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  • 公共营养师基础知识:维生素(上)


    发布时间: 2010/7/15 15:20:05   查看次数: 13430 



    维生素是人体所必需的一类微量的低分子有机营养素。它们并不是一类化学性质和结构相近似的一类化合物,但其生理功能和营养学意义有类似之处。
    (一)维生素的共同特点
    虽然各类维生素的化学结构不同,生理功能各异,但都具有以下共同特点:
    1.其均以本体或可被机体利用的前体形式存在于天然食物中。
    2其既不参与机体组织的构成,也不供给能量,主要作为调节物质,调节各种生理机能。
    3.大多数维生素不能在体内合成,也不能大量储存于组织中,所以必须经常由食物供给。
    4.维生素常以辅酶或辅基的形式参与酶的功能。
    5.维生素的人体需要量很少,但在调节物质代谢过程中却起着十分重要的作用,绝对不能缺少。
    6.不少维生素具有几种结构相近、生物活性相同的化合物,如维生素A1.A2,维生素D2.D3等。
    (二)维生素的命名
    维生素的命名可分为三个系统。一是按发现的历史顺序,以英文字母顺序命名,如维生素A、B、C、D、E等;二是按其生理功能命名,如抗坏血酸、抗干眼病维生素和抗凝血维生素等;三是按其化学结构命名,如视黄醇、硫胺素和核黄素等。
    (三)维生素的分类
    维生素分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。前者包括维生素A、D、E、K等;后者包括B族维生素和维生素C等。
    脂溶性维生素可溶于脂肪而不溶于水,在食物中常与脂类共存,在酸败的脂肪中容易被破坏。在体内的吸收与脂肪相似,当脂类吸收障碍时,脂溶性维生素的吸收大为减少,甚至会引起继发性缺乏。吸收后可在体内贮存而不易排出体外,过量摄取易在体内蓄积而引起中毒。如摄入不足可缓慢出现缺乏症状。
    水溶性维生素溶解于水,在体内仅有少量储存,较易从尿中排出。大多数水溶性维生素常以辅酶的形式参与机体的物质代谢。水溶性维生素摄取过多时,多余的维生素可从尿中排出,一般不会因摄取过多而中毒,但极大量摄入时也可出现毒性。若摄入过少,可较快地出现缺乏症状。
    一、脂溶性维生素
    (一)维生素A
    维生素A是指含有视黄醇结构,具有其生物活性的一大类物质。它包括已形成的维生素A和维生素A原以及其代谢产物,包括视黄醇、视黄醛、视黄酸、视黄基酯复合物和一些类胡萝卜素等。
    具有视黄醇生物活性的维生素A在动物体内含量高,尤其是海水和淡水鱼。其中,有维生素A1(视黄醇)和维生素A2(3-脱氢视黄醇)之分,但生理功能相似,生物活性却不同。
    植物体中不含原形的维生素A。但某些有色(黄、橙和红色)植物中含有的类胡萝卜素中,有一部分可在小肠和肝细胞内转变成视黄醇和视黄醛的类胡萝卜素,被称为维生素A原,如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、β-隐黄素、γ-胡萝卜素等。其中,最重要的为β-胡萝卜素。
    1.理化性质与体内分布
    大多数天然的维生素A溶于脂肪或有机溶剂,对异构、氧化和聚合作用敏感,因而应避免与氧、高温或光接触。维生素A和胡萝卜素都对酸和碱稳定,一般烹调和罐头加工不易破坏;当食物中含有磷脂、维生素E、维生素C和其它抗氧化剂时,视黄醇和胡萝卜素较为稳定;脂肪酸败可引起严重破坏。密封、低温冷冻组织标本中的维生素A可以稳定几年。
    维生素A在体内主要储存于肝脏中,约占总量的90%~95%,少量储存于脂肪组织中。
    2.吸收与代谢
    动物性食物中的维生素A一般不是以游离形式存在,而是以与脂肪酸结合成视黄基酯的形式存在,视黄基酯和类胡萝卜素又常与蛋白质结合成复合物。视黄基酯和维生素A原类胡萝卜素经蛋白酶消化水解,从食物中释出,然后在小肠中在胆汁和脂酶的共同作用下释放出脂肪酸、游离的视黄醇以及类胡萝卜素。释放出的游离视黄醇和类胡萝卜素与其它脂溶性食物成分形成胶团,通过小肠吸收。大约膳食中70%~90%的视黄醇,20%~50%的类胡萝卜素被吸收,类胡萝卜素的吸收随着其摄入的增加而降低。
    脂肪和胆盐是维生素A和胡萝卜素被肠道吸收的必要条件。与维生素E同服,可防止维生素A的氧化从而提高其生理效能。胆盐能够乳化脂肪,加强胡萝卜素裂解酶的活动,促进胡萝卜素转变为维生素A,有利于其吸收、运转和代谢。
    3.生理功能
    (1)维持正常视觉功能。维生素A是构成视觉细胞内感光物质的原料。眼的光感受器是视网膜的杆状细胞和锥状细胞。这两种细胞中都存在着对光敏感的色素,而这些色素的形成和表现出生理功能均有赖于适量维生素A的存在。
    若维生素A充足,则视紫红质的再生快而完全,故暗适应时间短;若维生素A不足,则视紫红质的再生慢而不完全,故暗适应时间长,严重时可产生夜盲症。这在儿童比较明显,因为儿童没有足够的时间建立体内的储存。
    (2)维护上皮细胞的正常功能。维生素A有可能参与糖基转移酶系统的功能,对糖基起着运载和活化的作用。因而维生素A不足可能影响粘膜细胞中糖蛋白的生物合成从而影响粘膜的正常结构。
    (3)促进生长发育和维护生殖功能。维生素A参与细胞的DNA、RNA的合成,促进蛋白质的生物合成及骨细胞的分化,在细胞生长、分化、增殖以及凋亡过程中起着十分重要的调节作用。
    (4)抗癌作用。动物实验研究揭示天然或合成的类维生素A具有抑制肿瘤的作用,可能与其调节细胞的分化、增殖和凋亡有关,也可能与抗氧化功能有关。
    4.缺乏与过量
    维生素缺乏仍是许多发展中国家的一个主要公共卫生问题,发生率相当高,在非洲和亚洲许多发展中国家的部分地区甚至呈地方性流行。如婴幼儿和儿童维生素A缺乏的发生率远高于成人,这是因为孕妇血中的维生素A不易通过胎盘屏障进入胎儿体内,故初生儿体内维生素A储存量低;维生素A缺乏最早的症状是夜间视力减退,暗适应能力降低,严重者可导致夜盲症;维生素A缺乏可引起干眼病,进一步发展可致失明;维生素A缺乏还能引起机体不同组织上皮干燥、增生及角化,以致于出现皮肤干燥、毛囊角化、毛囊丘疹与毛发脱落,呼吸道、消化道、泌尿道和生殖道感染。特别是儿童、老人容易引起呼吸道炎症,严重时可引起死亡;维生素A缺乏时,血红蛋白合成代谢障碍,免疫功能低下,儿童生长发育迟缓。
    维生素A摄入过量可引起急性中毒、慢性中毒及致畸毒性。通常,维生素A所致的急性中毒可产生于一次或多次连续摄入量过大。如成人大于RDA100倍或儿童大于RDA20倍即可发生急性中毒。而慢性中毒则有几个月到二至三年的潜伏期,一般要等超出肝内贮存能力才会出现中毒症状。极大剂量(12g,RDA的13000倍)的维生素A可以致命。
    其中,慢性中毒比急性中毒常见,维生素A使用剂量为其RDA的10倍以上时可发生。一般饮食情况下维生素A不致摄入过量。中毒多发生在长期误服过量的维生素A浓缩剂的儿童。
    大量摄入类胡萝卜素一般不会引起毒性作用,其原因是类胡萝卜素在体内向视黄醇转变的速率慢;另外,随着类胡萝卜素摄入增加,其吸收减少。大剂量的类胡萝卜素摄入可出现高胡萝卜素血症,皮肤可出现类似黄疸改变,但停止使用类胡萝卜素后症状会慢慢消失,未发现其它毒性。
    5.供给量与食物来源
    膳食中所含有的视黄醇活性物质的量,常用视黄醇当量(retinol equivalent,RE)来表示,包括已形成的维生素A和维生素A原的总量(μg)。其常用的换算关系如下:
    1μg视黄醇=1μg视黄醇当量(RE)
    1μgβ-胡萝卜素=0.167μg视黄醇当量(RE)
    1μg其它维生素A原=0.084μg视黄醇当量(RE)
    1国际单位(IU)维生素A=0.3μg视黄醇
    胡萝卜素在人体内吸收率约为其摄入量的1/3。而吸收后在人体内转变为维生素A的转换率为吸入量的1/2。因此1μg的胡萝卜素=1/6μg的维生素A或视黄醇当量。
    膳食中的总视黄醇当量(μg RE)=视黄醇(μg)+β-胡萝卜素(μg)×0.167+其它维生素A原(μg)×0.084
    我国成人维生素A的RNI,男性为每天800μg视黄醇当量,女性为每天700μg视黄醇当量。维生素A的安全摄入量的范围较小,大量摄入有明显的毒性作用。维生素A的毒副作用主要取决于视黄醇的摄入量,也与机体的生理及营养状况有关。β-胡萝卜素是维生素A的安全来源。维生素A(不包括胡萝卜素)的UL值,成年人为3000μg/d,孕妇2400μg/d,儿童2000μg/d。
    维生素A的需要量随劳动条件、精神紧张程度及机体状态而异。需要视力集中、经常接触粉尘或对粘膜有持续性刺激性的作业,以及在夜间或弱光下工作的人,特别是处于缺氧环境,酷寒或炎热季节中工作的人,需要维生素A的量大。长期发烧、腹泻及患肝胆疾病时,需要量也应显著增加。
    动物肝脏、蛋黄、奶油和鱼肝油中天然维生素A含量最高。植物性食物中,红、黄、绿色蔬菜和某些水果都含丰富的胡萝卜素。
    除膳食来源之外,维生素A 补充剂也常使用,其使用剂量不要过高,用量过大不仅没有必要,反而会引起中毒。
    (二)维生素D
    维生素D是一族类固醇的衍生物。目前,已知的维生素D至少有10种。其中,最重要的为维生素D2(麦角骨化醇)和维生素D3(胆钙化醇)等两种。它们分别由植物中的麦角固醇和人体(皮肤和脂肪组织)中的7-脱氢胆固醇经日光照射形成的。此外,在含脂肪多的海鱼及其肝脏中也含有天然维生素D3
    1.理化性质与体内分布
    维生素D3纯品是白色结晶,溶于脂肪和脂溶剂,性质比较稳定。能耐高温和抗氧化,不耐酸碱。一般烹调方法对它影响较小,但脂肪酸败会引起维生素D的破坏。
    维生素D被认为具有维生素和激素的双重作用。
    由于维生素D3是在身体的皮肤中产生,但要运往靶器官才能发挥作用,故认为维生素D3实质上是激素。由于从膳食摄入或由皮肤合成的维生素D没有生理活性,必需到其它部位激活才具有生理作用,即它们是有活性作用维生素D的前体,又称为激素原。在某些特定条件下,如工作或居住在日照不足、空气污染(阻碍紫外线照射)的地区,维生素D必须由膳食供给才成为一种真正的维生素,故又认为维生素D3是条件性维生素。
    2.吸收与代谢
    进入体內的维生素D主要在小肠吸收。其在胆汁协助下形成乳糜微粒,经淋巴管入血流,与自身形成的维生素D3一起转运到肝脏中进行羟化反应,在肾脏中进一步羟化为具有活性的1,25-(OH)2D3,最后转入血循环,分别贮存于肝脏及富含脂肪的组织中备用,并分配到有关器官中发挥其生理效能。
    维生素D3主要随同胆汁排泄入肠。
    3.生理功能
    (1)促进小肠钙吸收转运。1,25-(OH)2-D3可诱导一种特异的钙结合蛋白质合成。
    (2)促进肾小管对钙、磷的重吸收。1,25-(OH)2-D3对肾脏也有直接作用,能促进肾小管对钙、磷的重吸收,减少丢失。促进磷的重吸收比促进钙的重吸收作用明显。
    (3)对骨细胞呈现多种作用。当血钙浓度降低时,1,25-(OH)2-D3能动员骨组织中的钙和磷释放入血液,以维持正常的血钙浓度。
    (4)通过维生素D内分泌系统调节血钙平衡目前,已确认存在维生素D内分泌系统,其主要的调节因子是1,25-(OH)2-D3.PTH、降钙素及血清钙和磷的浓度。当血钙降低时,PTH升高, 1,25-(OH)2-D3增多,通过对小肠、肾、骨等器官的作用来升高血钙水平。当血钙过高时,PTH降低,降钙素分泌增加,尿中钙和磷排出增加。
    (5)通过基因转录作用,主要作用于肠、肾、骨、胰、垂体、乳房、胎盘、造血组织、皮肤及各种来源的癌细胞等。1,25-(OH)2-D3通过调节基因转录调节细胞的分化、增殖和分化。
    4.缺乏与过量
    缺乏维生素D时,钙、磷代谢可受到严重影响。如血中钙、磷含量降低,不但骨骼生长发育障碍,同时也影响肌肉和神经系统的正常功能;其缺乏时可引起婴儿佝偻病,及成年人尤其是孕妇、乳母和老人的骨质软化症、骨质疏松症、自发性多发性骨折和手足痉挛症等;孕妇可因缺乏维生素D引起骨盆发生特异性变形引起难产;当母体缺乏维生素D时,新生儿可因低血钙(低于8mg/dl),发生手足搐搦或惊厥等症状。
    过量摄入维生素D可引起维生素D过多症。维生素D的中毒剂量虽然尚未确定,但摄入过多的维生素D可能会产生副作用。如表现为食欲不振、体重减轻、恶心、呕吐、腹泻、头痛、多尿、烦渴、发热、血清钙磷浓度明显升高;导致动脉、心肌、肺、肾、气管等软组织转移性钙化和肾结石。结石阻塞肾小管可引起继发性肾水肿,常发展为肾病,严重时可发生肾功能衰竭。严重的维生素D中毒可导致死亡。预防过量的维生素D中毒最有效的方法是避免滥用。
    5.供给量与食物来源
    维生素D一般用国际单位(IU)来表示。1IU维生素D3=0.025μg维生素D3,即1μg维生素D3=40IU维生素D3
    维生素D既来源于膳食又可由皮肤合成,因而难以估计膳食维生素D的摄入量。在钙、磷供给量充足的条件下,儿童、少年、孕妇、乳母、老人维生素D的RNI为10μg/d,16岁以上成人为5μg/d。维生素D的UL为20μg/d。
    维生素D主要存在于肝、乳、蛋黄、鱼肝油等动物性食品中,也可由体内转化,经常晒太阳可获得经济可靠的维生素D3。在阳光不足或空气污染严重的地区,可采用紫外灯作预防照射。成年人只要经常接触阳光,在均衡膳食条件下一般不会发生维生素D缺乏病。
    (三)维生素E
    维生素E又称为生育酚,是6-羟基苯并二氢吡喃环的异戊二烯衍生物。其中,包括生育酚和生育三烯酚两类共8种化合物,即α、β、γ、δ生育酚和α、β、γ、δ生育三烯酚。其中,α-生育酚生物活性最高。
    1.理化性质与体内分布
    维生素E是淡黄色油状物,溶于脂肪和脂溶剂。对氧十分敏感,在无氧条件下能稳定,对热和酸碱稳定。油脂酸败会加速维生素E的破坏。食物中维生素E在一般烹调时损失不大,但油炸时维生素E活性明显降低。
    维生素E主要储存于脂肪组织、肝脏及肌肉中。在各种组织器官中,以肾上腺、脑下垂体、睾丸以及血小板中的浓度最高。红细胞膜中α-生育酚含量较高,其浓度与血浆水平处于平衡状态,当血浆维生素E低于正常水平,易发生红细胞膜的破裂而导致溶血。
    健康成人血浆维生素E平均浓度为10mg/L左右,儿童血浆浓度稍低,平均水平在7mg/L。早产儿血浆水平低于足月婴儿,人工喂养的婴儿低于母乳喂养儿。补充维生素E可使其水平提高,但是不管维生素E补充的时间和剂量有多大,血浆浓度的增加不会超过平均水平的2~3倍。
    如果膳食中维生素E缺乏,血浆浓度会迅速下降。但是大多数成人体内的维生素E储存相对丰富。如果食物中缺乏维生素E,体内储存的维生素E仍可维持几个月。
    2.吸收与代谢
    生育酚在食物中多以游离的形式存在,而生育三烯酚则以酯化的形式存在。它必须经水解后才能被吸收。
    人体吸收维生素E需要有脂肪和胆盐的存在,并以乳糜微粒形式从小肠上部吸收,经淋巴管入血流分布到各个组织。它在脂肪组织、肝脏、心脏和肾上腺皮质含量较高。正常人对维生素E的吸收率平均达70%,随着维生素E的摄入量增加其吸收率降低。当脂肪吸收障碍时,维生素E的吸收也受影响。进食大量多不饱和脂肪酸,可使维生素E 的需要量增加。
    维生素E主要由LDL运输,在保护LDL免遭氧化损伤方面起重要作用。由于维生素E溶于脂质并主要由脂蛋白转运,所以血浆维生素E的浓度与血浆总脂浓度呈正相关。
    3.生理功能
    (1)抗氧化作用。维生素E是氧自由基的清道夫,与其它抗氧化物质以及抗氧化酶(包括超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等)一起构成体内抗氧化系统,保护生物膜及其它蛋白质免受自由基攻击。此外,在非酶抗氧化系统中维生素E亦是重要的抗氧化剂。
    (2)预防衰老。人类随着年龄增长体内脂褐质不断增加,脂褐质俗称老年斑,是细胞内某些成分被氧化分解后的沉积物。补充维生素E可减少细胞中的脂褐质的形成。维生素E还可改善皮肤弹性,使性腺萎缩减轻,提高免疫力。
    (3)与动物的生殖功能和精子生成有关。目前,临床上常用维生素E治疗先兆性流产和习惯性流产等。但尚未发现有因缺乏维生素E而引起的不孕症。
    (4)调节血小板的粘附力和聚集作用。维生素E能抑制磷酯酶A2的活性,减少血小板血栓素A2的释放,从而抑制血小板的聚集。故维生素E缺乏时血小板聚集和凝血作用增强,增加心肌梗死及脑卒中的危险性。
    (5)其它功能。维生素E可抑制体内胆固醇合成限速酶的活性而降低血浆胆固醇水平;促进蛋白质的更新合成;促进某些酶蛋白的合成,降低分解代谢酶的活性;还可抑制肿瘤细胞的生长和增殖,作用机制可能与抑制细胞分化及生长密切相关的蛋白激酶的活性有关。
    4.缺乏与过量
    维生素E缺乏在人类较为少见。但缺乏时,可导致低体重早产儿、血β-脂蛋白缺乏症和脂肪吸收障碍;亦可出现视网膜褪变、蜡样质色素积聚、溶血性贫血、肌无力、神经退行性病变、小脑共济失调和震动感觉丧失等。
    在脂溶性维生素中,维生素E的毒性相对较小。但过大剂量摄入维生素E仍有可能出现中毒症状,如肌无力、视觉模糊、复视、恶心、腹泻以及维生素K的吸收和利用障碍等。故每天维生素E的摄入量以不超过400mg为宜。
    5.供给量与来源
    α-生育酚有两个来源,即天然的生育酚(d-α-生育酚,IUPAC命名为RRR-α-生育酚)和人工合成的生育酚(dl-α-生育酚)。人工合成的生育酚活性相当于天然生育酚活性的74%。
    维生素E的活性可用α-生育酚当量(α-TE)来表示,又可用国际单位(IU)来表示。规定1mgα-TE相当于1mgd-α-生育酚的活性,1IU的维生素E等于1mgdl-α-生育酚乙酸酯的活性。
    1IU维生素E=0.67mgd-α-生育酚=0.74mgd-α-生育酚乙酸酯
    1mgd-α-生育酚=1.1mgd-α-生育酚乙酸酯
    1mgdl-α-生育酚=1.1mgdl-α-生育酚乙酸酯
    1mgdl-α-生育酚=1.1IU维生素E
    我国现行成人的维生素E推荐摄入量是10mg总生育酚。有建议对推荐的维生素E摄入量需要考虑膳食能量的摄入或膳食多不饱和脂肪酸的摄入量,成人膳食能量为2000~3000kcal时,维生素E的供给量为7~11mg;或每摄入1g多不饱和脂肪酸,应摄入0.4mg维生素E。
    维生素E 在自然界分布广泛,一般情况下不会缺乏。食物主要来源于植物油类、坚果类、全谷类、新鲜麦胚芽等。蛋类、肉类、鱼类、水果及蔬菜含量甚少。在加工、储存和制备食物时相当一部分维生素E因氧化而损失。
    (四)维生素K
    维生素K中,有维生素K1.K2.K3三种。维生素K1又名叶绿醌,存在于绿叶菜和动物肝脏;维生素K2指的是一族2-甲基-1,4萘醌的同系物,称为甲萘醌。甲萘醌在肠道内由细菌合成;维生素K3则由人工合成,其与天然维生素K具有基本相同的生理作用。
    1.理化性质与体内分布
    维生素K1是淡黄色油,维生素K2和K3则是黄色结晶。K1和K2溶于脂肪及脂溶剂,K3易溶于水。所有的维生素K都耐热,但对强酸、强碱和强氧化剂都不稳定。
    人体内维生素K的储存很少,更新很快。当摄入叶绿醌和甲萘醌时,肝脏迅速吸收。肝脏储存的维生素K占叶绿醌的10%和甲萘醌的90%,但维生素K的肝内储存期很短,因为它迅速从肝脏去除并很快被排泄。维生素K在许多器官中的含量并不高,有几个器官是它的富集部位,如肾上腺、肺脏、骨髓、肾脏和淋巴结。维生素K基本不经胎盘转运,即使母体血浆含量正常,脐带血也检测不到维生素K。
    2.吸收与代谢
    维生素K为脂溶性,在小肠中吸收有赖胆盐的存在。在体内贮存时间很短,迅速被破坏,经代谢排出。血液中含量甚少,肝脏中贮存少量。
    3.生理功能
    (1)维生素K有促进血液凝固的作用。缺乏维生素K,致使出血后血液凝固发生障碍。轻者凝血时间延长,重者可有显著出血情况。如皮下可出现紫癫或瘀斑,出鼻血、齿龈出血、创伤后流血不止,有时还会出现肾脏及胃肠道出血。
    (2)维生素K参与体内氧化还原过程。缺乏时肌肉三磷酸腺苷和磷酸肌酸减少,三磷酸腺苷酶活力下降。
    (3)维生素K能增强胃肠道蠕动和分泌机能。
    4.缺乏原因
    维生素K广泛存在于食物中,大肠内细菌也能合成。故在正常时,组织中的许多维生素K都来源于肠内细菌。
    一般,单纯因膳食供应不足所致的维生素K缺乏极为少见。在疾病情况下如肝脏病、消化机能障碍和长期服用抗生素等可发生继发性缺乏。
    新生儿因肠道细菌尚未充分生长,不能合成维生素K,而母乳及牛乳中维生素K含量又很低,所以新生儿容易发生维生素K缺乏,如果出现颅内出血,会造成严重后果。婴儿出生后应给予少量维生素K以预防。
     

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