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 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. 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.

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.

Geschichte

Dass manche Krankheiten durch bestimmte Nahrungsmittel geheilt werden können, war im 16. Jahrhundert, als man diese Tatsache für den Skorbut erkannte, bereits bekannt. 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“.

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.

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 Vitamine 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.

1913 wurde die Bezeichnung der Vitamine mit großen Buchstaben des Alphabets durch den amerikanischen Biochemiker Elmer McCollum eingeführt. 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.

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 Verbindung). 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, Eiweiße 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.

Von den in der medizinischen Wissenschaft gegenwärtig bekannten 20 Vitaminen gelten 13 Vitamine für den Menschen als unerlässlich:

Die acht „B-Vitamine“ werden unter der Sammelbezeichnung Vitamin-B-Komplex oder einfach als Vitamin B zusammengefasst.

Weitere, in der Literatur und anderen Ländern verwendete Trivialnamen für (meist fälschlich als solche bezeichnete) Vitamine:

Vitaminabsorption

Im Körper können bestimmte Vitamine gespeichert werden, man kann diese sozusagen auf Vorrat essen, andere wiederum können nicht gespeichert werden, sondern müssen über die Nahrung laufend zugeführt werden. Danach werden die Vitamine in zwei Gruppen eingeteilt: in die Gruppe der fettlöslichen, speicherbaren Vitamine und die Gruppe der wasserlöslichen, nicht speicherbaren Vitamine.

Vitaminbedarf und Vorkommen

Mangelerscheinungen und Überversorgungen

In Deutschland sind Mangelerscheinungen nur in Ausnahmefällen möglich. Lediglich beim Vitamin Folsäure ist häufiger eine mögliche Unterversorgung diskutiert worden. Menschen, die sich an die Ernährungsvorgaben der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) halten und ihre Ernährung auf ausreichend Obst, Gemüse, Vollkornprodukte, wenig Fleisch und Milchprodukte umstellen, sind ausreichend mit allen wichtigen Vitaminen versorgt und weisen dementsprechend einen suffizienten bzw. adäquaten Vitaminstatus auf, wenn sich entsprechende Biomarker im Bereich der etablierten Grenzwerte befinden.

Siehe auch

• Antivitamine
• Nahrungsergänzungsmittel
• Mikronährstoff (Medizin)
• Anreicherungsverordnung
• Verordnung über vitaminisierte Lebensmittel

Literatur

Weblinks

• Aktualisierte Höchstmengenvorschläge für Vitamine und Mineralstoffe in Nahrungsergänzungsmitteln und angereicherten Lebensmitteln (PDF; 0,3 MB), Stellungnahme Nr. 009/2021 des Bundesinstitut für Risikobewertung, 2021
• Die Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e. V.
• Zusammenfassender Bericht zur Geschichte, Marketing und Risiko von Vitaminen in „SWR Betrifft: Die Vitaminfalle“, Programminfo des Senders

Einzelnachweise

1. ↑ J. Rodrigo Mora et al.: Vitamin effects on the immune system: vitamins A and D take centre stage. In: Nature reviews. Immunology. Band 8, Nr. 9, September 2008, S. 685–698, doi:10.1038/nri2378, PMID 19172691, PMC 2906676 (freier Volltext). 
2. ↑ 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. PMC 3145266 (freier Volltext).
3. ↑ The Natural History of Ascorbic Acid in the Evolution of Mammals and Primates, Irwin Stone, 1972.
4. ↑ 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)
5. ↑ Andreas Hahn: Vitamine. In: Reinhard Matissek, Werner Baltes (Hrsg.): Lebensmittelchemie. 8. Auflage. Springer, 2016, ISBN 978-3-662-47111-1, S. 40, doi:10.1007/978-3-662-47112-8_3. 
6. ↑ 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.
7. ↑ Sir Frederick Hopkins: Nobel Lecture – The Earlier History of Vitamin Research. 11. Dezember 1929.
8. ↑ Karim Bschir: Wissenschaft und Realität. Mohr Siebeck, Tübingen 2012, ISBN 978-3-16-151934-5, S. 14 f.
9. ↑ Melanie Königshoff, Timo Brandenburger: Kurzlehrbuch Biochemie. Georg Thieme Verlag, 2012, ISBN 978-3-13-165083-2, S. 163 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
10. ↑ Markus Grill: Vitaminschub für den Volkskörper. Spiegel online, 19. Januar 2012; unter Bezugnahme auf eine im März 2012 erscheinende Habilitationsschrift von Heiko Stoff.
11. ↑ Otto 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.
12. ↑ 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.
13. 1 2 3 So werden in folgender Literatur das Niacin auch als B₅ und Pantothensäure als B₃ bezeichnet: Karl-Heinz Bässler: Vitamin-Lexikon. Urban & Fischer, München / Jena 2002, ISBN 3-437-21141-2.
14. 1 2 Peter Schauder, Günter Ollenschläger: Ernährungsmedizin. Urban & Fischer, München / Jena 2003, ISBN 3-437-22920-6.
15. ↑ Reinhold Vieth: Why “Vitamin D” is not a hormone, and not a synonym for 1,25-dihydroxy-vitamin D, its analogs or deltanoids. (Memento vom 12. Oktober 2016 im Internet Archive; PDF; 55 kB) In: Journal of Steroid Biochemistry & Molecular Biology, 89–90, 2004, S. 571–573.
16. ↑ Temperaturbeständigkeit von Vitaminen und Mineralstoffen
17. ↑ Alexandra Jungert u. a.: Vitaminsubstitution im nichtkindlichen Bereich. Notwendigkeit und Risiken. In: Deutsches Ärzteblatt, Band 117, Heft 1–2, 6. Januar 2020, S. 14–22, hier: S. 16 (Definition der Begrifflichkeiten).
18. ↑ Alexandra Jungert u. a.: Vitaminsubstitution im nichtkindlichen Bereich. Notwendigkeit und Risiken. In: Deutsches Ärzteblatt. Band 117, Heft 1–2, 6. Januar 2020, S. 14–22, hier: S. 16 (Definition der Begrifflichkeiten).
19. ↑ Deutsches Ärzteblatt. 102(17), 29. April 2005.
20. ↑ Bewertung von Vitaminen und Mineralstoffen in Lebensmitteln. In: BfR. Abgerufen am 8. Juli 2020.