Vitamine sind organische Verbindungen, die vom Organismus nicht als Energieträger, sondern für andere lebenswichtige Funktionen benötigt werden, die jedoch vom menschlichen Stoffwechsel zum größten Teil nicht synthetisiert werden können. Sie müssen deshalb mit der Nahrung aufgenommen werden. Einige Vitamine werden dem Körper als Vorstufen (Provitamine) zugeführt, die dann erst im Körper in die Wirkform umgewandelt werden. Man unterteilt Vitamine in fettlösliche (lipophile) und wasserlösliche (hydrophile) Vitamine.
Eine lange Reihe von weiteren ähnlichen Stoffen, die gesundheitsfördernd, aber anders als Vitamine nicht streng lebensnotwendig sind, werden unter dem Begriff Sekundäre Pflanzenstoffe zusammengefasst.
Der polnische Biochemiker Casimir Funk nahm 1912 an, dass alle lebensnotwendigen Stoffe eine NH2-Gruppe enthielten. Er prägte deshalb den Begriff „Vitamin“ (aus lat. vita für leben und amin für stickstoffhaltig). Spätere Untersuchungen zeigten aber, dass bei weitem nicht alle Vitamine Amine sind oder sonstige basische Stickstoffatome enthalten. Ein gutes Beispiel hierfür sind das Vitamin A (Retinol), ein stickstofffreier, ungesättigter Alkohol und das Vitamin C (Ascorbinsäure), eine strukturell den Kohlenhydraten ähnliche, jedoch sauer wirkende Substanz. Neben der chemischen Struktur, die dem Vitamin den Namen gibt, werden auch Buchstaben, kombiniert mit einer Nummernbezeichnung und Trivialname verwendet, oft sogar mehrere für eine Substanz. Heute sind viele nicht mehr gebräuchlich. Lücken in der Buchstabenreihe entstanden, nach dem sich heraus gestellt hatte, dass nicht alle ursprünglichen Isolierungen sich als einheitliche Substanzen erwiesen. Andere, heute weitgehend verschwundene Bezeichnungen für Vitamine waren auch: 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. In Deutschland ist sowohl die Buchstaben-/ Nummernbezeichnung des Vitamins als auch die Wortbezeichnung üblich. Von den in der medizinischen Wissenschaft gegenwärtig (2004) bekannten 20 Vitaminen gelten 13 Vitamine als unerlässlich:
Vitamine sind wissenschaftlich gesehen keine chemisch einheitliche Stoffgruppe. Sie sind organische Verbindungen, die biologische Vorgänge im menschlichen (und tierischen) Organismus regulieren. Vitamine zählen, wie auch die Mineralstoffe und Spurenelemente, zu den nicht energieliefernden Nährstoffen, die der Körper zur Erhaltung seines Lebens und seiner Leistungsfähigkeit unbedingt benötigt. Da es sich bei den Vitaminen um recht komplizierte organische Moleküle handelt, kommen sie in der unbelebten Natur nicht vor. Vitamine müssen erst von Pflanzen, Bakterien oder Tieren gebildet werden. Der Mensch ist, bis auf wenige Ausnahmen, bei denen er bestimmte Vitamine selber erzeugen kann, auf die Aufnahme über die Nahrung angewiesen. Vitamine sind essentielle Wirkstoffe, das heißt dass sie zur Aufrechterhaltung von Gesundheit und Leistungsfähigkeit des menschlichen Organismus lebensnotwendig sind. Einige Vitamine werden dem Körper als Vorstufe (Provitamine) zugeführt, die erst im Körper in die entsprechende Wirkform umgewandelt werden.
Als Provitamine bezeichnet man die biologische Vorstufe eines Vitamins, wie beispielsweise das von Pflanzen gebildete Beta-Carotin (?-Carotin), das dann von Tieren oder Menschen in Vitamin A Retinol umgewandelt wird.
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.
- Zu den fettlöslichen Vitaminen gehören: A Retinol, Beta-Carotin, D Calciferol, E Tocopherol und K Phyllochinon. Letzteres kann allerdings trotz seiner Fettlöslichkeit nur in unbedeutenden Mengen vom Körper gespeichert werden.
- Zu den wasserlöslichen Vitaminen gehören die acht Vitamine des B-Komplexes. Dies ist eine Sammelbezeichnung wasserlöslicher Vitamine, unterschiedlicher, chemischer Zusammensetzung. Sie sind in tierischen und pflanzlichen Lebensmitteln enthalten. Einzelne B-Vitamine kommen in der Natur niemals isoliert vor. Sie wirken aus diesem Grund in der Regel auch im Verbund. B1 Thiamin, B2 Riboflavin, B3 Niacin (Nicotinsäureamid und Nicotinsäure), B5 Pantothensäure, B6 Pyridoxin, B7 Biotin, B9 Folsäure, B12 Cobalamin, sowie zusätzlich das Vitamin C Ascorbinsäure. Eine Ausnahme bildet das Vitamin B12 Cobalamin. Es kann trotz seiner Wasserlöslichkeit vom Organismus gespeichert werden.
Vitamine sorgen grundsätzlich für das Funktionieren des Stoffwechsels, wo sie katalytisch und steuernd wirken. Ihre Aufgabe besteht in einer Regulierung der Verwertung von Nährstoffen wie Kohlenhydrate, Eiweiße und Mineralstoffe, sorgen für deren Ab- beziehungsweise Umbau und dienen somit auch der Energiegewinnung. Vitamine stärken das Immunsystem und sind unverzichtbar beim Aufbau von Zellen, Blutkörperchen, Knochen und Zähnen. Jedes einzelne Vitamin erfüllt bestimmte Aufgaben. Sie unterscheiden sich dadurch auch hinsichtlich ihrer verschiedenartigen Wirkungsweise. Einige stellen Koenzyme dar, andere wirken als Hormone oder greifen in die Regulation des Stoffwechsels ein.
Biologische Werte sind, anders als bei physikalischen Größen, nie absolut, sondern werden immer von einer Vielzahl von Beeinflussungsfaktoren bestimmt. Bei den nachfolgend genannten Bedarfsgrößen handelt es um Durchschnittswerte mit verallgemeinerndem Charakter. Neben dem Geschlecht und dem Alter sind noch eine Vielzahl anderer Faktoren ausschlaggebend, die den jeweiligen Bedarf einer Person unter bestimmten Lebensumständen beeinflussen. So gehören beispielsweise die beruflichen und umweltbedingten Belastungsfaktoren, die körperliche und nervliche Belastung, Streß, Ernährungsgewohnheiten, Schwangerschaft, Stillzeiten, Krankheit, Rauchen, Trinken usw. dazu, die den Bedarf ansteigen lassen. Die benötigten Mengen liegen im Bereich von wenigen Milligramm (mg). So benötigt der menschliche Körper beispielsweise täglich 75 mg Vitamin C (Ascorbinsäure), aber nur etwa 0,8-1,0 mg an Vitamin A (Retinol) und 1,3-1,8 mg an Vitamin B1 (Thiamin). Die Empfehlungen variieren sehr stark. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt beispielsweise täglich 100 mg Vitamin C zu sich zu nehmen und die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt dagegen nur 30 mg pro Tag.
Unter Mangelerscheinungen (Hypovitaminose) versteht man Krankheiten und Beschwerden, die durch einen Vitaminmangel entstehen. Aufgrund einer mangelnden Zufuhr, oder dem Fehlen von Vitaminen entstehen entsprechende Stoffwechselstörungen mit typischen Krankheitserscheinungen. Beschwerden, die infolge von Hypovitaminosen auftreten, bilden sich in der Regel vollständig zurück.
Vitaminmangelkrankheiten sind unter den europäischen Ernährungsbedingungen eine Seltenheit geworden. Isoliert kommt lediglich ein Vitamin-B12-Mangel vor. Alle anderen Vitaminmangelzustände sind Hinweise auf komplexere, meist chronisch entzündliche Darmerkrankungen, Resorptionsstörungen oder bedingt durch Schäden, die infolge medizinischer Eingriffe iatrogen entstanden sind.
Das nahezu vollständige Fehlen bestimmter Vitamine nennt man Avitaminose. Im Gegensatz zu den Hypovitaminosen treten hingegen bei lang anhaltenden Avitaminosen Spätfolgen, wie neuralgische Ausfallerscheinungen, auf. Von einer Avitaminose, die das Vitamin B12 betrifft, können Personen nach einer Magenentfernung betroffen sein, weil ihnen ein Stoff, der so genannte Intrinsic Factor, fehlt, der für die Aufnahme dieses Vitamins nötig ist.
Eine Vitaminüberversorgung wird Hypervitaminose genannt. Als Hypervitaminose werden jene Erscheinungen zusammengefasst, die bei übermäßiger Zufuhr der entsprechenden Vitamine, sei es über die Ernährung, in Form von Nahrungsergänzungsmitteln oder Vitaminpräparaten, aber auch bei parenteraler Gabe, auftreten können.
Besonders bei den Vitaminen A und D kann es zu Überdosierungserscheinungen kommen, die auch aufgrund der Fettlöslichkeit dieser Substanzen Probleme verursachen, bei wasserlöslichen Vitaminen sind Hypervitaminosen dagegen selten, da diese relativ leicht über die Nieren ausgeschieden werden können.
Nach dem Lesen eines Artikels des niederländischen Arztes Christiaan Eijkman beschäftigte sich der polnische Biochemiker Casimir Funk 1912 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, da sie seit einiger Zeit ebenfalls mit weißem Reis gefüttert wurden waren, statt wie bisher mit braunem Reis. 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. Casimir Funk isolierte aus Reiskleie einen Stoff, der die Mangelkrankheit heilen konnte. Die Analyse der Verbindung zeigte, dass es sich um eine stickstoffhaltige Verbindung, ein Amin handelte. Funk hatte das Thiamin, heute unter der Bezeichnung Vitamin B1 bekannt, entdeckt. Auf Grund dieser Befunde schlug Funk das Kunstwort Vitamin (vita-das Leben und Amin für Stickstoffverbindungen) vor. 1926 wurde das Vitamin B1 (Thiamin) erstmalig von den holländischen Chemikern B. C. P. Jansen und W. Donath in kristalliner Form aus Reiskleie isoliert. 1936 wurde die Struktur von Vitamin B1 etwa gleichzeitig von R. R. Williams und M. Grewe aufgeklärt. Die Synthese erfolgte durch R. R. Williams 1936 und von H. Andersag und K. Westphal 1937.
Zwischen 1920 und 1980 wurden die heute (2004) bekannten Vitamine erstmals rein dargestellt. Für diese Vitamine sind inzwischen auch chemische Synthesewege bekannt. Krankheiten, als Folge von Vitaminmangelerscheinungen, wurden erst zu Beginn des 20. Jahrhundert erkannt.
Durch die Zufuhr entsprechender Nahrungsmittel versuchte man Krankheiten wie Skorbut, Beri-Beri, und Rachitis, die durch die Vermutung, dass es sich bei diesen Krankheiten um ernährungsbedingte Erkrankungen handelt, zu bekämpfen. Mit Hilfe von Tierversuchen wurde die Hypothese bestätigt, dass die Krankheiten durch das Fehlen bestimmter Nahrungssubstanzen verursacht wurden. Durch weitere Tierversuche fand man heraus, welches die essentiellen Nahrungsbestandteile sind. Im Anschluss daran konnte man aus diesen die jeweiligen Vitamine isolieren.
1913 wurde die Bezeichnung der Vitamine mit großen Buchstaben des Alphabets durch den amerikanischen Biochemiker Elmer Vermon 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.