氰钴胺素

维生素B12，简称VB12，又称钴胺素，B族维生素之一，是一类含钴的咕啉类复杂有机化合物，所含的三价钴位于类似卟啉的咕啉环平面的中心。它是目前已发现的最大、最复杂的维生素分子，也是唯一含有金属离子的维生素；其结晶为红色，故又称红色维生素。植物不含VB12，也不能制造VB12。肝脏是VB12的最好来源，其次为奶、肉、蛋、鱼等。VB12是核糖核酸和脱氧核糖核酸合成过程中必需的一种辅酶，体内VB12缺乏可以引起周围神经和中枢性脑病等神经系统的病理性改变。
天然钴配位化合物家族的原型，称为corrinoids。维生素B12的类似物仅在钴的β配体上有所不同，称为钴胺。几乎完全由细菌合成。饮食来源包括鱼类、肉类、肝脏和奶制品;植物中很少或根本没有钴胺。甲基钴胺和钴胺作为酶的辅助因子，由机体转化为其生物活性形式。严重缺乏可导致巨幼细胞贫血和/或神经损伤。维生素B12的发现，首先应归功于人们在医治以英国内科医生Addison的名字命名的一种恶性贫血病中所进行的研究工作。该恶性贫血病在当时是一种不治之症，1926年Minot和Murphy发现可通过大量摄取生肝来治愈该疾病，为此他们获得了1934年的诺贝尔生理学和医学奖。继Minot和Murphy的发现之后，人们又通过肝浓缩物成功地治愈了这种恶性贫血病。
1948年，美国Riches、英国Smith与Parker等人分别从肝浓缩物中分离出一种红色晶体，定名为维生素B12。同年，美国哥伦比亚大学的R. West证实可通过注射维生素B12来有效地治疗恶性贫血病。随后在1955年，D. Hodgkin等人利用X射线分析确定了维生素B12的晶体结构。他也因此获得了1964年的诺贝尔化学奖。1972年，Woodward成功地完成了对维生素B12的全合成。

图1为维生素B12的来源

本品为深红色结晶或结晶性粉末，无臭，无味，引湿性强。略溶于水或乙醇，不溶于氯仿或乙醚。耐热，但遇氧化或还原性物质(如维生素C或过氧化氢等)、重金属盐类及强酸、强碱，均可失效。

维生素B12是含有钴离子的等八面体化合物,其中心结构是由四个吡咯(pyrrole)相连接而组成的平面咕啉环(corrinring)。维生素B12的分子大体由3部分组成:以四个N原子和中心钴离子相螯合的咕啉环；5,6-二甲基苯并咪唑(5, 6-dimethylbenzimidazole, DMBI)通过N-7原子和钴离子相连作为维生素B12分子的低位(α)配基, 此外DMBI还通过磷酸基团和氨丙醇(aminopropanol)相连, 氨丙醇则与吡咯D上的丙酸侧链共价相连;腺苷(adenosylgroup)或甲基(methylgroup)和钴离子相连组成维生素B12分子的上位(β)配基。咕啉环轴向上方的配基不同, 则形成不同类型的维生素B12类物质。羟基(-OH)与咕啉环中的钴离子相连形成羟基钴胺素(hydroxycobalamin), 同样的, 脱氧腺苷(5′-deoxyadenosyl)、甲基(-CH3 )、氰基(-CN)与钴离子相连分别生成腺苷钴胺素(deoxyadenosylcobalamin)、甲基钴胺素(methylcobalamin)和氰钴胺素(cyanocobalamin)。自然界中, 微生物生物合成的维生素B12最终形式为腺苷钴胺素(辅酶B12 )、甲基钴胺素和羟钴胺素。但是由于它们的性状不太稳定, 所以在工业提纯过程中人为地加入氰化钠, 使天然形式的维生素B12转化为性质更为稳定的氰钴胺素。

图2为维生素B12的结构

1.提高叶酸利用率，与叶酸一起合成甲硫氨酸（由高半胱氨酸合成）和胆碱，产生嘌呤和嘧啶的过程中合成氰钴胺申基先驱物质如甲基钴胺和辅酶B12，参与许多重要化合物的甲基化过程。维生素B12缺乏时，从甲基四氢叶酸上转移甲基基团的活动减少，使叶酸变成不能利用的形式，导致叶酸缺乏症。
2.维护神经髓鞘的代谢与功能。缺乏维生素B12时，可引起神经障碍、脊髓变性，并可引起严重的精神症状。维生素B12缺乏可导致周围神经炎。小孩缺乏维生素B12的早期表现是情绪异常、表情呆滞、反应迟钝，最后导致贫血。
3.促进红细胞的发育和成熟。将甲基丙二酰辅酶A转化成琥珀酰辅酶A，参与三羧酸循环，其中琥珀酰辅酶A与血红素的合成有关。
4.维生素B12还参与脱氧核酸（DNA）的合成，脂肪、碳水化合物及蛋白质的代谢，增加核酸与蛋白质的合成。
有关维生素B12的概述、性状、生理功能、应用等是由Chemicalbook的东方编辑整理。（2016-01-22） 天然存在的钴配位化合物家族的原型称为类可啉。 维生素 B12 的类似物仅在钴的 β-配体上有所不同，称为钴胺素。 几乎完全由细菌合成。 膳食来源包括鱼、肉、肝脏和乳制品； 植物几乎没有或没有钴胺素。 身体将其转化为具有生物活性的形式，即甲基钴胺素和钴胺素，它们充当酶辅助因子。 严重缺乏可能导致巨幼红细胞性贫血和/或神经功能障碍。 1.维生素B12缺乏的原因
（1）摄入过少 人体不能合成维生素B12。膳食中的维生素B12来源于动物食品，乳及乳制品中含量较少，植物性食品基本不含维生素B12。素食者比起非素食者，更容易发生维生素B12缺乏。维生素B12的摄入量与血清维生素B12的水平呈正相关。母亲的维生素B12缺乏或者摄入不足，可能会因为乳汁中维生素B12含量低导致婴儿的维生素B12缺乏。
（2）吸收不良 老年人容易发生维生素B12缺乏，约60% 是由于胃肠原因造成食物中结合的钴胺素吸收不良。每天服用大于12～30μg的合成维生素B12可使老年人的低维生素B12、高MMA 的风险降低。口服大剂量的维生素B12能使大部分维生素B12缺乏的老年人的MMA恢复正常。
（3）内因子缺乏维生素B12 需要与内因子结合才能最终被吸收。恶性贫血患者产生内因子的自身免疫抗体，可导致严重的维生素B12缺乏。
（4）其他 服用抗癫痫药物、二甲双胍、组胺H2受体抑制剂和质子泵抑制剂、遗传性钴胺传递蛋白Ⅱ缺乏、热带口炎性腹泻、幽门螺杆菌感染、寄生虫感染等，也可导致维生素B12的缺乏。
2.维生素B12缺乏与疾病
（1）贫血 维生素B12缺乏所引起的贫血，同缺乏叶酸一样，也是巨幼细胞性贫血。然而，无论是老年人还是动物源性食物摄入较少的人群中，维生素B12缺乏的状态与贫血并不相关。对于维生素B12缺乏的人群补充维生素B12并不影响全血细胞计数。
（2）高同型半胱氨酸血症 血液中总同型半胱氨酸浓度超过10 μmol /L 时即可增加动脉粥样硬化和静脉血栓形成的危险性。维生素B12参与同型半胱氨酸的甲基化代谢过程，是甲硫氨酸合成酶( 催化同型半胱氨酸甲基化的酶)的必要辅助因子。维生素B12、叶酸浓度与血中同型半胱氨酸浓度相关。在印度素食人群中，冠状动脉疾病的高发病率与维生素B12缺乏相关。糖尿病视网膜病变人群中，维生素B12缺乏与高同型半胱氨酸相关，且维生素B12缺乏可能是糖尿病视网膜病变的一个独立危险因素。但是维生素B12并不能降低心血管病或糖尿病的风险。
（3）神经精神疾病 维生素B12与叶酸对维持中枢神经系统(CNS)正常功能有着举足轻重的作用。SAM是大脑内甲基的重要供体，甲基化的失衡是神经和精神疾病的原因之一。高同型半胱氨酸也是CNS失常的原因之一，与认知障碍相关。维生素B12或者叶酸缺乏可导致同型半胱氨酸浓度的增加并干扰甲基化状态。MMA对神经系统也存在毒性。维生素B12与叶酸可以对老年人CNS病变、情绪异常和痴呆( 包括血管性痴呆和阿尔茨海默病性痴呆) 起到保护作用，另一些研究则为阴性结果。尽管大量文献表明B族维生素与同型半胱氨酸、认知和情绪障碍、痴呆相关，但即使它们能降低同型半胱氨酸的水平，在随机对照试验中尚无清晰的证据表明补充维生素B12与叶酸能改善认知障碍与痴呆，也不能改善抑郁症状。
（4）生育与出生缺陷 叶酸是神经管缺陷(NTD)的一个保护因素，与叶酸代谢紧密联系的维生素B12也是NTD的一个独立危险因素。维生素B12缺乏也是怀孕早期流产、反复性流产的危险因素之一。在新生儿期，维生素B12缺乏可严重损害神经系统的发育和功能，婴儿多表现为生长迟缓和神经系统的缺陷，而不是贫血。婴儿一旦发生维生素B12缺乏，维生素B12的低水平将会至少持续一年。即使早期纠正了维生素B12缺乏，这些孩子仍可能表现为长期的神经、认知损害，包括易激惹、厌食、生长迟缓、发育倒退和智力低下。
（5）其他 维生素B12缺乏可能增加一些癌症发生的机会。维生素B12和骨密度可能相关，但不同的研究结论并不一致。 1.医疗与保健方面的应用
主要用于治疗各种VB12缺乏症,例如:可以治疗巨幼红细胞性贫血、药物中毒引起的贫血、再生障碍性贫血和白细胞减少症等；与泛酸搭配使用, 可以预防恶性贫血症, 有助于Fe2+的吸收和胃酸的分泌；也被用于治疗关节炎、面部神经麻痹、三叉神经痛、肝炎、疱疹、哮喘和其它过敏症、过敏性皮炎、寻麻疹、湿疹和滑囊炎；VB12还可以用于神经质、烦躁、失眠、记忆减退、抑郁病症的治疗。新的研究表明, VB12缺乏还会造成抑郁症等精神疾病。VB12作为治疗剂或保健品是十分安全的, 超过RDA几千倍以上的VB12被静脉或肌肉注射没有发现中毒现象。
2.在饲料方面的应用
VB12能够促进家禽、家畜特别是幼禽、幼畜生长发育、提高饲料蛋白质的利用率, 从而可用作饲料添加剂。用VB12水溶液处理鱼卵或鱼苗, 能够提高鱼对水中有毒物质如苯和重金属的耐受力, 降低死亡率。自从欧洲“疯牛病”事件后, 采用维生素等化学结构明确的营养强化剂来替代“肉骨粉”有了更大的发展空间。目前世界上生产的VB12大部分用于饲料工业。
3.在其它方面的应用
在发达国家,VB12与其他物质复配用于化妆品；在食品工业上,VB12可作为火腿、香肠、冰淇淋、鱼肉酱等食品的着色剂。在家庭生活中,将VB12溶液吸附在活性碳、沸石、无纺纤维或纸上,或制成肥皂、牙膏等；可用于厕所、冰箱等的防臭,消除硫化物和醛的气味；VB12也可用于环保中土壤和地表水常见污染物-有机卤化物的脱卤。 用水将精确称取的约30 mg试样移入一个1000ml容量瓶中，用水定容后混匀。另精确称取药典级维生素B12参比标准样，用水溶解，再用水逐步稀释至浓度约为30μg/ml的标准溶液。以水作空白试验，用适宜的分光光度计，同时测定在最大吸收波长处(约361nm)，1 cm比色池中的两溶液的吸光度。按下列公式计算试样中维生素B12(C63 H88CoNl4O14P)的含量(mg)。
维生素B12的含量(mg)=C×Au/As
式中c是参比标准液的浓度，其单位为μg/ml；Au和As分别为试样液和参比标准液的吸光度。 GRAS(FDA，§182．5945，2000)。 GB 14880—94：婴幼儿食品、强化饮料10～15μg/kg。
FDA，§184．1945(2000)：以(3MP为限。
GB 2760—2002(μg／kg)：软饮料0.6～1.8；即食早餐谷物食品，5～10；果冻2.0～6.0；可可粉及其他口味营养型固体饮料，1～6.6(相应营养型乳饮料按稀释倍数降低使用量)。 深红色结晶或无定形结晶性粉末，无臭无味。熔点210～220℃(碳化变黑)。1g本品可溶于80mL水，溶于乙醇，不溶于丙酮、乙醚或氯仿。无水物易吸潮，结晶性氰钴胺在中性和微酸性溶液中对空气和热稳定性较好，在碱性、强酸及还原剂中不太稳定，不耐光和紫外线。 维生素B12缺乏会导致贫血、神经系统障碍。可用于婴幼儿食品，使用量为10～30μg/kg；在强化饮液中使用量为2～6μg/kg。 主要用于治疗巨幼红细胞贫血、营养性不良、失血性贫血、神经痛及障碍性疾患 作为饲料营养强化剂，具有抗贫血的作用，对恶性贫血、营养性贫血、寄生虫性贫血均有效用量15-30mg/t。 维生素B12是人体组织代谢过程中所必需的维生素。人体内维生素B12的平均总量为2-5mg，其中50-90%贮存于肝脏内，在机体需要时，释放入血液中形成红细胞。长期缺乏B12会导致恶性贫血。B12及叶酸是细胞合成核酸过程中的重要畏酶，参与合成嘌呤、嘧啶、核酸和蛋氨酸等；并可使甲基转移，而促进但碱的合成；同时可增加糖地元的合成，从而有消除肝脏脂的作用。临床常作为治疗肝病的药物。人体每天约需维生素B121微克，每天食物中能提供2微克，即可保证正常的需要。维生素B12中的羟钴素可与氰化物反应，生成氰钴酸，从而能消除氰化物的毒性。因此，维生素B12缺乏者对氰化物的敏感性比一般人高。维生素B12主要用于治疗恶性贫血、巨幼红细胞贫血、抗叶酸药起起的贫血和多发性神经炎等。 通过放线菌如灰链霉菌等可大量合成维生素B12，工业上利用此类菌的培养液生产维生素B12。维生素B12的全合成已于1973年由R.B.伍德活德完成，这在有机合成上是一件非常突出的工作。 （1）由灰色链霉菌发酵制备，发酵液酸化后用弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂——122吸附，再经洗脱、净化，用1%氰化物转化，经溶剂和水反复萃取、氧化铅层析、丙酮结晶得成品。
(2)以葡糖糖、玉米浆为原料，接种薛氏丙酸杆菌（Propionibacterium shermarii）发酵，向发酵液中加入氯化钴、5，6-2甲基苯并咪唑，经提取干燥即得产品。 由灰色链霉菌发酵制备，发酵液酸化后用弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂——122吸附，再经洗脱、净化，用1%氰化物转化，经溶媒和水反复萃取、浓缩、氧化铅层析、丙酮结晶得成品。
以葡萄糖、玉米浆为原料，接种薛氏丙酸杆菌(Propioni bacterium shermarii)发酵；向发酵液中加入氯化钴、5，6-二甲基苯并咪唑，经提取干燥即得产品。