水溶性维生素

水溶性维生素（water-soluble vitamins^[2]）是指溶于水的维生素，包括B族维生素（维生素B1、维生素B2、维生素PP、维生素B6、叶酸、维生素B12、泛酸、生物素等）和维生素C^[3]。

除维生素B12外，水溶性维生素在人体内储存量很少，较易从尿中排出，因此必须经常通过食物供给^[3]，如维生素B1主要存在于豆类胚芽、酵母和瘦肉中等，维生素B2主要存在于奶与奶制品、肝、蛋类等，维生素C广泛存在于新鲜蔬菜和水果中^[2]。水溶性维生素如果长期摄入不足，易出现缺乏症。水溶性维生素一般无毒性，但摄入量太大时也可引起中毒^[3]。

水溶性维生素在体内主要构成酶的辅因子，直接影响某些酶的活性。如维生素B1的活性形式为焦磷酸硫胺素（TPP），是脱羧酶和转酮醇酶的辅酶，缺乏可引起脚气病。维生素B2的活性形式是黄素单核苷酸（FMN）及黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），两者是体内氧化还原酶的辅基，作为递氢体参与糖、氨基酸和脂肪酸等的氧化过程，其缺乏可引起口角炎等症状。维生素C参与苯丙氨酸与胆汁酸代谢、胶原合成过程中的多种羟化反应，维生素C可作为抗氧化剂，也可增强机体免疫力，缺乏可致坏血病。^[2]

维生素B1由一个含氨基的嘧啶环和一个含硫的噻唑环通过亚甲基桥连接而成。纯品为白色至黄白色细小结晶，熔点为249℃，具有潮解性，溶于水，微溶于乙醇，不溶于有机溶剂，气味似酵母，味苦。^[4]

维生素B1在酸性环境中较稳定、加热120℃仍不分解；中性和碱性环境中不稳定、易被氧化和受热破坏。维生素B1易被小肠吸收，入血后主要在肝及脑组织中经硫胺素焦磷酸激酶的催化生成焦磷酸硫胺素（TPP）。TPP是维生素B1的活性形式，占体内维生素B1总量的80%。^[2]

维生素B2，又称核黄素，是含有核糖醇侧链的异咯嗪衍生物，其母体结构为7，8-二甲基-10-（1'-核糖醇）异咯嗪qín。维生素B2为黄至黄橙色针状结晶，熔点为282℃，微溶于水，极易溶于碱液，水溶液呈现黄绿色荧光，不溶于有机溶剂，微臭，味微苦。^[4]

维生素B2，在酸性溶液中稳定，在碱性溶液中加热易破坏，但对紫外线敏感，易降解为无活性的产物。维生素B2主要在小肠上段通过转运蛋白主动吸收，吸收后的核黄素在小肠黏膜黄素激酶的催化下转变成黄素单核苷酸（FMN），后者在焦磷酸化酶的催化下进一步生成黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD），FMN及FAD是维生素B2的活性形式。FMN及FAD是体内氧化还原酶（如脂酰xiānCoA脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶等）的辅基，主要起递氢体的作用。它们参与呼吸链、脂肪酸和氨基酸的氧化以及三羧酸循环。^[2]

维生素PP又称尼克酸、维生素B3、烟酸，是嘧啶-3-甲酸和具有类似生物活性的嘧mì啶dìng衍生物的总称，包括尼克酸和尼克酰胺。尼克酸和尼克酰胺都是白色针状结晶，前者熔点为235.5~236°C，后者熔点为129~131℃，溶于水和乙醇，而尼克酰胺更易溶解，不溶于有机溶剂，无臭或微臭，味微酸。尼克酸是最稳定的维生素，对热、酸、碱、光、氧等均不敏感，高压下120℃加热20分钟也不会被破坏，一般食品加工、烹调热损失极小。在酸性或碱性条件下加热可使尼克酰胺转变为尼克酸，其生物活性不受影响。^[4]

食物中的维生素PP均以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）或烟酰胺腺嘌呤二核苷gān酸磷酸（NADP+）的形式存在。它们在小肠内被水解生成游离的维生素PP，并被吸收。运输到组织细胞后，再合成NAD+或NADP+。NAD+或NADP+是维生素PP在体内的活性形式。未被利用的尼克酸可被甲基化，以N-甲基烟酰胺和2-嘧啶酮tóng的形式由尿中排出。体内色氨酸代谢也可生成维生素PP，但效率较低，60mg色氨酸仅能生成1mg尼克酸，并且需要维生素B1、B2和B6的参与。^[2]

泛酸又称遍多酸、维生素B5，由二甲基羟丁酸和β-丙氨酸组成，因广泛存在于动、植物组织中而得名。泛酸在肠内被吸收后，经磷酸化并与半胱氨酸反应生成4-磷酸泛酰巯基乙胺，后者是辅酶A（CoA）及基载体蛋白（ACP）的组成部分。^[4]

泛酸为黄色黏稠油状物，呈酸性，易溶于水和乙醇，不溶于有机溶剂，在空气中稳定，对氧化剂和还原剂极为稳定，但对酸、碱、热不稳定。泛酸在碱性溶液中水解为β-丙氨酸与泛解酸，在酸性溶液中水解为泛解酸的γ-内酯，在pH为5~7的水溶液中最为稳定。在食品加工和贮藏过程中，尤其在低水分活度条件下，泛酸具有相当好的稳定性。在烹调和热加工过程中，泛酸损失率随着处理温度的升高和溶水流失程度的增大而增大，通常在30%~80%。^[4]

维生素B6又称吡哆素，是吡啶的衍生物^[4]，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺，其基本结构是2-甲基-3-羟基-5-甲基吡啶，其活化形式是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，两者可相互转变。维生素B6的纯品为白色结晶，易溶于水及乙醇，微溶于有机溶剂，在酸性条件下稳定、在碱性条件下易被破坏。对光较敏感，不耐高温^[2]。

维生素B6的磷酸酯在小肠碱性磷酸酶的作用下水解，以脱磷酸的形式吸收。呲哆醛和磷酸呲哆醛是血液中的主要运输形式。人体内约80%的维生素B6以磷酸吡哆醛的形式存在于肌组织中，并与糖原磷酸化酶相结合。^[2]

生物素是含硫的噻吩环与尿素缩合并带有戊酸侧链的化合物，又称维生素H、维生素B7、辅酶R^[2]。生物素为无色的细长针状结晶，熔点为232~233℃，能溶于热水和乙醇，但不溶于有机溶剂，无色，无味。生物素对光、氧和热非常稳定，在弱酸、弱碱环境（pH为5~8）中也相当稳定，但强酸、强碱会使得生物素环上的酰胺键水解而导致其降解失活。某些氧化剂（如过氧化氢、高锰酸钾）可使生物素分子中的硫氧化，生成无生物活性的生物素亚砜或砜fēng^[4]。

叶酸又称维生素B12，是一系列与蝶酰谷氨酸化学结构相似、生物活性相同的化合物的总称^[4]。叶酸由蝶酸和谷氨酸结合而成，故又称蝶酷谷氨酸，因绿叶中含量十分丰富而得名。植物中的叶酸多含7个谷氨酸残基，谷氨酸之间以γ-肽键相连^[2]。

食物中的蝶酰谷氨酸多在小肠被水解，生成蝶酰单谷氨酸。后者易被小肠上段吸收，在小肠黏膜上皮细胞二氢叶酸还原酶的作用下，生成叶酸的活性型一5，6，7，8-四氢叶酸（FH4）。^[2]

叶酸为黄色或橙色薄片状或针状结晶，微溶于水，不溶于有机溶剂，无臭，无味。叶酸在维生素中是较不稳定的一种，在水溶液中易被光解破坏，在酸性溶液中对热不稳定，超过100℃即被破坏，但在中性和碱性溶液中即使加热到100℃维持1小时也不被破坏。^[4]

维生素B12又称钴胺素，是一类含金属钴的咕啉衍生物。维生素B12是化学结构最为复杂的一种维生素，也是唯一一种含有金属元素的维生素。它包括两个特征组分，一是类似核苷酸的部分，二是中心环的部分，是一个类似铁卟啉的咕啉环系统^[4]。维生素B12分子中的钴能与—CN、—OH、—CH或5'-脱氧腺苷等基团连接，分别形成氰qíng钴胺素、羟钴胺素、甲钴胺素和5'-脱氧腺苷钴胺素，后两者是维生素B12在体内的活性形式^[2]。

维生素B12是一种红色针状结晶，熔点很高，在320℃时不熔，无臭，无味，溶于水和乙醇，不溶于有机溶剂。维生素B12的水溶液在室温并且不暴露在可见光或紫外光下是稳定的，最适宜pH范围是4~6，在此范围内，即使高压加热，也仅有少量损失。^[4]

维生素C又称L-抗坏血酸，是L-已糖酸内酯，具有不饱和的一烯二醇结构。抗坏血酸分子中C2和C3羧基可以氧化脱氢生成脱氢抗坏血酸，后者又可接受氢再还原成抗坏血酸。L-抗坏血酸是天然的生物活性形式^[2]。维生素C分子中C2和C3上的2个烯醇式羧基极易解离出氢离子，故维生素C具有酸性和较强的还原性^[4]。

维生素C为白色或微黄色片状晶体或粉末，熔点为190~192℃，极易溶于水，微溶于乙醇，不溶于有机溶剂，无臭，味酸。维生素C化学性质较活泼，是最不稳定的维生素。其固体在干燥条件和酸性溶液中较稳定，在中性以上溶液中非常不稳定，受潮或加热时容易发生分解。^[4]

维生素C主要通过主动转运由小肠上段吸收进入血液循环，还原型抗坏血酸是细胞内与血液中的主要存在形式。^[2]

维生素B1在人体的能量代谢中具有重要作用。维生素B1参与糖代谢，如果缺乏维生素B1，碳水化合物代谢就会发生障碍。由于神经系统、肌肉所需能量主要来自碳水化合物，因此维生素B1在维持神经系统、肌肉特别是心肌正常功能方面发挥着重要作用。此外，维生素B1可促进乙酰胆碱的合成和利用，因此对维持人体正常食欲、胃肠蠕动和消化液的分泌也起着重要作用。^[3]

维生素B2是机体许多重要酶的组成成分，在蛋白质、脂肪、碳水化合物三大营养素的能量代谢中起着非常重要的作用。维生素B2能促进机体正常的生长发育，维护皮肤和黏膜的完整性。^[3]

维生素B2还可激活维生素B6，促进色氨酸形成烟酸。维生素B2具有抗氧化活性，能抑制脂质过氧化，还可参与药物代谢。此外，维生素B2还参与人体内铁的吸收与储存。^[3]

维生素PP作为体内重要酶的组成成分，参与体内生物氧化，在碳水化合物、脂肪和蛋白质的能量释放以及固醇类化合物的合成中起着重要作用，尤其是大剂量的维生素PP还能降低血液中甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白和升高高密度脂蛋白，有利于改善心血管功能。^[3]

维生素PP在人体代谢中起重要作用，特别是参与葡萄糖的酵解、脂类代谢、丙酮酸代谢，戊糖合成以及高能磷酸键的形成等。维生素PP还是葡萄糖耐量因子的重要组分，具有增强胰岛素功能的作用（游离维生素PP无此作用）。^[3]

泛酸的主要生理功能是构成辅酶A和酰基载体蛋白，并通过它们在代谢中发挥作用。^[5]

泛酸作为辅酶A的组成部分参与体内碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢；传导神经脉冲和解除某些药物毒性需要乙酰胆碱，乙酰辅酶A可提供乙酰胆碱的合成原料一乙酰基；血红素由甘氨酸、琥珀酰辅酶A及铁这三种原料合成，泛酸参与血红素的合成。酰基载体蛋白作为脂肪酸合成酶复合体的组成部分参与脂肪酸的合成。^[5]

维生素B6功能众多，故被称为“主力维生素”：^[3]

参与氨基酸代谢，如转氨、脱氨、脱泾、转硫和色氨酸转化等作用；^[5]参与脂肪的代谢，如与维生素C协同作用，参与不饱和脂肪酸的代谢；^[5]促进体内烟酸合成；^[5]参与造血；^[5]促进体内抗体的合成，缺乏维生素B6时抗体的合成减少，机体抵抗力下降；^[5]促进维生素B12、铁和锌的吸收；^[5]参与神经系统中许多酶促反应，使神经递质的水平升高，包括5-羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素等；^[5]参与一碳单位和同型半胱氨酸代谢。^[5]

生物素是机体羧化酶和脱羧酶的辅酶，参与氨基酸、碳水化合物和脂类的代谢，并在上述物质代谢和能量代谢中有很重要的作用^[3]。研究表明，生物素除了作为羟化酶的辅基外，还有参与细胞信号转导和基因表达的重要生理作用^[2]。

此外，生物素还参与胰淀粉酶和其他消化酶的合成，所以生物素与食物的消化过程密切相关。^[5]

叶酸的重要生理功能是作为一碳单位的载体参与人体体内的代谢。它主要携带“一碳基团”（甲酰基、亚甲基及甲基等）参与嘌呤和嘧啶核苷酸的合成，在细胞分裂和增殖中发挥作用；催化二碳氨基酸和三碳氨基酸相互转化；在某些甲基化反应中起重要作用。^[5]

叶酸还可调整胚胎及胎儿神经细胞发育，预防某些先天缺陷，孕妇怀孕前后补充叶酸可以保护胎儿大脑不受到损害，而且能有效防止胎儿出现脊柱断裂。此外，大量文献证明，叶酸对增加皮肤健康、美白肌肤有一定效果。^[6]

维生素B12具有提高叶酸利用率、促进红细胞发育和成熟、参与胆碱合成，维护神经髓鞘物质代谢与功能等多种作用。^[3]

激活羟化酶，促进组织中胶原的形成；^[3]参与肉碱和类固醇化合物的合成以及酪氨酸的代谢；^[3]参与体内氧化还原反应，作为抗氧化剂可以清除自由基，在保护DNA、蛋白质和膜结构免遭损伤方面起着重要作用；^[3]促进铁的吸收，对改善缺铁性贫血有一定的作用；^[3]可提高机体的免疫机能和应激能力。^[3]

注：NE指烟酸当量，烟酸当量=烟酸（mg）+色氨酸（mg）÷60^[3]

烟酸过量摄人（如每日摄入0.2~3g）对人体有危害，常见于临床采用大剂量烟酸治疗高脂血症病人时，食物中的烟酸一般不会导致中毒。其中毒症状表现为皮肤潮红、眼部不适、恶心、呕吐，大剂量服用时还会出现黄疸、转氨酶升高等肝功能异常以及葡萄糖耐量的变化^[3]。尼克酸作为药物已用于临床治疗高胆固醇血症。尼克酸能抑制脂肪动员，使肝中极低密度脂蛋白的合成下降，从而降低血浆胆固醇。但如果大量服用尼克酸或尼克酰胺（1~6g/天）会引发血管扩张、脸颊潮红、痤疮及胃肠不适等毒性症状。长期日服用量超过500mg可引起肝损伤。^[2]抗结核药异烟肼能与磷酸吡哆醛的醛基结合，使磷酸吡哆醛失去辅酶作用，所以在服用异烟肼jǐng时，应补充维生素B6。但过量服用维生素B6可引起中毒，日摄量超过20mg可起神经损伤，表现为周围感觉神经病。^[2]大剂量服用叶酸对人体有危害，易诱发病人惊厥；导致锌缺乏，使胎儿发育迟缓、体重较轻等^[3]。孕妇及哺乳期妇女应适量补充叶酸，以降低发生新生儿疾病的风险。口服避孕药或抗惊厥药能干扰叶酸的吸收及代谢，如长期服用该类药物时需考虑补充叶酸^[2]。维生素C在体内分解的最终产物是草酸，长期服用过量维生素C可出现草酸尿甚至形成泌尿道结石。有不少报道大剂量服用维生素C对机体不利，如每日摄取2~8g维生素C可出现恶心、腹部痉挛、腹泻，铁吸收过度、红细胞破坏及泌尿道结石等副作用，并可能造成对大剂量维生素C的依赖性，故不推荐常规大剂量摄取维生素C。^[3]

食物中某种维生素长期缺乏或不足即可引起代谢紊乱和出现病理状态，形成维生素缺乏症。人类正是在同这些维生素缺乏症的斗争中来研究和认识维生素的。早在公元7世纪，中国医药书籍上就有关于维生素缺乏症和食物防治的记载。至于人们对食物中某些因子缺乏和发生疾病之间更广泛深入的了解则是18世纪以后的事。20世纪人们才确定这些因子的化学结构并完成人工合成^[3]。

中国隋唐时的孙思邈已知脚气病是一种食米地区的疾病，可食用谷白皮熬成米粥来预防。这实际上是因缺乏硫胺素（维生素B1）所致。西方国家一直到1642年才第一次描述这种疾病^[3]。1896年由荷兰科学家艾克曼首先发现，1910年被波兰化学家冯克从米糠中提取和提纯^[8]。1926年被分离成功，1936年完成人工合成。^[3]

1879年英国化学家布鲁斯首先从乳清中发现，1933年美国化学家哥尔倍格从牛奶中提取，两年后由德国化学家柯恩合成了它。^[8]

1913年，维生素PP首次由科学家范克从米糠中提取出来。1935年，华布格和富莱又分别从马的红细胞分离的辅酶中获得维生素PP。1938年，维生素PP对糙皮病的疗效被确定。1941年，人们用化学方法成功合成维生素PP。中国于1957年在上海投产维生素PP。^[9]

1933由RJ.Wiliams所发现，因其广泛存在于自然界，被命名为泛酸。1940年泛酸被人工合成，1950年泛酸被证明是辅酶A的一个组成部分。^[10]

在19世纪，糙皮病除发现因维生素PP缺乏引起外，在1926年又发现另一种维生素在饲料中缺乏时，也会引起小老鼠糙皮病，后来此物质在1934年被定名为维生素B6。直到1938年，维生素B6才被分离、定性和合成出来。^[6]

1936年，两位德国科学家Kogl和Tonnis从煮熟的鸭蛋黄中分离、提取出一种结晶物质，其是酵母生长所必需的，将其称之为“生物素”，也是人类和动物维持健康不可缺少的物质，因而得名。^[11]

1931年，印度孟买产科医院的医生L.Wills等人发现，酵母或肝脏浓缩物对妊娠妇女的巨幼红细胞性贫血症状有一定的作用，认为这些提取物中有某种抗贫血因子；1939年，有人在肝脏中发现了抗鸡贫血的因子，称为VBe；1941年，H.K.MitcheU等人发现菠菜中有乳酸链球菌的一个因子，称作叶酸。1945年，R.B.Angier等人在合成蝶酰谷氨酸时，发现以上所有的因子都是同一种物质，并完成了结构测定，之后常称之为叶酸。^[12]

早在1926年，科学家们就发现肝脏的提取液可以治疗恶性贫血，经过长期研究，于1948年从肝的有效部分中析离了一个深红色的结晶物质，即维生素B12。维生素B12是第一个被发现含有钴的天然产物，其全部结构于1954年通过X射线衍射方法得到确定，而后又经过十几年的研究，终于在1972年完成了它的全合成工作。^[13]

早期海员容易得一种原因不明的疾病，当时称为“坏血病”，后来有人用柠檬汁和柑橘治疗与预防这种“坏血病”。1928年，科学家们从柑橘等食物中提取出具有抗坏血病功能的酸性物质，即维生素C。^[3]