Vitamines

Hoe zijn vitamines "ontdekt"? Hoe worden vitamines "gedetecteerd" en bepaald? * Kan je een volledige lijst geven van vitamines? 

Het "ontdekken" van vitamines is een fascinerend verhaal van medische observatie, hypotheses, en uiteindelijk wetenschappelijke isolatie en identificatie van specifieke verbindingen. Het was geen enkel moment van ontdekking, maar eerder een geleidelijk proces.

Hoe zijn vitamines "ontdekt"?

De geschiedenis van de vitamine-ontdekking is nauw verbonden met de observatie van ziekten die niet veroorzaakt werden door bacteriën (zoals veel ziekten in die tijd wel werden), maar door een tekort aan iets in de voeding.

1. Vroege observaties en empirische kennis:
   
   

   • Al in de oudheid waren er observaties van ziekten zoals scheurbuik (bij zeelieden) en beriberi (in Azië), die verband hielden met voeding. Men wist bijvoorbeeld dat citroenen en limoenen scheurbuik konden voorkomen, hoewel men de exacte reden niet kende.

   • De "Engelse ziekte" (rachitis) in de 19e eeuw, vooral in geïndustrialiseerde steden, werd aanvankelijk geassocieerd met voedingstekorten en later met een gebrek aan zonlicht.

2. De rol van Nederlandse wetenschappers:
   
   

   • Een cruciale stap werd gezet door de Nederlandse arts Christiaan Eijkman in Nederlands-Indië in de late 19e eeuw. Hij observeerde dat kippen die gepelde rijst aten beriberi ontwikkelden, terwijl kippen die ongepelde rijst aten dit niet kregen. Eijkman dacht aanvankelijk aan een bacterie, maar zijn assistent Gerrit Grijns kwam met het revolutionaire idee dat er een onbekende stof in de rijstvliesjes zat die de ziekte voorkwam. Grijns wordt vaak beschouwd als de ware bedenker van de "vitaminetheorie". Eijkman ontving later, in 1929, de Nobelprijs voor zijn werk aan beriberi en vitamines, hoewel hij lang sceptisch bleef over Grijns' theorie.

3. Casimir Funk en de term "vitamine":
   
   

   • De Poolse scheikundige Casimir Funk introduceerde in 1912 de term "vitamine". Hij combineerde "vita" (Latijn voor leven) met "amine" (omdat hij dacht dat deze stoffen stikstofatomen bevatten, wat later niet voor alle vitamines bleek te kloppen). Hij isoleerde de anti-beriberi factor uit rijstzemelen en noemde het "vitamine".

4. Isolatie en identificatie:
   
   

   • Na Funk's werk volgde een periode van intensief onderzoek, waarbij verschillende vitamines werden geïsoleerd en hun chemische structuren werden vastgesteld. Dit gebeurde vaak door te observeren welke voedingsmiddelen specifieke ziekten konden genezen en vervolgens de actieve component te isoleren.

   • In 1926 slaagden twee Nederlandse artsen erin vitamine B1 te isoleren, wat het bestaan van vitamines definitief bewees.

Kortom, de ontdekking van vitamines was een resultaat van de combinatie van klinische observaties van voedingsgerelateerde ziekten, de ontwikkeling van hypothesen over essentiële voedingsfactoren en uiteindelijk de chemische isolatie en karakterisering van deze factoren.

Hoe worden vitamines "gedetecteerd" en bepaald?

De detectie en bepaling van vitamines, zowel in voedsel als in biologische monsters (zoals bloed of urine), is cruciaal voor voedingswetenschap, klinische diagnostiek en kwaliteitscontrole. Er zijn verschillende analytische methoden, variërend in complexiteit en gevoeligheid:

1. Biologische testen (historisch): Vroeger werden vitamines vaak bepaald met biologische testen, waarbij proefdieren (bijv. ratten, kippen) een dieet kregen met een tekort aan een specifieke vitamine. De groei of het herstel van de ziekte na toediening van een te testen stof gaf een indicatie van de vitamineactiviteit. Deze methoden zijn tijdrovend, kostbaar en minder precies dan moderne methoden.
   
   

2. Microbiologische testen: Sommige vitamines zijn essentieel voor de groei van specifieke micro-organismen. Door de groei van deze micro-organismen in aanwezigheid van een monster te meten, kan de concentratie van de vitamine worden bepaald. Dit is vooral nuttig voor B-vitamines.
   
   

3. Fysisch-chemische methoden (modern): Dit zijn de meest gebruikte en nauwkeurige methoden:
   
   

   • High-Performance Liquid Chromatography (HPLC): Dit is een van de meest gangbare methoden. De vitamine wordt gescheiden van andere componenten in het monster door een kolom en vervolgens gedetecteerd met behulp van UV-vis (*), fluorescentie of massaspectrometrie. Dit maakt zowel kwalitatieve (identificatie) als kwantitatieve (hoeveelheid) bepaling mogelijk.

   • Gaschromatografie (GC): Voor sommige vluchtige vitamines, of vitamines die kunnen worden omgezet in vluchtige derivaten, kan GC worden gebruikt. Vaak gecombineerd met massaspectrometrie (GC-MS).

   • Spectrofotometrie: Sommige vitamines absorberen licht bij specifieke golflengten, wat kan worden gebruikt om hun concentratie te bepalen.

   • Enzymatische methoden: Specifieke enzymen worden gebruikt om een reactie te katalyseren waarbij de vitamine betrokken is. De verandering in concentratie van een reactant of product wordt gemeten.

   • Immunologische methoden (bijv. ELISA): Antilichamen die specifiek binden aan een vitamine kunnen worden gebruikt om de vitamine te detecteren en te kwantificeren. Dit wordt vaak gebruikt in klinische laboratoria voor bloedtesten.

   • Massaspectrometrie (MS): Vaak gekoppeld aan chromatografische methoden (LC-MS, GC-MS), biedt MS een zeer hoge gevoeligheid en specificiteit voor de identificatie en kwantificatie van vitamines, zelfs bij zeer lage concentraties.

Voor bepaling van de vitamine status in het lichaam: Naast de hierboven genoemde methoden om vitamines in voedsel of supplementen te meten, worden voor het bepalen van de vitamine status in het lichaam vaak bloed- of urinemonsters geanalyseerd. Hierbij worden de concentraties van de vitamine zelf of van specifieke metabolieten gemeten die indicatief zijn voor de vitaminevoorraad. Voorbeelden zijn 25-hydroxyvitamine D voor vitamine D-status of homocysteïne en methylmalonzuur voor vitamine B12-status.

Volledige lijst van vitamines

Er zijn 13 erkende vitamines, onderverdeeld in vetoplosbare en wateroplosbare vitamines.

Hebben de letters waarmee vitamines worden aangeduid een specifieke betekenis of zijn ze bijvoorbeeld gewoon chronologisch toegekend? 

De letters waarmee vitamines worden aangeduid, zijn primair chronologisch toegekend op basis van hun ontdekking, maar er is ook een mate van systematisering en reorganisatie door de jaren heen geweest.

Hier is een uitsplitsing:

• Chronologische toekenning: De eerste ontdekte vitamines kregen de letters A, B, C, enzovoort. Vitamine A was de eerste geïdentificeerde vetoplosbare factor, Vitamine B de eerste wateroplosbare, en Vitamine C volgde.

• Het "B-complex": Toen bleek dat de aanvankelijk als "Vitamine B" beschreven stof in feite een complex was van verschillende, chemisch onderscheidende stoffen die vaak samen voorkwamen en vergelijkbare functies hadden, werden ze onderverdeeld in B1, B2, B3, enzovoort. Dit verklaart waarom er sprongen in de nummering zijn (bijv. B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9, B12), omdat sommige stoffen die aanvankelijk als afzonderlijke B-vitamines werden beschouwd later werden geclassificeerd als niet-essentieel of als deel van een ander B-vitamine.

• Verdwenen letters: Er zijn ook letters geweest die in het verleden werden gebruikt voor stoffen die aanvankelijk als vitamines werden beschouwd, maar later niet aan de definitie voldeden of opnieuw werden geclassificeerd. Voorbeelden hiervan zijn:

  • Vitamine F: Dit verwees vroeger naar essentiële vetzuren (linolzuur en alfa-linoleenzuur), die weliswaar essentieel zijn, maar geen vitamines in de strikte zin van het woord.

  • Vitamine G: Dit is later geherclassificeerd als riboflavine (vitamine B2).

  • Vitamine H: Dit is later biotine (vitamine B7) geworden.

  • Vitamine M en P: Deze werden ook ondergebracht bij het B-complex of bleken geen aparte vitamines te zijn.

• Geen systematische betekenis: De letters zelf hebben geen inherente betekenis in termen van chemische structuur of functie (bijv. A staat niet voor "Anti-blindheid" of C voor "Collageen"). De namen "Retinol" (Vitamine A), "Ascorbinezuur" (Vitamine C), enzovoort, zijn de chemische namen die wel verwijzen naar hun chemische eigenschappen of effecten.

Dus, hoewel de initïele toewijzing chronologisch was, is het systeem door de wetenschappelijke vooruitgang en een beter begrip van de individuele verbindingen verder geëvolueerd en soms gereorganiseerd. De nummers binnen het B-complex zijn ook chronologisch toegekend aan de specifieke componenten die werden geïsoleerd en geïdentificeerd.

(*) UV-Vis staat voor Ultravioletspectroscopie (UV) en Zichtbare Spectroscopie (Vis).

Het is een veelgebruikte analytische techniek in laboratoria om stoffen te identificeren en de concentratie ervan te meten.

Wat bedoel ik ermee in de context van vitamines?

Veel vitamines, of de chemische structuren waarin ze aanwezig zijn, hebben de eigenschap dat ze licht absorberen bij specifieke golflengten in het ultraviolette (UV) en/of zichtbare (Vis) deel van het elektromagnetische spectrum.

Wanneer ik zeg dat HPLC (High-Performance Liquid Chromatography) vaak wordt gecombineerd met UV-Vis detectie voor vitamines, betekent dit het volgende:

1. Scheiding (HPLC): Eerst worden de verschillende componenten van een monster (waaronder de vitamines) van elkaar gescheiden door de HPLC. Dit zorgt ervoor dat elke vitamine afzonderlijk op een bepaald moment de detector bereikt.

2. Detectie (UV-Vis): Zodra een gescheiden vitamine (of een andere stof) de UV-Vis detector passeert, wordt een lichtstraal door de vloeistof geleid. Als de vitamine licht absorbeert bij een specifieke golflengte, wordt die absorptie gemeten.

   • Kwalitatieve analyse: Elk type vitamine heeft zijn eigen unieke "absorptiespectrum" (een patroon van lichtabsorptie bij verschillende golflengten). Dit unieke spectrum kan worden gebruikt om te bevestigen welke vitamine aanwezig is.

   • Kwantitatieve analyse: De mate van lichtabsorptie bij een specifieke golflengte is direct evenredig met de concentratie van de vitamine in de oplossing (wet van Lambert-Beer). Hoe meer licht er wordt geabsorbeerd, hoe hoger de concentratie van de vitamine.

Waarom is UV-Vis nuttig voor vitamines?

• Specificiteit: Veel vitamines hebben karakteristieke UV-Vis spectra, waardoor ze specifiek gedetecteerd kunnen worden.

• Gevoeligheid: De techniek is gevoelig genoeg om vitamines in relevante concentraties te meten in biologische monsters en voedingsmiddelen.

• Niet-destructief (meestal): De detectie zelf vernietigt het monster niet, hoewel de voorbereiding van het monster wel ingrijpend kan zijn.

• Koppeling met HPLC: De combinatie met HPLC maakt het mogelijk om vitamines te detecteren in complexe matrices (zoals voedsel of bloed) zonder interferentie van andere stoffen.

Kortom, "UV-Vis" is een analytische detectiemethode die gebruikmaakt van de lichtabsorptie-eigenschappen van vitamines om ze te identificeren en te kwantificeren na een scheidingsstap.