Der Stoffwechsel von Pflanzen und Tieren unterscheidet sich nur geringfügig. Allerdings sind durch Mutationen bei vielen höheren Organismen Syntheseleistungen verlorengegangen, obgleich die nun fehlenden Stoffe weiter an entscheidenden Stellen im Stoffwechsel benötigt werden. Ein Beispiel hierfür ist das Vitamin C, das vom Primaten-Stoffwechsel wegen eines einzelnen fehlenden Schritts aus einer sechsstufigen Reaktionssequenz nicht mehr hergestellt werden kann. Aus diesem Grunde müssen Primaten und Menschen auf ihrem Speisezettel frische pflanzliche Nahrung finden. (Dies gilt auch für das viel zitierte Guinea-Schwein, dem Meerschweinchen (engl. guinee pig).) Hunde und Katzen dagegen verfügen noch über diese Syntheseleistung, so dass sie sich "einseitig" ernähren können.

Die folgenden Tabellen geben einen Überblick über die Vitamine, ihr Vorkommen, ihre Wirkung und Mangelerscheinungen sowie den täglichen Bedarf.

Tab. 2: Fettlösliche Vitamine, nach Baltes
Buchstabe	Name	Funktion	Mangelerscheinungen	Bes. enthalten in	Tägl. Mindestzufuhr
A	Retinol	Unterstützung des Sehprozesses, Schutz und Aufbau von Schleimhäuten	Nachtblindheit, Schleimhautschädigungen	Lebertran, Eidotter, Butter	750 µ
D	Calciferol	Regulation des Calcium- und Phosphatstoffwechsels	Rachitis	Fischleberöl	2,5 µ
E	Tocopherol	Antioxydans für ungesätt. Fettsäuren und Vitamin A	Evtl. Fertilitätsstörungen und Muskeldystrophie	Getreidekeimöl	10-30 mg
K	Phyllochinon	Unterstützung der Prothombin-Bildung	Blutungen	Kabeljauleber, Kohl	Durch Darmbakterien gedeckt

Tab. 3: Wasserlösliche Vitamine, nach Baltes
Buchstabe	Name	Biol.-physiol. Funktion	Mangelerscheinungen	Bevorzugte Quelle	Tagesbedarf
B1	Thiamin	Coenzym bei Decarboxylierungen	Beri-Beri, Polyneuritis, kardiovaskuläre Störungen	Hefe, Fleisch, Weizenkeimlinge	0,9-1,2 mg
B2	Riboflavin	Coenzym des gelben Atmungsfermentes FAD	Schleimhautschäden	Hefe, Milch	1-3 mg
B6	Pyridoxal	Regulation des Aminosäurestoffwechsels	Hautveränderungen, Krämpfe	Hefe, Getreidekeimlinge	2-4 mg
B12	Cobalamin	Reifung der roten Blutkörperchen	Anämie	Austern, Leber, Muscheln	2 µg
-	Folsäure	Übertragung von C1-Gruppen	Anämie	Grüne Blattgemüse, Leber, Niere	1-2 mg
-	Panthothen- säure	Vorstufe des Coenzyms A	nicht bekannt	Hefe	3-5 mg
-	Nicotinsäure Nicotinamid	Physiol. Wasserstoff- überträger	Pellagra	Hefe, Leber, Reiskleie	15-20 mg
C	Ascorbin- säure	Redoxsubstanz des Zellstoffwechsels	Skorbut	Zitrusfrüchte, Petersilie, Paprika	30 mg
H	Biotin	Coenzym bei Carboxylierungen	Dermatitis, Haarausfall

Die meisten Vitamine sind hochkompliziert gebaute organisch-chemische Verbindungen von ungeahnter Vielfalt. Die Abb. 28 zeigt einige Beispiele. Man erkennt hieraus, dass der Begriff "Vitamin" nicht eine chemisch homogene Stoffklasse (wie die Amine, Kohlenwasserstoffe oder Aromaten) beschreibt, sondern eher auf die gleiche Funktion, nämlich die essentiellen Stoffwechselaktivitäten, hinzielt. So ist Vitamin A ein Alkohol mit ungesättigter Kohlenwasserstoffkette, Vitamin C ein Zuckerderivat, B₁ ein gekoppelter Heterozyklus und B₁₂ ein Kobalt-Komplex, der an Hämoglobin erinnert. Vitamin B₁₂ ist einer der am kompliziertesten gebauten Naturstoffe, die wir kennen.

Abb. 28: Formeln einiger Vitamine

Vitamin A
Hitzestabil, aber besonders bei UV-Bestrahlung sauerstoffempfindlich.

Vitamin B₁
Bei haushaltsgemäßer Speisenbereitung 30 % Verlust. Abbau findet durch schweflige Säure, einem zugelassenen Konservierungsmittel, statt.

Vitamin B₂
Zerstörung durch Kochen in neutraler und basischer Lösung. (In Süddeutschland werden manche Speisen wie z. B. Rotkohl unter Zusatz von Soda zubereitet ("Blaukraut"), während in Norddeutschland säuernde Äpfel oder Essig zugegeben werden ("Rotkohl").)

Vitamin B₆
Als gelber Farbstoff außerordentlich licht- und UV-empfindlich. Beim Kochen beobachtet man Verluste bis zu 60 %.

Vitamin B₁₂
Dieses beispielsweise in tierischen Lebern enthaltene Vitamin wird beim Kochen und Braten zerstört. Dem Arzt Murphy brachte die Entdeckung eines antiperniziösen Faktors in roher Leber den Nobelpreis für Medizin ein: er heilte Patienten mit perniziöser Anämie, indem er sie mit ungekochter Leber traktierte. Heute wird dieses Vitamin von gentechnologisch manipulierten Mikroorganismen hergestellt und eleganter und vor allem wohldosiert durch Injektion verabreicht.

Vitamin D
Das gegen Rachitis wirkende Vitamin wird als Vorstufe aufgenommen und erst durch UV-Bestrahlung der Haut aktiviert. Es ist ansonsten als Cholesterinderivat relativ stabil.

Folsäure
Zerstörung in der Hitze durch Säuren und vor allem durch Licht.

Pantothensäure
Hitzelabil, vor allem in saurem oder basischem Milieu.

Nicotinsäure(amid)
Bei üblicher Nahrungsbereitung beträgt der Verlust 20 %. Raucher haben hier ausnahmsweise einen gesundheitlichen Vorteil: Nicotinsäure(amid) bildet sich auch aus Nicotin.

Vitamin C (Ascorbinsäure)
Beim Erhitzen sind für diesen redoxlabilen Stoff hohe Verluste allgemein bekannt. Dies trifft vor allem bei Anwesenheit von Cu²⁺-Ionen zu. Unter anderem aus diesem Grunde ist inzwischen das "Grünen" von Gemüse mit Kupfersalzen verboten.

Vitamin E (Tocopherol)
Labil gegenüber UV-Strahlung und vor allem gegenüber Sauerstoff. Die Reaktion mit Sauerstoff ist geradezu die Aufgabe dieser Vitamingruppe. Sie ist selbst hoch ungesättigt, ist fettlöslich und soll im Fettgewebe ungesättigte Fettsäuren vor dem Angriff von Sauerstoff schützen, sich sozusagen "opfern". Mangel an Vitamin E löst u. a. die Fettverderbnis, ein Bräunen von Fettgewebe aus.

Vitamin K
Dieser Stoff ist wie Vitamin E als ungesättigte Verbindung lichtempfindlich und wird auch durch Säuren und Basen angegriffen. Hier denkt man auch an die ungesättigten Fettsäuren, die auch als Vitamin F bezeichnet werden.

Man kann zusammenfassen, was man bei der Nahrungszubereitung und Lebensmittellagerung zum optimalem Schutz der Vitamine beachten muss:

-	Lebensmittel müssen luftdicht, trocken und im Dunkeln aufbewahrt werden.
-	Zu langes Kochen ist schädlich. Der Dampfdrucktopf ist vorzuziehen, bei dem die Temperatur aufgrund des hochgespannten Wasserdampfes bis auf 120 ºC steigt und die Nahrung schneller gart.
-	Extreme Säure- und Basemilieus müssen vermieden werden.

Zum Ausgleich greift man deshalb gern zu Vitaminpräparaten. Wie bei allen Chemikalien muss man aber auch bei den Vitaminen vor Missbrauch warnen. Zuviel Vitamin C kann zu Nierensteinen führen (Calciumoxalatsteine), zuviel Vitamin D zum Knochenabbau (Eisbärenleber ist so giftig, dass sie von Eskimos verschmäht wird). Vitamin A kann Leberzirrhose hervorrufen.

Vitamin C wurde als Ascorbinsäure zuerst in der Nebenniere entdeckt. Dort dient es als reduzierender Cofaktor bei der oxidativen Umwandlung von Corticosteroiden (wie Cortison).

Weshalb fallen bei Skorbut die Zähne aus? In dem für Bindegewebe wie dem Zahnhalte-Apparat typischen Protein Kollagen gibt es eine typische Aminosäure, Hydroxyprolin, die frei nicht auftritt. Sie wird erst aus der einzigen cyclischen Aminosäure, Prolin, nach deren Einbau ins Kollagenmolekül gebildet. Cofaktor ist wiederum Ascorbinsäure ("A-skorbut-säure"). Da auch die Wände der Blutgefäße Kollagen enthalten, wird dieses bei Vitamin C-Mangel regelrecht löchrig; es kommt zu Gewebeblutungen. Das bekannte Zahnfleischbluten ist ein Signal dafür.

Erst nach dieser Einsicht in die Zusammenhänge suchte man Vitamin C auch in frischem Obst und Gemüse - und fand es auch. Heute wird es im 100.000 t-Maßstab halb biotechnologisch aus Glucose gewonnen. Die größte Menge von Ascorbinsäure wird übrigens bei der Aufarbeitung von Kernbrennstäben als Reduktionsmittel bei der Trennung von Uran und von Plutonium sowie in der Metallurgie verwendet.

Vitamin B₁₂ heißt auch Cobalamin, ein Name, der auf das Metall Cobalt hinweist. B₁₂ trägt am komplex gebundenen Cobalt-Atom eine Alkylgruppe, die es in Kooperation mit Folsäure auf andere Verbindungen übertragen kann. B₁₂ ist deshalb wichtig bei Verzweigungsreaktionen. So wandelt es Homocystein in die Aminosäure Methionin um:

Findet dies nicht statt, reifen die roten Blutkörperchen nicht; es kommt zur perniziösen Anämie.

Vitamin B₁ ist der Stoff, der bei Decarboxylierungen von Brenztraubensäure oder von a-Ketoglutarsäure mitwirkt. Er addiert z. B. die a-Ketosäure an die exponierte, positivierte Stelle zwischen N- und S-Atom, spaltet dann unter Mitwirkung der gegenüberliegenden Aminogruppe CO₂ ab und bildet den entsprechenden Aldehyd (-> Abb. 29):

Abb. 29: Decarboxylierung von Brenztraubensäure durch die Wirkstelle im Thiamin (Vitamin B₁)

Vitamin A, das der Organismus in der Leber durch Spaltung aus a- und b-Carotin bildet, wird im Auge als Aldehyd an ein Protein gebunden und bildet Rhodopsin. Dieses Proteid ist lichtempfindlich. Bei Bestrahlung ändert es seine Geometrie, was vom Sehnerv als Signal registriert wird.

Vitamin B₆ ist ein Aldehyd, der nach Aktivierung mit Aminosäuren Schiffsche Basen bildet. Diese Kondensationsprodukte stehen im Mittelpunkt für die chemische Veränderung von Aminosäuren:

-	Decarboxylierung (Bildung biogener Amine, die wie Histamin, Tryptamin (Vorstufe des Schlafhormons Serotonin) oder Thyramin (Vorstufe von Noradrenalin und Adrenalin) als Gewebshormone dienen).
-	Desaminierung/Transaminierung, d. h. Austausch der Aminogruppe zwischen Aminosäuren und a-Ketosäuren.
-	Austausch des spezifischen Aminosäurerestes.

Abb. 30: Pyridoxal als Schaltstelle im Aminosäurestoffwechsel

Mangel an Vitamin B₆ äußert sich als Beri-Beri, einem insgesamt unspezifischen Wasting-Syndrom (Wasting = Verwüstung).

Nicotinsäureamid ist der Grundbaustein des Zelloxidationsmittels NAD⁺ (Nicotinsäureamidadenosindinucleotid; -> 4.2.2). Mangel wirkt sich ebenfalls als unspezifisches Wasting aus.

Makronährstoffe
Neben C, O, H und N: Na, K, Mg, Ca, S, P, Cl, Si und Fe.

Spurenelemente
V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, W, Se, F und I.

Mineralstoffe sind weit verbreitet und stellen deshalb nur selten eine Mangelkomponente der Nahrung dar. (Dies gilt auch für Spurenelemente.) Ein seltenes Gegenbeispiel ist Iodmangel in gebirgigen Gegenden, der Ursache für den endemisch auftretenden Kropf ist. Gleiches gilt für endemische Muskeldystrophie in China, deren Ursache (Selenmangel) von dem deutschen Biochemiker A. Wendel aufgeklärt wurde.