방송통신대학교 - 농학과 - 가축영양학 핵심 요약정리 - 7 비타민

■  주요용어의 정리

전구물질(provitamin)
: 동물의  체내에서  비타민으로  전환되는  물질을 
전구물질  혹은  프로비타민이라  하며,  주로  지용성 
비타민으로  전환됨
항산화제(antioxidant)
: 산소와의  결합능력이  높아  체내에서  산화가  쉽게  이루어지는  물질로,  자신이  산화됨으로써  세포의  산화를  방지하는  기능이  있음
IU : Inetrnational  Unit,  국제단위,  비타민의  표기방법
RE(Retinol  Equivalent,  레티놀  당량)
: 비타민  A의  역가를  레티놀을  기준으로  평가하는  방법

1. 비타민의 특징과 역사

1) 비타민의 정의

Vital(생명의) + amine(질소화합물)의 합성어 (Funk)
생명체의 유지에 필수적으로 요구되는 유기화합물
동물체에서 생산되지 않는 물질

 

2) 비타민의 역사

1630: Thiamin 결핍에 의한 각기병(beriberi) 기록 
1754: Vitamin C 부족에 의한 괴혈병(scurvy) 기록
1822: Vitamin B12 부족에 의한 빈혈(anemia) 기록 
1912: Funk에 의해 Vitamin이 명명됨
1912: Thiamin이 밝혀짐 
1914: Vitamin A가 밝혀짐
1928: Vitamin C가 분리됨
1930: Vitamin A, D, K의 화학구조가 밝혀짐 
1932: Riboflavin이 분리됨 
1934: Thiamin의 화학구조가 밝혀짐   

3) 비타민의 영양적 중요성

- 시력, 골격형성, 번식 등의 생리현상을 좌우 
- 탄수화물 및 에너지 발생시 조효소의 역활 수행 
- 영양소의 효율적인 이용 보조
- 피부병, 빈혈, 신경증세, 근육위축증 방지
- 항산화제의 기능
- 성장률, 사료효율, 번식활동 등 생산성 향상  

4) 지용성비타민

탄소, 수소, 산소로 구성되며, 지방에 녹음 
비타민 A, D, E, K 
전구물질(provitamin)이 존재 
간이나 근육에 축적

항산화제(antioxidant)의 역활

 

 

5) 수용성비타민

-탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 코발트 등으로 구성 
-비타민 B군과 C 
-비타민 B군은 자연에 풍부하게 존재 
-탄수화물, 지방, 단백질의 대사작용에 조효소로 작용

 

 

 

2. 비타민A

1) 역사

고대 이집트(B.C. 1500): 야맹증에 대한 기록 
Hippocrates(B.C. 500): 야맹증을 소의 갂으로 치료
McCollum & Davis(1913): Fat soluble A
von Euler 등(1928): β-carotene이 vitamin A 대치
Karrer 등(1930): β-carotene의 화학구조 밝힘
Wald(1934): Retinaldehyde의 시각 관련 현상 밝힘

 

2) 비타민A의 특징

식물성 카로틴이 동물체에서 변화 
레티놀(retinol), 레티날(retinal), 레티노산(retinoic acid) 

 

 

3) 비타민A의 역가

1 IU(International Unit): 0.3 μg 레티놀  
1 RE(Retianol Equivalent, 레티놀 당량): 1 μg 레티놀

 

 

4) 비타민A의 공급원

간, 난황, 우유, 어유

 

 

5) 프로비타민(provitamin) A

Vitamin A는 식물체에 carotenoid의 형태로 존재
동물은 난황, 유지방 및 체지방(소, 말)에 존재
돼지와 양은 체지방에 vitamin A가 존재하지 않음
β-carotene: vitamin A로 전환되는 carotenoid
크산토필(xanthophyll): vitamin A로 전환되지 않는
carotenoid, 루테인(lutein), 크립토잔틴(cryptoxanthin), 
지아잔틴(zeaxanthin) 

열, 빛, 수분, 중금속 등으로 인해 Vitamin A 역가 상실 
β-carotene 은 장점막과 간에서 vitamin A로 전환
전환되는 효율은 동물에 따라 다름 

6) 비타민A의 기능

시각작용

 

 

세포분화
- 상피조직(epithelial tissue) 및 점막의 형성에 관여
- 성장, 번식, 면역 체계에 영향을 미침

7) 비타민A의 결핍

소
- 시각 관련: 야맹증, 안구건조증, 각막의 연화, 시신경협착에 의한 송아지 실명
- 면역 관련: 면역력 저하 및 유방염 발생율 증가
- 피부관련: 피부, 피모가 거칠어짐
- 번식관련: 수정율 감소, 임싞축의 수정란 미발육, 태아
의 장기 미발육, 유산, 조기출산, 후산정체, 사산, 장님
송아지 출산 

돼지
- 안구건조증 혹은 장님 돼지
- 약체, 사산, 장님, 기형 출산 
- 주사: 태아 사망율 감소 및 산자수 증가

가금
- 생존율 감소, 성장 지연, 약체, 보행 이상
- 성축의 산란 및 부화율 감소 

8) 비타민A 중독증

급성 
- 두통, 구토, 메스꺼움, 시신경 이상, 피부 이상
만성
- 거식증, 건조하고 가려운 피부
- 탈모, 간비대, 혈중 지방 함량 증가

3. 비타민D

1) 화학구조

식물유래: 에르고칼시페롤(ergocalciferol) 
동물유래: 콜레칼시페롤(cholecarciferol)

2) 비타민D의 공급원

태양에 건조시킨 건초 
생선의 간유, 난황
수용성 vit D: 우유에 존재하는 sulfate 유도체

3) 프로비타민D

전구체: ergosterol, 7-dehydrocholesterol
전구체가 vitamin D가 되기 위해서는 파장 290 – 315 
nm의 자외선이 필요
1IU = 0.025 μg vitD3

4) 비타민D의 대사

5) 비타민D의 기능

소장에서 칼슘의 흡수 조절: 혈중 Ca의 농도가 저하되면 parathyroid가 자극되어 hormone이 분비되고, 그 결과
신장에서 1,25-dihydroxycholecalciferol이 분비되어 소장에서 Ca의 흡수 촉진  
1,25-dihydroxycholecalciferol은 소장에서 인의 흡수 및 신장과 골격에서의 Ca-P의 재흡수도 촉진
1,25-dihydroxycholecalciferol은 immune system과 관련이 있는 유전자의 발현을 조절

장 융모에서 calcium binding protein의 합성에 관여하는 DNA의 전사 조절 
Steroid hormone과 유사한 기능 수행
고양이는 vitamin D 합성 능력이 없음

6) 비타민D의 결핍증

구루병: 무릅, 비절의 부풀어오름, 등의 굽음 
돼지: 관절 확대, 골절, 골연화증
가금: 벼와 부리의 연화, 성장지연, 산란 및 난각질 저하

4. 비타민E

1) 비타민 E의 화학구조 및 공급원

토코페롤(tocopherol): α, β, γ, δ의 form이 존재
공급원: 청초, 곡류

 

 

2) 비타민E의 기능

Biological antioxidant: 세포가 free radical에 의해 산화적 손상됨을 방지 
면역체계의 발달 및 기능에 중요: 착유우의 유방염 발생
감소를 위해 vitamin E 요구량 증가
Cell signalling과 gene expression 조절에 관여
비육말기 급여시 육질 및 육색 개선
정상적인 번식활동 유지

3) 비타민E의 결핍증

축우: 근육백화증 및 근육위축증 
돼지: 근육위축증, mulberry heart disease, 간팽창 
닭: 근육위축증, 뇌연화증, 삼출성 소실

5. 비타민K

1) 비타민 K의 화학구조 및 공급원

식물 유래: 파이로퀴녺(Phylloquinone, Vitamin K1)⇒ 청초, 난황, 간, 어분 
미생물 유래: 메나퀴녺(Menaquinone, Vitamin K2) ⇒ 장내미생물
합성: 메나디온(Menadion, Vitamin K3) 

2) 비타민K의 기능

간에서 prothrombin 합성에 관여: vitamin K가 부족하면 prothrombin의 구조에서 Ca과의 결합에 관여하는
carboxyglutamic acid가 부족하여 Ca과의 결합능력이 떨어져 활성 상태인 thrombin으로 전환되지 않음  

3) 비타민 K 결핍증

정상적인 사양조건에서 발생하지 않음
Sweet clover disease: Coumarin에 의한 prothrombin 의 혈중 농도 감소
닭의 빈혈, 혈액응고 지연으로 인한 사망

 

■  연습문제
1.  다음  중  간에  축적되지  않고  뇨로  배설되는  비타민은?
①  비타민  A
②  비타민  B
③  비타민  D
④  비타민  E
정답  :  ②
해설  :  수용성비타민인  비타민  B는  간에  축적되지  않고  뇨로  배설되어  중독증세가  잘 
일어나지  않는다.

2.  다음의  보기에서  전구물질이  있는  비타민을  모두  고르시오.
가.  비타민  A
나.  비타민  B
다.  비타민  C
라.  비타민  D  
①  가,  나
②  가,  다
③  가,  라
④  나,  다
정답  :  ③
해설  :  비타민A의  전구물질은  카로틴이고,  비타민  D의  전구물질은  콜레칼시페롤이나 
엘고칼시페롤이다.  수용성  비타민은  전구물질이  없다.

3.  비타민  A로  전환되는  물질은?
①  루테인
②  트산토필
③  지아잔틴
④  베타카로틴
정답  :  ④
해설  :  베타카로틴은  비타민A로  전환되나,  크산토필인  루테인,  지아잔틴  등은  비타민 
A로  전환되지  않는다. 

4.  비타민  D의  합성능력이  없는  동물은?
①  개
②  말
③  돼지
④  고양이
정답  :  ④
해설  :  고양이는  비타민  D의  합성능력이  없다.

5.  쇠고기의  육색이  변화하지  않고  오랫동안  유지되게  하여  유통기간을  증가시키고 
싶다.  비육말기에  어떤  비타민이  가장  효과적일까?
①  비타민  A
②  비타민  D
③  비타민  E
④  비타민  K
정답  :  ③
해설  :  지용성비타민  중  항산화효과가  가장  높은  비타민E를  비육말기에  급여하면  육색이  개선되고,  유통기간을  증진시킬  수  있다.

■  핵심요약정리 
▪  비타민은  ‘생명의’  혹은  ‘치명적인’이란  의미를  갖는  ‘vital‘과  질소화합물을  의미하는  ’amine’의  합성어로  생명체의  유지에  필수적으로  요구되는  물질이다.  그러나 비타민은  동물의  체내에서  생산되지  않기  때문에  사료의  형태로  공급되어야  한다.
▪  비타민은  시력,  골격형성,  번식  등의  생리현상에  영향을  미치고,  탄수화물  및  에너지의  대사과정에서  조효소의  역할을  수행한다.  또한  항산화제의  기능이  있을  뿐아니라  피부병,  빈혈,  신경증세,  근육위축증  등을  예방하는  효과가  있어  성장률, 사료효율,  번식능력  등  생산성  전반에  걸쳐  비타민은  필수적으로  요구된다.
▪  유기용매에  용해되는  비타민  A,  D,  E,  K  등은  탄소,  수소,  산소로  구성되어  있으며,  수용성비타민과  달리  프로비타민(provitamin)이라  불리는  전구물질이  존재한다.  지용성비타민은  간이나  근육에  축적되기  때문에  지속적으로  공급되지  않아도되며,  과도하게  공급될  경우에는  도리어  간에  부담을  줄  수  있다.  지용성비타민은  또한  체내에서  쉽게  산화되기  때문에  항산화제(antioxidant)의  기능이  있다.
▪  수용성비타민은  탄소,  수소,  산소  외에  비타민의  종류에  따라  질소,  황,  코발트 등이  함유되어  있으며,  크게  비타민  B군과  C로  구분할  수  있다.  체내에서  탄수화물, 지방,  단백질의  대사작용에  조효소로  작용하는  비타민B군은  자연계에  상대적으로 풍부하게  존재한다.  그러나  수용성비타민은  지용성비타민과  달리  체내에  축적되지 않고  뇨를  통하여  배설되기  때문에  계속적으로  공급되어야  한다.
▪  고대부터  야맹증과  관련이  있다고  추정되어온  비타민  A는  식물체내에  카로틴 (carotene)의  형태로  존재하나  동물체에  유입되어  비타민A의  형태로  전환된다.  또한  비타민  A는  레티놀(retinol),  레티날(retinal),  레티노산(retinoic  acid)의  형태로  존재하기  때문의  비타민  A의  역가를  표시하기  위해서는  기준물질로  레티놀을  이용한다.  레티놀  1  당량(retinol  equivalent,  RE)은  1  ug의  레티놀을  의미하며, β-카로틴  1  μg은  0.167  RE이다.  비타민  A의  전구물질인  provitamin  A는  식물체에는  카로티노이드(carotenoid)의  형태로  존재하며,  동물체에는  난황,  유지방  및 체지방에  존재한다.  β-carotene은  비타민A  로  전환되는  carotenoid인  반면,  루
테인(lutein),  크립토잔틴(cryptoxanthin),  지아잔틴(zeaxanthin)과  같은  크산토필(xanthophyll)계통은  비타민A로  전환되지  않는다.  어두울  경우  트랜스  레티날이 레티날이소머라아제(retinal  isomerase)에의  시스  레티날로  변화되어  옵신과  결합하면  시홍이라  불리는  로돕신이  만들어져  어둠에  적응한다.  또한  밝은  상태에서는 
로돕신(시홍)과  결합하고  있는  시스-레티날이  트랜스-레티날로  전환되어  옵신이 분리되면서  밝음에  적응하게  된다.  이러한  시각반응에  레티놀은  시스와  트랜스의 형태로  구조를  바꾸어  가면서  조절하는  기능을  수행한다.  또한  비타민A는  상피조직과  점막의  형성에  직접적으로  관여하기  때문에  성장,  번식  및  면역체계  영향을미쳐  결핍될  경우  야맹증,  면역력  저하,  번식효율의  감소  등의  결핍증이  발생한다. 
그러나  과도하게  공급될  경우  두통,  구토,  거식증,  탈모,  간의  비대  등의  중독증세가  발생할  수  있다.
▪  동물에서  유래된  콜레칼시페롤(cholecalciferol)과  식물에서  유래된  비타민D는  에르고칼시페롤(ergocarciferol)이  비타민  D로  전환되기  위해서는  자외선이  필요하다.  혈중  칼슘의  농도가  감소되면  신장에서  비타민  D의  변화형태인 1,25-dihydroxycholecalciferol이  분비되어  소장에서의  칼슘과  인의  흡수와  신장과  골격에서의  칼슘과  인의  재흡수를  촉진하여  혈중  칼슘의  농도를  증진시킨다. 
또한  1,25-dihydroxycholecalciferol은  면역체계와  관련이  있는  유전자의  발현을 조절하고,  장융모세포에서  칼슘과  결합하여  칼슘의  흡수  및  이동을  촉진시키는 calcium  binding  protein의  합성에  관여하는  DNA의  전사를  조절한다.  비타민  D가  부족하면  칼슘대사의  이상으로  인하여  구루병(곱추),  관절의  확대,  골연화증,  조류의  난각질  저하  등의  증세가  발생한다.
▪  청초나  곡류에  많이  존재하는  토코페롤(tocopherol)은  세포의  대사과정에서  발생한  활성산소와  결합하여  세포가  산화적으로  손상되는  것을  방지하는  항산화역가가 우수하며,  면역체계의  발달  및  기능에  중요한  기능을  수행한다.  착유우의  경우  비타민  E가  부족할  경우  면역능력이  저하되어  유방염이  발생하는  것은  이러한  비타민E와  면역체계와의  상관관계를  보여주는  예이다.  또한  비타민E는  세포의  신호전달(cell  signalling)와  유전자의  발현(gene  expression)의  조절에  관여하여  정상적인  번식활동을  유지하는데  도움이  된다.  또한  비육말기에  비타민E를  급여할  경우 비육우의  근내지방도가  개선되고,  체조직에  축적된  비타민E의  항산화효과로  인하여  고기의  산화가  방지되어  육색이  개선된다.  비타민  E가  부족되면  근육위축증, 간팽창,  뇌연화증  등과  같은  결핍증세가  발생한다.
▪  비타민  K는  식물에서  유래된  파이로퀴논,  미생물유래의  메나퀴논,  합성된  메나디온  등으로  구분된다.  정상적인  사육조건에서는  장내미생물에  의해  합성되기  때문에  결핍증이  일어나지  않으나,  결핍될  경우  혈액응고  지연  등의  문제가  발생한다.





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