人類營養學基礎/維生素和礦物質的歷史
一些疾病理論
1. 瘴氣理論（也稱為瘴氣理論）認為，霍亂、衣原體或黑死病等疾病是由瘴氣（Μίασμα，古希臘語：“汙染”）引起的，瘴氣是一種有害的“汙濁空氣”。該理論認為，流行病的起源是由於瘴氣，它來自腐爛的有機物。瘴氣理論從古代就被歐洲、印度和中國接受。該理論最終在 19 世紀被細菌的發現和疾病細菌理論所取代。
與疾病的多因素致病理論不同，細菌理論沒有解釋早期對健康和疾病的理解中必不可少的因素，例如飲食、通風和氣候。
2. 細菌理論指出，許多疾病是由體內特定微生物的存在和作用引起的。該理論從 19 世紀中期開始在歐洲和美國發展起來並逐漸被接受。它最終取代了現有的疾病瘴氣和傳染理論，並在此過程中徹底改變了醫學實踐。它仍然是指導現代生物醫學的基礎理論。[1]
3. 疾病的超自然理論認為，患病是各種神靈、鬼魂、惡魔和邪靈對人的懲罰。由於這些疾病的致病因素實際上是超自然的，因此不同形式的魔法是診斷和治療或治癒的重要因素，甚至可能是唯一因素。根據文化不同，社會中不同的成員（通常是男性），人們認為他們可以治癒疾病。這些成員被稱為薩滿、巫醫、占卜者和祭司，他們因其與這些超自然力量的特殊關係而受到高度尊重。這些治療者使用各種方法來消除這些疾病；魔法咒語、驅魔、占卜和會使人作嘔的藥物。現代醫學已經證明這些理論中的某些理論是錯誤的或有缺陷的，但仍然有許多人堅信超自然世界，並與現代醫學並存。儘管如此，在許多現代詞彙中，當我們談論疾病和疾病時，我們會說一些反映超自然世界思想和行動的話語。一個人可能會說他們被“攻擊”了疾病，或者他們必須“抵抗”感染，直到它被“驅逐”或“從”他們的身體中“排出”；這些都是不同文化中的那些治療者會說他們正在做的事情。直到文藝復興和科學革命，對疾病的更古老、超自然的解釋與關於瘴氣或“汙濁空氣”和傳染病的推測並存。
4. 多因素致病理論認為所有疾病都具有多種因素和原因。它指出疾病是病原體、宿主和周圍環境的結果。該理論幫助我們識別致病因素，並透過修改影響暴露因素的因素來建議預防疾病的方法。與疾病的超自然理論中的病原體不同，這裡的病原體是生物、化學和物理因素，也需要存在才能發生任何型別的疾病。至於宿主，起作用的因素是個人特徵和行為、遺傳稟賦和易感性、免疫系統的狀態以及任何其他影響易感性的因素。至於環境因素，它們是除了病原體以外的任何其他外部條件，這些條件會影響疾病的發生。
隨著時間的推移，發現維生素的模式包括找到不同的食物來源來治癒某些疾病，以及對這些食物來源進行更深入的分析，以確定它們中的哪種成分實際上是起到了治癒作用。事實上，“維生素”這個詞直到 1910 年才出現，當時一位名叫卡西米爾·馮克的波蘭生物化學家發現了人體需要某些重要的胺，而這些胺只能透過某些食物獲得。如果沒有這些重要的胺，人和動物就會患上缺乏症。透過結合“重要”和“胺”這兩個詞，他創造了“維生素”一詞（Carpenter）。許多疾病都是由於缺乏某種維生素引起的，下面將討論最初發現可以治癒這些疾病的食物。
這種發現模式的一個例子是壞血病，這是第一種被確定與食物缺乏直接相關的疾病（Rosenfeld）。壞血病是一種以虛弱、身體上的血斑、關節疼痛、牙齒鬆動為特徵的疾病，並可能導致死亡。在 19 世紀，許多水手在進行為期 12 周的海上航行時患上了壞血病，在整個航行過程中只能食用乾糧作為營養。回到陸地後，他們通常會在食用新鮮水果和蔬菜後在一週左右內治癒。後來發現維生素 C 是水果和蔬菜中具有治癒作用的成分（Carpenter）。另一個例子是腳氣病，這種疾病在以精米為主食且很少食用其他食物的人群中很常見。在 19 世紀 90 年代，一位名叫克里斯蒂安·艾克曼的醫生開始在爪哇仔細研究這個問題。他發現，非精製糙米似乎很少導致腳氣病，後來發現這是因為糙米中含有維生素 B1（Carpenter）。1914 年，約瑟夫·戈德堡試圖弄清楚導致糙皮病的缺陷，糙皮病最初被認為是由感染而不是飲食問題引起的（Semba）。在發現酵母補充劑能夠治癒這種疾病後。後來在 1933 年發現酵母補充劑中含有維生素煙酸，這是其中具有治癒作用的成分（Carpenter）。然後，在 1934 年，三位名叫喬治·惠普爾、喬治·米諾特和威廉·墨菲的男性發現，患有惡性貧血的人每天食用大量肝臟能夠治癒這種疾病。12 年後，在 1948 年，人們發現維生素 B12 是肝臟中治癒惡性貧血的成分（Carpenter）。然後，在 1943 年，兩位名叫亨裡克·達姆和愛德華·道伊西的科學家想要弄清楚如何治癒許多經歷嚴重內部出血且缺乏血液凝固機制來幫助解決這個問題的鳥類。科學家們發現，當這些鳥類食用綠葉和肝臟時，它們就會被治癒。後來發現這些食物是維生素 K 的良好來源，維生素 K 實際上治癒了這些問題（Carpenter）。
維生素和礦物質發現的兩大障礙是人們對食物的假設，以及缺乏對這些假設的挑戰性的基礎研究。這些假設包括所有種類的蛋白質被認為同樣有效，以及脂肪也是可以互換的。[2] 在維生素和礦物質的重要性被廣泛認識之前，腳氣病、糙皮病和壞血病等疾病被認為是感染。我們現在所知的維生素缺乏症的主要理論是細菌學說，即“疾病是由感染性生物體或這些生物體產生的毒素引起的”。[3] 另一個需要挑戰的假設是，認為有“四種必需的營養元素：蛋白質、碳水化合物、脂肪和礦物質”。[4]
在十九世紀之交，科學家們開始對這些缺陷進行研究。最早的研究是在 1881 年，尼古拉·盧寧研究了牛奶的成分。他注意到，當老鼠被餵食單個成分時，它們會死亡，而當它們被餵食全牛奶時，它們會存活下來。盧寧宣稱，“老鼠[…]無法以蛋白質、脂肪、碳水化合物、鹽和水為食，因此，牛奶中一定存在其他對營養必不可少的物質”。[5]
1897 年，克里斯蒂安·埃克曼發現腳氣病的病因不是細菌性的，如以前所假設的那樣，而是食用精白米導致的硫胺素缺乏的自然結果。他在研究雞隻時發現這一點，這些雞隻因食用精白米而生病。透過排除其他嫌疑，如汙染、感染和毒素，他能夠將病因縮小到米飯的拋光本身，這去除了有價值的營養物質。[6] 因此，腳氣病可以透過食用未經拋光的糙米來逆轉，糙米含有硫胺素。[7] 如今，大多數白米都添加了硫胺素，以預防硫胺素缺乏症。
1914 年，約瑟夫·戈德伯格對糙皮病進行了調查。由於被認為是一種感染，戈德伯格懷疑這一理論，因為沒有一個醫務人員從他們的病人身上感染了這種疾病。他發現，當飲食中補充雞蛋和牛奶時，糙皮病會治癒，雞蛋和牛奶中含有豐富的煙酸。[8]
壞血病是由維生素 C 缺乏引起的，可以透過食用柑橘類水果來治療。這最初是由詹姆斯·林德在 18 世紀中期發現的。然而，直到 1932 年，查爾斯·格倫·金才利用他當時擁有的現代技術，從檸檬汁中分離出維生素 C 晶體。[9]
1.3.3 營養缺乏的經濟學
[edit | edit source]全世界超過 1/3 的人口存在某種程度的維生素和礦物質缺乏症。研究表明，巨量營養素和微量營養素的缺乏都會影響工作產出。因此，當一個國家的人口營養缺乏率很高時，就會影響其經濟繁榮。這是因為缺乏症會導致智力發展遲緩和免疫系統減弱。營養狀況與經濟效益之間存在正相關關係。如果我們仔細思考，那些收入較高的國家更有可能擁有更豐富的飲食。他們有收入購買滿足其所有膳食需求的食物。他們缺乏的任何營養素都是由於不良選擇造成的。營養不良率較高的發展中國家存在更多健康問題，這阻礙了它們的經濟發展。一個人的健康狀況越好，他們擁有的能量就越多。這使他們能夠在日常生活中更有效率，並擁有更高的經濟產出。此外，沒有營養缺乏症，你就不太可能患病，死亡率也會下降。[10] 如前所述，巨量營養素和微量營養素都對一個人的工作產出有重大影響。因此，任何一種營養素的缺乏都會降低其工作產出，影響其經濟繁榮。例如，當人們缺乏蛋白質時，就會影響其他必需營養素在體內的運輸；這會對全身造成一系列影響。蛋白質缺乏會導致身體出現各種營養素缺乏症，因為身體無法有效地運輸它們。[11] 鐵缺乏症也會對工作能力產生重大影響。鐵在將氧氣輸送到全身中起作用。因此，當你的鐵水平低時，氧氣水平會下降，因為它們無法在全身運輸。這會導致身體感到疲勞，工作效率也會下降。研究表明，一旦給缺乏鐵的患者補充鐵，他們的工作效率就會提高 20%。[12] 世界範圍內，有很多成本低廉且有效的解決方案可以減少營養缺乏症。根據聯合國兒童基金會的說法，有 4 種簡單的解決方案：食物強化、補充劑、教育和疾病控制。對於食物強化，可以將各國缺乏率高的營養素新增到某些食物中，例如麵粉和糖。對於補充劑，可以給那些非常需要某些營養素的人提供含有必需維生素和礦物質的片劑或膠囊。疾病控制可以透過治療影響身體對某些維生素和礦物質吸收的疾病來實現。所有這些可能的解決方案每年每人只需花費幾美分。這些解決方案的好處遠大於成本。如果營養缺乏症減少，疾病和死亡率也會下降，尤其是在兒童中。這使人們能夠提高工作產出，最終有助於提高其經濟繁榮。[13]
1.3.4 維生素的發現
[edit | edit source]卡西米爾·馮克在 1912 年首次創造了“維生素”一詞，這距離他發現第一種維生素的時間不長。馮克能夠從麩皮中分離和濃縮出一種能夠治癒腳氣病的物質，特別是在鴿子身上。他發現這種物質被認為是一種胺，並且對健康飲食很重要；這種物質後來被稱為“硫胺素”（也稱為維生素 B）。[14] 他的發現使醫生意識到，許多被認為是感染結果的疾病（包括腳氣病、壞血病、糙皮病和佝僂病）實際上是由於維生素缺乏引起的。[15]
關鍵研究人員
[edit | edit source]- 約瑟夫·戈德伯格和煙酸：在 1914 年至 1929 年之間，戈德伯格調查了糙皮病的真正病因，糙皮病是一種會導致嚴重皮膚疹、腹瀉和精神變化的疾病，被認為是由可能來自昆蟲的感染引起的。戈德伯格認為，這些症狀的病因不是感染造成的；他甚至吃了一些患有糙皮病的人的皮膚來證明感染理論是錯誤的。在他 1929 年去世後，與他一起工作的團隊繼續了他的研究，到 1935 年，他們發現糙皮病是由於尼克酸（也稱為“煙酸”）缺乏引起的。[16]
- 阿爾伯特·聖捷爾吉和維生素 C：他因發現維生素 C 而獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。具有諷刺意味的是，聖捷爾吉在 1928 年發現了被稱為“己醣酸”的物質，但沒有意識到他分離出了維生素 C。到 1932 年，當查爾斯·格倫·金報告了他的維生素 C 發現時，它最終與聖捷爾吉的己醣酸具有相同的化學式；聖捷爾吉因這項發現而得到認可，即使他一開始並沒有真正意識到自己發現了什麼。[17]
- 亨裡克·達姆和維生素 K：他因發現維生素 K 而與愛德華·多伊西共同獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。在他研究了由凝血機制缺陷引起的雛雞內出血後，他發現新增一種存在於肝臟和綠葉中的因子可以解決這個問題，這種成分被命名為維生素 K。[18]
- 愛德華·梅蘭比爵士和維生素 D：維生素 D 被認為是“陽光維生素”，因為各種物質在暴露在充足的陽光下時會合成它（麥克唐納，2000 年，第 91 頁）。在 20 世紀初，一位名叫愛德華·梅蘭比爵士的英國醫生正在進行一項研究，試圖找到治療佝僂病的辦法。佝僂病是兒童由於維生素 D 缺乏而導致骨骼軟化。梅蘭比透過在狗身上製造佝僂病開始了他的實驗。他基本上用燕麥粥餵狗，並將它們關在室內。燕麥粥是患有佝僂病的人們常吃的飲食。1922 年，他成功地在狗身上製造出了這種疾病，與人類疾病相似（麥克唐納，2000 年，第 92 頁）。然後，他用鱈魚肝油餵食這些狗，並假設維生素 A 是治療佝僂病的良藥。埃爾默·麥考倫，一位美國研究人員，他是發現脂溶性維生素 A 的主要人物之一，決定測試梅蘭比的假設。麥考倫將氧氣吹入鱈魚肝油中，並加熱它以破壞維生素 A 的活性，但鱈魚肝油在預防和治療佝僂病方面的特性依然存在（麥克唐納，2000 年，第 92-93 頁）。1922 年，他得出一個結論，即這種維生素是一種新的脂溶性維生素，他稱之為維生素 D。
- 埃爾默·麥卡倫和維生素 A：在人類營養學中，維生素 A 是少數幾種既缺乏又過量都會構成嚴重健康危害的維生素之一（McDowell，2000，第 15 頁）。長期以來，人們一直遭受著缺乏維生素 A 的困擾。由於缺乏維生素 A，人們會經歷夜盲症和乾眼症等情況。在發現維生素 A 之前，這種情況是未知的。1912 年，一位名叫弗雷德里克·高蘭德·霍普金斯的生物化學家發現，牛奶中存在一些未知的因素，這些因素不是蛋白質、脂肪或碳水化合物（維生素 A 歷史，2015 年）。幾年後，美國研究員埃爾默·麥卡倫和他的大學畢業生志願者瑪格麗特·戴維斯對大鼠進行了測試，用牛奶、橄欖油和豬油餵食它們。他們注意到，用牛奶餵食的大鼠在生長，而用橄欖油和豬油餵食的大鼠在良好的開端之後開始停止生長。此時，麥卡倫和戴維斯知道他們發現了一種現象，而秘密就在牛奶中。為了證明他們的發現，麥卡倫和戴維斯從牛奶中提取了脂溶性物質。之後，他們將提取的物質新增到橄欖油和豬油中，然後餵給大鼠。食用這種新橄欖油和豬油的大鼠與喝牛奶的大鼠具有相同的生長速度。麥卡倫將其命名為脂溶性因子 A，現在被稱為維生素 A。
維生素可以透過一種稱為分子蒸餾的過程從油中去除；隨著溫度升高，含有高濃度維生素的餾分被去除並達到最大值。理想的消除曲線很容易識別，因為它的形狀略微傾斜。只要出現偏離該形狀的情況，就表明存在多種形式的維生素或蒸餾條件不完善，從而可以對維生素進行具體鑑定。[19]
在處理可能存在多種形式的維生素時，維生素的分離非常重要。特別是維生素 K 的分離是必要的，因為它以兩種形式存在（K1 和 K2）。這兩種形式的分離是透過多種技術實現的，包括新增各種因素後回收晶體，比較紫外吸收光譜，以及製備多個不同的批次來比較熔點和效力。發現維生素 K1 來自苜蓿，並在丙酮溶液冷卻後從淡黃色油變為結晶狀態。維生素 K2 是一種淡黃色的結晶固體，來自腐爛的沙丁魚粉。由於維生素 K 對凝血有不同的影響，因此對其進行分離非常重要。[20]
科學博物館。生命賦予：探索醫學史。（n.d.）。2015 年 10 月 20 日檢索。
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