ویتامین ب۱۲ (B12)
ساختار و خصوصیات عمومی
ویتامین ب۱۲ (B12) اصطلاح عمومی برای گروهی از ترکیبات دارای فعالیت ویتامینی شبیه به سیانو کوبالامین است. این ترکیبات کرینوئیدی بوده و دارای ساختار تتراپیرولی می باشد که در این ساختار یک یون کبالت توسط چهار نیتروژن پیرولی شلاته شده است. پنجمین پیوند کووالانسی دو قطبی متصل به مونوکسید کربن با یک نیتروژن از نیمه دی متیل بنزیمیدازول می باشد در حالی که ششمین جایگاه ممکن است توسط سیانید، یک گروه ۵ ‘- دزوکسی آدنوزیل، یک گروه متیل، آب و یون هیدروکسیل یا سایر لیگاندها مانند نیتریت، آمونیاک یا سولفیت اشغال گردد. سیانوکوبالامین، شکلی مصنوعی از ویتامین ب۱۲ است که در غنی سازی مواد غذایی و مکمل های تغذیه ای مورد استفاده قرار گرفته است و دارای پایداری عالی بوده و به آسانی در بازار در دسترس می باشد. اشکال کوآنزیمی ویتامین ب۱۲، متیل کوبالامین و ۵’- دزوکسی آدنوزیل کوبالامین هستند.
متیل کوبالامین به صورت کوآنزیمی در انتقال یک گروه متیل (از ۵-متیل تترا هیدروفولات) در سنتز متیونین نقش ایفا می کند در حالی که ۵′- دزوکسی آدنوزیل کوبالامین به عنوان کوآنزیم در یک واکنش باز آرایی آنزیمی که به وسیله متیل مالونیل کوآنزیم آ موتاز کاتالیز می شود نقش ایفا می کند. میزان سیانوکوبالامین به طور طبیعی در غذا صفر یا بسیار کم است. در واقع، شناسایی اصلی ویتامین ب۱۲ به عنوان سیانوکوبالامین شامل شکل گیری آن به عنوان یک روش جداسازی مصنوعی می باشد. سیانوکوبالامین در حالت کریستالی و در محلول رنگ مایل به قرمز دارد. این رنگ ممکن است محدودیت هایی در اضافه کردن سیانوکوبالامین به برخی غذاهای خاص ایجاد نماید (مانند نان سفید).
بر خلاف دیگر ویتامین ها که عمدتاً در گیاهان سنتز می شوند، کوبالامین ها تنها با بیوسنتز میکروبی تولید می شوند. گزارش شده است که برخی حبوبات مقادیر کمی ویتامین ب۱۲ را که توسط باکتری های در ارتباط با ندول ریشه تولید شده اند جذب می نمایند ولی میزان کمی وارد دانه ها می شود. اکثر غذاهای مشتق شده از گیاهان عاری از ویتامین ب۱۲ (B12) هستند مگر آلوده به مواد مدفوعی مانند کود شده باشند. ویتامین ب۱۲ در بیش تر بافت های حیوانی عمدتاً شامل اشکال کوآنزیمی، متیل کوبالامین، ۵′- دزوکسی آدنوزیل کوبالامین و آکوا کوبالامین می باشد.
در حدود ۲۰ آنالوگ طبیعی از ویتامین ب۱۲ شناخته شده است. برخی از این ها در پستانداران هیچ گونه فعالیت بیولوژیکی ندارد، در حالی که سایر آن ها حداقل تا حدودی فعالیت ویتامینی از خود نشان می دهند اما اغلب مقدار ناچیزی جذب می شود.
پایداری و طرق تخریب ویتامین ب ۱۲
در بسیاری از شرایط پروسس، حفظ و نگهداری مواد غذایی، اتلاف قابل توجه ویتامین ب۱۲ پایین می باشد. گزارش شده است که سیانوکوبالامین اضافه شده به محصولات غلات صبحانه به طور میانگین متحمل از دست دادن ۱۷ درصد در طی فرآیند می شود، به علاوه ۱۷ درصد دیگر نیز در طی ذخیره سازی به مدت ۱۲ ماه در دمای محیط از دست می رود. در مطالعات انجام شده بر روی پروسس های شیر مایع، مقدار حفظ شده متوسط در روش پاستوریزاسیون ۹۶ درصد و در روش استریلیزاسیون بیش از ۹۰ درصد بوده است. اگرچه نگهداری شیر در یخچال تاثیر کمی بر روی حفظ ویتامین ب۱۲ دارد، اما نگهداری شیر استریلیزه در دمای محیط تا ۹۰ روز باعث از دست رفتن تصاعدی این ویتامین می شود که می تواند به ۵۰ درصد میزان اولیه برسد.
استریلیزاسیون شیر به مدت ۱۳ دقیقه در دمای ۱۲۰ درجه سانتی گراد گزارش شده است که باعث از بین رفتن ۷۷ درصد ویتامین ب۱۲ می شود، و غلظت قبلی (همان طور که در تولید شیر تبخیر شده است) منجر به اتلاف شدید آن می شود. این موضوع نشان دهنده پتانسیل قابل توجه اتلاف ویتامین ب۱۲ در طی حرارت دهی طولانی مدت مواد غذایی در pH خنثی یا نزدیک به خنثی است. نشان داده شده است که حرارت اجاق معمولی برای تهیه غذا ۷۹ تا ۱۰۰ ویتامین ب۱۲ را حفظ می نماید.
مدت های طولانی است که اسید آسکوربیک به عنوان عاملی جهت سرعت بخشیدن به تخریب ویتامین ب۱۲ شناخته شده است، اگرچه این موضوع ممکن است در عمل اهمیت کمی داشته باشد زیرا غذاهایی که حاوی ویتامین ب۱۲ هستند دارای مقادیر قابل توجهی اسید آسکوربیک نمی باشند. داگلاس و همکاران اثر استفاده از آسکوربات و اریتوربات در محلول های عمل آوری را در گوشت ران خوک مورد بررسی قرار دادند و مشاهده کردند که این ترکیبات هیچ اثری بر حفظ ویتامین ب۱۲ ندارد. تیامین و نیکوتامید در محلول می توانند تخریب ویتامین ب۱۲ را تسریع نمایند ولی ارتباط این پدیده با غذاها نامشخص می باشد.
مکانیسم تخریب ویتامین ب۱۲ به طور کامل شناخته نشده است که از دلایل آن می تواند پیچیدگی مولکول و غلظت بسیار پایین آن در غذاها باشد. از تخریب فوتوشیمیایی کوآنزیم های ویتامین ب۱۲، آکوا کوبالامین حاصل می شود. چنین واکنشی با مطالعات تجربی عملکرد و متابولیسم ب۱۲ تداخل دارد، اما این تبدیل هیچ تاثیری بر روی فعالیت کل ویتامین ب۱۲ غذاها ندارد زیرا آکوا کوبالامین فعالیت ویتامین ب۱۲ را حفظ می نماید. بیش ترین پایداری کل ویتامین ب۱۲ در pH 4 تا ۷ می باشد. در معرض اسید بودن باعث حذف هیدرولیتیک نیمه نوکلئوتیدی می شود و همچنین در شرایط اسیدی تکه تکه شدن ها نیز افزایش می یابد. همچنین در شرایط اسیدی یا بازی قرار گرفتن منجر به هیدرولیز آمیدها شده و به طور بیولوژیک مشتقات اسید کربوکسیلیک غیر فعال ویتامین ب۱۲ حاصل می نماید.
تبدیل های بین کوبالامین ها می تواند از طریق لیگاند باند شده به اتم مونوکسید کربن به وقوع پیوندد. برای مثال، یون های بی سولفید باعث تبدیل آکوا کوبالامین به سولفیتوکوبالامین می شود در حالی که واکنش های مشابه ای ممکن است منجر به تشکیل کوبالامین های جایگزین شده با یون های هیدروکسیل، نیتریت و آمونیاک شوند. این واکنش ها تاثیر کمی بر روی فعالیت ویتامین ب۱۲ غذا دارند.
فراهم زیستی
در مورد فراهم زیستی ویتامین ب۱۲ بررسی های گسترده ای در زمینه تشخیص کمبود ویتامین ب۱۲ وابسته به سوء جذب شده است. اثر ترکیب غذا بر فراهم زیستی ویتامین ب۱۲ کم تر شناخته شده است. برخی مطالعات نشان داده اند که پکتین و احتمالاً صمغ های مشابه، فراهم زیستی ویتامین ب۱۲ در موش را کاهش می دهند، با این وجود اهمیت این اثر در انسان هنوز نامشخص است. اگرچه کمی ویتامین ب۱۲ در بسیاری از گیاهان وجود دارد، انواع خاصی از جلبک ها حاوی مقادیر قابل توجهی از این ویتامین می باشند. لازم به ذکر است جلبک ها به عنوان یک منبع ویتامین ب۱۲ توصیه نمی شوند زیرا فراهم زیستی آن ها بسیار پایین است.
نشان داده شده است که در انسان عادی جذب ویتامین ب۱۲ از تخم مرغ کم تر از نصف آن از سیانوکوبالامین در فقدان غذا می باشد. نتایج مشابهی در مورد فراهم زیستی ویتامین ب۱۲ در ماهی و گوشت های مختلف به دست آمده است، مثلاً برخی افراد کمی دچار کمبود ویتامین ب۱۲ هستند که به دلیل هضم ضعیف و آزادسازی ناقص کوبالامین از ماتریکس غذا است حتی اگر آن ها به طور طبیعی ترکیب خالص را جذب نمایند.
روش های تحلیلی
غلظت ویتامین ب۱۲ در غذا در درجه اول توسط روش های رشد میکروبیولوژیک با استفاده از لاکتوباسیلوس لیشمانی یا به وسیله روش های اتصال رادیولیگاند تعیین می گردد. اگرچه برخی اشکال ویتامین ب۱۲ را می توان توسط کروماتوگرافی جدا نمود، روش HPLC برای آنالیز غذا به آسانی مناسب نیست که به دلیل غلظت های معمولاً بسیار پایین ویتامین می باشد. انواع قدیمی روش های اتصال رادیولیگاند برای ویتانین ب۱۲ در غذاها و نمونه های بالینی اغلب دقیق نمی باشند زیرا پروتئین اتصالی به کار گرفته شده می تواند همان طور که به آنالوگ های غیر فعال بیولوژیکی اتصال می یابد به فرم فعال ویتامین ب۱۲ متصل شود. ویژگی چنین روش هایی تا حد زیادی بهبود یافته است که این کار از طریق استفاده از یک ویتامین ب۱۲ متصل به پروتئین (معمولاً با منشاء خوکی) انجام شده که برای اشکال به طور بیولوژیک فعال ویتامین اختصاصی است. روش های میکروبیولوژیکی با لاکتوباسیلوس لیشمانی، اگر نمونه ها حاوی غلظت بالای دزوکسی ریبونوکلئوتیدها باشند ممکن است دچار مداخله گردند.
نمونه های غذا معمولاً توسط هموژنیزاسیون در یک محلول بافری و به دنبال آن انکوباسیون در دمای بالا (حدود ۶۰ درجه سانتی گراد) در حضور پاپایین و سیانید سدیم تهیه می گردند. این درمان اَشکال متصل به پروتئینِ ویتامین ب۱۲ را آزاد ساخته و تمامی کوبالامین ها را به فرم سیانوکوبالامین با پایداری بیش تر تبدیل می سازد. به علاوه تبدیل به سیانوکوبالامین کارایی روش ها را بهبود می دهد که ممکن است در پاسخ به اشکال مختلف ویتامین، متفاوت باشد.