辣椒中的“天使”,催生了一对孪生诺贝尔奖

作者:肖溪树来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-09-11

维生素C的发现被认为是生物学史上的一个重要的里程碑。

辣椒作为餐桌上的一味调料,征服了无数人挑剔的口舌。正是辣椒中的“天使”成就了1937年度的诺贝尔医学奖和化学奖。要把辣椒与诺贝尔奖扯上关系,这事还真有点新鲜。

圣捷尔吉•阿尔伯特

1937年度诺贝尔医学奖获得者圣捷尔吉•阿尔伯特(匈牙利语: Szent-Györgyi Albert; 1893-1986)

祸起坏血病

我们知道,维生素C是人体必需的营养要素之一,在食物短缺时代,营养缺乏是一个很普遍的现象。其中,以牙龈和皮肤出血为特征的坏血病,就是一种缺乏维生素C导致的疾病。然而人类对于维生素C的认识却经历了漫长的过程。

长期以来,长途航行的人因为新鲜食物匮乏,容易遭受坏血病之害。15世纪末,在远洋航行中水手残疾和死亡的主要原因被认为是坏血病。

哥伦布航海船队

哥伦布航海船队(图片:blog.163.com)

有资料记载,人类因缺乏维生素C所经受的痛苦是十分惊人的。有人曾对坏血病作过详细的描述,患者刚开始感到浑身无力,无法站立,接着双腿肿胀,肌腱萎缩为黑色,面色苍白,牙龈腐烂,口腔恶臭,精神倦怠,容易感染。有的患者皮肤变为紫色,疼痛不已……

到了16世纪,意大利航海家哥伦布带领船队在大西洋上探险,到达南非好望角时,全队424人中有105人死于坏血病。船队前行中,不时会有船员病倒。在浩瀚的大海中航行,哪里才是一个落脚之地呢?

为了不影响船队的航行,患病的船员主动要求留在荒岛,等船队返航时把自己的尸体运回家乡。可是,当船队返航经过此地时,那病倒的船员竟向船队奔跑过来。

“奇迹!这简直就是一个生命的奇迹!”哥伦布甚是惊喜。原来,这些患病的船员来到荒岛之后,随身食物吃完了,只能以荒岛上的野果为食。谁知,这荒岛上的新鲜野果竟救了他们的命。

在坏血病的威胁面前,人们不会坐以待毙!

1747年,詹姆斯•林德开始对坏血病防治进行实验研究。他以12名坏血病患者为研究对象,让他们分组进食相关的食物,以比较不同食物在防治坏血病中的作用。其中有2人每天吃2个橘子,1个柠檬, 6天为一个疗程。结果,这两个人在26天后完全恢复健康。

1753年,坏血病与营养缺乏直接相关的观点被英国医学界普遍接受。

詹姆斯·林德

预防坏血病先驱——詹姆斯·林德(图片:baike.sogou.com)

1755年,苏格兰军医詹姆斯•林德收集了大量的坏血病资料,观察了柑橘类水果和柠檬汁在治疗坏血病中的功效,并撰写了一篇有关坏血病防治的论文,建议在英国水手中强制推广。

抗坏血酸的发现

维生素的发现是人类科学史上的一件大事,并在保护人类健康方面做出了巨大贡献。

1912年,在英国工作的波兰生物化学家卡西米尔•富恩克(Casimir Funk)发现,抗脚气病物质是一种“胺”。联想到“胺”对于“生命”的意义,富恩克把这类物质命名为“维他命”。

柑橘类

柑橘类水果能防治坏血病(图片:news.labbase.net

尽管人们在很早以前就知道了柑橘类水果能有效地防治坏血病这种致命疾病,但科学家并不清楚其中的秘密。20世纪初期,又有人发现豚鼠也会患上坏血病。只要在饲料中添加一些白菜之类的蔬菜,就可以防治坏血病了。

1920年,英国生物化学家杰克•德鲁蒙(Jack Cecil Drummond)针对抗坏血病这种物质,提出来把它叫做“维生素C”。

1928年,圣捷尔吉•阿尔伯特在剑桥大学研究氧化还原系统时,从牛的肾上腺皮质及橘子、白菜等多种植物汁液中分离出了一种能够阻止水果变色的物质,这是一种还原性有机酸,并取名为“己糖醛酸”。

1931年,圣捷尔吉•阿尔伯特回国担任塞格德大学医学化学系主任。他让一位研究者对“己糖醛酸”的抗坏血病的特性进行检测,并发现该物质对治疗和预防坏血病具有特殊的功效。次年,认为这种物质就是抗坏血病的活性物质,因此称之为“抗坏血酸”,也就是我们今天所说的维生素C。

匈牙利生物化学家圣捷尔吉•阿尔伯特是第一个分离维生素C的人,为最终解释维生素C与坏血病的联系奠定了基础。

辣椒成就了诺贝尔奖

1929年,圣捷尔吉•阿尔伯特从牛副肾中分离出了25克维生素C。他把其中的一半交给了英国化学家沃尔特•霍沃思(Norman Haworth,1883年-1950年),然而由于当时的技术还不成熟,并且样品量太少,所以没有确定维生素C的结构。

他继续绞尽脑汁地寻找维生素C的天然来源。匈牙利是一个辣椒的产地,因此他突然想到了当地的辣椒特产。圣捷尔吉•阿尔伯特把辣椒粉带到了实验室,他发现,辣椒中的维生素C含量特别高。每克红辣椒就能提取2毫克维生素C。

诺贝尔医学奖75周年

纪念圣捷尔吉·阿尔伯特获得诺贝尔医学奖75周年(注1)(图片:blog.sina.com.cn)

同样,把从辣椒中成功分离出了1千克抗坏血酸样品,送给了霍沃思一部分,让其进一步分析其结构。功夫不负有心人,1933年,沃尔特•霍沃思分析了维生素C的结构式,并成功地合成了维生素C。

维生素C的发现被认为是生物学史上的又一个重要的里程碑。它不仅改变了人类的饮食方式,也改变了人们对于疾病的认识。1937年,诺贝尔医学奖和化学奖分别颁给了为维生素C做出开创性贡献的科学家。

霍沃思(左)与P•卡勒(右)

霍沃思(左)与P•卡勒(右)因维生素C共享1937年诺贝尔化学奖(图片:so.baike.com

圣捷尔吉•阿尔伯特因维生素C的发现和分离以及对生物氧化过程的研究成果而获得了1937年的诺贝尔医学奖。霍沃思因研究碳水化合物和合成了维生素C,与瑞士的P•卡勒共享了1937年诺贝尔化学奖。

维生素C的结构式

维生素C的结构式(2011国际化学年)(图片:blog.sina.com.cn)

1933年,瑞士化学奖雷池斯坦(Tadeus Reichstein,1897年–1996年)发明了维生素C的工业生产法。1934年,该方法的专利权被罗氏公司购得。同年,瑞士实现了维生素C的工业化生产,此法为后来工业生产维生素C的主要方法。

雷池斯坦

瑞士化学奖雷池斯坦(图片:维基百科

20世纪40年代,前苏联的列宁格勒为了应对维生素C缺乏的严峻形势,科学家们决定从针叶树枝中提取维生素C,并成功地制成了维生素C制剂,从而使得列宁格勒的市民们摆脱了坏血病的困扰。

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注1:

2012年10月,为纪念圣捷尔吉•阿尔伯特获得诺贝尔生理学或医学奖75周年,匈牙利发行了一枚椭圆形银质纪念币。纪念币正面为维生素C含量丰富的红色甜柿椒及其剖开图案,背面图案为圣捷尔吉•阿尔伯特的头像。

参考文献

【1】 新华社.《匈牙利纪念维生素C发现者获诺奖75周年》,网易,2012-03-23

【2】孙远明 主编.《食品营养学》,中国农业大学出版社,2010年版。


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