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维生素B1小史

2017-08-02  爱幻想的...

硫胺素,也即维生素B1,是第一类被发现的水溶性维生素。通过对其一系列的研究,人类又陆续发现合成了各种相关的衍生物,不但奠定了维生素的历史地位,也挽救了成千上万人的性命。

众所周知,硫胺素缺乏容易引起脚气病,可危害神经系统而表现为上升性对称性周围神经炎,出现感觉和运动障碍、肌力下降等症状;或是影响心脏而引发虚弱、疲劳、心悸和气急,严重者可导致心力衰竭或脑部受累而造成死亡。


维生素B1化学结构


硫胺素的发现可以追溯到一百四十年前。

明治时期的日本,脚气病流行于城市里的富裕阶级以及陆海军的年轻士兵群体中,但人们对其病因并无多少了解。因此在当时的学界里混乱地存在着“米食原因说”、“传染病说”、“中毒说”、“营养障碍说”这些带有错误或偏差的理论。


日本脚气病死亡人数趋势图

(↓指开展民众用米检查)


19世纪70年代,刚通过明治维新打了鸡血的日本开始大力发展海军,但水兵队伍中肆虐的脚气病着实影响全军的士气。不过当时军队正在培训初代的海军军医,有个名叫安德森的英国医生是主要负责人,于是日本人就求助安德森,看看能否让洋大人帮着防治一下脚气病。


安德森很自信地告诉他们脚气病是传染性的。


日本人以为然,屁颠屁颠回去按照传染病防治办法整顿军队,然而毫无作用。

1884年,日本军队的一名外科医生高木兼宽终于觉得事有蹊跷,他首先提出,脚气病的发病原因应该与饮食中某物质缺乏有关,而并非此前人们认为的传染性疾病。


高木兼宽


脚气病往往出现在低级士官群体中,低级士官一般吃白米饭为主,而上级军官则吃得更好更杂,所以高木觉得是饮食结构不同影响了糖或者蛋白质摄入量,才导致两个群体的患病率差异。他希望推行兵食改革,让士兵多吃点面包奶酪之类的西餐,补充碳水化合物和蛋白质,预防脚气病发生。

1884年1月15日,海军部以节约经费为理由,否决了给舰船官兵吃西餐的提议。


呵呵,高木一肚子不服气,只好用实验数据说话。


1884年2月3日,载着实习官兵的筑波号练习舰从品川港出发开始远洋航行,高木自出经费,在士兵的食谱中添加了大麦、牛奶、肉、面包以及蔬菜,287天后,为期十个月的航海生活中333名船员仅有16人患上脚气病。

而按照1882年的资料,只把白米饭作为主食,龙骧号军舰上376人在十个月内有169人罹患脚气病,并有25人死亡。


1884年的筑波号军舰航海实验

为日本近代第一次循证医学对照试验


海军部非常一颗赛艇,开始试推行西餐制。


1886年,实验结果出炉,成效可想而知:

正是这有名的航海实验,让高木成为了日本的循证流行病学之父。

不过尽管如此,西餐制还是在1885年被终止了,因为士兵差评如潮,表示面包实在太难吃了,嚷着要吃米饭,于是大家妥协,还是吃麦饭吧。


可惜高木的后续研究没有很好地切中要点。由于他添加了过多的食材种类,最后得出了氮元素的摄入可预防治疗脚气病的错误结论,因此尽管维生素B1已经呼之欲出,但在当时依然不为人所知。

同时,国内医学界普遍不支持高木:“食物没吃好会让人身体虚弱,引起全身各种问题,为啥偏偏就生这么个脚气病?”,而军队也以“麦饭不好消化”为理由开始减少麦饭的供给比例,因此即便是二十年后的1904-1905年日俄战争期间,脚气病在战场上的肆虐又出现了抬头趋势。

不过高木最后还是等来了真相出现的那一天。1905年,一名荷兰军医在米糠及麦子中发现了“抗脚气因子”,得到了世界的公认之后,高木当年做的兵食改革才终于被肯定。高木也因此被授予男爵爵位,人们常戏称他为“麦饭男爵”。


上面提到的荷兰军医名叫克里斯蒂安・艾克曼(1858-1930),他在1897年发现那些用煮熟精白米喂养的鸡都出现了麻痹瘫软症状,并把原因指向了精制大米。


发生脚气病症状(表现为角弓反张)的鸽子


通过类比研究脚气病,他认为此病是由于大米胚乳中有神经毒性物质,而原本外层的糠皮则含有保护因子。被抛光的大米失去了糠皮的解毒效果,这才造成毒物累积引起疾病。


克里斯蒂安・艾克曼


1901年,艾克曼的一名助手格林斯终于正确地将理论扳回正轨上来:大米的外层糠皮含有一种必需营养素,在碾摩精制过程中会将其除去。

由于艾克曼的研究推动了维生素的发现,他幸运地获得了1929年的诺贝尔生理与医学奖。


提及这个与维生素有关的诺贝尔奖,日本人表示又是一肚子气。

1910年6月14日,东京化学会举办了“大米作为食品的价值与动物脚气样疾病相关性研究”报告会,会上提出“白米饲育家鸡和鸽子可出现脚气样症状而死亡”、“米糠和麦子含有预防治疗脚气的成分”、“精米与糙米相比缺乏许多成分”等几个要点。

与会的有一名东京帝国大学农科学教授,名为铃木梅太郎,他对米糠中这种神奇的成分产生了浓厚的兴趣,便开始致力于此物质的提取。


1910年12月13日,铃木在东京化学会进行了报告,次年1月在东京化学会志中刊载了一篇论文,提到“从米糠中获得了一种有效成分”,即为后来的维生素B1。铃木在论文中不仅特别强调这种有效成分是抗脚气因子,而且还借水稻学名“oryza”将其命名为“稻素(oryzanin)”,并指出这是人和动物生存不可或缺的一种未知的营养素。


第一位提取出稻素(即后来的维生素B1)

的铃木梅太郎


就在铃木自信满满地将论文准备公诸于世之时,令人啼笑皆非的事情发生了。


原来,铃木委托他人将此篇论文翻译成德语后再发表,然而不知是有意还是无意,译者并没有翻译“这是一种新的营养素”这句话,将铃木原本表达内容的重中之重完全抹杀。所以,铃木的这篇论文中提及的稻素(oryzanin)并没有在世界上引起多大的反响,即便他是维生素B1的第一发现人,有很大的可能问鼎诺贝尔奖,也并无卵用,最终铃木的贡献在日本国内也不怎么出名。


铃木没能红起来,他的风光全被一个波兰人抢去了。


就在同年,也即1911年,波兰生化学家芬克也从米糠中提炼出了一种抗神经炎性物质,因其含有氨基结构(amino),便将其命名为“vitamine”,后来将末尾的“e”去掉,便是我们现在熟悉的单词与必需成分——维生素。

1926年,荷兰化学家詹森与他的合伙人杜纳特分离提纯,得到了维生素B1的结晶体。1934年,美国化学家威廉姆阐释了其分子结构,并于两年后成功得到了人工合成的维生素B1。

从人们意识到维生素B1的存在,到最后人工合成,大约用了40年的时间。


说起来,日本作为深受脚气病威胁的国家,本有足够的时间和机会去研究发现其中的原因与关键的硫胺素,但1905-1945年间,这个国家则是完全被维生素B1玩弄于股掌之间,像无头苍蝇一样飞不出脚气病的怪圈。

1890年确立的海军食粮供给条例规定,军队主食为麦饭。但麦饭口感实在不佳,而且不好消化,于是军队妥协着开始增加米饭的供应比例。随后这一比例逐渐增加,而1915年高木兼宽下台后,接任的海军省医务局长本多忠夫对西洋医学嗤之以鼻,麦饭越来越不受人待见,2年后,麦饭在主食中的比例已经降到25%以下,而海军脚气病患病人数也在此时急剧上升。

1921年,海军设置兵食研究调查委员会,开展针对脚气病防治的军粮配置研究。通过调查,海军士兵对麦饭十分反感,而生鲜食物的长期保质又非常困难,最后研究决定将海军主食改换为未经完全精制的胚芽米。

1933年,胚芽米食的推行工作全面展开。但是很快就有弊端浮现。由于胚芽米在受潮后容易霉变,因此在炎热的夏天,胚芽米的储存成了一大问题,军粮改革几乎没有任何效果,脚气病再度肆虐。

舰船上的海军,一面饱受脚气病之苦痛,另一方面则把军队强制配置却又不得人心的麦饭和面包作死地丢进了大海。


“军人怎么能吃面包呢!”从舰艇上被丢掉的面包一层层浮在港口的水面上


在1937-1941年日军侵华战争达到高峰期间,海军每年的新增患病数从来没有低于1000人,而在1941年末太平洋战争开始后,在当年变本加厉地攀升到了3079人。


鉴于日本人当时的喜米厌麦的食物结构与疯狂发动战争的行径,脚气病的发生流行理所当然。

不过现在想来。脚气病的发生无疑拖累了日军的侵略步伐,倒也算是在历史进程上贡献了不少的正义力量。



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