維生素B7之生理功能與攝取

維生素B7(Vitamin B7，或維它命B7)，即生物素(biotin)，又稱維生素H，或輔脢R(coenzyme R)，或稱抗卵白傷害因子(anti-egg white injury factor)，化學式為C₁₀H₁₆O₃N₂S₉，其結構簡單圖示如下

                                        O

                                        ║

                                        C

                                   ¤             \ 

                              HN            NH

                                ½               ½

                                C  ¾¾¾ C     CH₂-CH2-CH2-CH2-COOH

                                ½                ½  ¤

                          H 2C                C

                                  \               ¤   \

                                         S            H

生物素，為雙環結構之化合物(compound)，一個環(ring)含有月尿基(ureido group，即-N-CO-N-)，另一個環為含硫四氫噻吩(tetrahydrothiophene)且接有一戊酸的側鏈。生物素，具有8種立體異構物(stereoisomers)，但只有一種具有生物活性，即右旋生物素(D-biotin)。

在雞蛋的蛋白(egg white)中，約有40種不同的蛋白質，其中含量最高的的蛋白質為卵白蛋白(ovalbumin)，約佔總蛋白質之50-60%左右，為球狀醣蛋白質，含量第二高的為卵運鐵蛋白(ovotransferrin)約佔總蛋白質之10%左右，含量第三高的為卵黏蛋白(ovomucin)，約佔總蛋白質之5%左右，對人體而言，以上三種蛋白質都是存於蛋白(egg white)的濳在的過敏原。還有一種含量高的蛋白質，叫做卵白素(avidin)，僅佔雞蛋蛋白中總蛋白質之0.5%左右，但會與生物素(biotin)反應結合，使生物素失去生物活性。一個分子的卵白素可與四個分子的生物素反應結合，(參考文獻 NM Green, Biochem J, 89, p. 599,1963)，使四個分子的生物素失去生物活性；但經烹飪過的雞蛋，蛋白中的卵白素便會因受熱而失去反應活性，無法與生物素反應結合，便無法破壞生物素的生物活性；因此長期吃生雞蛋，很容易造成維生素B7缺乏的問題，而吃煮熟的雞蛋則較為安全，不會造成維生素B7缺乏的問題。

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1916年，Bateman發現長期生食大量雞蛋蛋白，不論狗、老鼠、兔子及人類，對蛋白質都有消化吸收不良的現象，都會產生腹瀉的症狀，然若改食煮過的蛋白，腹瀉症狀立即可被消除而恢復健康。(參考文獻 W G Bateman, J Biol Chem, 26(1), p. 263-291, 1916) 西元1927年，Boas發現長期以生蛋白(raw egg white)餵食老鼠，老鼠會有皮膚病、掉毛、精神不安的症狀，Boas提出有一種很像維生素B的物質「保護性因子X」(protective factor X)可治癒前述症狀。(參考文獻 M A Boas, Biochem J, 21, p. 712-725, 1927) 西元1931年，Paul György也發現生蛋白含有有毒性物質，而有一種物質(即Boas所提出的保護性因子X)，他取名為維生素H(vitamin H)，維生素H可中和生蛋白中的毒性物質。(參考文獻 P György, Z ärztl Fortbild, 28, p. 377, 1931) 西元1933年，F E Allison等人發現根瘤菌(rhizobia)進行「呼吸」(respiration)作用所需的輔助酵素(coenzyme)，取名為輔助酵素R(coenzyme R)。(參考文獻 F E Allison et al, Science, 78, p. 217-218, 1933；F E Allison et al, J Bact, 27, p. 561-581, 1934) 西元1935年，Kögl等人從250公斤的乾蛋黃(dried egg yolk)中成功萃取出1.1毫克的成長因子(growth factor)的結晶物質，並取名為生物素(biotin)。(參考文獻 F Kögl et al, Z Physiol Chem, 242, p. 43-73, 1936) 西元1940年，P György等人證實維生素H、輔助酵素R、及生物素事實上為同一物質。(參考文獻 P György et al, Science, 92(2400), p. 609, 1940)西元 1942年，Melville等人鑑定出生物素的化學結構。(參考文獻 D B Melville et al, J Biol Chem, 146, p. 487-492, 1942) 西元1942年，Sydenstricker等人利用讓人生食生蛋白的實驗，使人造成生物素的缺乏，產生症狀，再注射生物素，使人恢復健康，證實生物素對人體的重要性。(參考文獻 V P Sydenstricker et al, JAMA, 118(14), p. 1199-1200, 1942) 自此完成了維生素B7(生物素)的發現工作。

維生素B7之生理功能

維生素B7的功能，主要為伴演五種羧化脢(carboxylase)的輔助酵素(cofactor)，有一種與脂肪酸合成有關，即阿爾發乙醯基輔脢羧化脢(a-acetyl-CoA carboxylase)，另四種則與能量、胺基酸代謝有關，即貝它乙醯基輔脢羧化脢(b-acetyl-CoA carboxylase)、甲基丁烯醯基輔脢羧化脢(methylcrotonoyl-CoA carboxylase)、丙醯基輔脢羧化脢(propionyl-CoA carboxylase)、及丙酮酸羧化脢(pyruvate carboxylase)。

羧化脢主要用於催化羧化反應(carboxylation)，即將二氧化碳固著於輔脢(CoA)上，或者說即為在輔脢上加上羧基的作用，例如生物素(biotin)參與阿爾發乙醯基輔脢羧化脢的羧化反應，用於形成丙二醯基輔脢(malonyl-CoA)，而丙二醯基輔脢為合成人體所需的脂肪酸的起始原料，甚為重要；進行羧化反應時，首先biotin會先與羧化脢共價結合，藉著ATP的水解(有關ATP之特性，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(三之二)」)，再接合二氧化碳(CO₂溶於水成為碳酸氫根，HCO₃^-)，而完成羧化反應，其羧化反應圖簡示如下

      biotin + (羧化脢) + HCO₃^- + ATP  à  biotin-(羧化脢)-CO₂ + ADP + Pi

      biotin-(羧化脢)-CO₂ + acetyl-CoA  à  malonyl-CoA  +  biotin-(羧化脢)

總反應可再簡寫如下

      HCO₃^- + ATP + acetyl-CoA  à  ADP + Pi + malonyl-CoA

為凸顯羧化反應之情況，因羧化反應所產生的化學結構變化簡示如下

                        O                      ATPðADP                                 O

      ║                          + CO₂                                     ║

      H₃C¾ C¾SCoA       ¾¾¾¾¾>      ^-OOC¾CH₂¾C¾SCoA

                  乙醯基輔脢                                                   丙二醯基輔脢

其它羧化脢的生化功能，有興趣的讀者則請自行參考相關資料。

維生素B7之消化、吸收、及排泄

維生素B7在食物中，有自由態(或稱游離態)的生物素(free biotin)，及蛋白質結合態的生物素(in protein-bound forms)，其中結合態生物素在食物中佔的比例較大。自由態的生物素，主要由小腸直接吸收，然亦可為大腸所吸收；然結合態的生物素，須由腸內的生物素脢(biotinidase)及蛋白脢(protease)切割出自由態生物素，或者仍帶有小段的胺基酸的生物素，再由小腸或大腸吸收，然仍有小部分的結合態生物素亦可為腸部所吸收。(參考文獻 H M Said et al, Gastroenterology, 104(1), p. 75-80, 1993)

在大腸腔，有些細菌能製造生物素並釋出至大腸中，並由大腸所吸收；有些學者認為大腸中由細菌產生的生物素就足以提供人類每日所需，但有些學者則不認同，因此觀點仍具爭議性，無一致結論。

至於吸收後的生物素如何送至肝臟處或全身各處，則研究文獻至今仍無一定見解；可能由生物素脢輔助攜帶，或由血液中的蛋白質幫忙攜帶，或以自由態生物素的方式隨血液送至全身各處。

生物素，可以自由態生物素隨尿液排泄出去，或代謝成無活性之代謝物而排泄出去，如bisnorbiotin、biotin sulfoxide、及少量的bisnorbiotin methylketone與biotin sulfone。(參考文獻 D M Mock et al, J Nutr, 127, 365-369, 1997)

維生素B7之缺乏

維生素B7，每日所需的攝取量非常微量，加上大腸腔的某些益菌亦能製造提供維生素B7，對正常飲食的人，要造成維生素B7缺乏極為困難，因此維生素B7缺乏的人非常罕見。

為醫療實驗的目的，可讓人長期食用生的雞蛋蛋白，或長期極度偏食者，即會造成維生素B7缺乏的人，觀察其症狀，包含有圓禿型禿頭(alopecia totalis)、皮膚紅斑(erythematous)、剝脫性皮膚炎(exfoliative dermatosis)。(參考文獻 V P Sydenstricker et al, JAMA, 118(14), p. 1199-1200, 1942；L Sweetman et al, Pediatrics, 68(4), 553-558, 1981)

人體也可能因遺傳所致缺乏生物素脢(biotinidase deficiency，簡稱BTD)，而致無法消化食物中結合態的生物素，遂產生維生素B7缺乏的症狀，此症狀通常在嬰兒時期就會顯現，其症狀包含有痙攣(seizures)、掉髮(loss of hair)、學習問題(learning problem)、成長問題(development problem)、喪失聽力(hearing loss)、及皮膚疹(skin rashes)；然只要持續食用自由態生物素(free biotin)通常即可緩解維生素B7缺乏的症狀。

於此一提的是，人體若是因遺傳之故，導致生物素脢缺乏，或其它任一種羧化脢缺乏，由此所產生的病症，皆被稱為多發性羧化脢缺乏症(multiple carboxylase deficiency，簡稱MCD)，因此多發性羧化脢缺乏症之治療方法並不單純。

維生素B7之基本特性

維生素B7為無色或白色晶體，熔點為攝氏232度，微溶於水及酒精，其鹽類則易溶於水，在中性沸水亦頗穩定，對光的照射亦略顯安定，但在強酸及鹼性溶液中則易受破壞。

維生素B7在各種烹飪過程，其防止流失的注意事項，實約略與維生素B1雷同，因此請讀者自行參考本部落格的貼文「維生素B1之生理功能與攝取」，即可得到相關資料。

維生素B7之過量問題

由於維生素B7為水溶性維生素，多餘的維生素B7可隨尿液排出，因此目前在研究文獻中，仍無研究者報告攝取過量維生素B7會引起副作用或毒性的問題。舉例來說，從已知維生素B7副作用的研究中，即使一星期3次靜脈注射維生素B7，1次50毫克，連續兩個月，發現亦無副作用的報告。(參考文獻 D Koutsikos et al, Renal Failure, 18, p. 131-137, 1996)而在另一研究中，即使每日服用或靜脈注射10毫克維生素B7，連續6個月，也亦無副作用的報告。(參考文獻 J-P Bonjour, Int J Vitam Res, 47, p. 107-118, 1977)因此在研究文獻中仍難找到因過量攝取維生素B7的副作用或毒性問題

目前並無足夠的研究資料，可以訂定攝取上限(upper limit，或UL)的值，亦即到底攝取多少才算過量，目前尚無定論。不過根據美國可靠營養品協會的資料所整理的資料，一般健康者還是以每日不攝取超過30-300微克(micron gram，或mg)為佳。(網址為http://www.crnusa.org/index.html，點選About Supplements，再點選Vitamins and Minerals，再點選Vitamin and Mineral Recommendations，最後再點選Historical Comparison of RDIs, RDAs and RDIs, 1968 to Present for Vitamins)

維生素B7與藥物或其它物質之交互作用

以下列舉數項與維生素B7產生交互作用(interactions)之例子，提供參考

(1)酒精：酒精會降低維生素B7之吸收能力。(參考文獻 S B Subramanya et al, Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 300(3), G494-G501, 2011)

(2)抗痙攣藥劑：長期服用抗痙攣藥劑如phenobarbitone、phenytoin、carbamazepine、primidone等，已為人所熟知會降低血中維生素B7的濃度。(參考文獻 K H Krause et al, Int J Vitamin and Nutr Res, 52, p. 375-385, 1982；H M Said et al, Am J Clin Nutr, 49, p. 127-131, 1989)

(3)類固醇荷爾蒙：類固醇荷爾蒙(steroid hormones)如dexamethasone及dehydroepiandrosterone，會加速維生素B7排泄，而易導致維生素B7缺乏。(參考文獻 K S Wang et al, J Nutr, 127, p. 2212-2216, 1997)

行政院衛生署建議之每日維生素B7攝取量

行政院衛生署食品藥物管理局建議之每日維生素B7攝取量(mmg/d) http://www.fda.gov.tw/content.aspx?site_content_sn=285

年齡別	微克
0 ~ 6個月	5
7個月 ~ 1歲	6.5
1 ~ 3歲	9
4 ~ 6歲	12
7 ~ 9歲	16
10 ~ 12歲	20
13 ~ 15歲	25
16 ~ 18歲	27
19 ~ 歲	30

                    哺乳期，則應再增加攝取5微克

維生素B7之食物來源

維生素B7廣泛存在於各類食物中，然跟其它維生素B比起來，含量相對的非常低，就算含量豐富的肝臟，100克也約只有100微克而已。由於食物中，維生素B7含量甚低，量測不易且誤差變異太大，因此一般營養表都不會列入維生素B7的含量。維生素B7含量比較高的食物，主要為肝臟、腎、蛋黃、肌肉等，維生素B7含量還不錯的有糙米、魚、核果類、奶製品等。由於人體每日所需相當微量，只要不過度偏食，要造成維生素B7缺乏極為不易。

概略總結(SUMMARY)

人體每日所需的維生素B7實極微量，加上大腸中的某些益菌亦能製造維生素B7提供人體所需，因此一個人只要正常飲食、避免長期食用生蛋白、及不酗酒，要造成維生素B7缺乏幾乎極為罕見。