维生素B1

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维生素B1,又称硫胺素抗神经炎素,也有人称抗神经炎因或抗脚气病因子,是最早发现的维生素之一。分子式C12H17ClN4OS。它是人体必需的13种维生素之一,是一种水溶性维生素,属于维生素B族,在人体中以辅酶形式参与糖类的分解代谢,有保护神经系统的作用,还可以促进肠胃蠕动,提高食欲。

硫胺不够稳定,遇热、紫外线、氧气都会发生化学反应,分解或变质。硫胺可以溶于水,不溶于醇等有机溶剂。常温下在pH为3.5的水溶液中稳定,而在中性和碱性溶液中会发生分解。通常会被制作为盐酸盐(C12H18Cl2N4OS,CAS No.67-03-8)、硝酸盐(C12H17N5O4S,CAS No.532-43-4)等较稳定的形式来使用。

目录

来源

它主要存在于种子外皮及胚芽中,米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最丰富,此外,白菜、芹菜及中药防风、车前子也富有维生素B1。

维生素B1来源.jpg

维生素B1的发现历史

硫胺的发现和脚气病成因的探索密切相关,脚气病是一种曾经在亚洲地区较普遍的维生素缺乏症,症状有下肢浮肿等。

公元六百年左右,中国中医孙思邈研究出了使用防己细辛犀角蓖麻叶蜀椒防风吴茱萸等富含硫胺成分的中药治疗脚气病的药方。1882年,日本海军医生高木兼宽也发现通过改良饮食结构可以预防脚气病的发生。1886年荷兰医生克里斯蒂安.艾克曼在印度尼西亚发现米糠可以治疗脚气病,并因此获得了1929年诺贝尔生理学或医学奖,但是他当时并不知道究竟是什么成分在起作用,而是认为精米中含有可以导致脚气病的毒素,而米糠具有解毒作用

1910年,日本化学家铃木梅太郎从米糠中提取出了抗脚气病酸(アベリ酸,Aberic acid),后来证明,它就是硫胺。

1911年,波兰化学家卡西米尔.冯克在伦敦的李斯特研究所从米糠中得到了一种胺类的结晶,他认为这就是克里斯蒂安.艾克曼研究中米糠中治疗脚气病的成分。因为是胺类,所以被他命名为Vitamine,这也是维生素名称的由来。

但是,人们发现卡西米尔.冯克得到的晶体对脚气病并没有很好疗效,后来发现原来他得到的结晶主要是另一种维生素B族成员——烟酸。 1926年,曾经在艾克曼的实验室工作过的两位荷兰化学家B. C. P. Jansen和W. Donath在罗伯特.威廉姆斯的帮助下得到了硫胺的真正结晶。威廉姆斯为它取了个正式的英文名称:Thiamin,为了反映出它是一种胺,美国化学会将其改为Thiamine。

维生素B1的作用机制

维生素B1的活性形式

维生素B1在小肠上部可被吸收,吸收后的维生素B1在肝脏磷酸化。维生素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)。在动物组织中游离的维生素B1及其磷酸化形式均以不同数量存在,以TPP最为丰富,约占维生素B1总量的80%,TTP占5%-10%,其余为游离的维生素B1和TMP。在动物体内,通过各种酶系统的作用,这四种形式的维生素B1都可以相互转化,如图所示

维生素B1转化图.jpg

维生素B1对糖代谢影响的机制

维生素B1主要以辅酶的形式发挥其生理功能。TPP是维生素B1的主要辅酶形式。它之所以具有辅酶的功能是由于TPP结构中噻唑环C-2上的氢可以解离成氢离子,因而负碳离子可以和A-酮酸的羰基碳结合,进一步脱去CO2,生成乙醛。

TPP对糖代谢具有重要作用。糖代谢的三个重要环节均依赖于TPP的辅酶作用: 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A;21三羧酸循环中糖和脂肪代谢产物A-酮戊二酸脱羧为琥珀酰辅酶A; 31作为转酮酸激酶的辅酶。丙酮酸的氧化脱羧作用在动物体内是一个非常重要的反应,因为它产生乙酰辅酶A,这是被活化的二碳化合物,是糖入三羧酸循环的起始物。对于这个反应来说,除了焦磷酸硫胺素以外,还需要硫辛酸和辅酶I (NAD)。

A-酮戊二酸的氧化脱羧反应与丙酮酸相似,只是前者生成琥珀酰辅酶A。在磷酸戊糖循环中,焦磷酸硫胺素是转酮反应的辅酶。从缺乏维生素B1的动物上取得红血球,经过研究表明积累戊糖的这一循环受到了损伤。核酸合成中的戊糖以及脂肪酸合成中的NADPH都靠这个循环来提供。如果脂肪酸合成受阻,会影响神经细胞膜的完整性,从而影响运动员的运动能力。

维生素B1缺乏对神经系统影响的机制

糖类代谢进而可以影响脂类代谢,而脂质细胞膜的重要成分。如果维生素B1缺乏,脂质合成减少,就不能很好的维持髓鞘的完整性,从而导致神经系统病变,发生多发性神经炎。维生素B1缺乏还可以导致胆固醇合成障碍,原因是其关键的调节酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶活性降低。胆固醇也是细胞膜的主要成分之一,其合成障碍会影响神经细胞膜的完整性。此外,焦磷酸硫胺素能促进重要的神经介质乙酰胆碱的合成,抑制胆碱酯酶对乙酰胆碱分解。缺乏维生素B1时,乙酰胆碱合成减少,同时由于胆碱酯酶活性的增强,乙酰胆碱的分解加速,神经传导不良,直接影响到消化系统的功能。如胃肠蠕动变慢,食物通过胃肠的时间延缓,消化酶分泌减少,消化机能减弱,引起食欲不振消化不良便秘等消化系统症状。这些都不利与运动员对能源物质(糖、脂、蛋白质)的吸收,甚至会影响其它营养素的吸收。

维生素B1缺乏对心脏功能的影响

维生素B1与心脏功能的关系也十分密切。实验表明,短期缺乏维生素B1的动物,其心肌的紧张力和弹性大为降低,心律失常,补充维生素B1后尚可恢复。但如果长期缺乏维生素B1,心脏损害严重,最终可导致死亡。当人的膳食中缺乏维生素B1时,常会感到胸部胀懑、气短、血压低、心跳加快、脉搏缓慢。X射线透视可见心脏肥大,并常伴有小腿浮肿,渐及全身,还可发展为心力衰竭

维生素B1缺乏病

脚气病(beriberi)即维生素B1缺乏病(thiamine deficiency)。硫胺素是参与体内糖及能量代谢的重要维生素,其缺乏可导致消化、神经和心血管诸系统的功能紊乱。脚气病临床有三种类型即“干型”神经脚气。后者多发生成年长者,伴有消耗症状,以神经系统异常为主。“婴儿型”严重,表现为急性心血管症状,不及时救治可引起死亡。

硫胺素在谷物在外皮和胚芽中含量很丰富,谷物中的硫胺素约90%存在于该部分。如加式过度,去净外皮和碾掉胚芽为主食的许多国家和地区,中国南方数省亦有类似报道,至今仍不断有新的病例发生。诱发脚气病的病因除谷的的加工不当外,淘米过分,烹调加热时间过长,或加入苏打都会造成硫胺素的损失及破坏。长期摄取大量碳水化物为主食而缺乏肉食及豆制品的不均衡膳食亦易致病。多种慢性疾病如厌食、哎呀使硫胺素摄入减少;慢性泄泻、肠道寄生虫症可降低硫胺素在十二指肠及小肠的吸收;肝功能有损害时干扰硫胺素在体内的利用;甲状腺功能亢进、感染、或高温、剧烈运动、孕妇、授乳等条件下皆增加体内对硫胺素的需求,如无适当硫胺素的补充内对硫生脚气病。常生食鱼及贝类者则因其含硫胺素酶,可分解硫胺素亦为致病因素。医源性硫胺素缺乏可见于静脉营养而未补充硫胺素,有报告三周后可因硫胺素缺乏而产生顽固性乳酸血症。

需要补充维生素B1人群

水溶性维生素。和所有 B 族维生素一样,多余的维生素B1不会贮藏于体内,而会完全排出体外。所以,必须每天补充。 需要人群:

维生素B1补.jpg

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