Các vitamin tan trong nước

Thiamin (vitamin B1)

Vitamin B₁ (Hình 6.6) phổ biến rộng rãi trong thế giới thực vật. Tuy nhiên trừ một số loại đặc biệt có nhiều (men, mầm luá mì, cám gạo), các loại thực phẩm khác hàm lượng của chúng không đáng kể. Phần lớn các thiamin ở thực phẩm thực vật nằm dưới dạng thiamin tự do. Trong sản phẩm động vật thường gặp dưới dạng liên kết phosphate hay pyrophosphate như diphosphothiamin. Hạt lúa mì chứa tương đối nhiều thiamin, hàm lượng của nó phụ thuộc vào loại lúa mì và điều kiện trồng trọt, dao động từ 500 - 800 μg/100g. Đậu cũng là nguồn thiamin quan trọng. Đậu nành có 540 μg/100g, đậu xanh 720, đậu phộng 440 μg/100g. Các loại khoai củ nghèo thiamin. Thiamin còn hiện diện trong các phủ tạng động vật, đặc biệt ở gan, thận, cơ. 100g thịt bò có 100 μg, 100g gan bò có 400 μg. Thịt heo tương đối giàu thiamin, 100g thịt ba rọi chưá 530 μg. Ở cá hàm lượng này thấp hơn, ở trứng gà thì hàm lượng thiamin tập trung ở lòng đỏ trứng (300 μg/100g).

Thiamin giữ vai trò quan trọng trong chuyển hoá acid pyruvic. Nó là thành phần của men carboxylase, men này khử carboxyl của acid pyruvic để cho acetaldehyde. Trong cơ thể thiamin xuất hiện dưới dạng thiamin-diphosphate (thiamin pyrophosphate T.P.P – Hình 6.7) và khi theo thức ăn vào cơ thể chúng dễ dàng bị phosphoryl hoá bởi các men chứa adenosin-triphosphate (chủ yếu ở gan), bị khử phosphorin ở thận nhờ men phosphatase và ra ngoài theo nước tiểu ở dạng tự do. Nguyên nhân thiếu thiamin là do sự tăng tiêu thụ các loại gạo hoặc bột bộ xay giã trắng và cũng do thiamin là một trong những chất dinh dưỡng dự trữ với lượng không lớn và nhanh chóng cạn ở những tình trạng sinh lý khác nhau.

Các dấu hiệu lâm sàng thường gặp: nhức đầu, mệt mỏi, mất ngủ, rối loạn trí nhớ, dễ bị kích thích, ra mồ hôi, thân nhiệt giảm, tim đập nhanh, hạ huyết áp, khó thở.. Do rối loạn chuyển hoá nước có thể gây phù nhưng cần phân biệt với dạng phù do thiếu protid. Nhu cầu tối thiểu đề phòng bệnh beriberi không dưới 0,7 mg thiamin/ngày.

Hình 6.6 Thiamine

Hình 6.7 Thiaminpyrophosphat

Riboflavin (vitamin B2)

Vai trò sinh học chính cuả riboflavin là tham gia vào thành phần cấu tạo các flavoproteid và hoạt động như là những enzyme. Riboflavin cần thiết cho chuyển hoá protein, khi thiếu B₂, một phần acid amin của thức ăn không được sử dụng và ra ngoài theo nước tiểu. Riboflavin có ảnh hưởng tới cấu trúc tế bào, làm tăng tính thấm của màng tế bào đối với một số chất như glucose. Cũng như vitamin A, riboflavin có ảnh hưởng tới khả năng cảm thụ ánh sáng của mắt, nhất là đối với sự nhìn màu. Cơ chế tác dụng của riboflavin đối với thị giác chưa hoàn toàn rõ ràng. Khi thiếu vitamin B₂ xảy ra những tổn thương của giác mạc mắt. Các triệu chứng thiếu riboflavin thường gặp nhất là các tổn thương ở niêm mạc lưỡi, mặt lưỡi trở nên xẫm đỏ, bề mặt có những hạt nhỏ, gai lưỡi trở nên phẳng, sau đó teo lại. Ngoài ra thiếu riboflavin còn gây ra các biến đổi ở máu, quá trình tổng hợp hemoglobin bị rối loạn, đồng thời còn xuất hiện các bệnh khác như viêm gan, xơ gan, viêm màng phổi, thấp khớp... Nhu cầu riboflavin là 0,55 mg/1000 kcal.

Pyridoxine, pyridoxan (các vitamin nhóm B6)

Hình 6.9 Pyridoxine

Vitamin B6 (Hình 6.9)có trong tự nhiên thường dưới dạng phức hợp với protid: men, gạo trắng, mầm nhiều loại hạt. Các phương pháp chế biến thông thường không làm phá hủy vitamin B6. Trong tự nhiên, vitamin B6 thường gặp dưới các dạng: pyridoxine, pyridoxan và pyridoxamin. Pyridoxan là sản phẩm oxy hoá của pyridoxine, thường gặp dưới dạng ester của acid phosphoric (pyridoxanphosphate).Cả 3 dạng vitamin B6 trong thực phẩm phần lớn ở dạng liên kết với protid của các men. Khi vào ruột sau khi phân giải và hấp thu, chúng lại liên kết với các protid và dưới dạng đó tích lũy trong các tổ chức.

Pyridoxine khi vào cơ thể chuyển hoá thành pyridoxan và pyridoxamin. Tất cả các dạng này đều bị oxy hoá thành 4-pyridoxalic và ra theo nước tiểu cùng với lượng nhỏ pyridoxan và pyridoxamin. Vitamin B₆ cần cho tổng hợp porfirin và tham gia vào chuyển hoá các lipid, cụ thể trong quá trình chuyển hoá acid linoleic thành acid arachidonic. Vitamin B₆ có tác dụng làm giảm lượng cholesterol trong huyết thanh, do đó có khả năng ngăn ngừa được bệnh xơ vữa động mạch. Theo tiêu chuẩn của Bộ Y Tế Liên Xô (1960) nhu cầu vitamin B₆ là 0,7 mg/100 Kcal khẩu phần với sự tăng hợp lý cho phụ nữ có thai và cho con bú.

Cobalamin (vitamin B12)

Trong các loại thực vật cao cấp hầu như không có vitamin B₁₂. Trong cơ thể động vật, vitamin B₁₂ (Hình 6.10) được tổng hợp bởi hệ vi khuẩn đường ruột, sau đó được hấp thu. Vitamin B₁₂ dễ tan trong nước và cồn, ổn định về nhiệt độ, nhưng không ổn định trong môi trường acid mạnh, kiềm mạnh và bị chiếu sáng, dễ bị phân hủy khi chịu tác dụng của các kim loại nặng, các chất oxy hoá mạnh hoặc chịu tác dụng của các chất khử, nhưng khi làm nóng cao áp (120^oC) trong thời gian ngắn thì sự phân hủy không rõ ràng.

Vitamin B₁₂ trong thức ăn khi vào cơ thể dưới tác dụng của acid gastric và các enzyme trong ruột, sẽ được phân ly từ trong các liên kết polypeptide và kết hợp với các chất trong dạ dày (một loại glucoprotein) để hình thành nên hợp chất dimer chuyển đến ruột hồi thì được hấp thu. Tỷ lệ hấp thu ở tình trạng cơ thể bình thường là khoảng 30 - 70%, trong đó sự khuếch tán giản đơn chỉ là 1 - 3%. Vì vậy khi chức năng dạ dày khác thường thì vitamin B₁₂ hầu như không thể hấp thu.

Hình 6.10 Cobalamine

Thiếu sắt và vitamin B6 cũng làm giảm tỷ lệ hấp thu vitamin B12. Vitamin B12 chủ yếu có từ thịt trai, ốc, cám gia cầm và trứng các loại, hàm lượng trong gan phong phú, hàm lượng trong sữa tương đối thấp. Trong các thức ăn từ thực vật như cây hạt cốc, rau xanh, hoa quả.. hầu như không chứa vitamin B12, nhưng vi sinh vật sống ký sinh ở nốt sần rễ đậu các loại lại có thể tạo ra vitamin B12, các chế phẩm từ đậu lên men có hàm lượng vitamin B12 rất cao. Hàm lượng vitamin B12 trong một số thực phẩm động vật như sau: (tính theo g/100g trọng lượng tươi)Thịt bò 2 - 8, gan bò 30 - 130, thịt heo 0,1 - 5, Sữa bò 0,2 – 0,6, lòng đỏ trứng 1,2. Vai trò chính của cobalamin có thể được tóm tắt như sau:

Sinh tổng hợp purin: vitamin B₁₂ giữ vai trò quan trọng trong cấu tạo và tổng hợp acid nucleic.

Tổng hợp và vận chuyển các nhóm methyl: vitamin B₁₂ tăng sinh tổng hợp methyl từ tiền thân của nó như: α-carbon của glycin và β-carbon của serine.

Vitamin B12 còn ảnh hưởng tới chuyển hoá lipid và glucid, cụ thể là kích thích hoạt tính coenzyme A và tham gia vào quá trình chuyển hoá glucid thành lipid.

Sự thiếu cobalamin dẫn đến những bệnh thuộc về dinh dưỡng gọi là bệnh thiếu máu ác tính, là bệnh rất hiếm gặp, nguyên nhân của bệnh là do thiếu chất mucoprotein cần thiết cho sự hấp thu cobalamin. Sự thiếu hụt cobalamin còn kèm theo sự thiếu hụt các vitamin khác.

Niacin

(a) Niacine(b) NicotinamideHình 6.11 Niacine (a) và Nicotinamide (b)

Niacine là yếu tố quan trọng trong việc phòng bệnh pellagre, là bệnh viêm da đặc hiệu do dinh dưỡng và bệnh thường xuất hiện ở những vùng hay dùng thực phẩm chủ yếu là bắp, ở Nam Mỹ và Địa Trung Hải. Trong các mô động vật, niacin ở dưới dạng nicotinamid. Trong các mô thực vật nó lại ở dưới dạng acid nicotinic. Niacin có thể được tạo thành từ thực phẩm hoặc được chuyển hoá từ tryptophan trong cơ thể người. Sau đó cơ thể thực hiện các phản ứng khác nhau là biến đổi niacin thành nicotinamide. Đây là dạng vitamin bền vững nhất đối với nhiệt, oxy hoá và kiềm. Các phương pháp đun nấu thông thường chỉ làm mất từ 15 - 20%. Đồ hộp bảo quản trong 2 năm mất không quá 15% vitamin này. Niacine và các amid của nó có vai trò cốt yếu trong các quá trình oxy hoá để giải phóng năng lượng của các phân tử glucid, lipid và protid. Niacin là thành phần chủ yếu của 2 coenzyme quan trọng trong

chuyển hoá glucid và hô hấp tế bào là nicotiamide adenin dinucleotid (NAD, coenzyme I) và nicotiamid adenin dinucleotid phosphate (NADP, coenzyme II).

Vai trò chính của NAD và NADP là lấy hydrogen từ một số cơ chất và chuyển nó sang 1 coenzyme hay cơ chất khác trong dây chuyền vận chuyển hydrogen. Thiếu niacin còn gây bệnh lưỡi đen (Hình 6.12) với triệu chứng chính là lưỡi đau, nhạy cảm với nóng, muối và thức ăn acid. Trong cơ thể 60 mg tryptophan tạo thành 1mg niacin và gọi là 1 đương lượng niacin. Nhu cầu 6,6 mg đương lượng/ngày cho 1000 Kcal.

Hình 6.12 Triệu chứng bệnh pellagre

Các thực phẩm giàu vitamin này là:

Acid folic (vitamin B9)

Còn gọi là acid pteroyl glutamic hay vitamin B₉. Acid folic có vài dạng tồn tại trong tự nhiên, chất mẫu của nó được hợp thành từ ba thành phần liên tiếp là pterin, acid P-aminobenzoic và acid glutamic (Hình 6.13).

Các dạng dẫn xuất của acid folic được thể hiện ở Hình 6.14

Acid folic tồn tại trong tự nhiên chủ yếu dưới dạng polyglutamic. Dạng hoạt tính sinh học của acid folic là acid tetrahydrofolic. Acid folic tan ít trong nước, không tan trong cồn, ête và các dung dịch hữu cơ khác. Acid folic không ổn định trong dung dịch acid, và cũng không ổn định với nhiệt, gặp ánh sáng dễ bị phân hủy. Acid folic khi được bảo quản và đun nấu thức ăn thường mất đi 50 - 70%, có lúc lên tới 90%.

Acid folic trong cơ thể có hai phương pháp hấp thu chủ động và hấp thu thụ động khuếch tán, vị trí hấp thu chủ yếu ở phần ruột non. Glucose và acid ascorbic sẽ xúc tiến việc hấp thu acid folic. Theo tính toán, tổng tỷ lệ hấp thu acid folic trong bữa ăn là vào khoảng 70%, lượng acid folic trong cơ thể khoảng 5 - 6 mg, trong đó có khoảng một nửa là ở trong gan, phần thải ra ngoài cơ thể sẽ qua dịch mật và nước tiểu.

Acid folic sau khi được hấp thu, với sự tham gia của NADPH sẽ được enzyme khử (reductase) hoàn nguyên thành acid tetrahydrofolic, acid tetrahydrofolic là dạng cơ bản của formoxyl, formininodoyl methyl... coenzyme acid folic. Các coenzyme acid folic đã biết ít nhất có 5 loại, chúng cần thiết cho các nhóm carbon 1 (C₁), bao gồm di chuyển đến hợp chất khác, đóng vai trò quan trọng trong sự hợp thành purin và pirimidin, sự chuyển hoá lẫn nhau giữa các acid amin và một vài phản ứng hoá học methyl. Vì vậy acid folic trong cả quá trình tổng hợp protein và quá trình phân chia và sinh trưởng của tế bào đều rất quan trọng. Thiếu acid folic sẽ dẫn đến sự giảm sút trong hình thành hemoglobin của hồng cầu, sự sinh trưởng của tế bào gặp trở ngại gây ra thiếu máu nguyên hồng cầu.

Một chức phận sinh hoá rất quan trọng của acid folic là tham gia vào cấu tạo porphyrine và hemin, điều này xác nhận vai trò chống thiếu máu của nó. Vai trò lớn của acid folic với chuyển hoá và tổng hợp acid nucleic và acid amin nói lên tầm quan trọng của nó trong các quá trình lớn, sinh sản và phát triển của bào thai.

Rất nhiều quá trình chuyển hoá của acid folic đều cần sự tham gia của acid ascorbic, vitamin B₁₂ và vitamin B₆. Nhiều nghiên cứu cho thấy, nếu lượng acid folic hấp thu mỗi ngày của cơ thể khi duy trì ở mức 3,1 μg/kg cân nặng thì cơ thể sẽ có lượng dự trữ acid folic thoả đáng. Trên cơ sở này, trong thời kỳ mang thai, nếu bổ sung 100 μg/ngày/người thì sẽ duy trì được mức acid folic bất biến trong máu ở thời kỳ mang thai; nếu>200 μg/ngày/người thì hàm lượng acid folic bình quân trong hồng cầu sẽ tăng lên rất nhiều. Vì vậy để đáp ứng được nhu cầu acid folic trong thời kỳ mang thai, người mẹ nên bổ sung 200 - 300 μg, tổng lượng hấp thu mỗi ngày phải lớn hơn 350 μg/người. Lượng an toàn cho trẻ em tính theo kilogram cân nặng gần giống người lớn, tức là khoảng 3,6 μg/kg/ngày thì có thể đáp ứng được nhu cầu sinh trưởng và duy trì được huyết đồ bình thường của chúng. Những đứa trẻ mới sinh có cân nặng thấp thường có lượng dự trữ acid folic thấp, mỗi ngày cần 65 μg để duy trì mức acid folic trong máu của chúng.

Acid folic có phổ biến trong các thức ăn từ động thực vật, các loại thức ăn có chứa hàm lượng lớn acid folic là: gan, trứng, cá, đậu, củ cải đường, sup lơ, rau cần, rau diếp, cam đường, chuối tiêu và các loại quả cứng, các loại đậu khác..

Acid pantothenic

Hình 6.15 Acid pantothenic

Acid pantothenic (Hình 6.15) có nhiều trong các loại thực phẩm thực vật và động vật như: men, đậu phộng, ngũ cốc, thịt, cá, phủ tạng.. Trong thực phẩm acid pantothenic phần lớn ở dưới dạng liên kết, chủ yếu dưới dạng coenzyme A (là nucleotid chứa adenosin monophosphate, acid pantothenic, systeamin và phosphate). Các triệu chứng bệnh xảy ra khi thiếu acid pantothenic là lưỡi đen, beriberi, pellagre... Nhu cầu acid pantothenic có thể được thoả mãn bởi chế độ ăn bình thường. Nhu cầu 10-15 mg/ngày (đối với người trưởng thành) hay 4-5 mg/1000 kcal. Các quá trình chế biến thông thường làm mất 25% acid pantothenic.