食品生物化学第五版 课件 项目6 维生素与食品加工

教学目标（1）掌握维生素的概念与分类方法。（2）了解各种维生素的结构，掌握其性质、生理功能及食物来源。（3）了解辅酶或辅基与维生素的联系。（4）掌握维生素损失的原因及食品加工对维生素的影响。基本知识重点与难点：维生素的结构、性质与功能。考核要求：掌握两大类维生素的性质、功能。项目6维生素与食品加工6.1概述人类对维生素的认识始于3000多年前。当时古埃及人发现夜盲症可以被一些食物治愈，但是他们并不清楚食物中的什么物质起了治疗作用。这是人类对维生素最朦胧的认识。坏血病曾夺去几十万英国水兵的生命。1747年英国海军军医林德总结了前人的经验，建议海军和远征船队的船员在远航时要多吃些柠檬，他的建议被采纳了，从此再未发生过坏血病。但那时还不知道柠檬中的什么物质对坏血病有抵抗作用。1912年，波兰科学家卡西米克·丰克（KazimierzFunk）经过千百次的实验，终于从米糠中提取出一种能够治疗脚气病的白色物质（硫胺素）。这种物质被丰克称为“维持生命的营养素”，简称Vitamin，这是第一次对维生素命名。我国最初译为维他命，后称为维生素。6.1.1维生素的概念与特点维生素是维持机体正常生命活动必不可少的一类微量小分子有机化合物。机体对维生素的需要量很小，但这类物质在体内不能合成，或合成的量很少，必须从食物中摄取，才能满足机体需要。维生素在调节体内物质代谢和能量代谢方面起着非常重要的作用。大多数维生素是通过辅酶或辅基的形式参与生物体内的酶反应系统，也有少数维生素还具有一些特殊的生理功能。6.1.1维生素的概念与特点机体缺少某种维生素时，会使物质代谢过程发生障碍，生物不能正常生长、发育，甚至发生疾病。这种因缺乏维生素而引发的疾病称为维生素缺乏症。维生素的共同特点（1）量少效高。需要量极少，通常以毫克，有的甚至以微克计，维持人体健康和生长发育所必需，不可缺少。（2）从食物中摄取。绝大多数不能在体内合成或合成量很少，必须由食物供给。（3）调节物质。不能提供能量，也不是机体的组成成分，是对机体的代谢进行调节的物质。（4）缺少会患病或死亡。维生素或其前体都在天然食物中存在，但是没有一种天然食物含有人体所需的全部维生素。偏食、吸收障碍等会造成某种维生素缺乏，导致人体代谢异常。6.1.2维生素的命名与分类（1）根据发现的先后顺序用大写的英文字母命名此种命名法较为常用。如第一个被发现的命名为维生素A，第二个被发现的命名为维生素B，依此类推，目前为止到维生素K。可是同一时间发现的、原来认为是一种维生素的，随着科学实验的不断深入，发觉它们是不同种化合物，于是又在相同字母右下角用1、2、3、4等数字加以区别，如维生素B1、维生素B2等。6.1.2.1

维生素的命名用这种方法命名的目前已知的维生素有维生素A（A1、A2）、维生素B（B1、B2、B3、B5、B6、B7、B11、B12）、维生素C、维生素D（D1、D2、D3）、维生素E、维生素K。其中不论是英文字母还是数字都不全。这是因为有的物质原来被认为是维生素，后来又被否定了，原有的编号因为习惯就没再向前提，于是成了现在的样子。此种命名方法因个别名字有争议会逐渐被淘汰。（2）根据生理功能命名维生素D有预防和治疗佝偻病的作用，于是又称它为抗佝偻病维生素；维生素C有抗坏血酸的作用，于是又称它为抗坏血酸维生素。（3）根据分子结构命名如维生素B1是含硫的胺类，故又称为硫胺素。

（1）脂溶性维生素不溶于水而溶于脂肪和脂肪溶剂（如苯、乙醚、石油醚、氯仿、四氯化碳、乙醇等）的维生素称为脂溶性维生素，如维生素A、维生素D、维生素E、维生素K等。它们的消化与吸收都和脂类有关。脂溶性维生素的共同特点脂溶性维生素的共同特点是：①化学组成仅含有碳、氢、氧（人工合成的维生素K4除外）；②不溶于水而溶于脂肪及有机溶剂（如苯、乙醚及氯仿等）；③在食物中常与脂类共存，在酸败的脂肪中容易被破坏；④在体内的消化、吸收、运输、排泄过程均与脂类密切相关；⑤摄入后大部分贮存在脂肪组织中；⑥大剂量摄入容易引起中毒；⑦摄入过少，可缓慢地出现缺乏症状。

（2）水溶性维生素溶于水而不溶于有机溶剂的维生素称为水溶性维生素。水溶性维生素包括B族维生素、维生素C。属于B族维生素的主要有维生素B1、维生素B2、维生素PP、维生素B6、泛酸、生物素、叶酸和维生素B12等。水溶性维生素特别是B族维生素在生物体内通过构成辅酶而调节物质代谢。这类辅酶在肝脏内含量最丰富。与脂溶性维生素不同，进入人体的多余部分及其代谢产物由尿排出，体内不能贮存，因而对缺乏敏感。水溶性维生素的共同特点①自然界中常共同存在，其化学组成除含有碳、氢、氧外，还含有氮、硫、钴等元素；②易溶于水而不溶于脂肪及有机溶剂，对酸稳定，易被碱破坏；③与脂溶性维生素比较，水溶性维生素及其代谢产物较易自尿中排出，体内没有非功能性的单纯贮存形式；④当机体饱和后，多摄入的维生素从尿中排出；若组织中的维生素枯竭，则给予的维生素将大量被组织利用，从尿中排出减少；⑤绝大多数水溶性维生素以辅酶或辅基的形式存在；⑥水溶性维生素一般无毒，但极大量摄入时也可出现毒性；⑦摄入过少，可较快出现缺乏症。（1）摄入量不足由于不良饮食习惯或食物贮存和加工处理不当，导致维生素摄入不足。例如不喜欢吃蔬菜、水果，偏食等，还有新鲜蔬菜、水果贮存时间太长，淘米过度，煮稀饭加碱，炒菜时先切后洗，清洗时不必要的去皮等。6.1.3维生素缺乏的原因（2）吸收障碍消化系统疾病常同时导致维生素吸收障碍，如较长时间的腹泻、胆汁分泌障碍影响脂溶性维生素吸收。另外，生鸡蛋中的抗生物素蛋白可与生物素结合形成难以吸收的化合物。（3）需要量增加青少年儿童长身体，发育快，需要的维生素也多；孕妇、乳母、重体力劳动者和消耗性疾病患者对维生素需要量增加。摄入不足会导致维生素缺乏。（4）某些药物的使用肠道正常菌群可合成大量维生素，供人体吸收利用，如B族维生素。若长期服用抗菌药物抑制肠道细菌生长，易造成维生素缺乏。维生素虽为必需，但人对其需要量有一定范围，如摄入过多也会引起某些维生素中毒，如维生素A、维生素D、维生素B1、维生素B2等。6.2.1维生素A维生素A是第一个被发现的维生素，是所有具有视黄醇生物活性的β-紫罗宁衍生物的统称，是具有脂环的不饱和一元醇类。维生素A有A1和A2两种。维生素A1也称为视黄醇，存在于哺乳动物及咸水鱼的肝脏中。维生素A1结构中存在共轭双键（异戊二烯类），有多种顺反立体异构体。食物中的维生素A1主要是全反式结构，生物活性最高。维生素A2为3-脱氢视黄醇，存在于淡水鱼的肝脏中。二者的生理功能相同，但维生素A2的生理活性只有维生素A1的40%。平时所说的维生素A常指维生素A1。6.2脂溶性维生素维生素A维生素A只存在于动物性食品（肝、蛋、肉）中，在很多植物性食品如胡萝卜、红辣椒、菠菜、芥菜等有色蔬菜中存在着类胡萝卜素。类胡萝卜素结构与维生素A1相似，但不具有生物活性，它在人和动物的肠壁和肝脏中能转变成具有生物活性的维生素A，因此类胡萝卜素也称为维生素A原。其中生物活性最高的是β-胡萝卜素。β-胡萝卜素具有11个双键，含有两个维生素A1的结构部分。理论上1分子β-胡萝卜素可以生成2分子维生素A1，但由于胡萝卜素不能被完全吸收，转变有限，所以实际上6μgβ-胡萝卜素才具有1μg维生素A1的生物活性。维生素A及β-胡萝卜素的结构如图6-1所示。维生素A为黄色片状结晶，不纯品一般是无色或淡黄色油状物，熔点为62～64℃;不溶于水，易溶于油脂或其他有机溶剂；易被紫外线或空气中的氧破坏而失去效力；在无氧条件下可耐热至120～130℃，但在有氧条件下同样温度经4小时即可失去全部生物活性。维生素A对热、酸、碱稳定，一般加工烹调方法不会引起破坏，与磷脂、维生素E、维生素C及其他抗氧化剂并存则较为稳定。维生素A维生素A是构成视觉细胞内感光物质的成分。人视网膜的杆状细胞内含有的感光物质视紫红质，是由11-顺式视黄醛的醛基和视蛋白内赖氨酸的ε-氨基通过缩合而形成的一种结合蛋白。视黄醛是维生素A的氧化产物，对暗视觉是十分重要的。视紫红质经光照射后，11-顺式视黄醛异构成全反式视黄醛，并与视蛋白分离而失色，此过程称为“漂白”。在这一过程中感光细胞超极化，引发神经冲动，电信号上传到视神经。与视蛋白分离的全反式视黄醛在一系列的酶作用下，又转变为11-顺式视黄醛，再与视蛋白结合成视紫红质供下一次循环使用。视紫红质的形成过程维生素A人从亮处进入暗处，因视紫红质消失，最初看不清任何物体，经过一段时间，等视紫红质再生到一定水平才逐渐恢复视觉，恢复对弱光的敏感性，从而能在一定照度的暗处见物，此过程称为暗适应。所谓暗适应，就是指眼从明处到暗处的适应过程，正常人开始适应为4～5min，完全适应为20～30min。由肝脏释放的视黄醇与视黄醇结合蛋白结合，在血浆中再与前白蛋白结合，运送至视网膜，参与视网膜的光化学反应。若维生素A充足，则视紫红质的再生快而完全，故暗适应恢复时间短；若维生素A不足，则视紫红质再生慢而不完全，故暗适应恢复时间延长，严重时可产生夜盲症。维生素A还参与上皮细胞与黏膜细胞中糖蛋白的生物合成，维持上皮细胞的正常结构和功能；加速蛋白质的生物合成和骨细胞的分化，促进机体的生长和骨骼的发育；参与免疫球蛋白的合成过程，增加机体的抗感染能力；还能通过促进上皮细胞的正常分化并控制其恶变而具有防癌作用。维生素A当维生素A缺乏时，除了感受暗光发生障碍，导致夜盲、干眼、角膜软化、表皮细胞角化、失明等症状外，还会影响人的正常发育，引起上皮组织干燥，抵抗病菌能力降低，因而易感染疾病。但摄入维生素A过多会引起中毒，主要症状为厌食、烦躁、皮肤干燥、瘙痒、毛发枯干易落、肝脏和脾脏肿大等。及时停止食用，症状可很快消失。维生素A人体对维生素A的需要量取决于人体的体重和生理状况。正常成人每日维生素A生理需要量为2600~3300国际单位（IU），过多摄入维生素A会引起中毒症状，严重危害健康。维生素A人体可从食物中获得维生素A和维生素A原。维生素A在动物性食物中含量丰富，各种动物的肝脏、鱼肝油、鱼卵、全奶、蛋黄等含量较高。植物性食物只含β-胡萝卜素，最好的来源包括有色蔬菜中的菠菜、胡萝卜、韭菜、雪里蕻等，水果中的杏、香蕉、柿子等。6.2.2维生素D维生素D是类固醇衍生物，具有抗佝偻病的作用，故又称为抗佝偻病维生素。维生素D种类很多，其中以维生素D2和维生素D3最重要。维生素D2又名麦角钙化固醇，维生素D3又名胆钙化固醇，二者的区别仅在侧链上。维生素D2比维生素D3在侧链上多一个甲基和双键。维生素D的结构如图6-2所示。植物性食物中所含的麦角固醇经紫外线照射后可转变为维生素D2，故麦角固醇是维生素D2的维生素原。人和动物皮下含有7-脱氢胆固醇，经日光或紫外线照射后可转变为维生素D3，故7-脱氢胆固醇是维生素D3的维生素原。维生素D2、D3均是白色针状晶体，不溶于水。维生素D2易溶于植物油及有机溶剂，维生素D3略溶于植物油。维生素D2的熔点为115～118℃，维生素D3的熔点为84～85℃。维生素D3在空气中易氧化，对日光较敏感，在油脂中能长期保存，但温度超过115℃则失去活性。维生素D在中性及碱性溶液中能耐高温和氧化，在酸性溶液中则会逐渐分解，所以油脂氧化酸败可引起维生素D破坏，而一般的烹调加工不会导致维生素D的损失。维生素D在体内的活性形式是1，25-二羟胆钙化醇，简写为1，25-（OH）2D3。体内的维生素D3必须经肝脏羟化成25-OHD3（25-羟胆钙化醇，25羟维生素D3），后者再经肾脏羟化成1，25-（OH）2D3才能发挥作用。维生素D的主要生理功能是调节钙和磷的代谢，维持血液中钙、磷的正常浓度，促使骨骼正常发育，并促进成骨作用，对动物骨架的正常钙化有益。当体内的维生素D转化为1，25-（OH）2D3以后，可促进肠道黏膜合成钙结合蛋白，使小肠对钙和磷的吸收增加，从而维持血浆中钙、磷浓度的正常水平，而这正是成骨作用的必要条件。维生素D还具有促进成骨细胞形成和促进钙在骨质中沉积成Ca3（PO4）2、CaCO3等骨盐的作用，有助于骨骼和牙齿的形成。除此之外，维生素D对防止氨基酸通过肾脏时的丢失有重要作用，而且具有免疫调节功能，可以改变机体对感染的反应。维生素D缺乏时，肠道内钙、磷吸收发生障碍，血液中钙、磷浓度下降，儿童骨骼和牙齿不能正常发育，手足抽搐，甚至导致佝偻病，成人引起软骨病，特别是孕妇和哺乳期妇女更易发生骨软化症，但在使用维生素D时应先补充钙。过多服用维生素D将引起急性中毒，表现为血钙过高、骨破坏、异位钙化和动脉硬化。发现维生素D中毒后，应及时停止摄入维生素D，避免日光和紫外线照射，并给予治疗。经常晒太阳是人体获得维生素D3的最好方法，尤其是婴幼儿。天然食物中维生素D含量不多，在脂肪含量高的海鱼、动物肝脏、蛋黄、奶油和干酪等中含量相对较多，瘦肉、奶类中含量较少。6.2.3维生素E维生素E又称为生育酚，在化学结构上是6-羟基苯并二氢吡喃的衍生物，结构通式如图6-3所示。6.2.3维生素E具有生物活性的生育酚的种类很多，自然界中已知共有8种化合物，它们的差异在于环状结构上的甲基数目和位置不同，其中有4种（α、β、γ、δ）较为重要。若以α-生育酚为基准（设为100），则它们的活性分别为100、40、8、20，可见α-生育酚的活性最大。生育酚的基团差异见表6-1。维生素E为浅黄色黏稠油状液体，无臭，无味，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂和油脂中，对热与酸稳定，对碱不稳定。维生素E对氧十分敏感，具有抗氧化作用，是食品工业中常用的抗氧化剂。维生素E遇光后颜色渐变深，受紫外线光照后即失效。维生素E的基本功能是保护细胞和细胞内部结构完整，防止某些酶和细胞内部成分遭破坏。维生素E极易被氧化而保护其他物质不被氧化，是动物和人体内最有效的抗氧化剂。维生素E也能防止维生素A、维生素C和三磷酸腺苷（ATP）的氧化，保证它们在体内发挥正常的生理作用。维生素E能保护血管，改善血液状况，提高精神活力和运动能力。它可延长红细胞的寿命，可以抑制分解代谢酶；也可以减少褐脂质的形成，延缓衰老；还可用于治疗溶血性贫血。维生素E通过调节嘧啶碱基参与DNA生物合成过程，是维生素C、辅酶Q合成的辅助因子。维生素E可抑制含硒蛋白、含铁蛋白等的氧化，保护脱氢酶中的巯基免受氧化。维生素E与动物的生殖功能有关，缺乏维生素E时，其生殖器官受损而不育。雄鼠缺乏时，睾丸萎缩，不产生精子；雌鼠缺乏时，胚胎及胎盘萎缩而被吸收，引起流产。临床上常用维生素E治疗先兆流产和习惯性流产。维生素E广泛存在于食物中，故维生素E缺乏在人类较为少见，但可出现在低体重的早产儿和脂肪吸收障碍的患者中。维生素E广泛地存在于植物油及各种油料种子中，如麦胚油、棉籽油、玉米油、花生油及芝麻油都是维生素E的良好来源。莴苣叶和柑橘皮中也富含维生素E。动物性食物中维生素E含量较丰富的是蛋和肝。维生素Ｅ一般不易缺乏，正常血浆维生素Ｅ浓度为（0.9~1.6）mg/100mL，若低于0.5mg/100mL，则可出现缺乏症。主要表现为红细胞数量减少，寿命缩短，体外实验见到红细胞脆性增加，常表现为贫血或血小板增多症。6.2.4维生素K维生素K又名凝血维生素，其化学本质为2-甲基-1，4-萘醌的衍生物。天然存在的维生素K有两种：维生素K1和维生素K2。维生素K1主要存在于绿叶植物和动物肝脏中；维生素K2是人体肠道细菌的代谢产物，因此长期服用抗菌药物可使肠道细菌合成维生素K2受阻，减少维生素K的来源。维生素K1和K2的结构如图6-4所示。临床上所用的维生素K是人工合成的，有维生素K3、K4、K5、K7等，均以2-甲基-1，4-萘醌为主体。其中，维生素K4的凝血活性比K1高3～4倍。通常维生素K是以维生素K1为参考标准的。维生素K3和K4的结构如图6-5所示。维生素K1为黄色油状物，维生素K2为黄色结晶，耐高温，但易被光和碱破坏。维生素K的主要生理功能是：（1）促进肝脏合成凝血酶原（凝血因子Ⅱ），调节凝血因子Ⅶ、凝血因子Ⅸ、凝血因子Ⅹ的合成，促进血液凝固。（2）作为电子传递链的一部分，参与氧化磷酸化过程。（3）参与骨盐代谢。骨化组织中也存在维生素K依赖的蛋白质，被称为骨钙蛋白，其分子中含有3个γ-羧基谷氨酸残基，可与钙离子结合而参与调节钙盐沉积。维生素K在蛋黄、苜蓿、绿叶蔬菜、动物肝脏、鱼肉中含量丰富，人体肠道中的大肠杆菌也可以合成维生素K，故人体一般不会缺乏维生素K。6.3.1维生素B1维生素B1为抗神经炎维生素，化学结构是由一个带氨基的嘧啶环和一个含硫的噻唑环组成的，故又称为硫胺素。一般使用的维生素B1都是化学合成的硫胺素盐酸盐。维生素B1与焦磷酸结合生成焦磷酸硫胺素（TPP）后才具有生物活性。结构式如图6-6所示。6.3水溶性维生素维生素B1为白色针状粉末或晶体，味苦，是B族维生素中最不稳定的维生素。干燥结晶态热稳定性好，易溶于水，故淘米次数不宜太多，以免维生素B1损失。在酸性条件下对热较为稳定，如在pH为3.5时加热到120℃仍不会被破坏；在中性及碱性溶液中易被氧化，因此在食品加工中应尽量避免加碱。二氧化硫或亚硫酸盐在中性及碱性介质中都能加速维生素B1的分解，所以在贮藏含有维生素B1较多的食物如谷类、豆类和猪肉时，不宜用亚硫酸盐作为防腐剂或以二氧化硫熏蒸谷仓。维生素B1在体内经硫胺素激酶催化，可与ATP作用转变为焦磷酸硫胺素（TPP）：TPP是丙酮酸氧化脱羧酶、α-酮戊二酸氧化脱羧酶和转酮醇酶的辅酶，因此维生素B1对维持正常糖代谢具有重要作用。若机体缺乏维生素B1，体内TPP含量减少，丙酮酸氧化脱羧作用即发生障碍，糖代谢作用受阻，丙酮酸、乳酸在组织中积累，心血管和神经组织的正常功能受到影响，表现为多发性神经炎、四肢麻木、肌肉萎缩、心力衰竭、心跳加快、下肢水肿等症状，临床上称为脚气病。所以维生素B1又称为抗脚气病维生素。TPP能抑制胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的水解，维持正常的消化腺分泌和胃肠道蠕动，从而促进消化。轻度缺乏维生素B1，出现食欲不振、消化不良等症状，是由消化液分泌减少，胃肠道蠕动减慢造成的。维生素B1广泛存在于动植物食品中，在稻谷、小麦、豆类、酵母及动物内脏、瘦猪肉、蛋类、马铃薯等食品原料中含量比较丰富。在谷物原料中，它主要存在于外表部分如糊粉层，故碾磨得过于精细的米和面粉将损失大量的硫胺素，若长期食用这种精米、面，同时又缺乏食用其他硫胺素丰富的副食品，将会引起硫胺素的缺乏症或患脚气病。6.3.2维生素B2维生素B2又称为核黄素，是核糖醇与6，7-二甲基异咯嗪的缩合物。在生物体内，核黄素主要以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）两种形式存在。它们的结构式如图6-7所示。核黄素为黄色粉末状结晶体，水溶性较低，其水溶液呈现黄绿色荧光，味苦，对热较稳定，在中性或酸性溶液中短期加热也不致破坏，但在碱性溶液中加热较易破坏。游离型核黄素对光敏感，特别是对紫外线。如将牛奶（奶中核黄素40%～80%为游离型）放入瓶中在日光下照射，2h内核黄素可被破坏一半以上，破坏的程度随温度及pH升高而加剧。不论在中性、酸性或碱性媒质中，游离型核黄素均可被紫外线破坏。食物中核黄素主要是结合型，即与磷酸和蛋白质结合成复杂化合物，结合状态比较稳定，因此在食物加工过程中损失较少。FMN、FAD是多种氧化还原酶的辅酶，与酶蛋白紧密结合组成黄素蛋白。如以FAD为辅基的酶有脂酰辅酶A脱氢酶、D-氨基酸氧化酶、琥珀酸脱氢酶和L-葡萄糖氧化酶等，以FMN为辅基的酶有L-氨基酸氧化酶、酵母乳酸脱氢酶等。从结构上看，这两种辅基在异咯嗪的N1、N10之间有一对活泼的共轭双键，容易发生可逆的加氢或脱氢反应。在细胞氧化反应中，FMN、FAD通过氧化型和还原型的互变，达到传递氢的作用。核黄素在体内参与多种氧化还原反应，促进糖、脂肪和蛋白质代谢。核黄素缺乏时，组织呼吸减弱，代谢强度降低，主要症状是唇炎、舌炎、口角炎、角膜炎、多发性神经炎等。核黄素广泛分布于自然界，在酵母中含量最高，动物的肝、心、肾中含量也较丰富，其次是奶、蛋类食品等；植物性食物以干豆类、花生和绿色蔬菜中含量较多。许多动物的肠道细菌能合成核黄素，但人的肠道合成量不足以满足机体的需要。6.3.3泛酸泛酸是自然界中分布十分广泛的维生素，故又称为遍多酸，是由α，γ-二羟基-β，β-二甲基丁酸和β-丙氨酸脱水缩合而成的一种有机酸，其结构式如图6-8所示。泛酸为浅黄色黏性油状物，呈酸性，易溶于水，在空气中稳定，但对酸、碱、热不稳定，对氧化剂及还原剂稳定。泛酸最稳定的形态是它的钙盐。食品的加工处理会对泛酸的含量产生较大影响。在体内，泛酸和巯基乙胺、3-磷酸-AMP缩合形成辅酶A（简写为CoA或CoASH），其结构如图6-9所示。辅酶A分子中所含的巯基可与酰基形成硫酯，在代谢过程中作为酰基的载体发挥功能。在乙酰化作用中，辅酶A转运乙酰基，成为乙酰辅酶A。乙酰辅酶A与糖代谢和脂代谢等有关。泛酸以结合的形式存在于所有的动物和植物组织中。在酵母中含量最丰富，在肝脏、肾、蛋黄、新鲜蔬菜、全面粉面包、牛乳等中含量也较为丰富。人体肠内细菌也能合成泛酸。6.3.4维生素PP维生素PP又称为抗癞皮病维生素，包括尼克酸和尼克酰胺两种化合物。它是结构最简单、性质最稳定的一种维生素。尼克酸和尼克酰胺又称为烟酸和烟酰胺，它们都属于吡啶的衍生物，其结构式如图6-10所示。维生素PP在体内主要以烟酰胺的形式存在，烟酸是烟酰胺的前体，两者在体内可相互转化，具有同样的生物效力。烟酸为白色或淡黄色晶体或结晶体粉末，无臭或有微臭，味微酸，熔点为236～237℃，溶于水，易溶于沸水、沸乙醇、碳酸钙溶液和氢氧化钙溶液，不溶于乙醚。烟酰胺为白色结晶粉末，无臭，味苦，熔点为128～131℃，易溶于水、乙醇和甘油。烟酰胺是生物体内辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ的组成成分。辅酶Ⅰ又称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，简称NAD+，由一分子烟酰胺核苷酸和一分子腺嘌呤核苷酸组成。辅酶Ⅱ为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯，简称NADP+。NAD+和NADP+在生物体内都是作为脱氢酶类的辅酶，在氧化还原过程中起携带和传递氢的作用，作为受氢体和供氢体，分别以氧化型的NAD+和NADP+与还原型的NADH和NADPH两种形式存在。在氧化还原过程中底物分子被脱氢酶激活后脱下两个氢原子：其中一个氢原子转移到氧化型NAD+或NADP+烟酰胺的吡啶环上，使之成为还原型的NADH或NADPH；另一个以氢离子H+形式出现在介质中。在人体内，色氨酸能转变为烟酸，烟酸又可转变为烟酰胺，因此，富含色氨酸的食物也富含烟酸。由于玉米内缺乏色氨酸和烟酸，故长期只食用玉米，有可能患维生素PP缺乏症。动物肉类尤其是肝脏是维生素PP的良好来源。酵母、花生、谷类、豆类等含维生素PP也都很丰富。牛乳中烟酸含量不多，但色氨酸的含量较多。缺乏维生素PP的主要症状是癞皮病，患者有皮炎、腹泻及痴呆等表现，皮炎尤为突出，患者一般还有神经疾病如抑郁症，到发病末期可发展为精神病。6.3.5维生素B6维生素B6又称为抗皮炎维生素，具有抗皮肤发炎功能，化学结构是吡啶的衍生物，包括三种结构类似的物质，即吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺，在体内三种物质可互相转化，其结构式如图6-11所示。维生素B6为无色晶体，易溶于水及乙醇，对光和碱较敏感，不耐高温，但在酸性溶液中稳定。维生素B6在体内以磷酸酯形式存在，磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺是其活性形式。维生素B6作为辅酶在体内积极参加各种氨基酸代谢，是转氨酶、脱羧酶的辅酶。在体内维生素B6经磷酸化作用转变为相应的磷酸酯——磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺和磷酸吡哆醇，它们之间可以相互转变。参加代谢作用的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，二者是维生素B6的活性形式。维生素B6作为辅酶在体内积极参加各种氨基酸代谢，是转氨酶、脱羧酶的辅酶。

维生素B6在动植物体内分布很广，酵母、动物的肝脏、蛋黄、肉、鱼和谷类、花生中含量都很丰富。某些动植物和微生物能合成维生素B6，因维生素B6在食物中含量丰富，肠道细菌也可合成维生素B6，所以人类很少发生维生素B6缺乏症。缺乏维生素B6可产生厌食、呕吐、中枢神经兴奋、惊厥、低色素性贫血（缺铁性贫血）等症状，故维生素B6常用于治疗厌食、呕吐、动脉粥样硬化症、周围神经炎和低色素性贫血病等。6.3.6生物素生物素含硫元素，是由脲和带有戊酸侧链的噻吩组成的，其结构如图6-12所示。生物素为无色、无臭的针状结晶物，熔点为232～233℃，极易溶于热水，在冷水中仅轻度溶解，不溶于乙醇、石油醚和氯仿。生物素的干粉形式相当稳定，但在溶液中不稳定，可被强酸、强碱和氧化剂破坏，在紫外光照射下可逐渐被分解破坏。生物素是多种羧化酶如丙酮酸羧化酶等的辅酶，与酶蛋白结合在体内催化CO2的固定以及羧化反应。生物素通过其侧链羧基与酶蛋白中赖氨酸的ε-氨基以酰胺键相连。在羧化作用时，CO2先与尿素环上的一个氮原子结合，然后再将CO2转给适当的受体，因此生物素在代谢过程中是CO2的载体，对糖、蛋白质和核酸代谢有重要意义。生物素对某些微生物如酵母、细菌等的生长有强烈的促进作用。动物缺乏生物素时会发生毛发脱落、皮肤发炎。人和动物肠道中有些微生物能合成生物素，故一般很少发生缺乏症。吃生鸡蛋过多或长期口服抗生素，易患生物素缺乏症，表现为鳞屑状皮炎、抑郁等。这是因为未经煮熟的鸡蛋清中有一种抗生物素的蛋白质，能与生物素结合成不易消化吸收的物质，鸡蛋加热后这种蛋白质即被破坏。6.3.7叶酸叶酸也称为蝶酰谷氨酸（PGA）。叶酸在自然界广泛存在，最初是由肝脏中分离出来的，后来发现绿叶中含量十分丰富，因此命名为叶酸。叶酸由2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶啶与对氨基苯甲酸及L-谷氨酸三个部分结合而成，如图6-13所示。叶酸为鲜黄色的结晶状粉末，微溶于水，其钠盐易于溶解，但不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。叶酸对热、光、酸性溶液均不稳定，在酸性溶液中温度超过100℃即分解；在碱性和中性溶液中对热稳定。食物中的叶酸烹调加工后损失率可达50%～90%。叶酸在体内的活性形式是5，6，7，8-四氢叶酸（FH4），是由小肠黏膜、肝及骨髓等组织的叶酸还原酶和二氢叶酸还原酶在NADPH与维生素C参与下催化形成的，如图6-14所示。四氢叶酸（FH4）是一碳基团转移酶的辅酶，是一碳基团如甲基、亚甲基、甲酰基、次甲基等的载体（N5，N10是结合一碳基团的位置），参与体内多种物质如嘌呤、嘧啶、甲硫氨酸、胆碱等的合成，同时也影响到蛋白质和核酸的生物合成，因此叶酸对于正常红细胞的形成有促进作用。叶酸缺乏时，DNA合成受到抑制，骨髓中红细胞发育过程中DNA合成减少，细胞分裂变慢，细胞体积变大，细胞核内染色质疏松，称巨红细胞，这种红细胞大部分在骨髓内成熟前就被破坏，造成贫血，称巨红细胞性贫血。因此叶酸在临床上可用于治疗巨红细胞性贫血。叶酸在许多食物中都存在，绿色蔬菜中的含量尤为丰富，动物的肝脏中含量也很丰富，在谷物、肉类、蛋类中含量一般，在乳制品中含量较少。人体肠道中的微生物可合成一些叶酸，并被人体利用。故一般人类不易发生叶酸缺乏病。6.3.8维生素B12维生素B12结构最复杂，是唯一含有金属元素的维生素，因含有金属元素钴，故称为钴维素或钴胺素，又称为抗恶性贫血维生素，其结构如图6-15所示。维生素B12是浅红色的针状结晶，无臭，无味，熔点甚高，在320℃以下时不熔，相当稳定。维生素B12可溶于水，在pH=4.5～5.0的弱酸条件下最稳定；在强酸（pH<2）或碱性溶液中则分解；遇热有一定程度的破坏，但短时间的高温消毒损失较小；遇强光或紫外线易被破坏；普通的烹调过程损失量约为30%。食物中的维生素B12与蛋白质相结合，进入人体消化道内，在胃酸、胃蛋白酶及胰蛋白酶的作用下，维生素B12被释放，并与胃黏膜细胞分泌的一种精蛋白内因子结合，在回肠部被吸收。其在体内以两种辅酶形式发挥生理作用，即甲基B12（甲基钴胺素）和辅酶B12（5′-脱氧腺苷钴胺素）参与生化反应。（1）甲基转移作用维生素B12辅酶作为甲基的载体参与同型半胱氨酸甲基化生成蛋氨酸的反应，维生素B12可将5-甲基四氢叶酸的甲基移去形成四氢叶酸，便于叶酸参与嘌呤、嘧啶的生物合成。与叶酸功能发挥有关，增加叶酸利用率。（2）参与甲基丙二酸-琥珀酸的异构化反应维生素B12作为甲基丙二酸辅酶A异构酶的辅酶参与甲基丙二酸-琥珀酸的异构化反应。当维生素B12缺乏时，L-甲基丙二酸辅酶A大量堆积，影响脂肪酸的正常代谢。维生素B12的功能（3）促进蛋白质的合成作用维生素B12能促进蛋氨酸与谷氨酸的生物合成。它能活化氨基酸，促进核酸的生物合成，因而对各种蛋白质的合成有重要作用。（4）维持正常的造血功能维生素B12能促进DNA以及蛋白质的生物合成，使机体的造血系统处于正常状态，促进红细胞的发育和成熟（维生素B12和叶酸的作用相关联，它促进叶酸的周转与利用，来影响核酸与蛋白质生物合成，从而促进红细胞的发育和成熟）。具有抗恶性贫血作用。维生素B12的功能肝、鱼、肉、蛋、奶等富含维生素B12，植物中不含维生素B12；人体肠道细菌也可以合成维生素B12。因摄入不足而致维生素B12缺乏者在临床上比较少见。缺乏维生素B12会引起恶性贫血、神经炎、神经萎缩、烟毒性弱视等病症。用维生素B12治疗时应使用注射方式，口服无效。6.3.9维生素C维生素C具有防治坏血病的功能，因此又称为抗坏血酸，是一种含有6个碳原子的酸性多羟基化合物，分子中C-2及C-3位上两个相邻的烯醇式羟基易解离而释放出H+，故具有酸性，同时又易失去氢原子而具有强的还原性。抗坏血酸有L-抗坏血酸、D-抗坏血酸、L-异抗坏血酸、D-异抗坏血酸四种异构体。天然存在的是L-抗坏血酸，它的生物活性高，其余的则无生物活性。通常所称的维生素C，即指L-抗坏血酸。由于抗坏血酸具有强的还原性，常被用作抗氧化剂。食品加工中使用的主要是D-抗坏血酸。6.3.9维生素CL-抗坏血酸在组织中的存在形式有两种，即还原型抗坏血酸和脱氢氧化型抗坏血酸（又称为脱氢抗坏血酸）。这两种形式可以通过氧化还原互变，因而都具有生理活性。若脱氢抗坏血酸继续氧化或水解，生成L-二酮古洛糖酸或其他氧化物，则无维生素C的活性，且该反应在体内不能逆转。其结构及相互逆转如图6-16所示。维生素C是一种白色结晶，具有强还原性。维生素C易溶于水，不溶于脂肪及有机溶剂，在酸性环境中稳定；但在有氧、热、光和碱性环境下不稳定，特别是有氧化酶及铜、铁等金属离子存在时，可促进其氧化破坏。酸性、冷藏及未暴露于空气中的食品中维生素C破坏缓慢。氧化酶一般在蔬菜中含量较多，特别是黄瓜和白菜类，蔬菜在贮存过程中，维生素C都有不同程度的损失。但在植物中，特别是枣、刺枣等水果中含有生物类黄酮，能保护食物中抗坏血酸的稳定性。维生素C的生理功能是通过它本身的氧化和还原在生物氧化过程中作为氢的载体。维生素C作为生物还原剂可保护许多蛋白质或酶中的—SH处于还原状态，如使氧化型谷胱甘肽还原，并通过它与重金属结合而使之排出体外，故维生素C可用于重金属的解毒。维生素C还能保护含不饱和脂肪酸的生物膜脂质免遭过氧化损害；使难以被吸收的Fe3+还原成易被吸收利用的Fe2+，促进血红素的合成；促使叶酸还原为四氢叶酸，用于辅助治疗贫血；保护免疫球蛋白的半胱氨酸，促进免疫球蛋白合成，提高机体免疫力；还原维生素E等生物活性物质。维生素C参与体内的羟化反应，是羟基化酶的辅酶，因为胶原蛋白中含有较多羟脯氨酸和羟赖氨酸，所以它可促进胶原蛋白合成。当维生素C缺乏时，胶原蛋白合成受阻，导致毛细血管壁通透性和脆性增加，易破裂出血，称为坏血病。坏血病最主要的特征是普遍出血，严重时，皮下组织、黏膜、肌肉、关节、骨膜下等处均有出血现象，甚至内脏出血而死亡。坏血病可用维生素C治疗。维生素C还可以促进类固醇羟化，使肝内胆固醇转化为胆汁酸而排泄。大剂量维生素C可用于降低血浆胆固醇。生物体内的许多羟化反应需要维生素C。维生素C能阻断致癌物亚硝胺的生成，促进透明质酸酶抑制物的合成，防止癌扩散，具有良好的抗癌效果。维生素C主要来源为新鲜水果和蔬菜，在柑橘、枣、山楂、番茄和辣椒中含量丰富。维生素C广泛分布于动物界和植物界，仅几种脊椎动物——人和其他灵长类、豚鼠、一些鸟类和某些鱼类不能合成，必须从食物中摄取。一些食物中维生素C的含量见表6-2。各维生素的主要功能及用途见表6-3。6.4维生素在食品加工和贮藏过程中的损失在食品加工、贮藏过程中，最为敏感的营养素是维生素，因为食物原料在受热等各种因素的作用下，易造成维生素不同程度的损失。所以食品在加工和贮藏过程中，应最大限度地减少营养素的损失，提高产品的安全性。一般来说，水溶性维生素对热的稳定性比较差，遇热易被分解破坏；脂溶性维生素对热比较稳定，但是却很容易被氧化破坏，特别是在高温、有紫外线照射的条件下，氧化速度加快。6.4.1加工过程中维生素的损失食品原料每经过一次加工，都会造成维生素的损失，所以成品中维生素的含量要比原料中少很多。（1）粮食精加工过程中维生素的损失谷类粮食的维生素大部分分布在谷物的胚芽及皮层中，碾磨时去掉麸皮和胚芽，会造成谷物中烟酸、视黄醇、硫胺素等维生素的损失，而且碾磨越精细，维生素的损失越多。例如，大米中的硫胺素在标准米中损失41.6%，中白米中损失57.6%，上白米中损失62.8%。所以还应提倡粗粮细粮搭配食用。目前，世界上发达国家已普遍使用维生素强化米面食品，以保证其一定的维生素含量。（2）热处理过程中维生素的损失食品加工过程中的热处理包括烫漂、巴氏消毒和杀菌等，热处理是食品加工中应用最多的一类方法，其目的在于延长食品保藏期，减少或杀死食品上附着的细菌。但在热处理过程中可能造成部分维生素的损失。蔬菜、水果中维生素的损失量取决于热处理条件的控制。高温短时间比低温长时间的损失要少。酸性条件和蛋白质的存在可对维生素起保护作用。（2）热处理过程中维生素的损失实验表明，蔬菜、水果装罐前经热处理后，抗坏血酸的损失为13%～16%，硫胺素的损失为2%～30%，核黄素的损失为5%～40%，胡萝卜素的损失在1%以下。若热处理后迅速冷却，可使维生素的损失减少。用冷空气冷却效果更好，可减少维生素在冷水中溶解而造成的进一步损失。最有效的食品加工方法之一是高温短时加热与无菌罐藏结合。高温下熟制食品时，维生素的损失与加热介质、熟制方法、熟制时间、加工前原料的预处理及加工后食品的物理状态等很多因素有关。常用的熟制方法有湿热法、干热法、油炸法。湿热法是以水为加热介质在常压下进行煮制或蒸制。由于加热时间较长而温度较低，所以水溶性维生素损失较大，如硫胺素损失达30％，维生素C损失达50％以上。熟制时间越长，水溶性维生素损失越多，而脂溶性维生素则损失较少。干热法是以热空气作为加热介质烤或熏制食品。由于温度在140～200℃甚至更高，所以对热敏感的抗坏血酸损失近100％，硫胺素的损失为20%～30％。油炸法是以食用油做加热介质进行炸制。由于油的沸点高、传热快，所以熟制时间短，维生素的损失较前两种方法少。但在碱性条件下进行炸制，很多维生素被破坏，如生育酚损失为32%～70％，硫胺素损失为100％，烟酰胺和核黄素损失在50％以上。（3）脱水过程中维生素的损失水果、蔬菜、肉类、鱼类、牛乳和蛋类等常采用脱水方法进行加工，食品的脱水加工会导致维生素的大量损失。脱水时降低脱水温度可以减少维生素的损失。（4）烹调过程中维生素的损失烹调过程中若方法不当，也会造成食品中维生素特别是水溶性维生素的严重损失。烹调时间越长，原料切得越细小，维生素的损失就越多。加水量越多，溶于汤水中的水溶性维生素就越多，损失也越多。原料先切后洗也会导致水溶性维生素的大量损失。（5）食品添加剂导致的维生素损失在食品加工和贮存过程中，根据需要，常常向食品中添加一些化学物质，这些化学物质会造成一些维生素的损失。例如面粉加工过程中超量超范围添加漂白剂或改良剂会导致维生素C、维生素A、类胡萝卜素和维生素E的分解，同时也会间接影响其他维生素含量的变化。在腌肉制品中常加入亚硫酸盐作为防腐剂和护色剂，亚硫酸盐在葡萄酒中还起到抗微生物的作用，它对维生素C有保护作用，但也可使类胡萝卜素、维生素B1及叶酸发生相应的损失。6.4.2贮藏过程中维生素的损失食品不论采用何种方法贮藏，维生素的损失都是不可避免的。一些维生素如维生素A、维生素B2、维生素B6、维生素E、维生素K对光不稳定；另一些维生素如维生素B1、维生素C、叶酸、泛酸对热不稳定；在有氧存在的条件下，尤其是伴随氧化酶和微量金属存在时，易于氧化的维生素A、维生素E、维生素C会严重破坏或完全损失。贮存过程中的维生素随着时间的推移，损失也越来越多。水果和蔬菜采收后，在贮存过程中维生素会发生一定的损失，损失量的大小与贮存时的外界条件如温度、湿度、环境中气体组成、机械损失以及食物的种类、品种有关。水果、蔬菜和动物肌肉中留存的酶，会导致收获后维生素含量的变化。一般情况下，贮存温度越高、水分含量越多，维生素的损失也越大。倘若采取合适的采收后处理方法，如科学的包装、冷藏运输等措施，果蔬和动物制品中维生素含量的变化会减少。一、名词解释1.维生素2.脂溶性维生素3.水溶性维生素4.维生素原习题二、判断题1.维生素是维持机体正常生命活动不可缺少的一类高分子有机物。（）2.机体缺少某种维生素会导致缺乏症，这是因为缺乏维生素能使物质代谢发生障碍。（）3.多数B族维生素参与辅酶或辅基的组成，参加机体的代谢过程。（）4.经常进行户外活动的人，体内不会缺乏维生素A。（）5.维生素E是一种天然的抗氧化剂，其本身极易被氧化。（）二、判断题6.维生素K是水溶性维生素。（）7.长期单纯食用玉米的人易患癞皮病。（）8.牛奶应避光保存，以免所含有的维生素B2遭到破坏。（）9.素食者易发生维生素B12的缺乏。（）10.维生素B12与四氢叶酸的协同作用，可促进红细胞的发育和成熟。（）三、简答题1.维生素的特点是什么?2.长期食用生鸡蛋清会引起哪种维生素缺乏，为什么？3.NAD+、NADP+是何种维生素的衍生物，作为何种酶类的辅酶，在催化反应中起什么作用？4.泛酸是哪种辅酶的组成成分，此辅酶的作用是什么？5.维生素C为何又称为抗坏血酸，它有哪些生理功能？6.治疗恶性贫血病时，为什么使用维生素B12针剂?7.试述维生素与辅酶、辅基的关系。拓展一维生素C在食品生产中的应用（1）在腌肉中的应用抗坏血酸钠几乎应用于所有的商品化腌肉（香肠制品和传统肉制品）的加工中。它能促进腌肉色素的合成，抑制肉毒杆菌生长和亚硝基胺的合成。（2）在水果和蔬菜中的应用因为维生素C有摄取氧的功能，所以对含有空气的密封包装产品具有特殊意义。在维生素C含量低的水果和蔬菜中添加抗坏血酸后，可以有效地阻止氧化作用，保持水果的颜色和风味。（3）在果汁和软饮料中的应用维生素C在软饮料、果汁中用作类胡萝卜素和香味物质的稳定剂，保持新鲜水果的香气。（4）在酿造制品中的应用啤酒在贮藏期间易产生浑浊，产品的颜色、香味和滋味都会有变化。维生素C是一种合乎要求的食品添加剂，在啤酒和果酒生产中被当作抗氧化剂使用。（5）在焙烤食品中的应用抗坏血酸是一种应用十分广泛的焙烤剂，特别是在面包加工中应用格外普遍。它作为氧化剂可加强面筋含量低的面粉，改进面团的气体保留容量，增强面团弹性，改进面团的水分吸收，排除改良剂过量所带来的威胁，缩短未改良面粉的成熟期；作为还原剂，可以降低连续式面团加工中的能量消耗，增加面团产量，缩短面团加工时间。拓展二水果能代替蔬菜么？许多人认为水果与蔬菜营养成分相近，不吃蔬菜，一天只吃500g水果，不仅营养够了，还可以减肥，于是早晚餐变成了水果餐。但问题是，水果能完全代替蔬菜吗？两者之间的营养有无差异？水果与蔬菜的营养是存在一定差异的，营养专家提倡人们每天都要摄取一定量的蔬菜，是因为蔬菜具有以下几个作用：其一，绝大部分蔬菜都含有人们