Kryształy kwasu askorbinowego (witamina C) sfotografowane przy pomocy mikroskopu optycznego z zastosowaniem specjalnej techniki oświetleniowej – polaryzacji. Powiększenie 100×.
Kwas L-askorbinowy bywa niepoprawnie nazywany „lewoskrętną witaminą C” ze względu na mylenie konfiguracji względnej z aktywnością optyczną. W rzeczywistości kwas L-askorbinowy skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawą stronę ([α]20D ≃ +20°). Natomiast kwas D-askorbinowy jest przeciwutleniaczem, ale oprócz tego nie ma znaczenia biologicznego – nie działa jako kofaktor, więc nie jest witaminą.
Charakter kwasowy mają grupy hydroksylowe w pozycjach 3 i 4, zwłaszcza grupa 4-OH, której pKa wynosi 4,17. Anion powstały po dysocjacji protonu z grupy 4-OH jest stabilizowany przez rezonans chemiczny:
Kwasowość kwasu askorbinowego
Jest bardzo nietrwała, łatwo ulega rozpadowi pod wpływem tlenu i wysokiej temperatury.
Występowanie i synteza
Biosynteza
Kwas L-askorbinowy występuje naturalnie w wielu organizmach roślinnych i zwierzęcych. W obu królestwach substratem do biosyntezy tego związku jest D-glukoza, jednak przebiega ona w różny sposób. U roślin glukoza jest utleniana w pozycji C-2, po czym następuje epimeryzacja atomu C-5 i kolejne utlenianie, w pozycji C-1. U zwierząt szlak metaboliczny przebiega przez kwas glukuronowy, po czym następuje inwersja szkieletu węglowego, w efekcie czego atomy C-1 i C-6 glukozy stają się odpowiednio atomami C-6 i C-1 kwasu askorbinowego.
Niezdolność do syntezy
U szeregu zwierząt, między innymi naczelnych, a także odległych gatunkowo świnek morskich lub ryb doskonałokostnych (należą do nich pstrąg tęczowy i karp), kwas askorbinowy musi być dostarczany w pożywieniu, gdyż ich organizmy go nie wytwarzają. U naczelnych jest to efektem mutacji w genie odpowiedzialnym za wytwarzanie oksydazy L-gulono-γ-laktonowej (GLO), która w wątrobie katalizuje ostatni etap biosyntezy kwasu askorbinowego z D-glukozy, tj. utleniania L-gulonolaktonu. Szacuje się, że unieczynnienie tego genu nastąpiło około 60–75 mln lat temu, wkrótce po rozdzieleniu się małp właściwych i małpiatek. Natomiast u ryb doskonałokostnych oprócz mutacji w GLO obecne są też inne mutacje uniemożliwiające syntezę witaminy C; niezdolność do wytwarzania tego związku pojawiła się u nich ok. 200 mln lat temu.
Produkcja
Większość kwasu askorbinowego produkowanego przemysłowo jest wytwarzana metodą opracowaną w 1934 przez Reichsteina i Grüssnera, w której substratem jest także naturalna D-glukoza.
Źródła w pożywieniu
Kryształy kwasu askorbinowego (witamina C) sfotografowane przy pomocy mikroskopu optycznego. Technika oświetleniowa łączona – ciemne pole oraz polaryzacja. Powiększenie 100×.
Witamina C zawarta w pożywieniu należy do najbardziej wrażliwych na działanie czynników zewnętrznych witamin, niszczy ją (utlenianie) wysoka temperatura, wystawienie na dostęp światła oraz na bezpośredni kontakt z powietrzem.
Badania wskazują brak wpływu zażywania witaminy C na ryzyko pojawienia się przeziębienia oraz mały wpływ na czas jego trwania (skrócenie czasu o 14% dla dzieci i 8% dla dorosłych). Wyjątkiem była grupa uczestników maratonów, narciarzy i żołnierzy przebywających w bardzo niskich temperaturach lub poddanych intensywnemu wysiłkowi fizycznemu, u których zaobserwowano 50% zmniejszenie występowania przeziębienia przy zażywaniu 2 g witaminy C dziennie.
W celu utrzymania jej maksymalnego stężenia w osoczu i tkankach wymagane jest przyjęcie od 100 do 200mg na dobę, żeby uniknąć objawów wystarczy także 75 mg/dzień. Zwiększone zapotrzebowanie na witaminę C jest w ciąży i laktacji, w czasie antybiotykoterapii, hemodializy. Obserwuje się zbyt małą podaż witaminy C u seniorów. Organizmy większości zwierząt i roślin wytwarzają ten związek. Wyjątkiem są małpy człekokształtne (w tym człowiek), świnki morskie i niektórych gatunków nietoperzy (ze względu na mutację i utratę enzymu: oksydazy L-gulonolaktonowej), którym musi być ona dostarczona z zewnątrz.
Zalecane dzienne spożycie wit. C mg/dzień
150
kobiety karmiące
150
palacze
100
>13 lat
90
10–12 lat
80
7–9 lat
70
4–6 lat
60
1–3 lat
Skutki niedoboru
Szkorbut (krwawienie i owrzodzenie dziąseł, wypadanie zębów), kruchość i pękanie naczyń krwionośnych, osłabienie odporności organizmu, obrzmiałe i bolesne stawy, nieprawidłowe zrastanie się kości, powolne gojenie się ran.
Zachodnie społeczeństwa przeważnie spożywają więcej witaminy C w diecie, niż jest niezbędne do wystąpienia klinicznych objawów szkorbutu.
Na jej niedobór cierpią palacze tytoniu, dlatego w wielu krajch normy spożycia dla osób palących zostały podwyższone.
Skutki nadmiaru
Dla witaminy C nie są znane objawy hiperwitaminozy: nie obserwowano skutków ubocznych przyjmowania dawek sięgających 10g/dzień. Nadmiar wydalany jest z organizmu przez nerki, jednak w przypadku przyjęcia jednorazowo megadawki (>3 g) większe ilości wydalane są z kałem.
Suplementacja
Badania naukowe nad potencjalnymi pozytywnymi skutkami zdrowotnymi suplementacji witaminą C dostarczają sprzecznych wyników. Badanie przeprowadzone przez U.S. Preventive Disease Task Force nie wykazało dowodów na ochronny wpływ suplementacji witaminą C przeciwko rozwojowi chorób układu krążenia i nowotworów. Nie udało się także klinicznie udowodnić wpływu witaminy C na długość życia.
Zapobieganie rozwojowi nowotworów
W 2 badaniach z 2009 roku nie stwierdzono wpływu spożywania witaminy C na ryzyko rozwoju raka płuc i na śmiertelność w tej chorobie. Metaanaliza z roku 2014 wykazała słabą zależność pomiędzy suplementacją witaminą C a zmniejszoną zachorowalnością na raka płuc. Kolejna metaanaliza nie wykazała związku witaminy C z ryzykiem zachorowania na raka prostaty.
W celu oszacowania wpływu suplementacji witaminą C na zapadalność na nowotwór jelita grubego przeprowadzono dwie metaanalizy. Jedno z badań wykazało słabą zależność pomiędzy konsumpcją witaminy C a zmniejszoną zapadalnością na tę chorobę. Drugie nie wykazało takich zależności.
Analiza metadanych z 2011 nie potwierdziła, że witamina C zapobiega rozwojowi nowotworów piersi, ale kolejne badanie wykazało, że witamina C może mieć związek ze zwiększoną przeżywalnością u pacjentek już chorych.
Terapia nowotworów
Witamina C, podawana dożylnie w formie askorbinianu sodu, wykazuje działanie cytotoksyczne wobec nowotworów i jest wskazywana jako potencjalny lek przeciwnowotworowy. Autorzy uznali wyniki za obiecujące i uzasadniające kontynuowanie badań klinicznych.
Choroby układu krążenia
Metaanaliza z 2013 roku nie wykazała wpływu suplementacji witaminą C na zmniejszenie ryzyka zawału, wylewu, śmierci w wyniku choroby układu krążenia ani śmierci ogółem. Kolejna analiza wykazała jednak odwrotną zależność pomiędzy witaminą C a ryzykiem wylewu.
Metaanaliza 44 badań klinicznych wykazała istotny pozytywny wpływ suplementacji dobowymi dawkami witaminy C powyżej 500mg na funkcje śródbłonka. Wykazano, że efekt ten był silniejszy u osób o zwiększonym ryzyku zapadania na choroby układu krążenia.
Badania badające wpływ witaminy C na rozwój choroby Alzheimera osiągnęły sprzeczne wyniki. Utrzymywanie zdrowego spożycia witaminy C w diecie jest prawdopodobnie istotniejsze niż suplementacja.
Badanie efektu spożywania dawek witaminy C przekraczających RDA nie wykazało jej istotnego wpływu na zapobieganie i hamowanie rozwoju zaćmy starczej.
Przeziębienie
Wpływ witaminy C na leczenie przeziębienia był obiektem wielu badań naukowych. Wykazano, że nie jest ona skuteczna w zapobieganiu czy leczeniu przeziębienia poza szczególnymi przypadkami (zwłaszcza u osób uprawiających intensywnie sport w zimnym otoczeniu). Rutynowa suplementacja witaminą C nie redukuje prawdopodobieństwa zachorowania ani nasilenia przeziębienia w ogólnej populacji, ale może zredukować długość trwania choroby.
COVID-19
Podanie dużych dawek askorbinianu sodu dożylnie wpływa pozytywnie na przebieg COVID-19 u osób zakażonych SARS-CoV-2. Zauważono lżejszy przebieg choroby i poprawę saturacji, kwestia wpływu na śmiertelność nie jest jasna i wymaga dalszych analiz.
Zastosowanie w przemyśle spożywczym
Kwas askorbinowy jest przeciwutleniaczem i jako taki jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym, podobnie jak jego sole i estry. Symbole stosowane do oznaczenia tych związków:
Symptomy szkorbutu opisane zostały po raz pierwszy w relacjach z wypraw krzyżowych. W czasach wielkich odkryć geograficznych (XV–XVI w.) stał się on główną przyczyną śmierci i kalectwa żeglarzy w długich rejsach. Dopiero w roku 1753 szkocki lekarz James Lind odkrył, że chorobie zapobiega i leczy spożywanie soku z owoców cytrusowych. Na początku XX w. odkryto, że świnka morska jest także podatna na tę chorobę i może stanowić model zwierzęcy do jej badań. Umożliwiło to udowodnienie, że rzeczywiście podłożem szkorbutu jest niewłaściwa dieta.
Witaminę C wyizolował w 1928 roku węgierski biochemik Albert Szent-Györgyi z bydlęcej kory nadnerczy oraz z soku pomarańczowego i z soku z kapusty, a następnie z papryki. Wykazał, że wyodrębniony związek ma właściwości przeciwszkorbutowe i nadał mu nazwę „kwas heksauronowy” (hexuronic acid). W roku 1933 W.N. Haworth i E.L. Hirst ustalili jego strukturę, a ponadto Haworth oraz niezależnie T. Reichstein i współpracownicy opisali syntezę obu jego enancjomerów. W tym samym roku Szent-Györgyi i Haworth zaproponowali zmianę nazwy związku na „kwas askorbinowy”, aby zobrazować jego właściwości przeciwszkorbutowe. W 1937 obu naukowcom za badania nad witaminą C przyznano Nagrody Nobla – Szent-Györgyi otrzymał ją w dziedzinie fizjologii lub medycyny, a Haworth w dziedzinie chemii.
Uwagi
12345Według danych z USDA Food Composition Databases zawartość witaminy C wynosi ok.:
↑John HenryJ.H.GaddumJohn HenryJ.H., Gaddum’s Pharmacology, A.S.V.A.S.V.Burgen (red.), James FabianJ.F.Mitchell (red.), wyd. 9, Oxford University Press, 1985 (Oxford Medical Publications), s. 136, ISBN978-0-19-261423-0.
12345BarbaraB.BukałaBarbaraB., Biologia. Fizjologia zwierząt z elementami fizjologii człowieka, Kraków: Wydawnictwo Szkolne Omega, 2005, s. 149–150, ISBN83-7267-192-3.
12J.J.J.J.BurnsJ.J.J.J., Missing Step in Man, Monkey and Guinea Pig required for the Biosynthesis of L-Ascorbic Acid, „Nature”, 180 (4585), 1957, s. 553–553, DOI:10.1038/180553a0(ang.).
1234Marc Y.M.Y.LachapelleMarc Y.M.Y., GuyG.DrouinGuyG., Inactivation dates of the human and guinea pig vitamin C genes, „Genetica”, 139 (2), 2011, s. 199–207, DOI:10.1007/s10709-010-9537-x, PMID:21140195(ang.).
↑KonradK.DabrowskiKonradK., Gulonolactone Oxidase is Missing in Teleost Fish. The Direct Spectrophotometric Assay, „Biological Chemistry Hoppe-Seyler”, 371 (1), 1990, s. 207–214, DOI:10.1515/bchm3.1990.371.1.207, PMID:2340104(ang.).
↑K.K.DabrowskiK.K., Primitive actimoterigian fishes can synthesize ascorbic acid, „Experientia”, 50 (8), 1994, s. 745–748, DOI:10.1007/BF01919376(ang.).
↑T.T.ReichsteinT.T., A.A.GrüssnerA.A., Eine ergiebige Synthese der l-Ascorbinsäure (C-Vitamin), „Helvetica Chimica Acta”, 17 (1), 1934, s. 311–328, DOI:10.1002/hlca.19340170136(niem.).
↑Pummelo, raw, [w:] National Nutrient Database for Standard Reference Release 28 [online], United States Department of Agriculture [zarchiwizowane 2016-04-06](ang.).
↑Oranges, raw, all commercial varieties, [w:] National Nutrient Database for Standard Reference Release 28 [online], United States Department of Agriculture [zarchiwizowane 2016-04-06](ang.).
↑Lemons, raw, without peel, [w:] National Nutrient Database for Standard Reference Release 28 [online], United States Department of Agriculture [zarchiwizowane 2016-04-06](ang.).
12J.J.StrattonJ.J., M.M.GodwinM.M., The effect of supplemental vitamins and minerals on the development of prostate cancer: a systematic review and meta-analysis, „Family Practice”, 28 (3), 2011, s. 243–252, DOI:10.1093/fampra/cmq115, PMID:21273283(ang.).
↑GoranG.BjelakovicGoranG., DimitrinkaD.NikolovaDimitrinkaD., Lise LotteL.L.GluudLise LotteL.L., Rosa GR.G.SimonettiRosa GR.G., ChristianCh.GluudChristianCh., Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases, „Cochrane Database of Systematic Reviews”, 2012 (3), 2012, art. nr CD007176, DOI:10.1002/14651858.CD007176.pub2, PMID:22419320, PMCID:PMC8407395(ang.).
↑MarcelaM.Cortés-JofréMarcelaM., José-RamónJ.R.RuedaJosé-RamónJ.R., ClaudiaC.Asenjo-LobosClaudiaC., EvaE.MadridEvaE., Xavier BonfillX.B.CospXavier BonfillX.B., Drugs for preventing lung cancer in healthy people, „Cochrane Database of Systematic Reviews”, 2020 (3), 2020, art. nr CD002141, DOI:10.1002/14651858.CD002141.pub3, PMID:32130738, PMCID:PMC7059884(ang.).
↑JieJ.LuoJieJ., LiL.ShenLiL., DiD.ZhengDiD., Association between vitamin C intake and lung cancer: a dose-response meta-analysis, „Scientific Reports”, 4 (1), 2014, DOI:10.1038/srep06161, PMID:25145261, PMCID:PMC5381428(ang.).
↑XiaodongX.XuXiaodongX. i inni, Dietary intake of vitamins A, C, and E and the risk of colorectal adenoma: a meta-analysis of observational studies, „European Journal of Cancer Prevention”, 22 (6), 2013, s. 529–539, DOI:10.1097/CEJ.0b013e328364f1eb, PMID:24064545(ang.).
↑D.D.PapaioannouD.D. i inni, Antioxidants in the chemoprevention of colorectal cancer and colorectal adenomas in the general population: a systematic review and meta-analysis: Antioxidant chemoprevention: meta-analysis, „Colorectal Disease”, 13 (10), 2011, s. 1085–1099, DOI:10.1111/j.1463-1318.2010.02289.x, PMID:20412095(ang.).
↑HuH.FulanHuH. i inni, Retinol, vitamins A, C, and E and breast cancer risk: a meta-analysis and meta-regression, „Cancer Causes & Control”, 22 (10), 2011, s. 1383–1396, DOI:10.1007/s10552-011-9811-y, PMID:21761132(ang.).
↑Holly R.H.R.HarrisHolly R.H.R., NicolaN.OrsiniNicolaN., AlicjaA.WolkAlicjaA., Vitamin C and survival among women with breast cancer: A Meta-analysis, „European Journal of Cancer”, 50 (7), 2014, s. 1223–1231, DOI:10.1016/j.ejca.2014.02.013, PMID:24613622(ang.).
↑N.H.N.H.RiordanN.H.N.H., H.D.H.D.RiordanH.D.H.D., X.X.MengX.X., Y.Y.LiY.Y., J.A.J.A.JacksonJ.A.J.A., Intravenous ascorbate as a tumor cytotoxic chemotherapeutic agent, „Medical Hypotheses”, 44 (3), 1995, s. 207–213, DOI:10.1016/0306-9877(95)90137-x, PMID:7609676(ang.).
↑B.V. SunilB.V.S.KumarB.V. SunilB.V.S., SatparkashS.SinghSatparkashS., RamneekR.VermaRamneekR., Anticancer potential of dietary vitamin D and ascorbic acid: A review, „Critical Reviews in Food Science and Nutrition”, 57 (12), 2017, s. 2623–2635, DOI:10.1080/10408398.2015.1064086, PMID:26479551(ang.).
↑GinaG.NaumanGinaG., Javaughn CoreyJ.C.GrayJavaughn CoreyJ.C., RoseR.ParkinsonRoseR., MarkM.LevineMarkM., Channing J.Ch.J.PallerChanning J.Ch.J., Systematic Review of Intravenous Ascorbate in Cancer Clinical Trials, „Antioxidants”, 7 (7), 2018, DOI:10.3390/antiox7070089, PMID:30002308, PMCID:PMC6071214, OCLC7778354978(ang.).
↑YizhouY.YeYizhouY., JingJ.LiJingJ., ZhongxiangZ.YuanZhongxiangZ., Effect of Antioxidant Vitamin Supplementation on Cardiovascular Outcomes: A Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials, „PLoS ONE”, 8 (2), 2013, art. nr e56803, DOI:10.1371/journal.pone.0056803, PMID:23437244, PMCID:PMC3577664(ang.).
↑Guo-ChongG.Ch.ChenGuo-ChongG.Ch., Da-BingD.B.LuDa-BingD.B., ZhiZ.PangZhiZ., Qing-FangQ.F.LiuQing-FangQ.F., Vitamin C Intake, Circulating Vitamin C and Risk of Stroke: A Meta-Analysis of Prospective Studies, „Journal of the American Heart Association”, 2 (6), 2013, DOI:10.1161/JAHA.113.000329, PMID:24284213, PMCID:PMC3886767(ang.).
↑Ammar W.A.W.AshorAmmar W.A.W., JoseJ.LaraJoseJ., John C.J.C.MathersJohn C.J.C., MarioM.SiervoMarioM., Effect of vitamin C on endothelial function in health and disease: A systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials, „Atherosclerosis”, 235 (1), 2014, s. 9–20, DOI:10.1016/j.atherosclerosis.2014.04.004, PMID:24792921(ang.).
↑Georgina E.G.E.CrichtonGeorgina E.G.E., JanetJ.BryanJanetJ., Karen J.K.J.MurphyKaren J.K.J., Dietary Antioxidants, Cognitive Function and Dementia – A Systematic Review, „Plant Foods for Human Nutrition”, 68 (3), 2013, s. 279–292, DOI:10.1007/s11130-013-0370-0, PMID:23881465(ang.).
↑Feng-JiaoF.J.LiFeng-JiaoF.J., LiangL.ShenLiangL., Hong-FangH.F.JiHong-FangH.F., Dietary Intakes of Vitamin E, Vitamin C, and β-Carotene and Risk of Alzheimer’s Disease: A Meta-Analysis, „Journal of Alzheimer’s Disease”, 31 (2), 2012, s. 253–258, DOI:10.3233/JAD-2012-120349, PMID:22543848.
↑Fiona E.F.E.HarrisonFiona E.F.E., A Critical Review of Vitamin C for the Prevention of Age-Related Cognitive Decline and Alzheimer’s Disease, „Journal of Alzheimer’s Disease”, 29 (4), 2012, s. 711–726, DOI:10.3233/JAD-2012-111853, PMID:22366772, PMCID:PMC3727637(ang.).
↑Milan CM.C.MathewMilan CM.C., Ann-MargretA.M.ErvinAnn-MargretA.M., JeremiahJ.TaoJeremiahJ., Richard MR.M.DavisRichard MR.M., Antioxidant vitamin supplementation for preventing and slowing the progression of age-related cataract, „Cochrane Database of Systematic Reviews”, 2012, art. nr CD004567, DOI:10.1002/14651858.CD004567.pub2, PMID:22696344, PMCID:PMC4410744(ang.).
12HarriH.HemiläHarriH., ElizabethE.ChalkerElizabethE., Vitamin C for preventing and treating the common cold, „Cochrane Database of Systematic Reviews”, 2013 (5), 2013, art. nr CD000980, DOI:10.1002/14651858.CD000980.pub4, PMID:23440782, PMCID:PMC8078152(ang.).
↑Kathryn A.K.A.HeimerKathryn A.K.A., Ann MarieA.M.HartAnn MarieA.M., Linda GoreL.G.MartinLinda GoreL.G., SherrieS.Rubio-WallaceSherrieS., Examining the evidence for the use of vitamin C in the prophylaxis and treatment of the common cold, „Journal of the American Academy of Nurse Practitioners”, 21 (5), 2009, s. 295–300, DOI:10.1111/j.1745-7599.2009.00409.x, PMID:19432914, PMCID:PMC7166744(ang.).
↑HarriH.HemiläHarriH., AnitraA.CarrAnitraA., ElizabethE.ChalkerElizabethE., Vitamin C May Increase the Recovery Rate of Outpatient Cases of SARS-CoV-2 Infection by 70%: Reanalysis of the COVID A to Z Randomized Clinical Trial, „Frontiers in Immunology”, 12, 2021, DOI:10.3389/fimmu.2021.674681, PMID:34040614, PMCID:PMC8141621(ang.).
↑DengfengD.GaoDengfengD. i inni, The efficiency and safety of high-dose vitamin C in patients with COVID-19: a retrospective cohort study, „Aging”, 13 (5), 2021, s. 7020–7034, DOI:10.18632/aging.202557, PMID:33638944, PMCID:PMC7993712(ang.).