維生素

Vitamins

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維生素

• 維生素包括多種的有機化合物，其為營養上必需的微量營養素。

• 維生素在體內以下列方式作用：a) 作為輔酶或其先質(菸鹼酸、噻胺、核黃素、生物素、泛酸、維生素B6、維生素B12 及葉酸) 。

b) 作為抗氧化防禦系統的成分(抗壞血酸、一些類胡蘿蔔素及維生素E)。

c)作為基因調節的因子 (維生素A、D及潛在的一些因子)。

d) 在特定功能上作用如維生素A的視覺作用、抗壞血酸在多種羥基化反應及維生素K在特定的羧羥基化反應。

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維生素• 因為維生素在食品中算是少量的成分，在加工時如切割、殺菁、使用化學藥品會損失且在儲藏時易變質，所以重要的是由降低水萃(溶出)及減少化學反應如氧化或與其他食品成分的反應而儘量保留維生素。

• 維生素可由作用為還原劑、自由基清除劑、褐變反應的反應物及香味先質而影響食品化學本質。

• 維生素A、D和B6的潛在毒性發生在營養補充物的過量攝取。

• 高溫、短時(HTST)的條件較傳統熱加工在相同的熱迫性下可使維生素降解更少(基於微生物的去活化)。

• 某些組份的組合也可增強一些營養素的保留，如天然抗氧化劑的存在會保留許多維生素。

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維生素安定性

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維生素

• 食品中營養素的添加：a) 重建(Restoration)：添加以復原關鍵營養素的原來濃度。

b) 增強(Fortification)：添加一定量的某營養素而使該食品成為該營養素的良好來源。

c) 強化(Enrichment)：根據標準或如US FDA的法規而添加特定量的營養素。

d) 營養強化(Nutrification)：添加任何營養素至食品的一般總稱。

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國人膳食營養素參考攝取量修訂第七版(Dietary Reference Intakes，DRIs)

中華民國100年修訂

營養素 單位 19 - 30歲 維生素C 毫克 (mg) 100 鈣 毫克 (mg) 1000

身高 公分 (cm) 171 159 維生素B1 毫克 (mg) 1.2 0.9 磷 毫克 (mg) 800

體重 公斤 (kg) 52 維生素B2 毫克 (mg) 1.3 1.0 鎂 毫克 (mg) 380 320

熱量 大卡 (kcal) 1850/27001450/2100

菸鹼素 毫克 (mg NE) 16 14 鐵 毫克 (mg) 10 15

維生素B6 毫克 (mg) 1.5 1.5 鋅 毫克 (mg) 15 12

蛋白質 公克 (g) 60 50 維生素B12 微克 (μg) 2.4 碘 微克 (μg) 140

維生素A 微克 (μg RE) 600 500 葉酸 微克 (μg) 400 硒 微克 (μg) 55

維生素D 微克 (μg) 40 IU D3

5 膽素 毫克 (mg) 450 390 氟 毫克 (mg) 3.0

維生素E 毫克 ( mg α-TE)

12 生物素 微克 (μg) 30.0

維生素K 微克 (μg) 120 90 泛酸 毫克 (mg) 5.010

維生素

• 影響維生素生物有效性的因子：a) 飲食的組成=>影響腸道運送時間。b) 維生素的形式=>不同於吸收的速率與程度及轉換成可代謝活性形式或代謝功能性的簡便性。

c) 飲食的成分與維生素間的交互作用(如蛋白質、澱粉、膳食纖維、脂質) =>腸道維生素吸收的干擾。

• 食品維生素變異/損失的一般致因：a) 自採收後開始，所有食品不可避免地經歷維生素的損失=>大部分加工、保存和處理方法意在降地維生素損失。

b) 在殺菁和熱加工期間採用高溫、短時處理改進不穩定營養素的保留。

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維生素• 營養價值不可避免的損失發生在採收後食品的

處理、烹煮、加工及保存。• 營養素的損失常發生在熱加工程序，而處理意

於提供保存穩定的產品。• 如此損失常包括化學降解和溶出。• 維生素保留的最適化：a) 使用酸化劑，若與產品相容時，可促進噻胺和

抗壞血酸的安定性。b) 降低pH值會降低葉酸的安定性。c) 在減少氧氣暴露和過量的液體之烹煮或商業加

工可避免許多維生素的氧化及維生素與礦物質萃出(溶出)。

d) 先洗再切，或減少蔬菜截切的次數。13

脂溶性維生素

• 維生素A• 類胡蘿蔔素• 維生素D• 維生素E• 維生素K• 維生素F (必需脂肪酸)：1) 亞麻油酸(C18:2)2) 次亞麻油酸(C18:3)3) 花生油酸(C20:4)。

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脂溶性維生素

• 維生素A：視網醇( retinol) 和其相關化合物及類胡蘿蔔素。

• 維生素活性為視網醇(A醇)的形式或其酯(A酯)、視網醛(A醛)及較少活性的視網酸(A酸)。

• 維生素A為多種順式(cis)及反式(trans)的異構物，全反式的活性較高。

• 胡蘿蔔素(carotene)在體內可轉變成維生素A，稱為原維生素A，包括、、和玉米黃素(cryptoxanthine)、角黃素(canthaxathin)、蝦紅素(astacene)和茄紅素(lycopene) 。

• 維生素A的降解與不飽和脂質的氧化降解同步，同樣受到自由基的直接或間接作用。

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脂溶性維生素-胡蘿蔔素和其他類胡蘿蔔素在降O2濃度(

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維生素

D

合成

21 (Holick, 2006)

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維生素D

合成

脂溶性維生素• 維生素E：包括-、-、-和-tocopherol (生育酚)及tocotrienol。為淡黃色、非極性的油狀物，其中型在食品加工上常被利用作為抗氧化劑。

• 植物油含維生素E較多，蔬菜以深綠色含量較高，小麥胚芽含量也甚豐。

• 當未酯化時，生育酚和tocotrienols可作為抗氧化劑=> 藉供給酚性H和電子而平息自由基。

• 生育酚為所有生物膜的天然成分即被認為藉其抗氧化活性而安定膜。

• -生育醯基乙酸酯(tocopheryl acetate)無抗氧化活性且不展現維生素E活性及在體內可因酵素水解酯的作用而能展現活性。

• 生育酚可賦予不飽和植物油的安定性。生物效力： > > > ；抗氧化效力： > > > 。

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脂溶性維生素

• 維生素K：為1,4-萘醌(1,4-naphthoquinone)的衍生物，有未取代形式(menadione)、植物來源的K1(phylloquinones)和腸內細菌合成不同鏈長的K2(menaquinones) 。

• 維生素K缺乏是很少見的，若有時則與吸收不良症候群或與使用藥理抗凝血劑有關。

• 維生素K：為抗出血(antihaemorrhagic)維生素，黃色結晶或粉狀物，受光照易破壞，最重要的生理機能是促成肝臟中凝血酶元(prothrombin)的合成，所以與血液凝固有關，食物的來源主要存在綠色蔬菜中，其他如肝臟、肉類亦有。

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水溶性維生素

• 維生素C• 維生素B群：具體內輔酶的功能。1）維生素B1 2）維生素B23）菸鹼酸 4）維生素B65）泛酸 6）生物素7）葉酸 8）維生素B129）其他維生素B群：膽鹼、肌醇及維生素L。• 其他水溶性維生素：泛醌、類脂酸、乳清酸、肉酸、對胺基苯甲酸、維生素P、維生素U。

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水溶性維生素

• 維生素C：抗壞血酸(ascorbic acid)，為酸性、高度極性和水溶性的，及其還原性質主要在2,3-烯二醇部分。

• 在弱酸環境下較穩定外，其餘狀況極易被破壞。食物中深綠色蔬菜及柑橘類水果含量豐富。

• L-抗壞血酸(AA)和L-去氫抗壞血酸 (DHAA)具維生素C活性，而L-異抗壞血酸和D-AA不具維生素C活性(無營養價值)。

• L-異抗壞血酸和D,L-AA可作為食品組份，因為其還原和抗氧化活性。

• 脂肪酸酯如抗壞血醯基棕櫚酸酯和AA乙縮醛為脂溶性的及可在脂質環境中提供直接的抗氧化作用。

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水溶性維生素• 抗壞血酸在食品中的功能：

a) 作為必需營養素，b)作為食品組份/添加物，因為其還原和抗氧化活性，c) 由還原o-醌而抑制酵素性褐變，d) 在麵糰調整劑中提供還原作用，e)由還原作用、自由基和O清除而保護一些會氧化的化合物(如葉酸)，f) 在醃肉中抑制亞硝胺形成及g) 還原金屬離子。

• 抗壞血酸的抗氧化角色：a)清除單態O，b)還原O-和C-為中心的自由基，c)抗壞血酸的優先氧化及d) 其他抗氧化劑的再生，如還原生育酚基團。

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水溶性維生素

• 維生素B1：噻胺(thiamin)，為經伸甲基(-CH2-)橋連結至取代噻唑(thiazole)的取代嘧啶。在生物體內與焦磷酸結合形成噻胺焦磷酸酯(TPP)。

• 食品中噻胺的損失傾向於：a) 維生素易於溶出的周遭水性環境，b) pH值為中性或鹼性，c) 暴露至硫化劑。

• 噻胺在低水分活性的常溫下展現優良的安定性。• 食品中，未精製的榖類、瘦肉、牛奶、內臟類含量豐富。

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水溶性維生素• 維生素B2：核黃素(riboflavin, 7,8-dimethyl-10(1’-

ribityl)isoalloxazine)，在生物體內以黃素單核苷酸（flavin mononucleotide, FMN）及黃素腺二核苷酸（flavin adenine dinucleotide, FAD）的形式，作為黃素酶的輔酶。

• 核黃素可為游離維生素及作為輔酶期間可形成三種氧化還原的結構。所有核黃素的衍生物皆稱為黃素類(flavins)。

• 最好的食物來源是牛奶、肉類、內臟類、蛋等。• 核黃素在酸性pH值下最安定，中性較不安定及在鹼性下快速降解。

• 當溫度超過室溫且aW超過單層水時核黃素的降解速率會增加。

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水溶性維生素• 菸鹼酸(niacin, nicotinic acid, pyridine 3-carboxylic

acid)、菸鹼醯胺(niacin amide)：皆具相同效果。在生物體內以菸鹼醯胺腺二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NAD)及菸鹼醯胺腺二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADP)的形式，作為輔酶。

• 主要功用與維生素B2類似，在體內參與氧化還原、電子傳遞與輔助脂肪酸和固醇類的合成，食品中含量豐富，高蛋白飲食可提供色胺酸在代謝中轉換成菸鹼醯胺。

• 在酸性和鹼性下加熱會轉換菸鹼酸成菸鹼醯胺但不喪失維生素活性。菸鹼酸在清洗、殺菁和加工製備期間因溶出，或因液體滲出而流失。

• 菸鹼酸在食品加工條件下並不受光線影響，亦無熱損失。 38

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水溶性維生素• 維生素B6：Group of 2-methyl-3-hydroxy-5-hydroxy

methyl pyridines，吡啶素(pyridoxine, PN)，在生物體內以吡啶醛磷酸(pyridoxal phosphate, PLP)的形式，作為輔酶。吡啶醛(PL)、吡啶胺(pyridoxamine, PM)皆能轉變成PLP。

• 為白色片狀結晶，為胺基酸代謝的主要輔酶，多存在麥胚、牛奶、酵母等。

• 生理作用包括胺基酸轉胺反應(transamination)、脫羧反應(decarboxylation)及參與色胺酸代謝等，所以缺乏維生素B6會有血色素製造不足的貧血現象。

• 三種維生素B6化合物都易受光誘導的降解 => 導致食品加工、製備和保存及分析期間容易損失。

• 維生素B6採用微生物分析法或HPLC測定。 40

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水溶性維生素

• 泛酸(Pantothenic acid, D-N-(2,4-dihydroxy-3,3-dimethyl-butyryl)--alanine)：在生物體內以輔酶A (CoA)參與生化反應。

• 顧名思義廣泛存在於食物中而得名，為黃色的黏狀物質，故與枸櫞酸循環(citric acid cycle)有關，對脂肪與醣類的代謝很重要。

• 泛酸在pH 5-7下最安定，及在食品保存期間有良好的安定性，特別是在降低水活性下。

• 泛酸的溶出或組織液的損失最為顯著。42

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水溶性維生素

• 生物素(Biotin)：在生物體內以丙二醯輔酶A (malonyl-CoA)的形式，作為輔酶。

• 屬無色長針形結晶，可輔助酵素本體作用與二氧化碳結合，司單碳物質的固定作用，在食物中廣泛的存在，不易缺乏。

• 生物素對熱、光線和氧氣十分安定。• 生物素的吸收因食用生蛋白而被抑制，因為其含有生物素結合蛋白質(抗生物素蛋白，avidin)。

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水溶性維生素

• 葉酸(folic acid, pteroyl-L-glutamic acid, folacin) ：葉酸、5,6,7,8-四氫葉酸和7,8-二氫葉酸。

• 在生物體內以四氫葉酸的形式，作為輔酶。• 為黃色有亮光晶體，主要在體內負責單碳的轉移反應，如嘌呤(purine)與核酸的合成，所以缺乏時，身體代謝最快速的血球就容易受到影響，因此會有巨球性貧血與生長遲緩的現象產生。

• 具4-胺基或其他修飾的葉酸類似物常為有效拮抗劑，用於癌症和自免疫疾病的化學療法。

• 所有葉酸都易受氧化性降解=> 還原劑如抗壞血酸和硫醇類可對葉酸發揮多重保護作用。

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水溶性維生素• 葉酸為最受限的維生素=> 因為：a) 不良的飲食選擇，富含葉酸的食物(柑橘類、綠色葉菜類和內臟肉)；

b) 食品加工和家庭製備期間因為氧化、溶出或兩者皆有而損失；

c) 許多人類飲食的不完全生物有效性。

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水溶性維生素

• 維生素B12：(鈷維生素；cobalamin)，在生物體內作為輔酶，及甲基鈷維生素和5’-去氧腺苷鈷維生素。又名抗惡性貧血因子，分子呈紅色，在體內與葉酸參與在去氧核醣核酸(DNA)合成上的轉甲基作用，所以缺乏時紅血球無法成熟，會導致巨球性貧血。

• 維生素B12由微生物生合成及幾乎全部存在於動物性食物，如內臟、肉類與奶類，故全素者須加以補充。

• 在食品加工和保存的條件下維生素B12 的損失並不明顯。

• 抗壞血酸的存在加速維生素B12的降解=> 含維生素B12的食品並不含高量的抗壞血酸。

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水溶性維生素

• 其他類維生素之化合物：a) 膽鹼(Choline)，游離態或作為磷脂醯膽鹼

(卵磷脂)、神經鞘磷脂或乙醯基膽鹼(神經傳導物質)之成分。

b) 肉酸(Carnitine)：由體內合成或獲自動物性食物，其作用在運送有機酸跨過生物膜及促進其代謝利用或棄置。

c)吡咯并喹啉醌(咯奎，Pyrroloquinoline quinone, PQQ)：由腸內細菌合成，在菸鹼醯胺和黃素類之後的第三個氧化還原的輔酶。

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