维生素C营养的发展方向
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时间:2003-01-01
对于水产动物和人类,维生素C(VC,L-抗坏血酸)营养因它们自身不能在动物体内合成,都需要靠外源补充。VC具有优异的抗氧化作用,独特的抗应激功能,多方位的保健效果,自1934年人工合成以来,倍受营养界和化学家的关注。其焦点在于它的稳定性、功能和需要量。诺贝尔奖获得者、化学家L.Pauling提出克量VC可预防感冒、癌症更受到世人的瞩目。
1关于稳定性
这个问题既是VC的优点,也是它的缺点。L-抗坏血酸的烯醇式化学结构造就它容易释放出氢(H)原子,优缺点的主源在此。半个多世纪以来,化学物理学界付出了极其艰辛的努力,走过了曲折的路。
首先,试图通过被膜,制成微囊,即用氢化油脂,纤维素或其它被膜材料将VC原粉包裹。稳定性问题解决了没有?试验显示,微囊VC在水中的稳定性,根据半衰期的测量,在中性情况下均低于VC原粉。采用微囊VC制成的草鱼饲料,数周内其中VC即迅速衰减,造成增重率迅速下降,饲料系数大幅增加。采用微囊VC制成的对虾饲料,由于其中铜和氯化胆碱含量均比较高,它们对VC的破坏比较大,饲养效果在数周内便大幅度下降。目前对虾养殖中出现的蜕壳不整齐或困难,抗应激能力较差,相当一部分就同对虾饲料采用微囊VC或原粉有关。应该说VC微囊化迄今为止并没有解决好VC的稳定性问题。
其次,磷酸酯化。这是近20年来的热点。根据美国专利US-4647672,1987,P?A?Seib提供了L-抗坏血酸多聚磷酸酯(ASTP)的制备技术。该专利提供的数据显示,即使经过6d,ASTP对过氧化氢的氧化损失也只有17%。那么VC稳定性问题算是解决了吧?事情没有那么简单。该专利有两个明显的疑点:一个是纯品的饲养效果不如VC原粉(这一点同我国许多科学工作者的饲养试验一致);另一个疑点涉及酶解。这后一点被一些作者理解成ASTP只能用酶水解,而不能用其它方法,例如无机酸(盐酸)进行水解。几百年来证明正确的普遍的化学规律似乎失效了。那么问题究竟在哪里呢?我国的科学工作者对此进行了研究。对L-抗坏血酸硫酸酯(ASTOS)、L-抗坏血酸单磷酸酯(ASMP)、Seib技术合成的L-抗坏血酸多聚磷酸酯(LAPP),分别进行了浓盐酸水解(80℃)的对比试验。结果表明,ASTOS和ASMP这两种样品经盐酸水解后的VC含量,经碘量法测定接近理论的标示量;而称为稳定C(LAPP)的试样,VC碘量法测定值只约达标示量的10%,相差太大,而ASTOS的稳定性又优于LAPP。那末究竟是基本化学规律失效了,还是合成的目的物有问题呢?这就要做进一步的化学结构鉴定了。由核磁共振技术(C13,H1)和高压液相色谱技术所提供的大量图谱表明,基本化学规律没有失效,仍然正确。问题出在制备技术上。Seib技术并没有解决真正的LAPP的合成和稳定性问题。因此LAPP研究不应当拒绝新鲜的试验事实,要来个反思,应有观念和技术上的创新。我国科学工作者已经走在通向成功的道路上了。其代表性成果就是新技术合成的高稳 C(LAPP)。
L-抗坏血酸通过硫酸酯化,也就是合成ASTOS,VC稳定性确实显著提高了。只可惜吸收率太低限制了它的应用。
2关于功能
这里所说的功能主要不是指VC本身的生化功能,如抗氧化、参与胶原和肉碱的合成、增强免疫、抗衰老、保护心脑血管等,而是指功能基的引入问题。强功能基的引入利于VC功能的提升。在探讨稳定性过程中,如上所述引入硫酸根、磷酸根,也属于引入功能基,ASTOS、ASMP水解后就分别释放出这两种功能基。但这样的功能基意义不大,可由其它途径廉价取得。Seib的发明,目的物为LAPP,虽然没有合成出符合化学要求的LAPP,可是引入三磷酸(TPP)这样的功能基,意义是巨大的。三磷酸(TPP)是细胞核的营养,它与L-抗坏血酸的结合又增加了三个高能磷酸键,成为细胞的能库。中大最近提供的报告表明,采用真
正的高稳 C(LAPP),对虾的生长率提高62%,饲料系数下降51%。8年多来的大面积应用证明,对虾的抗病力、免疫力、活力、抗缺氧、抗应激(骤冷、骤热、暴雨起捕、运输等)综合能力均显著提高了,对虾蜕壳整齐,生长均匀,缩短了整个饲养周期,养虾效益尤其显著。美国科学家Pauling,两次诺贝尔奖获得者,1979年撰写了一本专著《癌与维生素C》,综论了维生素C在预防和治疗癌症上的功用。人类如果发明了真正的LAPP(不是Seib专利技术下的LAPP),并用以替代L-抗坏血酸,这将是维生素C发展史上的重大事件,可以说是维生素C营养的革命性变革。数年前跨国公司挑起了一场VC的价格大战,使我国VC生产企业蒙受了巨大的经济损失。我国科技工作者迎难而上,降低了成本,已夺得了这场大战的主动权,我国的科技工作者在LAPP的基础研究上应该有所作为。
3关于需要量
对于人类预防坏血病,根据志愿受试试验,10mg/d可达目的。考虑到综合因素,成人的维生素C的RDA标准为200mg/d。
对于水产动物,关于VC的需求量资料很分散。例如鱼类范围每千克饲料50mg~800mg;虾类范围每千克饲料40mg~20000mg。其中的主要原因之一是,VC太不稳定,影响因素多而复杂,如水分(包括吸潮因素)、微量元素(尤其铜Cu)、氯化胆碱、空气、光、热、配方设计、加工工艺、贮存环境、养殖条件(海水为碱性,VC破坏很快)等。关于水产动物的VC需求,规定一个准确指标是很困难的。不同形态的VC稳定性相差很大。例如,包膜VC添加到草鱼饲料中饲喂草鱼,按推荐量400mg,到了第3个10d,生长率退回到没有添加VC的水平,而对虾的饲养影响还要大。这说明VC的破坏损失很大。对于高稳C(LAPP),等效VC的饲养稳定性就好得多。这说明VC的加工和贮存损失均很小。一般说来,高稳C(LAPP)的需要量,对于鱼类等效VC100mg~400mg;对于虾类等效VC300mg~500mg,可以满足生长和预防疾病的良好需要。非稳定性VC的需量则要增加数倍。
4展望
维生素C是需求最大的原料药之一,其稳定性问题是一个世纪性的难题,它仍将是贯穿新世纪的热点。有一系列基础性的重大问题要进一步研究解决。任何的盲目性都是不正确的。对于中国学者既是机遇也是挑战。L-抗坏血酸同功能基的结合有利于提升VC的功能,改进其稳定性。这种新形态VC的发明将对人类健康和水产动物的健康养殖作出特殊的贡献。
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