维生素概述

预备知识　维生素概述

维生素一般指动物体内不能合成却为动物体内物质代谢所必需的物质，也指天然食品中含有的能以微小数量对动物的生理功能起重大影响的一类有机化合物。在生物体内它既不是细胞的结构成分，也不是体内能量的来源，大多数以其活性形式对机体代谢起调节作用，少数维生素还具有一些特殊的生理功能。

一、维生素的生理功能

维生素对人体物质代谢过程有十分重要的调节作用。体内各种维生素应维持一定的水平，如果某种维生素的水平过低或过高就会引起相应的疾病。在人体正常代谢的情况下，从粮食和蔬菜等食物中摄取的维生素一般足以满足人体的需要，不必另外进行补充，过量补充某些维生素还可以引起各种疾病。

维生素是人体生命活动必需的营养物质，它主要以酶类的辅酶或辅基形式参与生物体内的各种生化代谢反应。维生素还是防治由于维生素不足或缺失而引起的各种疾病的首选药物。如维生素B族用于治疗神经炎、角膜炎等多种炎症，维生素C能刺激人体造血功能，增强机体的抗感染能力，维生素D是治疗佝偻病的重要药物。

各种维生素的化学结构及性质虽然不同，但它们却有着以下共同点：①维生素均以维生素原（维生素前体）的形式存在于食物中；②维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分，也不会产生能量，它的作用主要是参与机体代谢的调节；③大多数的维生素，机体不能合成或合成量不足，不能满足机体的需要，必须经常通过食物获得；④人体对维生素的需要量很小，日需要量常以毫克（mg）或微克（μg）计算，但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症，对人体健康造成损害。

二、维生素的分类

维生素的种类很多，化学结构各异。一般按其溶解性质分为水溶性和脂溶性两大类。

1．水溶性维生素

能在水中溶解的一组维生素，包括维生素C、维生素B₁、维生素B₂、维生素PP、维生素B₆、泛酸、生物素、叶酸、维生素B₁₂和硫辛酸等。

2．脂溶性维生素

溶于脂肪及有机溶剂（如苯、乙醚及三氯甲烷等）的一组维生素。常见的有维生素A、维生素D、维生素E、维生素K等。

据不完全统计，现被列为维生素的物质约有30余种，其中被认为对维持人体健康和促进发育至关重要的有20余种。它们的结构各不相同，有些是醇、脂，有些是胺、酸，还有些是酚、醛。通常人体需要的维生素见表5－2。

表5－2　人体需要的维生素

三、维生素的来源

各类动、植物合成维生素的能力有很大的差异。植物一般有合成维生素的能力，微生物合成维生素的能力随其种属不同而不同。细菌中有些菌种能合成维生素，有些种属需要加入维生素的中间体才能合成维生素。酵母菌能合成维生素，但是如果外界提供维生素，也会促进酵母菌的生长。霉菌有合成大部分维生素的能力。

人体需要的维生素主要来源于食物，特别是蔬菜、水果以及动物组织等。人体本身也能合成少量的维生素，如人体经皮肤吸收紫外线后，可由光合作用合成维生素D₃。人体肠道细菌还能合成并分泌一些维生素（如维生素K、维生素PP、生物素），但其量不能满足人体所需，或者虽被合成但不能为肠壁所吸收（如维生素B₁₂）。

四、维生素的制备方法

天然维生素除维生素A、D外均可由植物合成，动物体内也能合成部分维生素和维生素原，有的维生素还可由微生物合成或由微生物转化某种中间体而产生。目前，在工业生产上制取维生素的方法有3种：化学合成法、微生物发酵法和生物提取法。

1．化学合成法

化学合成法是根据已知维生素的化学结构，采用有机合成原理来制取维生素的过程。此种方法成本低廉，可用于多种维生素的生产，如维生素B₁、B₆、PP、D、E、K、叶酸、α－硫辛酸等。

2．微生物发酵法

微生物发酵法是用人工培养微生物的方法来生产各种维生素的过程。完全由微生物代谢产生或用微生物转化某种中间体产生的维生素有B₂、B₁₂、C、生物素及维生素A原等。

3．生物提取法

生物提取法是利用一定的分离纯化方法从生物组织中提取出维生素的过程。如可从链霉素、庆大霉素发酵废液中提取维生素B₁₂，从槐花米中提取芦丁等。

实际上，所有的维生素都可从天然产物中提取，如从动物、植物或微生物中提取。但从经济的角度考虑，最好的制备方法是微生物发酵法或化学合成法。

目前由化学合成法生产的维生素有维生素B₁、维生素B₆、维生素A、泛酸等，由微生物发酵法生产的维生素有维生素C、维生素B₂、维生素B₁₂、胡萝卜素等。此外，有些维生素既可以由微生物发酵法生产，也可以由化学合成法生产，如维生素E、维生素B₂等。由于微生物发酵法污染少、收率高，随着发酵技术的进步，更多地采用了发酵法生产。因此，微生物发酵法代表着维生素生产的发展方向。