽,而且足以殺害成年人。