维生素（Vitamins） 本章要点 食品加工和贮藏中维生素损失的原因 脂溶性维生素的分类、理化性质及生理功能 水溶性维生素的分类、理化性质及生理功能 维生素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一类低分子有机化合物，它们不能在体内合成，或者所合成的量难以满足机体的需要，所以必须由食物供给。维生素的每日需要量非常少(常以毫克或微克计)，它们既不是机体的组成成分，也不能提供热量，然而在调节物质代谢、促进生长发育和维持生理功能等方面却发挥着重要作用，如果机体长期缺乏某种维生素就会导致维生素缺乏症。 维生素按照在油脂中和水中的溶解性不同可以大致分为两类：脂溶性维生素和水溶性维生素，然后将作用相近的归为一族，在一族里含有多种维生素时，再按其结构标上1、2、3等数字。脂溶性维生素的排泄效率不高，摄入过多会在体内蓄积而导致中毒，水溶性维生素的排泄效率高，一般不在体内蓄积。脂溶性维生素包括维生素A(视黄醇retinol)、维生素D(钙化醇calciferol)、维生素E(生育酚tocopherol)、维生素K(凝血维生素)。水溶性维生素包括维生素B1(硫胺素thiamine)、维生素B2(核黄素riboflavin)、维生素PP(尼克酸及尼克酰胺nicotinic acid and nicotinamide)、维生素B6(吡哆醇pyndoxine及其醛、胺衍生物)、泛酸(pantothenic acid)、生物素(biotin)、叶酸(folic acid)、维生素B12(钴胺素cobalamin)、维生素C(抗坏血酸ascorbic acid)、维生素P(通透性维生素)。由于维生素的化学名称复杂，国际上都采用俗名。例如，维生素B1又名硫胺素，维生素B2又名核黄素。人体通常容易缺乏的主要是维生素Ａ、维生素Ｄ、维生素Ｂ1、维生素Ｂ2、维生素Ｂ6、维生素Ｃ和维生素ＰＰ。 大部分维生素的生化功能已经被研究清楚。通常来说维生素是辅酶的主要或者唯一的组成成分。辅酶可以看作是促进生化反应进行的酶复合体的一部分。只有酶和辅酶同时存在的时候，生化反应才能正常进行。 一般认为，正常的饮食应该包括足量的5种基本成分：谷类、肉类、乳制品、蔬菜和水果，才能补充足够的维生素。 食品在贮藏和加工过程中造成维生素损失和破坏的主要原因: 1.食品原料中维生素的内在变化 对水果蔬菜而言，食品中的维生素含量变化是随成熟度、生长地、气候、品种的变化而变化。如番茄在成熟之前维生素C的含量一般最高。果蔬原料收获后，由于受到酶的作用而使得维生素损失，如维生素C氧化酶的作用导致维生素C含量的减少。 动物在屠宰后，一些水解酶的活动导致维生素的存在形式发生变化，如从辅酶状态变成游离状态。 2.贮藏过程中维生素的变化 贮藏温度、环境、时间等因素都会影响食品维生素的变化。食品暴露在空气中，一些对光敏感的维生素就很容易遭到破坏；酶的作用也是贮藏过程中维生素损失的主要原因；贮藏温度对维生素的变化有显著的影响。一般情况下，食品冷藏可降低维生素的损失。此外，在低水分食品中，维生素的稳定性也受到水分活度的影响，较低的水分活度下，食品中的维生素的降解速度缓慢。 3.食品加工前处理对维生素的影响 食品加工前处理对维生素的损失有显著的影响。在食品加工中，往往要进行去皮、修整、清洗等工序，造成维生素不可避免的损失，如水果加工中加碱去皮，使得维生素C、叶酸、硫胺素等碱性条件下不稳定的维生素破坏。清洗工序加重了水溶性维生素的损失。谷类原料在磨粉时，造成B族维生素的大量损失。 3.热烫和热加工 为了灭酶、减少微生物的污染，热烫是果蔬加工中不可缺少的工艺，但同时造成了不耐高温的维生素的损失。在现代食品加工中，采用高温瞬时杀菌（HTST）的方法可以减少维生素的损失。 4.后续加工对维生素的影响 在常压下加热时间过长，对水溶性的维生素的破坏程度较大。制作糕点时，需要加入一些碱性膨松剂，这对维生素B1和B2的破坏较为严重，因此在加工这类产品时，要注意碱性膨松剂的用量。脱水加工对维生素的损失影响非常明显。如蔬菜经热空气干燥，维生素C可损失10%～15%。 由于食品是个多组分的复杂体系，在加工贮藏中，食品中的其他成分也会对维生素的变化产生一定的影响。 维生素在食品中广泛存在，它们有着独特的生理功能和理化性质，本章概括地介绍了维生素的分类、理化性质、生理功能以及富含维生素的食品和中国营养学会对各种维生素的膳食营素参考摄入量(Dietary Reterence Intakes,DRIs)。 脂溶性维生素  脂溶性维生素有A、D、E、K四种，可溶解在脂肪及乙醚、氯仿等有机溶剂，贮存于体内的脂肪组织内，它们在肠道中的吸收与脂肪的存在有密切关系。本节内容主要介绍脂溶性维生素的分类、理化性质及生理功能等内容。 一、维生素A 维生素A是指含有β-白芷酮环结构的多烯基结构，并具有视黄醇生物活性的一大类物质，有视黄醇（维生素A1）和脱氢视黄醇（维生素A2）两种存在形式。一般所说维生素A指维生素A1而言，存在于哺乳动物和咸水鱼肝脏中，而维生素A2发现在淡水鱼肝油中，其生理活性仅为维生素A1的40%。从化学结构上比较，维生素A2在β-紫罗酮环上比A1多一个双键。 动物性食品(肝、蛋、肉)中含有丰富的维生素A，但是存在于植物性食品如胡萝卜、红辣椒、菠菜等有色蔬菜和动物性食品中的各种类胡萝卜素(carotenoid)也具有维生素A的功效，将它们称做“维生素A原”（provitamin A，指在体内可部分地转化为维生素A的类胡萝卜素）。类胡萝卜素是由8个类异戊二烯单位组成的一类碳氢化合物及其氧化衍生物，现已知结构的类胡萝卜素近600种，存在于所有植物、部分动物和少数微生物中，其中只有50多种具有维生素A活性，而最重要的为β-胡萝卜素(β-carotene)。食品中天然存在的类胡萝卜素都是全反式双键结构，受到环境影响，可转变为各种顺反异构体，其生物活性会有所降低。 具备维生素A或A原活性的类胡萝卜素必须具有类似于视黄醇的结构： 有一个无氧合的β-白芷酮环； 异戊二烯支链的终端有一个羟基、醛基或羧基。 β-胡萝卜素可被小肠粘膜或肝脏中的加氧酶(β-胡萝卜素-15，15′-加氧酶)作用转变成为视黄醇。尽管理论上1分子β-胡萝卜素可以生成2分子维生素A，但由于胡萝卜素在体内吸收困难，转变有限，所以实际上6微克β-胡萝卜素才具有1微克维生素A的生物活性。1μg胡萝卜素=0.167μg视黄醇当量。以往VA的量常用国际单位（International Unit,IU*）表示。 视黄醇是无色或淡黄色的板条状的结晶体。食品中的维生素A是以稳定的酯类化合物的形式存在，具有较稳定的化学性质。但是当维生素A溶解在油脂中，受到光照和氧气的作用会发生变质现象。维生素A的氧化降解与不饱和脂肪酸的氧化降解有相似之处，紫外线和金属可以促进维生素A的氧化破坏。当食品中的磷脂、维生素E等天然抗氧化物质与维生素A共存时，维生素A比较稳定，不易遭到破坏。维生素A1或A2都可与三氯化锑起反应，呈现深兰色。这种性质可用于测定维生素A。 β-胡萝卜素为红色或微红棕色到紫棕色结晶或结晶性粉末；在水、酸、碱中不溶，在氯仿、二硫化碳中溶解。性质较稳定，但遇光可变质。 当pH﹤4.5时，维生素A的有效价值有所降低。果品蔬菜、肉、乳、蛋等食品中的维生素A及A原在一般情况下对加工处理都比较稳定，如热烫、冷冻、高温杀菌。 维生素A对人体有非常重要的生理作用，机体如果长期缺乏维生素A，可引起夜盲、干眼病及角膜软化症，表现为在较暗光线下视物不清、眼睛干涩、易疲劳等。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。但若过量摄入维生素A会出现恶心、头痛、皮疹等中毒症状。 大量医学资料表明，维生素A的生理作用主要表现在以下几个方面。 1. 构成视网膜的感光物质，即视色素。 维生素A的缺乏主要影响暗视觉，与暗视觉有关的是视网膜杆状细胞中所含的视紫红质(visual purple,又名rhodopsin)。视紫红质是由维生素A的醛衍生物(视黄醛)与蛋白质结合生成的，视蛋白与视黄醛的结合要求后者具有一定的构型，体内只有11-顺位的视黄醛才能与视蛋白结合，此种结合反应需要消耗能量并且只在暗处进行，因为视紫红质遇光则易分解。视紫红质对弱光非常敏感，甚至一个光量子即可诱发它的光化学反应，导致其最终分解成视蛋白和全反位视黄醛。 视紫红质 前光视紫红质 光视紫红质 间视紫红质Ⅰ 间视紫红质Ⅱ 视蛋白+全反位视黄醛 图7-1 视紫红质的作用机制 因为视紫红质分解而褪色的这一过程是放能反应，通过视杆细胞外段特有的结构，能量转换为神经冲动，引起视觉。 人们从强光下转而进入暗处，起初看不清物体，但稍停一会儿，由于在暗处视紫红质的合成增多，分解减少，杆细胞内视紫红质含量逐渐积累，对弱光的感受性加强，便又能看清物体，这就是所谓的暗适应(dark adaptation)。暗适应的能力下降，可致夜盲(night blindness)。 2. 维持上皮组织细胞的正常功能 维生素A是维持一切上皮组织健全所必需的物质，缺乏时上皮干燥、增生及角化。在眼部，由于泪腺上皮角化，泪液分泌受阻，以致角膜、结合膜干燥产生干眼病(xerophthalmia)，所以维生素A又称为抗干眼病维生素。皮脂腺及汗腺角化时，皮肤干燥，毛囊周围角化过度，从而发生毛囊丘疹与毛发脱落。维生素A有利于长期保持表皮结构、调节皮肤的厚度和弹性。它还参与水合作用，改善干燥皮肤的状况。 3. 促进人体的生长、发育 维生素A与人的生长密切相关,是人体生长的要素之一。它对人体细胞的增殖和生长具有重要作用，特别是儿童生长和胎儿的正常发育都不可缺少。一旦发生缺乏，就可能出现生长的停止。因此,对身高的影响也不言而喻了。维生素A对身高的影响还在于它是骨骼发育的重要成分。如果维生素A摄入不足,骨骼就可能停止发育。 4. 维生素A是重要的自由基清除剂 5. 提高机体免疫力 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——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。β-胡萝卜素是我国人民膳食中VA的主要来源。据有关部门介绍，中国人均维生素Ａ的摄入量平均只达到中国营养学会推荐供给量的一半。表7-1表示的是不同人群对维生素A的膳食营养素参考摄入量*（DRIs,Dietary Reference Intakes）。 表7-1 维生素A的RNI* 年龄(岁) RNI（?g）  0～  400（AI）  0.5～  400（AI）  1～  500  4～  600  7～  700  11～  700  14～50 男 800   女 700  孕妇 早期 800   中期 900   晚期 900  乳母  1200   二、维生素D（VD） 维生素D又称钙化醇、麦角甾醇、麦角骨化醇、抗佝偻病维生素，是固醇类的衍生物。维生素Ｄ主要包括维生素Ｄ2和Ｄ3。Ｄ2或麦角钙化醇由麦角固醇经阳光照射后转变而成。 Ｄ3或胆钙化醇(cholecalciferol)由7－脱氢胆固醇经紫外线照射而成。 所以，人体所需的维生素Ｄ大部分均可由阳光照射而得到满足，只有少量的从食物中摄取。 维生素D的生理功效体现在： 促进钙、磷的吸收，维持正常血钙水平和磷酸盐水平。 促进骨骼和牙齿的生长发育。 维持血液中正常的氨基酸浓度。 调节柠檬酸代谢。 维生素D缺乏时人体吸收钙、磷能力下降，钙、磷不能在骨组织内沉积，成骨作用受阻。在婴儿和儿童，上述情况可使新形成的骨组织和软骨基质不能进行矿化，从而引起骨生长障碍，即所谓佝偻病。钙化不良的一个后果是佝偻病患者的骨骼异常疏松，而且由于支撑重力负荷和紧张而产生该病的特征性畸形。 对于成人，维生素D缺乏引起骨软化病或成人佝偻病，最多见于钙的需要量增大时。如妊娠期或哺乳期。该病特点是骨质密度普遍降低。它与骨质疏松症不同，该病骨骼的异常在于包含过量未钙化的基质。而骨骼的显著畸形见于疾病的晚期阶段。 不过要特别指出的是，服用VD过量，可使血钙浓度上升，钙质在骨骼内过度沉积，并使肾脏等器官发生钙化。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。 鱼、奶油、蛋黄等食品中含有丰富的维生素D。表7-2是不同人群对维生素D的RNI。 表7-2 维生素D的RNI 年龄(岁) RNI（?g）  0～  10  0.5～  10  1～  10  4～  10  7～  10  11～  5  14～18  5  50～  10  孕妇 早期 中期 5    10   晚期 10  乳母  10   三、维生素E 维生素E又称生育酚（Tocopherol），多存在于植物组织中。有α、β、γ、δ生育酚等，其中以α-生育酚的生理效用最强。维生素E为微黄色和黄色透明的粘稠液体；几无臭，遇光色泽变深，对氧敏感，易被氧化，故在体内可保护其他可被氧化的物质（如不饱和脂肪酸，维生素A），是一种天然有效的抗氧化剂。在无氧状况下能耐高热，并对酸和碱有一定抗力。接触空气或紫外线照射则缓缓氧化变质。维生素E被氧化后就会失去生理活性。 维生素E对人体有非常重要的生理功效，体现在： 1.具有抗衰老作用。 维生素E可增强细胞的抗氧化作用，在体内能阻止多价不饱和脂肪酸的过氧化反应，抑制过氧化脂质的生成，减少对机体的损害，有一定的抗衰老作用。 2.参与多种酶活动，维持和促进生殖机能。 3.提高机体免疫功能。 4.防止动脉粥样硬化。 保持血红细胞完整性，调节体内化合物的合成。 降低血清胆固醇水平。 因为不少食物中含维生素Ｅ，故几乎没有发现维生素Ｅ缺乏引起的疾病。维生素E含量丰富的食品有：植物油、麦胚、硬果、种子类、豆类及其他谷类；肉、鱼类动物性食品、水果及其他蔬菜中含量很少。维生素E可用毫克或IU表示（1IU维生素E相当于1毫克α-生育酚醋酸酯或1.49 毫克α-生育酚）。表7-3是不同人群对维生素E的RNI。 表7-3 维生素E的RNI 年龄(岁) 日RNI（mgα-TE*）  0～   3  0.5～  3  1～  4  4～  5  7～  7  11～  10  14～18  14  50～  14  孕妇 早期 中期 14 14   晚期 14  乳母  14   四、维生素K（VK） 维生素K具有凝血能力，又称为凝血维生素，包括维生素K1、K2、K3和K4，是甲萘醌衍生物的总称。 它溶于有机溶剂，对热和空气较稳定，但在光照碱性条件下易被破坏。维生素K在凝血酶原（因子Ⅱ）和凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的合成中是必需的复合因子。维生素K还有助于无活性蛋白质的谷氨酸残基的γ-羧化作用，这些羧化谷氨酸残基对钙和磷酸酯与凝血酶原的结合是必要的。 维生素K缺乏的症状是由于凝血酶原和其他凝血因子不足导致继发性出血，包括伤口出血、大块皮下出血和中枢神经系统出血。新生儿的维生素K往往呈现不足。一项对新生儿的群体追踪调查结果显示，出血发生率约为2.4‰，在52名出现出血症状的婴儿中，就有30名是由维生素K缺乏引起的，且93％发生在出生头3个月。据研究者说，我国每年约有10万儿童死于颅内出血，婴儿维生素K缺乏是主要原因之一。　　 健康成人一般不会出现原发性维生素K缺乏，营养化学家们也认为一般人并不需要补充维生素Ｋ，正常的饮食足可提供足够的维生素Ｋ，人的小肠细菌也可以合成它。 在深绿色蔬菜中含有丰富的维生素K，如紫苜蓿、菠菜、卷心菜等以及动物的肉、蛋、奶，或者多吃富含乳酸菌的食品。维生素K的日推荐量见表7-4。 表7-4 维生素K的日推荐量 组　别 年龄(岁) 日推荐量（微克）  婴　儿 0~1 10~20  儿童和青少年 1~11 11~60   11以上 50~100  成　人  70~140   水溶性维生素  水溶性维生素都溶于水，它们包括维生素C和B族维生素。B 族维生素包括硫胺素（维生素B1）、核黄素（维生素B2）、烟酸和烟酰胺、维生素B6、泛酸、叶酸、?生物素、维生素B12等，其共同特点是： ①在自然界常共存，最丰富的来源是酵母和肝脏； ②人体所必需的的营养物质； ③同其他维生素比较，B族维生素作为酶的辅基（见表7-5），参与碳水化合物的代谢 ④从化学结构上看，除个别例外，大都含氮； ⑤从性质上看此类维生素大多易溶于水，对酸稳定，易被碱破坏。 表7-5 含有B族维生素的辅酶 维生素 辅酶 转移基团  尼克酰胺 辅酶Ⅰ（NAD+） 氢原子  同上 辅酶Ⅱ（NADP+） 氢原子  核黄素（维生素B2） 黄素单核苷酸（FMN） 氢原子  核黄素（维生素B2） 黄素腺嘌呤二核某酸（FAD） 氢原子  硫胺素（维生素B1） 焦磷酸硫胺素 （TPP） 醛类  泛酸 酶A（HsCoA或CoA) 酰基  钴胺素（维生素B12） 钴胺素辅酶 烷基  生物素 生物胞素（ε-N-生物素酰-1-赖氨酸） CO2  维生素B6 磷酸吡哆醛 氨基  叶酸 四氢叶酸辅酶类 一碳化合物   下面分别作以详细的介绍。 一、维生素C 维生素C又名抗坏血酸(ascorbic acid)，它是含有内酯结构的多元醇类，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。它主要存在于新鲜水果及蔬菜中。水果中以猕猴桃含量最多，在柠檬、桔子和橙子中含量也非常丰富；蔬菜以辣椒中的含量最丰富，在番茄、甘蓝、萝卜、青菜中含量也十分丰富；野生植物以刺梨中的含量最丰富，每100克中含2800毫克，有“维生素C王”之称。 维生素C含有不对称碳原子，具有光学异构体。自然界存在的有生理活性的是L－型抗坏血酸。L—抗坏血酸是一种高度溶解性的化合物，并有强还原性。这些性质与它的烯二醇结构有关，此结构与内环中的羰基相共轭。抗坏血酸的天然形式是L—异构体，D—异构体的活性仅为L—异构体的10％。 维生素C可脱氢而被氧化，氧化型维生素C(脱氢抗坏血酸，dehydroascorbic acid)还可接受氢而被还原。同时，脱氢抗坏血酸会进一步水解，形成产物2，3-二酮古洛糖酸，在有氧的条件下，古洛糖酸被氧化为草酸和L-苏阿糖酸（图7-2）。 图7-2 抗坏血酸的氧化 在所有维生素中，维生素Ｃ是最不稳定的，能够以各种形式进行降解。维生素C在酸性水溶液﹙pH≤4中较为稳定，在中性及碱性溶液中易被破坏。当微量金属离子(如Cu2＋、Fe3＋等)存在时，更易被氧化分解；加热或受光照射也可使维生素C分解。此外，植物组织中尚含有抗坏血酸氧化酶，能催化抗坏血酸氧化分解，失去活性，所以蔬菜和水果贮存过久，其中维生素C可遭到破坏而使其营养价值降低。 在有氧条件下，抗坏血酸主要是通过其单价阴离子（HA-）而降解成脱氢抗坏血酸，其反应途径和总速度是反应体系中金属催化剂（Mn＋）浓度的函数。当金属催化剂是Cu2＋、Fe3＋时，反应速度比起自动氧化要大大加快。金属离子催化抗坏血酸的氧化速度与溶解氧气分压成正比（在40～100KPa范围内），在氧气分压低于20KPa时，抗坏血酸的氧化速度与氧气分压无关。 pH值对维生素C的降解有显著地影响。由于维生素C的氧化是一个质子解离过程，pH值的升高可以促进反应的进行。 在抗坏血酸的无氧降解中，形成中间产物3，4-二羟基-5-甲基-2（5H）呋喃酮，这种化合物或其他不饱和产物会进一步聚合产生类黑素（含氮聚合物）或焦糖类色素（无氮聚合物），对造成果蔬加工产品的非酶褐变产生一定的作用。 由于抗坏血酸能够降低食品体系中的氧气含量，可以保护食品中其他易氧化的物质被氧化；可以还原邻位醌类而抑制食品加工的酶促褐变，因此，在食品中，抗坏血酸具有广泛的用途。 维生素C在机体中发挥非常重要的作用： 可辅助抑制肿瘤的作用； 具有抗氧化作用，减少自由基对身体的损害； 增强机体对外界环境的抗应激能力和免疫力； 保护牙齿、骨骼，增加血管壁弹性； 防治坏血病。 维生素C能预防中风发作。 维生素C是最容易缺乏的维生素之一。缺乏维生素C的直接后果是坏血病，表现为疲劳、倦怠、容易感冒。典型症状是牙龈肿胀出血、牙床溃烂、牙齿松动，毛细血管脆性增加。 虽然维生素C是无毒的营养素，但近年来发现摄入过多的维生素C对身体也有一定的损伤，会诱发尿路结石，加速动脉硬化的发生。对一个健康人来说，每日维生素Ｃ的需要量为50～150毫克，适当吃一些富含维生素C的新鲜水果和蔬菜即可满足人体每天对维生素Ｃ的需要。用维生素C制剂来代替水果、蔬菜更是不可取的。表7-6是维生素C的RNI。 表7-6 维生素C的日推荐量 年龄(岁) RNI（mg）  0～  40  0.5～  50  1～  60  4～  70  7～  80  11～  90  14～18  100  50～  100  孕妇 早期 100   中期 130   晚期 130  乳母  130   二、维生素B1（Thiamin, 硫胺素） 维生素B1是B族维生素家族中重要的一个成员，大多以盐酸盐或硫酸盐的形式存在。它在体内的辅酶形式为硫胺素焦磷酸（Thiamine pyrophosphate,TPP），催化α－酮酸脱羧。维生素B1为白色结晶，有酵母的香味，易溶解于水，在体内可游离存在，也可与脂肪酸成酯。耐热，对空气中的氧稳定，在酸性介质中非常稳定，但在碱性介质中很容易被破坏。 氧化剂及还原剂均可使其失去作用，维生素B1经氧化后转变为脱氢硫胺素(又称硫色素thiochrome)。维生素B1具有特别的酸碱性，嘧啶环上的N1位上的质子电离（pKa=4.8），生成硫胺素游离碱。在碱性范围内再失去一个质子(pKa=9.2)生成硫胺素假碱。硫胺素假碱打开噻唑环生成硫醇式结构，同时解离出一个质子，这是一种特殊的质子解离形式，其表观pKa为9.2。维生素B1的另一个特征是噻唑环的季铵盐氮在任何pH下都保持阳离子状态，是典型的强碱。在酸性介质下，质子化硫胺素比游离碱、硫胺素假碱和硫醇式硫胺素要稳定的多。 维生素B1的降解受到热、pH值、水分等因素的影响。它的热降解主要是分子中亚甲基桥的断裂，其反应速率受到pH值和反应介质的影响。在酸性条件下（pH﹤6），维生素B1的热降解速率较为缓慢，亚甲基桥断裂时释放出完整的嘧啶和噻唑组分；在pH6～7时，硫胺素的降解速率有所上升，噻唑环断裂程度增加；pH值达到8时，降解产物中几乎没有完整的噻唑环。 维生素B1的生理功效体现在： 促进能量代谢。 维持神经与消化系统的正常功能。 促进生长发育。 参与糖的代谢。 维生素B1长期摄入不足而引起的营养不良性疾病（脚气病），多发生于以精白米为主食的地区，主要病变为多发性周围神经炎、浮肿、心肌变性等。因为神经是燃烧及消耗糖的组织，若缺乏维生素B1，会引起乳酸堆积，侵入脑部，毒化中枢神经系统，使脑部消耗氧的能力减弱，以至引起暂时性的痉挛。此外，脑部细胞要从碳水化物获得能量，当维生素B1缺乏时，葡萄糖就不能充分产生能量，乳糖就会以丙酮酸的形式堆积在脑中，产生一定的毒性作用。因而还会引起情绪急躁，精神惶恐、健忘等，如大量补充维生素B1，症状可以减退，记忆力也可以逐渐恢复。 维生素B1在碱性介质中对热极不稳定，在pH大于7的情况下煮沸，可以大部分或全部破坏；甚至在一般室温下，也可逐渐破坏。煮粥、煮豆、或蒸馒头时，若放入大量的碱，会造成维生素B1的大量破坏。在酸性介质中对热较稳定，如pH为3时，将食品在120℃下加热1h，维生素B1仍能够保持其生理活性。此外，某些鱼及软体动物体内含硫胺素酶，可分解破坏维生素B1，如加热就可使硫胺素酶破坏。一般不要生吃鱼和软体动物，以免造成维生素B1的缺乏。 据中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所报告，维生素B1的营养状况应引起人们的注意，虽然摄入量达到了1.2毫克，占RDA的86％，没有明显的缺乏迹象。但可以预计，随着国民经济发展和人民生活水平的提高，粗粮摄入的进一步减少，维生素B1的摄入量也会减少，缺乏的比例极有可能会增加很多。 含维生素B1丰富的食物有粮谷、豆类、酵母、干果、硬果、动物内脏、蛋类、瘦猪肉、乳类、蔬菜、水果等；在谷类食物中，全粒谷物含硫胺素较丰富，杂粮的硫胺素也较多，可做为供给维生素B1的主要来源，但是一定要注意加工烹调方法，否则损失太多，同样引起缺乏病。谷类在除去麸皮与糖的过程中，维生素B1损失很多，国外对精加工后的面粉都强化维生素与矿物质使其量相当于粗制品，这点应引起我国食品工业部门及消费者的注意。表7-7是维生素B1的NRI。 表7-7 维生素B1的NRI 年龄(岁) NRI（mg）  0～  0.2（AI）  0.5～  0.3（AI）  1～  0.6  4～  0.7  7～  0.9  11～  1.2     男 女  14～ 18   1.5 1.2  18～   1.4 1.3  50～  1.3  孕妇 早期 1.5   中期 1.5   晚期 1.5  乳母  1.8   三、维生素B2（核黄素） 维生素B2为黄褐色针状结晶，溶解度较小, 溶于水呈绿色荧光，在280℃时始被分解。 植物能合成维生素B2，动物一般不能合成，必须由食物供给，但在哺乳动物肠道中的微生物可以合成并为动物吸收，但其量甚微，不能满足需要。 　　生物活性形式是黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)两种黄素辅酶，这两种辅酶与多种蛋白结合形成黄素蛋白，参与机体的生物氧化反应及能量代谢。 维生素B2在酸性介质下有非常好的稳定性，在中性介质中稍不稳定，在碱性条件下分解速度非常快。在光照条件下，维生素B2会发生光降解生成光黄素（pH>7）或光色素（pH≤7），故维生素B2要储存于褐色的罐中。 维生素B2或其辅酶在食物中与蛋白质结合形成复合物——黄素蛋白，从乳、蛋中得来后，经消化道内蛋白酶、焦磷酸酶水解为核黄素。 维生素B2是机体必需微量营养素之一，具有广泛的生理功能，世界卫生组织(WHO)将其列为评价人体生长发育和营养状况的六大指标之一。维生素B2缺乏时，主要表现为口角炎、舌炎、口腔炎、眼结膜炎、脂溢性皮炎、阴囊炎等症状。然而，近年最新研究认为核黄素还有利尿消肿、防治肿瘤、降低心脑血管病的功效。大量的流行病学和动物实验资料表明，维生素B2等微量营养素具有防癌作用。维生素B2对维持哺乳动物正常生殖功能也具有起达到重要作用。但据1992年营养调查结果：我国人均每日摄入核黄素(VB2)不足0.8 mg，仅占RDA的58.4%，尤其见于儿童、青少年、孕妇。因此，在平常的膳食中，要注意多吃一些的核黄素含量较高的食物，如奶类及其制品、动物肝肾、蛋黄、鳝鱼、胡萝卜、香菇、紫菜、芹菜、橘子、柑、橙等。维生素B2的RNI见表7-8。 表7-8 维生素B2的RNI 年龄(岁) RNI（mg）  0～  0.4（AI）  0.5～  0.5（AI）  1～  0.6  4～  0.7  7～  1.0  11～  1.2     男 女  14～  1.5 1.2  18～  1.4 1.2  50～  1.4  孕妇 早期 1.7   中期 1.7   晚期 1.7  乳母  1.7   四、烟酸(Niacin) 烟酸又称为尼克酸或维生素PP（即预防癞皮病因子，pellagra preventing factor），是吡啶-3-甲酸和具有类似的维生素活性的衍生物的总称。烟酸的衍生物是烟酰胺（nicotinamide，即尼克酰胺）。  图7-3 尼克酸及尼克酰胺的结构式 尼克酸为不吸水的较稳定的白色结晶，在230℃升华，能溶于水及溶于水及酒精中，25℃时，1g尼克酸能溶于60ml水或80ml酒精中，不溶于乙醚中。尼克酸很容易变成尼克酰胺，它比尼克酸更易溶解，1g尼克酰胺可溶于1ml水或1.5ml酒精中，在乙醚中也能溶解。 尼克酰胺是构成辅酶Ⅰ(NAD+)和辅酶Ⅱ(NADP+)的成分，它们都是脱氢酶的辅酶。在体内，烟酸参与葡萄糖的酵解、脂类代谢、丙酮酸代谢、戊糖合成以及高能磷酸键的形成等。 烟酸是B族维生素中最稳定的化合物，对热、光、空气、酸及碱都不是很敏感；烹调时，烟酸在混合膳食中损失的量通常不超过15%～25%。 烟酸缺乏时主要表现为癞皮病，三个方面的体征：皮炎（Dermatitis）、腹泻（Diarrhea）和痴呆（Dementia）,可作为糙皮病的确诊依据。这三个特征的英文名字以D开头，故有人称之为“三D症状”。国内外调查发现，烟酸缺乏引起的癞皮病大都发生于以玉米为主食的地区。我国营养工作者分析发现：玉米中所含的烟酸多数为结合型，约占烟酸的总量的６４%～７３%，结合型烟酸非常稳定，酸性情况下加热３０分钟也不释放出游离型烟酸，故结合型烟酸一般情况下不能被人体所利用。另外，玉米蛋白质中又缺乏能转化成烟酸的色氨酸，再加上无其它富含烟酸的食物来源，故长期食用玉米时，就可以出现烟酸缺乏，进而导致发生癞皮病。人体可利用主要氨基酸之一的色氨酸自行合成烟酸。 一般情况下，烟酸不会引起中毒，但大剂量的烟酸对人体有一定的伤害，如可引起糖尿病、肝损害以及消化性溃疡，也发现血管扩张，皮肤红肿，发痒，血糖升高，血酶升高。 富含烟酸的食物：动物肝脏与肾脏、瘦肉、全麦制品、啤酒酵母、麦芽、鱼、卵、炒花生、白色的家禽肉、鳄梨、枣椰（dates）、无花果、干李（prunes）。通常所用的计量单位是㎎。下表是不同人群的烟酸的RNI。 表7-9 不同人群烟酸的RNI 年龄(岁) RNI（㎎）  0～  2（AI）  0.5～  3（AI）  1～  6  4～  7  7～  9  11～  12     男 女  14～ 18～   15 12     14 13  50～  13  孕妇 早期 15   中期 15   晚期 15  乳母  18   五、维生素B6 维生素B6的基本结构是2-甲基-3-羟基甲基吡啶，包括三种形式：吡哆醇（Pyridoxine,PN）、吡哆醛(Pyridoxal，PA或PL)和吡哆胺（Pyridoxamine,PM）。PL及PM磷酸化后变化辅酶，磷酸吡哆醛（PLP）及磷酸吡哆胺（PMP），是多种氨基酸的辅酶，参与多种代谢。吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺在体内可以相互转变（见图7-4）  图7-4 维生素B6的三种形式的互变 三种形式的维生素B6对热比较稳定，在碱性条件下很容易分解。在有氧条件紫外光照射下，三种形式的维生素B6可转化为无生物活性的产物4-吡哆酸。食品经加工或烹调可破坏50％的维生素Ｂ6。 维生素B6是人体色氨酸、脂肪和糖代谢的必需物质，其生理作用表现为：在蛋白质代谢中参与氨基酸的代谢； 可将色氨酸转化为烟酸；参与脂肪代谢，可降低血中胆固醇的含量。最新研究认为维生素Ｂ6可以预防肾结石；维生素B6可降低心脏发病率，但专家们目前尚还不能解释维生素B6降低心脏发病率的作用机制。 缺乏维生素B6时表现为口炎、口唇干裂、舌炎，易激惹、抑郁、脂溢性皮肤炎、免疫力下降等。人体肠道菌群可大量合成。此外，维生素B6涉及原血红素(Heme)的合成，故缺乏维生素B6时，亦会造成人体或动物的贫血。 维生素B6一般无毒，但孕妇过量服用，可致胎儿畸形。维生素B6存在于各种动植物食品中，在肉、奶、蛋黄以及鱼中含量居多。表7-10是不同人群缺乏维生素B6的NRI。 表7-10 缺乏维生素B6的NRI 年龄(岁) NRI（mg）  0～  0.1  0.5～  0.3  1～  0.5  4～  0.6  7～  0.7  11～  0.9  14～ 18～  2.4    2.4  50～  2.4  孕妇 早期 2.6   中期 2.6   晚期 2.6  乳母  2.8   六、叶酸（Floic Acid） 叶酸，又名蝶酰谷氨酸、维生素M，由蝶酸(pteroic acid)和谷氨酸（Glutamate）结合构成，因在植物绿叶中含量丰富而得名。在动物组织中以肝脏含叶酸最丰富。叶酸为一种黄色或橙黄色结晶性粉末，无臭、无味，紫外线可使其溶液失去活性，碱性溶液容易被氧化，在酸性溶液中对热不稳定，微溶于水、乙醇等溶剂。天然存在的叶酸是很少的，而大多是以叶酸盐（Folate）的形式存在。 叶酸具有特殊的生理功能已经受到医学界和营养学家的普遍关注，对人体的生理作用做了深入的研究，主要有：叶酸是蛋白质和核酸合成的必需因子，在细胞分裂和繁殖中起重要作用；血红蛋白的结构物卟晽基的形成、红细胞和白细胞的快速增生都需要叶酸参与；使甘氨酸和丝氨酸相互转化，使苯丙氨酸形成酪氨酸，组氨酸形成谷氨酸，使半胱氨酸形成蛋氨酸； 参与大脑中长链脂肪酸如DHA的代谢，肌酸和肾上腺素的合成等；使酒精中乙醇胺合成为胆碱。 由于不适当的食品加工和膳食结构，叶酸是最容易缺乏的维生素之一。婴儿缺乏叶酸时会引起有核巨红细胞性贫血，孕妇缺乏叶酸时会引起巨红细胞性贫血。孕妇在怀孕早期如缺乏叶酸，其生出畸形儿的可能性较大。膳食中缺乏叶酸将使血中高半胱氨酸水平提高，易引起动脉硬化。膳食中摄入叶酸不足，易诱发结肠癌和乳腺癌。 日本的厚生省(现为厚生劳动省)发出通知，呼吁孕妇尽可能多摄取叶酸。经实验证实，如果孕妇每天摄取400μg叶酸，便会降低新生儿脊椎异常的先天性障碍(脊椎裂等)的发病率；瑞典研究人员发现叶酸可防止脑发育变异；目前已确认每天摄取400μg叶酸能够抑制动脉硬化。因为它能减少导致动脉硬化恶化的血液中的不良成分“高半胱氨酸(Homocysteine)”；对于胆固醇较高或血糖值不稳定的“亚生活习惯病”来说，叶酸是最合适的维生素。另外，叶酸也有望具有预防大肠癌及阿尔茨海默病(俗称老年性痴呆病)的效果；据上海消化疾病研究所的研究人员研究得出，叶酸还可降低胃癌发生的危险性。 人类自己不能合成叶酸，必须依靠食物中的叶酸加以消化而吸收。叶酸类的许多种化合物广泛分布于多种生物中。许多种植物的绿叶均能合成叶酸。各种绿叶蔬菜如菠菜、青菜、龙须菜、花椰菜、莴苣、扁豆、磨菇，各种瓜、豆，水果如香蕉、柠檬；动物食物如肝、肾、乳制品等均含有丰富的叶酸。许多种细菌包括肠道细菌能将喋啶、对氨基苯甲酸及谷氨酸结合成叶酸。酵母也含有丰富的叶酸。一般食物中虽然叶酸含量很丰富，但烹饪，特别是将食物在大量水中烹煮过久，能将大部分叶酸破坏。 叶酸在正常情况下没有毒性。表7-11给出了不同人群叶酸的RNI。 表7-11 叶酸的RNI 年龄(岁) RNI（μg）  0～  65（AI）  0.5～  80（AI）  1～  150  4～  200  7～  200  11～  300  14～ 18～  400    400  50～  400  孕妇 早期 600   中期 600   晚期 600  乳母  500   七、维生素B12 维生素B12是具有氰钴胺素（Cobalamin）相似维生素活性的化合物总称，是维生素中结构最复杂的一种之一，也是唯一含有金属元素的维生素。氰钴胺（Cyanocobalamine）在自然界中存在很少，大多为人工合成品，是一种红色结晶，无臭，无味，具有较强的引湿性。在水或乙醇中略溶，在丙酮，氯仿或乙醚中溶。化学性质非常稳定，但重金属和还原剂可以使其破坏，可用于食品的强化和营养补充。 英国一项研究表明，加大维生素B12和叶酸的摄入有利于避免常见的早发性痴呆。其主要生理功能有：促进红细胞的发育和成熟，使肌体造血机能处于正常状态，预防恶性贫血；促进碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢；具有活化氨基酸的作用和促进核酸的生物合成，可促进蛋白质的合成，它对婴幼儿的生长发育有重要作用。 　　食物中维生素B12主要为辅酶B12或甲基B12，而且与蛋白质相结合，对热稳定。维生素B12主要来源于动物食品，如动物内脏、肉类、贝壳类及蛋类，牛奶及奶制品；植物性食品中基本不含维生素B12。因此，对一些素食主义者，要注意补充适量的维生素B12。而在一般的食品加工和贮藏过程中，维生素B12的损失非常小。如添加于早餐谷物的维生素B12在加工中损失17%，在常温下贮藏12个月又损失17%。经过瞬时高温杀菌的液体乳可保留96%的维生素B12。 维生素B12很难被人体吸收。在吸收时需要与钙结合，才能有利于人体的机能活动。维生素B12的严重缺乏会导致恶性贫血及精神抑郁、记忆力下降等神经系统疾病。表7-12是不同人群维生素B12的RNI。 表7-12 维生素B12的RNI 年龄(岁) RNI（μg）  0～  0.4  0.5～  0.5  1～  0.9  4～  1.2  7～  1.2  11～  1.8  14～ 18～  2.4    2.4  50～  2.4  孕妇 早期 2.6   中期 2.6   晚期 2.6  乳母  2.8   八、生物素（Biotin） 生物素是带有双环的水溶性维生素，包括含硫的噻吩环、尿素和戊酸三部分。生物素是脂肪和蛋白质的正常代谢不可缺少的物质。生物素的化学结构见图7-5。  图7-5 生物素的化学结构 生物素是一无色、针状的物质，稍微溶解在冷水中，较易溶解于酒精里，但不溶于有机溶剂中。生物素对热、光、空气较稳定，酸或碱对其的破坏性较小。 自然界中的生物素存在两种形式，α-生物素和β-生物素，两者具有同样的生理功能，广泛分布在动植物中。生物素在各种食物中分布广泛，并且人体肠道细菌也能合成供人体需要，因此人体极少缺乏。生鸡蛋中因为含有抗生物素蛋白因子，故常吃生鸡蛋会导致生物素缺乏。磺胺药物和广谱抗生素用量多时，也可能会造成生物素缺乏。成人生物素缺乏症状，如脱发，厌食，精神抑郁，部分记忆缺乏，皮炎等，婴儿则可发生脂溢性皮炎。国外报道初生婴儿的脂溢性皮炎可能与缺乏生物素有关。 富含生物素的食物有：牛奶、水果、啤酒酵母、牛肝、蛋黄、动物肾脏、糙米。 表7-13是生物素的AI。 表7-13 生物素的AI 年龄（岁）   AI（mg）  0～  5  0.5～  6  1～  8  4～  12  7～  16  11～  20  14～ 18～  25 30  50～  30  孕妇 早期 30   中期 30   晚期 30  乳母  35   九、泛酸（Pantothenic Acid） 泛酸或D-N-（2，4-二羟基-3，3-二甲基-丁酰基）-β-丙氨酸是由β-丙氨酸与羟基丁酸结合而成，又成为遍多酸或维生素B5。 泛酸是食物中分布很广的一种维生素,也是辅酶A的一个必要组成部分,它对许多酶起转酰基辅因子的作用。泛酸在机体组织内是与巯基乙胺、焦磷酸及3′-磷酸腺苷结合成为辅酶A而起作用的。 泛酸在pH值为5～7的水溶液中最为稳定，低水分活度的食品中泛酸的稳定性也较好，但遇酸或碱则水解。 泛酸轻度缺乏可致疲乏、食欲差、消化不良、易感染等症状，重度缺乏则引起肌肉协调性差、肌肉痉挛、胃肠痉挛、脚部灼痛感。 富含泛酸的食物有：肉、未精制的谷类制品、麦芽与麸子、动物肾脏与心脏、绿叶蔬菜、啤酒酵母、坚果类、鸡肉、未精制的糖蜜。表7-14为泛酸的AI。 表7-14 泛酸的AI 年龄（岁）   AI（mg）  0～  1.7  0.5～  1.8  1～  2.0  4～  3.0  7～  4.0  11～  5.0  14～ 18～  5.0 5.0  50～  5.0  孕妇 早期 6.0   中期 6.0   晚期 6.0  乳母  7.0   十、维生素P 维生素P又称为通透性维生素(P代表permeability)，最初由柠檬中分离出来，化学本质为黄素酮类(flavonone)，称为柠檬素(citrin)。由黄酮（flavones、flavonals、citrin）、芸香素（rutin），橙皮素（hesperidin）所构成。 维生素P的主要功能是增强毛细血管壁、调整其吸收能力；能增强人体细胞的粘附力；增强维生素C的活性。 富含维生素P的食品有柑橘类（柠檬、橙、葡萄柚）、杏、荞麦粉、黑莓、樱桃等都含有丰富的维生素P。 十一、胆碱（Choline） 胆碱也是B族维生素的一种，具有亲脂肪的性质，是卵磷脂的重要组成成分。 胆碱具有控制胆固醇的积蓄和帮助传送刺激神经的信号等功能。胆碱摄入量不足时，可能引起肝硬化、肝脏脂肪的变性、动脉硬化。乳制品、鸡蛋、花生、肉类、鱼、鸡、豆和某些蔬菜中含有丰富的胆碱。表7-15是胆碱的AI。 表7-15 胆碱的AI 年龄（岁）   AI（mg）  0～  100  0.5～  150  1～  200  4～  250  7～  300  11～  350  14～ 18～  450 450  50～  450  孕妇 早期 500   中期 500   晚期 500  乳母  500   思考题 维生素是如何分类的？ 简述维生素A、B1、C、D、E的生理功能。 人体最容易缺乏的维生素有哪几种？ 在食品加工和贮藏中维生素损失的原因？ 参考文献 1 菲尔尼（美）.王璋等译.食品化学（第3版）.北京：中国轻工业出版社，2003 2 刘邻渭. 食品化学. 北京：中国农业出版社，2000 3 王璋等.食品化学. 北京：中国轻工业出版社，1999 4 何照范等.保健食品化学及其检测技术. 北京：中国轻工业出版社，1998 5 钟立人等.食品科学与工艺原理. 北京：中国轻工业出版社，1999 王放等.食品营养保健原理及技术. 北京：中国轻工业出版社，1997 顾景范.临床营养学. 上海：上海科学技术出版社，1990 德伟等.生物化学与分子生物学. 北京：科学出版社，2001 中国营养学会.中国居民膳食营养素参考摄入量. 北京：中国轻工业出版社，2001 郑建仙. 功能性食品学. 北京：中国轻工业出版社，2003