2008年3月26日 星期三

維生素A的生理功能與攝取

維生素A,並不是單一化合物,而是指一系列視網醇(亦稱視黃醇或維生素A醇,retinol)衍生物的總稱,包括視網醇、視網醛(或稱維生素A醛,retinal)、視網酸(或稱維生素A A酸,retinoic acid)、視網酯(或稱維生素A酯,retinyl esters)。在自然食物中,視網醇被發現主要以兩種化學形式存在,一種為視網醇,又稱維生素A1,主要存於一般動物組織、及海洋魚類中,特別是肝臟儲藏豐富;另一種為3-脫氫視網醇(3-dehydro-retinol,化學分子中多含一個共軛雙鍵),又稱維生素A2,主要僅存於某些部份淡水魚類中。因此自然食物中,維生素A的攝取來源,可說幾乎大都以維生素A1為主。維生素A1A2,雖化學分子結構不同,然皆具有同樣的生理作用,故可稱同質異構維生素(vitamer)。然而維生素A2的生理活性(biologic activity)只有維生素A140%-50%。維生素A1的生物利用率(bioavailability),又稱營養素利用率或營養素吸收率,約在70-90%之間。維生素A,通常以酯類(視網酯)的方式儲存於動物的肝臟,最常見的為維生素A櫚酸酯(retinyl palmitate),其它尚有維生素A亞油酸酯等,而視網酯,經由水解即可得視網醇。

維生素A攝取,於自然食物中有兩種來源,一為動物性來源,主要以視網酯、視網醇、視網醛形式存在,可為人體腸部直接吸收,稱為既成維生素A(preformed vitamin A)另一為植物性來源(如胡蘿蔔、菠菜等),主要以胡蘿蔔素(carotene)的形式存在,經人體腸部吸收後,須經體內代謝作用,方能將胡蘿蔔素轉化為維生素A,此即為先體維生素A(provitamin A)

近來,亦有發現新的第三型式維生素存在,稱維生素A3(3-hydroxy-retinol),主要存於雙翅目(diptera)昆蟲(如蒼蠅、蚊蟲等)的視網膜內,亦有不少動物依賴此維生素A3進行體內代謝作用。

維生素A化學轉換特性

視網醇在體內可被氧化生成視網醛,為體內可逆反應,亦即視網醛在體內亦可被還原為視網醇。然而當視網醛被氧化生成視網酸後,為體內不可逆反應,亦即視網酸將無法在體內被還原為視網醛。而體內儲存型式的視網酯,則可透過水解,形成視網醇。此化學轉換特性,圖示如下:

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視網酯  (水解)              (                      -2H

                                                  視網醇   D   視網醛    "  視網酸

胡蘿蔔素 (體內氧化)    &                     +2H              +O

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胡蘿蔔素  +   O2    "   2視網醇

飲酒過量,會影響維生素A的轉化生理作用,使得視網醇無法氧化生成視網醛及視網酸,易導致罹患維生素A缺乏之病症。其原因主要在於視網醇的氧化反應,需要透過肝臟內的酒精去氫酵素(alcohol dehydrogenase)的作用,方能將視網醇轉化為視網醛及視網酸。而當酒精攝取過量時,由於酒精去氫酵素對酒精親和力(affinity)很強,因此大部分酒精去氫酵素被用於分解酒精,於是酒精去氫酵素無法有效輔助視網醇轉化反應,因此導致視網醇無法發揮維生素A之生理功能。總之,常常飲酒過量,對身體傷害巨大。

胡蘿蔔素

胡蘿蔔素(carotene)為視網醇(維生素A)的二聚物(1930年由瑞士生化學家Paul Karrer所發現),透過氧化作用,可生成兩分子的視網醇,具有抗氧化作用,擁有多種結構,如alpha-胡蘿蔔素、beta-胡蘿蔔素、gamma-胡蘿蔔素、delta-胡蘿蔔素、epsilon-胡蘿蔔素;其中以beta-胡蘿蔔素(b-胡蘿蔔)轉化效率最高,較能在體內發揮維生素A的生理功能,alpha型及gamma型胡蘿蔔素的生理效能約只有b-胡蘿蔔的一半。某些類胡蘿蔔素(carotenoids,胡蘿蔔素亦屬於類胡蘿蔔素家族中的一員),因在體內可氧化轉化為維生素A,因此被稱作為先體維生素A(provitamin A)或維生素A先趨物。

b-胡蘿蔔素為油溶性,當身體需要時,體內才會將b-胡蘿蔔素轉化為維生素A,因此較不易產生維生素A攝取過多之中毒現象,因此是不錯的攝取維生素A來源。到了1919年,科學家們才將體內β­­-胡蘿蔔素轉換成維他命A的過程研究清楚。長久以來人們只是把β­­-胡蘿蔔素當成維生素A看待,因為β­­-胡蘿蔔素可以作為轉換成維生素A的先質。但隨著抗氧化理論的盛行,β­­-胡蘿蔔素終於脫離配角的地位,榮登「抗氧化家族」的閃亮舞台,擔任起台柱的角色。

同樣都是肩負抗氧化責任的油溶性維生素,β­­-胡蘿蔔素與維生素E差別在哪裡呢?原來其負責的區域略有不同:維生素E負責巡邏「高氧濃度」的區域,打擊自由基壞分子。β­­-胡蘿蔔素則是支援維生素E,負責「低氧濃度」的區域。所以說,β­­­­-胡蘿蔔素最主要作用在氧氣濃度較低的上皮組織、內臟器官、皮膚組織、與末梢器官。因β­­-胡蘿蔔素是油溶性的,所以飯後食用吸收較好。β­­-胡蘿蔔素攝食過量的副作用是「胡蘿蔔素血症」,也就是皮膚會變成橘黃色,但只要停止食用,就可以消除這種症狀。會造成胡蘿蔔素血症的劑量,大約需要數週的時間,每天攝取30mg以上才會發生。而一些新近的研究顯示,雖然β­­-胡蘿蔔素有助於黏膜組織的保護,可是愛抽煙的癮君子,卻無法享受到這項大自然的恩賜。因為β­­-胡蘿蔔素與香煙中的致癌物質,會產生過氧化的現象,反而不利於細胞的保護。所以啦,還是少抽煙比較好。

維生素A之生理功能

(1) 維持正常視覺

在視網膜上,上幾層細胞,含有桿狀細胞(rod cells)及錐狀細胞(cone cells),其對光有感受作用,稱為光受體(photoreceptors);桿狀細胞內含有光敏感色素,叫作視紫(visual purple or rhorhodopsin),乃為視網醛與視紫蛋白(opsin)所結合而成。視紫經光照(此步驟即為人在看東西)分解造成的衝動經由視神經傳至大腦,人才有看到東西的知覺。維生素A不足時,則在黑暗中視紫不良,無法造成視覺衝動,所以就「看不到」東西,視為夜盲症。視紫合成是否良好,影響人在黑暗中是否能看得清楚事物;視紫合成的越快,視力在黑暗中的調適越好,視野也越廣。維生素A對視覺的重要性,乃在於其幫助視紫的形成。

(2) 維持上皮組織的正常型態及機能

上皮細胞是人體防衛異物入侵與感染的第一線,分佈在呼吸道(肺、氣管),消化道(食道、胃、腸等),皮膚,眼睛,生殖泌尿系統(陰道、尿道、膀胱等)的表面。部分上皮細胞具有分泌粘液的功能,有助於保持濕潤和清潔。由於視網酸參與醣蛋白(存於細胞膜上)的合成,而醣蛋白則是黏液蛋白的主要成份。黏液蛋白覆蓋在細胞上,使細胞表面黏滑,保持濕潤,而保持細胞正常型態和功能。因此缺乏維生素A時,細胞角質化、硬化、分裂、不分泌粘液,失去防衛功能,以眼部最為敏感,易形成乾眼病(xerophthalmia),更甚者,導致角膜破裂而形成瞎眼

(3) 維持正常骨骼發展

維生素A影響蛋白質合成與骨細胞的分化,維生素A缺乏時,骨骼增生緩慢。

(4) 抑制某些癌症

經動物實驗證實,維生素A可預防或減少上皮細胞性癌症(如肺癌、膀胱癌、乳癌等)的發生,這是因為維生素A能維持並穩定上皮細胞的正常機能。

維生素A證實可對抗癌症,三軍總醫院經由人體試驗發現維生素A可活化身體內RIG1抗癌基因,抑制癌症,而這段基因是全球首次發現。不過,醫師認為維生素A治療癌症的效果不好,應以預防為主及防止癌症復發,民眾可多食胡蘿蔔、深綠色蔬菜補充維生素A。由於胃癌細胞種類多,較複雜,因此以大腸癌為研究對象,發現維生素A可活化體內一段基因,三總將此基因命名為RIG1,也是全球第一次發現此基因與維生素A有關,而這段基因被證實與細胞生長及分化有關,而維生素A酸就是可促成該基因表現抑制腫瘤細胞生長,導致癌細胞死亡。目前發現維生素A預防效果應該比治療效果好,在癌症未發生時可以引發抗癌基因預防癌症發生,而大腸癌、胃癌、乳癌、胰臟癌的病人在手術割除病灶後,食用維生命A食物,來預防癌症復發。公共衛生學界在食道癌、胃癌、前列腺癌的流行病學研究也發現到,維他命A攝取不足的人,罹患這三種癌症的風險上升。

(5) 維持正常免疫能力

攝取足夠的維生素A,就能夠增進免疫細胞的活力,提高免疫細胞的數量。如果身體缺乏維生素A,會使得胸腺及脾臟的體積縮小,相對的,自然殺手細胞的活力也會隨著降低。因此維生素A又被稱為抗病維生素。

(6) 體內訊息傳遞

在我們的細胞中有很多的維生素A受體 (Vitamin A receptor),這些受體與維生素A結合之後會發生許多生化訊息的傳遞,所以維它命A可以說是一種細胞訊息的傳遞者,就好像信差一樣,體內各不同部位有很多種不同的維它命A受體,這些受體各司其職,擔任不同的訊息傳遞角色,數目之多可成一族。

(7) 提供抗氧化功能

視網醇(維生素A)在植物中用於防護太陽照射的氧化破壞,它在人體內也應有類似作用,然維生素A並不如β-胡蘿蔔素具有優異的抗氧化作用。

維生素A之吸收、運送與儲存

(1)既成維生素A (preformed vitamin A)

所食用的既成維生素A主要有兩種,即與蛋白質接合的視網醇(RPBretinol-binding protein)及視網酯(retinyl esters)。視網酯須先在胃內水解形成視網醇,再進入小腸吸收。而RPB則須在小腸的前段十二指腸中,以蛋白質脢切去蛋白質,形成視網醇,再進入小腸吸收。在小腸中,視網醇、脂肪、膽汁三者形成乳糜微粒(chylomicra,或CM),乳糜微粒可被小腸絨毛吸收,通過淋巴管,傳送至肝臟儲存。視網醇在肝臟中可與蛋白質結合,形成與蛋白質接合的視網醇(RPB),進入血液後,再與甲狀腺素運送蛋白(transthyretin)結合形成視網醇錯合物(retinol-RPB-TTR),在血液中運送至所需要的體內組織中。正常的成年人,肝臟維生素A最高的儲藏量可達一年所需,然小朋友僅可達數週所需,因此小朋友要稍注意維生素A的補充。要瞭解身體是否缺乏維生素A,很簡單,只要量測血液中的視網醇濃度即可,若太低,表示肝所儲存的視網醇已用盡,需開始再補充維生素A了。基本上,為大家廣泛所接受的標準,即當血清視網醇濃度(serum retinol concentration),或稱作血清維生素A濃度,低於1.05 mmol/L時,就可被認定為維生素A缺乏了。一般情形下,30歲以上的正常成年人,血清視網醇濃度趨於穩定,大約落於1.5 – 2.5  mmol/L之間。而10歲以下正常小朋友,血清視網醇濃度,則大約落於1.05 – 1.5  mmol/L之間。在體內,大約50-80%的維生素A儲存於肝臟。

(2) 先體維生素A(provitamin A)

一分子先體維生素A,如b-胡蘿蔔素等,在腸黏膜(intestinal mucosa)處經酵素作用下,可形成兩分子retinaldehyde (retinal),再經NADPH還原,形成兩分子視網醇(維生素A),並與脂肪、膽汁三者形成乳糜微粒,送至肝臟儲存。另一方面,先體維生素A,如b-胡蘿蔔素等,未形成維生素A的部分,可直接與脂肪、膽汁三者形成乳糜微粒,送至肝臟儲存;或者與脂蛋白(lipoprotein),主要為低密度脂蛋白(low density lipoprotein,或LPL)結合,進入血液循環。每次食用之先體維生素A,究竟有多少比例會轉化為維生素A,則因人而異,正常情況,約10%左右。

影響維生素A吸收之因素

正常情況下,動物性來源的既成維生素A,小腸的吸收率可達80-90%,而先體維生素A,如b-胡蘿蔔素,小腸吸收率約達40-60%基本上,人體對維生素A的吸收效率很高,但卻缺乏攝取過量時的排洩機制(mechanism),因此容易產生攝取過量的中毒問題。因此,一般成年人,攝取過量比攝取不足普遍。

(1)    油脂:攝取維生素A時,需同時攝取油脂,方能吸收維生素A及胡蘿蔔素。

(2) 膽汁:攝取維生素A時,膽汁需正常分泌,方能吸收維生素A及胡蘿蔔素。

(3) 蛋白質缺乏:體內缺乏蛋白質,降低維生素A及胡蘿蔔素的吸收能力。

(4) 鋅缺乏:體內缺乏鋅,降低維生素A及胡蘿蔔素的吸收能力。

(5) 一次攝食過量:攝食過量,降低維生素A及胡蘿蔔素的吸收能力。

維生素A計量單位及維生素A效力

基於維生素A並非單一化合物,因此營養學家於是發展一套方法來計量維生素A,亦即以視網醇為標準,將所有維生素A來源的食物,分析其營養元素含有多少等同於視網醇的量,即為維生素A的含量(或維生素A效力),例如,攝食6微克(microgrammg)b-胡蘿蔔素即等同於僅攝食1微克的視網醇,因此可稱6微克b-胡蘿蔔素的視網醇當量(retinol equivalent,或RE)1微克,此即表示b-胡蘿蔔素轉換為維生素A的效力是1/6。而a-胡蘿蔔素(alpha-胡蘿蔔素)的轉換效力只有b-胡蘿蔔素的一半,1/12

因此,假若有一維生素A食物來源,其營養內容同時包含有a-胡蘿蔔素、b-胡蘿蔔素及視網醇,則其維生素A效力究竟有多少視網醇當量,則可計算如下:

視網醇當量(RE) = [a-胡蘿蔔素(mg)/12] + [b-胡蘿蔔素(mg)/6] + [視網醇(mg)/1]

早期評估維生素成分的計量單位為國際單位(I.U.,及international unit),因此現今仍被廣泛使用,其計量單位換算方法如下:

1 國際單位(I.U.)視網醇 (I.U. of retinol) = 0.3微克視網醇 = 1.8微克b-胡蘿蔔素 = 0.3 RE

1 RE = 1微克視網醇 = 3.3 I.U. 視網醇 = 10 I.U. b-胡蘿蔔素 (I.U. of b-carotene)

由以上可知,使用以視網醇為標準的RE單位,較為方便,且更能明顯表示出食物真正的維生素A含量。

行政院衛生署建議之每日維生素A攝取量

行政院衛生署建議之每日維生素A攝取量(mg RE)

年齡別

微克當量/(mg RE/d)

~ 1

>400

1 ~ 10

400

10 ~ 13

500

13 ~ 16

600

500

16 ~ 19

700

500

19 ~

600

500

未成熟兒童,吸收脂肪及維生素A的能力較弱,而且肝臟儲存能力較低,因此要注意攝取足量的維生素A人乳育時,母親應注意攝取足量的維生素A

維生素A來源之食物

常見食物每百克食用部分之維生素A營養含量(mg RE/ 100g,資料擷取自衛生署食品衛生處)http://www.doh.gov.tw/CHT2006/DM/DM2.aspx?now_fod_list_no=602&class_no=3&level_no=4

穀物類

米: 0 mg R.E.。小麥:0 mg R.E.。麵線:0 mg R.E.。米粉:0 mg R.E.

澱粉類

甘薯1520 mg R.E.。馬鈴薯:0 mg R.E.。芋頭:6.7 mg R.E.

堅果及種子類

黑芝麻0 mg R.E.。花生:0.7 mg R.E.。菱角:0 mg R.E.。開心果:19.5 mg R.E.。腰果() 0.57 mg R.E.

水果類

文旦0 mg R.E.。柑橘:66.7 mg R.E.。柳丁:0 mg R.E.。葡萄柚:46.7 mg R.E.。檸檬:0 mg R.E.愛文芒果355 mg R.E.。葡萄:0 mg R.E.。水梨:0 mg R.E.西瓜126.7 mg R.E.。香瓜:20 mg R.E.哈蜜瓜118.3 mg R.E.。加州李:50 mg R.E.。水蜜桃:73.3 mg R.E.。桃子:6.7 mg R.E.。棗子:5 mg R.E.。櫻桃:1.2 mg R.E.。木瓜:40.7 mg R.E.。荔枝:0 mg R.E.。蓮霧:0 mg R.E.。楊桃:1.3 mg R.E.。龍眼:0 mg R.E.。奇異果:16.7 mg R.E.。香蕉:2.3 mg R.E.。柿子:52.8 mg R.E.。草莓:3.3 mg R.E.。鳳梨:5.1 mg R.E.。聖女蕃茄:0 mg R.E.。甘蔗:0 mg R.E.

蔬菜類

胡蘿蔔9980 mg R.E.。蘿蔔:0 mg R.E.。竹筍:0 mg R.E.。綠豆芽:0 mg R.E.綠蘆筍318.3 mg R.E.。蘆筍:81.7 mg R.E.小白菜236.7 mg R.E.。高麗菜:5.7 mg R.E.甘薯葉1269.2 mg R.E.。芹菜:71.7 mg R.E.。芥菜:66.7 mg R.E.芥藍717.5 mg R.E.空心菜378.3 mg R.E.油菜370 mg R.E.青江菜198.3 mg R.E.菠菜638.3 mg R.E.。花椰菜:0 mg R.E.青花菜103.3 mg R.E.。苦瓜:2.3 mg R.E.。茄子:3.3 mg R.E.。胡瓜:28.3 mg R.E.南瓜874.2 mg R.E.。絲瓜:0 mg R.E.。蕃茄:84.2 mg R.E.

藻類

海帶37.5 mg R.E.。紫菜:42.3 mg R.E.。髮菜:0 mg R.E.

菇類

木耳0 mg R.E.。金針菇:0 mg R.E.。洋菇:0 mg R.E.。香菇:0 mg R.E.。草菇:0 mg R.E.

豆類

傳統豆腐0 mg R.E.。味噌:0 mg R.E.。毛豆:17.5 mg R.E.。紅豆:0 mg R.E.。黃豆:0 mg R.E.。豆漿:0 mg R.E.。綠豆:9.5 mg R.E.。杏仁:0 mg R.E.。蠶豆:1.3 mg R.E.

肉類

牛小排43.6 mg R.E.。牛腩:32.2 mg R.E.。羊肉:14 mg R.E.。大里肌()4 mg R.E.。梅花肉()3 mg R.E.。豬腳:15 mg R.E.豬肝11496 mg R.E.。豬大腸:12 mg R.E.。豬血:0.1 mg R.E.。鴨肉:13 mg R.E.。鴨血:10.2 mg R.E.。里肌肉(肉雞) 2 mg R.E.雞肝6126 mg R.E.。鵝肉:45 mg R.E.

魚貝類

吳郭魚0.9 mg R.E.。鯖魚()141.7 mg R.E.。白鯧魚:14 mg R.E.。干貝:3 mg R.E.。文蛤:19 mg R.E.。文蜆:48.4 mg R.E.。牡蠣(蚵仔) 19 mg R.E.。烏賊(花枝) 3 mg R.E.。明蝦:0 mg R.E.。紅蟳:13 mg R.E.。海蜇皮(,) 0.01 mg R.E.

蛋類

鴨蛋白0 mg R.E.鴨蛋黃616 mg R.E.。雞蛋白:0 mg R.E.雞蛋黃536 mg R.E.

乳品類

脫脂高鈣鮮乳2.2 mg R.E.。鮮乳(全脂)[味全] 41 mg R.E.。全脂即溶奶粉:658.5 mg R.E.。低脂奶粉:777 mg R.E.。冰淇淋(香草) 0 mg R.E.。乳酪(低脂) 118.7 mg R.E.。養樂多:2 mg R.E.。優酪乳(原味) 4 mg R.E.

維生素A攝取過多中毒

維生素A中毒,可分急性及慢性兩種。急性中毒,是一次(或少數幾次)吃很大劑量者,如小孩一次給30萬國際單位的既成維生素A。慢性中毒,則是指每天給7-10萬國際單位的既成維生素A,持續幾個月以上,才發生中毒現象。

急性中毒者在小孩或成人身上都有可能發生。學者們曾經發現給小孩維生素A,一次給三十萬國際單位的量,有25%的人有頭痛、噁心、嘔吐及神經易怒的現象。成人維生素中毒者亦有,有一個較特殊的例子,有幾個北極探險家,吃了北極熊的肝臟,或有些人吃了海魚,幾個小時內即有不舒服的感覺,到了夜晚,情況更糟,他們感覺是慵懶、想睡、易怒、嚴重頭痛,還會嘔吐。一、二天後嘴唇周圍脫皮,身體其他部位也脫皮。這些都是急性維生素A中毒事件。

維生素A以慢性中毒較多。有一個例子是,一個十五歲女孩,每天吃十萬國際單位(約為建議量的十五倍),經過兩年,病人視力模糊,有時甚至複視,頸部發緊。一經發現中毒,立刻停止服用,一至四星期後所有症狀消失,血清維生素A含量下降至正常值(成人四十至五十微克/每百毫升血液),維生素A中毒需在服用極大量下才會發生,以正常的飲食,正常的方式服用魚肝油丸(或魚肝精油)則不會中毒。

胡蘿蔔素攝取過多時,會產生橘紅色素沉澱,使皮膚、眼睛呈現黃黃的顏色,即所謂「黃疸現象」,但對健康無礙,目前並無專一性症狀或不良反應之報告。

適當攝取維生素A

維生素A對紫外光及氧氣相當敏感,在有氧和陽光照射下容易被破壞;雖然在生物體內維生素A通常與蛋白質結合,具有天然保護作用,不過富含有維生素A的食物,取得後,亦應儘速趁新鮮時食用。b-胡蘿蔔素來說,收成後6個月左右,b-胡蘿蔔素就已變質失去效力。魚肝油,需以膠囊保護,膠囊內最好充以惰性氣體如氮氣,並儲存陰涼地方,以利長期保存。

記得,食用富含維生素A時,需同時食用油脂性食物或佐料,以利維生素A之吸收。每天,各吃幾兩富含維生素A蔬菜和水果,一星期吃 一兩 動物肝類食物,基本上即無虞維生素A缺乏了。至於魚肝油,若短時間無食用富含維生素A食物時,偶而吃一次即可,以防維生素A攝取不足。

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