食品营养学07-维生素

食品营养学

第七章维生素福州大学生物科学与工程学院维生素概述脂溶性维生素水溶性维生素维生素在食品加工时的损失

Outline第一节维生素概况维生素是维持人体正常生理功能所必须的一类有机化合物。它们种类繁多、性质各异，基本上可分为水溶性维生素和脂溶性维生素两类，并具有以下共同特点：维生素或其前体都在天然食物中存在，但是没有一种天然食物含有人体所需的全部维生素。它们在体内不提供热能，一般也不是机体的组成成分。它们参与维持机体正常生理功能，需要量极少，通常以毫克、有的甚至以微克计，但是绝对不可缺少。它们一般不能在体内合成，或合成的量少，不能满足机体需要，必须经常由食物供给。脂溶性维生素水溶性维生素化学组成仅含C,H,O除C,H,O外，有的尚有N,S,Co等元素溶解性溶于脂肪及脂溶剂溶于水吸收、排泄随脂肪经淋巴系统吸收，从胆汁少量排泄经血液吸收过量时，很快从尿中排出积存性摄入后，大部分积存在体内一般在体内无积存缺乏症出现时间缓慢较快毒性大剂量摄入(6-10倍RDA)易引起中毒几无毒性，除非极大量脂溶性维生素与水溶性维生素的不同点维生素命名维生素有三种命名系统。一是按发现的历史顺序，以英文字母顺次命名，如维生素Ａ、维生素Ｂ、维生素Ｃ、维生素Ｅ等；二是按其特有的功能命名，如抗干眼病维生素、抗癞皮病维生素、抗坏血酸等；三是按其化学结构命名，如视黄醇、硫胺素、核黄素等。三种命名系统互相通用。第二节水溶性维生素维生素C：抗坏血酸B族维生素：硫胺素（B1）核黄素（B2)烟酸（B3）维生素B6叶酸维生素B12泛酸生物素一、抗坏血酸(维生素C)200年前，航海只有一半的生还机会。坏血病（scurvy）。抗坏血酸——VitaminC。抗坏血酸在体内发挥一系列作用：抗氧化、参与大分子合成等。自然界L-型较多、D-型较少。植物中，Vc能清除叶绿体中过氧化物，是绿叶有效光合作用。在爬行动物、鸟类、大部分哺乳动物能自身合成维生素C。1．结构具有酸性和强还原性。高度水溶性。此性质归因于其内酯环中与碳基共轭的烯醇式结构。天然的抗坏血酸是L-型。其异构体D-型抗坏血酸的生物活性大约是L-型的10％，常用于非维生素的目的，例如在食品加工中作为抗氧化剂等添加于食品之中。抗坏血酸易氧化脱氢形成L-脱氢抗坏血酸。因其在体内可还原为L-抗坏血酸，故仍有生物活性。其活性约为L-抗坏血酸的80％。一、抗坏血酸(维生素C)它是含有内脂结构的多元醇类，其特点是具有可解离出H+的烯醇式羟基，因而其水溶液有较强的酸性。

2．生理作用胶原蛋白的合成和维护需要维生素C。前胶原肽链上的脯氢酸与赖氨酸需经羟化，必须有抗坏血酸参与（激活羟化酶），否者无法形成羟脯氨酸和羟赖氨酸，导致未螺旋的三聚体在细胞内堆积，从而导致瘀血、肌肉无力、牙龈萎缩等与胶原合成异常相关的症状。五羟色胺的合成需要维生素C。色氨酸经过羟化酶转化为5-HT。还参与肉碱和类固醇化合物的合成以及酪氨酸的代谢等。作为抗氧化剂，清除自由基，保护DNA、蛋白质、细胞膜结构，免受自由基的损失。抗坏血酸可参与体内氧化还原反应，并且是体内一种重要的抗氧化剂。它作为抗氧化剂可以清除自由基，在保护DNA、蛋白质和膜结构免道损伤方面起着重要作用。此外，抗坏血酸在细胞内作为铁与铁蛋白间相互作用的一种电子供体，可使三价铁还原为二价铁而促进铁的吸收。对改善缺铁性贫血有一定的作用。它还可提高机体的免疫机能和应激能力。维生素C还可能具有防治感冒或癌症的疗效，但证据并不确凿。

3．维生素C的需要量成年人维生素C的每日推荐摄入量为：60mg。每天10mg维生素C的摄入，可以防止坏血病的发生。每天大约100mg的摄入量是正常人体维生素C的存储极限。对于男性吸烟者建议每日使用125mg，对女性吸烟者建议每日使用110mg。理论上大剂量（接近10g）的维生素C的摄入有可能发生中毒的问题，如肾结石、改变体液酸碱平衡、干扰维生素E的功能等。成年人每天摄入1g维生素不会产生大的危险。几乎没有证据表明每天摄入100-300mg的维生素C对身体有益。

4．加工的影响

水食品加工通常需要水，由于抗坏血酸易溶于水，所以它很容易从食物的切面等处流失。温度抗坏血酸在冷冻或冷藏时，特别是在-7~-18℃范围内有大量损失。但是，通常其稳定性随着温度的降低而增加。非柑橘类食品的最大损失主要在热加工期间。除烹调外加工时烫漂，沥滤的损失远远超过其它加工的损失。食品添加剂在食品加工时常常要加人某些食品添加剂。例如在果蔬加工中添加漂白剂亚硫酸盐，它可降低抗坏血酸的损失。此外，在腌肉时添加发色剂亚硝酸盐则可破坏维生素C的活性。

5．摄人量和食物来源人类是动物界中少数不能合成抗坏血酸而必须由食物供给者之一。维生素C广泛分布于水果、蔬菜中。蔬菜中大白菜的含量为20—47mg／100g、红辣椒的含量可高达100mg／100g以上。B族维生素B族维生素是辅酶的组成部分，可以与酶结合使酶具有活性。硫胺素、核黄素、尼克酸、泛酸和生物素的活性形式参与了糖、脂肪和蛋白质能量代谢释放。维生素B6帮助身体利用氨基酸制造蛋白质，以供身体使用。叶酸和维生素B12帮助细胞繁殖，尤其对寿命较短的细胞尤为重要。B族维生素帮助糖、脂肪和氨基酸进行代谢。每一种B族维生素都直接或间接参与了能量代谢过程。硫胺素核黄素烟酸、尼克酸维生素B6叶酸泛酸生物素维生素B12二、硫胺素(维生素B1)硫胺素，又称抗神经炎素，即维生素B1。它广泛分布于整个动、植物界，并且可以多种形式存在于食品之中。这包括游离的硫胺素，焦磷酸硫胺素(辅羧化酶)以及它们与各自的脱辅基酶蛋白(apoenzyme)的结合。由于硫胺素含有一个四价氮，是强碱。

2．生理作用所有细胞都利用硫胺素，硫胺素在能量代谢中具有关键作用。硫胺素在体内参与碳水化合物的中间代谢。若机体硫胺素不足，则辅羧化酶活性下降、碳水化合物代谢受障碍，并影响整个机体代谢过程。其中丙酮酸脱羧受阻、不能进入三羧酸循环，不继续氧化，在组织中堆积。此时神经组织供能不足，因而可出现相应的神经肌肉症状如多发性神经炎、肌肉萎缩及水肿，严重时还可影响心肌和脑组织的结构和功能。作为辅酶它还参与葡萄糖转变为脂肪的过程。维生素B1作用于神经末梢，这个作用使它对酒精性神经类、妊娠期神经类和脚气病都有治疗价值。维生素B1还能维持正常的食欲、肌肉的弹性和健康的精神状态。3.缺乏症硫胺素是参与体内糖及能量代谢的重要维生素，其缺乏可导致消化、神经和心血管诸系统的功能紊乱。硫胺素缺乏的典型疾病是脚气病（beriberi)

4．加工影响不同食品所含硫胺素在各种食品加工中的降解情况可有不同。硫胺素在热降解时可能形成特殊的气味，其中包括“肉样”风味。硫胺素和其它水溶性维生素一样，在水果蔬菜的清洗、整理、烫漂和沥滤期间均有所损失。在谷类碾磨时损失更大。鲜鱼和甲壳类体内有一种能破坏硫胺素的酶——硫胺素酶，此酶可被热钝化。5．摄入量和食物来源硫胺素与碳水化合物代谢密切有关，主要参与能量代谢，所以一般认为硫胺素的摄入量应按照能量的总摄入量来考虑。若其摄入量能适应能量代谢的需要即能满足机体其它方面的需要。WHO的资料表明，膳食中硫胺素低于72ｕg／MJ(0.3mg／1000kcal)，可引起脚气病。中国营养学会2000年对我国居民膳食中硫胺素的推荐摄入量(RNI)，对成年男性为1.4mg/d，成年女性1.3mg/d，孕妇1.5mg/d，乳母1.8mg/d，儿童依年龄而异。其可耐受最高摄入量(UL)为50mg三、核黄素(维生素B2)核黄素很容易由小肠吸收，经血液到组织，并可少量贮存于肝、脾、肾和心肌中，多余的部分从尿排出。核黄素本身不具备活性，是体内黄酶的辅酶(FMN和FAD）的前体。核黄素大剂量摄入并不能过多地增加其吸收，多余的核黄素将大量排出体外，故目前尚无核黄素呈现毒性的报道。当缺乏硫胺素时，可能也会缺乏核黄素，但缺乏核黄素的症状不易察觉。治疗硫胺素缺乏症的食物中都含有一定量的核黄素，因此这种食物可以同时消除两种维生素的缺乏。摄入量及食物来源四、烟酸(尼克酸)烟酸与硫胺素和核黄素一样也参与每一个细胞的能量代谢。尼克酸缺乏的典型疾病是癞皮病。色氨酸在体内可以转化为烟酸，摄入足够量的色氨酸就可以治愈癞皮病。因此大量使用蛋白质是不会缺乏烟酸的。五、叶酸叶酸的理化性质

叶酸（folacin,folicacid,FA）是指有相关生物活性的一类同效维生素，这类维生素含有蝶酸和谷氨酸结合而成。

叶酸的生理功能叶酸是生成所有新细胞所需要的维生素。叶酸帮助合成新生细胞所需要的DNA。血液细胞和消化细胞分裂速度最快，因此最容易受到叶酸缺乏的影响，导致贫血和消化机能紊乱。叶酸的缺乏症叶酸缺乏可能导致巨幼红细胞贫血。孕妇缺乏叶酸使胎盘早剥的发生率增高；怀孕时期缺乏叶酸是引起胎儿神经管畸形的主要原因。叶酸缺乏也可能会使女性得宫颈癌的危险性增加。叶酸缺乏还可能导致高半胱氨酸血症。

膳食摄入不足、酗酒、口服避孕药等能干扰叶酸的吸收和代谢，常是导致叶酸缺乏的原因。叶酸的膳食参考摄入量及食物来源中国营养学会提出中国居民膳食叶酸参考摄入量为400μg/d。由于大剂量服用叶酸可产生一定的毒副作用，故叶酸的摄入应有其安全上限值。美国规定其每日摄入量的安全上限为1mg。第三节脂溶性维生素维生素A维生素D维生素E维生素K一、维生素Ａ（视黄醇）最早被发现的维生素。类胡萝卜素是维生素A的前体。由

-胡萝卜素转化成的维生素Ａ约占人体维生素Ａ需要量的2/3。维生素A在体内有两种形式：视黄醇和脱氢视黄醇（视黄醛和视黄酸）。视黄醛是维生素Ａ的主要活性形式。天然存在于动物性食品中的维生素Ａ是相对稳定的。但视黄醇及其同系物在氧的作用下，极不稳定，仅以弱氧化剂即可将视黄醇氧化，紫外线能促进这种氧化过程的发生。在无氧条件下，视黄醛对碱稳定，但在酸中不稳定。维生素Ａ的生理功能维持正常视觉维持上皮细胞结构的完整性促进生长发育，维持正常免疫功能对生殖的影响防癌作用维生素Ａ的缺乏症暗适应能力降低及夜盲症，影响上皮组织正常发育的症状，如皮肤干燥、形成鳞片并出现棘状丘疹、异常粗糙且脱屑，总称为毛囊角化过度症。上皮细胞的角化还可发生在呼吸道、消化道、泌尿生殖器官的黏膜以及眼的角膜及结膜上并出现相应的症状，如唾液腺、胃腺、汩腺等分泌减少。其中最显著的是眼部因角膜和结膜上皮的退变，泪液分泌减少而引起干眼病，患者常感眼睛干燥，怕光，流泪，发炎，疼痛，严重的引起角膜软化及溃疡，还可出现角膜皱褶及毕脱氏斑（Bitot’sspots，少儿维生素Ａ缺乏的最重要临床诊断体征），发展下去可导致失明。维生素Ａ的过量与毒性由于维生素Ａ可以在机体内储存，摄入过量的维生素Ａ可能引起毒性反应，包括急性、慢性和致畸毒性。急性毒性是由于一次或多次连续摄入大剂量的维生素Ａ，常常是大于成人推荐摄入量的100倍，或大于儿童推荐摄入量的20倍，其早期症状有恶心、呕吐、头痛、眩晕、视觉模糊、肌肉失调和婴和的囟门突起，当剂量极大时，可出现嗜眠、厌食、搔痒、反复呕吐等。慢性毒性比急性常见，是由于几周到几年之内反复服用维生素Ａ，使用剂量为推荐摄入量的10倍以上，常见中毒表现有头痛、脱发、唇裂、皮肤干燥和瘙痒、长骨末端周围部分疼痛、肝脏肿大、肌肉僵硬等。胚胎吸收、流产、出生缺陷和子代永久性学习能力丧失是维生素Ａ最严重的致畸作用，若孕妇在妊娠时期每日大剂量摄入维生素Ａ，娩出畸形儿的相对危险度为25.6。

细胞分裂减少以及细胞发育出现缺陷夜盲症角质化干眼病免疫系统损伤生殖异常衰竭死亡细胞分裂受到过度刺激死亡肝衰竭骨折生育缺陷骨骼异常出血脱发皮疹正常的细胞分裂和发育正常的机体功能过量的视黄醇是有毒的，但β-胡萝卜素则不然，它转化到视黄醇的效率不高，不足以引起中毒症状。但β-胡萝卜素摄入太大量会聚集在皮下脂肪中使皮肤呈现一种鲜黄色。维生素Ａ的参考摄入量与食物来源预防维生素Ａ缺乏的最低需要量不低于300g/d，适宜供给量为600～1000g/d

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二、维生素Ｄ（钙化醇，抗佝偻病维生素）维生素Ｄ为脂溶性维生素，溶于脂肪与脂肪溶剂在中性及碱性条件下对热稳定，如在130℃加热90min，仍能保持其活性，故在日常的加工烹调过程中一般不被破坏，但光及酸能促使其异构化。身体可以借助于阳光合成维生素D。因此维生素D并不是必需营养物质。紫外线可以将皮肤中的胆固醇物质（7-脱氢胆固醇）转化为维生素D3的前体，之后肝和肾脏可以逐渐将其转化为维生素D的活性形式。维生素D对人体具有很多关键的功能。维生素Ｄ的生理功能维生素Ｄ主要与钙和磷的代谢有关，它影响这些矿物质的吸收以及它们在骨组织内的沉积。维生素Ｄ在体内肝肾处转化为活性形式，并被动送至肠、骨和肾脏，与甲状旁腺素共同作用，维持血钙水平。当血钙水平较低时，在小肠可促进钙结合蛋白合成，从而增加钙磷吸收，也可促使钙在肾小管的重吸收，并将钙磷从骨中动员出来；当血钙过高时，促使甲状旁腺产生降钙素，阻止钙从骨中动员，以及增加钙磷从尿中排出。维生素Ｄ促使骨与软骨及牙齿的矿物化，并不断更新以维持其正常生长。维生素Ｄ对防止氨基酸通过肾脏时的丢失也有重要作用，具有免疫调节功能，协助免疫系统抵抗感染，改变机体对感染的反应。维生素Ｄ的缺乏症佝偻病:维生素Ｄ缺乏，骨髓不能正常钙化，变软，易弯曲，畸形，同时影响神经、肌肉、造血、免疫等组织器官的功能。多见于婴幼儿。骨软化症:易发于成人，特别是妊娠、哺乳的妇女和老年人。主要表现为骨软化，易折断。初期腰背部、腿部不定位的时好时坏的疼痛，常在活动时加剧；严重时造成骨骼脱钙，骨质疏松，有自发性、多发性骨折。缺乏维生素Ｄ导致肠道对钙和磷的吸收减少，肾小管对钙和磷的重吸收降低，造成骨髓和牙齿的异常矿化，继而使骨骼畸形。主要缺乏症为：维生素Ｄ的过量及毒性维生素D在所有维生素中潜在毒性最大。维生素D的过量摄入会引起食欲减退、恶心和呕吐。维生素D的长期过量摄入可能会导致严重心理压抑。维生素D的长期过量摄入可能导致钙在软组织内（如心脏、血管、肾小管等）沉积，造成心脏、肾脏及大动脉钙化，引起心血管系统导常等并导致肾衰竭。妊娠期和婴儿初期过多摄取维生素Ｄ，可引起出生体质量偏低，严重者可有智力发育不良及骨硬化。服用维生素D的补品很容易发生摄入过量。通常阳光和膳食来源的维生素Ｄ一般不会造成过量。DRI委员会设定的维生素D的最大摄入量为每天50μg。维生素Ｄ的参考摄入量（DRIs）与食物来源我因居民维生素Ｄ的RNI(g/d)分别定为：婴儿～10岁为10，11～49岁为5，50岁以上及中后期孕妇和乳母为10，怀孕时期为5。由于过量摄入维生素D有潜在毒性，目前普遍接受维生素D摄入量不宜超过25g/d

，我国成人和儿童维生素Ｄ的UL定为20g/d

。经常晒太阳是人体获得充足有效的维生素Ｄ3的最好来源，特别是婴幼儿、特殊的地面下工作人员。鱼肝油是维生素Ｄ的丰富来源，含量高达8500IU/100g。动物性食品是天然维生素Ｄ的主要来源，含脂肪高的海鱼和鱼卵、动物肝脏、蛋黄、奶油等含量均较多；瘦肉、奶含量较少，故许多国家在鲜奶和婴儿配方食品中强化维生素Ｄ。

三、维生素Ｅ维生素Ｅ的理化性质

维生素Ｅ又称生育酚，目前自然界有８种，包括、、与生育酚，、、