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辣椒中的「天使」,催生了一對孿生諾貝爾獎

維生素C的發現被認為是生物學史上的一個重要的里程碑。

辣椒作為餐桌上的一味調料,征服了無數人挑剔的口舌。正是辣椒中的「天使」成就了1937年度的諾貝爾醫學獎和化學獎。要把辣椒與諾貝爾獎扯上關係,這事還真有點新鮮。

1937年度諾貝爾醫學獎獲得者聖捷爾吉?阿爾伯特

(匈牙利語: Szent-Gy?rgyi Albert; 1893-1986)

禍起壞血病

我們知道,維生素C是人體必需的營養要素之一,在食物短缺時代,營養缺乏是一個很普遍的現象。其中,以牙齦和皮膚出血為特徵的壞血病,就是一種缺乏維生素C導致的疾病。然而人類對於維生素C的認識卻經歷了漫長的過程。

長期以來,長途航行的人因為新鮮食物匱乏,容易遭受壞血病之害。15世紀末,在遠洋航行中水手殘疾和死亡的主要原因被認為是壞血病。

有資料記載,人類因缺乏維生素C所經受的痛苦是十分驚人的。有人曾對壞血病作過詳細的描述,患者剛開始感到渾身無力,無法站立,接著雙腿腫脹,肌腱萎縮為黑色,面色蒼白,牙齦腐爛,口腔惡臭,精神倦怠,容易感染。有的患者皮膚變為紫色,疼痛不已……

到了16世紀,義大利航海家哥倫布帶領船隊在大西洋上探險,到達南非好望角時,全隊424人中有105人死於壞血病。船隊前行中,不時會有船員病倒。在浩瀚的大海中航行,哪裡才是一個落腳之地呢?

為了不影響船隊的航行,患病的船員主動要求留在荒島,等船隊返航時把自己的屍體運回家鄉。可是,當船隊返航經過此地時,那病倒的船員竟向船隊奔跑過來。

「奇蹟!這簡直就是一個生命的奇蹟!」哥倫布甚是驚喜。原來,這些患病的船員來到荒島之後,隨身食物吃完了,只能以荒島上的野果為食。誰知,這荒島上的新鮮野果竟救了他們的命。

在壞血病的威脅面前,人們不會坐以待斃!

1747年,詹姆斯?林德開始對壞血病防治進行實驗研究。他以12名壞血病患者為研究對象,讓他們分組進食相關的食物,以比較不同食物在防治壞血病中的作用。其中有2人每天吃2個橘子,1個檸檬, 6天為一個療程。結果,這兩個人在26天後完全恢復健康。

1753年,壞血病與營養缺乏直接相關的觀點被英國醫學界普遍接受。

預防壞血病先驅——詹姆斯·林德(圖片:baike.sogou.com)

1755年,蘇格蘭軍醫詹姆斯?林德收集了大量的壞血病資料,觀察了柑橘類水果和檸檬汁在治療壞血病中的功效,並撰寫了一篇有關壞血病防治的論文,建議在英國水手中強制推廣。

抗壞血酸的發現

維生素的發現是人類科學史上的一件大事,並在保護人類健康方面做出了巨大貢獻。

1912年,在英國工作的波蘭生物化學家卡西米爾?富恩克(Casimir Funk)發現,抗腳氣病物質是一種「胺」。聯想到「胺」對於「生命」的意義,富恩克把這類物質命名為「維他命」。

柑橘類水果能防治壞血病(圖片:news.labbase.net)

儘管人們在很早以前就知道了柑橘類水果能有效地防治壞血病這種致命疾病,但科學家並不清楚其中的秘密。20世紀初期,又有人發現豚鼠也會患上壞血病。只要在飼料中添加一些白菜之類的蔬菜,就可以防治壞血病了。

1920年,英國生物化學家傑克?德魯蒙(Jack Cecil Drummond)針對抗壞血病這種物質,提出來把它叫做「維生素C」。

1928年,聖捷爾吉?阿爾伯特在劍橋大學研究氧化還原系統時,從牛的腎上腺皮質及橘子、白菜等多種植物汁液中分離出了一種能夠阻止水果變色的物質,這是一種還原性有機酸,並取名為「己糖醛酸」。

1931年,聖捷爾吉?阿爾伯特回國擔任塞格德大學醫學化學系主任。他讓一位研究者對「己糖醛酸」的抗壞血病的特性進行檢測,並發現該物質對治療和預防壞血病具有特殊的功效。次年,認為這種物質就是抗壞血病的活性物質,因此稱之為「抗壞血酸」,也就是我們今天所說的維生素C。

匈牙利生物化學家聖捷爾吉?阿爾伯特是第一個分離維生素C的人,為最終解釋維生素C與壞血病的聯繫奠定了基礎。

辣椒成就了諾貝爾獎

1929年,聖捷爾吉?阿爾伯特從牛副腎中分離出了25克維生素C。他把其中的一半交給了英國化學家沃爾特?霍沃思(Norman Haworth,1883年-1950年),然而由於當時的技術還不成熟,並且樣品量太少,所以沒有確定維生素C的結構。

他繼續絞盡腦汁地尋找維生素C的天然來源。匈牙利是一個辣椒的產地,因此他突然想到了當地的辣椒特產。聖捷爾吉?阿爾伯特把辣椒粉帶到了實驗室,他發現,辣椒中的維生素C含量特別高。每克紅辣椒就能提取2毫克維生素C。

紀念聖捷爾吉·阿爾伯特獲得諾貝爾醫學獎75周年(注1)(圖片:blog.sina.com.cn)

同樣,把從辣椒中成功分離出了1千克抗壞血酸樣品,送給了霍沃思一部分,讓其進一步分析其結構。功夫不負有心人,1933年,沃爾特?霍沃思分析了維生素C的結構式,並成功地合成了維生素C。

維生素C的發現被認為是生物學史上的又一個重要的里程碑。它不僅改變了人類的飲食方式,也改變了人們對於疾病的認識。1937年,諾貝爾醫學獎和化學獎分別頒給了為維生素C做出開創性貢獻的科學家。

霍沃思(左)與P?卡勒(右)因維生素C共享1937年諾貝爾化學獎(圖片:so.baike.com

聖捷爾吉?阿爾伯特因維生素C的發現和分離以及對生物氧化過程的研究成果而獲得了1937年的諾貝爾醫學獎。霍沃思因研究碳水化合物和合成了維生素C,與瑞士的P?卡勒共享了1937年諾貝爾化學獎。

維生素C的結構式(2011國際化學年)(圖片:blog.sina.com.cn)

1933年,瑞士化學獎雷池斯坦(Tadeus Reichstein,1897年–1996年)發明了維生素C的工業生產法。1934年,該方法的專利權被羅氏公司購得。同年,瑞士實現了維生素C的工業化生產,此法為後來工業生產維生素C的主要方法。

瑞士化學獎雷池斯坦(圖片:維基百科)

20世紀40年代,前蘇聯的列寧格勒為了應對維生素C缺乏的嚴峻形勢,科學家們決定從針葉樹枝中提取維生素C,並成功地製成了維生素C製劑,從而使得列寧格勒的市民們擺脫了壞血病的困擾。

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注1:

2012年10月,為紀念聖捷爾吉?阿爾伯特獲得諾貝爾生理學或醫學獎75周年,匈牙利發行了一枚橢圓形銀質紀念幣。紀念幣正面為維生素C含量豐富的紅色甜柿椒及其剖開圖案,背面圖案為聖捷爾吉?阿爾伯特的頭像。

參考文獻

【1】 新華社.《匈牙利紀念維生素C發現者獲諾獎75周年》,網易,2012-03-23。

【2】孫遠明 主編.《食品營養學》,中國農業大學出版社,2010年版。

作者:肖溪樹


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