Didaktik der Chemie / Universität Bayreuth

Stand: 06.09.17


Ausgewählte Vitamine der B-Gruppe

Vortrag von Alexandra Bauer und Helena Hermann im Rahmen der "Übungen im Vortragen mit Demonstrationen - OC", SS 2010 bzw. SS 2015


Gliederung:


Einführung: Eltern und Großeltern bestehen gerne darauf, dass der Nachwuchs viel Obst isst. Dabei greift man als Kind doch viel lieber zur Schokolade oder bunten Gummibärchen. Doch die Eltern pflegen dann zu sagen: "Süßigkeiten haben doch keine Vitamine. Vitamine braucht der Körper, damit er gesund und widerstandsfähig bleibt. Nur wenn du Vitamine zu dir nimmst, bist du fit und leistungsfähig in der Schule." Doch das allein reicht als Argument oft nicht aus, um den Kindern Obst schmackhaft zu machen. Dennoch ist heutzutage Vitaminmangel in den westlichen Industrienationen sehr selten und eher auf Fehlfunktionen im Körper der Betroffenen zurück zu führen. Spielt also Obst gar nicht so eine wichtige Rolle bei der täglichen Zufuhr von Vitaminen für uns?


Abb. 1: Frisches Obst hilft uns gesund zu bleiben


1 Vitamine

Vitamine sind essenzielle, organische Substanzen, die zur Aufrechterhaltung der Gesundheit notwendig sind und mit der Nahrung zugeführt werden müssen. Sie übernehmen im Stoffwechsel katalytische oder steuernde Funktionen, wobei jedes Vitamin bestimmte Aufgaben erfüllt, welche von einem anderen Vitamin nicht in gleicher Weise ausgeübt werden können. Zudem werden sie in fett- und wasserlösliche Vitamine unterteilt:

  • Wasserlösliche Vitamine: 8 B-Vitamine (Vitamin B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9, B12); und Vitamin C

  • Fettlösliche Vitamine: Vitamin E, D, K, A (Eselsbrücke: "EDeKA")


2 Thiamin - Vitamin B1


Abb. 2: Strukturformel von Thiamin

Hierbei handelt es sich um ein farbloses Pulver mit einem schwachen, aber charakteristischen Geruch. Thiamin besteht aus zwei Ringsystemen, nämlich einem Pyrimidin- und einem Thiazolring, die durch eine Methylenbrücke miteinander verbunden sind. Eine wichtige Rolle spielt Thiamin im Kohlenhydratstoffwechsel.

Mangelerscheinungen und Vorkommen [1], [2]:

  • Eine klassische Mangelerscheinung ist die BeriBeri-Krankheit. Symptome hierfür sind Teilnahmslosigkeit sowie Muskellähmungen.

  • Veränderung des Elektrokardiogramms bis hin zum akuten Herz-Kreislauf-Versagen

  • Koordinationsstörungen.

  • Psychische Veränderungen wie Konzentrationsmangel, Reizbarkeit und Depressionen. Daher wird Thiamin auch umgangssprachlich "Stimmungsvitamin" genannt.

Der Bedarf an Thiamin liegt zwischen 1,0-1,3 mg [3] pro Tag und kann durch den Verzehr von tierischem Muskeleiweiß, sowie Weizenkeimen, Sonnenblumenkernen und Sesam gedeckt werden. Nur 4-6% (Obst) und 7-10% (Gemüse) der Thiaminzufuhr kommen aus pflanzlichen Quellen. Zum Vergleich: Durch tierische Nahrungsmittel werden rund 50% gedeckt [2].

Thiamin-Killer:

  • Thiamin ist hitzeempfindlich und kann somit durch das Kochen zerstört werden.

  • Auch Alkohol zerstört Thiamin. Bei Alkoholabhängigen tritt dann eine so genannte Polyneuropathie auf, wobei das Nervensystem massiv geschädigt vorliegt und sich zunächst in tauben Zehen und Fingern äußert.


3 Riboflavin - Vitamin B2


Abb. 3: Strukturformel von Riboflavin

Hierbei handelt es sich um ein orange-gelbes Pulver. Chemisch gesehen ist es ein 7,8-Dimethyl-10-D-ribityl-isoalloxazin.  Wichtige Derivate des Riboflavins sind Flavin-Mono-Nucleotid (FMN) und Flavin-Adenin-Dinucleotid (FAD), die als Elektronenüberträger in der Atmungskette eine wichtige Rolle spielen.

Mangelerscheinungen und Vorkommen [1], [2]:

  • Wegen der Vielseitigkeit von Riboflavin sind beim Mangel Störungen im Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Proteinen und Lipiden die Folge.

  • Als typisch gelten Veränderung an den Schleimhäuten und der Haut im Mundbereich.

  • Lichtüberempfindlichkeit ist eine weiteres Symptom.

  • Hinzu kommen Wachstumsstörungen. Aus diesem Grund wird es umgangssprachlich auch "Wachstumsvitamin" genannt.

Laut Gesellschaft für Ernährung in Deutschland liegt der Tagesbedarf bei 1,0-1,4 mg [3]. Neurologen empfehlen eine Tablette zu 1000 mg Riboflavin am Tag zur Prophylaxe gegen Migräne.

Natürlich kommt auch Riboflavin vor allem in Lebensmitteln tierischer Herkunft vor, zum Beispiel in Rinderleber und Milchprodukten. Aber auch Vollkornprodukte bilden reichhaltige Quellen. Auch im Falle von Riboflavin ist dessen Zufuhr hauptsächlich gedeckt durch tierische Nahrungsmittel [2].

Riboflavin-Killer:

  • Riboflavin wird durch Alkohol zerstört.

  • Zudem wird Riboflavin durch regelmäßige Einnahme von bestimmten Medikamenten, wie zum Beispiel Antidepressiva, zerstört.


4 Nicotinsäureamid und Niacin - Vitamin B3

Abb. 4: Strukturformel von Niacin und Nicotinsäureamid Abb. 5: Strukturformel von Nicotinsäureamid

Als Vitamin wirksam sind zwei Formen, nämlich Nicotinsäureamid und Niacin (Nicotinsäure). Niacin kann im Körper aus über die Nahrung aufgenommenem Tryptophan synthetisiert werden. Niacin ist ein Bestandteil der Coenzyme NAD und NADPH, während Nicotinsäureamid Bestandteil von NAD+ und NADP+ ist. Die Synthese von NAD und NADP findet in der Leber statt.

Mangelerscheinungen und Vorkommen [1], [2]:

  • Pellagra (Hautdefekte, Erbrechen, Zungenentzündung) und Störungen des ZNS.

Der Bedarf an Nicotinsäureamid liegt bei 12-15 mg [3] pro Tag.

Hauptsächlich kommt Nicotinsäureamid in tierischen Organen, Getreide und Pilzen vor. Eier und Milch weisen niedrige Konzentrationen von Niacin, jedoch hohe Konzentrationen an Tryptophan auf. In Getreideprodukten liegt das Niacin gebunden vor und ist für den menschlichen Körper schlecht verfügbar. Dieser Verbund kann allerdings durch Zubereitung (Rösten) gelockert werden, was die Bioverfügbarkeit steigern kann. Auch Gemüse und Obst ist zum Teil reich an Niacin. Kaffeeliebhaber können aufatmen: Eine Kaffeetasse enthält rund 1-2 mg an Nicotinsäure [2].


5 Pyridoxal, Pyridoxamin, Pyridoxin - Vitamin B6

Abb. 6: Strukturformel von Pyridoxin Abb. 7: Strukturformel von Pyridoxal Abb. 8: Strukturformel von Pyridoxamin

Vitamin B6  ist eine Sammelbezeichnung für eine Gruppe von Pyridin-Derivaten, die sich in ihrer Struktur sehr ähneln. Dazu gehören Pyridoxin (Pyridoxol), Pyridoxal und Pyridoxamin.  Vitamin B6, sowie seine phosphorylierten Metabolite (Pyridoxin-P, Pyridoxal-P und Pyridoxamin-P) sind wichtig für den Aminosäure-Stoffwechsel unseres Körpers. Pyridoxal-P und Pyridoxamin-P fungieren als Cofaktoren von Enzymen, die Transaminierungen, Aminosäure-Decarboxylierungen und Aminosäure-Racemisierungen katalysieren [4].

Mangelerscheinungen und Vorkommen [1], [2]:

  • Eine Avitaminose ist sehr selten. Es treten sonst Störungen des Proteinaufbaus  auf, was zu Wachstumsstörungen und Störungen der Immunmechanismen führt.

  • Zuvor macht sich ein Mangel durch verminderte Konzentration und verschlechterte Stimmungslage bemerkbar.

Vitamin B6 kommt  reichlich vor in Schweinefleisch, Hühnereiern, Schweineleber und Hefe. Außerdem in Vollkornprodukten. Pyridoxal und Pyridoxamin sind die Hauptformen in Lebensmitteln tierischer Herkunft, während Pyridoxin  das Äquivalent in Gemüse und Früchten darstellt. Der Tagesbedarf liegt bei 1,1-1,4 mg [3] pro Tag.

Vitamin B6-"Killer":

  • Wie bereits bei Thiamin wirken sich Rauchen, Stress und Alkohol negativ auf den Vitamin B6-Haushalt aus.

  • Auch bei der Einnahme der Anti-Baby-Pille sollte auf eine ausreichende Versorgung geachtet werden [5].


6 Biotin - Vitamin B7

Abb. 6: Strukturformel von Biotin.

Die Formel von Biotin besitzt drei chirale C-Atome und daher 23 = 8 Isomere. Jedoch ist nur eine einzige ist als Vitamin wirksam und natürlich vorkommend.

Früher wurde Biotin als Hautvitamin bezeichnet, da die Verschlechterung des Hautbildes ein wesentliches Merkmal bei Biotinmangel ist. Heute bezeichnet man es immer noch als das Schönheitsvitamin und zahlreiche Biotinpräparate werben für schönere Haare, stärkere Nägel und ein glattes Hautbild. Biotin dient im Körper als Coenzym von Carboxylasen (Enzyme die CO2 übertragen). Die Schlüsselreaktion ist die Carboxylierung vom Acetyl-Coenzym-A für den Aufbau von Fettsäuren. Darüber hinaus ist Biotin beteiligt an körpereigenem Aufbau von Methionin, Isoleucin, Threonin und Valin.

Mangelerscheinungen und Vorkommen [1], [2]:

Sehr selten sind Hautverschlechterung (Dermatitis), Müdigkeit, Schlafstörungen. Biotin kommt ubiquitär in unterschiedlichen Mengen vor. Die Mengen reichen von 100 µg/100g in der Leber bis 0,5 µg/100 mg in frischem Apfelsaft [3]. Es kann frei oder an Proteine gebunden vorliegen. Bei Obst, Gemüse und Getreide sind deshalb proteinreiche Pflanzen zu bevorzugen (Hülsenfrüchte, Nüsse,  Reis).


Abschluss: Es hat sich erwiesen, dass unsere Erziehungsberechtigten nicht ganz Unrecht hatten: Obst und Gemüse liefern außer den Vitaminen auch Ballaststoffe und sekundäre Pflanzenstoffe, die für die Ernährung sehr wertvoll sind. Für die Leistungsfähigkeit sind aber die Vitamine der B-Gruppe entscheidend und diese finden sich vor allem in Lebensmitteln tierischer Herkunft. Vitamine der B-Gruppe sind daher besonders wichtig, wenn es darum geht, aufmerksam und fit im Kopf zu bleiben. Ist man unterversorgt, so hat dies Müdigkeit und Kopfschmerz zur Folge. Ein Mangel der Vitamine der B-Gruppe hat zwar selten akute, aber durchaus ernstere längerfristige Folgen. Um gesund zu bleiben gilt deshalb nach wie vor: Eine vielseitige Ernährung ist ein Muss.


Literatur:

  1. Reinhard Matissek, Werner Baltes, Lebensmittelchemie, 8. Auflage, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 2016

  2. Hans K. Biesalski, Jürgen Schrezenmeir, Peter Weber und Hubert E. Weiß, Vitamine: Physiologie, Pathophysiologie, Therapie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1997

  3. http://www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/  (3.09.2017), die Werte beziehen sich auf Erwachsene ab 19 Jahren. Für Schwangere und stillende Mütter können die Werte abweichen

  4. Peter Nuhn, Naturstoffchemie - mikrobielle, pflanzliche und tierische Naturstoffe, 4. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2006  

  5. https://www.fitundgesund.at/die-groessten-vitamin-und-mineralstoffraeuber-artikel-1610 (3.09.2017)

  6. http://www.spektrum.de/lexikon/biochemie/nicotinsaeureamid/4284 (3.09.2017)

  7. http://www.spektrum.de/lexikon/biochemie/pyridoxin/5228 (3.09.2017)

  8. http://www.spektrum.de/lexikon/biochemie/biotin/834 (3.09.2017)


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