Laboratorien Dr. Freitag GmbH

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1 Laboratorien Dr. Freitag GmbH Vitamine- unverzichtbare Alleskönner im menschlichen Körper von Dr. Dirk Freitag eben Eiweißen, Kohlenhydraten und Fetten, die dem Aufbau der Körperstruktur und der Energiegewinnung dienen, enthält die ahrung weitere Bestandteile, die nur in geringen Mengen vorkommen, aber für lebenswichtige Stoffwechselfunktionen unentbehrlich sind. Hierzu gehören, neben den Spurenelementen, die Vitamine. Der Begriff Vitamin leitet sich von den lateinischen Worten vita für Leben und amin für stickstoffhaltig ab. Er wurde von dem Entdecker des Thiamins (Vitamin B 1 ), dem polnischen Biochemiker Casimir Funk geprägt, der fälschlicherweise annahm, dass alle lebensnotwendigen Stoffe eine H-Funktionalität enthalten müssten. Bereits wenig später wusste man aber, dass längst nicht alle Vitamine Stickstoffatome enthalten. So ist z.b. das Retinol (Vitamin A) ein mehrfach ungesättigter Alkohol und die Ascorbinsäure (das Vitamin C) ist ein strukturell den Kohlenhydraten ähnelndes γ-lacton. Heutzutage sind der Wissenschaft 20 Vitamine bekannt, von denen 13 als essentiell eingestuft werden. Die Vitamine werden üblicherweise in die Klasse der fettlöslichen und die Klasse der wasserlöslichen unterteilt (Tabelle 1, Tabelle 2). Tabelle 1 essentielle fettlösliche Vitamine Erste Isolierung, Vitamin ame aus 1909, A Retinol Fischleberöl 1918, D Calciferol Fischleberöl 1922, E Tocopherole Weizenkeimöl 1929, K Phyllochinone Luzerne Mangelkrankheit Xerophtalmie, Hyperkeratose Rachitis Unbekannt Blutgerinnungsstörungen

2 2 Tabelle 2 essentielle wasserlösliche Vitamine Erste Isolierung, Vitamin ame aus BB1 BB2 B6 B3 B7 B12 C 1912, Thiamin Reiskleie 1920, Riboflavin Eier 1934, Pyridoxin Reiskleie 1936, iacin Leber 1931, Biotin Leber 1926, Cobalamin Leber 1912, Ascorbinsäure Zitrone Mangelkrankheit Beri-Beri, Polyneuritis Keratitis, Dermatitis u.a. Epileptiforme Krämpfe, Dermatitis Megaloblastische Anämie, in der Schwangerschaft erhöhte Missbildungsrate Dermatitis Perniziöse Anämie Skorbut Die führt in ihrem Labor in Bischofswerda für die folgenden Vitamine Analysen in Lebensmitteln, ahrungsergänzungsmitteln, Kosmetika, Rohstoffen, Futtermitteln und Pharmaka nach anerkannten Verfahren (DI E IS, LMBG 35, Ph.Eur., USP) durch: Fettlösliche Vitamine: - Vitamin A (Retinol) - Vitamin E (Tocopherole) - Vitamin K1 (Phytomenadion) Wasserlösliche Vitamine: - Vitamin B1 (Thiamin) - Vitamin B2 (Riboflavin) - Vitamin B6 (Pyridoxin) - Vitamin C (Ascorbinsäure) Die Durchführung der Bestimmungen erfolgt selbstverständlich unter Einhaltung der Maßstäbe für die Gute-Herstellungs-Praxis (GMP).

3 3 Vitamin A Retinol ist ein licht- und sauerstoffempfindlicher Diterpenalkohol, der in der Darmwand durch die oxidative Spaltung von Carotinen (z.b. β-carotin) erzeugt werden kann. eben dem all-trans-retinol gibt es noch zahlreiche cis-trans-isomere, die im Körper in die all-trans-form umgewandelt werden. all-trans-retinol beta-carotin Vitamin A ist notwendig für: - das Wachstum des gesamten Körpers - das Wachstum und Differenzierung von Ephitelzellen - die Spermiogenese - die embryonale Entwicklung - die Sehfunktion. Die Bestimmung des Vitamin A-Gehaltes erfolgt durch Quantifizierung von all-trans-retinol, 13-cis- Retinol und β-carotin. Diese werden aus den zu analysierenden Proben durch Verseifung mit ethanolischer oder methanolischer Kaliumhydroxid-Lösung freigesetzt und mit einem geeigneten Lösungsmittel extrahiert. Die Bestimmung erfolgt mit Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) mit Fluoreszenz- bzw. UV-Detektion. Vitamin E Als Tocopherole bezeichnet man verschiedene Chromanderivate, die sich untereinander nur durch die Anzahl und die Stellung der Methylgruppen am Benzolring unterscheiden. Die stärkste Wirkung besitzt α-tocopherol. ach heutigem Erkenntnisstand werden Tocopherole nur durch Pflanzen synthetisiert. Zu den ergiebigsten Vitamin E-Quellen gehören Getreidekeime, üsse, Pflanzenöle und Blattgemüse. Me Me Me alpha-tocopherol

4 4 Vitamin E ist an xidations-reduktions-vorgängen des Intermediärstoffwechsels beteiligt und wirkt als Radikalfänger. In der Therapie wurden gewisse Erfolge beim Einsatz von Vitamin E bei der Behandlung der rheumatischen Arthritis sowie bei der Prophylaxe der koronaren Herzkrankheit beobachtet. Die Tocopherole werden in einer geeigneten Probenlösung mit Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) getrennt und anschließend mittels Fluoreszenz-Detektion nachgewiesen. Wenn für die Analyse erforderlich wird eine Verseifung des Probenmaterials mit anschließender Extraktion durchgeführt. Vitamin K 1 Phytomenadion (Vitamin K 1 ) kommt in grünen Pflanzenteilen (z.b. Zuchini) vor und kann von Darmbakterien durch Abspaltung des Phytyl-Restes in Menadion (Vitamin K 3 ) umgewandelt werden. Phytomenadion Es hat eine ausgleichende Wirkung auf die Blutgerinnung (Koagulation). Außerdem unterstützt Vitamin K 1 den Einbau von wichtigen Speicherkohlehydraten in Zellen und sorgt im Zusammenspiel mit anderen Vitaminen für eine gesunde Knochenbildung, gute Zähne und eine intakte Leberfunktion. Das Fett aus der Probe wird enzymatisch entfernt und Vitamin K 1 in einer geeigneten Probelösung mittels Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) getrennt, einer achsäulenreduktion unterworfen und fluorimetrisch bestimmt. Isomere von Vitamin K 1 werden quantitativ als einzelner nicht aufgelöster Peak an einer Umkehrphasen-Säule bestimmt. Vitamin B 1 Thiamin kommt im Perikarp und den Keimanlagen von Gramineen und außerdem in Hefe, Gemüse und Kartoffeln vor. Auch alle tierischen rgane enthalten Vitamin B 1. Die höchsten Konzentrationen weisen dabei Leber, iere, Herz und Gehirn auf. Cl - + S H 2 Thiamin

5 5 Vitamin B 1 wird im rganismus zu seiner wirksamen Form, dem Thiaminpyrophosphat (TPP), phosphoryliert. TPP ist das Coenzym der Decarboxylasen und Aldehydtransferasen und hat als solches für den Kohlehydratstoffwechsel größte Bedeutung. Thiamin wird durch saure Hydrolyse und anschließende enzymatische Dephosphorylierung aus den Proben isoliert. Danach wird sein Gehalt quantitativ durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) mit Vorsäulenderivatisierung als Thiochrom bestimmt. Vitamin B 2 Riboflavin kommt in allen tierischen und pflanzlichen Zellen vor. Hefe, Getreidekeime, Hülsenfrüchte sowie Leber, ieren, Milch und Käse besitzen dabei die höchsten Riboflavin-Gehalte. Ein Teil des Vitamin B 2 -Bedarfs des Menschen wird von Darmbakterien gedeckt. Riboflavin H Riboflavin (Vitamin B 2 ) wird in der Darmschleimhaut des Dünndarms zu FM (Flavinmononucleotid) phosphoryliert. Dieses ist, wie auch FAD (Flavin-Adenin-Dinucleotid), ein Coenzym der Flavinenzyme. Die Flavinenzyme sind für die Wasserstoffübertragung in der Atmungskette, die Dehydrierung von Fettsäuren, die oxidative Desaminierung von Aminosäuren und weitere Redox- Prozesse unentbehrlich. Riboflavin wird aus der Probe durch saure Hydrolyse und anschließende enzymatische Dephosphorylierung freigesetzt. Die quantitative Analyse erfolgt durch Hochleistungs- Flüssigchromatographie (HPLC) mit fluorimetrischer Detektion. Vitamin B 6 Unter dem Begriff Vitamin B 6 werden die Pyridin-Derivate Pyridoxin, Pyridoxamin und Pyridoxal zusammengefasst, die vom rganismus in gleicher Weise verwertet werden können. Vitamin B 6 kommt in allen lebenden Zellen vor, besonders hohe Gehalte findet man in Hefe, Körnerfrüchten, grünem Gemüse, Leber, iere, Gehirn, Eigelb und Milch.

6 6 H 2 Pyridoxin Pyridoxal Pyridoxamin Die eigentlich physiologisch wirksame Verbindung ist das Pyridoxal-5-phosphat, das als Coenzym von Transaminasen und Aminosäuredecarboxylasen für den Aminosäurestoffwechsel unentbehrlich ist. Die Analyten Pyridoxal, Pyridoxamin und Pyridoxin werden durch saure Hydrolyse und nachfolgende Dephosphorylierung aus den Proben gewonnen. Danach werden sie durch Reaktion mit Glyoxylsäure in Gegenwart von katalytischen Mengen Fe 2+ und durch Reduktion mit atriumborhydrid zu Pyridoxin vereinheitlicht. Die quantitative Analyse von Pyridoxin erfolgt durch Hochleistungs- Flüssigchromatographie (HPLC) mit fluorimetrischer Detektion. Vitamin C Ascorbinsäure gehört zu den wichtigsten Antioxidantien überhaupt und übt diese Wirkung auch im menschlichen Körper aus. Es bindet die bei vielen Stoffwechselprozessen im Körper entstehenden freien Radikale und steigert Immunitätsvorgänge. Zusammen mit seiner oxidierten Form, der Dehydroascorbinsäure, gehört es zu den biochemischen Redoxsystemen und ist an vielen wichtigen Stoffwechselprozessen beteiligt. Vitamin C (Ascorbinsäure) kommt in allen lebenden Zellen vor. Besonders reich an Vitamin C sind frische Früchte (Johannisbeeren, Erdbeeren, Sanddornbeeren, Zitrusfrüchte) und Gemüse (Paprika, Brokkoli, Spinat, Tomaten). Der wichtigste Vitamin C-Lieferant der deutschen Bevölkerung ist die Kartoffel. H H - 2H Ascorbinsäure + 2H Dehydroascorbinsäure Ascorbinsäure kann auch von den meisten tierischen rganismen synthetisiert werden, nur Mensch, Affe und Meerschweinchen können dies aufgrund des Fehlens eines Flavoproteins nicht und müssen Vitamin C mit der ahrung aufnehmen. Vitamin C wird mittels Metaphosphorsäurelösung aus der Probe extrahiert. Dehydroascorbinsäure wird zu Ascorbinsäure reduziert, deren Gesamtgehalt dann durch Hochleistungs- Flüssigchromatographie (HPLC) mit UV-Detektion bei 265 nm bestimmt wird.

7 7 Literatur: - Mutschler, E. Arzneimittelwirkungen, 7. Auflage 1997, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbh Stuttgart, ISB , Kapitel 8. - berbeil, K. Fitmacher für jeden Tag 1998, Südwest Verlag GmbH: München, ISB