營養(yǎng)學(xué)/維生素B2

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臨床營養(yǎng)學(xué)

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5.7.1　結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

維生素B₂又名核黃素（Riboflavin,VB₂），它是核醇與7，8-二甲基異略嗪的縮合物（圖5-1`6）；為黃褐色針狀結(jié)晶，溶解度較小，在27.5℃時(shí)溶解度為12mg%。核黃素5-磷酸較易溶解，二者在堿性溶性液及光照下均易分解，其熒光由于三位亞氨基。光分解側(cè)鏈可得光色素、光黃素及甲酰甲基黃素。在消化道內(nèi)，腸內(nèi)微生物也可將其分解為甲酰甲基黃素等（圖5-170。

維生素B2結(jié)構(gòu)式

圖5-16 維生素B₂結(jié)構(gòu)式

植物能合成核黃素，動(dòng)物一般不能合成，必須由食物供給，但在哺乳動(dòng)物腸道中的微生物可以合成并為動(dòng)物吸收，但其量甚微，不能滿足需要。

核黃素的輔酶有二種形式；即黃素單核苷酸（FMN）和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）（圖 5-18）。

5.7.2　代謝

核黃素或其輔酶在食物中與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物——黃素蛋白，從乳、蛋中得來后，經(jīng)消化道內(nèi)蛋白酶、焦磷酸酶水解為核黃素。有些黃素蛋白釋放出8α-氨基酸（半胱氨酸或組氨酸）核黃素可以吸收，但無生物效用。

人在小腸近端吸收核黃素。正常人吸收迅速，吸收量與劑量成比例，直到攝取量為25mg時(shí)都很穩(wěn)定。核黃素與其他食品一起攝入，增加其吸收。腸胃道功能紊亂及膽管阻塞都可導(dǎo)致吸收不良。維生素B₂在大腸內(nèi)也可吸收、吸收的機(jī)理因劑量大小而異，低劑量時(shí)為主動(dòng)吸收，需要Na⁺。在劑量為0.2ugmol時(shí)，有最大的吸收率，大劑量時(shí)為擴(kuò)散吸收。

核黃素5-磷酸的分解產(chǎn)物

圖5-17 核黃素5-磷酸的分解產(chǎn)物

維生素B₂都是以輔酶形式存在于血、組織及體液中，從血流到組織（如肝）細(xì)胞中，游離式的核黃素，才能透過細(xì)胞膜到細(xì)胞內(nèi)。核黃素類似物如半乳糖黃素及核黃黃素，可能阻止維生B₂在黃素激酶（Flavokinase）作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)镕MN。這種激酶存于許多細(xì)胞漿內(nèi)，但在肝及小腸內(nèi)的活力特別高。黃素激酶作用時(shí)需要ATP及二價(jià)陽離子，它也作于維生素B₂的類似物，氨基酸的衍生物為干擾劑。維生素B₂除掉側(cè)鏈后生成物，如光黃素都是干擾劑。

FAD是由FMN通過FAD合成酶作用形成的。此酶廣泛存在于組織的胞漿內(nèi)，也需要ATP二價(jià)陽離子，F(xiàn)MN及其類似物都可作為底物、異核黃素干擾其活力，對FMN及FAD有拮抗作用。維生素B₂缺乏及甲狀腺過多時(shí)，F(xiàn)AD合成酶活力增加。

水解FMN及FAD的酶廣泛存在各組織中。FMN磷酶在堿性或酸性中都能作用，在肝中酸性磷酸對FMN的作用較強(qiáng)，在維生素B₂缺乏時(shí)，并不影響FMN磷酸酶的活力。FAD焦磷酸酶也能促使FAD水解。它在肝病病人的血清中升高。

維生素B₂經(jīng)腎小球濾過，可在腎小管中再吸收。在血清維生素B₂濃度低時(shí)，尿排出量較少，為一常數(shù)。但血清維生素B₂達(dá)到1μg.ml^-1時(shí)，排出增多。維生素B₂攝取量愈小，體內(nèi)儲(chǔ)存百分率愈大。給予大鼠55μg¹⁴C-一維生素B₂，10%的¹⁴C從尿中排出，3%在大便中排出，1%從呼吸道以CO₂形式排出。但如劑量增加（15μg.ml^-1飼料），10%¹⁴C從便中排出。所以核黃素主要從尿中以游離式排出。腸道細(xì)菌分解的僅為一小部分，而且環(huán)狀部比較穩(wěn)定，僅側(cè)鏈分解。維生素B₂在體內(nèi)的轉(zhuǎn)換率與劑量大小有關(guān)，大鼠正常劑量時(shí)，每日排出15～20μg維生素B₂，生物半壽期為16日，劑量大時(shí)排出多，生物半壽期也短。

大鼠皮下注射6倍正常劑量的標(biāo)記維生素B₂，1h后，腎、小腸及肝有最高放射活性。腹腔注射后，其分泌情況與皮下注射者一樣，但肝中之量非常高。FMN在腸中合成，F(xiàn)AD在腎中及肝中合成。其合成放射活性維生素B₂＞FMN＞FAD，說明了合成的次序。如腹腔內(nèi)注射中等劑量，量高放射活性在肝及腎中，其次為腸，再次為其他組織，而血中最低。在肝中主要為FAD。皮下注射正常劑量，1.5h后，肝中有17%的放射活性。其中80%為FAD。

核黃素嘌呤二核苷酸（FAD）

圖5-18 核黃素嘌呤二核苷酸（FAD）

5.7.3　生理功能

維生素B₂是維持動(dòng)物正常生長所必需的因素，嚴(yán)重缺乏時(shí)生長停頓。有些局部損害，如在口角處因維生素B₂的缺乏而發(fā)生糜爛。在懷孕時(shí)，如維生素B₂缺乏，可致畸胎，但在人類尚未發(fā)生這種情況。動(dòng)物試驗(yàn)證明有些白內(nèi)障與維生素B₂缺乏有關(guān)，可用FAD預(yù)防。

維生素B₂主要功能是構(gòu)成體內(nèi)許多黃素酶中的輔酶（FMN，F(xiàn)AD）。這些酶為電子傳遞系統(tǒng)中的氧化酶及脫氫酶（圖5-19），前者將還原型的輔酶與分子氧直接起作用，生成過氧化氫，作用較快。后者所催化的反應(yīng)是從底物上將一雙氫原子直接遞給FMN或FAD，形成還原型的FMNH₂或FADH₂，它們的脫氫仍需呼吸鏈上的其他因素，不能直接被分子氧所氧化，作用緩慢。在緩慢。在呼吸鏈上FMNH或FADH氧化能力比NADPH要強(qiáng)一引起，它可以直接與氧作用，而NAPH只能間接與氧作用。FMN或FAD常常是接受NADPH遞給的氫使其變成FMNH或FADH。

黃素酶的作用

圖5-19 黃素酶的作用

黃素蛋白處于氧化狀態(tài)時(shí)，在波長370及450nm處，有較寬的吸收峰；處于還原態(tài)時(shí)，在450nm的峰消失。有些黃素蛋白除含黃核苷酸外，還含有金屬離子（如鐵、鉬、鋅），也是這些酶所需要的。

琥珀酸脫氫酶中的組氨酸

圖5-20 琥珀酸脫氫酶中的組氨酸

FMN或FAD與酶蛋白結(jié)合，一般是通過 8位上的亞甲基與酶蛋白上的半胱酸、組氧酸或氨酸相聯(lián)結(jié)。（圖5-20）。維生素B₂輔酶有三種功能形式圖5-21。

（1）以維生素B₂為輔酶的氧化酶可分為下列類型：

① 黃素接受電子后又被氧化形成H₂O₂如葡萄糖氧化酶。

維生素B2輔酶三種功能形式

圖5-21 維生素B₂輔酶三種功能形式

D-葡萄糖+O₂→D-葡萄糖內(nèi)酯+H₂O₂

② 形成底物-酶復(fù)合體并繼續(xù)繼續(xù)形成中間體，直到與O₂作用后，此底物脫氫與復(fù)合體分開，如d,1-氨基酸氧化酶。中間體可能為輔酶與底物相偶聯(lián)，與O₂作用后，亞氨基酸水解為α-酮酸及氨，并生成氧化型的酶及H₂0₂。

③黃嘌呤氧化酶更為復(fù)雜，有二個(gè)活動(dòng)點(diǎn)，一個(gè)活動(dòng)點(diǎn)有1個(gè)Mo原子與二個(gè)Fe-S中心，F(xiàn)e-S中心為了維持Mo在氧化狀態(tài)，另一活動(dòng)點(diǎn)為FAD分子。底物首先與氧化Mo（6價(jià)）作用，再與FAD作用形成FADH₂形成FADH₂，最后與氧化作用形成H₂O₂。

黃嘌呤+H₂O₂+O₂→尿酸+H₂O₂

④混合功能氧化酶（黃素單氧化酶），如此類酶催化氧分子中的一個(gè)氧原子到底物中去另一個(gè)原子形成水。如底物本身供給電子以水者叫做內(nèi)部黃素氧化酶，其反應(yīng)式如下：其中-XH可為-OH或-NH₂。

如果由NADPH（或NADH）作為還原劑以形成水者，叫做外部黃素氧化酶，一些芳香族化合物的羧基化（如肝犬尿氨酸羧化酶）需要此酶，反應(yīng)式如下：

AH+NAD（P）H+H⁺+O₂→A-OH+H₂O+NAD（P）⁺（AH為底物）

實(shí)際上這些羧基化酶的輔酶（核黃素部分）先氧化為氧化型者，則與NAD（P）H作用又還原為還原型者。

⑤微粒體混合功能氨氧化酶，此酶在肝微粒體中，其底物為半胱胺，氧化為胱胺，除黃素蛋白外，還需要NADPH及氧的參加，此反應(yīng)產(chǎn)生-S-S-以合成蛋白的雙硫鍵。

（2）維生素B₂脫氫酶。無金屬黃素蛋白的脫氫酶，包括有二氫硫辛酰胺脫氫酶（dihydro lipoamide dehydrogenase）、麥胱甘肽還原酶（glutathione reduetase）、硫氧還蛋白還原酶（thioredoxin reductase）、NADH-細(xì)胞色素b₃還原酶（NADH-cyutochrome b₂reductase）及NAD（P）H-細(xì)胞色素P₄₅₀還原酶（NAD（P）H-cytoehrome P-450reductase）前三者為NAD（P）雙硫氧化原酶系統(tǒng)（圖5-22）。

NADH-細(xì)胞色b₃還原酶催化NADH的H轉(zhuǎn)移至FAD而形成FADH₂再將電子轉(zhuǎn)移到氧化型細(xì)胞色素b₃上將其還原，NADPH-細(xì)胞色素P₄₅₀還原酶電子供體為NADPH，但還有一分子FAD及一個(gè)分子FMN，微粒體中NADPH-細(xì)胞色素C還原酶包括2個(gè)分子FAD。

FAD-雙硫氧化還原酶系統(tǒng)

圖5-22 FAD-雙硫氧化還原酶系統(tǒng)

含金屬的黃素蛋白脫氫酶數(shù)量很多，包括呼吸鏈中含有NAD（P）H的脫氫酶，其中研究較多者為NADH脫氫酶及琥珀酸脫氫酶，因其與氧化磷酸化有聯(lián)系。琥珀酸脫氫酶與FAD及2個(gè)Fe-S中心偶聯(lián)，再與輔酶Q相聯(lián)。NADH-輔酶Q脫氫酶每個(gè)FMN有4個(gè)Fe-S中心，每個(gè)中心有2～4個(gè)鐵原子，NADH還原黃素蛋白，然后將電子傳遞到離NAD相近Fe-S中心，再傳遞到與輔酶Q相近的Fe-S中心，最后傳遞到輔酶Q上。

另外在線粒體中有溶解的FAD蛋白，它把細(xì)菌可以合成維生素B₂，但為量不多，主要尚須依賴食物中供給。牛奶、雞蛋含維生素B₂比較豐富，綠色蔬菜中也有，但植物性食品的維生素B₂含量不高。我國以植物性食品為主，維生素B₂攝取量偏低。維生素B₂熱較穩(wěn)定，但在光的影響下，易于破壞。牛奶中的維生素B₂暴露在光中，在不正常味道發(fā)生前，光分解就已發(fā)生。放置在光中4h，維生素B₂損失約71%，烹調(diào)損失較小，但如將烹調(diào)水廢棄，溶于水的維生素B₂遭到損失。將維生素B₂混入食物中，在儲(chǔ)藏過程也比較穩(wěn)定。在室溫中，充氨密封條件下，儲(chǔ)存1～2年，還能保存50%以上。

5.7.5　需要量

（1）營養(yǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo) 一般仍以尿中維生素B₂排出量、紅細(xì)胞維生素B₂含量及紅細(xì)胞麥胱甘胱還原酶活力等為維生素B₂的營養(yǎng)指標(biāo)，其中較為靈敏者為紅細(xì)胞麥胱甘肽還原酶。大鼠肝及器官中都有磷吡哆胺氧化酶（pyridoxamine 5'-phosphate oxidase），如大鼠缺乏維生素B₂，此酶活力有改變，缺乏4周時(shí)達(dá)到嚴(yán)重缺乏程度，此酶活力也降至最低值，這個(gè)指標(biāo)仍在動(dòng)物試驗(yàn)階段。

（2）需要量從我國維生素B₂需要量的試驗(yàn)結(jié)果來看，每日取量0.70～1.16mg者，試驗(yàn)期共計(jì)10周，舌面乳頭漸趨扁平、光滑甚或萎縮，但無其他缺乏癥象。攝取量12.53mg組，尿排出量上升，根據(jù)其轉(zhuǎn)折點(diǎn)計(jì)算相當(dāng)1.2mg攝取量，所以以此為最低需要量，1.5mg為適宜要量。這與Horwitt綜合其他作者之結(jié)果是一致的。他認(rèn)為每日取量的0.8～0.9mg2年久，并無缺乏癥象的出現(xiàn)，從尿排出量來看，攝取量1.2mg,維生素B₂在組織中可能有少量儲(chǔ)存。攝取量0.55～1.10mg.d^-1尿中維生素B₂排出量為攝取量的10%，每日取量1.3mg或更高時(shí)，排出量大于20%。

維生素B₂的需要量與熱量及勞動(dòng)強(qiáng)度沒有關(guān)系，但與蛋白質(zhì)需要量有關(guān)系，生長迅速，創(chuàng)傷恢復(fù)，懷孕與哺乳期蛋白質(zhì)需要增加，維生素B₂需要量也增加。供應(yīng)量嬰兒每日～0.6mg,兒童0.6～1.2mg，成人1.3～1.7mg，孕婦及乳母1.8～2.0mg。治療劑量為一次mg或一次mg.d^-1,每日3次，由于維生素B₂不易溶解，如期望治療效果快一些，可用肌肉注射25mg維生素B₂。為了預(yù)防我國維生素B₂缺乏，以維生素B₂月桂酸酯150mg（相當(dāng)于75mg維生素B₂）油針劑肌肉注射，由于釋放緩慢，注射一次可維持成人維生素B₂正常達(dá)2～3月久。