抗坏血酸

抗坏血酸
【背景介绍】[1]
维生素是维持人体生命活动必须的一类有机物质，也是保持人体健康的重要活性物质。维生素在体内的含量很少，但不可或缺。各种维生素的化学结构以及性质虽然不同，但它们却有着以下共同点：①维生素均以维生素原（维生素前体）的形式存在于食物中。②维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分，它也不会产生能量，它的作用主要是参与机体代谢的调节。③大多数的维生素，机体不能合成或合成量不足，不能满足机体的需要，必须经常通过食物中获得。④人体对维生素的需要量很小，日需要量常以mg或μg计算，但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症，对人体健康造成损害。维生素与碳水化合物、脂肪和蛋白质3大物质不同，在天然食物中仅占极少比例，但又为人体所必需。有些维生素如 B6、K等能由动物肠道内的细菌合成，合成量可满足动物的需要。动物细胞可将色氨酸转变成烟酸（B族维生素），但生成量不敷需要；维生素C除灵长类（包括人类）及豚鼠以外，其他动物都可以自身合成。植物和多数微生物都能自己合成维生素，不必由体外供给。许多维生素是辅基或辅酶的组成部分。
维生素C又叫L-抗坏血酸，是一种水溶性维生素，能够治疗坏血病并且具有酸性，所以称作抗坏血酸，可辅助治疗多种疾病，维生素Ｃ不仅能和减轻感冒症状，还能增强免疫力预防心脏病发生。

【概述】[1][2]
维生素C，1932年首次从柠檬汁中结晶出来。本品存在于新鲜的水果、蔬菜，特别是枣、辣椒、番茄、苦瓜、柑橘、柠檬等食物中。人类不能自身合成维生素C。抗坏血酸在体内参与一系列重要的代谢过程，包括直接刺激多肽合成 ，参与胶原形成中脯氨酸和赖氨酸的水解，参与肾上腺素的合成，以及参与叶酸到亚叶酸的转化等。而且抗坏血酸还能促进铁离子在胃肠道的吸收，除了作为营养物质外还具有广泛应用。
维生素C不足不只是引起坏血病，维生素C还与病毒抑制因子的产生有关，因而维生素C对预防及治疗感冒有很大的作用。同时还有让胆固醇值下降的作用，保持女性排卵的退性作用。对抗精神压力有极大作用，因而白领阶层女性易适当补充维生素C。此外维生素C对于美容、抗过敏、抗组织胺均有一定作用。维生素C含量最多的食物为柠檬，一个柠檬只有250毫克的维生素C，补充500毫克的维生素C，一天必须吃20个这样酸的水果才行。适量补充维生素C对于维持身体健康，预防疾病，将起到极大的作用。
另外，维生素C除用作营养增补剂及抗氧化剂，是我国 GB2760-1996规定允许使用的食品用抗氧化剂，用于果汁、罐头、饮料、果酱、糖果、乳制品、肉制品及面粉改良剂；还可用作饲料添加剂等。

【药品概况】
通用名称：抗坏血酸 
英文名称：ascorbic acid            
别名：维生素C；vitamin C；L-木糖型抗坏血酸；L-3- 氧代苏己糖醛酸内酯；Lemascorb；Hybrin；Redoxon；Xitix
化学名：L-2-烯醇己糖酸内酯 
Cas No：50-81-7    
分子量：176.13
分子式：C6H8O6
结构式：
 
【理化性质】[2][3]
一种水溶性维生素。白色结晶，有酸味，熔点190～192℃（分解），相对密度1.65(25℃)，比旋光度+48°(c=1，甲醇，23℃)，不溶于乙醚、氯仿、苯、石油醚、油类和脂肪，溶于水、乙醇。在水中的溶解度： 5℃时35、45℃时 40、100℃时80。水溶液浓度与pH的关系： 0.5% 时pH=3、5%时pH=2。遇光颜色变深。干燥状态下比较稳定，但水溶液很快被氧化分解，在酸性溶液中较稳定。在中性或碱性溶液中极易被氧化，微量金属离子（如Cu2+、Fe2+等）促进其氧化，遇光、热均不稳定。分子中两个烯醇式羟基脱去氢被氧化成脱氢抗坏血酸，后者也可加氢还原成抗坏血酸，在代谢反应中可作氢的载体。本品是一种二烯醇化合物，在本品的水溶液中加碳酸氢钠，可形成烯醇钠。
【稳定性】[4]
抗坏血酸是最不稳定的维生素，影响其稳定性的因素很多，包括温度、pH 值、氧、酶、金属离子、紫外线、X-射线和y-射线的辐射；抗坏血酸的初始浓度、糖和盐的浓度，以及抗坏血酸和脱氢抗坏血酸的比例等。通常，氧分压高，极易氧化降解；温度高，破坏大；在酸性条件下稳定，而在碱性条件下易分解。在食品加工过程中，由于抗坏血酸易溶于水，所以它很容易从食物的切面等处流 失，例如果蔬 漂，沥滤时的损失。因此，在加工过程中可尽量避免“用水”。例如采用蒸汽烫漂而不用水。
【制备方法】 [2]
1. 从含维生素C较丰富的水果、蔬菜、绿茶中提取。
2. 一般大多采用莱希斯坦（Reichstein）法。以葡萄糖为原料，在阮莱镍催化剂作用下加压氢化，生成山梨糖醇，再用黑醋酸杆菌（Acetobacter suboxydans）进行好氧发酵，生成L-山梨糖醇，在硫酸催化作用下与丙酮缩合，制得双丙酮-L-山梨糖醇，再在碱性条件下用高锰酸钾氧化，生成二丙酮-L-葡萄糖酸，在硫酸催化作用下与甲醇进行酯化反应，制得2-酮- L-葡萄糖酸甲酯，再与甲醇钠作用，生成 L-抗坏血酸钠，最后加热用盐酸处理，可制得。

或者，在生成双丙酮-L-山梨糖醇后，再在硫酸镍溶液存在下，与次氯酸钠反应，过滤除去杂质，用盐酸中和，析出沉淀，即可制得二丙酮- L-葡萄糖酸。再按上面步骤进行酯化等过程。
【作用机制】[3]
分子中两个烯醇式羟基脱去氢被氧化成脱氢抗坏血酸，后者也可加氢还原成抗坏血酸，在代谢反应中可作氢的载体。在生物体内，除了作二氢叶酸还原酶和脯氨酸羟化酶的辅酶，以及与谷胱甘肽、NADP+的氧化还原反应偶联进行细胞呼吸外，主要通过自身的氧化使许多需要有自由巯基的蛋白或酶处于还原状态，从而维持其生物活性。对细胞间质的形成和维持牙齿、骨骼、血管和肌肉的正常功能，以及增强机体对疾病的抵抗力有重要作用。
【生理功能】[4]
抗坏血酸因有抗坏血病的作用而得名。此外还具有以下生理功能：
1. 抗坏血酸能激活羧化酶，促进组织中胶元蛋白抗体的形成，使胶元蛋白能够包围癌细胞，因此，它具有抗癌作用；能参与神精介质、激素的生物合成；
2. 能将胆固醇转化为胆汁酸，因此大量维生素C可使高胆固醇血症患者的固醇下降；
3. 还参与体内氧化还原反应，这与谷胱甘肽密切有关，体内的氧化型谷胱甘肽可使还原型抗坏血酸氧化成胆氢抗坏血酸，而后者又可被还原型谷胱甘肽变成还原型抗坏血酸，即：

4. 抗坏血酸可将运铁蛋白中的Fe3+还原为Fe2+，促进铁的吸收，对缺铁性贫血有一定的辅助疗效；
5. 提高机体应激能力。
【应用】[1][4][5][6][7][8]
在医药领域作用
1）胶原蛋白的合成：胶原蛋白的合成需要维生素C参加，所以VC缺乏 ，胶原蛋白不能正常合成，导致细胞连接障碍。胶原蛋白占身体蛋白质的1/3，生成结缔组织，构成身体骨架。如骨骼、血管、韧带等，决定了皮肤的弹性，保护大脑，并且有助于人体创伤的愈合。
2）治疗坏血病：血管壁的强度和VC有很大关系。当体内VC不足，微血管容易破裂，血液流到邻近组织。这种情况在皮肤表面发生，则产生淤血、紫癍；在体内发生则引起疼痛和关节涨痛。严重情况在胃、肠道、鼻、肾脏及骨膜下面均可有出血现象，乃至死亡。
3）预防牙龈萎缩、出血：牙龈是软组织，当缺乏蛋白质、钙、VC时易产生牙龈萎缩、出血。维生素C有助巩固细胞组织，有助于胶原蛋白的合成，能强健骨骼及牙齿，还可预防牙龈出血，长期服用对牙齿、牙龈无害而且有益。    
4）预防动脉硬化：可改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢，防止胆固醇在动脉内壁沉积，甚至可以使沉积的粥样斑块溶解。      
5）抗氧化剂：可以保护其它抗氧化剂，如维生素A、维生素E、不饱和脂肪酸，防止自由基对人体的伤害。
6）治疗贫血：使难以吸收利用的三价铁还原成二价铁，促进肠道对铁的吸收，提高肝脏对铁的利用率，有助于治疗缺铁性贫血。
7）防癌：丰富的胶原蛋白有助于防止癌细胞的扩散；VC的抗氧化作用可以抵御自由基对细胞的伤害防止细胞的变异；阻断亚硝酸盐和仲胺形成强致癌物亚硝胺。曾有人对因癌症死亡病人解剖发现病人体内的VC含量几乎为零。 
8）治疗糖尿病：抗坏血酸能促进胰岛素分泌，降低血糖。此外，抗坏血酸能降低组织细胞内山梨醇水平，升高肌醇含量，恢复 Na+- K+- ATP 酶活性，促进胰岛素分泌，清除自由基并具有抑制脂质过氧化物生成的作用，可防治糖尿病的慢性并发症。
9）保护作用：在人的生命活动中，谷胱甘肽和酶保证细胞的完整性和代谢的正常进行至关重要。由于大多数哺乳动物都能靠肝脏来合成维生素C，所以并不存在缺乏的问题；但是人类、灵长类、土拨鼠等少数动物却不能自身合成，必须通过食物、药物等摄取。
10）酶：谷胱甘肽是由谷氨酸、胱氨酸和甘氨酸组成的短肽，在体内有氧化还原作用。它有两种存在形式，即氧化型和还原型，还原型对保证细胞膜的完整性起重要作用。VC是一种强抗氧化剂，其本身被氧化，而使氧化型谷胱甘肽还原为还原型谷胱甘肽，从而发挥抗氧化作用。
11）提高人体的免疫力：白细胞含有丰富的VC，当机体感染时白细胞内的VC急剧减少。VC可增强中性粒细胞的趋化性和变形能力，提高杀菌能力，预防和治疗感冒等；促进淋巴母细胞的生成，提高机体对外来和恶变细胞的识别和杀灭；参与免疫球蛋白的合成。提高CI补体酯酶活性，增加补体CI的产生；促进干扰素的产生，干扰病毒mRNA的转录，抑制病毒的增生。     
12）提高机体的应急能力：人体受到异常的刺激，如剧痛、寒冷、缺氧、精神强刺激，会引发抵御异常刺激的紧张状态，使交感神经兴奋、肾上腺髓质和皮质激素分泌增多。肾上腺髓质所分泌的肾上腺素和去甲肾上腺素是有酪氨酸转化而来，在此过程需要VC的参与。
在食品中的应用
1）在腌肉制品中的应用：几乎在所有肉类腌制中都有应用，我国目前盐水火腿、火腿肠、红肠、腊肠和风干肠中，都开始添加抗坏血酸。在市场上出售的乳化剂中，抗坏血酸也是其中的主要成份，一方面可以使腌制时间缩短，即加快亚硝酸盐的呈色作用；另一方面还具有一定的抑制肉毒梭状芽抱杆菌的作用，促进亚硝酸盐的抗肉毒毒素作用。
2）在果蔬罐头中的应用：可以除掉果蔬雄头中残留的氧气，阻止色素氧化；抑制酶促揭变的作用，抑制了由于醒类化合物聚合引起的产品褐变。另外，将抗坏血酸同柠檬酸结合使用，可以增加抗坏血酸的护色效果。
3）在啤酒、饮料等中的应用：抗坏血酸能结合氧而成为除氧剂,并具有钝化金属离子的作用，可用于啤酒、无醇饮料、果汁等的抗氧化剂，以防止褪色、变色、风味变劣和其它由于氧化而引起的质量问题。
4）在粮油制品中的应用：面粉中加入抗坏血酸，在搅拌期间被空气中的氧气氧化及抗坏血酸氧化酶和金属离子钙、铁等的催化，转化成脱氢抗坏血酸。脱氢抗坏血酸才能对面筋蛋白质起氧化剂的作用，已成为国内外最广泛使用的面粉品质改良剂、面团改良剂、面包添加剂的主要成分，它不但作为改良剂，还作为面粉、面包的营养强化剂。
在电镀工艺中的应用
1）在锌铁合金电镀工艺中的应用：在电镀铁（合金）溶液中加入抗坏血酸及其它羟基羧酸作还原剂，可以加速金属组分的溶解速度；加速Fe3+还原为Fe2+；镀液浓度可维持在适当范围。
2）在镍合金电镀工艺中的应用：镍铁镀液中加入抗坏血酸、异抗坏血酸或 者 是两者的混合物，可使镀层光亮、整平，硬性、韧性好；在硫酸盐镀镍锰锌合金镀液中加入抗坏血酸，可以使溶液更加稳定；在镍钴锌合金电镀工艺中加入抗坏 血酸可使其更光亮、紧密；在镍铁钻合金电被工艺中加入可使镀层的线膨胀系数非常小；在镍铁铬合金、镍铜锌合金电镀工艺中也有一定的应用。
3）在镀金（合金）工艺 中的应用：添加抗坏血酸可以可以改善镀液的稳定性，长时间工作也具有优良的品质，仍旧能镀出白色、光亮的金锡镀层。
4）其他：在防银变色、成分分析、钝化处理工艺中也具有一定的应用。
【人体需要量】[1]
婴幼儿：30毫克；3~10岁：35毫克；10~18岁：40毫克；成人：60毫克；孕妇 ：80毫克；哺乳期：100毫克。
吸烟者对维生素C需要量比不吸烟者高40%，某些药物如阿司匹林和避孕药以及心里紧张和高温环境，都可能使肌体对维生素Ｃ的需要量增加。1996年国际生命科学会（ILSI）根据今年来维生素C药代动力学研究结果，提出维生素C供给应为200毫克/天，安全摄入量上限为1000毫克/天。中国营养学会2000年推荐成人维生素Ｃ RNI为100毫克，安全摄入量上限为1000毫克/天。
【不良反应】[8]
1. 终末期肾病（ERSD）患者出现继发性草酸盐血症，肾小球滤过抗坏血酸能力降低乃至丧失。
2. 血透患者大剂量使用抗坏血酸时，可使草酸钙在肾脏、关节和血管壁等组织沉积，从而加重并发症。
3. 阵发性血红蛋白尿患者因饮入含丰富抗坏血酸的饮料后出现快速进行性溶血，血红蛋白由 107 降至82g/L，表现为黄疸、贫血、血红蛋白尿，但尚未明确其诱发溶血机制。

【主要参考资料】
[1] 维生素C的生理功能及应用.食品生物工程，毕业论文.
[2] 安家驹 主编;包文滁,王伯英,李顺平 合编.实用精细化工辞典.北京：中国轻工业出版社.
[3] 农业大词典编辑委员会 编.农业大词典.北京：中国农业出版社.1998.第874页.
[4] 彭家泽等. 抗坏血酸的生理功能及其在食品中的应用.食品与机械.1994,4:29.
[5] 孔保华等. 抗坏血酸在食品中的应用.食品工业.1995,2:51-52.
[6] 吴水清. 抗坏血酸在电镀工业中的应用.电镀与精饰.1995,17(1):21-25.
[7] 张守文 主编.中华烘焙食品大辞典•原辅料及食品添加剂分册.北京：中国轻工业出版社.
[8] 高缘等. 抗坏血酸的新应用. 药学进展.2000,1:24-27.