功能性食品-维生素A

第五章

维生素AVitaminA–History

AncientEgypt---curenightblindnessbytopicalapplicationoflivertoeye

AncientGreeks---curebyeatingliver

孙思邈(581-682年)首先用猪肝治疗“雀目”(夜盲症)

1913---2groupspurifiedfatsolublefactorneededforgrowthofrats-McCollumandDavisfounditwasinbutteroreggyolk,notlard-OsbornandMendel,foundincodliveroilandbutter

1930---structureidentified;conversionof-carotenetoVit.A一、维生素A的性质、吸收与代谢

维生素A亦名视黄醇(Retinol,VA),在自然界中的多是全反式棕榈酸酯。它的衍生物具有特殊的生理功能，如视黄醛(RetinylAldehydeVA醛)对暗适应有效；甘露糖视黄醇磷酸(MannosylRetinyPhosphateMRP)也具有某些生理功能。维生素A衍生物的分子式

维生素A及其衍生物易氧化。氧化剂MnO2可使之成为醛,还原剂可将维生素A酸还原为醛或醇。对碱较稳定,但对酸不稳定,使其脱氢或将双键重新排列。在光或碘的作用下,全反式可变为较稳定的11顺式异构体，在强光下形成二聚体或多聚体。β-胡萝卜素结构式β-胡萝卜素水解为维生素AStructureofVitaminAand--Carotene类胡萝卜素化合物的生物活性（以-胡萝卜生物活性为100%）类胡萝卜素

活性

类胡萝卜素

活性-胡萝卜素100

-半胡萝卜素

有-胡萝卜素

50～54

-apo-8'-胡萝卜醛72-胡萝卜素42～50

-apo-8'-胡萝卜酸

有-新胡萝卜素20～40

脱水叶黄素213，4去氢--胡萝卜素

75

玉米黄素（隐黄质）57-胡萝卜素21反-顺异构体比全反式的活性要小

-胡萝卜素50

17二、维生素A及胡萝卜素的代谢

1.维生素A的吸收

维生素A的吸收为主动吸收,需要能量,速率比胡萝卜素要快7~30倍.

食物中的维生素A为酯式→在胰液或绒毛刷状缘中的视黄酯酶分解为游离式进入到小肠壁→在肠内细胞微粒体中被酯酶所酯化,合成为维生素A棕榈酯.

摄取维生素A3~5小时后,吸收达到高峰.

维生素A的吸收也需要胆盐.IntestinalAbsorption-Dietaryretinylestersmustbehydrolyzed

pancreaticcarboxyl(Cholesterolester)hydrolaseretinylesterhydrolase-betacarotene

carotene15,15’dioxygenasePassivediffusionofretinolintoenterocyteRe-esterificationinenterocyte(palmitateandstearate)

-LRAT(lecithinretinolacyltransterase)-ARAT(acyl-coA:retinolacyltransferasePackagingintochylomicrawithtriglycerides,cholesterolesters2.维生素A的储存

维生素A与乳糜微粒相结合由淋巴系统输送到肝。酯式水解进入肝,然后又再酯化为棕榈酸酯。肝实质细胞负责摄取及新进入的维生素A代谢,一部分维生素A由实质细胞转入类脂储存细胞,这类细胞中有许多类脂滴,85%的维生素A在类脂滴中。3.维生素A的运输

肝内储存维生素A酯经酯酶水解为醇式，与视黄醇结合蛋白(RetionlBindingProetin,RBP)结合，再与前白蛋白(Prealbumin,PA)结合，形成维生素A-RBP-PA复合体后，才离开肝脏。经血流入靶组织。维生素A在一般情况下必须与蛋白质结合，使之具有水溶性，并比较稳定。

细胞膜对复合体有识别能力，但对未结合的维生素A无识别力，以致对维生素A的摄取失去控制，过多维生素A进入细胞而产生毒性。24

维生素A-RBP-PA复合体随血流到肠粘膜、膀胱、角膜及上皮组织等靶细胞后，细胞膜上有RBP的特殊受体，可与RBP结合，并将维生素A释放出来，进入细胞内。维生素A进入到靶细胞后，立即与细胞视黄醇结合蛋白（CellularretinolBindingProtein,CRBP）相结合。VitaminA,whichcirculatesintheplasmaasacomplexwithretinol-bindingprotein(RBP)leavesthebindingprotein,whenthecomplexbindsthecellsurfacereceptor.Theliberatedretinolcrossesthecellmembraneviathereceptorandistransferredtoanintracellularbindingprotein,knownascellularretinolbindingprotein(CRBP).CRBPthenseemstodeliverretinoltothetargetproteinsthatbringabouttheultimatefunction.4.维生素A的分解代谢及排出

视黄醇通过氧化转变为维生素A酸，其中一部分异构为β顺式。大便中排出以葡糖视苷酸为主，为主要排出途径。尿中代谢产物一半为水溶性者，一半为脂溶性者。维生素A的氧化代谢的可能途径29维生素A的氧化代谢的可能途径5、胡萝卜素的吸收

胡萝卜素的微胶粒溶液在小肠内吸收。油溶液中者吸收最好，磷脂有助于形成微胶粒溶液而利于吸收。胆盐不但促进胡萝卜素运输至肠细胞，助其与细胞表面相结合，并促进胡萝卜素的分解。维生素E及其他抗氧化剂可保护侧链的共轭双键系统免于氧化。胡萝卜素吸收是扩散性的，其吸收量与剂量大小有相反关系。血浆中的类胡萝卜素可分为-胡萝卜素、叶黄素，番茄红素及其他类胡萝卜素，视摄入情况而定。可存在于肝、脂肪、肾、皮肤及血管粥样硬化的斑块中。

三、维生素A的生理功能

维生素A具有维持正常生长、生殖、视觉及抗感染的功能，但其作用机理迄今尚未完全清楚。1、维生素A与视觉的关系

视网膜上有两种视细胞，即视杆细胞与视锥细胞，人类前者数量多，与暗视觉有关；后者数量少，与明视觉及色觉有关，他们都有视色素，由视蛋白与生色团组成。视杆细胞外段含有视色素是感光部分。视紫红质(rhodopsin)，由维生素A醛与视蛋白（opsin）结合而成。维生素A醛由维生素A氧化而来，经异构酶作用使其变为11-顺式维生素A醛。维生素A醛由视蛋白之间的一级结构是11-顺维生素A醛的醛基与视蛋白中赖氨酸氨基形成希夫碱（Schiffbase）键，随之引起视蛋白高级结构改变，产生相互保护的二级结构，在黑暗中非常稳定。

当光照时，一个视紫红质接受一个光子后，维生素A醛在11-C上转成全反维生素A醛，视蛋白的立体构形也发生变化.

维生素A醛又经视细胞外端的维生素A还原酶使成其变为维生素A，然后由色素上皮细胞微粒体中酯酶将其酯化而储存于色素上细胞内，需要时再异构为11-顺维生素A。暗适应按上述相反方式进行，又形成视紫红质。VitaminAisalmostexactlythesameasonehalfoftheyellowpigmentincarrots,beta-carotene.LightcausesvitaminAtochangeshapefromthebendcisformtothestraighttransform.Oureyessenselightby'seeing'thischangeinshape.43rhodipsinopsin11-11-cisretinalAlltransretinaldarknesslight(retina)isomerase11-cisretinolAlltransretinol(liver)isomeraseRetinalreductaseSynthesisanddecompositionofRhodopsin

andrelationtoretinal45hν=Incidentphoton

暗时Na+从视杆细胞内段移到外段，形成暗电流（Darkcurrentflow）。当视紫红质经光异构后变为前光视紫红质（Prelumirhodopsin）,所结合的Ca2+在视杆细胞外段释放出来，中止了Na+流动及暗电流，其结果产生电压的波动，这种电位差使神经刺激加强传入脑中发生光感，也可用视网膜电图测定。(1)11-cisretinalandopsininarodcellcombinetoformRhodopsin.(2/3)Chemicalchangesoccurfollowingtheabsorptionofaphotonoflight.(4)AftertransductionoccursmetarhodopsinIIdissociatesintoall-transretinalwhichisomerisesasthecyclebeginsagain.(5)Thekeystepinthemechanismisstep3thetransductionofphotonreceptiontoaneuralactionpotential.

49TheVisualCycleRetinolistransportedtotheretinaviathecirculation,whereitmovesintoretinalpigmentepithelialcells.There,retinolisesterifiedtoformaretinylesterthatcanbestored.Whenneeded,retinylestersarebrokenapart(hydrolyzed)andisomerizedtoform11-cisretinol,whichcanbeoxidizedtoform11-cisretinal.11-cisRetinalcanbeshuttledtotherodcell,whereitbindstoaproteincalledopsintoformthevisualpigment,rhodopsin(visualpurple).Absorptionofaphotonoflight

维生素A进入到色素上皮细胞内以酯式储存于胞浆的油滴内。暗适应的眼中，有一半的维生素A为11-顺式，在视杆细胞的外段有少量的游离维生素A，其中60%为11-顺式，生理上很重要。

维生素A缺乏时，首先肝内储存的维生素A释放供给其他组织，肝的储存量下降，血浆维生素A正常。当肝储存量将近空竭时，血浆维生素A水平才下降，但由于视网膜的色素上皮组织有维生素A积累，视紫红质的维生素A醛下降较慢。色素上皮细胞内维生素A缺乏时，才有夜盲症出现。5253NightblindnessisalsoanearlysymptomXerophtalmiaThisisarangeofdisordersthataffecttheeyeandthatcanleadtoblindness.Thesymptomsofxerophthalmiaoccurinapproximatelythefollowingorder:

Nightblindness:Thechildcannotseeinthedimlight,makingchildtofalloverthingsandcannotseetoeat.Bitot´sspots:Thesearefoamy,soapyandwhitishpatchesonthewhitepart(theconjunctiva)oftheeye.Theydon抰affectthesightindaylight.Conjunctivaxerosis:Thismeansdryness,slightlroughnessorwrinklesinthewhitepartoftheeye,whichareusuallywet,smoothandshiny.Changesofthetearductsalsoleadtoreducedwettabilityoftheeye.Corneallesions:Iftheclearpartoftheeyeisdamagedthepersoncan抰seeproperlyandmaygoblind.Blindnessisaseriouslyirreversiblechange.Itisimportanttorecogniseandtreatearlysymptoms.Bitot`sspot

2、维生素A对糖蛋白合成的影响

缺乏维生素A的动物的某些组织，如小肠、角膜、气管上皮组织及血清等的特殊糖蛋白减少，给以维生素A或维生素A酸可以促进其合成。细胞膜表面的蛋白主要为糖蛋白，细胞膜的功能如接触抑制、分化及识别环境的能力，可能与糖蛋白有关。免疫球蛋白也是糖蛋白，维生素A营养状况影响免疫功能，可能与此有关。

维生素A在糖蛋白合成中变化分为三个步骤(以甘露糖为例)①形成维生素A磷酸酯（Retinylphosphate,RP）；②由RP合成MRP(Mannosylretinylphosphate,MRP)，这一步骤在微粒体内合成；③将单糖转移至糖蛋白上VA在糖蛋白合成中的作用

细胞膜表面蛋白主要是糖蛋白，糖蛋白的合成需要视黄醇，当视黄醇缺乏时，糖蛋白合成受阻，黏膜上皮的正常结构和功能改变，上皮组织发生鳞状角化。60Effectsofretinoicacidonhumanskin

-RA+RAprotectivebarrierepidermisdermis61beforeafterEffectsofatRA(Renova)onphotoagedskin18monthstopicaltreatmentoncedailyC.N.Ellis,etal.,J.Amer.Acad.Dermatology23,629-637(1990).3、清除自由基

-胡萝卜素有很好的抗氧化作用，能通过提供电子抑制活性氧的生成达到清除自由基的目的。

-胡萝卜素与维生素E两者在抑制脂质过氧化反应过程中有协同增效作用。四、维生素A的需要量中国RDA成人每日800g.其中1/3最好来自视黄醇,即266g;2/3可为β-胡萝卜素,应为5346=3204g.65中国居民膳食维生素A推荐摄入量(RNI)年龄（岁）RNI*(gRE)年龄（岁）RNI*(gRE)0~40014~男800女7000.5~40018~8007001~500孕妇：初期800

4~600

中期900

7~700

晚期900

11~700乳母1200

注：*建议儿童及成人膳食维生素A约1/3~1/2以上来自动物性食物；但孕妇膳食维生素A来源应以植物性食物为主。67LifeStageGroupRDA/AI*μg/dayULμg/dayInfants

0–6months

7–12months

400*

500*

600

600Children

1–3years

4–8years

300

400

600

900Males

9–13years

14–18years

19->70years

600

900

900

1700

2800

3000Females

9–13years

14–18years

19->70years

600

700

700

1700

2800

3000Pregnancy

<19years

19->50years

750

770

2800

3000Lactation

<19years

19->50years

1200

1300

2800

3000五、维生素缺乏症VitaminAdeficiencyisapublichealthproblemin118countries,especiallyinAfricaandSouth-EastAsia,onceagainhittinghardestyoungchildrenandpregnantwomeninlow-incomecountries.

Crucialformaternalandchildsurvival,supplyingadequatevitaminAinhigh-riskareascansignificantlyreducemortality.Conversely,itsabsencecausesaneedlesslyhighriskofdiseaseanddeath.70GlobalprevalenceofvitaminAdeficiency

Countriesandareaswithsurveydataandregression-basedestimates:Preschool-agechildren

Source:WHO,GlobalPrevalenceofVitaminADeficiencyinPopulationsatRisk,2009.Vitamin-ADeficiency

EarlyStage

Vitamin-ADeficiency

LateStage

Afewsalientfacts

Between100and140millionchildrenarevitaminAdeficient.

Anestimated250000to500000vitaminA-deficientchildrenbecomeblindeveryyear,halfofthemdyingwithin12monthsoflosingtheirsight.

Nearly600000womendiefromchildbirth-relatedcauseseachyear,thevastmajorityofthemfromcomplicationswhichcouldbereducedthroughbetternutrition,includingprovisionofvitaminA.Breastfeeding.BreastmilkisanaturalsourceofvitaminA.PromotingbreastfeedingisthebestwaytoprotectbabiesfromVAD.VitaminAsupplementation.Fordeficientchildren,theperiodicsupplyofhigh-dosevitaminAinswift,simple,low-cost,high-benefitinterventionshasalsoproducedremarkableresults,reducingmortalityby23%overallandbyupto50%foracutemeaslessufferers.Foodfortification.Takingoverwheresupplementationleavesoff,foodfortification(e.g.sugarinGuatemala)maintainsvitaminAstatus,especiallyforhigh-riskgroupsandneedyfamilies.Homegardens.Forvulnerableruralfamilies(e.g.inAfricaandSouth-EastAsia),growingfruitsandvegetablesinhomegardenscomplementsdietarydiversificationandfortificationandcontributestobetterlifelonghealth.77VitA缺乏所致毛囊角化VitA缺乏所致皮肤干燥六、维生素A的来源AverageintakeofvitaminAinthetypicalAmericandiet.The"OtherFoods"categoryincludesgrainproducts(0.5%)andmiscellaneousfoods(1.2%).FigureSourcesofvitaminAintheUKdiet(adults)82

常见动物源性维生素A

品名视黄醇（ug/100g）

羊、牛肝15000鸡肝10414猪肝4972蛋黄438蛋类140配方奶60母乳57鳝鱼50鲜牛乳40

83Theimageclearlyshowstheprogressmadesincetheproof-of-conceptstageofGoldenRice.Thenewgeneration,alsoknownasGR2containsβ-carotenelevelsthatwillprovideadequateamountsofprovitaminAinchildren'sdietsinSEAsia.Theimageclearlyshowstheprogressmadesincetheproof-of-conceptstageofGoldenRice.Thenewgeneration,alsoknownasGR2containsβ-carotenelevelsthatwillprovideadequateamountsofprovitaminAinchildren'sdietsinSEAsia.Theimageclearlyshowstheprogressmadesincetheproof-of-conceptstageofGoldenRice.Thenewgeneration,alsoknownasGR2containsβ-carotenelevelsthatwillprovideadequateamountsofprovitaminAinchildren'sdietsinSEAsia.84Asimplifiedoverviewofthecarotenoidbiosynthesispathwayingoldenrice.Theenzymesexpressedintheendospermofgoldenrice,showninred,catalyzethebiosyntheisofbeta-carotenefromgeranylgeranyldiphosphate.Beta-caroteneisassumedtobeconvertedtoretinalandsubsequentlyretinol(vitaminA)intheanimalgut。37μg/gcarotenoids,ofwhich31μg/gwasβ-carotene,852008年，美国塔夫茨大学的汤光文领导的研究组共选取了湖南省衡阳市一所小学的72名六到八岁的健康儿童，令其中24名儿童在21天的时间里每日午餐进食60克黄金大米，并对其体内维生素A含量进行检测，得出的结论是黄金大米与维生素A胶囊效果相当。农业部和浙江省农业厅在得知该研究计划后即叫停该项目。2013年9月21日，美国塔夫茨大学公共关系副主任珍妮弗·克里茨致信新华社记者，就该校研究人员汤光文等人以中国儿童为对象进行转基因“黄金大米”的人体试验“违反既定协议和标准”致歉，并表示，今后将防止类似事情发生。

质疑86中国居民膳食维生素A摄入量(RNI)

年龄/岁RNI*(gRE)0～4000.5～4001～5004～6007～70011～70014～男800女70018～男800女700孕妇早期

中期

后期800900900乳母1200*建议儿童及成人膳食维生素A摄入1/3－1/2以上来自于动物食物；但孕妇膳食维生素A来源应植物性食物为主。87当前我国维生素A的营养状况由卫生部、科技部和国家统计局开展的《中国居民营养与健康状况调查》显示，维生素A是中国居民缺乏程度排名第三的营养素。当体内维生素A不足时，可能发生以下一些病症：一是暗适应减慢，从亮处到暗处要用较长时间才能看清物体；二是眼角膜发生干燥、炎症、软化等状况；三是皮肤变得干燥粗糙；四是内脏器官的黏膜容易发生感染等病症。目前，我国少年儿童维生素A缺乏情况比较严重，《中国居民营养与健康状况调查》显示，我国3—12岁儿童维生素A缺乏率(每百毫升血清维生素A的含量低于20g)为9.3％，城市为3.0％，农村为11.2％。特别需要重视的是儿童维生素A边缘缺乏率（每百毫升血清维生素A的含量在20g至30g之间）很高，全国平均达到45.1％，其中城市为29.0％，农村为49.6％。这意味着我国每三个城市儿童，或每两个农村儿童中就有一个发生维生素A的边缘缺乏。88GB21123-2007营养强化维生素A食用油规定营养强化食用油的载体包括大豆油、花生油、调和油、芝麻油等食用油，设置了能够保证营养强化油品质的营养指标，规定所加的营养素为维生素A，添加量为4000—8000g/千克，确保食用油真正得到营养强化，提高营养强化食用油的营养价值。营养毒理学一般用可耐受最高摄入量（UL）表示营养素的安全性，即在日常生活条件下对人体没有毒副作用的摄入量上限。中国营养学会颁布的《中国居民膳食营养素参考摄入量（RNI）》推荐了中国居民维生素A的可耐受最高摄入量，不同人群的可耐受最高摄入量值分别是：成年人3000g/天，孕妇2400g/天，儿童2400g/天。《标准》中规定在营养强化食用油中添加的维生素A数量为4000—8000g/千克。根据《中国居民营养与健康状况调查》资料，我国城乡居民每人平均摄入植物油为32.7克/天，由此可以推算出每人每天从营养强化食用油中摄取的维生素A大约是130—260g，远远低于可耐受最高摄入量。所以，按规定剂量对食用油进行维生素A强化是非常安全的。七、维生素A的毒性超剂量使用会导致中毒或死亡急性中毒：大量摄入维生素A，成人可出现异常激动或躁动、头晕、嗜睡、复视、严重头痛、呕吐、腹泻、脱皮（特别是唇和掌）；婴儿可出现头部凸起肿块，并有躁动、惊厥、呕吐等颅内压增高、脑积水、假性脑瘤表现。慢性中毒：骨关节疼痛、肿胀、皮肤瘙痒、口唇干裂、疲劳、软、全身不适、发热、头痛、呕吐、颅内压增高、视乳头水肿、皮肤对阳光敏感性增高、易激动、食欲不振、脱发、腹痛、夜尿增多、肝毒性反应、门静脉高压、溶血、贫血、小儿骨骺早愈合、妇女月经过少。停药后中毒症状多在一周内缓解，亦可持续数周。90维生素A过多症维生素A摄入过量所致，常见于婴幼儿。多因短期内大量服用或长期多量服用浓缩鱼肝油而引起。91与中毒有关因素

1.剂量:

中毒剂量有个体差异，一般如儿童每日摄入VA超过1.2-50万IU、成人10万IU可发生中毒。2.剂型:

通常水剂维生素A较油剂易发生中毒，症状出现较早。3.年龄与体重:

可能与体内贮存能力有关，如儿童发生维生素A中毒比成人快，恢复也快；体重轻者症状出现亦较早。4.健康状况:

营养不良、酒精过量、或肝病时易发生维生素A中毒，即使小量维生素A也可发生维生素A中毒。因肝脏合成视黄醇结合蛋白（RBP）下降，使血液游离维生素A浓度增高。

92临床表现

为过多游离维生素A与生物膜的脂蛋白结合，特别是溶酶体膜的稳定性下降，水解酶释放，而产生的全身性病变。1.急性中毒:成人一次剂量超过30万～100万IU，儿童一次剂量超过30万IU即可能发生急性中毒。

2-3周内有大量摄入维生素A的病史，出现颅内压增高的表现，小婴儿前囟突出，张力增加，恶心、呕吐；年长儿出现头痛、恶心、呕吐、头晕、复视等症状。932.慢性中毒:有大剂量服维生素A数月甚至数年的病史。症状可涉及多个系统。（1）神经系统：（2）骨骼肌肉系统：（3）皮肤粘膜：（4）消化系统：94诊断

服用维生素A过多史＋典型的临床表现。血清VA>2.56umol/L是确诊的证据；血视黄醇结合蛋白浓度测定、摄长骨x线有助于诊断。治疗

立即停服维生素A；对症治疗。95胡萝卜素血症

因摄入富含胡萝卜素的食物（如胡萝卜、南瓜、桔子等）过多，以致大量胡萝卜素不能充分迅速在小肠粘膜细胞中转化为维生素A而引起。96血清胡萝卜素含量明显升高，可达4.7mol/L～9.3mol/L（正常为1.9mol/L～2.7mol/L），致使黄色素沉着在皮肤内和皮下组织内，表现为皮肤黄染，以鼻尖、鼻唇皱襞、前额、手掌和足底部位明显。停止大量食入富含胡萝卜素的食物后，胡萝卜素血症可在2～6周内逐渐消退，一般没有生命危险。不需特殊治疗。VitaminAToxicity

(with10×RDA)Teratogeniceffects(birthdefects)---altereddevelopmentofembryo(e.g.accutane)FetelresorptionLiverdemageAnorexiaDesquamatingskin(dryitchy)AlopeciaCoarseningofhairNauseaBonepainAnorexia

七