2011年10月4日 星期二

維生素B5之生理功能與攝取

 

維生素B5(Vitamin B5,或維它命B5),即泛酸(pantothenic acid,或pantothenate,或pantethine),係由泛解酸(二羥基二甲基丁酸,或pantoic acid)與丙胺酸(b-alanine,為非必需胺基酸)以醯胺鍵結合而成,其化學結構圖示如下

                        CH3   OH              )

                         ½       ½                 (

HO ¾ CH2 ¾ C ¾  C  ¾  C ¾ ) N ¾ CH2 ¾ CH2 ¾ COOH

                         ½       ½               ( ½

                        CH3    H        O      ) H

泛酸的英文名稱,pantothenic acid,起源於希臘字pantos,意思為everywhere,係指泛酸幾乎廣泛的存在於每個有生命的細胞之意,因此得名。泛酸,能溶於水與酒精中,不溶於苯及氯仿,對酸、鹼、熱皆呈不穩定,在烹飪過程約有50%會損壞流失。泛酸的衍生物,泛醇(panthenol),為先質維生素(provitamin),在人體內可直接迅速氧化生成維生素B5(泛酸),由於泛醇較泛酸更易為人體所吸收,所以營養補充品有時常使用泛醇而非泛酸,泛醇可溶於水、酒精、醚類、及氯仿,而微溶於甘油,泛醇的化學結構圖示如下

                        CH3   OH             )

                         ½       ½                (

HO ¾ CH2 ¾ C ¾  C  ¾  C ¾ ) N ¾ CH2 ¾ CH2 ¾ CH2 ¾ OH

                         ½        ½             (  ½

                        CH3     H       O      ) H

                                                      (

有時,營養補充品也會使用泛酸鹽類,如泛酸鈣(calcium pantothenate),其於人體內亦可轉化為泛酸(維生素B5)

泛酸、泛醇、泛酸鹽類,皆具旋光性,只有具右旋光結構者才有生物活性,因此只有右旋泛酸(D- pantothenic acid)、右旋泛醇(D- panthenol)、及右旋泛酸鹽類(D- pantothenate)才具生物活性,在人體內才能產生維生素B5的功能。

維生素B5在人體內的功能,主要參與醣類、蛋白質、脂質的代謝,提供能量之代謝,類固醇、脂肪、荷爾蒙、神經傳導物質、及紫質(porphyrin)之合成,藥物、酒精之解毒作用等。由於維生素B5廣泛存在於各類食物中,因此人體維生素B5缺乏,相當少見。通常維生素B5缺乏不會單獨發生,而是常伴有其它維生素B的缺乏,因此文獻上對於維生素B5缺乏的研究,仍然尚未周詳完整,根據早期的研究,SW Bibile等人發現有灼熱腳症狀(burning feet syndrome)的人,利用泛醇可以治癒(參考文獻SW Bibile et al, Br J Nutr, 11(4), p.434-439, 1957),因此反過來可推知維生素B5缺乏的人,手腳會產生麻痺、灼熱的刺痛感,通常亦伴有疲勞、頭痛、失眠、嘔心、嘔吐等症狀。

西元1901年,E Wildiers在培養酵母菌時,需要供給一些微量的重要物質,他稱之為Bios,酵母菌才能正常生長(參考文獻 E Wildiers, La Cellule, 18, p. 313-332, 1901),後來的研究,證實Bios,事實上為混合物,成分包括有維生素B1(thiamine)、維生素B3(nicotinic acid)、維生素B5(pantothenic acid)、生物素(biotin)、維生素B6(pyridoxine)、對胺基安息香酸(para-aminobenzoic acid)等物質。西元1931年,R J Williams等人從WildiersBios分離出一種特別的酸出來。(參考文獻 R J Williams et al, J Am Chem Soc, 53, p. 4171-31, 1931)到了1933年,Williams將西元1931年所發現的酸,取名為泛酸。(參考文獻 R J Williams et al, J Am Chem Soc, 55, p. 2912-27, 1933)直至1938年,Williams從肝臟純化出泛酸,並於西元1940年,研究出泛酸的化學結構,此即正式完成維生素B5之發現。(參考文獻 R J Williams et al, J Am Chem Soc, 60, p. 2719-23, 1938R J Williams et al, Science, 91, p. 246, 1940)

維生素B5之生理功能

維生素B5為合成輔脢A(coenzyme A,或簡稱CoA,或CoASH)的起始原料,另兩個原料分別為非必需胺基酸半胱胺酸(Cysteine)及三磷酸腺苷(ATP)。維生素B5歷經數個反應步驟形成CoASH(輔脢A),詳細資料則請自行參考生化書籍或維基網站)

在人體內,一分子葡萄糖經糖解作用,會產生兩分子的丙酮酸,而一分子的丙酮酸,在pyruvate dehydrogenase complex(丙酮酸去氫脢複合體)的催化下,可與CoASH(輔脢A)反應生成一分子的乙醯基輔脢A(acetyl-CoA)。此acetyl-CoA之生成反應之較詳細說明,請參考本部落格貼文「人體能量來源:葡萄糖與ATP-ADP能量循環以及CoQ10簡介(三之三)」。

乙醯基輔脢A(acetyl-CoA),其化學結構可被視為輔脢A的硫醇基(-SH)與醋酸(或乙酸,或acetic acid)的羧基(-COOH)以硫酯(或硫化酯,或硫醇酯,或thiol ester)鍵結而成,簡單圖示於下:

                                 O

                                       (

CH3 ¾ C ¾ ) S ¾ CoA

                                          (

乙醯基輔脢A,亦是人體中非常非常重要也非常活躍的(active,使用頻繁之意)輔助酵素(或輔因子,cofactor),參與身體內許許多多的代謝反應,在細胞或血液中參與至少百種的代謝反應,可說維生素B5的重要性,亦即就是由乙醯基輔脢A的重要性所彰顯出來,乙醯基輔脢A所參與的重要代謝反應,於此僅約略列舉數項如下,有興趣者,則請自行參考更詳細的資料

(1)95%維持身體正常運轉所需能量(energy),大部分來自於檸檬酸循環(或稱克氏循環,或TCA cycle,或Krebs cycle),幾乎提供超過90%人體所需能量,及小部分來自於葡萄糖的降解反應(glycolytic pathways)。而乙醯基輔脢A就是參與起動檸檬酸循環的第一個步驟,其重要性實不言可喻。

(2) 乙醯基輔脢A及膽鹼(choline)在腦部或神經細胞中,在Choline acetylcholinesterase(膽鹼乙醯轉移酵素)的催化下,會形成很重要的神經傳導物質乙醯膽鹼(acetylcholine)。反應可簡單寫為acetyl CoA + choline à acetylcholine + CoA

(3) 乙醯基輔脢A為合成膽固醇(cholesterol)的啟始原料,膽固醇雖不能提供能量,卻是合成許多激素及荷爾蒙的主要元素,例如男性荷爾蒙(androgen)、女性荷爾蒙(estrogen)、醛固酮(aldosterone)、氫化可體松(hydrocortisone)等激素。

從以上簡述,應可瞭解維生素B5對人體生理功能的重要性了。

維生素B5之消化與吸收

人體無法直接消化吸收輔脢A,輔脢A只能在細胞內合成。人體只能消化吸收合成輔脢A的原料,即泛酸(維生素B5)、半胱胺酸(Cysteine)及製造三磷酸腺苷(ATP)的原料,如葡萄糖(用以生成五碳糖ribose)、甘胺酸(glycine)、麩醯胺酸(glutamine)、天門冬胺酸(aspartic acid)等,人體消化吸收以上原料(即營養元素)後,再送至某些特定細胞內,主要為肝臟細胞、心臟細胞、腎臟細胞,或其它特定細胞,進行製造輔脢A,然後再將輔脢A或乙醯基輔脢A利用血液傳送至全身各組織細胞內供各細胞利用。

人所攝取的食物中,分別包含有自由態(free form)的泛酸,如泛酸、泛醇與泛酸鈣等,及結合態(bound form)之泛酸,如輔脢A、乙醯基輔脢A、醯載體蛋白質(acyl carrier protein,或簡稱ACP)等。自由態的泛酸,可以在腸部以泛酸型式直接吸收。相對的,結合態泛酸,則在腸腔須先水解(hydrolyzed)4¢-phosphopantetheine,再經去磷酸化(dephosphorylated)作用形成pantetheine,最後在pantetheinase酵素的催化下,將pantetheine水解成泛酸,再為腸部所吸收。

在人所自然攝取的食物中,85%以上為結合態泛酸,而自由態泛酸通常不到15%在不過量攝取的情況下,人體自食物中對維生素B5的消化吸收率,約為50%,但若攝取過量,則攝取越多,吸收率越低。

有些腸內的細菌,也會因代謝作用產生一些泛酸,但人類是否能吸收使用,影響有多大,目前仍缺乏研究結果佐證,因此仍未明瞭。

維生素B5之排泄

一般健康正常人,每天約隨尿液排出約3.1-3.8毫克的泛酸(參考文獻 LD Wright et al, Proc Soc Exp Biol and Med, 49, p. 80, 1944),而血液每公升約含0.9-1.5毫莫耳(mmol)的泛酸,因此可用尿液中泛酸排出量或血中泛酸的濃度來檢定一個人維生素B5的攝取情況,為過量、適量、或不足的情況,如每天泛酸排泄太少或血中濃度太低,即可能表示泛酸攝取過少的情況(當然腸胃不正常亦可能造成如此情況)

自由態泛酸,可以直接由尿液排出;而結合態泛酸,則須經去磷酸化、水解作用,而轉化為自由態泛酸,才被排出體外。

維生素B5之基本特性

泛酸為白色粉末,熔點約攝氏183度,沸點約為攝氏551度;維生素B5在中性水溶液中較為穩定,在酸或鹼性溶液則不穩定。含維生素B5食物,以水煮方式烹餁,約有50%維生素B5流失,若使用油炒,則應儘量用小火烹餁,以減少維生素B5損壞。

維生素B5攝取過量問題

根據現存研究文獻,維生素B5攝取過量所造成的毒性問題並不大。根據研究,每天攝取10-20高劑量維生素B5,可能會有腹瀉的副作用。(參考文獻 Flodin N. Pharmacology of micronutrients, New York : Alan R. Liss, Inc, 1988)一位患有胸膜炎及心包膜積水的76歲老婦人,每天攝取10毫克生物素及300毫克泛酸,連續兩個月,並未產生令人注意的副作用。(參考文獻 PM Debourdeau et al, Ann Pharmacother, 35(4), p. 424-426, 2001)由於缺乏維生素B5攝取過量衍生副作用的詳細研究,因此泛酸的攝取上限(upper level of intake)目前仍難設定。

行政院衛生署建議之每日維生素B5攝取量

            行政院衛生署食品藥物管理局建議之每日維生素B5攝取量(mg/d) http://www.fda.gov.tw/content.aspx?site_content_sn=285

 

年齡別

毫克

0 ~ 6個月

1.7

6個月 ~ 1

1.8

1 ~ 4

2

4 ~ 7

2.5

7 ~ 10

3.0

10 ~ 13

4.0

13 ~ 16

4.5

16 ~ 19

5

19 ~ 31

5

31 ~ 51

5

51 ~ 71

5

71 ~

5

懷孕第二、三期,應再增加攝取1毫克;哺乳期,則應再增加攝取2毫克

維生素B5之食物來源

於此列舉數項常見食物每百克食用部分之泛酸含量(mg/ 100g),資料擷取自美國農業部的食物與營養資訊中心(Food and Nutrition Information Center)所收集食物之營養組成的資料。進入搜尋資料的網址的方式,則請先進入食物與營養資訊中心之網址http://fnic.nal.usda.gov/nal_display/index.php?info_center=4&tax_level=1&tax_subject=242,再點選「Food Composition」,再點選「USDA Nutrient Data Laboratory」,再點選「Online Searchable database of foods」,即進入搜尋網頁,輸入關鍵字,即可開始查詢。

蛋:1.533mg。蛋黃:2.99mg。蛋白:0.19mg。低脂牛奶:0.361mg

低脂優酪乳:0.551mg。低脂乳酪:0.215mg。瘦肉:0.819mg

雞胸瘦肉:1.425mg。瘦牛肉:0.654mg。黃豆:0.793mg。綠豆:1.91mg

花生:1.767mg。甘薯:0.8mg。馬鈴薯:0.281mg。蘋果(不含皮)0.071mg

柳丁:0.25mg。葡萄:0.05mg。葡萄柚:0.283mg。西瓜:0.221mg

奇異果:0.5mg。香蕉:0.334mg。菠菜:0.065mg。花菜:0.667mg

洋蔥:0.123mg。茄子:0.281mg

概略總結(SUMMARY)

由於維生素B5普遍存在於各類食物中,對正常飲食者,會產生維生素B5缺乏者,甚為少見。

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