kemiallinen yhdiste From Wikipedia, the free encyclopedia
C-vitamiini eli askorbiinihappo eli L-askorbiinihappo toimii vitamiinina ihmisillä ja eräillä muilla eliöillä.[8] C-vitamiinilla voidaan tarkoittaa myös dehydroaskorbiinihappoa (DHA), joka voi muuntua elimistössä L-askorbiinihapoksi.[8] Laajan määritelmän mukaan C-vitamiini on nimi kaikille aineille, joilla on samat toiminnot eliöissä kuin L-askorbiinihapolla.[2]
 | |
 | |
C-vitamiini | |
| Systemaattinen (IUPAC) nimi | |
| (R)-3,4-Dihydroksi-5-((S)-1,2-dihydroksietyyli)furan-2(5H)-oni | |
| Tunnisteet | |
| CAS-numero | |
| ATC-koodi | A11 |
| PubChem CID | |
| DrugBank | |
| Kemialliset tiedot | |
| Kaava | C6H8O6 |
| Moolimassa | 176,124 g/mol |
| Synonyymit | L-askorbaatti,[1] heksuronihappo, 2,3-didehydro-L-treo-heksano-1,4-laktoni[2] |
| Fysikaaliset tiedot | |
| Tiheys | 1,65[3] g/cm³ |
| Sulamispiste | 190–192 °C hajoaa[3] |
| Liukoisuus veteen | liukoinen[3] |
| Farmakokineettiset tiedot | |
| Hyötyosuus | nieltynä puutoksessa ~100 % (30 mg) ja tasapainotilassa 85 % (50 mg/vrk), 63 % (500 mg/vrk)[4] |
| Proteiinisitoutuminen | noin 25 %[5] |
| Metabolia | spontaani muunnos DHA:ksi, sitten 2,3-diketo-L-gulonihapoksi ja yhä muiksi aineiksi[6] |
| Puoliintumisaika | puutoksessa 8–40 pv, ylimäärin noin 30 min[7] |
| Ekskreetio | virtsa[5] |
| Terapeuttiset näkökohdat | |
| Raskauskategoria |
C(US)[5] |
| Reseptiluokitus | |
| Antotapa | nieltynä; sairauksissa: lihaspistos, pistos verenkiertoon[5] |
L-Askorbiinihappo on eläimissä ja kasveissa niitä radikaaleilta suojaava hapettumisenestoaine, joka muuntuu radikaalien kanssa reagoidessaan DHA:ksi.[9] L-Askorbiinihappo on myös joillain eliöillä tiettyjen entsyymien kofaktori eli entsyymireaktioissa pakollinen aine[4].
L-Askorbiinihappo on pH 7 liuoksissa ja solujen pH-arvossa monoanionina, jonka nimi on L-askorbaatti.[1]
C-vitamiinia esiintyy runsaasti esimerkiksi sitrushedelmissä sekä monissa marjoissa, juureksissa ja vihanneksissa. Sitä ei ole juurikaan viljoissa, pähkinöissä, siemenissä, kasviöljyissä eikä eläinperäisissä ruuissa lukuun ottamatta eräitä elimiä .[10][11]
Kaikki selkärankaiset tarvitsevat C-vitamiinia. Useimmille se ei silti ole vitamiini, koska pääosa pystyy tuottamaan sitä itse. Muun muassa ihmisten, muiden kädellisten ja marsujen elimistö ei tuota askorbiinihappoa, joten niiden tulee saada sitä ruuasta.[12] C-vitamiinin puute saattaa johtaa jopa kuolemaan[13].
L-Askorbiinihappoa (E300), L-natriumaskorbaattia (E301) ja L-kalsiumaskorbaattia (E302) käytetään EU:ssa myös valmisruokien hapettumisenestoaineina.[14]
Myös L-Askorbyyli-6-palmitaattia (E304(i)) ja L-askorbyyli-6-stearaattia (E304(ii)) käytetään lisäaineina. Ne ovat 6-OH-ryhmän palmitiinihappo- ja steariinihappoestereitä.[15]
C-vitamiini osallistuu elimistön energia-aineenvaihduntaan ja hermoston toimintaan. Sillä on siten esimerkiksi väsymystä torjuvaa ja jaksamista tukevaa vaikutusta. C-vitamiini tehostaa myös verisoluille, luille, rustoille, ikenille, hampaille ja iholle tärkeän kollageenin muodostumista. Lisäksi se ehkäisee rasvahappojen hapettumista ja suojelee elimistön DNA:ta, proteiineja ja rasvoja hapetusvaurioilta. C-vitamiinia tarvitaan niin ikään immuunijärjestelmän tehostamiseksi voimakkaan fyysisen rasituksen aikana ja se lisää kalsiumin ja ei-hemiraudan imeytymistä. Se tehostaa myös E-vitamiinin toimintaa.[16]
Askorbiinihappoentsyymit ovat ihmisillä ja muilla nisäkkäillä osa kollageenin, karnitiinin ja norepinefriinin tuottoa. Askorbiinihappo myös lisää raudan imeytymistä pelkistäen ferrirautaa paremmin imeytyvään (Fe3+) ferromuotoon (Fe2+) ja tuottaa koordinaatiokompleksin tämän kanssa sen hapetuslukua suojaten.[4]
Suomalaiset saavat C-vitamiinia ravinnosta keskimäärin 105 milligrammaa vuorokaudessa[17]. Peruna on suomalaisten tärkein C-vitamiinin lähde[18].
C-vitamiinin tarve kasvaa jyrkästi ihmisen painon kasvaessa siten, että 63 kilon painoiselle ihmiselle riittää noin 50 milligrammaa päivässä, mutta 105 kiloinen henkilö tarvitsee jo noin 175 milligrammaa[19].
Jo 10 milligramman päivittäinen C-vitamiinin saanti riittää yleensä estämään näkyvät puutostilat ja keripukin[20]. C-vitamiinin saantisuosituksia on nostettu aikojen saatossa. WHO:n antama suositus aikuisten päiväsaanniksi oli 30 mg vuonna 1974[21]. Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunnan vuoden 2014 suosituksen mukaan 6–65-vuotiaiden tulisi saada saada L-askorbiinihappoa keskimäärin 3,4 milligrammaa vuorokaudessa sataa kulutettua kilokaloria kohden.[22]
| Lapset | Miehet ja naiset |
Raskaana olevat | ||
|---|---|---|---|---|
| < 6 kk | a | 10–13 v | 50 | 85 |
| 6–11 kk | 20 | ≥ 14 v | 75 | |
| 12–23 kk | 25 | Imettävät | ||
| 2–5 v | 30 | 100 | ||
| 6–9 v | 40 | |||
| a: Äidinmaito tai äidinmaidonkorvike tyydyttää alle 6 kk ikäisten ravinnetarpeet | ||||
Euroopan elintarviketurvallisuusvirasto ei ole esittänyt enimmäissuosituksia C-vitamiinille[6], mutta Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunnan mukaan aikuisten saanti ei saisi ylittää tasoa 1 000 mg/vrk (1 g/vrk).[22]
Nieltynä L-askorbiinihapon LD50 on rotille 6 996 mg/kg ja hiirille 4 380 mg/kg.[14]
C-vitamiinin puutos lisääntyi hiukan 2010-luvulla niiden keskuudessa, jotka eivät syö hedelmiä tai tuoreita vihanneksia[23]. C-vitamiinin puutos aiheuttaa keripukkia, jonka varhaisiin oireisiin voivat kuulua yleinen sairauden tunne, väsymys, ruokahalun puute, ärtyisyys, ripuli, painon laskeminen tai hidas painonnousu, hyperventilaatio ja kuume[13].
Puutostilan jatkuessa vakavana 1–3 kuukauden ajan keripukkiin sairastunut alkaa kärsiä hengenahdistuksesta ja luusäryistä. Myös lihassärkyjä ja ihomuutoksia, mustelmaherkkyyttä ja hiussuoniverenvuotoja esiintyy. Suussa esiintyy tukikudostulehdusta ja siitä aiheutuvaa hampaiden löystymistä. Haavat paranevat yleensä hitaasti ja mieliala vaihtelee.[13]
Myöhemmissä vaiheissa voi esiintyä keltaisuutta, turvotusta, vähävirtsaisuutta, hermovauriokipua, lihaskouristuksia ja kuumetta. Hoitamaton keripukki pahenee edelleen ja saattaa aiheuttaa kuolemaan johtavia komplikaatioita.[13]
Yli 200-400 mg:n suuruiset C-vitamiiniannokset eivät enää nosta veren C-vitamiinipitoisuutta, vaan erittyvät suoraan virtsaan[24]. Yli 3 g/vrk annokset C-vitamiinia voivat aiheuttaa ripulia, mutteivät tiettävästi muuten ole haitallisia terveille.[6] Jopa 100 g askorbiinihappoa on annettu syöpäsairaille tiputusten kautta 2–3 kertaa viikossa muutaman kuukauden ajan ilman henkeä uhkaavia haittoja.[25] Suuriin annoksiin voi silti liittyä alla esitettyjä teoreettisia riskejä.
Suolistossa L-askorbiinihappo lisää raudan saantia pelkistäen ruuan ferrirautaa (Fe3+) paremmin imeytyvään ferromuotoon (Fe2+). C-vitamiini saattaa myös vapauttaa ferritiinistä ferrorautaa lisäten raudan pelkistyksen kautta Fentonin reagenssin tapaisia haitallisia happiradikaaleja tuottavia reaktioita (katso kohta Reaktiot). Ei ole kuitenkaan varmaa, onko näillä reaktioilla merkitystä terveyden kannalta.[6] Poikkeuksena ovat raudan kertymäsairauksia kuten hemokromatoosia sairastavat, joille lisääntynyt raudan imeytyminen voi olla haitallista.[8] Isot L-askorbiinihappoannokset aiheuttavat lisäksi hemolyysiä glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasin puutosta (G6PDD) potevilla. Syy on tiettävästi askorbiinihapon kyky lisätä punasoluja vaurioittavan vetyperoksidin tuottoa Fentonin reaktioin. G6PDD:ssä punasolujen NADPH-pitoisuus alenee. Glutationireduktaasi vaatii näitä kuluneen glutationin palautukseen glutationidisulfidista. Glutationia kuluu peroksidia tuhoavalla glutationiperoksidaasilla. Peroksidin poisto punasoluista on siis vähentynyt G6PDD:ssä.[26]
Suurten C-vitamiinimäärien nauttiminen voi lisätä teoriassa myös munuaiskivien muodostumista. Munuaiskivet koostuvat noin 75 prosenttisesti kalsiumoksalaatista. L-Askorbiinihappo hajoaa kehossa tuottaen muun muassa oksaalihappoa (katso kohta Hajotus ja erittyminen) ja siten kalsiumoksalaattia. Grammoissa mitattavat ja jatkuvat askorbiinihappoannokset voivat siis teoriassa lisätä munuaiskivien saannin riskiä.[8] Riskin kasvusta ei ole kuitenkaan olemassa vahvaa näyttöä.[25]
80–90 prosenttia ruokien C-vitamiinista on L-askorbiiniappoa lopun ollessa dehydroaskorbiinihappona, joka voi kehossa muuntua vitamiinitoimintoiseksi askorbiinihapoksi. C-vitamiinia on paljon sitrushedelmissä ja kiivissä sekä monissa marjoissa, juureksissa ja vihanneksissa. Eläinperäisissä ruuissa sitä on elimissä kuten maksoissa ja munuaisissa, mutta lihaksissa sitä on hyvin vähän. Siemenissä C-vitamiinia ei juuri ole, mutta pitoisuudet kasvavat jos niitä idättää.[10][27]
Runsaimpia C-vitamiinilähteitä ovat kakaduluumu (Terminalia ferdinandiana), jossa on askorbiinihappoa 406–5 320 mg/100 g hedelmälihaa. Camu camun (Myrciaria dubia) hedelmälihassa sitä on 877–3 133 mg/100 g.[28] Myös ruusunmarjoissa sitä on paljon. Kurtturuusun marjoissa pitoisuudet ovat 761–1 141 mg/100 g.[29]
Ruokien C-vitamiinipitoisuudet vaihtelevat muun muassa sadonkorjuun ajankohdasta, kuljetusoloista, säilytysoloista ja ruuanlaittotavoista riippuen. Happi, lämmitys[6] ja neutraalit tai emäksiset olot nopeuttavat myös hajoamista.[8]
Ruoan kuumennus vähentää sen C-vitamiinipitoisuutta. C-vitamiini säilyy parhaiten höyryttämällä kypsennetyssä ruoassa ja paistaminen on seuraavaksi paras ratkaisu. Keittäminen on huonoin ratkaisu etenkin, jos keitinvettä ei hyödynnetä ravinnoksi. Esimerkiksi perunoiden keitossa häviö on 40-88 prosenttia kuumuuden ja liukenemisen takia.[18][6]
C-vitamiinia hajoaa myös säilytettäessä ruokia pitkään, esimerkiksi perunoiden vitamiinista noin 50 prosenttia häviää viiden kuukauden kuluttua niiden keräämisestä. Pakastaminen hidastaa kuitenkin C-vitamiinin hajoamista.[10]
| Heinäkasvit ja jauhot | Pavut ja pähkinät | Lihat | |||
|---|---|---|---|---|---|
| kaurahiutale | 0 | cashewpähkinä, kuivapaahdettu | 0 | ankka, paahdettu | 0 |
| maissijauho, täysjyvä | 0 | härkäpapu, keitetty | 0,3 | kalkkuna, iholla, paahdettu | 0 |
| ohraryyni | 0 | kidneypapu, keitetty | 1,2 | kana, iholla, paahdettu | 0 |
| pasta, täysjyvä, keitetty | 0 | kikherne, keitetty | 1,3 | kirjolohi (viljelemätön), paistettu | 2,0 |
| riisi, tumma, keitetty | 0 | linssi, keitetty | 1,5 | makrilli, paistettu, kuivattu | 0,4 |
| riisi, valkoinen, keitetty | 0 | maapähkinä, kuivapaahdettu | 0 | nauta (vasikka), maksa, käristetty[30] | |
| ruisjauho, puolikarkea | 0 | manteli, kuivapaahdettu | 0,7 | nauta, kylki, ¼ rasvaa, pariloitu | 0 |
| soijajauho, rasvainen | 0 | parapähkinä, kuivapaahdettu | 0,7 | nauta, munuainen, pariloitu[30] | 0 |
| vehnäjauho, täysjyvä | 0 | pekaanipähkinä, kuivapaahdettu | 2,0 | sika, jalka, vähärasvainen, paahdettu | 0,4 |
| vehnälese | 0 | pistaasi, kuivapaahdettu | 7,3 | silli, säilyke | 0 |
| vehnänalkio | 0 | voipapu, keitetty | 10,1 | turska, paistettu | 1,0 |
| Kasvikset ja ruokasienet | Hedelmät ja marjat | Lehmänmaitotuotteet | |||
| bataatti, kuorimaton, uunipaistettu | 24,6 | aitoviikuna | 2,0 | briejuusto | 0 |
| herne | 40,0 | ananas | 15,4 | camembertjuusto | 0 |
| jääsalaatti | 3,9 | appelsiini | 53,2 | cheddarjuusto | 0 |
| keltasipuli | 6,4 | aprikoosi | 10,0 | edamjuusto | 0 |
| keräkaali, keitetty | 20,1 | avokado | 7,9 | maito, rasvaton | 0,98 |
| kukkakaali, keitetty | 44,3 | banaani | 9,1 | raejuusto, 1 % rasvaa | 0 |
| kurkku | 5,3 | hunajameloni | 42,2 | sinihomejuusto | 0 |
| lanttu | 18,8 | karviainen | 27,7 | voi | 0 |
| maissi, keltainen | 6,8 | luumu | 9,5 | kerma, 31,3 % rasvaa[30] | 0,61 |
| parsa, keitetty | 10,8 | mango | 27,7 | herajauhe, makea[30] | 1,49 |
| parsakaali, keitetty | 74,6 | mansikka | 56,7 | jugurtti, 3,3 % rasvaa[30] | 0,53 |
| peruna, kuorimaton, uunipaistettu | 12,8 | mustaherukka | 181,0 | Muut | |
| pinaatti | 28,1 | mustikka | 13,0 | kananmuna, keitetty | 0 |
| porkkana | 9,3 | omena | 5,7 | äidinmaito | 5,0 |
| punajuuri, keitetty | 3,6 | persikka | 6,6 | rypsiöljy | 0 |
| ruusukaali, keitetty[31] | 70 | päärynä | 4,0 | oliiviöljy | 0 |
| siitake, kuivattu | 3,5 | vadelma | 25,0 | olut, lager | 0 |
| tomaatti | 19,1 | viinirypäle | 34,4 | leivinhiiva, tuore (puristehiiva)[30] | 0 |
| a: ruuat ovat raakoja eli valmistamattomia ellei toisin mainita. Pitoisuudet ovat keskimääräisiä. | |||||
Lisäravinteiden C-vitamiinipitoisuudet ovat tyypillisesti moninkertaisia päivittäiseen 75 milligramman saantisuositukseen nähden, sillä 500 ja 1000 milligrammaa ovat C-vitamiinivalmisteiden yleisimpiä annoskokoja[32]. Suosituksen ylärajalla olevaa annosta 1000 milligrammaa saatetaan käyttää flunssan keston lyhentämiseen, mutta tämän hoidon tehosta on saatu ristiriitaisia tutkimustuloksia[33][24].
L-Askorbiinihappo on IUPAC:n suosittelema nimi.[3] Se on 6-hiilinen laktoni, jonka heterosyklinen rengas on 5:n atomin muodostama. Renkaassa on kaksoissidoksellinen dioli, 2,3-endioli.[2]
L-Askorbiinihapolla on 2 kiraliakeskusta eli sillä 4 stereoisomeeriä. Näistä vain erytorbiinihappo on C-vitamiini. Se on vitamiinina vain noin 5 prosenttisesti yhtä tehokas kuin L-askorbiinihappo. L-Askorbiinihapolla on ainakin 5 tautomeeriä.[3]
.JPG)
L-Askorbiinihappo on valkea ja hajuton aine. Sen maku on hapan. Kiteet ovat monokliinisiä, levy- tai neulasmaisia. Se on liukoinen veteen (noin 0,33 g/ml), etanoliin (~0,02 g/ml), glyseroliin (~0,01 g/ml) ja propyleeniglykoliin (~0,05 g/ml). Se on liukenematon rasvoihin, öljyihin, dietyylieetteriin ja bentseeniin. Askorbiinihapon OH-ryhmät 3 ja 2 ovat happamia. Siksi sen 5 g/l vesiliuoksen pH-arvo on 3 ja 50 g/l pH on 2.[3] 25 °C 3-OH:n pKa on 4,04 ja 16 °C 2-OH:n pKa 11,7.[34] Askorbiinihappo on siis pH 7 vesiliuoksissa monoanionina eli askorbaattina.[1] 3-OH on hapan, sillä askorbaatin varaus delokalisoituu endiolin takia laktonin karbonyyliin (kuva alla) vakauttaen deprotonoitua muotoa.[3]
L-Askorbiinihappo on pelkistin eli hapettumisenestoaine. Vesiliuoksissa happiradikaaleja neutraloidessaan se hapettuu dehydroaskorbiinihapoksi (DHA, kuva alla). Vesiliuoksissa DHA hydrolysoituu helposti 2,3-diketo-L-gulonihapoksi (CAS-numero 3445-22-5). DHA säilyy hajoamatta noin 4 °C vesiliuoksessa pH:ssa 2,5–5,5 usean päivän. Se voidaan pelkistää askorbiinihapoksi esimerkiksi vetysulfidilla, ditiotreitolilla tai kysteiinillä.[3]
Kosteuden lisäksi askorbiinihapon hajoamista lisäävät happi, emäksiset olot, kuumentaminen, valo ja siirtymämetallit. Taas pimeässä ja kuivassa kiinteä askorbiinihappo säilyy hyvin pitkään.[3] Askorbiinihapon DHA-hajoamistuote hajoaa yhä ja oloista riippuen hajoamistuotteita voi olla kymmeniä.[8] Niitä ovat muun muassa erilaiset furaanit, ketohapot ja karboksyylihapot.[36] Hapekkaissa oloissa DHA:sta saatu gulonihappo voi hajota muun muassa L-treonihapoksi (CAS 7306-96-9) ja oksaalihapoksi. Hapettomissa oloissa hajoaminen on noin 10-kertaa hitaampaa ja DHA:sta voi muodostua muun muassa furfuraalia ja hiilidioksidia ilman gulonihapon välillistä muodostumista.[3]
Vähäkin määrä siirtymämetalli-ioneita kuten rautaa(III) (Fe3+) ja kuparia(II) (Cu2+) katalysoivat askorbiinihapon hajoamista gulonihapoksi hapen (O2) läsnä ollessa. Ionit muodostavat tertiäärisen koordinaatiokompleksin endiolin OH-ryhmien ja hapen välille. Reaktiossa happi muuntuu vetyperoksidiksi (H2O2) ja askorbiinihappo DHA:ksi. Katalyysiä estävät ioneita sitovat kelaatit kuten EDTA, oksaalihappo ja sitruunahappo.[3] Metallien kuten Fe3+ ja Cu2+ läsnä ollessa askorbiinihappo (Asc) voi radikaalien neutraloinnin sijaan edistää niiden tuottoa Fentonin reagenssin tapaan:[14][10]
Bentsoehappo voi dekarboksyloitua askorbiinihapon ja siirtymämetallien katalysoimana syöpävaaralliseksi bentseeniksi. Vedessä on usein hieman metalleja kuten kuparia(II) ja rautaa(III). Siksi bentseeniä voi ilmetä esimerkiksi bentsoehappoa ja C-vitamiinia sisältävissä virvoitusjuomissa. Juomien bentseenipitoisuuksille on kuitenkin muun muassa EU:ssa säädetty turvallisena pidetty 1 μg/l maksimiarvo.[14]
Yhdenarvoisten emästen kanssa askorbiinihappo tuottaa suoloja. Kahdenarvoisten emästen suolat ovat epävakaita. L-Natrium- ja L-kalsiumaskorbaatissa ((C6H7O6)2Ca · 2 H2O) metalli-ioni on kiinni 3-OH:n hapessa.[3]
Askorbiinihapon OH-ryhmät voivat esteröityä. 6-OH tuottaa esterin vaikka palmitiinihapon kanssa tuottaen siis L-askorbyyli-6-palmitaattia (CAS 137-66-6). Rasvahappoesterit eivät ole vesiliukoisia. Eläimissä ne hydrolysoituvat ja muuntuvat vitamiinitoimintoiseksi askorbiinihapoksi.[15]
Kiehutettaessa L-askorbiinihappoa kaliumhydroksidin metanoliliuoksessa, se isomerisoituu L-isoaskorbiinihapoksi.[3]
L-Askorbiinihappoa tuotetaan teollisesti pääosin tiettyjen mikrobien avulla. Nämä tuottavat 2-keto-L-gulonihappoa, joka eristetään, puhdistetaan ja muunnetaan kemiallisella synteesillä L-askorbiinihapoksi. Suoraan askorbiinihappoa tuottavia mikrobimenetelmiä on, mutta nämä eivät ole kaupallisesti kannattavia. Ketogulonihappoa tuotetaan kaksivaiheisesti antamalla mikrobeille D-sorbitolia, jonka ne muuntavat L-sorboosiksi. Toisenlaiset mikrobit muuntavat sorboosin ketogulonihapoksi.[37]
Ensimmäinen L-askorbiinihapon kaupallinen synteesi oli Reichstein-Grüssner-prosessi. Eräässä prosessin muunnelmassa D-glukoosi vedytetään Raney-nikkelillä suuressa paineessa ja lämpötilassa D-sorbitoliksi. Katalyytti poistetaan. Saanto on suuri ja vähäisiä sivutuotteita kuten D-mannitolia ei poisteta. Steriloitu sorbitoli hapetetaan mikrobein kuten Gluconobacter oxydans-bakteerien avulla L-sorboosiksi. Tämä puhdistetaan suodattamalla ja uudelleenkiteytystä käyttäen. Sorboosin OH-ryhmät suojataan asetonin avulla asetaaleiksi. Saadaan diasetoni-L-sorbofuranoosi. Reaktio tapahtuu liuoksessa, jossa on asetonin lisäksi ylimäärin vettä poistavaa ja katalyyttinä toimivaa rikkihappoa. Liuos pidetään reaktion ajan usein viileänä, kuten 4 °C:ssa. Liuos neutraloidaan ja diasetonisorbofuranoosi uutetaan vesiliuoksesta esimerkiksi tolueenilla. Suojaamaton OH-ryhmä hapetetaan karboksyylihapporyhmäksi suuressa lämpötilassa esimerkiksi kaliumpermanganaatilla lievästi emäksiseksi NaOH:lla tehdyssä liuoksessa. Asetonit poistetaan ja saadaan 2-keto-L-gulonihappoa. Tämä syklisoidaan esimerkiksi happokatalyysillä L-askorbiinihapoksi.[3]
L-Askorbiinihappo on soluja suojaava hapettumisenestoaine. Se neutraloi radikaaleja ja pysäyttää siten niiden soluja vaurioittavia ketjureaktioita. Askorbiinihapon vaikutuskohteena olevia radikaaleja ovat muun muassa superoksidianioni (O2•–), hydroksyyliradikaali (OH•), typpidioksidiradikaali (NO2•) ja erilaiset orgaaniset peroksyyliradikaalit (ROO•). Solujen rasvaliukoisissa osissa on myös E-vitamiineja. Nämä toimivat hapettumisenestoaineina muuntuen kromanoksyyliradikaaleiksi radikaaleja neutraloidessaan. Askorbiinihappo ja muutkin aineet, kuten glutationi, neutraloivat kromanoksyyliradikaaleja ja kierrättävät siten E-vitamiineja takaisin radikaaleilta suojaavaan muotoon.[10]
Solun pH-arvossa askorbiinihappo on askorbaatti-anionina (AscH–). Useimmin tämä reagoi soluissa peroksyyliradikaalin kanssa (ROO•) kanssa. Tämä neutraloituu peroksidiksi askorbaatin luovuttaessa sille ensin elektronin (e–) ja sitten protonin (H+). Askorbaatti reagoi anioninsa radikaaliksi, askorbyyliksi (AscH•–):[10][35]
Asc•– on verrattain vakaa. Se voi sopivissa oloissa säilyä sekuntien tai jopa minuuttien ajan, kun taas monien muiden radikaalien olemassaoloaika on alle millisekunnin.[4] Asc•– reagoi ensisijaisesti vain muiden radikaalien kanssa. Se voi luovuttaa toisen elektronin radikaalille muuntuen dehydroaskorbiinihapoksi (DHA). Todennäköisimmin se tuottaa dimeerin toisen Asc•–:n kanssa. Dimeeri hajoaa pian disproportionaatiossa. Muodostuu askorbaatti ja DHA:[35]
DHA:lla on monia vaihtoehtoisia rakenteita. Vesiliuoksissa ja soluissa DHA ei ilmene 1,2,3-trikarbonyylinä edes välillisesti, vaan muina rakenteina. Pääasiallinen reaktioiden jälkeinen DHA on kaksirenkainen hemiketaali (kuva).[35]
DHA voi pelkistyä taas askorbiinihapoksi glutaredoksiinien avulla tai hajota (katso kohdat Imeytyminen ja kuljetus ja Hajotus ja erittyminen).[4]
L-Askorbiinihappoa vaaditaan kofaktorina tiettyjen mono- ja dioksigenaaseihin kuuluvien entsyymien reaktioihin. Näiden aktiiviset kohdat käyttävät vastaavasti kuparin(I) (Cu+) ja raudan(II) (Fe2+) ioneita kofaktoreina, joiden hapetuslukua askorbiinihappo ylläpitää pelkistämällä.[1] Taulukossa alla on epätäydellinen lista nisäkkäiden askorbiinihappoentsyymeistä. On myös askorbiinihappoentsyymeitä, joita ei ole nisäkkäillä, mutta niitä on esimerkiksi tietyillä sienillä. Näitä ovat muun muassa tymiinidioksigenaasi (EC-numero 1.14.11.6), pyrimidiinideoksinukleosidi-1'-dioksigenaasi (EC 1.14.11.10) ja pyridiinideoksinukleosidi-2'-dioksigenaasi (EC 1.14.11.3).[4]
| Entsyymi[4] | Geeni(t) | EC | Toiminto[4] |
|---|---|---|---|
| Dopamiini-β-mono-oksigenaasi | DBH | 1.14.17.1 | Norepinefriinin tuotto |
| Peptidyyliglysiinimono-oksigenaasi | PAM | 1.14.17.3 | Peptidihormonien amidaatio |
| Prokollageeniproliini-3-dioksigenaasi | P3H1, P3H2, P3H3 | 1.14.11.7 | Kollageenin hydroksylaatio |
| Prokollageeniproliini-4-dioksigenaasi | P4HA1, P4HA2, P4HA3 | 1.14.11.2 | Kollageenin hydroksylaatio, hypoksian indusoiman tekijän hydroksylaatio |
| Prokollageenilysiini-5-dioksigenaasi | PLOD1, PLOD2, PLOD3 | 1.14.11.4 | Kollageenin hydroksylaatio |
| HIF-hydroksylaasi | HIF1AN | 1.14.11.30 | Hypoksian indusoiman tekijän säätely |
| Trimetyylilysiinidioksigenaasi | TMLHE | 1.14.11.8 | Karnitiinin tuotto |
| γ-Butyrobetaiinidioksigenaasi | BBOX1 | 1.14.11.1 | Karnitiinin tuotto |
| 4-Hydroksifenyylipyruvaattidioksigenaasi | HPD | 1.13.11.27 | Tyrosiinin hajotus |
Kollageenin proliinien ja lysiinien tulee hydroksyloitua translaation jälkeisesti 3-hydroksi- tai 4-hydroksiproliineiksi ja hydroksilysiineiksi, jotta kollageenista muodostuu normaalia. Hydroksylaatio tapahtuu taulukon prokollageenidioksigenaasien avulla. Hieman hydroksylaatiota voi tapahtua silti myös ilman näitä askorbiinihapporiippuvaisia entsyymeitä. Kollageeni on rakenteellisesti tärkeä osa ihoa ja muita sidekudoksia, joihin se tuottaa kudoksia vahventavia ristisidoksia. Siksi sen tuoton häiriö on tiettävästi pääsyy ihmisten keripukissa ilmeneviin haavaumiin, haavojen parantumisen heikkenemiseen ja ienten heikentymisestä johtuvaan hampaiden löystymiseen.[4]
Keripukki johtaa myös tyrosiinin hajotuksen heikkenemiseen, joka aiheuttaa tyrosinemiaa ja virtsan korkeita tyrosiinipitoisuuksia.[10] Keripukissa ilmenee myös väsymystä, joka voi johtua norepinefriinin, peptidihormonien ja/tai energia-aineenvaihduntaan osallisen karnitiinin tuoton vähäisyydestä.[4][10]
L-Askorbiinihappo tehostaa samanaikaisesti syödyn hemiin sitoutuneen ja sitoutumattoman raudan imeytymistä ruuansulatuselimistöstä jopa 2–6-kertaisesti. Happamassa mahalaukussa hemiin sitoutumaton rauta on hapetusasteella Fe3+. Tämä ferrirauta pelkistyy askorbiinihapon avulla ferromuotoon (Fe2+), joka tuottaa askorbiinihapon kanssa hapetusastetta ylläpitävän, vakaan, vesiliukoisen ja helposti imeytyvän kelaatin. Rautapitoisen ruuan kanssa syöty askorbiinihappo kumoaa osin myös fytaattien ja polyfenolien tapaisten antiravintoaineiden raudan imeytymistä vähentävää vaikutusta.[10]
Ihmisillä L-askorbiinihappo päätyy soluihin natriumriippuvaisten C-vitamiini kuljetinproteiinien (SVCT) kautta. Näitä on 2: SVCT1 (geeni SLC23A1) ja SVCT2 (SLC23A2). Näiden kalvoproteiinien läpi siirtyy 2 Na+-kationia per askorbaatti (Asc–) natrium-kaliumpumppujen ylläpitämän Na+-pitoisuuseron avulla. Kationit ja askorbaatti siirtyvät samaan suuntaan eli SVCT:t ovat symporttereita. SVCT1 siirtää askorbaattia noin 9-kertaa nopeammin kuin SVCT2, joka taas sitoo askorbaattia voimakkaammin (suuremmalla affinititeetilla).[38] SVCT2:tä on useimmissa kudoksissa. SVCT1:tä taas ei ole – sitä on kuitenkin muun muassa ohutsuolessa,[4] jossa lähinnä se vastaa askorbiinin imeytymisestä.[38] Dehydroaskorbiinihappoa (DHA) soluihin siirtävät glukoosin kuljetinproteiinit, joita ovat GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4 ja GLUT8 – näitä on useimmissa soluissa ja ne ovat uniporttereita. Kuljetus ulos soluista tapahtuu tuntemattomalla tavalla.[4]
Soluihin otettu DHA pelkistyy lähes heti L-askorbiinihapoksi suoralla kemiallisella pelkistyksellä tai entsymaattisesti dehydroaskorbiinihapporeduktaasin (EC-numero 1.8.5.1) aktiivisuuden omaavien glutaredoksiinien vaikutuksesta glutationia disulfidiksi hapettaen.[4]
Suolistosta imeydyttyään C-vitamiini kulkee veressä muihin kudoksiin. 120–180 min kuluttua askorbiinihapon syönnistä sen pitoisuudet plasmassa ovat suurimmillaan.[4] Veren vitamiinista 80–90 prosenttia on L-askorbiinihappoa. Loput ovat DHA:ta. Terveillä ihmisillä plasman askorbiinihappopitoisuus on 30–70 µmol/l tai enemmän.[10]
Aikuisissa ihmisissä isoimman L-askorbiinihappopitoisuuden kudoksia ovat aivolisäke (2 300–2 800 µM), lisämunuaiset (1 700–2 300 µM) ja mykiö (1 400–1 800 µM). Ison pitoisuuden omaavat myös veren imusolut (3 800 µM), monosyytit (3 100 µM) ja verihiutaleet (2 790 µM). Pitoisuudet ovat pienet punasoluissa (45 µM) ja syljessä (0,6 µM).[4]
Miehillä kehossa on arviolta enintään 1,5–2 g L-askorbiinihappoa. Alle 10 mg/vrk saanti johtaa alle 0,3 g kehon kokonaisvarantoon. Tämän rajan alittuessa ilmenevät keripukin ensioireet.[6] Aikuisilla ihmisillä keripukki ilmenee usein 45–80 päivän[10] tai jopa vasta 160 päivän kuluttua C-vitamiinien saannin loppumisesta.[4]
Aikuisilla ihmisillä niellystä 100 mg/vrk L-askorbiinihappoannoksesta noin 25 prosenttia erittyy virtsaan sellaisenaan.[6] Noin 500 mg/vrk niellyn annoksen ylittävästä osasta lähes kaikki erittyy sellaisenaan virtsaan.[10]
Askorbiinihappo hapettuu helposti DHA:ksi. Tämä voi spontaanisti ja peruuttamattomasti hydrolysoitua avoketjuiseksi 2,3-diketo-L-gulonihapoksi (CAS-numero 3445-22-5).[6][8] Tämä voi hapettumalla katketa oksaalihapoksi ja L-treonihapoksi (CAS 7306-96-9), tai hiilidioksidia luovuttaen hapettua[8]
Ihmisillä pääosa askorbiinihaposta kuitenkin erittyy sellaisenaan, DHA:na ja diketogulonihappona. Pieni osa erittyy oksaalihappona ja askorbaatti-2-sulfaattina (CAS 37627-95-5). Normaalein annoksin 24 tunnissa erittyneistä hajoamistuotteista lukumäärältään noin 1,5 prosenttia on oksaalihappoa.[10]
Kaikki kasvit tarvitsevat L-askorbiinihappoa ja tuottavat sitä Smirnoff-Wheeler-reitin kautta:[39]
Edeltävä reitti on yleisin. Vaihtoehtoisia ja mahdollisesti rinnakkaisia reittejä voi olla joissain kasveissa, mutta ne tunnetaan huonosti.[9]
Useimmat selkärankaiset tuottavat L-askorbiinihappoa. Tämän kyvyn ovat kuitenkin menettäneet evoluution myötä muun muassa ihmiset, muut kädelliset, varsinaiset luukalat, varpuslinnut, lepakot ja marsut. Näille eläimille aine on vitamiini. Kyvyttömyyden syy on tuottoon vaaditun L-gulonolaktonioksidaasin (EC 1.1.3.8) geenin toimimattomuuden aiheuttava mutaatio. Tuottoon pystyvät kalat, sammakkoeläimet ja matelijat tuottavat askorbiinihappoa pääosin munuaisissa, nisäkkäät taas maksassa.[1]
Askorbiinihapon tuottoon pystyvät eläimet tekevät sen seuraavasti:[1]
Vaihtoehtoisesti L-gulonaatti (4. vaihe) voi askorbiinihapposynteesiin pystyvillä ja pystymättömillä eläimillä entsymaattisesti muuntua 3-keto-L-gulonaatiksi, sitten L-ksyluloosiksi, ksylitoliksi, D-ksyluloosiksi ja lopuksi D-ksyluloosi-5-P:ksi joka päätyy pentoosifosfaattireitille.[1]
Bakteerit eivät tiettävästi tuota askorbiinihappoa tai sen johdannaisia. Eukaryoottien synteesireitit vaihtelevat. Edeltävien kasvien ja eläinten reitin lisäksi on olemassa ainakin silmälevien käyttämä reitti, jossa muodostuu L-askorbiinihappoa. Sienet taas tuottavat ja käyttävät askorbiinihappoa tai sen erilaisin reitein tuotettuja johdannaisia kuten 6-deoksi-L-askorbaattia (CAS 528-81-4), askorbaattiglykosidejä ja D-erytroaskorbaattia. Jälkimmäistä 5-hiilistä molekyyliä tuottaa muun muassa leivinhiiva.[9]
Cambridgessa vaikuttanut Albert Szent-Györgyi pyrki löytämään härän lisämunuaisten kuorikerroksesta vahvan pelkistimen. Hän eristi L-askorbiinihapon vuonna 1928 havaiten sen olevan etsimänsä aine, sillä se pelkisti pian jodin värittömäksi. Hän selvitti aineen oikean molekyylikaavan C6H8O6.[40][41] Aine nimettiin heksuronihapoksi. Nimi viittasi aineen kuuteen hiiliatomiin ja oletettuun hiilihydraattimaiseen rakenteeseen.[42][41] Aine nimettiin vuonna 1933 uudelleen askorbiinihapoksi. Nimi tuli sanasta antiscorbutic, joka on sananmukaisesti "keripukin estäjä".[43]
Walter Haworth selvitti Edmund Langley Hirstin askorbiinihapon rakennetutkimuksiin pohjaten 1933 Birminghamin yliopistossa L-askorbiinihapon rakennekaavan, stereoisomerian ja syntetisoi aineen ensimmäisenä. Haworthille myönnettiin 1937 tästä ja muista töistään Paul Karrerin kanssa jaettu kemian Nobel-palkinto.[44][41][45]
Tadeusz Reichstein, Andreas Grüssner ja Rupert Oppenauer kehittivät vuonna 1933 ensimmäisen kaupallisesti kannattavan teollisen L-askorbiinihapon synteesin. Tämä säilyi siihen jälkikäteen tehdyin muunnelmin pitkään teollisuuden tärkeimpänä synteesinä.[46][3] Vasta 1960-luvun lopulla puolisynteettiset mikrobimenetelmät alkoivat yleistymään.[37]
Noin 1550 eaa. kirjoitettu Ebersin papyrus sisältää tiettävästi ensimmäisen kuvauksen keripukista – hoidoksi suositeltiin siinä sipulia ja muita vihanneksia. Sittemmin taudista on useita kuvauksia ja siihen on suositeltu eri hoitoja. Eräs näistä on ollut rohtokuirimon syönti. Tästä juontuu myös kasvin englanninkielinen nimi, scurvygrass ("keripukkiruoho").[47] Isoksi ongelmaksi keripukki nousi 1600- ja 1800-luvun välisten "uuteen maailmaan" suuntaavien laivamatkojen myötä, jolloin yli 2 miljoonaa merimiestä kuoli laivoilla keripukkiin vähän vihanneksia sisältävän ruokavalion takia.[48]Keripukki nousi Isoksi ongelmaksi 1600- ja 1800-luvun välisten "uuteen maailmaan" suuntaavien laivamatkojen myötä, jolloin yli 2 miljoonaa merimiestä kuoli laivoilla keripukkiin vähän vihanneksia sisältävän ruokavalion takia.[8] Toukokuussa 1747 James Lind oli kirurgina Ison-Britannian laivastossa ja teki ensimmäisen keripukin hoitoon pyrkivän järjestelmällisen kokeen. Kokeessa 12:sta keripukkia potevaa merimiestä jaettiin pareihin. Kunkin parin jäsenelle syötettiin eri ruokia ja aineita. 2 appelsiinia ja sitruunan päivässä saaneet paranivat, mutteivät muut. Lind kirjoitti kokeesta 1753 julkaistussa kirjassaan A treatise of the scurvy.[49][41] Hän tulkitsi tuloksensa väärin ja arveli keripukin ilmenevän merimiehillä meri-ilman takia uskoen, ettei tautia ole kuivalla maalla. Lindin teorian mukaan kostea meri-ilma tukki ihohuokosia ja sen viileys vähensi hikoilua. Tällöin kehossa muodostuvat keripukkia aiheuttavat jätteet eivät poistuneet hikoilemalla. Sitrushedelmillä taas oli Lindin mukaan huokosia avaava vaikutus.[41]
Sitruunoiden käyttöä alettiin kokeilemaan Britannian laivastossa lähinnä Gilbert Blanen (elänyt 1749–1834) ansiosta ja 1795 laivaston jäsenille alettiin antamaan tietyn kiintiön verran sitruunamehua.[50][41] 1845 perunarutto levisi Euroopassa, jota seurasi muun muassa Irlannin suuri nälänhätä. Peruna oli tuolloin paikoin tärkeä askorbiinihappolähde. Siksi keripukkia ilmeni tuolloin laajemmin myös maalla muun muassa Irlannissa. 1800-luvun puoliväliin mennessä ravitsemustiede oli kehittynyt ja hiilihydraattien, rasvojen ja proteiinien oli tunnistettu olevan energiaravintoaineita. Siksi hetken laajalti hyväksytty teoria oli se, että keripukki aiheutui typpiköyhästä eli vähäproteiinisesta ruokavaliosta. Sitten paikoin valtavirran teoriaksi nousi kaliumpuutos ja mikrobiteorian kehityksen myötä myös se, että keripukki onkin mikrobien levittämä tauti.[41]
Norjalainen Axel Holst (1830–1931) tutki skandinaavisilla merimiehillä yleistynyttä beriberiä. 1907 Holst ja Theodor Frølich (1870–1947) tekivät ruokintakokeita marsuilla pyrkiessään saamaan niille beriberin. Sen sijaan eläimillä ilmeni keripukin oireita. Ne paranivat annettaessa niille ruokia, jotka estivät keripukkia myös ihmisillä.[51][41] Holstin ja Frølichin löytö mahdollisti marsujen käytön koe-eläiminä myöhemmissä tutkimuksissa, joissa pyrittiin löytämään askorbiinihappopitoisin osa jostakin näytteestä, jotta kylliksi askorbiinihappoa voitaisiin eristää ja tutkia.[41]
Tietämättä keripukin estäjän olevan pelkistin ja että se on jo löydetty, useat tutkijaryhmät käyttivät jodin tapaisten nopeiden menetelmien sijaan viikkoja kestäviä marsukokeita pyrkiessään eristämään taudin parantavan aineen. Charles Glen King (1896–1988) ja kollegat olivat ensimmäiset. 1931 he eristivät Pittsburghin yliopistossa L-askorbiinihapon sitruunamehusta ja tunnistivat sen olevan keripukkia estävä aine.[52][41] 1932 he havaitsivat että se on sama kuin Györgyin eristämä. Vain Györgyille myönnettiin lääketieteen Nobel-palkinto 1937 osin askorbiinihapon löytämisen takia.[53][41][54]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
