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B族维生素 发布于:

B族维生素是一类水溶性小分子化合物,该类化合物不具备相似的结构,普遍以辅酶的形式广泛参与到各种生理过程中 。

目前已知的B族维生素主要为:维生素B1(硫铵)、维生素B2(核黄素)、维生素B3(烟酸)、维生素B5(泛酸)、维生素B6(吡哆醇)、维生素B7(生物素)、维生素B9(叶酸)、维生素B12(钴胺素) 。

B族维生素是人体内糖类、脂肪、蛋白质等代谢时不可缺少的物质。B族维生素多数都溶于水,包括维生素B1(硫胺素)、维生素B2(核黄素)、维生素B3(烟酸)、维生素B4(磷酸氨基嘌呤)、维生素B5(泛酸、遍多酸)、维生素B6(吡哆素)、维生素B7(维生素H)、维生素B8(腺嘌呤核苷酸)、维生素9(叶酸) 、维生素B12(钴胺素)、维生素B13(乳清酸)、维生素B15(潘氨酸)、维生素B17(杏素)、维生素Bt(肉毒碱)、维生素Bx(对氨基苯甲酸)、胆碱、肌醇(环己六醇)等。其中维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B5、维生素B6、维生素B9 、维生素B12等为人体常用,作为辅酶对人体内糖、脂肪和蛋白质的代谢起着至关重要的作用 。

B族维生素在生物体内通过构成辅酶而发挥对物质代谢的影响。这类辅酶在肝脏内含量最丰富。与脂溶性维生素不同,进入体内的多余水溶性维生素及其代谢产物均自尿中排出,体内不能多储存。当机体饱和后,食入的维生素越多,尿中的排出量也越大 。

B族维生素由生物活性相似但化学成分不同的化合物组成,可以以自由形式存在。它们在动物和部分微生物中无法合成,因此必须从外界获得,一般植物体内可以合成各种维生素。生物机体对维生素的需求不高,但却必不可少 。

维生素B1又称硫胺素,在生物体内可作为硫胺素焦磷酸(TPP)的辅酶,以氧化,具有酸稳定性,广泛存在于酵母、胚芽、瘦肉、肝脏、蔬菜、及食谷物等。生物机体中游离的硫胺素浓度低,许多细菌、真菌和植物可以合成硫胺素 。

维生素B2又称核黄素,黄色的晶体,具有酸稳定性、可耐热,在生物机体中以黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的形式存在,作为一些氧化还原酶的辅酶,参与体内很多氧化还原反应。并且与蛋白部分结合,在许多细胞中游离态的存在形式很低。维生素B2广泛存在于动植物中,在牛奶、水果、蔬菜等也有较高含量,植物和许多微生物在体内可以合成。目前,核黄素主要通过革兰氏阴性菌和半球菌的微生物发酵生产 。

维生素B3又称烟酸,属吡啶维生素,物理性质稳定,是生物体中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD,辅酶Ⅰ)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP,辅酶Ⅱ)的前体,参与各种酶促氧化还原反应。维生素B3在自然界广泛存在,其中,酵母、花生、豆类、谷类、动物肝脏、肉类、茶叶和咖啡中的含量更高,在新陈代谢、DNA修复已经神经系统中发挥重要作用 。

维生素B5又称泛酸,是分布广泛的有机酸,是CoA和磷酸泛酰巯基乙胺的组成成分。其中CoA是细胞中泛酸的主要辅酶形式。目前,仅发现了泛酸的d-异构体,且大多数都是与CoA的结合形式存在,游离形式很少。在酵母、小麦、花生、米糠、豌豆、蛋、肝中的含量丰富,尤其是蜂王浆中。泛酸是糖类、脂肪等转变成能量必不可少的物质 。

维生素B6又称吡哆醇,在生物体内的存在形式是磷酸酯,磷酸吡哆醛(PLP)和磷酸吡哆胺是它的活性形式,作为氨基酸代谢、脂肪酸代谢中多种酶的主要辅酶。细菌、真菌和植物中可以合成吡哆醇,而包括人类在内的大多数动物对吡哆醇的需求来源于饮食,因为他们无法合成这种重要的微量营养素,其中,蔬菜、谷物、豆类、坚果、葵花籽、蘑菇等含量丰富。目前,吡哆醇主要通过化学合成方式生产,广泛应用于食品和制药工程 。

维生素B7又称生物素、维生素H或CoR,是一种单羧酸,较好的水溶性、醇溶性物质,不溶于亲脂性有机溶剂。生物素具有优良的热稳定性,但易被碱和过氧化物破坏。生物素的八种异构体中只有天然存在的d-生物素具有生物活性。生物素以游离形式存在于细胞质中作为植物细胞的储备池或以结合形式存在于细胞器中作为多种酶促羧化反应的辅酶,在糖异生、氨基酸代谢和脂肪酸合成中发挥重要作用。生物素的主要来源是蛋制品、酵母、肝脏、肾脏和花生,在各种农作物生物质、水果中也有发现,如小麦、玉米、马铃薯、甜菜、甘蔗糖蜜和葡萄等。目前,商业用生物素主要通过化学合成方式生产,微生物合成生产生物素的方式仍在继续努力,可应用于化妆品、生物基化学品生产(如谷氨酸、赖氨酸等) 。

维生素B9又称叶酸,黄色晶体,酸碱可溶,不溶于有机溶剂,对酸,光和温度敏感,四氢叶酸是叶酸的辅酶(CoF)形式。细菌、真菌和植物体内可以合成叶酸,而包括人类在内的大多数动物对叶酸的需求来源于饮食或肠胃微生物,因为他们自身无法合成叶酸。目前叶酸主要通过自然界和化学合成。叶酸是生物体许多生化反应的重要物质,主要以离子的形式存在,促进细胞增殖、脑功能调节物质的合成,也被用作靶向治疗和诊断的重要载体 。

维生素B12又称氰钴胺素,是一种钴胺素化合物,水溶性、醇溶性物质,在生物体内有两种辅酶形式,主要的辅酶形式是5‘-脱氧腺苷钴胺素,另一种辅酶形式是甲基钴胺素。氰钴胺素主要由某些细菌和古细菌合成,但在植物和动物中无法合成,因此,氰钴胺素合成细菌(包括古细菌)是食物中氰钴胺素的来源。而细菌(包括古细菌)合成的氰钴胺素主要积累在食物链中较高捕食性生物的体内,所以动物源性的食物是氰钴胺素的主要来源,如肉类、牛奶、蛋制品、鱼类等。氰钴胺素的工业大规模生产方式主要通过微生物发酵进行 。

B族维生素是一类有机化合物的统称。一般满足以下几个特征:(1)外源性:动物自身不可合成或合成量不满足生理需求,需要通过食物来摄取。(2)微量性:动物体内所需量很少,但是可以发挥巨大作用,通常作为辅酶及辅酶因子。(3)调节性:维生素必须能够调节人体新陈代谢或能量的转换。(4)特异性:缺乏了某种维生素后,人体将呈现特有的病态。B族维生素是一种水溶性维生素,它是推动体内代谢,把糖、脂肪、蛋白质等转换成能量不可缺少的物质 。

维生素B1是B族维生素之一。它是糖代谢的重要辅助因子,在醛基和糖基的主动运输中起辅酶作用,在神经传导和神经元传导中起辅助作用。由于维生素B1在体内存储时间很短,容易被排泄出来,所以要保持其血液中含量就必须经常摄入维生素B1。大多数食物中都含有适量的维生素B1,而富含维生素B1的食物来源包括全谷类、糙米、猪肉、家禽、大豆、坚果、干豆、豌豆,以及谷物等。用维生素B1治疗缺乏硫胺素的感染性休克患者可降低其体内乳酸含量和其导致的死亡率。一些研究报名糖尿病患者的血液中硫胺素含量低于正常人,随着蛋白尿的增加而逐渐下降,在大量白蛋白尿患者中更是如此,微量白蛋白尿中硫胺素与脂质谱呈负相关关系,因此糖尿病患者应该适当的补充硫胺素 。

维生素B2(核黄素)在身体代谢过程中起辅酶的作用,它在维持人类、动物和植物健康方面起着重要作用。如今,核黄素已被证明是必需的,并通过其生物活性衍生物参与贯穿人体代谢的关键氧化还原反应。详细而言,核黄素水平的增加通过诱导活性氧(Ros)和激素信号转导途径,促进苯丙酸和酚类化合物的积累,从而使抵抗力增强。在许多流行病学研究中,维生素B2被证实对心脏保护有一定作用,并且核黄素补充与心血管疾病患者的改善有利。当缺乏核黄素时体内的碳水化合物、脂肪和蛋白质等物质就不能被转化成能量来维持身体正常功能 。

烟酰胺(维生素B3)在体内和体外都有多种光保护作用,它能增强DNA修复,减少紫外线辐射对皮肤免疫反应的作用,调节炎症细胞产生的皮肤屏障功能,恢复因紫外线照射后的细胞损伤。因此烟酰胺是一种较好的化妆品成分,传统上用于皮肤白皙、抗衰老和建立皮肤保护屏障等 。

在各种饮食中,泛酸又称维生素B5是一种必须的维生素的辅酶A(CoA)的前体,长期以来一直被认为是各种有机体生化反应的基本辅助因子参与许多中间代谢反应,在葡萄糖、脂肪酸和氨基酸进入产能的三羧酸循环、胆碱乙酰化从神经递质乙酰胆碱和脂肪酸生物合成中起着关键作用。目前维生素B5在动脉粥样硬化病学中的直接作用尚未阐明,但维生素B5可能通过增加辅酶A水平和促进谷胱甘肽(GSH)合成,从而减少氧化应激来参与炎症过程的发生 。

吡啶醇(维生素B6)是一种转氨酶,也是葡萄糖磷酸酶的辅酶,用于肝脏和肌肉中葡萄糖原的利用,从而参与葡萄糖代谢。吡啶醇使用可显著促进细胞增殖和神经母细胞的分化。尽管维生素B6与Ⅱ型糖尿病的发生没有明显的联系,但有证据表明一旦出现Ⅱ型糖尿病,它的缺乏可能会对某些并发症的引起有一定的影响。但有其它实验表明补充维生素B6显示胰岛素浓度和胰岛素敏感性降低,而对血糖水平没有变化 。

生物素(维生素B7)在几种特定的羧化和脱羧反应中起重要作用。它是几种二氧化碳固定酶的辅酶,如丙酰-辅酶A羧化酶(PCC)、丙酮酸羧化酶(Pc)、甲基巴豆酰辅酶A羧化酶和乙酰辅酶A羧化酶在糖异生、脂肪酸合成和变性以及克雷布斯循环的功能中起着不可或缺的作用,生物素在多发性硬化症和假甲状腺功能亢进症中能有一定的改善作用。虽然哺乳动物不合成生物素,但由于其存在于多种动植物源性食品中,其中正常人缺乏罕见。Ⅱ型糖尿病大鼠补充生物素和吡啶酸铬的研究表明,葡萄糖转运蛋白GLUT4的表达增加,可明显抑制骨骼肌的胰岛素抵抗。通过添加生物素可以增强胰岛素分泌且有利于胰岛素功能的基因基信号通路的表达 。

叶酸(维生素B9)在细胞代谢活动中起着重要的作用,例如在DNA和RNA的单碳代谢中起着辅助因子的作用,以及在体内的核苷酸和氨基酸生物合成中起着重要的作用。叶酸是一种能与叶酸受体结合的小分子,在宫颈癌HeLa细胞等恶性肿瘤细胞上有较高的表达水平,所以叶酸可以针对这些肿瘤细胞。叶酸在Ⅱ型糖尿病发病机制中的作用与维生素B1缺乏症及其引起的高同型半胱氨酸血症有关,虽然其缺乏症并不普遍,但在糖尿病患者中进行叶酸的补充会有利于糖尿病的治疗。补充叶酸可逆转微核的DNA损伤,从而减轻糖尿病患者氧化应激的影响 。

钴胺素(维生素B12)是分子质量最大的,也是生物学中最复杂(15个官能团)的辅助因子。钴胺素因其能促进脱卤反应而得到了广泛的关注,且有证据表明,有几种厌氧细菌引起的12种脱卤反应的细胞成分很可能是过渡金属辅酶。在怀孕和哺乳期间,钴胺素的需求会增加,以满足母亲、胎儿和婴儿的需求 。

B族维生素对于Ⅱ型糖尿病的治疗大多数是通过一些联合治疗起到显著效果。如通过添加维生素B1可以预防和改善糖尿病性周围神经病变,在老年人饮食中同时添加维生素D和叶酸可以降低糖尿病患病率 。

由于盲目追求饮食的精细化,导致从食物中摄取到的B族维生素越来越少。因此,将合成的B族维生素作为-一种营养强化剂添加到食品中,补充人类和动物健康生长和发育所需。市场上出现了将B族维生素添加到婴幼儿奶粉、功能性饮料以及一些保健品中。B族维生素很不稳定,在酸碱、光、热等一定条件下易分解,因此分析测定比较困难,可根据维生素不同的特性,选择不同的分析方法。对B族维生素测定建立的主要分析方法有:微生物法、分光光度法、和色谱法等 。

国际上主要采用的一种B族维生素检测法就是微生物法,其主要依据是细菌的生长会跟维生素成正面或者反面相关关系,所以想要检测维生素群的存在和数量,只要观察与之对应的细菌即可。微生物法灵敏度比较高,只要观察对应细菌的繁殖程度和代谢产物即可。但是这种方法存在操作复杂、用时比较长的缺点。而且每一种维生素族群所对应的细菌是不一样的,它们之间在一起也可能相互干扰、相互排斥,所以一次检测只能测定一种维生素群,而不能几种一起测量,这样做比较费时费力 。

(1)分光光度法

分光光度法也是比较常用的一种维生素群组检测方法,在药典中维生素B1、维生素B6、烟酰胺采用分光光度法测定。但是一般需要送检的维生素B族都是存在于食物当中的,食物当中的维生素B1和维生素B2含量比较低,用分光光度法进行检测的时候,两种维生素吸收峰重叠严重,这表明它们之间的共存物质之间互相干扰,得出的结果会收到很大的影响 。

(2)荧光法

荧光法有一定的局限性,它比较适合自身具有荧光特性的维生素族群,或者衍生产物带有荧光物质的维生素族群。其操作方法也比较复杂,得出的结果局限性很大。目前,很多科研人员正在对该方法进行改进和再创造。分子荧光法的检出能力比紫外分光光度法更强,灵明度也比紫外分光光度法高 。

色谱分析法是将物质进行分离并分析的方法。其中色谱法的一个重要部分是高效液相色谱,这种色谱法是国内外使用较多的一种测定B族维生素含量的方法。这种方法可以快速地、高效地对维生素进行测定 。

液相色谱法与质谱串联的方法是最近流行起来的一种B族维生素检测方法,这种方法结合了医学和食品领域的前沿技术,具有较好的发展前景。这种方法可以利用色谱和质谱的优点,将它们结合起来使用,面对比较复杂多变的样品,该方法既能利用高效液相色谱进行快速分离,又能利用质谱高灵敏度、高选择性的特点,操作时间较短,是一种效率极高的检测手段。经过几年的发展,液相-质谱联用的检测方法已经发展得比较成熟,在操作和检测手段上都有了较大的进步。但是由于该种检测方法所使用的检测设备费用比较高昂,维护成本高,只适合在实验室使用 。

毛细管电泳法是利用合适的酸碱度、分离电压和毛细管温度来对样品进行分离,检测样品中的水溶性维生素族群。目前,已经有科学奖家将毛细管电泳与电化学发光法结合使用,对食品中的维生素B1和维生素B6进行检测,检测的结果显示这两种方法进行结合后,可以快速地对样品中的维生素族群进行分离,准确度比较高 。


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