维生素家族与诺贝尔奖

我们都知道，人类摄取食物中的营养素以维持生命。其中醣类、脂肪可提供能量；蛋白质、矿物质用来建造身体组织；至于调节新陈代谢，协助身体对抗疾病，增强人体防御机能的工作，就要靠维生素与矿物质了。维生素是人类酵素系统的要素，负责营养成分的分配，调节生理机能，充当辅助酶素，促进体内各类生化反应及生长发育，一旦缺乏，就会引起代谢紊乱，发生某些疾病。

在漫长的历史中，曾经有一段黑暗岁月，许多不明原因的怪病层出不穷，摧残全世界人们的健康，典型且扰人的有坏血病、脚气病、夜盲症、癞皮病等，这些疾病到底是什幺原因引起的呢？这个和人类生命息息相关的谜团，直至 19 世纪末，才由瑞士巴塞耳大学研究生鲁宁开始触及。

他在 1880 年以科学实验证实牛奶中含有一些生命必需的要素，人体缺乏这些要素便会导致死亡，至此拉开了近代研究维生素的序幕。后来才发现脚气病肇因于缺乏维生素Ｂ，坏血病是缺乏维生素Ｃ所致 …… 这些发现挽救了无数生命，是科学造福人群的结果。

1913 年，波兰科学家冯克从米糠溶液中分析出一种胺类化合物，由于它是生命体不可少的东西，冯克把它命名为「生命胺」（vitamine），由拉丁文「生命」（vita）与胺（amine）组成。然而随着化学提纯和分析技术的发展，科学家发现生命必需物质不全是胺类化合物，如维生素Ａ、Ｃ等。于是德国科学家德来蒙特把这名字改成 vitamin，一般音译成维他命，营养学界所用的正式名称则是维生素。

随着科学的进展，愈来愈多的维生素成员被发现，逐渐形成一个庞大的家族。科学家们把它们分门别类，依发现顺序以英文字母 A、B、C、D、E 等命名，然后把作用相近的归为一族，一族里有许多种维生素时，再按其结构标上 1、2、3 等数字以资区别。目前已知的维生素有 20 余种，人体不能自行合成，必须从食物中摄取。为了满足人们的需求，现在某些维生素也由人工合成。

顾名思义，维生素是维持生命的要素、隐藏在动植物体中的微量物质，是只要极微小用量就可增强、维持和修护人体组织的化学物质。这些神奇的物质是如何发现的呢？这段科学探索的过程虽然漫长，对于人类生命的贡献却无可比拟。近百年来无数科学家投入研究，成果卓然可观，先后有 19 人因而获颁诺贝尔奖。

维护眼睛的维生素Ａ

医学上记载动物的肝有治疗眼病、夜盲症等功效，最早见于唐朝《千金方》医书，直到 1913 年，美国科学家台维斯等人终于揭开肝中之谜。他们在鳕鱼肝油中发现一种神祕物质，溶于脂肪却不溶于水，是维持生命和健康必需的微量因子，效力比鱼肝油大数百倍，但是怕光怕氧，因此称它为「脂溶性Ａ」。到了 1920 年，美国生化学家德拉黎德才正式把它命名为维生素Ａ。

由于动物肝中维生素Ａ含量丰富，因此可以治疗乾眼病，肉食性动物体内的维生素Ａ可从被捕食的动物获得，但是草食动物肝内的维生素Ａ从何而来呢？1928 年，美国科学家摩尔用胡萝蔔餵老鼠，他和德国化学家卡勒以坚毅的实验精神奋战数年，终于证明只要在氧化剂的作用下，胡萝蔔素可以转化为维生素Ａ，并储藏在肝脏中。人们常吃的青菜萝蔔中就含有大量的胡萝蔔素，透过人体肝内氧化酶的作用，可以转化为维生素Ａ，源源供应人体所需。正由于这项成就，卡勒和摩尔被誉为维生素Ａ化学的奠基人。

由上述的例子，可见食物和维他命的关係密切。早在 1905 年，有位英国生化学家就对此进行一系列的实验。他从蛋白质中分离出色胺酸，加入到膳食中，证实可以支持生长过程。1906 年，更证明色胺酸及有些必需的胺基酸不能在某些动物体内合成，必须从食物补充。

后来进一步研究鼠类饲料，发现如果只含蛋白质、脂肪、醣类及矿物质，而没有维生素，鼠类是不能生存的，由此确立食物中须含有对生命必需的微量物质。这项贡献使霍普金斯（Frederick Gowland Hopkins, 1861－1947）获颁 1929 年诺贝尔生理医学奖。

既然已经知道维生素Ａ存在的祕密，如果食物中缺乏维生素Ａ，首先受到影响的是哪个器官呢？答案是眼睛。早在 1925 年，美国生理学家弗里德里夏和霍尔姆就发现餵食老鼠缺乏维生素Ａ的食物，会使老鼠在黑暗中活动困难，分析其视网膜，发现缺乏一种叫视紫质的物质。经过严格的化学分析，科学家证明视紫质是由维生素Ａ和蛋白质联合组成的，每感光一次，维生素Ａ就因化学变化而减少。

1938年，哈佛的生物学家沃尔德（George Wald, 1906－1997）的研究证明食物中缺乏维生素Ａ，会导致视黄醛的供应缺乏和视紫质减少，因而产生夜盲。沃尔德获得 1967 年的诺贝尔生理医学奖，主要的贡献就在于发现维生素Ａ是视网膜感光色素的主要成分，是保持正常视力不可或缺的。

米糠水中的维生素Ｂ

缺乏维生素Ｂ引起的疾病，最着名的是脚气病。它曾经像个百年幽灵，长期袭捲亚洲各国，夺走千万人民的生命。1886 年夏天，荷兰的艾克曼（Christiaan Eijkman, 1858－1930）医生到荷属东印度研究亚洲普遍流行的脚气病，起初认定是细菌引起的，却始终找不出致病原。4 年后，在他实验室用的鸡群中爆发多神经炎，表现与脚气病极相似，经过多年研究，以米糠代替精白米餵鸡就能治好病鸡，也终于揭开了脚气病的奥祕。

他断定米糠中有一种物质可以治癒可怕的脚气病，于是用浸泡米糠的水给病患喝，果然如仙丹妙药般挽救了很多人的生命。这个米糠中的特殊物质就是维生素Ｂ1，艾克曼因为这项发现获得 1929 年诺贝尔生理医学奖。

1932 年，德国化学家库恩分离出维生素Ｂ2。1935 年，他和瑞士化学家卡勒用人工方法合成这种物质，并试验这种又称核黄素的维生素Ｂ2 的活性。因为这种物质的发现在维生素Ｂ1 之后，因此称为维生素Ｂ2。由于人工能合成Ｂ2，人类再也不需费事从牛奶蛋黄中提取它了。

另外，卡勒（Paul Karrer, 1889－1971）独自合成了核黄素，并测定维生素Ａ及Ｂ2 的结构，因而获颁 1937 年诺贝尔化学奖。库恩（Richard Kuhn, 1900－1967）分离出维生素Ｂ6，提纯核黄素，阐明其结构，在类胡萝蔔素和维生素结构的研究上有卓越成就，也获得了 1938 年诺贝尔化学奖。同年，瑞典生物化学家西欧瑞尔（Axel Hugo Theodor Theorell, 1903－1982）发现氧化酵素的自然性和作用性，弄清楚黄色辅酶的结构，证明它就是核黄素分子多接了一个磷酸盐基，因此获颁 1955 年诺贝尔生理医学奖。

在 1920 年，美国病理学家惠普尔（Georg Hoyt Whipple, 1878－1976）证明用肝做饲料可促进狗的血红蛋白再生。受到他这项发现的启发，1926 年，波士顿的医生迈诺特（George Richards Minot, 1885－1950）和墨菲（William Parry Murphy, 1892－1987）提出抗贫血病的肝脏疗法，经试验确认并分离出有效成分就是维生素Ｂ12。只要病人把肝做为饮食的重要部分，便能治好恶性贫血病。惠普尔、迈诺特和墨菲因而共享了 1934 年诺贝尔生理医学奖。

对抗病毒的维生素Ｃ

坏血病是缺乏维生素Ｃ所导致的，病患的微血管会变脆，牙龈出血，牙齿鬆动，逐渐虚弱终致死亡，这种病特别盛行于长时间的航海中。1806 年间，英国海军部採用伦达医生试验结果的建议，让出海的士兵服用定量柠檬汁，从 1808 年后，坏血症便绝迹了，于是英国水兵和海员有了「柠檬人」的称号，但当时并不知道治好病的原因。

1928 年，匈牙利生物化学家纳基雷波特（Albert Szent-Gyorgyi Von Nagyrapolt, 1893－1986）从植物汁液及肾上腺萃取物中分离出一种有机还原剂，能够把氢离子从一种化合物传达到另一种化合物上。同时发现它有很强的抗坏血效果，因此称为抗坏血酸，经过 4 年，证明并命名为维生素Ｃ。他又发现辣椒含维生素Ｃ特别高，每百克含有 110 毫克，是茄子的 25 倍，潜心研究下终于成功地从辣椒 中提取了数公 斤的维生素Ｃ， 因此获得了 1937 年诺贝尔生理医学奖。

那一年，英 国化学家霍沃斯（Sir Walter Norman Haworth, 1883－1950）在研究碳水化合物 与维生素的结构上也获得突破，人工合成了维生素Ｃ，这是第 1 种人工合成的维生素，他也因而获颁 1937 年诺贝尔化学奖。维生素Ｃ最主要的生理功能之一，是维持体内组织与细胞间质的生成，并维护其正常生理机能，可说是体内新陈代谢中润滑剂的主要材料。

1970 年夏天，美国着名生理学家鲍林（L.C. Pauling），也是两次诺贝尔奖得主，在多年研究维生素Ｃ的生理功能后，发表论文断定维生素Ｃ有对抗感冒病毒的功能，可以预防感冒，引起美国一股抢购维生素Ｃ的风潮。近年来虽然也有科学家对这一说法不以为然，但对于维生素Ｃ增加细胞氧化还原的本领及抵抗疾病的能力，仍是一致认可的。

经阳光产生的维生素Ｄ

17 世纪后的欧洲，尤其英国的工业区，相继出现一种奇怪的佝偻病，特别是劳工聚集且暗无天日的贫民窟中更为严重。有一派医生认为病因是缺乏阳光，另一派医生则提出「营养治疗」说。经过实验发现双管齐下的治疗效果更好，而把阳光和营养联繫起来的就是维生素Ｄ。

佝偻病是缺乏维生素Ｄ所引起的，在一般食物中都含有Ｄ元，这是一种经过化学处理或光照会转变为维生素Ｄ的物质。阳光里的紫外线能把Ｄ元变成维生素Ｄ，经过化学处理的鱼肝油中的Ｄ元也能转化成维生素Ｄ。1920 年，麦科勒姆及其同事发现鱼肝油既能治癒眼病，又能治佝偻病，他们断定鱼肝油中含有抗佝偻病因子，这种因子必定是第 4 种维生素，他们称为维生素Ｄ。

1926 年，法国化学家温道斯（Adolf Otto Reinhold Windaus, 1876－1959）发现阳光能把一种与胆固醇密切有关的甾醇转变为维生素Ｄ，由麦角醇经光照合成维生素Ｄ，可治疗佝偻病。麦角醇是由酵母、菇类分离出的一种固醇，经紫外线照射后会转换成维生素Ｄ2，由于这一发现以及固醇类成分和相关维生素的研究成果，温道斯获得了 1928 年诺贝尔化学奖。

影响生育的维生素Ｅ

1922 年，美国加州大学伊万斯教授和其研究小组，发现一种可能对动物生育有影响的维生素。这种物质是关係传宗接代的法宝，他依维生素发现次序把它命名维生素Ｅ，直到 1936 年，才从麦胚油中提炼出结晶的维生素Ｅ。由于维生素Ｅ含有活泼的羰基，对动物的生育有显着作用，因此又称为「生育酚」。他以毕生精力钻研维生素Ｅ，发现不仅用植物芽胚可提炼这种物质，在各类食物中也有其足迹，如肉、蛋、奶、肝脏、豆类、酵母等。

维生素Ｅ的特性是不溶于水，不怕热、酸、硷，就怕氧化剂。近代科学家继续深入研究，发现维生素Ｅ有保护细胞核抗氧化的能力，具有抗衰老的功效，未来的应用价值更是不可限量。

凝血维生素Ｋ

1934 年，丹麦生物化学家达姆（Henrik Dam, 1895—1976）以小鸡做实验，发现一种具凝血功能的物质。经实验证明是一种脂溶性维生素，存在于绿叶中，命名为「凝血维他命」（Kougalatian-Vitamin），取第 1 个英文字母称为维生素Ｋ。

达姆从紫苜蓿中提取出维生素Ｋ之后的 3 个月，另一位美国科学家多伊西（Edward Adelbert Doisy, 1893－1986）在腐败的鱼肉中，也分离出一种和维生素Ｋ有相同生理功能的结晶，并确定它的结构。依发现先后，科学界分别把它们取名为维生素Ｋ1 及Ｋ2，两人也分享了 1943 年诺贝尔生理医学奖。

除了上述的维生素之外，其他的相关研究也是成绩斐然。早在 1904 年，哈登（Arthur Harden, 1865－1940）研究发酵和酵素作用，证明有一种辅酶分子小到可以穿过膜孔，对于酵素的活性是不可少的。化学家们立即着手确定这种辅酶的结构，德国籍的瑞典化学家奥伊勒－克尔平（Hans von Euler-Chelpin, 1873－1964）首先在这方面获得真正的进展，结果他和哈登分享了 1929 年诺贝尔化学奖。

另外，德国科学家克利伯（Hans Adolf Krebs, 1900－1981）研究细胞代谢，发现生物合成及碳水化合物新陈代谢的柠檬酸循环，揭示生物体内的糖经酵素分解变为三碳物质后，进一步氧化为 H2O 及 CO2 的路径，和代谢能的主要来源，因而获颁 1953 年诺贝尔生理医学奖。

从 1880 年鲁宁的实验拉开研究维生素的序幕开始，至今全世界科学家苦心钻研，累积一代代的研究成果，终于逐步揭开维生素的奥祕，造就多位诺贝尔奖得主。这顶桂冠指出科学研究的艰辛不易，也代表对科学家造福人类的敬意。