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科学网—人类为什么要补充足量的维生素C(维生素C的传奇色彩)


速读:根本救不了2个月后的坏血病爆发。 1、大航海时代的悲痛记忆。
人类为什么要补充足量的维生素C(维生素C的传奇色彩) 精选

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2026-10-27 11:32

| 个人分类: 医学史话 | 系统分类: 科普集锦

说在前面 :坏血病的故事,是人类历史上一次代价高昂的认知升级。它从一个大航海时代的头号杀手,到一次早期科学实验的经典案例,再到寻找原因的漫长过程,最终在一个化学分子式上找到了答案。这段漫长的历史,不仅关乎一种疾病的消亡,它更是一部关于观察、试错、实证和科学精神如何战胜顽固的历史,永久地改变了营养学、公共卫生政策乃至许多疾病的治疗策略。

维生素C的现在 :历史积累的资料证实,保持体内充的足维生素C含量对健康至关重要,它可以预防(如慢性病、心血管疾病、癌症等)甚至治疗某些疾病(如感染、神经退行疾病和癌症等)。然而,由于重视不足等因素,现代人可能已经处于相对不足状态……随之而来的就是慢性低度炎症的持续存在,于是,早衰、慢性……

如今,维生素C(VIC)已不再仅被用作治疗坏血病的药物,其在各种生物功能中的益处也得到了认可:

A 由于人体无法自行合成VIC。因此,VIC的摄入主要归功于大量食用富含抗坏血酸的食物,包括柑橘类水果(如柠檬和葡萄柚)、绿色蔬菜(如菠菜、辣椒、西兰花和卷心菜)以及番茄和土豆等。

B VIC可通过特定转运蛋白在不同组织(如大脑、肝脏、骨骼肌、角膜上皮、中性粒细胞、干细胞)中积累,并能增强细胞功能。如增强免疫功能等

C 它是一种强效抗氧化剂,可以中和正常代谢过程中产生的活性氧(ROS),从而防止氧化应激和细胞损伤。具有减轻低度慢性炎症以及抗衰老的功能。

D VIC在胶原蛋白(人体主要的结构蛋白)的形成中起着关键作用,因此对所有内脏器官的正常功能必不可少。是人体形成血管、软骨、肌肉和骨骼胶原蛋白所需的物质。例如维护皮肤健康、改善伤口愈合等。

E VIC促进胆固醇转化为胆汁酸,有助于维持胆固醇稳态,降低高胆固醇血症。

F VIC还能通过将Fe3还原为Fe2来促进肠道水平的铁吸收,使其更稳定并有助于贫血管理。

G VIC的另一个重要作用可能是作为多巴胺-β羟化酶的辅因子,有助于将多巴胺转化为去甲肾上腺素,这是神经系统的一种重要神经递质。

特别关注的是吸烟和饮酒等生活方式因素会因氧化应激增加而加大消耗VIC水平,需要进一步增加VIC补充。

今天,当我们随手拿起一个橙子,或服用一片VIC补充剂时,我们应当记得,这小小的分子背后,承载着数百万水手的血泪,以及人类用智慧之光驱散无知黑暗的漫长征程……

1 、大航海时代的悲痛记忆

2 、智慧的微光:历史上第一次关于坏血病的临床实验

3 、黎明前的曙光

4 、维生素理论的提出

5 、维生素C的发现、分离、合成与功能验证

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1 、大航海时代的悲痛记忆

在过去,长途航行的水手经常因单一或不均衡饮食而生病,我们从维京时代(800-1100)就已知晓此事。船员们可能会患上一种被称为“skirbjugr”的疾病。这个名字源于“skir”(酸奶),“bjugr”意为疾病。维京人认为,导致包括牙齿松动和旧伤口裂开在内的疾病是由船上的酸奶引起的。酸奶是维京人航行期间饮食的一部分。“skirbjugr”这个名字很可能就是英语单词“scurvy”或我们称之为“坏血病”的来源。

一般认为大航海时代始于1415年(1415-1600)葡萄牙皇室的恩里克王子(Dom Henry,1394-1460)创立“航海学校”,其实,郑和在1405年就已经出海了!1497年7月9日,葡萄牙探险家伽马(Vasco da Gama,1469—1524)带领170名船员出航68天后坏血病就出现,84天后,陆续开始有人死亡……1499年9月,最后只剩下55人活着回到了葡萄牙。1519年, 麦哲伦 (Ferdinand Magellan,1480-1521)率领一支约270人组成的远航船队,开始了他波澜壮阔的 环球航行 。当三年后,船队再次回到西班牙时,只剩下了18人,其中一半死于坏血病!

意大利航海家哥伦布(Christopher Columbus,1451-1506)带领船队到达南非好望角时,已有多人死于坏血病。为了不影响船队的航行,剩余患病的船员主动要求留在荒岛,希望船队返航时把自己的尸体运回家乡。令哥伦布意外和惊喜的是,当船队返航经过此地时,那些病倒的船员竟然都活着。原来,那些留在荒岛的船员随身食物吃完后,只能以荒岛上的野果为食。谁知,这些新鲜野果竟救了他们的命。

在之后的100多年,坏血病成为水手们谈之色变的恐怖梦魇。但水手们也逐渐发现,只要航行时间超过2个月,坏血病的诅咒就会如期而至……刚开始只是乏力、食欲减退和烦躁不安,随着病情进展就会感到腿部关节和肌肉疼痛异常,呼吸不畅。随后他们会牙龈出血和肿胀,皮下出现青一块紫一块的淤血。再恶化下去,牙齿会脱落,可能出现假性瘫痪(因骨膜下出血压迫神经肌肉)、内脏出血(如胃肠道出血、颅内出血)等危及生命的并发症。这就是“坏血病”的进程和临床表现。

直到1601年,英国东印度公司的James Lancaster船长发现,柠檬和橘子可以预防坏血病,但并不知道具体原因。公司作为秘密未公开推广。有意思的是,200年前的郑和船队在船上种豆芽,水手因吃豆芽而不得坏血病。

与Lancaster船长同期的其他船队,以及之后的部分船队也有使用绿色蔬菜或桔子或柠檬预防坏血病的记录,例如英国航海家兰卡斯特船长以及奥地利人Kramer的记载……但大部分船队的悲剧仍在上演……例如,1740年,一支由1955名船员组成的大英帝国的舰队,在环球航行4年(1744)归港时,船员也只剩下数百人。这些归来的船员脸色发青,皮肤黝黑晦暗, 口角溃烂 ,牙齿脱落,虚弱不堪。欢迎的人群惊呆了!舰队没有遇到大风暴,也没有大的战斗,夺去一千多舰员生命的就是凶名赫赫的坏血病!

这种陆地上没有,上了船才有的病,让当时的医学界百思不得其解。他们推测了多种导致坏血病的原因。也尝试了各种治疗坏血病的办法 ,例如新鲜的蔬菜水果可以,但因为当时的保鲜手段跟不上,新鲜蔬果在航海中是无法保存的,所以并没有引起重视。

2 、智慧的微光:历史上第一次关于坏血病的临床实验

坏血病并非限于航海,陆地上也曾多次爆发(尤其战争、围城和饥荒等),如13世纪十字军东征时期就有相关记载。1737年,奥地利医生克拉默报告了他服役时的发现,在军队坏血病大流行期间,没有军官得病,经过仔细分析,他发现普通士兵吃的是常规伙食,而军官们还有额外的水果和青菜。于是,他得出结论:水果与蔬菜能预防坏血病。

苏格兰海军 军医林德(James Lind,1716-1794)一直希望通过实践,来验证各种五花八门的坏血病药方,到底哪个才是真的有效?1747年5月20日,Lind作为 外科 医生助手登上索尔兹伯里皇家海军舰艇,成为一名随船医生。出海两个月后,坏血病在船上集中爆发,Lind开始了他的实验:他挑选了12名病情相似的患者,将他们平均分成了6组。这12人每天吃的正餐都相同,但每组添加不同的辅食。当实验进行到第六天的时候,吃橙子和柠檬的第五组患者,已经生龙活虎地回去工作了,而其他五组则毫无起色,甚至病情出现了恶化。

这就是著名的“坏血病临床试验”,Lind通过分组对照实验验证柑橘类水果对坏血病的疗效是人类历史上第一次系统的,有分组、有明确干预、有对照的 临床实验 ,它开启了现代 临床试验 的先河,被视为现代临床试验的起点。为纪念这一历史性事件,欧洲临床研究基础网络(ECRIN)联合美国和加拿大,提议将每年的5月20日,也就是Lind随船出海的那一天,定为“ 国际临床试验日 ”。该提议获得 世界卫生组织 ( WHO )支持,2005年 WHO 在布鲁塞尔举行了第一个国际临床试验日(图1)。

Lind的研究虽然证明了柑橘类水果,对治疗坏血病有奇效,可以有效预防坏血病,但人们依然不知道其中的科学原理。1754年之后,Lind在《 论坏血病 》等论文中(图1),介绍了他的饮食疗法,但没有得到海军的重视,还是因为新鲜水果无法保存的老问题,因为新鲜水果出海没几天就坏了,根本救不了2个月后的坏血病爆发。于是Lind医生试图通过煮沸橙汁和柠檬汁的方法,延长保存时间,但很奇怪的是,煮过之后的果汁居然就不管用了(现在知道高温会破坏VIC)。因此,Lind的 水果疗法 也就无法推广。于是坏血病继续一批批收割生命,而航海家们也在继续寻找新鲜水果的替代物……

Lind在宣布他的实验结果时也向英国海军发出呼吁。虽然海军没有力推Lind的方法,但仍有一些有远见的航海家接受了Lind的结论并用于实践。例如著名的库克船长就是这样一位先行者。库克船长要求船员吃泡菜、柑橘,他还经常靠岸补充新鲜蔬菜和水果。他因此第一次创造了远航不得坏血病的纪录。

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图1 Lind与他的《 论坏血病 》以及5月20日的国际临床试验日

3 、黎明前的曙光

英国医生Gilbert Blane阅读了Lind留下来的资料,他相信Lind的实验结果。1795年,Lind去世后的第二年,Blane被任命为英国海军医疗委员会委员后,海军正式采纳他的建议,期间相隔48年。到了1804年法国人Nicolas Appert发明玻璃罐头,6年后(1810),英国人Peter Durand又发明了马口铁罐头,又过了50年坏血病才被彻底赶出了航海界。

为什么罐头发明后坏血病未立即消失?初期罐头内装的是肉类、蔬菜、鱼类,非水果,加热杀菌过程破坏VIC。1840-1860年代部分水果罐头出现,但加热仍会破坏VIC。因此,早期罐头并不能有效预防坏血病。

1845年5月19日,由134名水手和军官组成的英国北极探险队在船长富兰克林(John Franklin,1786-1847)的带领下正式启航,8月初之后音讯全无。三年后(探险队带了足够3年的补给品出发)搜索队出发……1859年夏,找到富兰克林副手的文件,内容记载着探险队的最后记录。这是北极探险史上最惨痛的悲剧之一,推测坏血病是死因之一(130年后验尸证明,铅中毒、坏血病、锌缺乏、饥荒和严寒是主要死因),这次探险推动了后来对罐头食品的改进。

1860年代后,柑橘类罐头开始大规模生产,VIC保存技术后期改进工艺,减少了加热对VIC的破坏。因此,坏血病被彻底赶出航海界,是在1860年代后柑橘类罐头普及。1928年VIC被分离,科学原理最终阐明。

到了19世纪末,坏血病只偶尔出现在船只上。随着航行时间的变长,酵母发的黑麦面包被用发酵粉制作的白面包取代,肉类配给减少了,罐头食品取代了大部分咸食。此后一种被称为船员脚气病(skipsberiberi)的疾病开始出现。

4 、维生素理论的提出

早在1769年,年轻的英国医生威廉·斯塔克开始了一系列关于饮食和营养的实验,并以自己作为实验对象。在仅食用面包和水31天后,斯塔克逐一将其他食物加入他的饮食中,包括橄榄油、无花果、鹅肉和牛奶。两个月后,斯塔克记录到他的牙龈发红肿胀,一碰就出血。七个月后他去世了,可能是死于坏血病,也可能是死于营养不良的累积影响。斯塔克的饮食以肉类和淀粉为主,但缺乏新鲜蔬菜和柑橘类水果。

荷兰医生艾克曼(Christiaan Eijkman,1858-1930)在柏林为科赫(Robert Koch,1843–1910)工作。正是在这里,Eijkman认识了受荷兰政府的指派向科赫学习微生物学方面知识的佩克哈林(Cornelis Pekelharing,1848–1922),他们的目的是学习后去荷属东印度爪哇,寻找当地一种常见疾病——脚气病的致病原因。

1887年,Eijkman作为一名军医随同Pekelharing返回爪哇岛,在岛上一家医院里建立了一个专业实验室。当时,科学界对脚气病的病因有两种意见:一种认为由微生物引起,是 感染性疾病 ;另一种认为它是由 化学毒物 引起的,是 中毒性疾病 。当时这种疾病在荷属东印度广泛流行,症状包括行走困难、手脚麻木或感觉丧失、腱反射消失、肌肉功能障碍或下肢瘫痪以及精神错乱等表现,这一切似乎都指向了感染。经过八个月的工作,在做了许多实验后,Pekelharing觉得自己依据 科赫法则 找到了脚气病动物的血液中的某种细菌,他 分离培养 出了这种细菌,把 细菌培养 物注射给兔子和狗,兔子和狗也出现了类似脚气病的表现。完成任务后的Pekelharing带着研究成果回国去了,只留下Eijkman一个人在爪哇岛上管理实验室,1888年至1896年间,Eijkman担任医学实验室主任。

为了完成全部研究工作,Eijkman需要重复一下Pekelharing之前的实验。Eijkman让健康的兔子和狗感染了Pekelharing留下的细菌培养物,但它们并没有患上这种疾病,他得出结论,需要更长的潜伏期。为了证实这一点,他购买了一批鸡。让其中一些鸡感染了细菌,而另一些鸡则没有接触任何病原体。令人惊讶的是,它们全都病倒了。Eijkman认为,健康的是从病鸡那里染上这种疾病的。为了证明这一点,他又买了一批鸡,并将它们关在不同的笼子里。然而,鸡还是病了。让Eijkman得出结论,整个实验室都被感染了,于是他把鸡转移到了一个新地方。这些鸡也病倒了。Eijkman感到困不解。

他进一步的研究灵感源于一次幸运的意外。那些喂食为军队购买的精米(去壳米)的鸡患上了多发性神经炎,这种疾病的症状与脚气病相似。几个月后,军队厨师拒绝再给士兵提供这种米。鸡的饲料也发生了变化,现在它们被喂食带有银色外皮的普通大米。随着饮食的改变,它们的健康状况迅速好转。Eijkman注意到了鸡饲料的变化,并得出结论,这两种饲料一定存在差异,后者含有能够预防或治愈脚气病的物质(图2)。

Eijkman在继续观察该疾病的后续阶段进行了尸检。他发现患病鸡的临床变化与脚气病完全相同,并描述了地方性恶性多发性神经炎的典型组织学病变。他将这种病症命名为“鸡多发性神经炎”。在随后的研究中,他证明了该疾病并非由血液、呼吸、体温或气候的变化引起。他还排除了稻壳中的蛋白质和矿物质在疾病发展中的作用。之后,他开始与爪哇卫生当局负责人沃德曼(Adolphe Vordermann,1844–1902)合作,并在qiu犯的参与下开展了大规模研究。饮食的改变帮助他们中的许多人康复。在95,000名只吃糙米的qiu犯中,只有9人患病;而150,000名吃精米(白米)的该病的发病人数为4200人。这明确证明了饮食改变(特别是消除精米)在疾病预防和治疗中发挥了作用。

Eijkman和Vordermann在1897和1898年用荷兰语发表了他们的论文,但被Eijkman称之为“抗脚气病因子”的东西到底是糙米中的哪种成分仍然是一个谜。 此时,其他研究人员开始怀疑,稻壳中的物质并不是这种疾病的解毒剂,而是这种物质的缺乏导致了疾病。 应Eijkman的要求并在他的监督下(此时Eijkman已回国),Vorderman和格林斯(Gerrit Grijns,1865–1944)继续了这项研究,他们提出了一个观点,即某些物质对于身体的正常运作可能是必不可少的。他们的研究结果发表在1901年。直到1911年,波兰化学家冯克(Kazimierz Funk,1884-1967)最终从稻壳中分离出了这种物质—维生素B1。后来,该物质的化学结构首次由威廉姆斯(Robert Williams,1886–1965)确定,1936年,他成为首位合成硫胺素的研究人员。

其实,早在1884年,日本海军医生高木兼弘(Takaki Kanehiro,1849–1920)将白米从水兵的饮食中剔除,并在他们的饮食中加入了营养丰富的食物。这一改变导致水兵在为期数月的航行中消除了脚气病。Kanehiro错误地将其归因于富含氮的饮食。然而,事实证明这种饮食过于昂贵,海军并未继续实施饮食改变。除了成本因素外,另一个促成因素是人们根深蒂固地认为脚气病的根本原因是传染性的。因此,这种疾病可能由饮食引起的想法显得有些牵强。Kanehiro的发现很快就被遗忘了。

英国生物化学家霍普金斯(Frederick Gowland Hopkins,1861-1947)1901年与悉尼W.Cole合作分离色氨酸,这最终促成了必需氨基酸概念的诞生。1906年他公布了自己关于“维生素”的简短论述,1912年发表了一项具有里程碑意义的研究,其重要貢獻是用成分受到控制的飼料與動物生長實驗,證明營養不能只用熱量、蛋白質、脂肪、碳水化合物和無機鹽來完整解釋。他提出食物中還有少量但不可缺少的“辅助食物因子”(accessory food factors),這些因子後來被納入維生素研究的歷史脈絡。Hopkins的貢獻不是單獨發現所有維生素,而是把一個被主流營養學忽略的問題轉成可重複的生理與生化實驗。他的动物喂养实验为确立微量营养素的重要性奠定了基础,标志着人类对营养与疾病理解的转折点(图2)。

1911年,波兰化学家Funk进一步验证了Eijkman的假设。他发现,如果只喂鸽子白米(海员经常吃的米),鸽子就会变得双脚无力,但改喂鸽子糙米后,它们的症状就会缓解。因此,Funk把主要精力放在了研究稻米外层上。经过大量实验,Funk终于在稻米外层中发现了一种和脚气病有关的含氮化合物,Funk提出:抗脚气病因子可能含氨基,遂于1911年7月1日造词 vital amine (生命胺),即现在的维生素B1。“vita”在拉丁语中意为“生命”,“Amine”指的是含氨基的化学结构,因为他认为这种物质具有胺类结构。1 912 年,Funk在一篇论文中正式提出了“vitamine”( 维生素)这一术语。就这样,“维生素”这个词第一次出现在了世人面前 (图2)。1920年,英国生物化学家德鲁蒙(Jack Cecil Drummond)建议将“vitamine”改为“vitamin”,去掉词尾 e,因为后来发现并非所有的维生素都含有氨基。

Funk提出“vitamine” 术语后,得到了Hopkins等人的工作支持“食物中含微量必需因子”,与蛋白质、脂、糖并列。1929年Eijkman因“发现抗神经炎维生素”(antineuritic vitamin),Hopkins 因“发现促生长维生素”(growth-stimulating vitamins)同获诺贝尔生理学或医学奖(图2)。然而,Funk以“维生素”这一术语,为营养科学打开了崭新的篇章,这一创新不仅是科学命名的突破,而且推動了维生素的分離研究,更标志着人类对生命本质和健康维护的深刻理解。因此, 維生素史由多條實驗、疾病模型、命名和化學路線共同形成。

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图2 Funk 、 Eijkman 和 Hopkins在创立维生素理论方面的贡献

5 、维生素C的发现、分离、合成与功能验证

自从Funk提出了维生素命名,科学家开始倾注巨大的努力来挖掘和发现尚未知晓的各种维生素,这离发现VIC也不远了。其实,在Funk的工作之前,挪威奥斯陆大学卫生学与细菌学教授霍尔斯特(Axel Holst,1860-1931)和儿科医生弗罗利希(Theodor Frølich,1870–1947)就已经开展了这方面的研究工作(图3)。

Holst对船员脚气病的原因很感兴趣。他怀疑这是营养缺乏所致,并建立了一个动物模型,以便系统地研究导致该病的因素以及不同物质的预防价值。曾先后在巴斯德(Pasteur)和科赫(Koch)处学习,为了获得船员脚气病的动物模型,他甚至前往荷兰东印度群岛的Eijkmans实验室。在Eijkmans成功通过饮食诱发鸡脚气病的参照下,他采用Eijkmans的脚气病饮食使用鸽子进行研究,但发现,鸽子身上诱发出的疾病症状与患有船员脚气病的船员所患疾病截然不同。他认为哺乳动物是更好的动物模型,并选择了豚鼠作为实验动物。今天我们或许会奇怪他为什么没有选择大鼠或小鼠,但在当时,这些啮齿动物作为实验动物并不怎么受认可。大鼠与鼠疫联系在一起,而小鼠在大多数家庭中是害虫。相比之下,豚鼠是一种被接受的宠物。对于坏血病的研究来说,选择豚鼠是非常幸运的,因为后来知道它是极少数与人类一样无法合成抗坏血酸(VIC)的哺乳动物之一 。

在豚鼠给与Eijkmans的脚气病饮食后短短几周内就引发了症状,但豚鼠并没有患上脚气病,而是表现出一种更像坏血病的疾病症状。动物的肌肉、皮下组织和黏膜出现出血。牙齿松动。显微镜下观察到的变化与儿童坏血病患者的典型变化一致。于是,Holst联系了Frølich,他们的合作促成了1907年的论文发表。在接下来的实验系列中,他们得出结论,豚鼠患有坏血病,这是一种由饮食缺乏引起的疾病。它可以通过某些食物中存在的抗坏血因子来治愈。换句话说,Holst和Frølich基于其生物学效应提出了VIC的存在(图3)。另外,他他们还明确了谷物和豌豆的芽具有相当的抗坏血效果,证明了500年前郑和船队的做法,也证明了200年前Lind在其关于海上饮食的书籍中描述的情况的正确性(图3)。他们在《卫生学杂志》上的论文,在当时引起了科学界的轰动,因为营养缺乏的概念在当时还是个新鲜事物。当然也存在反对的声音。

Holst和Frølich的研究完全抛弃了关于坏血病病因的其他理论。当时许多人认为这种疾病是由感染或中毒引起的。当时生理学教授托鲁普(Sophus Torup,1861–1937)的“毒素-抗毒素理论”是南森(Nansen,1861–1930)探险活动的基础,Torups为Nansen制定补给清单——包括对罐头食品的谨慎处理等——让他的团队中没有人患上坏血病。Nansen曾写过一篇极具攻击性且极其贬低Holst和Frølich工作的报纸文章:使用与人类相去甚远的豚鼠等动物进行实验,根本不可能为解释船员的坏血病做出贡献。讽刺的是,Robert F.Scott在1911–12年南极探险前,曾就正确补给问题仔细咨询过Nansen本人。众所周知,这次探险以灾难告终,其中一个原因就是坏血病。大约60年后,Holst和Frølich工作才获得如今应有的认可,他们1907年的这篇文章被视为阐明坏血病病因学最重要的单一贡献(图3)。

圣捷尔吉(Albert Szent-Györgyi,1893年-1986)出生于一个拥有三代科学家的匈牙利家庭,1911年,他进入布达佩斯大学学习医学,在第一次世界大战中,他为了逃避战斗任务而自残,并于1917年重返大学。获得医学学位后,1922年他到荷兰工作,研究了植物的“褐变”过程——即某些植物在枯萎时会变褐,如苹果切开后表面会变成黄褐色。他发现,植物褐变是由于细胞层面的损伤造成的:即供应足够氢原子以防止过度氧化的机制发生了故障,正是氧化导致了褐变。随后,他将注意力转向了那些不会褐变的植物。在对柑橘类植物进行一系列实验时,他发现过氧化物酶(一种在氧化过程中起作用的植物酶)可以诱发褐变。随后,他发现向过氧化物酶中加入柑橘汁可以延缓褐变。在剑桥大学(1927年、1929年)——包括Hopkins实验室——和美国明尼苏达州罗切斯特的梅奥基金会(1928年)工作学习期间,他忙着从动植物组织里提取这种物质,因为橙子、柠檬和卷心菜里的含量太低,而含量稍高的牛肾上腺又不容易得到,直到1928年他才成功地提取出极少量的这种负责对抗褐变的物质,并通过实验得出了化学经验式C6H8O6。据说,在给《Biochemical Journal》投稿的时候,这位童心未泯的科学家给他提取出来的物质取名“我不知道糖”(Ignose),后来又改称为“上帝知道糖”(Godnose)。可惜编辑不欣赏,最后他只好老老实实地按结构将其命名为“己糖醛酸”(hexuronic acid)。因此, Szent-Györgyi是第一个分离VIC的人 ,并为最终解释VIC与坏血病的联系奠定了基础(图3)。

为了继续他的实验,Szent-Györgyi花了两年时间寻找己糖醛酸的充足来源,他怀疑这就是Holst和Frølich的VIC。1930年,他回到匈牙利,在塞格德大学担任药物化学教授。在那里,他向匈牙利裔美国化学家斯维尔贝利(J.L.Svirbely)展示了他的己糖醛酸样本。

Szent-Györgyi与Svirbely合作,采用Holst和Frølich相同的豚鼠模型进行了一项实验,一组喂食煮熟的食物(煮沸会破坏VIC),另一组喂食富含己糖醛酸的食物。当一组豚鼠出现类似坏血病的症状并死亡时,另一组豚鼠却茁壮成长。为体现其抗坏血病特性,Szent-Györgyi与Svirbely随决定将己糖醛酸更名为抗坏血酸(ascorbic acid),并意识到己糖醛酸确实就是人们长期寻找的VIC。与此同时,通过一系列至今仍有争议的事件和交流,此前曾在匹兹堡大学与Svirbely共过的事维生素研究员Charles G.King也得出了同样的结论,并在1932年4月1日《科学》杂志上发表了一篇公告,比Szent-Györgyi在《自然》杂志上发表的简报早了两周。正是在这一年,在确认了己糖醛酸或抗坏血酸的抗坏血病的功能后,按发现顺序(第六种维生素)命名为“维生素C”。

1929年,Szent-Györgyi从牛副肾中分离出了25克维生素C。他把其中的一半交给了英国化学家霍沃思(Norman Haworth,1883-1950),然而由于当时的技术还不成熟,并且样品量太少,所以没有确定维生素C的结构。Haworth建立了碳水化合物环状结构與立體化學描述,並把這些結構研究延伸到維生素C。1933年,Szent-Györgyi着手寻找更多的抗坏血酸天然来源以进一步研究。尽管橙汁和柠檬汁含有高水平的抗坏血酸,但它们含有的糖分使得提纯变得极其困难。Szent-Györgyi通过巧妙利用当地特产——红椒粉解决了这个问题。他回忆说,一天晚上,他的妻子给他准备了新鲜的红椒粉作为晚餐。正如他在自传中所写:“我不想吃它,于是想了个办法。突然我想到,这是我从未测试过的一种植物。我把它带到了实验室……[到]大约午夜时,我就知道它是一个装满维生素C的宝库。” 几周之内,Szent-Györgyi就生产了三磅纯结晶抗坏血酸,足以证明——当喂给缺乏VIC的豚鼠时——这种酸等同于VIC。因为对VIC和人体内氧化反应的研究,Szent-Györgyi获得了1937年的诺贝尔生理学或医学奖(图3)。

同样,Szent-Györgyi把从辣椒中成功分离出了1千克抗坏血酸样品,送给了Haworth一部分,让其进一步分析其结构。功夫不负有心人,1933年,Haworth分析了维生素C的结构式,1934年他与英国化学家赫斯特(Edmund Hirst)成功合成了这种维生素, 这是首次人工合成VIC ,这一成就不仅为有机化学知识做出了宝贵贡献,还使得出于医疗目的廉价生产VIC成为可能。1937年,Haworth因他对碳水化合物和VIC的研究”与1926年才进入了 维生素 领域的 瑞士 有机化学家卡勒(Paul Karrer,1889—1971)共同获诺贝尔化学奖金(图3)。

1933年,瑞士化学奖雷池斯坦(Tadeus Reichstein,1897–1996)发明了VIC的工业生产法。首次从从葡萄糖经微生物发酵制取VIC,以此法生产的VIC是首批在无菌环境下生产并进入大众市场的药物之一。因发现肾上腺皮质激素及其结构和生理效应,获得1950年 诺贝尔生理学或医学奖 ,并非网传的因抗坏血酸的有机化学合成而获奖(图3)。

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图3 维生素C的发现、分离、合成与功能验证

今天,科学已经赋予VIC更多的功能,它的传奇仍在延续……

今天,当我们随手拿起一个橙子,或服用一片VIC补充剂时,我们 的健康里就有他们的印迹……

2026-10-26日于济南

主要参考文献

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