ویتامین های محلول در آب — به زبان ساده

ویتامین ها یکی از ترکیبات مهم و ضروری برای بدن هستند که در واکنش‌های مختلف ازجمله گلیکولیز (تجزیه گلوکز) به آنزیم‌ها کمک می‌کنند. بر اساس انحلال‌پذیری، این ترکیبات به دو دسته ویتامین های محلول در آب و ویتامین های محلول در چربی تقسیم می‌شوند. انحلال پذیری متفاوت ویتامین‌ها سبب می‌شود رفتار متفاوتی در بدن نشان دهند. در این مطلب انواع ویتامین های محلول در آب، ویژگی‌ها و نقش آن‌ها در متابولیسم‌های بدن را بررسی می‌کنیم.

ویتامین چیست ؟

ویتامین‌ها، گروهی از ترکیبات آلی و ضروری برای رشد و سلامت بدن هستند. این ترکیبات به دو دسته محلول در چربی و محلول در آب تقسیم می‌شوند و در متابولیسم‌های سلولی به عنوان کوآنزیم نقش مهمی برای پیش‌برد عملکرد آنزیم بر عهده دارند.

ویتامین های محلول در آب کدامند ؟

دو دسته از ویتامین‌ها، در گروه ویتامین‌های محلول در آب قرار می‌گیرند. این ویتامین‌ها در بدن ذخیره نمی‌شوند، به همین دلیل باید به‌طور مداوم در رژیم غذایی مصرف شوند. همه انواع ویتامین B و ویتامین C، ویتامین‌های محلول در آب هستند.

انواع ویتامین B

انواع مختلف ویتامین‌های B، همه ویتامین‌های محلول در آب هستند و شکل آزاد این ترکیبات معمولا در بدن غیرفعال است و برای فعال‌شدن به کوآنزیم تبدیل می‌شوند. ریبوفلاوین، تیامین و ویتامین B6 پس از فسفوریلاسیون فعال می‌شوند، تغییر ساختاری سبب فعال شدن بیوتین می‌شود و نیاسین، پنتوئیک‌اسید، فولیک‌اسید و ویتامین B12 برای فعال شدن با مولکول‌های دیگر کمپلکس تشکیل می‌دهند. شکل کوآنزیمی این ویتامین‌ها برای شرکت در واکنش‌های آنزیمی، با پروتئین آپوآنزیم (آنزیم غیرفعال) ترکیب می‌شود. آجیل، دانه‌های روغنی، گندم سبوس‌دار و جگر، منابع طبیعی دریافت این ویتامین هستند.

• B1 (تیامین): تیامین، اولین ویتامین محلول در آب شناخته شده است و به شکل‌های مختلفی وجود دارد.
  • تیامین پیروفسفات: تیامین پیروفسفات یا تیامین دی‌فسفات، بیشترین ساختار ویتامین B1 در بدن و مهم‌ترین شکل ساختاری تیامین در فرایندهای بدن است.
  • تیامین تری‌فسفات: این شکل از تیامین ۱۰ درصد از تیامین موجود در بافت‌های جانوری را به خود اختصاص می‌دهد.
  • تیامین مونونیترات: این نوع از تیامین، به شکل مصنوعی ساخته و به غذای جانوران اضافه می‌شود.
  • تیامین هیدروکلرید: شکل استاندارد تیامین مصنوعی است و در مکمل‌های غذایی استفاده می‌شود.
• B2 (ریبوفلاوین): ریبوفلاوین، نوعی از ویتامین B است که برای رنگ غذا استفاده می‌شود و نام آن از واژه لاتین flavus به معنی رنگ زرد گرفته شده است. علاوه بر منابع طبیعی ریبوفلاوین، گوارش فلاوپروتئین‌ها در بدن ریبوفلاوین آزاد می‌کند. ریبوفلاوین، برای تبدیل ویتامین B6 به شکل فعال در بدن و تبدیل ترپتوفان به نیاسین ضروری است. شکل کوآنزیمی این ویتامین در بدن، فلاوین مونونوکلئوتید (FMN) و فلاوین دی‌نوکلئوتید (FAD) است. تخم‌مرغ، برگ سبزیجات، بروکلی، شیر، حبوبات، قارچ و گوشت، منابع طبیعی این ویتامین هستند.

  

• B3 (نیاسین): نیاسین تنها ویتامینی است که در بدن از اسیدآمینه تریپتوفان ساخته می‌شود و دو شکل عملکردی در بدن دارد. هر دو شکل نیاسین موجود در رژیم غذایی در بدن به آدنین دی‌نوکلئوتید فسفات ($$NADP^+$$) تبدیل می‌شود. $$NADP^+$$ یکی از کوآنزیم‌های اساسی در واکنش‌های بدن است. ویتامین B3 در ماهی، گوشت مرغ، تخم‌مرغ، لبنیات و قارچ وجود دارد.
  • نیکوتیک‌اسید: متداول‌ترین ساختار نیاسین در مکمل‌های غذایی این نوع است و در منابع غذایی طبیعی (حیوانی و گیاهی) وجود دارد.
  • نیکوتینامید (نیاسینامید): این ساختار در مکمل‌های غذایی و منابع طبیعی وجود دارد اما فراوانی آن کمتر از نیکوتیک‌اسید است.
• B5 (پانتوتنیک اسید): پانتوتنیک‌اسید، ویتامینی است که تقریبا در همه منابع غذایی وجود دارد. علاوه بر شکل آزاد این ویتامین در منابع غذایی، بعضی از مواد غذایی پس از گوارش در معده به ویتامین B5 تبدیل می‌شوند. خاویار، کلیه (قلوه)، گوشت مرغ، گوشت گوساله و زرده تخم‌مرغ، منابع طبیعی ویتامین B5 هستند.
  • کوآنزیم A: منبع متداول این ویتامین در مواد غذایی است که در لوله گوارش به پانتوئیک‌اسید تبدیل می‌شود.
  • پروتئین‌های حمل‌کننده آسیل: مثل کوآنزیم A، یکی از ترکیبات حاصل از گوارش پروتئین‌های حمل‌کننده آسیل، پانتوتنیک‌اسید است.
  • کلسیم پنتوتنات: متداول‌ترین شکل ویتامین B5 در مکمل‌های غذایی است.
  • پانتنول: یکی دیگر از شکل‌های ویتامین B5 برای مکمل‌های غذایی است.
• B6: ویتامین B6، یکی از ویتامین‌های محلول در آب و ترکیبی ضروری برای سنتز پری‌دوکسال فسفات است. این کوآنزیم در بسیاری از متابولیسم‌های بدن نقش دارد. ساختارهای متفاوت این ویتامین در کبد به پری‌دوکسال ۵-فسفات (شکل فعال ویتامین) تبدیل می‌شوند. این ویتامین در تشکیل گلبول‌های قرمز و سفید خون و تولید بعضی انتقال‌دهنده‌های عصبی نقش مهمی دارد.
  • پری‌دوکسین: این شکل از ویتامین در میوه‌ها، سبزیجات و مکمل‌های غذایی وجود دارد.
  • پری‌دوکسامین: شکل فسفاته این ویتامین، در منابع غذایی حیوانی فراوان است.
  • پری‌دوکسال: بیشترین شکل ویتامین B6 در منابع غذایی حیوانی پری‌دوکسال است.

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم در فرادرس

کلیک کنید

• B7 (بیوتین): بیوتین یا ویتامین H، یکی دیگر از ویتامین های محلول در آب است که به شکل آزاد و متصل به پروتئین‌ها وجود دارد. پروتئین‌های بیوتین‌دار در مرحله اول گوارش به بیوسیتین تبدیل می‌شوند. در مرحله بعدی، آنزیم بیوتینیداز، بیوسیتین را به بیوتین آزاد و لیزین می‌شکند.
• B9: این ویتامین محلول در آب، اولین بار در مخمر و پس از آن در برگ اسفناج، کشف شد. به همین دلیل نام دیگر آن فولیک‌اسید یا فولات است که از کلمه لاتین folium به معنی برگ گرفته شده است. این ویتامین در مسیر سنتز DNA، اسیدهای آمینه، گلبول‌های سفید و گلبول‌های قرمز نقش دارد. به همین دلیل کمبود این ویتامین منجر به کم‌خونی می‌شود. ویتامین B9 چند شکل فعال دارد.
  • فولات: ویتامین B9 موجود در منابع طبیعی، فولات است.
  • فولیک‌اسید: شکل مصنوعی این ویتامین در مکمل‌های غذایی است.
  • ال-متیل فولات: شکل فعال ویتامین B9 در بدن ست.
• B12 (کوبالامین): ویتامین B12‌، تنها ویتامین محلول در آبی است که در ساختار آن فلز کبالت وجود دارد. کوبالامین در چهار شکل اصلی وجود دارد.
  • سیانوکوبالامین: متداول‌ترین شکل ویتامین B12 در مکمل‌های غذایی است.
  • هیدروکسی کوبالامین: فراوان‌ترین شکل طبیعی ویتامین B12 است و در منابع غذایی حیوانی بسیاری وجود دارد.
  • آدنوسیلکوبالامین
  • متیل‌کوبالامین

سنتز نیاسین در کبد

ویتامین B3 یا نیاسین یکی از ویتامین‌های محلول در آب است که با سه مسیر متابولیک در بدن به کوآنزیم $$NAD^+$$ تبدیل می‌شود و به پیشبرد واکنش‌های متابولیکی کمک می‌کند. این ویتامین به شکل نیکوتیک‌اسید، نیکوتین‌آمید، نیکوتین‌آمید ریبوزید یا تریپتوفان وارد مسیرهای تولید $$NAD^+$$ می‌شود.

• نیکوتین‌آمید و نیکوتین‌آمید ریبوزید: این دو شکل از نیاسین با دو واکنش آنزیمی به $$NAD^+$$ تبدیل می‌شوند.
• نیکوتیک‌اسید: نیکوتیک‌اسید پس از پشت سر گذاشتن مسیر سه‌مرحله‌ای «پریس هندلر» (Preiss-Handler) به $$NAD^+$$ تبدیل خواهد شد. آنزیم فسفوریبوزیل‌ترانسفراز (NAPRT)، فسفوریبوز را به نیکوتیک‌اسید اضافه و حد واسط نیکوتیک‌اسید مونونوکلئوتید را تولید می‌کند. در نهایت، آدنیل‌ترانسفراز، نوکلئوتید آدنین را به این ترکیب اضافه و کوآنزیم $$NAD^+$$ تولید خواهد شد.
• تریپتوفان: طولانی‌ترین مسیر سنتز $$NAD^+$$ در بدن، تجزیه تریپتوفان در «مسیر کینورنین» (Kynurenine Pathway) است. در این مسیر ابتدا تریپتوفان، کوئینوکیک‌اسید و سپس کوئنیک‌اسید به‌وسیله آنزیم کوئینولینات فسفوریبوزیل ترانسفراز (QPRT) به نیکوتینیک‌اسید مونونکلئوتید تبدیل می‌شود. در مرحله بعدی $$NAD^+$$ از نیکوتینیک‌اسید مونونکلئوتید و در مسیر پریس هندلر تولید خواهد شد.

$$NADP^+$$ شکل فسفوریله شده کوآنزیم $$NAD^+$$ است که در واکنش‌ها اکسایش‌کاهش بدن، ازجمله زنجیره انتقال الکترون در میتوکندری، شرکت می‌کند. آنزیم $$NAD^+$$ کیناز، با مصرف یک مولکول ATP به عنوان منبع فسفات، فسفوریلاسیون این کوآنزیم را کاتالیز می‌کند. تعادل شکل‌های اکسایش و کاهش یافته این دو کوآنزیم، سبب ادامه چرخه‌های زیستی در بدن انسان می‌شود.

نقش NAD در متابولیسم بدن

مولکول $$NAD^+$$ علاوه بر نقش کوآنزیمی که در زنجیره انتقال الکترون دارد، به عنوان «پیش‌ماده» (Substrate) و لیگاند در مسیرهای متابولیکی بدن شرکت می‌کند.

• پیش‌ماده: $$NAD^+$$ حداقل پیش‌ماده ۴ کلاس آنزیمی در بدن انسان است.
  •  ریبوزیلاسیون ADP: آنزیم‌های مونو- و دی- ADP ریبوزیل ترانسفراز، ADP-ریبوز موجود در مولکول $$NAD^+$$ را به اسیدآمینه‌های مشخصی در پروتئین اضافه و نیکوتین‌امید آزاد می‌کند.
  • داستیلاسیون وابسته به NAD: گروهی از آنزیم‌ها، استیل متصل به لیزین در پروتئین‌ها را به ADP-ریبوز جدا شده از $$NAD^+$$ متصل و O-استیل-ADP ریبوز تولید می‌کند. نیکوتین‌آمید حاصل، واکنش را با کنترل منفی مهار می‌کند.
  • متابولیسم کلسیم: آنزیم‌های $$NAD^+$$ گلیکوهیدرولاز/ADP- ریبوسیل‌سیکلاز، در سنتز مهم‌ترین عوامل تنظیمی مسیر پیام‌رسانی کلسیم ازجمله ADP-ریبوز خطی، ADP-ریبوز حلقوی و نیکوتیک‌اسید آدنین دی‌نوکلئوتید فسفات نقش دارند.
    • ADP-ریبوز حلقوی و نیکوتیک‌اسید آدنین آزاد شدن یون کلسیم از شبکه اندوپلاسمی، لیزوزوم و میتوکندری را تحریک می‌کند.
    • ADP-ریبوز خطی ورود کلسیم ماتریکس خارج سلولی از راه غشای پلاسمایی را تحریک می‌کند.
• لیگاند: $$NAD^+$$ یکی از آنتاگونیست‌های گیرنده‌های پیورینرژیک P2Y است. این مولکول، انتقال‌دهنده عصبی مهاری در سیناپس عصب-عضله ماهیچه‌های صاف رگ است. همچنین $$NAD^+$$ خارج سلولی، یکی از سیتوکین‌های پیش‌التهابی است که فعال‌شدن گرانولوسیت‌ها را تحریک می‌کند.

اثر نیاسین بر متابولیسم چربی‌ها

اثر درمانی نیاسین به‌وسیله رسپتورهای متصل به پروتئین G (NIACR1 و NIACR2)، انجام می‌شود که در غشای سلول‌های بافت چربی، کبد، سلول‌ها ایمنی و کاریوسایت‌ها (سول‌های تولیدکننده پلاکت) فراوان هستند. گیرنده‌های نیاسین، با مهار سنتز آدنوزین مونوفسفات حلقوی (cAMP) در سلول‌های چربی و در نتیجه آن کاهش سنتز اسیدهای چرب در دسترس، تولید لیپوپروتئین‌های با چگالی بسیار پایین (VLDL) و لیپوپروتئین‌های با چگالی پایین (LDL) را کاهش می‌دهد.

سنتز کوآنزیم A از ویتامین B5 در بدن

ویتامین B5 یا پنتاتونیک‌اسید به شکل کوآنزیم A در متابولیسم اسیدهای چرب شرکت می‌کند. این واکنش در مراحل زیر انجام می‌شود.

1.  پنتاتونیک‌اسید به‌وسیله کیناز و مصرف ATP، فسفوریله می‌شود.
2. ۴-فسفوپنتوتنات به کمک آنزیم فسفاپنتونیل سیتئین ترانسفراز و با مصرف یک مولکول ATP‌، به ۴-فسفو- N- پنتوتنوئیل سیستئین تبدیل می‌شود.
3. دکربوکسیلاز یک مولکول دی‌اکسید کربن از ۴-فسفو- N- پنتوتنوئیل سیستئین جدا می‌کند.
4. آدنیل ترانسفراز بخش نوکلئوتیدی یک مولکول ATP را به ترکیب مرحله قبل اضافه می‌کند و فسفو کوآنزیم A ساخته می‌شود.
5. با فسفوریله شدن فسفوکوآنزیم به‌وسیله کیناز، کوآنزیم A تولید و وارد واکنش‌ها می‌شود.

کوآنزیم ویتامین B2 در بدن

فلاوین مونونوکلئوتید ($$C_{17}H_21N_4O_9P$$) و فلاوین آدنین دی‌نوکلئوتید (FAD) کوآنزیم‌های فعال ویتامین B2 در بدن است. برای تشکیل این کوآنزیم‌ها، ابتدا ریبوفلاوین با مصرف یک مولکول ATP و با کمک آنزیم کیناز به FMN و سپس FMN با مصرف یک مولکول ATP دیگر و با کمک آنزیم FAD سنتتاز به فلاوین آدنین دی‌نوکلئوتید تبدیل می‌شود. FMN و FAD دو ناقل الکترون در واکنش‌های اکسایش‌کاهش بدن هستند.

• FMN: فلاوین مونونوکلئوتید، در بافت‌ها و سلول‌های مختلف ازجمله بافت ماهیچه‌ای، گلبول‌های قرمز و پلاکت‌ها وجود دارد. این کوآنزیم در متابولیسم ویتامین B6، ریبوفلاوین، پیریمیدین‌ها، بتا آلانین، آٰرژنین، پرولین و بیوسنتز کوآنزیم A شرکت می‌کند.
• FAD: فلاوین آدنین دی‌نوکلئوتید با اتصال به پروتئین‌ها فلاوپروتئین تشکیل می‌دهد و در مسیرهای متابولیسمی بازسازی DNA و خنثی کردن رادیکال‌های آزاد شرکت می‌کند. این کوآنزیم در صنایع غذایی افزودنی محصولات لبنی، شیرینی و رنگ خوراکی است.

مسیرهای متابولیکی بیوتین در بدن

بیوتین یا ویتامین H، یکی از «گروه‌های افزایشی» (Prosthetic Group) پروتئین است که در ساختار پیرووات کربوکسیلاز، پروپیونیل کوآ کربوکسیلاز، بتا متیل‌کروتینیل کوآ کربوکسیلاز و استیل کوآ کربوکسیلاز وجود دارد. این کربوکسیلازها به شکل غیرفعال (آپوآنزیم) ساخته می‌شوند و اتصال بیوتین با پیوند کووالانسی به لیزین زنجیره پپتیدی، شکل فعال آنزیم در بدن را به وجود می‌آورد.

«بیوتینیداز» (Biotinidase) یکی از آنزیم‌های مهم چرخه بیوتین در بدن است. این آنزیم در گوارش و جذب بیوتین نقش دارد و در معده بیوسیتین را به بیوتین آزاد و قابل جذب تبدیل می‌کند. جهش ژنتیکی در ژن بیوتینیداز، سبب ایجاد اختلال در چرخه بیوتین و کاهش بیوتین آزاد در دسترس برای انجام واکنش‌های زیستی ازجمله سنتز کربوکسیلازهایی می‌شود که در بسیاری از مسیرهای متابولیسمی شرکت دارند. این اختلال در دو حالت شدید و خفیف بروز پیدا می‌کند.

• اختلال شدید بیوتینیداز: ضعف در انقباض ماهیچه، تشنج، مشکلات تنفسی، از دست دادن بینایی و شنوایی، مشکلات حرکتی، ریزش مو، دانه‌های پوستی و افزایش عفونت قارچی، ازجمله مشکلاتی است که این اختلال برای فرد ایجاد می‌کند.
• اختلال خفیف بیوتینیداز: در این اختلال، ضعف در انقباض ماهیچه، دانه‌های پوستی و ریزش سکه‌ای موها، مشکلاتی هستند که در زمان بیماری، عفونت و استرس بروز پیدا می‌کنند.

متابولیسم ویتامین B6 در بدن

پری‌دوکسامین، پری‌دوکسال و پری‌دوکسین سه شکل ویتامین B6 در رژیم غذایی هستند و تفاوت آن‌ها در نوع گروه عاملی متصل به حلقه پیریدین است. این سه ترکیب، برای شرکت در واکنش‌های بدن، ابتدا به شکل فعال پری‌دوکسال-۵-فسفات تبدیل می‌شوند. پرودوکسال-۵-فسفات با اتصال به باقی‌مانده لیزین، گروهی از آنزیم‌ها را فعال و وارد چرخه‌های زیستی می‌کند. مقدار اضافی این ماده در بدن دوباره به پری‌دوکسال تبدیل و از بدن دفع می‌شود. شکل زیر مسیرهای متابولیسمی پری‌دوکسامین، پری‌دوکسال و پری‌دوکسین را نشان می‌دهد.

نقش ویتامین‌های B در بدن چیست ؟

تمام انواع ویتامین B، محلول در آب هستند و کوآنزیم‌ها یا پیش‌ماده‌های مهم در مسیرهای متابولیکی به حساب می‌آیند. کوآنزیم‌های ویتامین B، ناقل الکترون در بسیاری از مسیرهای متابولیکی بدن هستند، به همین دلیل سنتز و تجزیه بسیاری از مولکول‌های زیستی ازجمله اسیدهای چرب، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها به وجود این ترکیبات آلی در بدن بستگی دارد.

• پانتوتنیک‌اسید: ویتامین B5 یا پانتوتنیک‌اسید، به شکل کوآنزیم A در چرخه کربس شرکت دارد و نقش مهمی در تبدیل کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و چربی‌های بدن به ATP بر عهده دارد.
• تیامین و ویتامین B6: کوآنزیم تیامین و ویتامین B6، به ترتیب در تبدیل کربوهیدرات‌ها و پروتئين‌ها به ATP در چرخه سیتریک‌اسید یا کربس نقش دارند.
• نیاسین و ریبوفلاوین: کوآنزیم‌های نیاسین و ریبوفلاوین (FMN و FAD) انتقال یون هیدروژن و الکترون در چرخه تری‌کربوکسیلیک اسید یا کربس را تسهیل می‌کنند.

دفع ویتامین B از بدن

ویتامین های محلول در آب، اغلب همراه ادرار از بدن دفع می‌شوند. تیامین، ریبوفلاوین، ویتامین B6، ویتامین C، پانتوتنیک‌اسید و بیوتین بیشتر به شکل آزاد از بدن خارج می‌شوند و کوآنزیم‌های آن‌ها کمتر در ادرار وجود دارد. برخلاف این ویتامین‌ها، نیاسین بیشتر به شکل متابولیت‌های حد واسط و کوآنزیمی از بدن دفع می‌شود. ویتامین B12، بحشی از بیوتین و فولیک‌اسید، ویتامین‌های محلول در آبی هستند که همراه مدفوع دفع می‌شوند. در صورتی‌که میزان دریافت ویتامین‌های محلول در آب از رژیم غذایی کافی باشد، دفع این ترکیبات از بدن به حداقل می‌رسد.

ویتامین C

ویتامین C یکی دیگر از ویتامین های محلول در آب است. این آنتی‌اکسیدان، نقش مهمی در تشکیل کلاژن بدن دارد. آسکربیک‌اسید، دهیدروکسی آسکوربیک‌اسید و نمک آسکوربات، سه شکل فعال این ویتامین هستند که با انحلال در آب، pH آن را کاهش می‌دهند. منابع طبیعی اصلی این ویتامین، میوه‌ها و سبزیجات است.

نقش ویتامین C در بدن

این ویتامین محلول در آب، در سه فرایند اصلی بدن نقش دارد.

• خنثی کردن رادیکال‌های آزاد: ویتامین C یکی از مهم‌ترین آنتی‌اکسیدان‌هایی است که از بدن در برابر رادیکال‌های آزاد محافظت می‌کند. آسکوربیک‌اسید، ترکیبی ناپایدار است که با اکسایش و از دست دادن الکترون، رادیکال‌های آزاد بدن را به مولکول‌های پایدار و بی‌خطر تبدیل می‌کند. معادله زیر، اکسایش این مولکول را نشان می‌دهد.

$$C_6H_8O_6rightleftharpoons C_6H_6O_6 + 2 {e^–} + {2 H^+}$$

• تشکیل کلاژن: کلاژن یکی از فیبرهای پروتئينی مهم در ساختار بافت پیوندی است. ویتامین C، کوآنزیم اصلی مسیر سنتز کلاژن است به همین دلیل، بدون حضور ویتامین بدن نمی‌تواند کلاژن بسازد. این ویتامین تولید آنزیم‌های آسیل و فسفوریل هیدروکسیلاز در مسیر سنتز کلاژن را افزایش می‌دهد. کمبود این ویتامین در بدن به پوست، تاندون‌ها، رباط‌ها و استخوان‌ها آسیب می‌رساند.
• فعالیت سیستم ایمنی بدن: سلول‌های ایمنی برای فعالیت‌های خود به ویتامین C نیاز دارند. این ویتامین محلول در آب، فاگوسیتوز و مرگ باکتری‌ها را افزایش می‌دهد و مهاجرت نوتروفیل‌ها به محل عفونت را تحریک می‌کند.

انحلال ویتامین C در آب

ویتامین C اسیدی است که انحلال‌پذیری زیادی در آب دارد. آسکوربیک اسید پس از انحلال در آب، پروتون خود را از دست می‌دهد و پس از برهم‌کنش با کاتیون‌ها ازجمله سدیم و کلسیم، به نمک آسکوربات تبدیل می‌شود. ویتامین ‌C در بدن ما بیشتر به شکل نمک آسکوربات وجود دارد. معادله زیر تشکیل نمک آسکوربات در بدن را نشان می‌دهد.

$$C_6H_8O_6 \rightleftharpoons (C_6H_7O_6)^- + H^+$$

از بین رفتن ویتامین C پیش از مصرف یا جذب در بدن

تا زمانی که واکنش بین آسکوربیک‌اسید و دهیدروآسکوربیک‌اسید در تعادل باشد، ویتامین C از دسترس خارج نخواهد شد. اما اگر دهیدروآسکوربیک‌اسید از این تعادل خارج و وارد واکنش‌های برگشت‌ناپذیر دیگری شود، شکل فعال ویتامین C از بین می‌رود. متخصصین تغذیه معتقد هستند، پنج عامل در حفظ تعادل آسکوربیک‌اسید اثر دارد.

• اکسایش: اکسایش آسکوربیک‌اسید به‌وسیله مولکول‌های دریافت‌کننده الکترون مهار می‌شود و اکسیژن یکی از بهترین مولکول‌های دریافت‌کننده الکترون است که حذف آن از بسته‌بندی مواد غذایی از دست رفتن ویتامین C قبل از رسیدن محصول به مصرف‌کننده را بسیار کاهش می‌دهد.
• یون‌های فلزی: یون‌های فلزی یکی دیگر از عناصر دریافت‌کننده الکترون هستند که اکسایش آسکوربیک‌اسید را کاتالیز می‌کنند. این یون‌ها در واکنش مصرف نمی‌شوند اما با دریافت الکترون سرعت اکسایش ویتامین C و از دست رفتن آن را افزایش می‌دهند. برای مثال هیچ‌وقت آب‌میوه‌ها را در ظرف مسی نگه ندارید. به دلیل این‌که، مس سرعت اکسایش آسکوربیک‌اسید را افزایش می‌دهد.
• pH آب میوه‌ها: محیط اسیدی غلظت پروتون زیادی دارد. در این شرایط اکسایش آسکوربیک‌اسید کاهش می‌یابد. pH طبیعی پرتقال که ویتامین C زیادی دارد، بین ۳ تا ۴ است. این محیط اسیدی بهترین pH برای حفظ تعادل بین آسکوربیک‌اسید و دهیدروآسکوربیک‌اسید فراهم می‌کند.
• نور: نور سرعت اکسایش ویتامین C را افزایش می‌دهد اما مکانیسم اثر آن هنوز مشخص نیست.
• دما: افزایش دما، سرعت حرکت و برخورد مولکول‌ها در مواد غذایی را افزایش می‌دهد. افزایش برخورد مولکول‌ها سبب افزایش برهم‌کنش آن‌ها با هم خواهد شد. به همین دلیل افزایش دما، سرعت اکسایش ویتامین C را افزایش می‌دهد.

ویژگی ویتامین های محلول در آب چیست ؟

ویتامین های محلول در آب، انحلال‌پذیری زیادی در آب دارند و سرعت جذب آن‌ها در بافت‌های بدن زیاد است. میزان اضافی این ویتامین‌ها از راه ادرار دفع می‌شود و سمیت ایجاد نمی‌کند.

تفاوت ویتامین های محلول در آب و محلول در چربی

تفاوت اصلی ویتامین های محلول در آب و چربی، در سرعت جذب و دفع این ترکیبات از بدن است. ویتامین های محلول در آب پس از مصرف به سرعت در بافت جذب می‌شوند اما ویتامین‌های محلول در چربی اول در سیستم لنفاوی جذب و سپس در بافت‌های چربی و کبد ذخیره می‌شوند. تفاوت‌های دیگر این ویتامین‌ها در جدول زیر بیان شده است.

آنالیز ویتامین های محلول در آب

ویتامین‌ها ترکیباتی با ساختار شیمیایی و عملکرد متفاوت هستند که به شکل طبیعی در رژیم غذایی یا به شکل مکمل‌های اضافی مصرف می‌شوند. در صنایع غذایی، برای اطمینان از وجود ویتامین در مواد غذایی و تعیین غلظت آن به آنالیز نوشیدنی‌ها، غذاها و مواد خام نیاز است. آنالیز این ترکیبات به دلیل ساختار ناپایداری که دارند با چالش همراه است آماده‌سازی محصول یکی از نکات کلیدی در انجام آنالیزها است. ساختار این ترکیبات بر اثر گرما، دما و برهم‌کنش با سایر مواد تغییر می‌کند. کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، «آشکارسازی دیود» (Diode Array Detection | DAD) و طیف‌سنجی جرمی، دو روش متداول برای آنالیز این ترکیبات هستند.

کمبود ویتامین های محلول در آب

از آنجا که ویتامین های محلول در آب، در بدن ذخیره نمی‌شوند و در واکنش‌های متابولیکی فراوانی نقش کوانزیم دارند، کمبود آن‌ها می‌تواند مشکلات فراوانی برای بدن ایجاد کند.

• تیامین: کمبود این ویتامین سبب کاهش تولید ATP در بدن می‌شود که اندام‌های هوازی ازجمله مغز، سیستم عصبی و قلب را اثر می‌گذارد.
  • قلب: بیماری «بری‌بری» (Beriberi) که منجر به ادم، تنگی نفس و کاهش خروج خون از قلب می‌شود.
  • سیستم عصبی: کمبود تیامین در سیستم عصبی منجر به بیماری بری‌بری خشک می‌شود. در این حالت فرد دچار التهاب سیستم عصبی و ازکارافتادگی ماهیچه‌های قرینه می‌شود.
  • مغز: کمبود این ویتامین در مغز، به هسته خلفی هیپوتالاموس و اجسام پستانی (Mammillary Bodies) در مغز آسیب می‌زند و فرد به «فلج ورنیکل» (Wernicke Encephalopathy) مبتلا خواهد شد. گیجی، فلج عضلات چشم و ناهماهنگی حرکتی از عوارض این سندروم است.
• ریبوفلاوین: کمبود ویتامین B2 منجر به التهاب لب‌ها و رگ‌زایی در قرنیه می‌شود.
• نیاسین:‌ در اثر کمبود ویتامین B3، فرد دچار اسهال، التهاب پوست و «زوال عقل» (Dementia) خواهد شد.
• پانتوتنیک‌اسید: کمبود ویتامین B5 منجر به کمبود کوآنزیم A و التهاب پوست، التهاب روده باریک، ریزش سکه‌ای مو و کاهش تولید هورمون آدرنال در بدن می‌شود.
• پری‌دوکسین: ویتامین B6، یکی از ترکیبات مهم در مسیر تشکیل گلبول‌های قرمز خون است. به همین دلیل کمبود این ویتامین در بدن، «کم‌خونی سیدروبلاست» (Sideroblastic Anemia)، تحریک‌پذیری شدید، تشنج، گیجی و آسیب اعصاب محیطی (Peripheral Neuropathy) ایجاد می‌کند.
  

  

• بیوتین: کمبود ویتامین B7،‌ H یا بیوتین منجر به کم‌خونی، درد ماهیچه‌ای، مشکلات قلبی و افسردگی خواهد شد.
• فولات: کمبود این ویتامین در دوران بارداری، ممکن است منجر به نقش کانال عصبی در جنین شود. کم‌خونی یکی دیگر از عوارض کمبود فولات در بزرگسالان است.
• کوبالامین: نبود ویتامین B12 کافی در بدن منجر به کم‌خونی و در موارد شدید تخریب طناب عصبی در نخاع می‌شود.
• ویتامین C: اگر دریافت ویتامین C از رژیم غذایی به میزان کافی نباشد، می‌تواند منجر به بیماری التهاب و خونریزی لثه، از دست دادن دندان‌ها، ترمیم طولانی‌تر زخم
  و اختلال در رشد بافت‌ها شود.

فیلم آموزش بیوشیمی عمومی در فرادرس

کلیک کنید

جمع‌بندی

انواع ویتامین B و ویتامین C، ویتامین های محلول در آب هستند که کمبود آن‌ها بسیاری از فرایندهای زیستی ازجمله سنتز و تجزیه پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و اسیدهای چرب را مختل می‌کند. یکی از متدوال‌ترین مشکلاتی که کمبود ویتامین B در بدن ایجاد می‌کند، انواع کم‌خونی است. نکته مهم در مورد ویتامین‌های محلول در آب این است که، این ویتامین‌ها در بدن ذخیره نمی‌شوند. به همین دلیل نیاز به مصرف مداوم آن‌ها در رژیم غذایی یا مصرف مکمل‌های دوره‌ای با نظر پزشک وجود دارد.