维生素B1是由一个含氨基的嘧啶环和一个含硫的噻唑环组成的化合物。维生素B1因其分子中含有硫和胺,又称硫胺素,也称抗脚气病因子、抗神经炎因子等,是维生素中最早发现的一种。
一、理化性质与体内分布
理化性质
维生素B1常以其盐酸盐的形式出现,为白色结晶,极易溶于水。1g 盐酸硫胺素可溶于1ml 水中,但仅1%溶于乙醇,不溶于其他有机溶剂。维生素B1固态形式比较稳定,在100℃时也很少破坏。水溶液呈酸性时稳定,在pH<5时,加热至120℃仍可保持其生理活性,在pH3时,即使高压蒸煮至140℃,1小时破坏也很少。在碱性环境中易被氧化失活,且不耐热,在pH>7的情况下煮沸,可使其大部分或全部破坏,甚至在室温下储存,亦可逐渐破坏。亚硫酸盐在中性及碱性介质中能加速硫胺素的谷物、豆类时,不宜用亚硫酸盐作为防腐剂,或以二氧化硫熏蒸谷仓。
体内分布
正常成年人体内维生素B1的含量约25~30mg,其中约50%在肌肉中。心脏、肝脏、肾脏和脑组织中含量亦较高。体内的维生素B1中80%以焦磷酸硫胺素 形式贮存, 10% 为三磷酸盐硫胺素,其他为单磷酸硫胺素。体内维生素B1的生物半衰期为9~18 天,如果膳食中缺乏维生素B1,在1~2 周后人体组织中的维生素B1含量就会降低,因此,为保证维持组织中的正常含量,需要定期供给。
二、生理功能与缺乏
1.构成辅酶,维持体内正常代谢
维生素B1在硫胺素焦磷酸激酶在作用下,与三磷酸腺苷结合形成TPP。TPP是维生素B1的活性形式,在体内构成а-酮酸脱氢酶体系和转酮醇酶的辅酶。
2.抑制胆碱酯酶的活性,促进胃肠蠕动
维生素B1可抑制胆碱酯酶对乙酰胆碱的水解。乙酰胆碱有促进胃肠蠕动作用。维生素B1缺乏时胆碱酯酶活性增强,乙酰胆碱水解加速,因而胃肠蠕动缓慢,腺体分泌减少,食欲减退。
3.对神经组织的作用
维生素B1对神经组织的确切作用还不清楚。只是发现在神经组织以TPP含量最多,大部分位于线粒体,10%在细胞膜。目前认为硫胺素三磷酸酯可能与膜钠离子通道有关,当TTP 缺乏时渗透梯度无法维持,引起电解质与水转移。
维生素B1缺乏
如果维生素B1摄入不足或机体吸收利用障碍,以及其他各种原因引起需要量增加等因素,能引起机体维生素B1缺乏。维生素B1缺乏引起的疾病称脚气病,临床上根据年龄差异分为成人脚气病和婴儿脚气病。
三、吸收与代谢
食物中的维生素B1有3种形式:即游离形式、硫胺素焦磷酸酯和蛋白磷酸复合物。结合形式的维生素B1在消化道裂解后被吸收。吸收的主要部位是空肠和回肠。浓度高时为被动扩散,浓度低时为主动吸收。主动吸收时需要钠离子及ATP,缺乏钠离子及ATP酶可抑制其吸收。大量饮茶会降低肠道对维生素B1的吸收。酒中含有抗硫胺素物质,摄入过量,也会降低维生素B1的吸收和利用。此外叶酸缺乏可导致吸收障碍。
维生素B1进入小肠细胞后,在三磷酸腺苷作用下磷酸化成酯,其中约有80%磷酸化为TPP,10%磷酸化为TTP,其余为TMP。在小肠的维生素B1被磷酸化后,经门静脉被运送到肝脏,然后经血转运到各组织。
血液中的硫胺素约90%存在于血细胞中,其中90%在红细胞内。血清中的硫胺素有20%~30%与白蛋白结合在一起。
维生素B1由尿排出,不能被肾小管再吸收,由尿排出的多为游离型,尿中维生素B1的排出量与摄入量有关。在热环境中,汗中排出的维生素B1可达90~150μg/L。如果每天摄入的维生素B1超过0.5~0.6mg,尿中排出量随摄入量的增加而升高,并呈直线关系,但当维生素B1摄入量高至一定量时,其排出量即呈较平稳状态,此时可见一折点,可视为营养素充裕的标志。此折点受劳动强度和环境因素影响。
四、过量危害与毒性
由于摄入过量的维生素B1很容易从肾脏排出,因此罕见人体维生素B1的中毒报告。有研究表明,每日口服500mg,持续1个月,未见毒性反应。但也有资料显示如摄入量超过推荐量的100倍,发现有头痛、抽搐、衰弱、麻痹、心律失常和过敏反应等症状。
五、营养状况评价
人体维生素B1的营养状况,可通过膳食调查、尿排出量、红细胞转酮醇酶活性等方法进行评价。
膳食调查
通过膳食调查,可了解维生素B1的摄入量。体格检查可发现有无维生素B1缺乏的临床表现。
尿中硫胺素排出量
1.负荷试验
成人一次口服5mg硫胺素后,收集测定4小时尿硫胺素排出量。评价标准:<100μg为缺乏,100g~200μg为不足,>200μg为正常。
2.克肌酐尿硫胺素排出量
由于尿肌酐具有排出速率恒定及不受尿量多少影响的特点,因此可用相当于含1g肌酐的尿中硫胺素排出量的多少,来反映机体的营养状况。以维生素B1μg/g 肌酐表示。成人评价标准:<27 为缺乏,27~66 为不足,>66 为正常。
3.全日尿硫胺素排出量
收集测定24 小时尿。评价标准:<50μg/d 为缺乏,50~150μg/d 为不足,>150μg/d 为正常。
红细胞转酮醇酶活性系数或称ETK-TPP 效应
一般认为TPP>15%为不足,>25%为缺乏。由于维生素B1缺乏早期就可见转酮醇酶活力下降,故此法是目前评价维生素B1营养状况的较可靠的方法。
六、需要量与膳食参考摄入量
由于硫胺素在能量代谢,尤其是碳水化合物代谢中的重要作用,其需要量常取决于能量的摄入,因此传统上按每4184kJ能量消耗为单位,来确定维生素B1的需要量。但目前认为用每日摄入量表示,能更好地评价维生素B1的营养状况。
我国王成发等采用缺乏补充法研究结果显示,成年男子每日维生素B1摄入量在1.2mg以下时,每日尿中的平均排出量与摄入量呈直线关系,当摄入量高于1.2mg时,排出量维持在平稳状态,在摄入量1.2mg时出现折点。在尿负荷试验也显示出类似结果,据此认为1.2mg为最低需要量。国外研究认为,男性最低需要量为1.22mg,女性为1.03mg,与我国研究结果类似。
根据国内外研究结果,2000年中国营养学会的《中国居民膳食营养素参考摄入量》提出,成年男女的RNl分别为1.4mg/d 和1.3mg/d,UL为50mg/d。
七、食物来源
维生素B1广泛存在于天然食物中,但含量随食物种类而异,且受收获、贮存、烹调、加工等条件影响。最为丰富的来源是葵花子仁、花生、大豆粉、瘦猪肉;其次为粗粮、小麦粉、小米、玉米、大米等谷类食物;鱼类、蔬菜和水果中含量较少。
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