5．7 维生素B2
5．7．1结构及性质
维生素B2又名核黄素（Riboflavin,VB2），它是核醇与7，8-二甲基异略嗪的缩合物（图5-1`6）；为黄褐色针状结晶，溶解度较小，在27.5℃时溶解度为12mg%。核黄素5-磷酸较易溶解，二者在碱性溶性液及光照下均易分解，其荧光由于三位亚氨基。光分解侧链可得光色素、光黄素及甲酰甲基黄素。在消化道内，肠内微生物也可将其分解为甲酰甲基黄素等（图5-170。
图5-16 维生素B2结构式
植物能合成核黄素，动物一般不能合成，必须由食物供给，但在哺乳动物肠道中的微生物可以合成并为动物吸收，但其量甚微，不能满足需要。
核黄素的辅酶有二种形式；即黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）（图 5-18）。
5．7．2 代谢
核黄素或其辅酶在食物中与蛋白质结合形成复合物——黄素蛋白，从乳、蛋中得来后，经消化道内蛋白酶、焦磷酸酶水解为核黄素。有些黄素蛋白释放出8α-氨基酸（半胱氨酸或组氨酸）核黄素可以吸收，但无生物效用。
人在小肠近端吸收核黄素。正常人吸收迅速，吸收量与剂量成比例，直到摄取量为25mg时都很稳定。核黄素与其他食品一起摄入，增加其吸收。肠胃道功能紊乱及胆管阻塞都可导致吸收不良。维生素B2在大肠内也可吸收、吸收的机理因剂量大小而异，低剂量时为主动吸收，需要Na+。在剂量为0.2ugmol时，有最大的吸收率，大剂量时为扩散吸收。
图5-17 核黄素5-磷酸的分解产物
维生素B2都是以辅酶形式存在于血、组织及体液中，从血流到组织（如肝）细胞中，游离式的核黄素，才能透过细胞膜到细胞内。核黄素类似物如半乳糖黄素及核黄黄素，可能阻止维生B2在黄素激酶（Flavokinase）作用下，转变为FMN。这种激酶存于许多细胞浆内，但在肝及小肠内的活力特别高。黄素激酶作用时需要ATP及二价阳离子，它也作于维生素B2的类似物，氨基酸的衍生物为干扰剂。维生素B2除掉侧链后生成物，如光黄素都是干扰剂。
FAD是由FMN通过FAD合成酶作用形成的。此酶广泛存在于组织的胞浆内，也需要ATP二价阳离子，FMN及其类似物都可作为底物、异核黄素干扰其活力，对FMN及FAD有拮抗作用。维生素B2缺乏及甲状腺过多时，FAD合成酶活力增加。
水解FMN及FAD的酶广泛存在各组织中。FMN磷酶在碱性或酸性中都能作用，在肝中酸性磷酸对FMN的作用较强，在维生素B2缺乏时，并不影响FMN磷酸酶的活力。FAD焦磷酸酶也能促使FAD水解。它在肝病病人的血清中升高。
维生素B2经肾小球滤过，可在肾小管中再吸收。在血清维生素B2浓度低时，尿排出量较少，为一常数。但血清维生素B2达到1μg·ml-1时，排出增多。维生素B2摄取量愈小，体内储存百分率愈大。给予大鼠55μg14C-一维生素B2，10%的14C从尿中排出，3%在大便中排出，1%从呼吸道以CO2形式排出。但如剂量增加（15μg·ml-1饲料），10%14C从便中排出。所以核黄素主要从尿中以游离式排出。肠道细菌分解的仅为一小部分，而且环状部比较稳定，仅侧链分解。维生素B2在体内的转换率与剂量大小有关，大鼠正常剂量时，每日排出15～20μg维生素B2，生物半寿期为16日，剂量大时排出多，生物半寿期也短。
大鼠皮下注射6倍正常剂量的标记维生素B2，1h后，肾、小肠及肝有最高放射活性。腹腔注射后，其分泌情况与皮下注射者一样，但肝中之量非常高。FMN在肠中合成，FAD在肾中及肝中合成。其合成放射活性维生素B2＞FMN＞FAD，说明了合成的次序。如腹腔内注射中等剂量，量高放射活性在肝及肾中，其次为肠，再次为其他组织，而血中最低。在肝中主要为FAD。皮下注射正常剂量，1.5h后，肝中有17%的放射活性。其中80%为FAD。
图5-18 核黄素嘌呤二核苷酸（FAD）
5．7．3 生理功能
维生素B2是维持动物正常生长所必需的因素，严重缺乏时生长停顿。有些局部损害，如在口角处因维生素B2的缺乏而发生糜烂。在怀孕时，如维生素B2缺乏，可致畸胎，但在人类尚未发生这种情况。动物试验证明有些白内障与维生素B2缺乏有关，可用FAD预防。
维生素B2主要功能是构成体内许多黄素酶中的辅酶（FMN，FAD）。这些酶为电子传递系统中的氧化酶及脱氢酶（图5-19），前者将还原型的辅酶与分子氧直接起作用，生成过氧化氢，作用较快。后者所催化的反应是从底物上将一双氢原子直接递给FMN或FAD，形成还原型的FMNH2或FADH2，它们的脱氢仍需呼吸链上的其他因素，不能直接被分子氧所氧化，作用缓慢。在缓慢。在呼吸链上FMNH或FADH氧化能力比NADPH要强一引起，它可以直接与氧作用，而NAPH只能间接与氧作用。FMN或FAD常常是接受NADPH递给的氢使其变成FMNH或FADH。
图5-19 黄素酶的作用
黄素蛋白处于氧化状态时，在波长370及450nm处，有较宽的吸收峰；处于还原态时，在450nm的峰消失。有些黄素蛋白除含黄核苷酸外，还含有金属离子（如铁、钼、锌），也是这些酶所需要的。
图5-20 琥珀酸脱氢酶中的组氨酸
FMN或FAD与酶蛋白结合，一般是通过 8位上的亚甲基与酶蛋白上的半胱酸、组氧酸或氨酸相联结。（图5-20）。维生素B2辅酶有三种功能形式图5-21。
（1）以维生素B2为辅酶的氧化酶可分为下列类型：
① 黄素接受电子后又被氧化形成H2O2如葡萄糖氧化酶。
图5-21 维生素B2辅酶三种功能形式
D-葡萄糖+O2→D-葡萄糖内酯+H2O2
② 形成底物-酶复合体并继续继续形成中间体，直到与O2作用后，此底物脱氢与复合体分开，如d,1-氨基酸氧化酶。中间体可能为辅酶与底物相偶联，与O2作用后，亚氨基酸水解为α-酮酸及氨，并生成氧化型的酶及H202。
③黄嘌呤氧化酶更为复杂，有二个活动点，一个活动点有1个Mo原子与二个Fe-S中心，Fe-S中心为了维持Mo在氧化状态，另一活动点为FAD分子。底物首先与氧化Mo（6价）作用，再与FAD作用形成FADH2形成FADH2，最后与氧化作用形成H2O2。
黄嘌呤+H2O2+O2→尿酸+H2O2
④混合功能氧化酶（黄素单氧化酶），如此类酶催化氧分子中的一个氧原子到底物中去另一个原子形成水。如底物本身供给电子以水者叫做内部黄素氧化酶，其反应式如下：其中-XH可为-OH或-NH2。
如果由NADPH（或NADH）作为还原剂以形成水者，叫做外部黄素氧化酶，一些芳香族化合物的羧基化（如肝犬尿氨酸羧化酶）需要此酶，反应式如下：
AH+NAD（P）H+H++O2→A-OH+H2O+NAD（P）+（AH为底物）
实际上这些羧基化酶的辅酶（核黄素部分）先氧化为氧化型者，则与NAD（P）H作用又还原为还原型者。
⑤微粒体混合功能氨氧化酶，此酶在肝微粒体中，其底物为半胱胺，氧化为胱胺，除黄素蛋白外，还需要NADPH及氧的参加，此反应产生-S-S-以合成蛋白的双硫键。
（2）维生素B2脱氢酶。无金属黄素蛋白的脱氢酶，包括有二氢硫辛酰胺脱氢酶（dihydro lipoamide dehydrogenase）、麦胱甘肽还原酶（glutathione reduetase）、硫氧还蛋白还原酶（thioredoxin reductase）、NADH-细胞色素b3还原酶（NADH-cyutochrome b2 reductase）及NAD（P）H-细胞色素P450还原酶（NAD（P）H-cytoehrome P-450reductase）前三者为NAD（P）双硫氧化原酶系统（图5-22）。
NADH-细胞色b3还原酶催化NADH的H转移至FAD而形成FADH2再将电子转移到氧化型细胞色素b3上将其还原，NADPH-细胞色素P450还原酶电子供体为NADPH，但还有一分子FAD及一个分子FMN，微粒体中NADPH-细胞色素C还原酶包括2个分子FAD。
图5-22 FAD-双硫氧化还原酶系统
含金属的黄素蛋白脱氢酶数量很多，包括呼吸链中含有NAD（P）H的脱氢酶，其中研究较多者为NADH脱氢酶及琥珀酸脱氢酶，因其与氧化磷酸化有联系。琥珀酸脱氢酶与FAD及2个Fe-S中心偶联，再与辅酶Q相联。NADH-辅酶Q脱氢酶每个FMN有4个Fe-S中心，每个中心有2～4个铁原子，NADH还原黄素蛋白，然后将电子传递到离NAD相近Fe-S中心，再传递到与辅酶Q相近的Fe-S中心，最后传递到辅酶Q上。
另外在线粒体中有溶解的FAD蛋白，它把酰基CoA脱氢酶的氧化作用与辅酶Q的还原联系起来。这种FAD蛋白叫做电子传递蛋白（electron-transferring flavoprotein,ETF）。
5．7．4来源
肠中细菌可以合成维生素B2，但为量不多，主要尚须依赖食物中供给。牛奶、鸡蛋含维生素B2比较丰富，绿色蔬菜中也有，但植物性食品的维生素B2含量不高。我国以植物性食品为主，维生素B2摄取量偏低。维生素B2热较稳定，但在光的影响下，易于破坏。牛奶中的维生素B2暴露在光中，在不正常味道发生前，光分解就已发生。放置在光中4h，维生素B2损失约71%，烹调损失较小，但如将烹调水废弃，溶于水的维生素B2遭到损失。将维生素B2混入食物中，在储藏过程也比较稳定。在室温中，充氨密封条件下，储存1～2年，还能保存50%以上。
5．7．5需要量
（1）营养评价指标 一般仍以尿中维生素B2排出量、红细胞维生素B2含量及红细胞麦胱甘胱还原酶活力等为维生素B2的营养指标，其中较为灵敏者为红细胞麦胱甘肽还原酶。大鼠肝及器官中都有磷吡哆胺氧化酶（pyridoxamine 5'-phosphate oxidase），如大鼠缺乏维生素B2，此酶活力有改变，缺乏4周时达到严重缺乏程度，此酶活力也降至最低值，这个指标仍在动物试验阶段。
（2）需要量 从我国维生素B2需要量的试验结果来看，每日摄取量0.70～1.16mg者，试验期共计10周，舌面乳头渐趋扁平、光滑甚或萎缩，但无其他缺乏症象。摄取量12.53mg组，尿排出量上升，根据其转折点计算相当1.2mg摄取量，所以以此为最低需要量，1.5mg为适宜要量。这与Horwitt综合其他作者之结果是一致的。他认为每日摄取量的0.8～0.9mg2年之久，并无缺乏症象的出现，从尿排出量来看，摄取量1.2mg,维生素B2在组织中可能有少量储存。摄取量0.55～1.10mg·d-1尿中维生素B2排出量为摄取量的10%，每日摄取量1.3mg或更高时，排出量大于20%。
维生素B2的需要量与热量及劳动强度没有关系，但与蛋白质需要量有关系，生长迅速，创伤恢复，怀孕与哺乳期蛋白质需要增加，维生素B2需要量也增加。供应量婴儿每日0.4～0.6mg,儿童0.6～1.2mg，成人1.3～1.7mg，孕妇及乳母1.8～2.0mg。治疗剂量为一次6mg或一次2mg·d-1,每日3次，由于维生素B2不易溶解，如期望治疗效果快一些，可用肌肉注射25mg维生素B2。为了预防我国维生素B2缺乏，以维生素B2月桂酸酯150mg（相当于75mg维生素B2）油针剂肌肉注射，由于释放缓慢，注射一次可维持成人维生素B2正常达2～3月之久。