維生素B1

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維生素B1,又稱硫胺素抗神經炎素,也有人稱抗神經炎因或抗腳氣病因子,是最早發現的維生素之一。分子式C12H17ClN4OS。它是人體必需的13種維生素之一,是一種水溶性維生素,屬于維生素B族,在人體中以輔酶形式參與糖類的分解代謝,有保護神經系統的作用,還可以促進腸胃蠕動,提高食欲。

硫胺不夠穩定,遇熱、紫外線、氧氣都會發生化學反應,分解或變質。硫胺可以溶于水,不溶于醇等有機溶劑。常溫下在pH為3.5的水溶液中穩定,而在中性和堿性溶液中會發生分解。通常會被制作為鹽酸鹽(C12H18Cl2N4OS,CAS No.67-03-8)、硝酸鹽(C12H17N5O4S,CAS No.532-43-4)等較穩定的形式來使用。

來源

它主要存在于種子外皮及胚芽中,米糠、麥麩、黃豆、酵母、瘦肉等食物中含量最豐富,此外,白菜、芹菜及中藥防風、車前子也富有維生素B1。

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維生素B1的發現歷史

硫胺的發現和腳氣病成因的探索密切相關,腳氣病是一種曾經在亞洲地區較普遍的維生素缺乏癥,癥狀有下肢浮腫等。

公元六百年左右,中國中醫孫思邈研究出了使用防己、細辛、犀角、蓖麻葉、蜀椒、防風、吳茱萸等富含硫胺成分的中藥治療腳氣病的藥方。1882年,日本海軍醫生高木兼寬也發現通過改良飲食結構可以預防腳氣病的發生。1886年荷蘭醫生克里斯蒂安.艾克曼在印度尼西亞發現米糠可以治療腳氣病,并因此獲得了1929年諾貝爾生理學或醫學獎,但是他當時并不知道究竟是什么成分在起作用,而是認為精米中含有可以導致腳氣病的毒素,而米糠具有解毒作用。

1910年,日本化學家鈴木梅太郎從米糠中提取出了抗腳氣病酸(アベリ酸,Aberic acid),后來證明,它就是硫胺。

1911年,波蘭化學家卡西米爾.馮克在倫敦的李斯特研究所從米糠中得到了一種胺類的結晶,他認為這就是克里斯蒂安.艾克曼研究中米糠中治療腳氣病的成分。因為是胺類,所以被他命名為Vitamine,這也是維生素名稱的由來。

但是,人們發現卡西米爾.馮克得到的晶體對腳氣病并沒有很好療效,后來發現原來他得到的結晶主要是另一種維生素B族成員——煙酸。 1926年,曾經在艾克曼的實驗室工作過的兩位荷蘭化學家B. C. P. Jansen和W. Donath在羅伯特.威廉姆斯的幫助下得到了硫胺的真正結晶。威廉姆斯為它取了個正式的英文名稱:Thiamin,為了反映出它是一種胺,美國化學會將其改為Thiamine。

維生素B1的作用機制

維生素B1的活性形式

維生素B1在小腸上部可被吸收,吸收后的維生素B1在肝臟磷酸化。維生素B1的磷酸化形式包括硫胺素一磷酸(TMP)、硫胺素焦磷酸(TPP)以及硫胺素三磷酸(TTP)。在動物組織中游離的維生素B1及其磷酸化形式均以不同數量存在,以TPP最為豐富,約占維生素B1總量的80%,TTP占5%-10%,其余為游離的維生素B1和TMP。在動物體內,通過各種酶系統的作用,這四種形式的維生素B1都可以相互轉化,如圖所示

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維生素B1對糖代謝影響的機制

維生素B1主要以輔酶的形式發揮其生理功能。TPP是維生素B1的主要輔酶形式。它之所以具有輔酶的功能是由于TPP結構中噻唑環C-2上的氫可以解離成氫離子,因而負碳離子可以和A-酮酸的羰基碳結合,進一步脫去CO2,生成乙醛。

TPP對糖代謝具有重要作用。糖代謝的三個重要環節均依賴于TPP的輔酶作用: 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A;21三羧酸循環中糖和脂肪代謝產物A-酮戊二酸脫羧為琥珀酰輔酶A; 31作為轉酮酸激酶的輔酶。丙酮酸的氧化脫羧作用在動物體內是一個非常重要的反應,因為它產生乙酰輔酶A,這是被活化的二碳化合物,是糖入三羧酸循環的起始物。對于這個反應來說,除了焦磷酸硫胺素以外,還需要硫辛酸和輔酶I (NAD)。

A-酮戊二酸的氧化脫羧反應與丙酮酸相似,只是前者生成琥珀酰輔酶A。在磷酸戊糖循環中,焦磷酸硫胺素是轉酮反應的輔酶。從缺乏維生素B1的動物上取得紅血球,經過研究表明積累戊糖的這一循環受到了損傷。核酸合成中的戊糖以及脂肪酸合成中的NADPH都靠這個循環來提供。如果脂肪酸合成受阻,會影響神經細胞膜的完整性,從而影響運動員的運動能力。

維生素B1缺乏對神經系統影響的機制

糖類代謝進而可以影響脂類代謝,而脂質細胞膜的重要成分。如果維生素B1缺乏,脂質合成減少,就不能很好的維持髓鞘的完整性,從而導致神經系統病變,發生多發性神經炎。維生素B1缺乏還可以導致膽固醇合成障礙,原因是其關鍵的調節酶3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶活性降低。膽固醇也是細胞膜的主要成分之一,其合成障礙會影響神經細胞膜的完整性。此外,焦磷酸硫胺素能促進重要的神經介質乙酰膽堿的合成,抑制膽堿酯酶對乙酰膽堿分解。缺乏維生素B1時,乙酰膽堿合成減少,同時由于膽堿酯酶活性的增強,乙酰膽堿的分解加速,神經傳導不良,直接影響到消化系統的功能。如胃腸蠕動變慢,食物通過胃腸的時間延緩,消化酶分泌減少,消化機能減弱,引起食欲不振,消化不良,便秘等消化系統癥狀。這些都不利與運動員對能源物質(糖、脂、蛋白質)的吸收,甚至會影響其它營養素的吸收。

維生素B1缺乏對心臟功能的影響

維生素B1與心臟功能的關系也十分密切。實驗表明,短期缺乏維生素B1的動物,其心肌的緊張力和彈性大為降低,心律失常,補充維生素B1后尚可恢復。但如果長期缺乏維生素B1,心臟損害嚴重,最終可導致死亡。當人的膳食中缺乏維生素B1時,常會感到胸部脹懣、氣短、血壓低、心跳加快、脈搏緩慢。X射線透視可見心臟肥大,并常伴有小腿浮腫,漸及全身,還可發展為心力衰竭。

維生素B1缺乏病

腳氣病(beriberi)即維生素B1缺乏病(thiamine deficiency)。硫胺素是參與體內糖及能量代謝的重要維生素,其缺乏可導致消化、神經和心血管諸系統的功能紊亂。腳氣病臨床有三種類型即“干型”神經腳氣。后者多發生成年長者,伴有消耗癥狀,以神經系統異常為主?!皨雰盒汀眹乐?,表現為急性心血管癥狀,不及時救治可引起死亡。

硫胺素在谷物在外皮和胚芽中含量很豐富,谷物中的硫胺素約90%存在于該部分。如加式過度,去凈外皮和碾掉胚芽為主食的許多國家和地區,中國南方數省亦有類似報道,至今仍不斷有新的病例發生。誘發腳氣病的病因除谷的的加工不當外,淘米過分,烹調加熱時間過長,或加入蘇打都會造成硫胺素的損失及破壞。長期攝取大量碳水化物為主食而缺乏肉食及豆制品的不均衡膳食亦易致病。多種慢性疾病如厭食、哎呀使硫胺素攝入減少;慢性泄瀉、腸道寄生蟲癥可降低硫胺素在十二指腸及小腸的吸收;肝功能有損害時干擾硫胺素在體內的利用;甲狀腺功能亢進、感染、或高溫、劇烈運動、孕婦、授乳等條件下皆增加體內對硫胺素的需求,如無適當硫胺素的補充內對硫生腳氣病。常生食魚及貝類者則因其含硫胺素酶,可分解硫胺素亦為致病因素。醫源性硫胺素缺乏可見于靜脈營養而未補充硫胺素,有報告三周后可因硫胺素缺乏而產生頑固性乳酸血癥。

需要補充維生素B1人群

水溶性維生素。和所有 B 族維生素一樣,多余的維生素B1不會貯藏于體內,而會完全排出體外。所以,必須每天補充。 需要人群:

  • 食欲不振、胃腸疾病、頭發干枯、記憶力減退、抽筋(肌肉痙攣)說明您可能缺乏維生素 B 1 ;
  • 抽煙、喝酒、愛吃砂糖的人要增加維生素 B 1 的攝取量;
  • 妊娠、哺乳期或是服用避孕藥的女性需要大量的維生素 B 1 ;
  • 假如您在飯后需要服用胃酸抑制劑,那么您就會喪失這頓飯所攝取到的維生素 B 1 ;
  • 處于緊張狀態的人,如生病、焦慮、精神打擊、手術后等,不僅需要 B 1 ,而且需要 B 族中所有的維生素。

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維生素專題

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維生素相關條目:

參看

參考文獻

  • 維生素B1缺乏對運動能力的影響.安康師專學報.陜西師范大學體育學院運動生物學研究所.2003.6
  • 《生物化學》人民衛生出版社第七版醫學教材.查賜良主編