mini|Poster der U.S. Army von 1941/45, mit dem Armeeköche zur Zubereitung von vitaminreichen („gesundheitsfördernden“) Gerichten angehalten werden sollten Ein Vitamin ist eine organische Verbindung, die ein Organismus nicht als Energieträger, sondern für andere lebenswichtige Funktionen benötigt, die jedoch der Stoffwechsel nicht bedarfsdeckend synthetisieren kann. Vitamine müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, sie gehören zu den essentiellen Stoffen. Pflanzen benötigen normalerweise keine zusätzlichen Vitamine, sie können alle für sie notwendigen organischen Stoffe selbst synthetisieren.
Einige Vitamine werden dem Körper als Vorstufen, sogenannte Provitamine zugeführt, die der Körper dann erst in die Wirkform umwandelt. Man unterteilt Vitamine in fettlösliche (lipophile) und wasserlösliche (hydrophile) Vitamine. Chemisch bilden die Vitamine keine einheitliche Stoffgruppe. Da es sich bei den Vitaminen um recht komplexe organische Moleküle handelt, kommen sie in der unbelebten Natur nicht vor. Vitamine müssen erst von Pflanzen, Bakterien oder Tieren gebildet werden. Namentlich unterschieden werden die Vitamine durch Benennung mit verschiedenen Buchstaben.
Definition und Aufgabe Vitamine sind (im Vitaminhaushalt) an vielen Reaktionen des Stoffwechsels beteiligt. Ihre Aufgabe besteht in einer Regulierung der Verwertung von Kohlenhydraten, Proteinen (umgangssprachlich auch als Eiweiß bezeichnet) und Mineralstoffen, sie sorgen für deren Ab- beziehungsweise Umbau und dienen somit auch der Energiegewinnung. Vitamine beeinflussen das Immunsystem, werden (wie Mineralstoffe) deshalb auch zu den SchutzstoffenWilhelm Stepp: Was leistet die Diät in der modernen Krankenbehandlung. In: Münchener Medizinische Wochenschrift. Band 95, Nr. 1, 2. Januar 1953, S. 25–31 (Vortrag vor den Ärzten Vorarlbergs in Dornbirn am 20. Mai 1952), hier: S. 27. gezählt und sind unverzichtbar beim Aufbau von Zellen, Blutkörperchen, Knochen und Zähnen. Die Vitamine unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Wirkungen.
Bei unterschiedlichen Tieren gelten zum Teil verschiedene Substanzen als Vitamine. So können etwa die meisten Tiere Vitamin C selbst produzieren, anstatt es mit der Nahrung aufnehmen zu müssen. Trockennasenprimaten, zu denen auch Menschen zählen, einige Familien in der Ordnung der Fledertiere und Sperlingsvögel, alle Echten Knochenfische sowie Meerschweinchen können dies nicht, weil ihnen das Enzym L-Gulonolactonoxidase fehlt.G. Drouin, J. R. Godin, B. Pagé: The genetics of vitamin C loss in vertebrates. In: Current genomics. Band 12, Nummer 5, August 2011, S. 371–378, doi:10.2174/138920211796429736. PMID 22294879. .The Natural History of Ascorbic Acid in the Evolution of Mammals and Primates, Irwin Stone, 1972. Somit ist Vitamin C für die meisten Tiere kein Vitamin, sondern ein Metabolit. Katzen benötigen ebenfalls Retinol (oder Vitamin A1), nehmen aber eine Sonderstellung ein, da sie im Gegensatz zu fast allen anderen Tieren β-Carotin nicht in Retinol umwandeln können.James G. Morris: Idiosyncratic nutrient requirements of cats appear to be diet-induced evolutionary adaptations. In: Nutrition Research Reviews. (2002), 15, S. 153–168 Cambridge University Press (Link)
Beim Menschen gilt die oben angegebene Definition für 13 organische Verbindungen. Von diesen können 11 auf keine Weise vom Organismus selbst synthetisiert werden. Cholecalciferol (auch Colecalciferol oder kurz Calciol; Vitamin D3 oder ungenau Vitamin D) kann der Körper selbst herstellen, sofern ausreichend Sonnenexposition besteht. Eigensynthese besteht auch für Niacin, das aus der Aminosäure Tryptophan hergestellt werden kann. Die notwendige Niacinzufuhr richtet sich nach der Menge an zugeführtem Protein und wird damit von den Ernährungsgewohnheiten beeinflusst.
Vitamer Falls innerhalb einer Vitamingruppe unterschiedliche Verbindungen die gleiche biologische Wirkung entfalten, handelt es sich um Vitamere. In der Regel können alle Derivate vom Stoffwechsel ineinander überführt werden, dies ist beispielsweise der Fall für Vitamin B6 oder Vitamin E. Daher wird die unterschiedliche Bioaktivität der Vitamere durch sogenannte „Äquivalentangaben“ vergleichbar gemacht und hat dort die früher gebräuchlichen Internationalen Einheiten ersetzt.
Geschichte + Die Entdeckung der Vitamine und ihr Vorkommen Jahr der Entdeckung Vitamin Isolation aus 1913 Vitamin A Fischleberöl 1918 Vitamin D Fischleberöl 1920 Vitamin B2 (Riboflavin) Eier 1922 Vitamin E Weizenkeimöl 1926 Vitamin B12 (Cobalamin) Leber 1926 Vitamin B1 (Thiamin) Reiskleie 1929 Vitamin K (Phyllochinon) Luzerne 1931 Vitamin B5 (Pantothensäure) Leber 1931 Vitamin B7 (Biotin) Leber 1931 Vitamin C (Ascorbinsäure) Zitrone 1934 Vitamin B6 Reiskleie 1936 Vitamin B3 (Niacin) Leber 1941 Vitamin B9 (Folsäure) Leber
Dass manche Krankheiten durch bestimmte Nahrungsmittel geheilt werden können, war im 16. Jahrhundert, als man diese Tatsache für den Skorbut erkannte, bereits bekannt.Peter Dilg: Vitaminforschung. In: Werner E. Gerabek u. a. (Hrsg.): Enzyklopädie Medizingeschichte. De Gruyter, Berlin / New York 2005, ISBN 3-11-015714-4, S. 1451. Im Jahr 1881 fütterte der russische Arzt und Chemiker Nikolai Lunin Mäuse mit einer künstlichen Mischung aus den separierten damals bekannten Bestandteilen von Milch, nämlich Proteine, Fette, Kohlenhydrate und Salze. Sie starben und Lunin schloss daraus, „dass natürliche Nahrung wie Milch deswegen neben den bisher bekannten Bestandteilen geringe Mengen lebenswichtiger Substanzen enthalten muss“.Sir Frederick Hopkins: Nobel Lecture – The Earlier History of Vitamin Research. 11. Dezember 1929.
Nach dem Lesen eines Artikels des niederländischen Arztes Christiaan Eijkman beschäftigte sich der polnische Biochemiker Casimir Funk 1911 intensiv mit der Isolierung des Wirkstoffes gegen die Vitaminmangelkrankheit Beri-Beri, eine bis dahin unerklärliche neue Krankheit, die in Japan und auf Java auftrat. Eijkman hatte in einem Militärhospital in Batavia beobachtet, dass neben Patienten und Personal auch die Hühner im Hof des Hospitals die Symptome der Krankheit Beri-Beri (zu deutsch: Schafsgang) zeigten. Die Hühner wurden mit demselben weißen, geschälten Reis gefüttert, den auch die Patienten und das Personal zu essen bekamen. Beri-Beri ging mit Lähmungen und Kräfteverlust einher. Diese Krankheit trat erst auf, nachdem man in diesen Ländern europäische Reisschälmaschinen eingeführt hatte. Es wurde eine Mangelkrankheit vermutet. Der japanische Arzt Takaki Kanehiro konnte die Krankheit heilen, indem er dem Reis die entfernte Reiskleie wieder zuführte. Casimir Funk isolierte aus Reiskleie einen Stoff, von dem er sich eine heilende Wirkung gegen die Mangelkrankheit erhoffte. Dieser 1912 von Funk irrtümlich als Beriberi-Vitamin bezeichnete Stoff, abgeleitet von vita (Leben) und Amine, war weder ein Amin, noch wirkte er gegen Beriberi. Auf der Suche nach dem Anti-Beriberi-Faktor, dem Vitamin B1 oder Thiamin, hatte er Nicotinsäure, das Vitamin B3, isoliert. Letzteres ist nutzlos gegenüber Beriberi, zeigte aber bei der Behandlung von Pellagra Wirkung.Karim Bschir: Wissenschaft und Realität. Mohr Siebeck, Tübingen 2012, ISBN 978-3-16-151934-5, S. 14 f.
Die Bezeichnung erwies sich auch für andere Vitamine vom Wortsinn her als falsch, da viele Vitamine keine Aminogruppen besitzen. 1926 wurde das Vitamin B1 (Thiamin) erstmals nach neunjähriger Arbeit von den holländischen Chemikern Barend C. P. Jansen und Willem F. Donath in kristalliner Form aus Reiskleie isoliert. 1932 ermittelte Windaus die elementare Zusammensetzung. 1936 wurde die Struktur von Vitamin B1 etwa gleichzeitig von Adolf Windaus, Richard Kuhn, Robert R. Williams und Rudolf Grewe aufgeklärt. Die Synthese erfolgte 1936 durch Robert R. Williams und 1937 durch Hans Andersag und Kurt Westphal (1936).
Zwischen 1920 und 1980 wurden die für den Menschen heute bekannten 13 VitamineMelanie Königshoff, Timo Brandenburger: Kurzlehrbuch Biochemie. Georg Thieme Verlag, 2012, ISBN 978-3-13-165083-2, S. 163 (). erstmals rein dargestellt. Für diese Vitamine sind inzwischen auch chemische Synthesewege entwickelt worden.
Krankheiten als Folge von Vitaminmangelerscheinungen wurden erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts als solche erkannt. In der Annahme, dass es sich um ernährungsbedingte Krankheiten handele, versuchte man bestimmte Krankheiten wie Beri-Beri, Skorbut und Rachitis zunächst durch Zufuhr entsprechender Nahrungsmittel zu bekämpfen. Nachdem mit Hilfe von Tierversuchen die Hypothese bestätigt werden konnte, dass die Krankheiten durch das Fehlen bestimmter Nahrungsbestandteile verursacht wurden, führten weitere Tierversuche dazu, diese speziellen essentiellen Nahrungsbestandteile und aus diesen schließlich die jeweiligen Vitamine selbst zu isolieren.
1916 hat der amerikanische Biochemiker Elmer McCollum zunächst eine Unterteilung in „fat-soluble A“ und „water-soluble B“ vorgeschlagen, was später in Anlehnung zu Funk zu Vitamin A und B wurde. Später wurde die Bezeichnung neu entdeckter Vitamine mit großen Buchstaben des Alphabets fortgeführt. Somit gab es ein Vitamin A, B, C und D. Anschließend kamen noch die Vitamine E und K hinzu. Bei der Analyse der Nahrung, die Vitamin B enthielt, stellte sich heraus, dass es sich hier um mehr als einen Faktor handelte, der mehrere Symptome ausschalten konnte. Somit sprachen die Biologen von Vitamin B1, B2 usw.
In der Zeit des Nationalsozialismus (1933–1945) förderten die Machthaber in Deutschland die Versorgung der Bevölkerung mit den damals gerade erst entdeckten Vitaminen sehr aktiv. Sie wollten so den „Volkskörper von innen stärken“, weil sie davon überzeugt waren, dass Deutschland den Ersten Weltkrieg auch als Folge von Mangelernährung verloren hatte. In „Vitamin-Aktionen“ wurden Kinder, Mütter, Schwerstarbeiter und Soldaten mit Vitaminen versorgt, insbesondere mit Vitamin C, von dem die Wehrmacht noch 1944 200 Tonnen herstellen ließ.Markus Grill: Vitaminschub für den Volkskörper. Spiegel online, 19. Januar 2012; unter Bezugnahme auf eine im März 2012 erscheinende Habilitationsschrift von Heiko Stoff.
Benennung von Vitaminen Der polnische Biochemiker Casimir Funk nahm an, dass alle lebensnotwendigen Stoffe eine NH2-Gruppe enthielten. Er prägte deshalb 1912 für einen derartigen Ergänzungsnährstoff den Begriff „Vitamin“ (aus lateinisch vita für Leben und amin für stickstoffhaltig bzw. organische stickstoffhaltige VerbindungOtto Westphal, Theodor Wieland, Heinrich Huebschmann: Lebensregler. Von Hormonen, Vitaminen, Fermenten und anderen Wirkstoffen. Societäts-Verlag, Frankfurt am Main 1941 (= Frankfurter Bücher. Forschung und Leben. Band 1), S. 51.Friedrich Kluge, Alfred Götze: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 20. Auflage. Hrsg. von Walther Mitzka. De Gruyter, Berlin / New York 1967; Neudruck („21. unveränderte Auflage“) ebenda 1975, ISBN 3-11-005709-3, S. 822.). Spätere Untersuchungen zeigten aber, dass bei weitem nicht alle Vitamine Amine sind und auch nicht immer Stickstoffatome enthalten. Beispiele hierfür sind das Vitamin A (siehe Retinol) und das Vitamin C (Ascorbinsäure), eine Carbonsäure. Andere, heute weitgehend verschwundene Bezeichnungen für Vitamine waren: Komplettine, Nutramine und akzessorische Nährstoffe oder auch Ergänzungsstoffe, weil die chemisch reinen Fette, Proteine und Kohlenhydrate erst durch das Hinzukommen von Vitaminen (und Mineralstoffen) zu vollwertigen Nährstoffen ergänzt werden.
Der chemische Name eines Vitamins richtet sich nach seiner chemischen Struktur. Bei den Trivialnamen werden Buchstaben verwendet, teilweise kombiniert mit einer Nummer. Lücken in der Buchstabenreihe entstanden unter anderem, weil sich einige der ursprünglichen Isolierungen als nicht einheitliche Substanzen erwiesen und aus der Reihe der Vitamine entfernt wurden. Teilweise gab oder gibt es mehrere Trivialnamen, in der Regel hat sich aber jeweils nur ein Trivialname durchgesetzt.