维生素

第六节维生素维生素是人类为了维持正常的生理机能而必需从食物中取得的微量有机物质。从广义上看，凡是活细胞为维持正常的生理机能所必要的、需量极微的天然有机物均可包括在维生素这个概念中。生物体内能转化为维生素的前体物质称维生素原或维生素前体。例如胡萝卜素可转化为维生素A。化学结构类似，具有同维生素一样效能的物质称为同效维生素。目前，据不完全统计约有30多种维生素，其中10多种确知其对人体健康和发育的关系较大，在食物中缺乏较重要维生素中的一种，都会发生特有的缺乏症状，严重不足时可以致命。维生素的种类很多，化学结构和生理功能各异，无法按照其结构或功能分类，一般都是根据溶解性质分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。命名按发现的先后顺序在“维生素”之后加上A、B、C、D、E……等字母，或按它们的生理功能取名，如抗佝偻病维生素、防脚气病维生素、抗坏血酸维生素等，有的则赋予化学名称，例如硫胺素，吡哆醇，烟酸，泛酸等。同一类维生素，但是不同种的就用下标如B1、B2、B3……B12等表示。表1-13概括与人体健康有关维生素的一般特征，其中易感缺乏的是维生素A、维生素D、维生素B1、维生素B2、维生素B5及维生素C。表1-13主要维生素的分类、功能类别字母命名俗名主要生理功能脂溶性维生素A抗干眼病维生素抗干眼病；参与视力生理，预防表皮细胞角质化D抗佝偻病维生素调节人体钙、磷代谢；预防软骨与佝偻病E生育酚，生育维生素防止不育症和慢性流产K止血维生素促进伤口血液凝固水溶性维生素B1硫胺素抗神经炎，促进糖类代谢，预防脚气病B2核黄素促进体内氧化还原作用，预防唇、舌炎B3泛酸参与糖、脂和蛋白质的正常代谢B5、PP尼克酸，抗癞皮病维生素调节神经系统、肠胃道及表皮细胞的活动，防止癞皮病B6吡哆素，抗皮炎维生素参与体内氨基酸、蛋白质代谢B11叶酸动物生长、生血必需，预防恶性贫血B12钴铵素预防恶性贫血H生物素参与脂肪酸与氨基酸的合成C抗坏血酸预防及治疗坏血病，促进细胞间质的生长，并有解毒作用P芦丁，渗透性维生素，柠檬素增加毛细血管抵抗力，维持血管正常透性胆碱参与脂肪代谢，防止脂肪积累肌醇参与淀粉酶组成，防止肝脂肪过剩一、食品中重要的维生素（一）脂溶性维生素1．维生素A天然的维生素A存在于动物脂肪、肝脏及鱼肝油中，又名视黄醇。蔬菜中的许多类胡萝卜素可在人体小肠壁里转化为维生素A。维生素A实际是具有视黄醇生物活性的多种物质的统称，通常说的维生素A包括两种，即维生素A1和维生素A2，维生素A1即视黄醇，维生素A2又称脱氢视黄醇。维生素A纯品为针状结晶，淡黄色，熔点63～40℃，不溶于水，溶于脂肪及有机溶剂。分子中不饱和双键多，易被空气中的氧、氧化剂、紫外光及金属氧化物破坏而损失其生理活性。对热、酸、碱相当稳定，可被脂肪氧化酶氧化分解，末端的－CH2OH被氧化为醛、酸后即无生理功能。缺乏维生素A，会使人眼眼膜干燥，暗适应性差，表皮细胞角化，甚至会发生夜盲症或失明。维生素A也能使鼻、喉和气管的粘膜保持健康，防止皮肤干燥起鳞。2．维生素D鱼肝、鱼油、蛋、奶中存在较多，植物中的麦角固醇，动物中的7-去氢胆固醇在阳光中的紫外线照射下，可转化为维生素D。维生素D分维生素D2及维生素D3两种，这是按原料来源而区分的。植物性来源的编为D2，动物性为源的编为D3。维生素D3比维生素D2少一个甲基和双键。纯的维生素D为无色结晶，溶于油而不溶于水，耐热耐氧化，但不耐酸耐碱，酸性条件下易被破坏。维生素D在人体内控制磷、钙的代射，对骨骼的生长发育很重要，缺乏时，骨软化易生软骨病，骨骼畸形生长或膨大，儿童胸部发育不良，两腿细小、弯曲，走路不稳，医学上称为佝偻病。妇女难产、老人受损伤时易骨折。但维生素D过多亦不宜，会引起体内磷、钙的沉积，造成血管硬化和肾结石。3．维生素E又名生育酚，具有生物活性的生育酚已知有10多种，以-生育酚的生物效价最大。生育酚广泛存在于动植物组织中，以油脂中的含量较丰富，花生油中含量为260～360mg/g，大豆油为100～400mg/g，奶油为21～33g/g，芝麻油为20～300mg/g，生菜、芹菜、桔子皮中也含有，但数量较少。生育酚纯品为透明油状物，不溶于水，溶于油脂及无机溶剂，耐温耐酸，碱性中稳定性差，光照下易氧化而色泽变深，金属离子可促进其氧化。当酚基被氧化为醌后即失去生理活性。维生素E在植物油脂中主要起抗氧化作用，在人体中维持肌肉正常代谢以及中枢神经系统，血管系统的完整机能所必需。缺乏时，易出现生殖生理系统的阻碍，故名生育酚。4．维生素K天然的维生素K分为维生素K1和维生素K2，维生素K1来自植物，维生素K2来自动物。维生素K1为浅黄色粘稠油状液体，维生素K2是黄色结晶体，均不溶于水，溶于油脂，耐热，耐光，但怕酸、怕碱。碱性中易皂化而被破坏。绿色蔬菜中含量比较丰富。在动物体内靠胆汁才能吸收，人工合成的维生素K编为K3,是一种硫酸甲萘醌，可作注射用，不需通过胆汁吸收。维生素K是良好的止血剂，人体血液中的纤维蛋白元是溶解性的蛋白质，当人体受损伤后，维生素K能使凝血酶现出生理活性。把可溶性的纤维蛋白元转变为不溶性的纤维蛋白质，使血液凝固而停止出血。人体大肠里的细菌可以合成出维生素K，一般不缺乏，只有在动手术前1～2d服用一些。（二）水溶性维生素水溶性维生素分为B族和C族两大类。B族在分布与溶解性能上大致相同，但在化学结构上、生理功能上彼此之间相似性不大。与人体健康关系较密切的水溶性维生素略述如下：1．维生素C又名L-抗坏血酸，广泛存在于各种水果与蔬菜中，维生素C是六碳糖的衍生物，有还原型和氧化型两种，一般维生素C是指还原型，分子中第2和第3碳位上有两个烯醇式羟基易离解出氢离子，所以具有酸性和较强的还原能力。维生素C纯品是一种无色无嗅的结晶体，易溶于水，不溶于大多数溶剂，酸性溶液中稳定，不耐热，在空气中、日照下以及有铜离子和铁离子存在时容易被分解。L-抗坏血酸广泛存在于水果和蔬菜中，见表1-14。表1-14抗坏血酸在一些植物产品中的含量单位：mg/100g可食部分种类含量种类含量种类含量种类含量冬季花椰菜113柑橘220羽衣甘蓝500菠菜220黑葡萄200番石榴300芹叶山楂190南瓜90卷心菜47青椒120马铃薯73番茄100维生素C是形成连接骨骼、牙齿、结缔组织中细胞之间的粘结物质胶元所必需，对维持骨骼、血管、肌肉正常的生理功能以及增强对疾病的抵抗力方面有很大作用。人体中的毛细血管细嫩，牙齿四周、心脏四周的微血管多，缺乏维生素C时则易变脆而破裂，造成皮下出血。维生素C缺乏，也易引起炎症。所以，人们把维生素C又称为抗坏血酸。维生素C有解毒作用，某些金属离子能与体内含有活性巯基的酶类结合，使酶失活，导致代谢发生障碍而中毒，维生素C可使体内的氧化型谷胱甘肽转变成还原性谷胱甘肽后，与金属离子排出体外，因而保护酶的活性巯基，显示出解毒的功能。维生素C还具有降低食道癌、胃癌的作用。一些腌、烤、熏制的鱼和肉中，存在亚硝酸盐，在食物烹调过程中会转化为强致癌物质亚硝胺。维生素C有阻断亚硝胺形成的功能。维生素C有较强的还原性，食品加工中广泛用作抗氧化剂，L-异抗坏血酸和D-抗坏血酸是L-抗坏血酸的异构体，它们的生理功能远弱于L-抗坏血酸，但抗氧化能力与之相同，有工业性生产，成本也较低，可推广使用。2．B族维生素（1）维生素B1即硫胺素，糙米、粗面粉中含量较多，动物肝脏、瘦肉中含量次之，精白米、精面粉中B1含量较低，仅为0.3mg/kg，比粗米面少几十倍。自然界中，维生素B1常与焦磷酸结合成焦硫酸硫胺素。商品维生素B1常制成盐酸盐，它溶于水和酒精，在酸性溶液中稳定，碱性溶液及加热条件下易破坏。维生素B1是人体内碳水化合物正常代谢作用中起辅酶的作用。它促进体内糖的转化，释放出能量。如果缺乏，则易引起代谢中间产物（丙酮酸）的累积以及神经细胞中毒，导致虚弱、肌肉组织萎缩、疲倦、食欲不振及软脚等。维生素B1还可以将酒精进行分解代谢，防止脑细胞损坏。（2）维生素B2即核黄素，在蛋、奶、肝、牛肉及叶菜中的幼嫩组织含量丰富。纯品为橙黄色针状晶体，溶于水及酒精，不溶于油脂溶剂。较耐热不耐碱及光。维生素B2是生物体内脱氧酶的组成成分。它在细胞中具有催化氧化反应过程，促进糖、脂肪、蛋白质的氧化还原作用，维生素B2还能维持细胞正常生理机能。缺乏时，易引起粘膜组织发炎、嘴角破裂、视觉疲劳及畏光发红。（3）维生素B5又名烟酸，有防癞皮病作用，故又称抗癞皮病维生素。在鱼、肉、谷物种皮、蔬菜等食品中含量较多。纯品为白色结晶，耐热耐光，耐酸耐碱。不易被氧化破坏。动物体内，烟酸可由色氨酸转化而成，玉米含色氨酸较少，且为结合状态。可用0.6％碳酸氢钠溶液处理，促进色氨酸释出，同时配合食用豆类，可以解决玉米主食地区易缺维生素B5的问题。维生素B5是细胞代谢作用所必需的，缺乏则代谢受阻，手脚出现红色斑点，似火伤起泡的皮炎，出水坏死后，皮肤呈现脱屑的粗糙现象。（4）维生素B12又称钴胺素，是具有氰钴胺素相似维生素活性的化合物的总称，它是人和动物体内制造红血球的主要催化剂，如缺乏，则难产生红血球，往往易招致恶性贫血。维生素B12主要集中于动物组织，大多数植物性食品中不含有。二、贮藏和加工过程对食品中维生素的影响无论是植物性来源的食物还是动物性来源的食物，维生素的含量都受到生态条件和加工条件的影响；植物性食物采收后及动物性食物屠宰后，维生素的含量也不断地发生变化；食品加工手段也会引起维生素的变化。（一）食品贮藏过程中维生素的变化果蔬采收后，由于仍有生命活动，在酶的作用下，使维生素含量下降，苹果贮存2～3个月，维生素可下降到采收时含量的三分之一左右。绿色蔬菜的维生素C，在高温条件下贮存1～2d，含量减少到30%～40%，低温条件下贮存时，损失较少。上海食品研究所曾测定甜椒、马铃薯及菠菜等在贮藏过程中维生素C含量的变化情况，所得结果列表1-15。表1-15三种蔬菜在贮藏中维生素C含量的变化种类处理还原型VC鲜重含量（mg/100g）损失率/%甜菜对照贮存32d，8～10℃，相对湿度85%～95%79．0154．43031．10马铃薯对照贮存98d，10℃，相对湿度80%～85%24．104．03084．87菠菜对照贮存7d贮存18d29．7814．026．02064．7084．87禾谷类贮藏条件对维生素含量下降的影响依籽粒含水量而有很大差异，含17%水分的小麦，贮藏5个月，硫胺素损失30%；而含水量为12%的小麦，在同样长的贮藏期中，硫胺素损失只有12%，高温下贮藏，维生素损失更多。例如玉米在35℃下贮存一周，胡萝卜素便减少34%。稻谷、花生如带壳保藏，维生素损失不多，特别在隔绝空气的条件下，硫胺素含量基本无很大变化。食物暴露在空气中贮藏，对光敏感的维生素很容易遭到破坏。如牛乳在阳光下曝晒2h后，维生素B2的损失可达50%。（二）食品加工过程中维生素的损失1．碾磨粮食中的维生素主要分布在籽粒的糊粉层及胚中，因此，加工精度越大，维生素损失越大。以大米中的硫胺素为例，加工标准米时，损失41.6%，加工中白米则损失57.6%，加工上白米损失大约62.8%。小麦面粉的情况也是这样，标准粉含硫胺素41.6mg/kg，烟酸25mg/kg；富强粉含硫胺素2.4mg/kg，烟酸20.7mg/kg；加工制精面时，制品只含硫胺素0.6mg/kg，烟酸11mg/kg。2．加热处理食品加工过程中，热处理是常用手段，常常以烫漂、预煮等预处理以及熟化、灭菌、干燥为目的。不同的热处理方法会造成维生素含量的不同变化。常压湿热往往易引起水溶性、热敏感维生素的较多损失；高温短时处理时，维生素的损失相对较少；油炸熟化时，由于油的沸点高，传热快，加热时间短，热敏感维生素的损失反而较少。例如果蔬罐头在加工过程中的热处理，维生素损失一般为13%～16%，其中硫胺素损失可达2%～30%，核黄素损失可达5%～40%，胡萝卜素损失较少，仅为1%左右。牛奶在进行巴氏灭菌时，维生素C和硫胺素损失为10%～15%。加工脱水蔬菜在热空气干燥中维生素损失10%～15%。面包烘