第四节 维生素

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维生素(vitamin)是维持人体正常物质代谢和某些特殊生理功能不可缺少的低分子有机化合物,主要参与各种酶的组成,因其结构和理化性质不同,使其各具特殊的生理功能。它们不是构成机体组织的原料,也不能为机体提供热能,只需少量即能满足机体的生理需要。人体不能合成维生素,每日必须自食物中获取。它们都是以本体形式或可被机体利用的前体形式存在于天然的食物中。

造成维生素缺乏的主要原因有:①膳食中含量不足。可因贫困、膳食单调、偏食等使摄入膳食中维生素的量不能满足机体的需求;②体内吸收障碍。如肠蠕动加快,吸收面积减少,长期腹泻等使维生素的吸收、储存减少;③排出增多。可因授乳、大量出汗、长期大量使用利尿剂等使之排出增多;④因药物等作用使维生素在体内加速破坏;⑤生理和病理需要量增多;⑥食物加工烹调不合理使维生素大量破坏或丢失。

预防维生素缺乏的措施:①提供平衡膳食;②根据人体的生理、病理情况及时调整维生素供给量;③及时治疗影响维生素吸收的肠道疾病;④食物加工烹调要合理,尽量减少维生素的损失。

维生素种类很多,根据其溶解性可分为两大类,即脂溶性维生素和水溶性维生素。脂溶性维生素包括A、D、E、K四种,在食物中与脂类共同存在,在肠道吸收时也与脂类吸收有关,排泄效率低,故摄入过多时,可在体内蓄积,产生有害作用,甚至发生中毒。水溶性维生素包括B族维生素(B1、B2、B6、B12、PP等)的抗坏血酸(VC)。水溶性维生素的特点:①溶于水,不溶于脂肪及有机溶剂;②容易从尿中排出体外,且排出效率高,故大量食入一般不会产生蓄积和毒害作用;③绝大多数以辅酶或辅基形式参加各种酶系统工作,在中间代谢的许多环节中都起着极重要的作用;④其体内营养水平多数都可在血液和尿中反映出来。

一、维生素A(VA)和维生素A原(类胡萝卜素)

维生素A(retinol)又名视黄醇,与类胡萝卜素一样对热、酸、碱稳定,一般加工防烹调方法不会引起破坏,但易被氧化,高温与紫外线可促进这种氧化破坏,若与磷脂、VE和VC及其他抗氧化剂并存则较为稳定。

(一)生理功能

1.参与视网膜视紫质的合成与再生,维持正常暗适应能力,维持正常视觉。

2.参与上皮细胞与粘膜细胞中糖蛋白的生物合成,维持上皮细胞的正常结构和功能。

3.促进蛋白质的生物合成和骨细胞的分化,促进机体的生长和骨骼的发育。

4.免疫球蛋白也是糖蛋白,其合成与VA有关,故有增加机体抗感染的作用。

5.VA可促进上皮细胞的正常分化并控制其恶变,从而有防癌作用。

(二)VA缺乏病

由于VA和VA原摄入不足所引起的营养缺乏病,临床上首先出现暗适应能力降低,进一步发展可形成夜盲症。皮肤基底细胞增生和过度角化,特别是毛囊口角化为毛囊丘疹(多发生在四肢伸肌表面、肩部、颈部、背部,臀部的毛囊周围);汗腺、皮脂腺萎缩、皮肤干燥毛发干枯脱落;结膜角化、泪腺分泌减少,形成干眼病,进一步发展可出现角膜消溃疡、穿孔、失明、还可出现结膜皱折和毕脱斑;骨骼发育受阻、免疫和生殖功能下降。据WHO报道,因VA缺乏,全世界每年有50万名学龄前儿童患有活动性角膜溃疡,600万人患干眼症,这是影响视力和导致失明的重要原因。

我国人民膳食中动物性食品摄入少,主要由蔬菜中摄取β-胡萝卜素(β-carotene)故轻度VA缺乏还是相当广泛的,应当加强防制工作。

(三)VA过多症

VA进入机体后排泄效率不高,长期过量摄入可在体内蓄积,引起VA过多症。成年人长期每天摄入15000μg视黄醇当量,即可出现中毒症状,多数因过量摄入VA制剂或食入过冬狗或狼的肝脏所致。主要症状为厌食、过度激惹、长骨末端外周疼痛、肢体活动受限、头发稀疏、肝肿大、肌肉僵硬、皮肤搔痒头痛头晕等。及时停止食用,症状可很快消失。

成人一次摄入VA99000~33000μg视黄醇当量,儿童一次超过99000μg视黄醇当量,可发生VA急性中毒。成人于6~8小时后出现嗜睡或过度兴奋、头痛、呕吐颅内压增高,12~30小时后皮肤红肿变厚,继之脱皮(以手、脚掌最为明显);婴幼儿急性中毒以颅内压增高为其主要特征,出现前囱饱满、恶心、呕吐、眼底水肿脑脊液压力增高,血清VA含量剧增。

(四)食物来源

天然VA只存在于动物体内。动物的肝脏、鱼肝油、奶类、蛋类及鱼卵是VA的最好来源。VA原(VA的前体)类胡萝卜素,广泛分布于植物性食品中,其中最重要的是β-胡萝卜素。红色、橙色、深绿色植物性食物中含有丰富的β-胡萝卜素,如胡萝卜、红心甜薯、菠菜苋菜、杏、芒果等。理论上1molβ-胡萝卜素在体内可分解成2molVA,但由于胡萝卜素有吸收利用率远低于VA,实验证明,就其生理活性而言,6μgβ-胡萝卜素才能相当于1μgVA。β-胡萝卜素是我国人民膳食中VA的主要来源。

(五)供给量

婴幼儿与儿童的不同年龄段,供给量有所不同(200~750μg视黄醇当量),从13岁少年开始至成年老年皆为800μg视黄醇当量。孕妇1000μg,乳母1200μg视黄醇当量。

1μg胡萝卜素=0.167μg视黄醇当量。以往VA的量常用国际单位(IU)表示。1 IUVA=0.33μgVA=0.33μg视黄醇当量。

当从膳食中既摄入VA又食入β-胡萝卜素时,应全部折合成μg视黄醇当量,即:

视黄醇当量(μg)=VA(μg)+0.167×β-胡萝卜素(μg)。

(六)人体VA营养状况评定

评定人体内VA营养状况常用指标有:①测定血清VA含量。成人血清VA正常含量为300~900μg视黄醇当量/L,低于120μg为缺乏,但因血清VA含量高低受许多因素影响,故应对具体情况作具体分析;②视觉暗适应功能测定。VA缺乏者暗适应能力比正常人差;③血浆中视黄醇蛋白测定。国外报道其含量与血浆VA含量有正相关趋势。

二、维生素D(VD)

VD是所有具有胆钙化醇生物活性的类固醇统称。其中VD2(钙化醇,calciferol)与VD3(胆钙醇,cholecalciferol)是最重要的VD。VD2与VD3结构相似、功能相同,皆为脂溶性维生素,对热、氧、酸、碱均较稳定,主要区别于两者的来源不同,VD2来源于植物,大多数植物中含有微量的麦角固醇,植物叶曝露于日光后形成VD2(称麦角钙化醇或钙化醇),VD3(又称胆钙固醇或胆钙醇)来源于动物,人与动物皮肤中的7-脱氢胆固醇经紫外线照射后即可转变成VD3,然后运往肝、肾转化为具有生物活性的形式,再发挥其重要生理功能。

(一)生理功能

VD对骨骼形成极为重要,其主要功能是调节钙和磷代谢,促进小肠对钙和磷的吸收与利用,构成健全的骨骼与牙齿

(二)VD缺乏病

VD与机体内钙、磷代谢密切相关,故当VD缺乏时,儿童发生佝偻病,成人出现骨软化症和骨质疏松症。佝偻病常在婴幼儿中发生,因骨骼的软骨连接处及骨骼部位增大,临床上可见到方颅、肋骨串珠、鸡胸;由于骨质软化,承受较大压力的骨骼部分发生弯曲变形,如脊柱弯曲,下肢弯曲,还可发生囟门闭合迟缓,胸腹之间形成哈里逊沟。若成人缺乏VD,可使成熟的骨骼脱钙而发生骨质软化症和骨质疏松症,妊娠与授乳期妇女最易发生,好发部位为骨盆与下肢,再逐渐波及到脊柱和其他部位。

(三)VD过多症

VD可以在体内蓄积,过多摄入可以引起VD过多症。成人每日摄入2500μg,儿童每日摄入500~1250μg,数周后即可发生中毒。表现为头痛、厌食、恶心、口渴、多尿低热、嗜睡、血清钙、磷增加,软组织钙化,可出现肾功能衰竭、高血压等症状。停止食用,数周后可恢复正常。

(四)食物来源

VD3含量最丰富的食物为鱼肝油,动物肝脏和蛋黄,牛奶与其他食物中VD3的含量较少。VD2来自植物性食品,一般说来,人只要能经常接触阳光,在一般膳食条件下,不会造成VD缺乏。以牛奶为主食的婴儿,应适当补充鱼肝油,并经常接受日光照晒,有利于生长发育。

(五)供给量

成年人每日供应5μg,孕妇、乳母、儿童与青少年及老年人均为10μg。

(六)营养状况评定

目前多用高效液相色谱法测定血浆中的25-OH-D3,作为鉴定VD3营养状况的指标,结果准确可靠。

三、维生素E(VE)

VE是所有具有α-生育酚生物活性的色酮衍生物的统称,其中以α-生育酚的活性最高。易溶于脂肪溶剂,对热与酸稳定,对碱敏感,可缓慢地被氧化破坏。

(一)生理功能

VE具有很强的抗氧化作用,能阻止不饱和脂肪酸受到过氧化作用的损伤,从而维持着不饱和脂肪酸较多的细胞膜的完整性和正常功能;由于预防了脂质过氧化,从而消除了体内其他成分受到脂质过氧化物的损害。因此,具有延缓衰老、预防大细胞性溶血性贫血作用;还与性器官和胚胎发育有关,动物试验表明,大鼠缺乏VE,将引起雌、雄动物生殖系统的损害,使生殖上皮发生不可逆变化,雄性可致精子停止形成和睾丸退化,雌性可致胚胎死亡。临床上常用来治疗不孕症习惯性流产

(二)食物来源

各种植物油(麦胚油、棉籽油、玉米油、花生油、芝麻油)、谷物的胚芽、许多绿色植物、肉、奶油、奶、蛋等都是VE良好或较好的来源。

(三)供给量

儿童为3~8mg,少年与成年人为10mg,孕妇、乳母与老人为12mg。

(四)营养水平评定

1.判定血清中α-生育酚的含量,这是直接反映体内VE储存量是否充足的一个指标,一般认为低于5mg/L为营养状况不良。

2.红细胞体外试验,体内缺乏VE者,其体外红细胞对H2O2引起的溶血比正常人敏感。

四、维生素B1(VB1)

VB1(硫胺素,thiamine)在高温时,特别是在高温碱性溶液中,非常容易破坏,并易受紫外线破坏,在酸性溶液中,稳定性较好,甚至加热时也是稳定的。

(一)生理功能

VB1是脱羧辅酶的主要成分,参与碳水化物代谢中丙酮酸及α-酮戊二酸的氧化脱羧作用;能抑制胆碱脂酶的活性,维持胃肠道的正常蠕动和消化腺的分泌。

(二)VB1缺乏症

VB1缺少时,神经组织中的碳水化物代谢首先受到阻碍,致使丙酮酸堆积在神经组织中,引起多发性神经炎脚气病(beriberi),又称脚气病多见于以大米为主食的地区。在东南亚地区特别是菲律宾、越南、泰国、缅甸等国尤为多见。我国建国后已不多见,但近年来由于生活水平提高,食用精白米增多,在某些地区患病率又有回升。还可因酗酒、各种胃肠道疾病使之吸收过少,结核、甲亢等消耗性疾病使之相对不足而引起发病。

由于饮食不足引起者,一般在摄取3个月低VB1饮食后出现症状。早期表现为疲乏无力肌肉酸痛食欲下降体重减轻。继之出现典型的症状:上升性对称性周围神经炎,先发生在下肢,呈袜套状分布;感觉异常、肌肉无力、心动过速、心前区疼痛;严重者表现为心力衰竭,水肿。临床上可分为四型:①干型,以周围神经炎表现为主;②湿型,以水肿和浆液性渗出为主;③暴发型,以急性心血管系统表现为主,同时伴有膈神经和喉返神经瘫痪;④混合型,同时有上述两型以上表现者。

(三)食物来源

VB1含量丰富的食物有粮谷类、豆类、干果、酵母、硬壳果类,尤其在粮谷类的表皮部分含量更高,故碾磨精度不宜过度。动物内脏、蛋类及绿叶菜中含量也较高,芹菜叶、莴笋叶中含量也较丰富,应当充分利用。土豆中虽含量不高,但以土豆为主食的地区,也是VB1的主要来源。某些鱼类及软体动物体内,含有硫胺素酶,生吃可以造成其他食物中VB1的损失,故“生吃鱼、活吃虾”的说法,既不卫生,也不科学。

(四)供给量

VB1的需要量与机体热能总摄入量成正比,故VB1的供给量以每4.2MJ(1000kcal)热能供给多少来表示,据此,我国的推荐VB1供给量为0.5mg/4.2MJ。

(五)营养水平评定

1.负荷试验 被测者于清晨口服VB15mg,然后收集4小时以内尿液,测定其中VB1含量:<100μg为营养缺乏,100~200μg为不足,>200μg为正常,>400μg为充裕。

2.空腹一次尿液中VB1和肌酐含量测定 二者比值<27为不足,27~65为低下,66~129为适宜,≥130为过高。

3.红细胞转羟乙醛酶活力测定 这是测定VB1营养状况的特异指标,若TPP(硫胺素焦磷酸酯)效应>16%即表示VB1缺乏。

五、维生素B2(VB2)

VB2(核黄素,riboflavin)为橙黄色晶体,280℃熔化并分解,在中性和酸溶液中对热稳定,在碱性条件下易分解破坏。游离VB2对光敏感,特别是紫外光。

(一)生理功能

VB2是机体各种黄素酶的辅酶部分,在生物氧化过程中广泛地起着递氢作用;参与机体内三大生热营养素的代谢过程,与热能代谢直接相关。

(二)VB2缺乏症(riboflavindeficiency)

机体缺乏VB2则出现能量和物质代谢的紊乱,表现在外生殖器、舌、唇、口角的综合征。据我国两次营养调查显示,居民平均摄入量只有供给量标准的1/2。目前我国人民食用动物性食品较少,易造成VB2缺乏。临床表现为:①口角炎;②唇炎;③舌炎;④睑缘炎;⑤阴囊炎;⑥脂溢性皮炎

(三)食物来源

动物性食物含VB2较多,尤以肝、心、肾中丰富,奶、蛋类食品中含量也不少;植物性食品除绿色蔬菜和豆类外一般含量都不高。

(四)供给量

与VB1相同,0.5mg/4.2MJ。

(五)营养水平评定

1.测定细胞中VB2含量 这是评定VB2营养水平的良好指标,含量<140μg/L为缺乏,>200μg/L为良好。

2.负荷试验 口服5mgVB2后,4小时尿液中排出VB2量<350μg为不足。

3.VB2肌酐比值(μg/g)<27为不足,27~79为低下,80~269为适宜,>270为充裕。

4.谷胱甘肽还原酶活性测定 酶还原活性系数(AC)>1.2表示组织中VB2不足。

六、尼克酸(VPP)

尼克酸(nicotinic acid)亦称烟酸,在生物组织中,尼克酰胺是主要的存在形式,它是尼克酸(VPP)具有生物活性的衍生物,可以水解为VPP,两者均为溶于水的较稳定的白色结晶,一般将VPP称为抗癞皮病维生素,VPP在普通烹调温度中非常稳定,在酸性或碱性溶液中也不会有很多损失。

(一)生理功能

VPP是构成辅酶I和辅酶Ⅱ的重要成分,二者均为脱氢酶的辅酶,在生物氧化过程中,起到传递氢原子的作用,如果没有VPP,人体就不能利用碳水化物、脂肪和蛋白质来产生能量,也无法合成蛋白质和脂肪;对维持皮肤、神经和消化系统正常功能起着重要作用;还有扩张血管作用。

(二)VPP缺乏病(又称癞皮病,糙皮病)

VPP缺乏病(pellagra)多发生在以玉米为主食的地区,过去,相当一段时间内新疆南部居民以玉米为主食,又无加碱食用的习惯,副食品供应不足,故发生过癞皮病流行,部分地区居民患病率高达50%。经长期防治,加之生活水平的提高,目前此病已基本得到控制。

其典型症状为皮炎(dermatitis)、腹泻(diarrhea)及痴呆(demantia)即所谓“三D”症。早期常有食欲不振消化不良、腹泻、失眠、头痛、无力、体重减轻等现象。继之于皮肤裸露部位出现对称性皮炎,红、痒、皮肤呈暗褐色,有色素沉着,皮肤粗糙,有明显浮肿,可伴有疱疹、溃疡与感染。消化道与舌部也有炎症,舌呈猩红色,有溃疡,出现恶心、呕吐、腹泻等症状。神经系统除早期症状外,还有肌肉震颤,腱反射过敏或消失,可有烦躁、焦虑抑郁健忘、少数病人可有精神失常。其他症状有女性阴道炎、月经不调、男性排尿时有烧灼感、性欲减退等。

(三)食物来源

富含VPP的食物为动物肝脏、酵母、花生、全谷、豆类及肉类含量较高;玉米中VPP含量不算少,但为结合型的,不能直接被人体吸收利用。因此,为了预防癞皮病,应用碱处理玉米(如墨西哥用石灰处理玉米,我国新疆在防治癞皮病过程中推广玉米加碱食用)可释放出大量游离型VPP,在预防癞皮病中收到了良好的效果。同时应当在膳食中增加豆类、大米和小麦粉的比例,降低玉米的摄入量。

另外,体内所需的VPP一部分可由色氨酸转换而来,约60mg色氨酸可转换为1mgVPP。

(四)供给量

不仅与热能需要量成正比,而且为VB1、VB2供给量的10倍,推荐供给量为5mg/4.2MJ。

(五)营养水平评定

1.测定VPP代谢产物排出量 从尿中排出的形式主要为N’-甲基尼克酰胺(N’-Me)和2-吡啶酮-甲基尼克酰胺(2-吡啶酮),二者排出的总量>5mg为正常,若N’-Me为0.5~0.8mg,2-吡啶酮<1mg为缺乏,并很快出现临床症状。国外用2-吡啶酮/N’–Me比值来评定VPP的营养水平,比值>1.3为正常,<1为缺乏。

2.给受检者以标准膳食,此膳食提供VPP10mg和色氨酸1000mg,收集24小时尿液,测定尿中N’-Me和2-吡啶酮含量,营养水平较好者两种代谢产物的总量为7.0~37mg,癞皮病患者其总量<3mg。

七、维生素C(抗坏血酸,VC)

VC(ascorbic acid)为一种酸性多羟化合物,易溶于水,在干燥及无光线条件下比较稳定。很容易被氧化,加热或暴露于空气中、碱性溶液及金属离子(Cu2+,Fe3+)都能加速其氧化。

(一)生理功能

参与体内氧化还原过程,维持组织细胞的正常能量代谢和调节细胞内氧化还原电位;促进体内胶原合成;将血浆运铁蛋白中三价铁还原为二价铁,促进铁的吸收;增加机体的抗病能力,促进伤口愈合;阻断亚硝胺在体内形成,具有防癌和抗癌作用;大量VC还可促进心肌利用葡萄糖和心肌糖原的合成。

(二)VC缺乏病

人类缺乏VC可引起坏血病,表现为毛细血管脆性增加,牙龈肿胀与出血,牙齿松动、脱落、皮肤出现瘀血点与瘀斑,关节出血可形成血肿,鼻衄便血月经过多。还能影响骨骼正常钙化,出现伤口愈合不良,抵抗力低下,肿瘤扩散等。我国北方地区新鲜水果蔬菜比南方少,故VC缺乏病较之南方更为多见。

(三)食物来源

VC主要来源于新鲜蔬菜和水果,水果中以酸枣山楂、柑桔、草莓、野蔷薇果、弥猴桃等含量高;蔬菜中以辣椒含量最多,其他蔬菜也含有较多的VC,蔬菜中的叶部比茎部含量高,新叶比老叶高,有光合作用的叶部含量最高。干的豆类及种籽不含VC,但当豆或种籽发芽后则可产生VC。

(四)供给量

从出生至12岁依年龄不同为30~50mg,少年、成年、老年皆为60mg,孕妇80mg,乳母100mg。

(五)营养水平评定

1.负荷试验 口服500mgVC后,4小时尿液中排出量>3mg为正常,1~3mg为不足,<1mg为缺乏。

2.测定白细胞中VC的含量<2mg/100g为营养不足。

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