水溶性維生素 張嘉祐
維生素 B1 相關名稱 : 硫胺或硫胺素( thiamin ), 抗神經炎素( aneurine ) 化學結構 : B1 Thiamin B1 輔酶 Thiamin pyrophosphate, TPP 人工合成形式氫氯硫胺素( thiamin HCl )在酸性與中性溶液中可耐高熱, 單硝酸硫胺素( thiamin mononitrate )穩定性更高, 常用於穀類製品之營養強化 雙硫丙基硫胺素( thiamin propyl disulfide )與雙硫四氫麩醛硫胺素( thiamin tetrahydrofurfural disulfide )是維生素 B1 的化學衍生物, 吸收快速, 可用於口服營養補充劑
功能 : 作為酵素之輔酶, 參與葡萄糖與能量代謝反應, 協助神經傳導物質之合成, 維護週邊神經傳導功能的正常運作 缺乏問題 : 原因 攝取量不足最早發生在遠東以精碾白米為主食之地區, 現代則可能發生於仰賴救援糧食的難民營, 以及先進富裕國家中酗酒與慢性酒精中毒者 某些食物含有抗 B1 因子( antithiamin factor ), 例如 : 植物中有一些成分會與 B1 結合並引發氧化破壞, 有些魚貝類含有酵素 thiaminase 會分解 B1, 都會間接導致 B1 攝取不足 需要量增多懷孕 哺乳 成長階段生理需要量增多;瘧疾病患 HIV 病患可能因疾病引發耗損, 洗腎病患 服用利尿劑 持續腹瀉者流失量增多, 都間接提高需要量
缺乏症狀 主要的損傷在肌肉 消化系統 神經系統 心臟血管系統 飲食中若不含 B1, 最快 10 天左右就會有輕微症狀發生, 包括 : 便秘 食慾低落 疲倦 虛弱無力 嗜睡 頭痛 煩躁 憂鬱等, 表示神經與肌肉功能均受到干擾 由於 B1 與能量代謝密切相關, 長期缺乏時, 能量需求高的生理系統所受到的影響最大 消化系統傷害引發腹瀉, 肌肉之傷害導致消瘦與疼痛 神經系統有多發性神經炎, 協調不良, 中樞和周邊神經的外鞘退化, 手足有麻木和刺痛感, 最終導致神經麻痺和肌肉萎縮, 嚴重的疼痛導致無法站立與行動 最致命的傷害在心臟血管系統, 心肌失去彈性而收縮力道減弱, 血液循環減慢, 導致腳部等下肢水腫 腳氣病( beriberi )分為乾性( dry )與濕性( wet )兩種 乾性腳氣病以神經系統的傷害最為明顯, 典型症狀有神經系統退化 全身神經刺痛感 手與腳部的協調不良 腿部腓腸肌 (calf muscle) 按壓會疼痛 濕性腳氣病以心臟的傷害最為明顯, 典型症狀有心臟擴大 心臟衰竭 嚴重水腫 Wernicke korsakoff syndrome 是酒精中毒引發的維生素 B1 缺乏症, 兼有急性腦病變與慢性神經病症 酗酒者通常飲食攝取極不均衡, 加上酒精干擾 B1 的吸收, 終而導致缺乏, 使腦部能量不足而有嚴重的傷害 患者喪失記憶 神智紊亂 步履不穩 眼球肌肉麻痺 眼球移動失控 食物來源 : 榖類胚芽 豬肉 全榖類 豆類 內臟 營養強化榖類 毒性 : 目前沒有設定上限攝取量 攝取量高時, 吸收率大幅降低, 沒有顯的毒性
維生素 B2 相關名稱 : 核黃素( riboflavin ) 化學結構 : B2 Riboflavin B2 輔酶兩種 FMN FAD 功能 : 作為酵素輔酶, 參與能量代謝反應, 傳遞電子與氧化還原反應, 支援細胞內的抗氧化系統, 幫助血球正常增生, 維護皮膚健康, 促進組織修復
缺乏症狀 原因攝取不足導因於缺乏乳品或動物性食品而攝取不足 單純的 B2 缺乏通常症狀溫和, 並無缺乏致死的報告 但是 B2 缺乏甚少單獨發生, 經常伴有其他營養素不足的問題 最常發生在長期腹瀉者 酗酒者 肝疾患者 或是手術後給養欠缺維生素 酗酒者因飲食攝取極不均衡而導致缺乏 由於 B2 受光照破壞, 新生兒以光照法治療黃疸時可能導致 B2 缺乏 缺乏症主要的損傷發生在唇舌口腔 眼睛 皮膚與生殖器官 口角炎( angular stomatitis ) : 嘴角皮膚泛白 潰爛 發炎 龜裂唇炎( cheilosis ) : 嘴唇發炎紅腫龜裂結痂舌炎( glossitis ) : 舌頭發炎紅腫皮膚損傷 : 包括泛紅 鱗屑狀 油性皮疹 脂溢性皮膚炎( seborrheic dermatitis )皮脂腺分泌物堆積於毛囊等, 發生於口鼻間 鼻翼 耳 眼臉 陰囊 大陰唇等部位 傷口不易癒合 眼睛症狀 : 較少見, 包括角膜有額外的血管增生和充血, 上皮角質化, 生淚 畏光等
食物來源 : 乳製品 全榖類 堅果類 蛋 內臟 B2 在水溶液中受光照容易破壞, 因此液態乳品宜裝在不透明的塑膠或紙製容器, 以避開光線 不宜使用透明的玻璃瓶罐 B2 在鹼性水溶液中容易受熱而破壞, 所以烹調食物時不宜添加蘇打或小蘇打成分, 才能保留營養 毒性 : 目前沒有設定上限攝取量 攝取過量時, 大量從尿液排除, 沒有明顯的毒性
國人維生素 B2 的食物分佈
菸鹼素( Niacin ) 相關名稱 : 菸鹼酸 ( nicotinic acid), 菸鹼醯胺( nicotinamide ), 維生素 B3 合成 : 菸鹼素除了直接來自食物之外, 也可以從一種胺基酸 色胺酸轉化而得, 每 60 mg 色氨酸可以生成 1 mg 菸鹼素 因此, 食物中菸鹼素的總量以菸鹼素當量( niacin equivalent,ne )表示, 代表菸鹼素加上色胺酸轉換之量
化學結構 : 菸鹼素涵蓋菸鹼酸與菸鹼醯胺兩種成分, 兩者的功能完全相當 Nicotinic acid Nicotinamide 菸鹼素之輔脢四種 NAD + NADH NADP+ NADPH
功能 : 維護正常能量代謝與消化道 皮膚和神經的健康 作為酵素輔酶, 是能量代謝呼吸作用所必需的成分, 參與代謝反應之電子傳遞, 是生化反應中重要的電子供應者, 為許多細胞成份的生成反應與代謝利用所必需 食物來源 : 蛋豆魚肉類 堅果類 乳類 臨床藥理用途 : 高劑量之菸鹼酸有降低 LDL 膽固醇, 升高 HDL 膽固醇的效用, 但是劑量高達 1300 3000 mg/day, 有多種副作用, 會干擾肝臟功能, 引發胃潰瘍, 升高血糖與尿酸等, 對糖尿病與痛風患者不利 必須在醫生指示下使用 毒性 : 成人之營養素上限攝取量為 35 mg
國人菸鹼酸的食物分佈
缺乏問題 原因 原發性缺乏問題導因於食物供應不足 以玉米為主食, 其中的菸鹼素不易消化利用, 加上色氨酸是玉米的限制胺基酸, 在玉米中含量很低, 如果同時欠缺動物性食品, 就容易發生嚴重的缺乏問題 菸鹼酸缺乏問題曾經遍佈亞 非 美 南歐地區, 廿世紀初期, 在美國南方非常嚴重,1915 年死亡人數 1 萬人,1917-1918 年有 20 萬人 今日墨西哥與拉丁美洲仍以玉米為主食, 他們將玉米浸泡石灰使菸鹼素容易消化利用, 就可以避免缺乏問題, 這是利用食品加工改善營養品質的實例 續發性缺乏可能導因於慢性酗酒 肝臟硬化 極度營養不良 藥物干擾(治療肺結核之藥物 isoniazid ) 癌症患者 遺傳性疾病 Hartnup disease ( 先天性胺基酸吸收不良 ) 等
缺乏症狀 : 早期症狀有舌炎 噁心 疲倦 衰弱 煩躁 健忘等 食慾不振 失眠等 上皮組織發炎因而口舌紅腫刺痛, 咀嚼與吞嚥困難, 消化道亦受影響而嚴重腹瀉 皮膚發炎灼痛 紅癢, 類似曬傷, 在手足四肢 頸部等曝露部位特別嚴重, 惡化後會潰爛破裂結痂而有暗棕色疤痕 神經系統受損而緊張 抑鬱 昏睡, 嚴重時則有幻覺 痴呆 神智紊亂等腦病症狀 癩皮病( pellagra )是菸鹼素嚴重缺乏後果, 主要有三大症狀 : 腹瀉( diarrhea ) 皮膚炎( dermatitis ) 痴呆( dementia ), 最終致死( death ), 因此也稱為 3D 或 4D 症狀
葉酸( Folic acid ) 相關名稱 : 中文只有 葉酸 一種名稱, 英文則可對應 folic acid 和 folacin 功能 : 在細胞中有多種輔酶形式, 負責單碳代謝利用, 用於合成嘌呤和胸腺嘧啶, 於細胞增生時作為 DNA 複製的原料, 提供甲基使半同胱胺酸合成甲硫胺酸, 協助多種胺基酸之間的轉換 因此葉酸參與細胞增生 生殖 血紅素合成等作用, 對血球的分化成熟, 胎兒的發育(血球增生與胎兒神經發育)有重大的影響 避免半同胱胺酸堆積可以保護心臟血管, 還可能減緩老年癡呆症的發生
化學結構 葉酸 n=1 3 7 以 n=1 形式為最主要吸收態
缺乏問題 原因 飲食攝取不足或是消化吸收效率降低都會增加缺乏的風險 西式飲食欠缺蔬菜而容易葉酸缺乏 年齡增長吸收率降低 慢性酗酒 避孕藥 抗痙攣藥物 磺胺類抗生素等藥物會干擾葉酸之吸收與利用 缺乏症狀 患者虛弱 舌炎 腸胃不適 腹瀉 成長不良 貧血 細胞增生快速之組織如紅血球與白血球最快受到影響, 因為 DNA 複製受阻而無法分裂, 紅血球體積增大但數目減少, 為巨球性貧血( macrocytic anemia ), 而白血球的核瓣數增多 孕婦葉酸不足會增加胎兒神經管缺陷( neural tube defect )的危險 胚胎的神經管發育成胎兒的腦部和脊柱, 懷孕初期是關鍵時刻, 如果神經管閉合不全, 會導致嚴重程度不等之脊柱裂, 例如 : 脊髓膜澎出 無腦畸形等嚴重的傷害 葉酸不足是導致高同半胱胺酸血症的主要原因, 會增加心臟病和腦中風危險
食物來源 : 綠葉蔬菜 乾豆類 莢豆類 肝臟 蘆筍 綠花菜 菇類 柑橘 香蕉 哈密瓜等, 營養強化之穀類製品 美國自 1998 年開始強制穀類製品葉酸強化措施, 以確保國民之攝取充足而維護健康 葉酸受熱 光照 儲存都會減少, 因此罐裝蔬果通常不含葉酸, 室溫儲藏也會大幅減少, 水煮蔬菜則容易流失 但是冷藏可以保留較多的葉酸, 中式快速油炒蔬菜則可以促進葉酸的釋放而有利於吸收 臨床用途 : 臨床上利用葉酸之拮抗劑來治療某些癌症, 因為阻斷葉酸的作用可以抑制細胞的增生 最常見的藥物有 methotrexate amethopterin 葉酸具有保健功效, 可降低心血管疾病與老年痴呆症的發生 毒性 : 葉酸並無毒性, 但是劑量高時會掩飾維生素 B12 的缺乏症狀, 延誤 B12 缺乏之診斷, 因此上限攝取量為 1000 微克
維生素 B12 相關名稱 : 鈷胺素類( cobalamins ), 鈷維生素, 抗惡性貧血因子 功能 : 作為酵素輔酶, 參與細胞中單碳之循環代謝, 與葉酸密切配合 活化葉酸輔酶以利核酸之合成和複製, 維護細胞正常分裂和增生 協助正常之脂肪酸合成, 維護神經組織與髓鞘之功能
化學結構 B12 R 之變化而有多種形式, R = - CN - OH -CH 3-5 deoxyadenosine
獨特的吸收與儲存機制 B12 的吸收需要消化道分泌之特殊蛋白質的協助 口腔可分泌 蛋白質 R, 胃可分泌蛋白質 內在因子 ( intrinsic factor,if ) 食物中之 B12 與蛋白質結合, 在胃中經胃酸作用釋出,B12 與蛋白質 R 結合 進入十二指腸後, 蛋白質經蛋白脢消化分解,B12 釋出與 IF 結合, 移動到小腸末段, 迴腸部位腸細胞膜具有 IF 受器可辨識 IF 並與之結合,B12 釋出進入腸細胞, 送入微血管由 轉鈷胺蛋白 -II 運送供全身利用 經由這個特殊機制吸收率可達 30-70%, 若無此機制則吸收率只有 1-3%, 可見 IF 之重要性 B12 可在肝臟儲存, 存量約 2-5 mg, 足夠 3-5 年之需要, 表示當 B12 吸收不足時, 缺乏症狀要經過相當時間才會表現出來
維生素 B12 獨特的吸收機制 : 內在因子的配合
缺乏問題 原因 原發性缺乏 : 攝取量不足, 全素食飲食無法提供充足的 B12 續發性缺乏 : 缺乏內在因子, 因先天性缺陷 胃切除 或胃黏膜受傷而無法分泌 消化不良, 隨著年紀增長而胃壁細胞萎縮, 胃酸與 IF 分泌均減少, 導致蛋白質分解減緩, 食物中 B12 無法釋出以供吸收, 因此老年人缺乏率增高 腸道寄生蟲或迴腸病變也會減少 B12 的吸收
惡性貧血 : 胃部內在因子的分泌減少
缺乏症狀惡性貧血( pernicious anemia )之傷害包括血球 消化道 神經系統, 嚴重時足以致死 血球方面發生巨球性貧血, 紅血球體積增大但數目減少, 白血球的細胞核瓣數增多, 症狀與葉酸缺乏相同 貧血使人疲倦嗜睡, 皮膚蒼白, 心跳加速, 心臟肥大, 胸部疼痛 消化道病症包括舌頭發炎紅腫, 喪失食慾, 腹瀉, 腹痛 神經症狀包括僵硬麻痺, 四肢灼痛, 肌肉無力, 步伐失去平衡, 躁動憂鬱等, 若沒有治療則神經之傷害無法復原 缺乏危險族群 50 歲以上及老人 : 隨著年齡增長, 胃壁細胞萎縮, 胃酸與 IF 分泌均減少, 導致蛋白質分解減緩, 食物中 B12 無法釋出以供吸收, 因此老年人缺乏率增高 純素食者 : 植物性食品不含 B12, 長期純素食者有缺乏的危險, 奶蛋素食者可由動物性食品獲取而避免缺乏問題
食物來源 : B12 只能由微生物合成, 動物經由食物鏈而儲存於體內, 因此動物食品可以提供 B12 人體內腸道微生物可能提供部份 B12, 使用抗生素時殺滅腸道細菌, 可能減少來源 植物性食品不含 B12, 因此純素食者有維生素 B12 缺乏的危險 臨床用途 : 常用於改善神經病變 毒性 : 目前沒有設定上限攝取量
泛酸( Pantothenic acid ) 功能 : 輔酶 A 的組成份, 參與脂肪酸之合成和分解, 能量代謝反應, 神經傳導物質之合成 缺乏問題 : 極為少見, 因為作為酵素輔酶, 參與蛋白質 脂肪與醣類代之代謝,DNA 與 RNA 構造單元之合成 廣泛存在各種食物之中 曾經發生於糧食與營養極度缺乏之戰俘 臨床研究長期攝取低泛酸飲食與泛酸結抗劑下可引發缺乏症狀 食物來源 : 蛋豆魚肉類 全榖類 十字花科蔬菜等 毒性 : 沒有設定上限攝取量
化學結構 泛酸 輔酶 A ( Coenzyme A )
生物素( biotin ) 功能 : 作為酵素輔酶, 參與蛋白質 脂肪與醣類代之代謝,DNA 與 RNA 構造單元之合成 缺乏問題 : 極為少見, 不過生蛋白中含有蛋白質 avidin, 會與生物素結合而抑制其吸收, 長期大量食用生蛋白足以導致生物素缺乏 加熱可以破壞 avidin 而免除干擾 食物來源 : 廣泛存在各種食物, 腸道菌叢可以合成並供身體利用
化學結構 生物素
維生素 C 相關名稱 : 抗壞血酸( ascorbic acid ) 功能 : 作為酵素反應的輔助因子, 包括膠原蛋白之生成與維護, 神經傳導物質與腎上腺荷爾蒙之合成 由於膠原蛋白是結締組織的重要成分, 結締組織影響血管壁之周密性, 骨骼的新陳代謝 皮膚健康等, 維生素 C 可以保護血管完整性, 協助骨骼正常礦化, 促進傷口愈合 維生素 C 具有抗氧化功能, 有助於清除細胞內之自由基, 並且保護維生素 A 與 E 食物中的維生素 C 可以促進小腸對鐵之吸收
化學結構 還原態維生素 C 氧化態維生素 C
缺乏問題 缺乏症 典型的缺乏症是壞血病 (scurvy) 早期的症狀包括體重降低 疲倦 肌肉關節瞬間疼痛 牙齦酸痛出血 皮下微量出血 傷口癒合緩慢等 嚴重的症狀有指甲週邊點狀出血 毛囊出血 毛囊角質化等 嬰兒罹患壞血病時, 肋骨與肋軟骨的連結腫大, 外表型如串珠 原因 攝取量不足通常導因於飲食品質惡劣, 長期欠缺生鮮蔬果 創傷 感染 抽煙等會增加體內維生素 C 的損耗, 需要額外的補充才不至於缺乏 毒性 : 成人上限攝取量 2000 毫克
國人維生素 C 的食物分佈 食物來源 : 新鮮蔬菜水果 品質優良的冷凍蔬菜水果