作者：肯尼斯·J·卡彭特（Kenneth J.Carpenter）

翻译：张苏春

介绍 

在19世纪的过程中，化学家和生理学家研究了食物的成分以及人类和动物的营养需求，发现我们的饮食中需要包含称为“蛋白质”的复杂含氮化合物（与水一起构成我们瘦肉组织，也就是肌肉，的大部分）以及脂肪，淀粉和糖，它们在体内氧化时都会提供可用的能量。人们还意识到，骨骼中含有高浓度的石灰（氧化钙）和磷酸盐（实际上是磷酸钙），人体通常还含有多种其他必需的矿物质盐。

然而人们普遍认为日常饮食中的营养素是足够的，无需采取特殊的预防措施。在今天，我们可以看到重复的早期观察结果，表明我们其实还需要一些其他营养素。

因此，在干粮航行10-12周后，在航行前的漫长航程中，水手通常会发展出坏血病，这种疾病的特征是虚弱，关节疼痛，牙齿松动和全身出现血斑，并最终因主动脉破裂而“猝死”。但是，生病的男子到达土地后十天左右就能康复，因为他们可以得到新鲜水果或蔬菜沙拉。

另一种似乎与饮食限制有关的疾病是脚气病，其首先表现为脚和腿无力和感觉丧失，其次是躯干浮肿等各种症状，最后因心力衰竭导致呼吸困难和死亡。它似乎与米饭和其他食物特别相关。在中国和日本的一些最早的医学论文中对这种疾病进行了描述，但是欧洲的医生只在他们本国的亚洲殖民地中看到过这种描述。 

1803年，斯里兰卡英军的一名医生托马斯·克里斯蒂（Thomas Christie）写道：“脚气病的主要原因当然是要刺激和营养饮食……但是，在坏血病的情况下我认为非常有价值的“酸性水果”，对脚气病没有任何作用。我可以假设差异取决于某种良好的化学组合。”克里斯蒂是预言家，但在接下来的100年里，科学的方法还不足以能够很好地解释那些“很好的组合”。在巴斯德革命时期，微生物的感染几乎被认为是每种疾病的可能解释，它们的存在也几乎被人们遗忘了。

克里斯蒂安在爪哇的工作

一个重要的突破发生在1890年代的爪哇，当时是荷兰的殖民地。荷兰军事医师克里斯蒂安·埃克曼（Christiaan Eijkman）被派去尝试通过给当地患病的士兵的血液中注入一种动物体内来培育的，据称对脚气病有效的微生物。他正在使用的一些小鸡出现了典型的腿部无力症状（多发性神经炎）。但他发现了，这些小鸡是用住院士兵进餐后剩下的煮熟的白米饭喂食的。现在就是他研究这种饮食缺乏的机会。

所有收割的大米在煮熟和食用之前都必须先去壳。如果不再进行研磨，那就是“糙米”；但是，如果将谷物进一步“抛光”，除去外壳（就是糠），它将变成“白米”。由于在热带条件下带外壳的大米更容易变质，迅速变酸，因此去除大米的外壳具有更长的保质期。 Eijkman能够证明，在病鸡的饮食中添加大米的外壳可以恢复其健康，并且其中所含的矿物质对其价值不负责任。他对这种疾病出现的建议解释是，除非米糠中存在解毒剂抵消，否则稻米中很高的淀粉含量是有毒的。当然，鸡病是人类脚气病的模型，仍然没有得到证实。

1895年，就在Eijkman的健康状况恶化并不得不返回荷兰之前，他与阿道夫·沃德曼（Adolphe Vorderman）讨论了他的发现，阿道夫·沃德曼是散布在爪哇岛的100所小型监狱的医疗检查员。脚气病在某些情况下是一个问题，但在其他情况并非如此。沃德曼发现，在主要使用糙米的监狱中，10,000人中只有不到一个囚犯患有脚气病，而在主要使用白米的监狱中，每39囚犯就有一个囚犯患有脚气病。这种惊人的差异与各个监狱的卫生条件完全无关，并为艾克曼的工作的相关性提供了有力的支持。Nobelprize.org的另一部作品《维生素B1》更详细地讲述了埃克曼的故事。

Gerrit Grijns-更正了一个解释

1896年，研究由格里特·格赖恩斯（Gerrit Grijns）接管，格里特·格赖恩斯是另一位荷兰乌得勒支大学毕业的医学博士，具有研究生研究经验。他首先证实了埃克曼的主要结果，然后发现仅以高压灭菌的肉喂养的鸡也会发展多发性神经炎。这种疾病可以通过在饮食中添加米糠或豆类来预防。这项工作以及进一步的研究表明，这种疾病不需要多余的淀粉，他总结说：“各种天然食品中都存在这种物质，这些物质在不严重损害周围神经系统的情况下是不存在的……这些物质很容易分解……表明它们是复杂的物质，不能用简单的化学化合物代替。”这是后来被称为“维生素”概念的第一个明确声明，但仅在荷兰语中发表，并且在随后的25年中没有得到更广泛的了解。

现在，许多人开始从米糠中制备活性提取物，用于治疗脚气病的受害者，这种物质可以溶于水和酒精。在日本，铃木梅太郎（Umetaro Suzuki）在这项工作中举足轻重，而在菲律宾，美国的研究通过这种方法挽救了很多只靠稻米赖以生存的母亲哺乳的小婴儿的生命。

“维生素”一词的发明

欧洲以及亚洲的许多科学家开始对在稻米外壳中实际分离出的因子是什么非常感兴趣，他们可能还梦想着鉴定甚至合成它。其中之一是生物化学家卡西米尔·芬克（Casimir Funk），他出生于波兰，但在几个欧洲国家接受过培训，并于1910年移居伦敦。第二年，他报告说他分离出了活性因子。实际上，这是不正确的，但他接着暗示该物质属于“胺”的化学类别。此外，他认为，就像蛋白质（即氨基酸）的所有成分都属于同一化学类别一样，被认为是缺乏营养的病原体（例如糙皮病和坏血病）的有机微量营养素。除了脚气病外，这种有机微量营养素的缺乏被认为是导致糙皮病和坏血病的病因。因此，他为这些重要胺“vital amines"创造了“ vitamine”一词。几年后，当人们意识到班上的其他人不是“胺类”，但仍然需要一个词时，它被缩写为“维生素”。

约瑟夫·戈德伯格和佩拉格拉

1914年，美国公共卫生局官员约瑟夫·戈德伯格（Joseph Goldberger）负责调查该国南部糙皮病的成因。当患者遭受强烈阳光照射的时候，身体的部位出现严重的皮疹。在许多情况下，由于腹泻和精神改变，他们被收容在庇护所，死亡率很高。糙皮症被认为跟食用玉米有关。起初人们认为造成这种情况的原因是某批次的玉米霉变而产生的毒素，但到了1914年，南方地区开始普遍认为是一种感染，也许是由昆虫携带的一种感染，如疟疾一样。

戈德伯格怀疑感染理论，因为没有医生或护士从患者身上发现这种疾病的记录。并且他甚至用直接食用糙皮症患者的皮屑和排泄物的方法来直接进行检测。另一方面，他发现孤儿院的饮食中添加鸡蛋和牛奶会减少病例的发生。在与志愿者进行了进一步的实验，证实了饮食的解释后，他能够用狗制作该疾病的动物模型，并发现酵母菌补充剂可以有效地抵抗这种情况，这也被证实对患者同样有效。他的小组在1929年去世时积极致力于分离酵母并鉴定其活性因子。直到1935年，其他人才将其鉴定为大家已经很熟悉的化学物质烟酸（也重新命名为“烟酸”，维生素B3）。

大鼠和老鼠的学术工作

当其他人在研究临床疾病时，许多科研工作者就对哺乳类动物的营养需求开始感兴趣。他们开始利用幼鼠和老鼠，从简单的饮食混合物开始，来确定哺添加哪些营养会让发育更全面。德国的科学家们进行了非常重要的早期工作，不幸的是，这些发育过程中出现的问题被认为是食物被加工之后，其中的成分“变性”所致，而不是由于缺乏一些过去未知的，无法识别的营养素。

1912年，戈兰·霍普金斯（Gowland Hopkins）提出了在哺乳动物饮食中缺乏未知“东西”的最明确证据。这位剑桥生物化学家以从蛋白质中分离出氨基酸色氨酸并证明其基本性质而闻名。他用酪蛋白，猪油，蔗糖，淀粉和矿物质饮食喂养幼鼠。这些老鼠中的一半每天还接受少量补充的2毫升牛奶。只有那些喝了牛奶的老鼠生长良好，但是两周后治疗方法开始对换，曾经喝牛奶的老鼠不再提供牛奶，而没有喝牛奶的那一组老鼠开始喝牛奶。

现在，那些原来没有喝到牛奶，现在开始喝牛奶的额老鼠开始正常生长。在这些老鼠保持恒定体重2周后，那些现在没有牛奶的老鼠体重开始下降。霍普金斯（Hopkins）提出，这只能由基本饮食中缺乏某些未确认的有机营养物的机理来解释，并且该问题类似于与饮食有关的人类疾病，正如他在1906年发表的一次演讲中所建议的那样。

脂溶性维生素

奇怪的是，霍普金斯接着领导了中间代谢的工作计划，而不是试图发现“牛奶因素”可能是什么，而其他人实际上却无法用如此少量的牛奶重现他的发现。然而，重要的进步始于美国的威斯康星州Elmer V. McCollum发现，通过纯净的饮食，大鼠在大约10周后开始减轻体重，但使用少量的黄油脂肪即可恢复体重，而不能用橄榄油恢复。然后在1914年，他发现在将黄油脂肪皂化后，活性仍保留在醚溶性馏分中，因此所有普通脂肪都变成水溶性。他称这个因素为“ A”，而在大米外壳中则称其为“ B”。这就是后来命名为维生素的系统的起源。人体和大鼠中的维生素A缺乏症后来被证明会造成严重的眼损伤（干眼症），并且仍然是第三世界失明的主要原因。

麦克科勒姆（McCollum）在1917年搬到美国约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）后，在那儿他更容易获得病理学帮助，他意识到，饮食中钙和磷的比例不均衡，缺乏某些动物脂肪会产生类似于佝偻病的病状。这种疾病至今仍然是一个严重的问题，尤其是在大型工业城市中成长的婴儿中。进一步的研究表明，这些脂肪的活性来自另一个脂溶性因子，称为“维生素D”。然后，其他所有的研究都证明了它至少与固醇有关，并且通过紫外线照射活体动物或人类的皮肤，就可以形成这种粗胆固醇。

以前，甾醇似乎是一类毫无趣味的化合物，没有令人兴奋的特性。但是，当意识到他们的化合物可以预防婴儿病时，它们开始引起更多关注。德国结构化学家阿道夫·温道斯（Adolf Windaus）多年来一直是甾醇结构的主要研究人员，并受到从事维生素D的生理学家的邀请，以协助他们进行化学D的研究。 1928年，他因“他对甾醇的组成及其与维生素的关系的研究”而获得了诺贝尔化学奖。但是链接到维他命并因此而获奖是他长期研究中相对较小的最后一步。

诺贝尔生理学或医学奖

第一个奖

现在，终于可以开始考虑负责该奖项的委员会的问题了；尽管在过去的14年中他们间歇性地获得了提名，但到目前为止，他们还没有获得与发现维生素有关的任何奖项（对于Eijkman，Funk，Goldberger，Grijns，Hopkins和Suzuki，但是奇怪的是，他们并未针对这一时期）。他们的不情愿可能受到怀疑论者的评论的影响，他们认为维生素只是假设的实体，可以解释各种现象：“没有人见过。” 

1926年以后，情况不再如此。公元前詹森和W.F.多纳特（Donath）是另外两名在爪哇（Java）工作的荷兰科学家，他们最终通过分次提取稻米的外壳获得了纯净的晶体。每天仅需要百分之一毫克就可以治愈一只缺乏能力的鸽子，并在第二年证实了这种活性。

因此，1929年奖项委员会显然同意，现在是纪念维生素发现者的时候了。但是他们是谁？格赖恩斯有一个明确的案例，但他并没有在那一年重新获得提名，可以说他只是在沿着艾耶克曼提出的新路线迈出相对明显的下一步。另一方面，Eijkman因其35年前所做的工作而被重新提名；他现在也是一个身体不好的老人，因此很可能是他将获得这一荣誉的最后一年。尽管已知他对脚气病是否直接导致维生素缺乏症持保留态度，但毫无疑问，他已采取动物模型研究影响数百万人的临床疾病的营养基础的第一步。戈德伯格曾是另一个重要的贡献者，但是他最近的去世使他没有被考虑。

如果说艾克曼（Eijkman）从临床角度代表了维生素的治疗方法，那么至少也有使用啮齿动物和纯化饮食的同样有效的“学术”方法。霍普金斯是这种方法的唯一代表，该方法在1929年被重新提名，霍普金斯是英国“动态生物化学”学校的负责人，也是维生素重要性的有影响力的倡导者，尽管他并没有坚持自己相对早期的工作。在野外，他的著名实验无法复制。尽管如此，他还是与Eijkman共同获得了该奖项。

这是一个奇怪的结果。霍普金斯说，他是由于错误的原因而获得该奖项的，埃伊克曼并没有去斯德哥尔摩，至少名义上是出于身体不适的原因，尽管有人暗示，他对脚气病的怀疑可能同样使他沮丧。显然，他在荷兰的同僚中发了言，他在斯德哥尔摩发表的讲话中没有提到格赖恩斯，然后，他们组织了一次成功的国际呼吁，为格赖恩斯的论文提供资金，这些论文被重新翻译成英文，以表彰他的贡献的重要性。

在霍普金斯大学工作到1929年获奖之间，该领域取得了重要进展，其中包括麦克科伦（McCollum）发起的脂溶性维生素研究，以及许多其他研究成果。例如，在第一次世界大战后的中欧食品危机期间，哈里埃特·奇克（Harriette Chick）领导了一个团队，他们研究了佝偻病的治疗方法，并通过X射线表明，紫外线辐射或服用鱼肝油同样有效，但是与卫生无关。尽管如此，委员会在接下来几年中的决定似乎表明，这段关于维生素的工作现已得到充分认可。

美国关于恶性贫血的研究

我们可以（但只有事后才知道）与维生素相关的下一个奖项是1934年授予美国的George Whipple，George Minot和William Murphy，“因为他们发现了贫血情况下的肝脏治疗”，并且是第一次将一个奖项分给三个人。以前，恶性贫血一直是无法治愈的疾病，但是这些研究发现，如果患者每天食用大量的生肝，他们可以生存，并希望不久后可以用更有效的肝提取物代替。当时并没有提到，肝脏具有什么样的维生素作用。因为它显然认为针对如何抵抗疾病比满足正常人的需求要重要很多。

在1948年最终分离出必需的肝因子（钴胺素或维生素B12）后，很明显，即使健康的人也需要该因子。但维生素B12的吸收率很高，因此正常的混合饮食就足够了。植物性食物中不含维生素B12，其在肝脏中的含量高于在肉或牛奶中的含量。但是，正如威廉·卡斯尔（William Castle）最初在1928年所证明的那样，恶性贫血患者的胃部异常，无法分泌与钴胺素结合的“内在因子”，而在小肠中，其吸收率被大大地提高了。他还能够证明，正常动物的胃中的提取物与预先消化的肉相结合，可用于恶性贫血患者以产生正常的红细胞合成。此工作被描述为临床研究的一个里程碑，但起初很少受到关注，尽管后来代表Castle获得了两次提名，但均未成功。

Szent-Györgyi和维生素C

1937年，AlbertSzent-Györgyi因“在生物燃烧过程中的发现，特别是对维生素C和富马酸的催化作用的研究”而获得了生理学或医学奖。”这里还有另一个奇怪的故事。他是匈牙利的生物化学家，曾在多个国家/地区工作，并对体内的氧化还原机制特别感兴趣。在发现肾上腺皮质中的一种抗氧化剂后，他于1927年应邀去了英国的剑桥，在那里，通过简单的体外测试来测量其从组织中获得的相对含量，他得以在几个月内分离出一种他命名为己糖醛酸的化合物，并且他的实验公式为C6H8O6。

同时，多年来，数个小组一直在尝试从柠檬汁中分离抗坏血病的维生素C，并在每个分级阶段对豚鼠进行连续且费时的生物学测定。 1932年，美国匹兹堡大学的查尔斯·格伦·金（Charles Glen King）报告了成功，并补充说他的晶体具有Szent-Györgyi报告的己糖醛酸的所有特性。后者现已返回匈牙利，并迅速证实了他晶体的生物活性。因此，四年来，维生素C一直被分离出来，而Szent-Györgyi却没有意识到他所做的一切。经过多次提名后，他于1937年获得了该奖项。有人提出，引文的范围扩大到不仅仅包括维生素C的分离，因为在美国，由于查尔斯·格伦·金（Charles Glen King）自“他知道自己在追求什么。”

同年，英国伯明翰大学的诺曼·霍沃斯（Norman Haworth）因其具有先进的碳水化合物化学特性，特别是因为他弄清了Szent-Györgyi晶体的结构，然后能够合成出维生素C而获得了诺贝尔化学奖。这是一个相当大的成就，并导致维生素C以低成本广泛获得。当年的诺贝尔化学奖是跟瑞士有机化学家Paul Karrer一起分享的，他因其在核黄素，维生素A和E以及其他生物学上有趣的化合物的结构方面的研究而获奖。1938年的诺贝尔化学奖由德国生物化学家理查德·库恩（Richard Kuhn）获得，他研究了类胡萝卜素和B-维生素（包括核黄素和吡x醇），在某种程度上被认为是Karrer的诺奖竞争对手。由于纳粹的否决权，库恩直到第二次世界大战后才能够接受奖金。

亨里克·达姆（Henrik Dam）和维生素K

1943年，亨利·达姆（Henrik Dam）和爱德华·杜伊斯（Edward Doisy）在维生素领域获得了下一个生理学或医学奖。在丹麦哥本哈根大学工作的丹麦生物化学家达姆因“发现维生素K“而受到嘉奖。几年前，他一直在研究小鸡是否需要在饮食中接受固醇来源。实际上，鸡被发现是能够合成胆固醇的，但是他的一些鸡由于其正常的凝血机制失效而导致严重的内出血。这些问题可以通喂食绿叶和肝脏中的一种因子来预防，但是当时没有一种已知的维生素。于是，它被称为“维生素K”，是其他人未使用的首个字母（巧合的是，丹麦语中“ koagulation”的首字母与英语“凝结”的等同物）。研究发现具有相同生物活性的当时结构不太相同的化合物存在于发酵的动物产品（如鱼粉）中。

美国生物化学家爱德华·杜伊斯（Edward Doisy）分享了诺贝尔生理学奖和医学奖，尽管这是“因为他发现了维生素K的化学性质”。 （显然，“维生素”的整个主题落在两个最初划定的科学工作领域之间，即生理学，医学和化学领域之间。杜伊斯合成的维生素K具有直接的现实意义。已知患者的梗阻性黄疸会导致出血，危及旨在缓解梗阻的手术。现在已经认识到，该病症阻止了维生素的吸收，并且通过注射给予维生素结束了问题。它还降低了新生儿出血的危险。

乔治·沃尔德（George Wald）和眼中的维生素

再过24年，诺贝尔生理学或医学委员会又因涉及维生素的研究而获得了另一项奖项。这是乔治·沃尔德（George Wald）的三项荣誉之一，“他们的发现涉及眼睛的主要生理和化学视觉过程。”他在布鲁克林长大，是贫穷的犹太移民父母的儿子，并在美国纽约大学接受医学培训并在塞利格·赫希特（Selig Hecht）的带领下在美国哥伦比亚大学动物学研究生班工作后，于1932年获得了一笔赠款，在纽约工作。奥托·沃堡（Otto Warburg）在柏林的实验室中，他解剖了动物视网膜以获得光敏的紫色复合视紫红质，并通过化学测试发现该视网膜中显然含有维生素A。随后，他移居瑞士苏黎世的卡尔勒实验室，并提取了足够的维生素A。卡尔确认其确实是维生素A的材料。

瓦尔德从那里开始在海德堡工作，但德国的情况发生了变化：希特勒上台执政，犹太人不受欢迎。授予他旅行补助金的美国国家研究委员会希望他在不超过一个月的时间内离开。然而，在那个时期，他从300只青蛙中解剖视网膜后，发现视紫红质在光刺激下会产生蛋白视蛋白和一种他称为“视黄烯”（现在称为“视黄醛”）的化合物，进而产生维生素A（现在称为视黄醇）。 一段时间以来，人们都知道维生素A缺乏会导致夜盲症，但出乎意料的发现是维生素会直接参与生理过程。

结语 

最后，我们必须同情二十世纪历届诺贝尔生理学，医学和化学委员们，这些委员不得不在众多不同领域的许多有需要的人中进行选择，营养科学只是其中之一，而“维生素”只是营养的其中一部分。他们还必须将他们的选择限制在该特定年份的提名中，并且通常（尽管并非总是如此）只是考虑了最近才进行的研究，因此他们在较长的时间里并不总是拥有后来评论员在长期考虑上的宽容度。

尽管我们可能会在某些决定上感到疑惑，至少在十个奖项中都承认了涉及维生素的工作的重要性，像我们这些对这个主题特别感兴趣的人还是非常感激。