维生素B2

维生素B₂（vitamin B₂, VB₂）又称核黄素，属B族维生素，是一种十分重要的水溶性维生素，也是维持机体正常结构与功能的必须营养物质，有多种的生理功能。^[3][2]人体在缺乏维生素B₂时，代谢作用会发生障碍，进而造成大脑学习的能力下降，严重时甚至会导致贫血、肿瘤等疾病。^[4]因此，需同其他维生素B族一样以食物或营养补品进行补充。^[5]常见的菠菜、玉米、黄豆、猪心、猪肝以及鳝鱼等中富含维生素B₂。^[6]

1879年，英国化学家布鲁斯（Bruce）首次从乳清中首次分离出黄绿色的荧光色素，称为乳黄素(Lacflavin)。^[7]

1913年，奥斯本（Osborne）和门德尔（Mendell）确定了鼠类生长中必需的“水溶性因素B”。^[7]

1920年，艾米特（Emmett）用热处理方法从酵母提取液中得到维生素B₂。^[7]

1933年，库恩(Kuhn)等人成功从鸡蛋中分离得到核黄素结晶。^[7]

1933年，乔治（George）对植物组织、动物肝脏和肾脏进行研究时，从中提取了类似的荧光物质，并分别命名为草黄色(Verdoflavin)及肝黄素(Hepatoflavin)。瓦博格（Warburg）和克里斯森（Christian）从酵母中分离出黄素蛋白复合物(Flavinprotein complex)，即黄酶(Yellowenzyme)。^[7]

1935年，库恩(Kuhn)等人揭示了维生素B₂（核黄素）的结构，并用化学合成法得到此荧光色素，由于其分子结构中存在五碳糖核糖以及物质本身颜色，故将其称为核黄素。^[7]

维生素B₂由异咯嗪加核糖醇侧链组成，并有许多同系物。维生素B₂的化学名最初为6、7-二甲基-9-（1′-D-核糖酰xiān）异咯嗪，随着命名系统的发展，又命名为7、8-二甲基-10-（1′-1-核糖酰）异咯嗪qín。维生素B2核糖醇侧链5-羟甲基端磷酸化就形成FMN，FMN能进一步转化为更加复杂的化合物，其中以FAD最为常见。^[8]维生素B₂的基本结构，见下图。

维生素B₂是一种黄色或橙黄色针状结晶物，有轻微气味，味苦，280℃分解。维生素B₂微溶于水，在25℃下，溶解度为10-13mg/100mL；微溶于醇类，在27.5℃，溶解度为0.0045g/100mL无水乙醇；不溶于丙酮、氯仿、苯、乙醚、；极易溶于稀碱。油水分离系数logP=-1.46。在酸性或中性条件下，核黄素易吸附于富勒土、乳酸石以及沸石上，吸附后可用丙酮tóng或吡啶溶液洗脱。核黄素水溶液可发出黄绿色荧光。^[1]

核黄素结晶在普通条件下不分解，其溶液在可见光或紫外光下易分解；在中性溶液中，如果避光，热稳定性相对较高；在酸溶液和氧化剂存在下稳定，但对碱和光非常敏感。当加热分解时，会释放出一氧化氮（NO）有毒烟雾。其饱和水溶液的pH值为6，解离常数pKa=10.2、pKb=1.7。^[1]

全化学合成法以葡萄糖为起始原料进行合成，其过程中会使用二甲苯等有毒物质，对环境污染严重，目前此方法已在核黄素的工业化生产中逐渐被淘汰。^[9]

缺点：工艺繁杂、环境污染严重、成本较高。^[9]

半化学合成法是在微生物发酵合成D-核糖的基础上进行，随后的合成过程与化学合成法相同。^[10]

优点：产量较高、工艺简单、成本低。^[10]

缺点：环境污染较大、能耗较大。^[10]

两种具有天然产核黄素能力的棉囊阿舒氏酵母（Ashbya gossypii）和阿舒氏假囊酵母（Eremotherecium ashbyii）自20世纪40年代被用于微生物合成核黄素以来，生物合成法（微生物发酵法）逐渐取代化学合成法，并成为核黄素工业生产的主要方法。^[11]在研究过程中，人们发现产生核黄素的菌种有很多。真菌有：棉囊阿舒氏酵母、阿舒假囊酵母、季也蒙假酵母以及酿酒酵母等；细菌有：枯草杆菌(Bacillus subtilis)、节杆菌、棒状杆菌、不动杆菌、乙酸丁梭状杆菌等^[12]

生物合成法是直接前体物5-磷酸核酮糖和GTP经过系列的核黄素合成酶作用，通过七步酶促反应，最终转化为维生素B₂。^[11]

优点：工艺简单、产出效率高、成本低、环境污染较小。^[11]

缺点：菌体粘度较大、后期分离困难、发酵周期长、原料要求繁杂。^[11]

维生素B₂（核黄素）是机体许多重要酶的组成成分，主要以FMN和FAD辅酶形式广泛参与代谢的氧化还原反应，并在蛋白质、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。^[13][14]

参与内生物氧化与能量代谢。在体内的维生素B₂以FAD及FMN形式与特定的酶蛋白结合，形成黄素蛋白（flavoprotein），并通过三羧酸循环中的某些酶以及呼吸链等参与体内氧化还原反应与能量产生。这些含黄素蛋白的酶在氨基酸的氧化脱氨基及嘌呤核苷酸代谢中扮演重要角色，进而维持机体正常代谢，促进正常的生长发育，维持皮肤黏膜的完整性。若体内维生素B₂不足，则物质和能量代谢发生紊乱，将出现生长发育障碍。^[15]参与维生素B₆和烟酸的代谢。参与色氨酸代谢变为烟酸、维生素B6转变为磷酸吡哆醛的过程。^[15]FAD作为谷胱甘肽还原酶的辅酶。参与体内抗氧化防御系统，维持还原性谷胱甘肽的浓度。^[15]FAD与细胞色素P450结合，参与药物代谢，提高机体对环境应激适应能力。^[15]核黄素与肾上腺皮质激素的产生，骨髓中红细胞的生成，以及铁的吸收、储存和动员有关。^[15]

改善缺铁性贫血。维生素B₂在对贫血患者的治疗中起辅助铁剂的治疗作用，同时补充核黄素和铁对贫血患者治疗效果更佳，尤其对重度贫血患者效果更为明显。^[16]预防心脑血管疾病。摄入大剂量的维生素B₂可以有效降低脑卒中、猝死和急性心肌梗死等心脑血管疾病意外的发生，并在一定程度上可以抑制冠心病和动脉粥状硬化的发生和发展。^[16]防癌作用。大量研究结果证明，提高维生素B₂的摄入量，可以显著降低食管癌的发病率。^[16]提高人体对恶劣环境的适应力。研究结果表明，处于粉尘、毒气、噪声、震动等环境中的工作人员以及强体力劳动者对维生素B₂需求会增加；处于高原人群较平原人群需要更多的维生素B2来维持机体正常生理功能，并提高对高原环境的适应能力。^[16]

大部分食物中维生素B₂大部分是以黄素单核酸(flavin mononucleotide，FMN)及黄素腺瞟吟二核甘酸(avin adenine dinucleotide，FAD)形式与蛋白质结合，形成复合物而存在，而仅少量以游离形式存在。进入胃内之后，在消化酶的作用下，水解释放出核黄素，并由小肠近端吸收。吸收以主动吸收为主，而未吸收的将由肠道细菌分解。^[17]通常情况，来自动物的核黄素比来自植物的核黄素更容易被吸收，乙醇以及抗酸制剂等可干扰核黄素的释放和吸收，某些金属离子（如Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺等）可与核黄素络合而抑制其吸收。^[17]

维生素B₂进入血液后，一部分与白蛋白结合，大部分与其他蛋白质（如免疫球蛋白）结合运输。在体内，一部分转化为FMN，大部分转化为FAD，最后与黄素蛋白结合。在视网膜尿和奶中有较多的游离核黄素，在肝、肾、心器官中结合型核黄素浓度最高。^[17]

体内多余的维生素B₂主要随尿液排出，食物中未吸收的和胆汁中未被重吸收的部分维生素B₂将随粪便排出，汗液中也可排出少量维生素B₂。^[17]

机体维生素B₂营养状况应根据生化指标、临床表现，结合生理情况、膳食摄人情况进行综合判定。常用的检查指标如下:

尿中维生素B₂排出量^[18]

1）24h尿中维生素B₂排出量。排出量在200 μg/d以上时为正常。^[18]

2）4h尿负荷试验。给予维生素 B₂ 5 mg后，4h 尿中维生素B₂排出量，<400 g为缺乏；400 ~799μg为不足；800~1300 μg为正常；>1300μg为充裕。^[18]

3）任意一次尿中维生素B₂排出量与尿肌酐比值。尿维生素B₂<27、27~79、80~269和>270（μg/g 肌酐）时可分别判为维生素B₂不足、低、适宜和充裕。^[18]

红细胞谷胱甘肽还原酶的活性系数(erythrocyte glutathion reductase activity coefficient，EGR-AC) ^[19]

EGR 是一个以 FAD 为辅基的黄素蛋白，核黄素缺乏时该酶活性下降。在含谷胱甘脑还原酶的红细胞溶血试样中，测定加与不加 FAD 时还原型谷胱甘的生成量，以二者比值即 EGR-AC 可反映机体核黄素营养状态。EGR-AC反映的是与蛋白结合的处于功能状态的核黄素水平，所受干扰因素较少，较为稳定可靠。^[20]EGR-AC<1.2为正常，1.2~1.4为不足，>1.4为缺乏。^[19]

红细胞维生素B₂含量^[19]

红细胞维生素B₂含量可以反映体内维生素B2的储存情况。目前认为，红细胞维生素B₂含量＞400 nmol/L或≥150 μg/L为正常，＜270 nmol或100 μg/L为缺乏。^[19]

维生素B₂摄入不足、酗酒或者某些药物，如治疗精神病的普吗嗦、丙咪嗦，抗癌药阿霉素，抗疟药阿的平等抑制维生素B₂转化为活性辅酶形式，引发维生素B₂的缺乏症。^[21]维生素B2作为体内黄素酶类辅基的组成成分，对于促进生物生长，维持生物体内糖、蛋白、脂类物质代谢以及维持正常视觉功能具有重要作用。当维生素B2缺乏时，会对生物机体内的生物氧化、代谢反应造成影响。^[22]

典型的维生素B2缺乏症包括口腔-生殖综合征(orogenital syndrome)，主要包含以下的一些特征：

口部：嘴唇疼痛、肿胀、溃疡、色素沉着；口角湿白、有裂纹甚至糜烂（口角炎）；舌疼痛、红斑、肿胀以及舌乳头萎缩（口舌炎）以及典型的地图舌。^[21]眼部：睑缘炎、怕光、易流泪、易有倦怠感、视物模糊、眼球结膜充血、角膜毛细血管增生、角膜与结膜相连处发现水泡、引起结膜炎等。^[21]皮肤：丘疹或湿疹性阴囊炎(女性阴唇炎)、鼻唇沟、眉间、眼睑、耳后、乳房下、腋下、下颌以及腹股沟脂溢性皮炎，常见于皮质分泌旺盛部位。^[21]女性阴道壁干燥，阴道黏膜充血、溃破，造成性欲减退、性交疼痛，畏惧同房。^[21]男性易发阴囊炎，其主要分为红斑型、丘疹型和湿疹型，其中多为红斑型。^[23]

除了以上提到的疾病外，缺乏维生素B2可能还会导致人体腔道内的黏膜层会出现病变，黏膜细胞代谢失调，黏膜变薄、黏膜层损伤、微血管破裂。^[23]对于胎儿或儿童缺乏维生素B2，可能会引起胎儿发育不良，儿童生长迟缓，轻中度缺铁性贫血。^[23]

核黄素溶解度相对较低，肠道吸收有限，肾对维生素B₂的也有一定阈值，大量摄入维生素B2虽无毒性，但可能出现瘙痒、麻痹、流鼻血、灼热感、刺痛等症状。因此大剂量摄入并不能无限增加维生素B₂的吸收，反之会对机体造成一定影响。^[23]

中国居民膳食维生素B₂推荐的摄入量（mg/d）^[24]

年龄（岁）RNI0~0.4（AI）0.5~0.5（AI）1~0.64~0.77~1.011~1.2-M男F女14~1.51.218~1.41.250~1.4孕妇1.7乳母1.7

维生素B₂（核黄素）在自然界分布很广，其中蛋、乳类、瘦肉为主要食物来源，谷类、豆类、绿色蔬菜以及禽畜肝、心、肾脏均含丰富的维生素B₂。^[25][26]中医有用醋浸鸡蛋治疗目疮的记载，就是用富含维生素B₂的鸡蛋治疗核黄素缺乏症。^[26]而食物加工使用的碱会使维生素B₂在加热时破坏，由此会造成一部分的维生素B₂损失。^[26]

表常见食物中维生素B₂的含量（mg/100g）^[26]

食物维生素B₂含量食物维生素B₂含量食物维生素B₂含量籼米0.02菠菜0.11禽畜肉0.1-0.3标面粉0.08芥菜0.11肝1.1-2.3玉米0.13蒜苗0.11猪心0.48小米0.10苋菜（红）0.12禽蛋0.31-0.34黄豆0.20芫荽0.14鹌鹑蛋0.49绿豆0.11蘑菇（干）1.10黄鳝0.98

维生素在食物原料在加工过程中通常损失最大，尤其是水溶性维生素损失更为明显。^[27]为减少维生素B₂的损失，可注意注意以下几点：

水溶性维生素会由于原料的洗涤、浸泡、焯水等处理溶于水而随水流失。^[27]维生素B₂对热比较稳定，水煮、烘烤、冷冻时损失较小。^[28]维生素在碱性环境中容易被分解破坏。^[27]

维生素B₂是常用药物“复合维生素B”的5种成分之一，中国现有上百家企业生产“复合维生素B”片，每年产销量达百亿片之多。常见有维生素B₂片剂、维生素B₂注射剂等^[29]，主要用于预防和治疗维生素B2缺乏症，如口角炎、唇干裂、舌炎、阴囊炎、结膜炎、脂溢性皮炎等^[30]。

维生素B₂在人体的生长代谢中,发挥着重要作用，不可或缺。处于生长发育期的儿童对维生素B₂的需要量较大,由此国标规定维生素B₂为婴儿配方食品、较大婴儿及幼儿配方食品中所必需添加的营养强化剂。^[31]

功能饮料是近年来出现的新型产品，含有人体必须的营养素和维生素等，其中就包含维生素B₂。^[32]

目前我国在家禽养殖过程中多使用玉米-豆粕型日粮，含维生素B₂较低，而家禽自身无法合成维生素B₂，且极易缺乏。因此维生素B₂作为微量元素添加剂，提高了蛋白质在动物体内的沉积，提高了饲料利用率，促进家禽正常的作用。^[33]