作者：肯尼斯·J·卡彭特（Kenneth J.Carpenter）
翻譯：張蘇春
介紹
在19世紀的過程中，化學家和生理學家研究了食物的成分以及人類和動物的營養需求，發現我們的飲食中需要包含稱為“蛋白質”的複雜含氮化合物（與水一起構成我們瘦肉組織，也就是肌肉，的大部分）以及脂肪，澱粉和糖，它們在體內氧化時都會提供可用的能量。人們還意識到，骨骼中含有高濃度的石灰（氧化鈣）和磷酸鹽（實際上是磷酸鈣），人體通常還含有多種其他必需的礦物質鹽。
然而人們普遍認為日常飲食中的營養素是足夠的，無需採取特殊的預防措施。在今天，我們可以看到重複的早期觀察結果，表明我們其實還需要一些其他營養素。
因此，在乾糧航行10-12周後，在航行前的漫長航程中，水手通常會發展出壞血病，這種疾病的特徵是虛弱，關節疼痛，牙齒鬆動和全身出現血斑，並最終因主動脈破裂而“猝死”。但是，生病的男子到達土地後十天左右就能康復，因為他們可以得到新鮮水果或蔬菜沙拉。
另一種似乎與飲食限制有關的疾病是腳氣病，其首先表現為腳和腿無力和感覺喪失，其次是軀幹浮腫等各種症狀，最後因心力衰竭導致呼吸困難和死亡。它似乎與米飯和其他食物特別相關。在中國和日本的一些最早的醫學論文中對這種疾病進行了描述，但是歐洲的醫生只在他們本國的亞洲殖民地中看到過這種描述。
1803年，斯里蘭卡英軍的一名醫生托馬斯·克裏斯蒂（Thomas Christie）寫道：“腳氣病的主要原因當然是要刺激和營養飲食……但是，在壞血病的情況下我認為非常有價值的“酸性水果”，對腳氣病沒有任何作用。我可以假設差異取決於某種良好的化學組合。”克裏斯蒂是預言家，但在接下來的100年裏，科學的方法還不足以能夠很好地解釋那些“很好的組合”。在巴斯德革命時期，微生物的感染幾乎被認為是每種疾病的可能解釋，它們的存在也幾乎被人們遺忘了。
（一）克裏斯蒂安在爪哇的工作
一個重要的突破發生在1890年代的爪哇，當時是荷蘭的殖民地。荷蘭軍事醫師克裏斯蒂安·埃克曼（Christiaan Eijkman）被派去嘗試通過給當地患病的士兵的血液中注入一種動物體內來培育的，據稱對腳氣病有效的微生物。他正在使用的一些小雞出現了典型的腿部無力症狀（多發性神經炎）。但他發現了，這些小雞是用住院士兵進餐後剩下的煮熟的白米飯餵食的。現在就是他研究這種飲食缺乏的機會。
所有收割的大米在煮熟和食用之前都必須先去殼。如果不再進行研磨，那就是“糙米”；但是，如果將穀物進一步“拋光”，除去外殼（就是糠），它將變成“白米”。由於在熱帶條件下帶外殼的大米更容易變質，迅速變酸，因此去除大米的外殼具有更長的保質期。 Eijkman能夠證明，在病雞的飲食中添加大米的外殼可以恢復其健康，並且其中所含的礦物質對其價值不負責任。他對這種疾病出現的建議解釋是，除非米糠中存在解毒劑抵消，否則稻米中很高的澱粉含量是有毒的。當然，雞病是人類腳氣病的模型，仍然沒有得到證實。
1895年，就在Eijkman的健康狀況惡化並不得不返回荷蘭之前，他與阿道夫·沃德曼（Adolphe Vorderman）討論了他的發現，阿道夫·沃德曼是散佈在爪哇島的100所小型監獄的醫療檢查員。腳氣病在某些情況下是一個問題，但在其他情況並非如此。沃德曼發現，在主要使用糙米的監獄中，10,000人中只有不到一個囚犯患有腳氣病，而在主要使用白米的監獄中，每39囚犯就有一個囚犯患有腳氣病。這種驚人的差異與各個監獄的衛生條件完全無關，並為艾克曼的工作的相關性提供了有力的支持。Nobelprize.org的另一部作品《維生素B1》更詳細地講述了埃克曼的故事。
（二）Gerrit Grijns-更正了一個解釋
1896年，研究由格裏特·格賴恩斯（Gerrit Grijns）接管，格裏特·格賴恩斯是另一位荷蘭烏得勒支大學畢業的醫學博士，具有研究生研究經驗。他首先證實了埃克曼的主要結果，然後發現僅以高壓滅菌的肉餵養的雞也會發展多發性神經炎。這種疾病可以通過在飲食中添加米糠或豆類來預防。這項工作以及進一步的研究表明，這種疾病不需要多餘的澱粉，他總結說：“各種天然食品中都存在這種物質，這些物質在不嚴重損害周圍神經系統的情況下是不存在的……這些物質很容易分解……表明它們是複雜的物質，不能用簡單的化學化合物代替。”這是後來被稱為“維生素”概念的第一個明確聲明，但僅在荷蘭語中發表，並且在隨後的25年中沒有得到更廣泛的瞭解。
現在，許多人開始從米糠中製備活性提取物，用於治療腳氣病的受害者，這種物質可以溶於水和酒精。在日本，鈴木梅太郎（Umetaro Suzuki）在這項工作中舉足輕重，而在菲律賓，美國的研究通過這種方法挽救了很多只靠稻米賴以生存的母親哺乳的小嬰兒的生命。
（三）“維生素”一詞的發明
歐洲以及亞洲的許多科學家開始對在稻米外殼中實際分離出的因數是什麼非常感興趣，他們可能還夢想著鑒定甚至合成它。其中之一是生物化學家卡西米爾·芬克（Casimir Funk），他出生於波蘭，但在幾個歐洲國家接受過培訓，並於1910年移居倫敦。第二年，他報告說他分離出了活性因數。實際上，這是不正確的，但他接著暗示該物質屬於“胺”的化學類別。此外，他認為，就像蛋白質（即氨基酸）的所有成分都屬於同一化學類別一樣，被認為是缺乏營養的病原體（例如糙皮病和壞血病）的有機微量營養素。除了腳氣病外，這種有機微量營養素的缺乏被認為是導致糙皮病和壞血病的病因。因此，他為這些重要胺“vital amines"創造了“ vitamine”一詞。幾年後，當人們意識到班上的其他人不是“胺類”，但仍然需要一個詞時，它被縮寫為“維生素”。
（四）約瑟夫·戈德伯格和佩拉格拉
1914年，美國公共衛生局官員約瑟夫·戈德伯格（Joseph Goldberger）負責調查該國南部糙皮病的成因。當患者遭受強烈陽光照射的時候，身體的部位出現嚴重的皮疹。在許多情況下，由於腹瀉和精神改變，他們被收容在庇護所，死亡率很高。糙皮症被認為跟食用玉米有關。起初人們認為造成這種情況的原因是某批次的玉米黴變而產生的毒素，但到了1914年，南方地區開始普遍認為是一種感染，也許是由昆蟲攜帶的一種感染，如瘧疾一樣。
戈德伯格懷疑感染理論，因為沒有醫生或護士從患者身上發現這種疾病的記錄。並且他甚至用直接食用糙皮症患者的皮屑和排泄物的方法來直接進行檢測。另一方面，他發現孤兒院的飲食中添加雞蛋和牛奶會減少病例的發生。在與志願者進行了進一步的實驗，證實了飲食的解釋後，他能夠用狗製作該疾病的動物模型，併發現酵母菌補充劑可以有效地抵抗這種情況，這也被證實對患者同樣有效。他的小組在1929年去世時積極致力於分離酵母並鑒定其活性因數。直到1935年，其他人才將其鑒定為大家已經很熟悉的化學物質煙酸（也重新命名為“煙酸”，維生素B3）。
（五）大鼠和老鼠的學術工作
當其他人在研究臨床疾病時，許多科研工作者就對哺乳類動物的營養需求開始感興趣。他們開始利用幼鼠和老鼠，從簡單的飲食混合物開始，來確定哺添加哪些營養會讓發育更全面。德國的科學家們進行了非常重要的早期工作，不幸的是，這些發育過程中出現的問題被認為是食物被加工之後，其中的成分“變性”所致，而不是由於缺乏一些過去未知的，無法識別的營養素。
1912年，戈蘭·霍普金斯（Gowland Hopkins）提出了在哺乳動物飲食中缺乏未知“東西”的最明確證據。這位劍橋生物化學家以從蛋白質中分離出氨基酸色氨酸並證明其基本性質而聞名。他用酪蛋白，豬油，蔗糖，澱粉和礦物質飲食餵養幼鼠。這些老鼠中的一半每天還接受少量補充的2毫升牛奶。只有那些喝了牛奶的老鼠生長良好，但是兩周後治療方法開始對換，曾經喝牛奶的老鼠不再提供牛奶，而沒有喝牛奶的那一組老鼠開始喝牛奶。
現在，那些原來沒有喝到牛奶，現在開始喝牛奶的額老鼠開始正常生長。在這些老鼠保持恒定體重2周後，那些現在沒有牛奶的老鼠體重開始下降。霍普金斯（Hopkins）提出，這只能由基本飲食中缺乏某些未確認的有機營養物的機理來解釋，並且該問題類似於與飲食有關的人類疾病，正如他在1906年發表的一次演講中所建議的那樣。
（六）脂溶性維生素
奇怪的是，霍普金斯接著領導了中間代謝的工作計畫，而不是試圖發現“牛奶因素”可能是什麼，而其他人實際上卻無法用如此少量的牛奶重現他的發現。然而，重要的進步始於美國的威斯康星州Elmer V. McCollum發現，通過純淨的飲食，大鼠在大約10周後開始減輕體重，但使用少量的黃油脂肪即可恢復體重，而不能用橄欖油恢復。然後在1914年，他發現在將黃油脂肪皂化後，活性仍保留在醚溶性餾分中，因此所有普通脂肪都變成水溶性。他稱這個因素為“A”，而在大米外殼中則稱其為“B”。這就是後來命名為維生素的系統的起源。人體和大鼠中的維生素A缺乏症後來被證明會造成嚴重的眼損傷（幹眼症），並且仍然是第三世界失明的主要原因。
麥克科勒姆（McCollum）在1917年搬到美國約翰·霍普金斯大學（Johns Hopkins University）後，在那兒他更容易獲得病理學幫助，他意識到，飲食中鈣和磷的比例不均衡，缺乏某些動物脂肪會產生類似於佝僂病的病狀。這種疾病至今仍然是一個嚴重的問題，尤其是在大型工業城市中成長的嬰兒中。進一步的研究表明，這些脂肪的活性來自另一個脂溶性因數，稱為“維生素D”。然後，其他所有的研究都證明了它至少與固醇有關，並且通過紫外線照射活體動物或人類的皮膚，就可以形成這種粗膽固醇。
以前，甾醇似乎是一類毫無趣味的化合物，沒有令人興奮的特性。但是，當意識到他們的化合物可以預防嬰兒病時，它們開始引起更多關注。德國結構化學家阿道夫·溫道斯（Adolf Windaus）多年來一直是甾醇結構的主要研究人員，並受到從事維生素D的生理學家的邀請，以協助他們進行化學D的研究。 1928年，他因“他對甾醇的組成及其與維生素的關係的研究”而獲得了諾貝爾化學獎。但是鏈接到維他命並因此而獲獎是他長期研究中相對較小的最後一步。