维生素C

维生素C又称抗坏血酸，是一种水溶性微量营养素。人体无法自行合成，必须从食物中获取。其完全还原形式L-抗坏血酸主要作为电子供体发挥作用。它是一大类酶的辅因子，这些酶能使胶原蛋白、肉碱、激素和神经递质发生羟基化反应；它还是血浆和组织中主要的小分子抗氧化剂。维生素C在历史上的重要性在于：缺乏它会导致坏血病，这种疾病曾造成大量长途航海水手死亡。20世纪30年代对其化学本质的确定，是最早清楚地将某种膳食因子与特定缺乏综合征联系起来的研究之一，并帮助确立了现代关于维生素的概念，即维生素是人体无法自行充分合成的有机化合物。

维生素C在医学和公共卫生方面具有重要意义，原因有多个方面。它的生理作用包括促进伤口愈合、维持血管和骨骼的健康，以及支持免疫细胞的功能。它还通过去除DNA和组蛋白上甲基基团的酶参与基因调控。在高收入国家，常规性缺乏较为少见，但在某些人群中仍是值得关注的问题；而大剂量补充维生素C对健康的影响，包括关于预防感冒和癌症的说法，至今仍有争议。在工业上，该化合物被大规模生产，用于食品、制药和化妆品等领域。

本词条首先介绍维生素C的化学性质，以及人体对其的吸收、运输和储存方式。随后考察其生物学功能，包括作为酶辅因子、抗氧化剂和基因表达调节因子的作用。接着讨论膳食来源、缺乏与坏血病、毒性以及补充剂的相关证据。词条最后介绍工业生产以及仍未解决的问题。

化学性质与形式

结构与还原能力

维生素C的生物活性形式是L-抗坏血酸，化学式为$\mathrm{C_6H_8O_6}$。它是一种小分子有机化合物，以六碳链为骨架，闭合成一个五元环状酯，即内酯。决定其化学性质的关键结构是烯二醇基团：两个相邻碳原子（C2和C3）带有羟基，并通过一个碳碳双键相连。由于这些羟基上的氢异常容易释放，第一个羟基的酸解离常数约为4.2，因此在生理pH下，该化合物主要以抗坏血酸根阴离子的形式存在。

同样的结构使其成为有效的还原剂。烯醇基团每失去一个氢原子就释放一个电子，烯二醇通过两步连续的单电子转移将电子提供出去。每一步都会经过一个寿命很短的抗坏血酸自由基（单脱氢抗坏血酸自由基）。供出电子会降低与之反应物质的氧化态，这就是抗坏血酸能够使酶中的金属中心以及小分子氧化剂保持还原状态的原因。

可逆与不可逆氧化

抗坏血酸的第一步氧化产物是脱氢抗坏血酸（DHA），其中C2和C3已转变为酮基。这一步是可逆的：酶以及谷胱甘肽等含巯基的小分子可以将DHA还原回抗坏血酸，因此两种形式在组织中构成一对氧化还原对。有些学者认为DHA的生物学价值与抗坏血酸相当，因此对食品的分析通常测定两种形式的总和。

DHA的内酯环要不稳定得多。在水溶液中，它可以通过水解开环生成2,3-二酮古洛糖酸，而这一开环过程实际上是不可逆的。进一步分解会生成糠醛、2-糠酸和3-羟基-2-吡喃酮等产物，具体路径取决于条件。在有氧的酸性溶液中，抗坏血酸经DHA生成2-糠酸和3-羟基-2-吡喃酮；而在无氧条件下则以糠醛为主。近期研究还对某些碱性体系中DHA是否为主要降解产物提出了质疑，因此应谨慎地使用这一简化的反应路径。一旦环被打开，维生素便无法再生，因此这一步决定了食品和储存溶液中维生素活性的实际损失。

加速损失的因素

在食品和溶液中，有多种因素会加快这种转化。温度是主要因素：降解通常符合一级动力学。在一项储存研究中，某样品在25 °C黑暗条件下存放7天后损失了约23%的抗坏血酸，而在35 °C下则损失约56%。低温储存可显著减缓这一过程。光照会促进光氧化，氧气则引发自动氧化，在水性体系中溶解氧会导致最初的快速损失。碱性条件有利于快速分解，在pH约为10时，主要产物并非由DHA衍生的糠醛，而是一种尚未鉴定的化合物。痕量金属离子，尤其是铜(II)和铁(III)，会催化其与氧气的氧化反应。由于反应速率取决于介质中还原性与氧化性物质的平衡，同一种食品因包装、pH值和加工方式的不同，其维生素损失速率可能相差很大。

命名与立体化学

“维生素C”是一个通用术语，涵盖抗坏血酸、其盐类（如抗坏血酸钠和抗坏血酸钙）以及其酯类（如抗坏血酸棕榈酸酯）。“ascorbic”这一名称反映了该化合物的抗坏血病作用，其中前缀a-意为“无”，词根则指向坏血病。该分子有两个手性中心，即C4和C5，因此存在四种可能的立体异构体。只有C5上的L构型（对应糖酸的L系列）具有完全的维生素活性，因为人体中处理该维生素的转运蛋白和酶会特异性识别这一结构。D-对映体的维生素活性极低。异抗坏血酸（D-异抗坏血酸）是一种立体异构体，保留了较强的抗氧化能力，被广泛用作食品添加剂，但它不能满足人体的维生素需求。因此，尽管各立体异构体的化学反应性相近，这一区分对营养学和食品标签仍然十分重要。

发现与识别的历史

柑橘与第一次对照试验

坏血病很早就为水手所熟知，但其治疗方法是通过比较而非理论找到的。1747年，英国海军医师詹姆斯·林德（James Lind）在12名患坏血病的水手身上比较了六种疗法，结果只有橙子和柠檬对坏血病有效。林德的结果并未立即改变海军的做法。吉尔伯特·布兰（Gilbert Blane，1795年）设法说服海军部在英国海军舰船上将柑橘汁作为每日定量配给。此后的一个半世纪里，相关科学仍不完整：活性成分未知，也不存在该病的动物模型。1907年，挪威人阿克塞尔·霍尔斯特（Axel Holst）和阿尔弗雷德·弗勒利希（Alfred Fröhlich）根据其生物学效应推测维生素C的存在，随后国际上展开了分离这种维生素的竞争。他们的工作偶然在豚鼠身上诱发了坏血病，为研究者提供了检验纯化组分的实验室模型。

己糖醛酸与分离的竞赛

阿尔伯特·圣-哲尔吉（Albert Szent-Györgyi）当时正在研究生物氧化，他从肾上腺组织中获得了一种结晶物质。关于时间，各种资料说法不一：一种说法称，1926年，他在研究生物氧化过程时，从肾上腺皮质中获得了一种结晶物质，最初称之为Cx11。1928年，他将该物质重新命名为"己糖醛酸"，另有资料则以1928年作为分离的年份。他后来在植物汁液和肾上腺提取物中发现了同样的还原剂，并证明他先前分离出的己糖醛酸与维生素C是同一物质，而且可以从红椒中以千克量级提取。

查尔斯·格伦·金（Charles Glen King）当时在匹兹堡大学工作，得出了平行的结论。金也得出了同样的结论，并于1932年4月1日在《科学》（Science）杂志上发表了公告，比圣-哲尔吉在《自然》（Nature）上的短文早两周。1932年，沃夫（Waugh）与金在《生物化学杂志》（Journal of Biological Chemistry）上发表了更完整的报告。此后，关于发现的功劳一直存在争议，两人是否应享有同等功劳仍有争论。己糖醛酸即为抗坏血病因子这一点得到确认，依赖于圣-哲尔吉的合作者、美国出生的匈牙利裔化学家J. L. 斯维尔贝利（J. L. Svirbely），他此前曾与查尔斯·金共事，以及两人共同进行的豚鼠实验。

结构、合成与命名

化学本质于1933年确定。己糖醛酸（维生素C）的结构由赫斯特（Hirst）和霍沃思（Haworth）利用圣-哲尔吉分离的材料于1933年阐明。诺曼·霍沃思（Norman Haworth）与圣-哲尔吉随后提出了一个新名称，依据其临床关联的拉丁词根描述该化合物的功能："a-抗坏血酸"（"a"在拉丁语中意为"无"，"scorbutus"指坏血病），因其具有抗坏血病的功能而得名。同年，该化合物在实验室中被合成：霍沃思完成了合成，蒂德乌斯·赖希施泰因（Tadeus Reichstein）也于1933年独立完成合成。合成的抗坏血酸不久便实现了商业化供应。

诺贝尔奖的认可

1937年的诺贝尔奖分别表彰了这项工作的不同部分。圣-哲尔吉因"与生物燃烧过程相关的发现，特别是关于维生素C和富马酸的催化作用"而获得诺贝尔生理学或医学奖。霍沃思的奖项属于化学奖，表彰他在碳水化合物化学和维生素C方面的研究。霍沃思与另一位维生素研究者保罗·卡勒（Paul Karrer）共享了当年的化学奖，同样部分由于其维生素C方面的工作。关于诺贝尔奖评选过程的记载提到，生理学奖是否应只授予圣-哲尔吉一人曾存在争论，最终该奖确实只颁给了圣-哲尔吉一人，但据报道评议过程漫长且激烈。

对"维生素"概念的影响

这一发现重塑了维生素的内涵。卡西米尔·丰克（Casimir Funk）于1912年提出了这一术语，指代必需的膳食因子，所谓的抗坏血病因子很快被视为"水溶性C"。一旦该物质成为具有已知结构的确定化合物，其生物活性便可与可测量的化学量挂钩，而非依赖粗糙的食物提取物，这使标准化成为可能。"抗坏血酸"这一名称体现的是功能而非化学类别，这也与丰克最初术语中基于胺类的预期有所不同。这些特点确立了维生素C作为通过纯化合物和特定缺乏病来定义营养素的典型案例，这一框架后来塑造了营养标准。

生物合成与对饮食的依赖

大多数哺乳动物以及许多其他动物能够自行合成抗坏血酸。在这些物种中，合成途径始于葡萄糖，并经过葡糖醛酸，后者是葡糖醛酸途径中的碳水化合物中间体之一。葡糖醛酸在醛还原酶的作用下转化为L-古洛糖酸，L-古洛糖酸再由一种被称为SMP30或regucalcin的内酯酶转化为L-古洛糖酸内酯。最后一步是L-古洛糖酸内酯在L-古洛糖酸内酯氧化酶（GULO）的催化下氧化为L-抗坏血酸，该酶与内质网膜相关。生成的2-酮-L-古洛糖酸内酯随后自发烯醇化为抗坏血酸。1957年的早期研究发现，该途径在哺乳动物的肝脏以及鸟类和爬行动物的肾脏中运行，并且有些哺乳动物缺少末端酶，这正是人们最初发现这一缺口的方式。

合成能力并不普遍。在后口动物中，包括人类、其他非人灵长类、豚鼠、许多蝙蝠、多种鸟类和硬骨鱼类在内的物种，都因GULO基因的完全或部分丢失而失去了合成维生素C的能力。这种丢失并非单一事件。类人猿亚目灵长类（包括人类、猿和猴）和豚鼠所携带的GULO序列高度突变，已不再编码有功能的酶。类人猿亚目谱系丢失了功能性脊椎动物基因拷贝中十二个外显子中的七个，而豚鼠则丢失了第一和第五外显子以及第六外显子的一部分。基于这些差异的比较分子钟推算，类人猿亚目灵长类的失活发生在约6100万年前，豚鼠的失活发生在约1400万年前，这与两次丢失是独立发生的结论相一致。人类基因组中残留的序列是一个假基因，即一个积累了突变、不再产生功能性蛋白质的基因拷贝。一些蝙蝠的GULO假基因在进化过程中似乎被重新激活，因此这一丢失并非在所有谱系中都是不可逆的。

这一基因之所以如此频繁地丢失，一种推测的原因是其丢失只影响一种功能，即维生素C本身的合成。途径中的其他基因（如regucalcin）参与钙稳态及其他过程，因此它们受损的代价高昂，而末端酶受损则较少产生其他后果。一旦该酶不再是生存所必需，自然选择便不会保留它，遗传性退化可能在许多代中逐渐积累。对于为何这种丢失能够被容忍，一种提出的解释是，这些动物的祖先饮食富含水果和树叶等新鲜植物性食物，这些食物提供了大量抗坏血酸，从而降低了失去内源性合成的代价。另一种被称为尿酸假说的观点认为，灵长类体内丰富的尿酸可能承担了部分抗氧化作用。这些解释仍然可信，但尚未得到确立，该性状的进化历史仍有争议。

实际结果是，人类无法在体内自行补充这种维生素。体内储备只能依靠食物或补充剂的摄入来维持，因此对它的需求是持续的，而非偶发的。如果长期摄入的抗坏血酸不足，体内储备就会被耗尽，由此导致的缺乏症（坏血病）将在后文中说明。正是由于这种对饮食的依赖，尽管大多数其他哺乳动物能够合成维生素C，它仍被归类为人类的必需营养素。

吸收、转运与组织分布

肠道摄取

膳食中的维生素C主要通过小肠进入血液，其两种氧化状态走的途径不同。还原型的L-抗坏血酸由钠依赖性维生素C转运体1（SVCT1）穿过肠上皮细胞的顶端膜，该转运体将其转运与钠梯度相偶联，因此这一过程是主动的、需要能量的。抗坏血酸在整段小肠中都能被吸收，远端肠段的初始吸收速率比近端高三倍。因此，吸收并不局限于肠道的某一段。由于载体具有饱和性，摄入剂量越高，被吸收的比例越低，这也是高剂量口服并不会使血浆浓度按比例升高的原因之一。

进入细胞与氧化形式的循环利用

氧化型的脱氢抗坏血酸（DHA）由另一组载体处理。SVCT1和SVCT2对还原型维生素C具有绝对特异性，无法转运脱氢抗坏血酸。相反，葡萄糖转运体GLUT1、GLUT3和GLUT4（但不包括GLUT2、GLUT5或SGLT-1）能够转运这种形式的维生素C。这一点很重要：正常情况下血浆中脱氢抗坏血酸的浓度较低，但氧化型分子通过GLUT1和GLUT3的吸收速率远高于还原型通过SVCT的吸收速率。进入细胞后，DHA会被还原回抗坏血酸，使还原型被锁留在细胞内，并逆浓度梯度累积。SVCT和GLUT两条途径共同作用，使组织能够保留可用于酶促反应和抗氧化反应的维生素C形式。

从血液向各器官的分布主要依赖SVCT2。从血液向靶器官的转运由SVCT2介导，该转运体广泛表达于所有组织，包括脉络丛。红细胞是例外，因为红细胞在成熟过程中会失去SVCT蛋白。

体内储存池与组织分布

经典估计认为全身储存池约为1500毫克。在饱和状态下，成年男性全身抗坏血酸含量约为每千克体重20毫克，即约1500毫克。当全身含量降至300–400毫克以下时，会出现坏血病的临床症状。这一数值来自数十年前进行的同位素和示踪研究，一些近期综述认为它可能被低估了。目前人体维生素C储存池的细节尚不清楚，但基于约六十年前示踪研究得出的1500毫克这一原始估计，很可能偏低。

不同器官的浓度差异很大。肾上腺和眼睛高度依赖SVCT2，SVCT2是肾上腺和眼睛中的主要亚型。白细胞对该维生素有强烈的蓄积作用：在一项药代动力学研究中，中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞在每日摄入100毫克时达到饱和，其浓度至少比血浆高14倍。脑组织也摄取抗坏血酸，主要通过脉络丛完成，脉络丛正是血液与脑脊液之间转运屏障所在的位置。

肾脏处理与血浆平台

肾脏是机体保留多少维生素C的主要调节器官。被滤过的抗坏血酸大部分在近端小管被重吸收。如果体内储存和血浆浓度较低，肾脏中的SVCT1几乎能定量地从尿液中重吸收抗坏血酸，以防止维生素C从体内流失。这种重吸收本身也具有饱和性。摄入量高时，肾小管的重吸收达到上限，多余的部分被排出。健康人体内会达到饱和，血浆稳态平台浓度约为65–80 μmol/L，任何进一步过量的维生素C都会被定量排出。

摄入量与血浆浓度曲线的形状正是由这两个具有饱和性的步骤决定的。胃肠道吸收的饱和性与肾脏清除的非线性共同作用，产生了血浆浓度的天花板效应。在经典稳态研究中，曲线陡峭的部分出现在每日30至100毫克剂量之间，每日1000毫克时血浆达到完全饱和。当摄入量超过约每日200毫克时即达到平台浓度，因此继续增加剂量对血浆水平几乎没有贡献，主要只会增加尿液中的流失。

酶促反应中的辅因子作用

在这些反应中，抗坏血酸作为辅因子发挥作用，因为酶需要它的参与，但它同时也按化学计量被消耗。它提供电子，生成的氧化产物是脱氢抗坏血酸，因此维生素并不能在酶本身内部再生。抗坏血酸是十一种酶的电子供体，其中三种见于真菌，而不存在于人类或其他哺乳动物中。其余八种人类酶中，有几种是单加氧酶或双加氧酶，它们依赖维生素的还原能力。

核心机制是保护活性位点的金属离子。许多此类酶含有铁或铜，催化循环要求金属在不同氧化态之间转换。对于铜依赖性酶，铜在氧化态（Cu²⁺）与还原态（Cu⁺）之间交替，使酶能够维持催化活性。抗坏血酸提供电子，使金属回到具有活性的还原态；在铁依赖性酶中，它则帮助铁保持亚铁状态，以便结合氧和底物。两类酶利用氧的方式不同：单加氧酶多巴胺β-单加氧酶和肽基甘氨酸α-单加氧酶将一个氧原子掺入底物，而双加氧酶则掺入两个氧原子。这两类反应都是氧化还原反应，其中抗坏血酸是还原剂。

多巴胺β-羟化酶与儿茶酚胺合成

体内依赖抗坏血酸的步骤中，最明确的例子是多巴胺在多巴胺β-羟化酶（DBH）作用下转化为去甲肾上腺素。该酶是一种含铜蛋白，由四个相同的亚基组成，其活性需要抗坏血酸。产物为去甲肾上腺素、脱氢抗坏血酸和水。反应发生在去甲肾上腺素能神经元和肾上腺嗜铬细胞的儿茶酚胺储存囊泡内；去甲肾上腺素正是经由这一途径形成的神经递质和激素之一。对培养的嗜铬细胞的实验研究表明，抗坏血酸缺乏的细胞其多巴胺β-羟化酶活性较低；加入抗坏血酸后，细胞内的维生素水平和反应速率均得到恢复。囊泡内的抗坏血酸库由跨囊泡膜的电子传递维持，因此还原态辅因子能不断从胞质中的抗坏血酸得到再生。一种罕见的遗传性缺陷与囊泡蛋白CYB561有关，它导致囊泡内抗坏血酸不足，从而引起功能性DBH缺乏。

肉碱生物合成

抗坏血酸也是肉碱途径中多种酶的辅因子。肉碱是将长链脂肪酸转运入线粒体、通过β-氧化产生ATP所必需的辅助因子。在该途径中，合成肉碱需要四个酶促步骤，其中第一步和最后一步分别由三甲基赖氨酸双加氧酶和γ-丁基甜菜碱双加氧酶催化。早期的生化研究认为，这些步骤中维生素是不可或缺的。然而，一项针对衰老标志蛋白-30/葡萄糖酸内酯酶基因敲除小鼠（这类小鼠无法合成维生素C）的研究报告称，两组小鼠在所有组织和血清中的总肉碱水平相似，因此作者得出结论：该维生素在体内并非肉碱生物合成所必需。因此这一问题仍未有定论，相比儿茶酚胺途径，抗坏血酸在肉碱形成中的作用尚不明确。

肽酰胺化

第三个主要的辅因子作用体现在肽酰胺化过程中，该过程可完成许多神经肽和肽类激素的合成。参与此反应的酶是肽基甘氨酸α-酰胺化单加氧酶（PAM），它是已知唯一能催化末端羧基酰胺化（C端α-酰胺化）的酶，而这一反应是神经肽和肽类激素生物合成中最后且必不可少的步骤。该反应分两步进行。第一步为部分反应，由依赖铜和抗坏血酸的PHM催化，使C端甘氨酸的α-碳发生羟基化。第二步由一种依赖锌的裂合酶催化，除去乙醛酸，留下C端酰胺。底物包括肾上腺髓质素（ADM）、降钙素基因相关肽（CGRP）、胰淀素、神经肽Y（NPY）、P物质等许多其他物质，而酰胺基团往往对受体结合和生物活性至关重要。正因为依赖于这一过程，经酰胺化的肽类激素失调已被证实与多种疾病有关，包括神经退行性疾病、心血管疾病和代谢紊乱。有研究者推测，在脓毒症中给予维生素C可能影响这一途径，但这仍是一种假说，而非已确立的效应。

胶原蛋白合成与结缔组织

抗坏血酸的作用靶点：胶原蛋白

胶原蛋白由三条多肽链缠绕形成三股螺旋结构。其稳定性取决于富含甘氨酸、脯氨酸以及经修饰的氨基酸羟脯氨酸和羟赖氨酸的组成。在重复序列中，每第三个位置都是甘氨酸，这使得多肽链能够紧密堆积。脯氨酸和赖氨酸残基必须在多肽链尚未折叠时，于内质网中完成羟基化，因为部分酶只能修饰未折叠的多肽链，而无法修饰已形成三螺旋的胶原蛋白。维生素C是这一步骤所必需的。

羟基化反应

这一修饰由脯氨酰羟化酶和赖氨酰羟化酶完成，二者都是铁依赖性酶。维生素C能使这些酶中的铁保持活性的亚铁（Fe²⁺）状态。在催化过程中，铁会被氧化为高铁形式，导致酶失活，而抗坏血酸能将其还原，从而恢复酶活性。由于维生素C在这一循环中会逐渐被氧化，因此需要持续补充。若缺乏维生素C，脯氨酸和赖氨酸便无法完成羟基化，多肽链也就无法组装成正常的螺旋结构。

羟基在结构中各有不同的作用。羟脯氨酸起稳定三螺旋结构的作用，而羟赖氨酸则为后续纤维之间的共价交联以及糖基化提供位点。多肽链分泌到细胞外后，细胞外酶会切除末端的前肽，随后这些分子自行组装成原纤维。赖氨酰氧化酶催化赖氨酸与羟赖氨酸残基之间形成共价交联，从而增强原纤维的强度。

胶原蛋白形成受损的影响

当胶原蛋白结构薄弱时，依赖它的组织会最先出现问题。血管壁受影响尤为明显。胶原缺陷会削弱血管壁，导致毛细血管破裂和皮下出血，表现为容易淤青，并出现较大的紫色斑块。毛囊周围会形成细小的针尖状出血点，这种表现称为毛囊周围出血（这些症状常出现在结缔组织最为脆弱的部位）。

牙龈和牙齿同样会受到影响。牙龈肿胀和出血是早期的黏膜症状，病情进展后可导致牙齿脱落。胶原合成缺陷会损害牙本质的形成，并引起牙龈出血。在生长发育中的儿童中，骨骼也会受到影响。骨基质薄弱会导致骨折，并在骨膜下出血。出血是坏血病的典型特征，可发生于任何器官。

伤口愈合、骨骼、牙齿与烧伤

修复功能受损是维生素C缺乏最一致的特征之一。旧伤口可能会重新裂开，新的切口也可能无法正常愈合。由于皮肤、骨骼和牙本质的修复都依赖新合成的胶原蛋白，同一缺陷会限制上述每一过程。大面积烧伤的康复需要快速沉积新的真皮胶原，理论上也会以同样的方式受到影响，不过关于维生素C在烧伤护理中的具体临床证据不在本节讨论范围之内。

为何这些症状最先出现

富含胶原蛋白的组织发生变化，是维生素C缺乏最早出现的迹象之一。原因在于这些组织最依赖胶原的持续更新，且毛细血管支持较为脆弱。变化的模式与受影响组织的生长速度有关，因此骨骼变化常主要见于快速生长中的婴儿。当全身储备量降至约300毫克以下时，临床症状开始出现，此时的储备水平已低于临床坏血病的发病阈值。经过适当治疗，这些变化可迅速逆转：在规范治疗下，出血可在24小时内停止，毛囊周围瘀点约在两周内消退。

抗氧化功能与氧化还原生物学

与活性氧的反应

抗坏血酸很容易失去电子，因此能够中和多种活性氧（ROS）。超氧阴离子自由基、过氧化氢、羟基自由基和单线态氧通常被归为活性氧，生物系统在代谢过程中会产生它们。对于超氧自由基及相关自由基，抗坏血酸发生单电子氧化：中性形式和阴离子形式的抗坏血酸分别被超氧自由基、过氧自由基和羟基自由基氧化时，都会生成抗坏血酸自由基。不同研究测得的这些反应速率常数差异很大。一项针对抗坏血酸与超氧阴离子反应的测定得到 3.3 × 10⁴ M⁻¹ s⁻¹，比早前一个研究组报告的数值低了近三个数量级。

与单线态氧的反应则快得多。其速率常数约为 3 × 10⁸ M⁻¹ s⁻¹（报告中称为快速反应），化学计量比为 1:1，抗坏血酸与单线态氧反应生成过氧化氢和脱氢抗坏血酸。这一转化具有生物学意义：一种寿命短的氧化剂转变为持续时间更长、可以扩散更远的氧化剂，因此寿命仅为纳秒至微秒量级的单线态氧，就可能扩散到远处的靶点。氧化产物也并非惰性：在植物和动物体系中，脱氢抗坏血酸和2,3-二酮古洛糖酸同样能够淬灭活性氧。

维生素E的再生

维生素E（α-生育酚）通过与脂质过氧自由基反应来保护细胞膜和脂蛋白，反应后留下生育酚氧自由基。据认为抗坏血酸能够修复这一中间体：抗坏血酸与生育酚自由基迅速反应，将其还原回原来的形式。两种维生素在不同的区域发挥作用：维生素C在水相中清除氧自由基，而维生素E则在膜内清除氧自由基。由于抗坏血酸具有亲水性，再生步骤发生在膜与胞质的交界处。在模型体系中，抗坏血酸通过非酶途径使维生素E再生，而谷胱甘肽则以酶促方式使维生素E再生。

细胞实验支持了这一观点。在原代大鼠肝细胞中，氧化剂作用后加入2至6 mM的抗坏血酸，可阻止细胞内维生素E的进一步流失，且氧化型生育酚衍生物的积累减少了35%。作者据此认为这是再循环的证据，而非单纯的保护作用。整体层面的证据则不够明确。一篇综述指出，关于这一再循环途径的体内实验结果并不确定。在吸烟者中，补充维生素C可以显著减轻因氧化应激增加而导致的血液中维生素E氧化速率，这与再循环作用相符，但并不能证明这一作用。

金属离子与促氧化行为

同样的化学性质也可能使抗坏血酸转变为促氧化剂。它的还原能力可延伸至过渡金属，这些相互作用涉及多种氧化还原反应，例如通过芬顿反应将Fe(III)还原为Fe(II)。被还原的金属随后与过氧化氢反应，生成高活性的羟基自由基或过氧离子。在高浓度下，维生素C会催化游离过渡金属离子的还原，从而产生氧自由基。抗坏血酸还能还原铜，将Cu²⁺转化为Cu⁺，同样可以推动芬顿反应。

这一过程是否会在体内发生，取决于游离金属的可获得性。在健康人体中，铁大多被转铁蛋白和铁蛋白等铁结合蛋白所螯合，这些铁基本不参与氧化还原反应。游离铁主要出现在疾病状态下，例如地中海贫血或血色病中存在的非转铁蛋白结合铁。一些研究者提出，有三个因素决定抗坏血酸是起抗氧化作用还是促氧化作用：细胞环境的氧化还原电位、过渡金属的存在与否，以及抗坏血酸的局部浓度。抗坏血酸自由基也受金属影响：它通常非常稳定，但在金属离子（包括铁）存在时反应活性会增强。有人还提出，促氧化作用可以解释大剂量静脉注射维生素C对富含金属的肿瘤所产生的一些结果，这一问题在癌症相关语境中有所讨论。

抗氧化作用究竟占多大比重

自由基清除作用能在多大程度上解释维生素C的生物学效应，仍存在争议。体外实验已充分证实了促氧化反应，但尽管有大量证据表明，在体外存在过渡金属时维生素C具有促氧化能力，却没有令人信服且明确的体内证据支持这种活性。一些作者认为，在游离金属离子稀少的正常生理条件下，抗氧化功能仍占主导。另一些人则指出，抗坏血酸在体内的作用无法与其作为酶辅因子的角色截然分开，而且其氧化产物本身也具有活性。补充抗氧化剂的试验（在补充剂一节中讨论）结果并不一致；而采用随机对照试验设计至今也未能厘清，该维生素的益处中究竟有多少（如果有的话）来自抗氧化作用。

表观遗传与基因调控作用

抗坏血酸主要作为一大类酶的辅因子来影响基因表达，这类酶需要二价铁离子（Fe(II)）和2-氧戊二酸（2-OG）参与。这些双加氧酶利用分子氧和2-OG使底物羟基化，而它们要发挥作用，铁必须处于还原态的亚铁状态。抗坏血酸的还原能力有助于维持铁的活性，因此这种维生素的化学作用与多条表观遗传和信号通路相互关联。

TET酶与DNA去甲基化

十一易位（TET）酶家族包括TET1、TET2和TET3，它们可将5-甲基胞嘧啶（5mC）羟基化为5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）。进一步氧化会生成5-甲酰基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶，这两者可以从DNA上被移除并替换为未修饰的胞嘧啶，因此该途径是DNA主动去甲基化的主要途径。向小鼠胚胎干细胞（ES细胞）中添加维生素C可促进TET的活性，使5hmC在全基因组范围内迅速增加。随后，许多基因启动子区域的DNA发生去甲基化，生殖系相关基因的表达也随之上调。这一效应具有特异性：在生化实验中，维生素C能增强重组Tet1的活性，而其他抗氧化剂则没有这种作用。在早期胚胎中对去甲基化具有抵抗力的印记区域和胞内A颗粒逆转录元件，同样对这一作用有抵抗。另一项平行研究发现，该维生素可促进小鼠和人类细胞中由Tet介导的5-hmC生成。

体内证据则较为有限。在一种无法合成抗坏血酸的小鼠模型中，尽管给母鼠补充了维生素C，其后代肝脏仍出现DNA高甲基化，可能是因为哺乳期间血浆和肝脏中的抗坏血酸水平一直较低。同样的过程也发生在免疫细胞中：作为表观遗传酶的辅因子，抗坏血酸促进TET2/3介导的DNA修饰，并使Prdm1基因座上的多个元件发生去甲基化。

组蛋白去甲基化酶

含Jumonji C结构域的组蛋白去甲基化酶使用相同的辅因子体系。维生素C是α-酮戊二酸依赖性双加氧酶家族成员的辅因子，这一家族包括TET、KDM、HIF脯氨酰羟化酶和ALKBH等。JMJD2（KDM4）家族成员都能去除H3K9me2/3和/或H3K36me2/3上的甲基；JMJD6则能去除精氨酸上的二甲基修饰，例如目标基因启动子区域的H4R3。从化学角度看，这些酶氧化甲基基团，使其分解，从而将修饰从组蛋白上释放。它们的活性关系到细胞身份：JMJD2家族成员参与调控干细胞的自我更新与分化。

缺氧诱导因子

抗坏血酸还作用于缺氧诱导因子（HIF）通路。在常氧条件下，三种HIF-1α脯氨酰羟化酶（PHD1、PHD2、PHD3）识别HIF-1α中两次出现的一段保守序列，并使其中两个不同的脯氨酸残基Pro402和Pro564发生羟基化。羟基化的HIF-1α与von Hippel–Lindau蛋白（pVHL）结合，进而发生泛素化，并被蛋白酶体迅速降解。当氧气供应不足时，这种羟基化减慢，HIF-1α与ARNT结合形成有功能的转录激活因子，启动带有缺氧反应元件的基因表达，例如VEGF、EPO和糖酵解酶相关基因。抗坏血酸还能增强天冬酰胺酰羟化酶FIH-1的活性，后者会抑制HIF-1α C端反式激活结构域的功能。

干细胞分化与癌症

关于发育影响，最有力的数据来自培养细胞。维生素C可使小鼠ES细胞转向更接近囊胚内细胞团状态的特征。在重编程实验中，人们认为该维生素有助于清除DNA甲基化及其所编码的表观遗传记忆，从而促进已分化细胞重编程为类似胚胎的状态。

维生素C与癌症之间的联系仍属推测，尚未确立。TET基因在胚胎组织中高度表达，而TET功能异常与肿瘤发生和转移有关。在所引用的研究中，补充维生素C已被证明可促进p16、p21和p53等抑癌基因座启动子区域的DNA去甲基化。有些综述者提出，通过给予维生素C恢复TET功能，并与DNA甲基转移酶抑制剂疗法联合使用，或许有助于清除抑癌基因座上的DNA高甲基化，从而促进细胞分化和细胞死亡。这一观点仍属假说。大部分证据来自细胞系和动物模型，而在日常摄入量下人体组织是否会出现类似的染色质变化，目前尚无定论。

免疫功能

在免疫细胞中的蓄积

维生素C在多种白细胞中的浓度远高于血浆中的水平。人体血浆维生素C的平均浓度通常约为50 µmol/L，但中性粒细胞能够逆浓度梯度将其积累至毫摩尔级的细胞内浓度，这被认为表明维生素C在这些细胞中发挥着重要作用。中性粒细胞、单核吞噬细胞和淋巴细胞都能将维生素C积累到较高浓度，从而保护这些细胞免受氧化损伤。进入细胞后，还原型维生素C会由其氧化型伙伴再生，从而使细胞内的储备保持在较高水平。脱氢抗坏血酸进入细胞后会立即被还原为抗坏血酸，这既维持了浓度梯度，也使更多的维生素C得以继续流入，最多可使细胞内抗坏血酸水平提高20倍。

抗菌活性与衰老细胞的清除

在吞噬细胞中，维生素C最为明确的作用体现在杀灭微生物方面。抗坏血酸可以增强趋化性、吞噬作用、活性氧的生成，并最终增强杀菌能力。维生素C似乎还能在这一过程中保护细胞本身。抗坏血酸的抗氧化功能被认为对保护中性粒细胞在杀菌过程中免受损伤十分重要，而杀菌过程同时涉及酶促和氧化机制。炎症的消退同样依赖于维生素C。它是细胞凋亡所必需的，也有助于巨噬细胞将感染部位衰老的中性粒细胞清除，从而减少坏死和潜在的组织损伤。维生素C对淋巴细胞的影响尚不十分清楚。已有研究表明，它可能通过其调节基因表达的作用，促进B细胞和T细胞的分化与增殖。

缺乏维生素C的证据主要来自动物和细胞实验。从患坏血病的豚鼠体内分离出的中性粒细胞，其趋化性、吞噬作用、氧化剂生成和杀菌能力均有所减弱，而补充维生素C可逆转这些缺陷。在人体中，维生素C缺乏会导致免疫力受损，并增加感染易感性。这种关系是双向的：感染会因炎症加剧和代谢需求增加而显著影响维生素C水平。

上皮屏障与皮肤

维生素C的免疫作用还延伸至人体的外表面。它有助于上皮屏障抵御病原体，并增强皮肤清除氧化剂的能力，可能有助于抵御环境中的氧化应激。皮肤中的维生素C浓度为毫摩尔级，表皮中的含量高于真皮。关于屏障功能的证据大多来自细胞培养和动物实验。在培养的角质形成细胞中补充维生素C，可增强其分化和屏障功能。在细胞培养模型中，维生素C能促进屏障脂质的合成，这有助于形成低水通透性的功能性角质层。关于人体的数据较为匮乏；一项局部用药研究报告称，使用该产品后皮肤粗糙度有所降低。

感染的临床证据

观察性数据和试验并未得出一致的结论。有综述认为，补充维生素C似乎既能预防又能治疗呼吸道感染和全身性感染。对照试验的结果则不够统一。一项关于中性粒细胞功能随机试验的系统综述发现，在所评估的随机对照试验中，有44%显示补充维生素C对中性粒细胞功能有影响，但这些研究之间差异很大，纳入的受试人群和剂量方案各不相同。另一项综述报告称，所纳入的16项随机对照试验中，有9项显示，无论单独补充还是与其他微量营养素或抗氧化剂联合补充，对各类中性粒细胞功能均无影响。

炎症与组织损伤

在严重疾病中，维生素C能否限制有害炎症，是争议最大的问题。临床前研究提示，补充维生素C可能减轻肺部和全身血管内皮损伤、氧化损伤及有害炎症。在脓毒症中的临床结果则好坏参半。一项2019年的试验针对脓毒症所致严重呼吸衰竭的患者，给予大剂量静脉输注，结果显示输注并未降低96小时时的器官功能衰竭评分，也未改善168小时时的炎症和血管损伤生物标志物。另一项规模更大、针对接受血管活性药物治疗的成人脓毒症患者的试验，结果则相反：在28天时，维生素C组出现死亡或持续性器官功能障碍的复合结局的比例高于安慰剂组。研究者报告称，包括五项组织缺氧、炎症和内皮损伤生物标志物在内的次要分析，未能发现造成这种伤害的机制。更早期、规模较小的一项烧伤患者研究发现，维生素C可减少血管内皮渗漏，从而降低补液需求并增加尿量。

炎症通路也说明了及时清除的重要性。在慢性难愈合伤口中（例如糖尿病患者的伤口），中性粒细胞会持续存在，并转而发生坏死性细胞死亡，这可能使炎症反应持续下去，阻碍伤口愈合。由于维生素C支持细胞凋亡和清除过程，它在这一循环中的作用，也是其在感染和危重症研究中仍受关注的原因之一。

膳食来源与摄入建议

食物来源

植物提供了普通饮食中几乎全部的维生素C。常见食物中含量最丰富的包括柑橘类水果、红椒和青椒、猕猴桃、西兰花、草莓和抱子甘蓝，水果和蔬菜汁也是浓缩的来源。在美国，柑橘类水果、番茄及番茄汁和土豆是主要的贡献者。动物性食物提供的维生素C很少，谷物只有在强化时添加了该维生素才含有它：尽管谷物天然不含维生素C，但一些强化早餐麦片中会添加它。按每份计算，某些热带水果的含量尤其丰富；据报道，一杯生番石榴约含377毫克，远高于每日参考值。

烹饪、储存和加工过程中的损失

由于这种维生素既溶于水又对热敏感，食物的制备方式会强烈影响最终到达餐桌的含量。烹饪造成的损失一方面归因于高温，另一方面归因于维生素溶入煮食用的水中。在一项针对乌干达本土叶菜的研究中，煮或蒸去除了95%至99%的维生素C，不过如此极端的数字并非每种食物都具有代表性。一篇关于热加工的综述报告，所检测样品的煮制损失为26%至100%，油炸造成的损失可能更大。机械处理也有影响：去皮、切割或捣碎可能激活抗坏血酸氧化酶，加速L-抗坏血酸的氧化。

储存和冷冻也会产生各自的影响。长时间储存和烹饪都可能降低食物中的维生素C含量。焯水和冷冻在开始时造成的损失较少，但冷冻产品在储存期间会因氧化而损失更多营养。罐装食品之后相对稳定，因为其中基本不含氧气。来源中的实用建议前后一致：蒸或微波加热可能减少烹饪损失，烹煮的汤汁可以用于汤或肉汁，而许多维生素C的最佳食物来源，如水果和蔬菜，通常是生吃的。

推荐摄入量及其差异原因

在美国，国家科学院为成年男性设定的膳食营养素推荐摄入量（RDA）为每日90毫克，成年女性为每日75毫克。成人推荐值是根据使血浆和白细胞接近饱和、同时保持尿液流失较低所需的摄入量计算得出的，并根据体重进行了调整。各国数值有所不同，因为各机构选择的终点指标和模型不同。例如，澳大利亚和新西兰设定的成人参考摄入量为每日45毫克，该值来自每日30毫克的估计平均需要量。这一估计依赖于对吸收效率以及体内储备每日分解速率的假设。预防缺乏与组织饱和两种标准的选择差异、所假设的吸收和周转数值差异，以及参考人群的不同，共同解释了大部分的数值差距。

需求量较高的人群

吸烟会增加需求量。吸烟可能消耗体内的维生素C，因此建议吸烟者在推荐摄入量之外额外摄入35毫克。妊娠期成人的推荐量提高到每日85毫克，哺乳期成人提高到每日120毫克，这反映了通过母乳传递给婴儿的维生素量。实际摄入量往往低于这些数值。在一项对美国调查数据的分析中，孕妇和哺乳期妇女的维生素C摄入量比推荐量低40%至55%。吸烟还与这些女性较低的摄入量和较低的营养状况有关。

标准表格中并未为疾病单独设定数值化的补充量。感染和炎症期间该维生素周转加快的情况，在免疫功能一节中讨论。总体而言，维生素C缺乏在发达国家较为罕见，但若饮食有限，每日提供不足10毫克且持续一个月或更长时间，则可能出现缺乏。

缺乏与坏血病

缺乏的病程

由于人体无法合成维生素C，身体必须依靠食物持续摄入，其储备也可能耗尽。人体内维生素C的储存池可能在1至3个月内耗尽。不同来源对这一时间进程的估计并不一致：一项综述认为全身储存量约为1500毫克，另一项资料则给出4至12周的耗尽时间。最早出现的变化缺乏特异性。成年人在维生素C耗尽数周至数月后才会出现缺乏症状。早期可能出现乏力、虚弱、易怒、体重下降，以及模糊的肌痛和关节痛。定义坏血病的结缔组织损伤通常出现得较晚。与结缔组织缺陷相关的坏血病症状，一般在缺乏数月后才会出现。

临床体征

其典型体征反映了皮肤、牙龈、血管和骨骼中胶原蛋白形成受损（参见胶原蛋白）。体格检查常见特定的皮肤体征，包括与卷曲螺旋状毛发相关的毛囊角化过度、毛囊周围出血、瘀点、紫癜和瘀斑。口腔方面，牙龈可能肿胀、呈紫色、海绵状且易碎；严重缺乏时极易出血。最终，牙齿会松动甚至脱落。其他表现还包括牙龈出血、关节疼痛、关节积血和贫血。儿童可能出现更多问题，因为婴幼儿和儿童的骨骼生长可能受到影响。伤口愈合不良和内部组织出血也很常见。若不加治疗，病情可发展为黄疸、神经病变、溶血、癫痫发作，甚至死亡。

诊断

诊断主要依据临床表现以及对治疗的反应。根据临床表现应考虑坏血病的可能，并通过补充维生素C后的康复情况加以确认。血清维生素C水平反映的是近期摄入量，而非身体储备，因此并不可靠。血浆检测也有局限，因为血清维生素C水平处于正常低值时仍可能出现坏血病体征。白细胞检测被认为是更好的组织状态指标：与血清水平相比，白细胞中的维生素C水平与组织储备的相关性更准确，因为这些细胞不会因昼夜节律或饮食变化而发生急性波动。X线检查的作用较为有限。骨骼X线片有助于诊断儿童（而非成人）坏血病。

治疗与康复

治疗方法是口服或静脉注射抗坏血酸进行补充。一种成人方案是：先每日口服1000毫克维生素C，分次服用，至少持续一周；随后再每日服用300至500毫克，持续一周；之后改为推荐的每日摄入量。分次给药很重要，因为人体肠道一次只能吸收约100毫克维生素C。当需要迅速或彻底纠正时，则采用静脉治疗。症状通常在几天内开始好转，数周内可完全康复。各项症状的消退速度不尽相同。大多数坏血病症状在开始补充维生素C后24至72小时内迅速消退。骨骼变化需要更长时间，可能需要数周才能恢复。通常在1至3个月内可完全康复。牙齿脱落和出血后遗症是仅有的永久性残疾。

高危人群

易感性与饮食、吸收功能和物质使用有关。老年人、饮食受限者、吸收不良者和慢性病患者一直被认为是高危群体。这些群体包括：酒精使用障碍患者、吸烟者、吸收不良综合征患者、限制性饮食者、老年人、接受透析治疗的患者，以及有选择性偏食行为的儿童。吸烟的影响既有生化原因，也有饮食原因：吸烟者血液中的维生素C水平比不吸烟者低30%至40%。炎症性肠病、惠普尔病或消化不良，以及其他损害吸收的疾病，也可能导致吸收不良。人群数据表明，缺乏并不局限于极端情况。在巴黎一项针对非住院患者的研究中，5%的女性和12%的男性存在缺乏；在65岁以上人群中，这一比例上升至女性15%、男性20%。婴儿在出生后第一年仅以牛奶或植物性饮品喂养，也存在风险，这是幼儿缺乏维生素C的一个公认原因。

毒性与安全性

胃肠道反应与摄入上限

维生素C是水溶性的，身体会排出自身不需要的部分，因此在常规剂量下急性毒性很低。大剂量口服时最常见的不良反应是胃肠道症状。剂量超过常规范围时，人们往往会出现稀便、恶心和腹部痉挛，原因是未被吸收的抗坏血酸留在肠腔内，会把水分拉入肠道。为避免高剂量补充时出现腹泻和胃肠功能紊乱，设定了每日2克的可耐受最高摄入量。该限值最早是在2000年的膳食参考摄入量修订中确定的，规定19岁及以上成年人每日不超过2000毫克。就维生素C而言，该上限同时涵盖食物与补充剂，即上限针对所有来源的总摄入量。

理解这一数值，需要了解其制定依据。2000毫克这一数值是耐受性阈值，而不是已证实会造成器官损伤的临界点。对现有证据的综述发现，没有可靠的科学证据表明成年人每日口服至多10克维生素C有毒性或对健康有害。因此，这一上限最好理解为针对一般成年人群的舒适性上限，个体耐受程度存在差异。

草酸盐与肾结石

对大剂量的主要担忧涉及肾脏。部分抗坏血酸会代谢为草酸，并经尿液排出；而草酸正是最常见的肾结石类型——草酸钙结石——的主要成分。一些研究（但并非全部）报告称，补充维生素C会使尿草酸浓度升高。这种升高是否会转化为更高的结石风险，目前仍无定论。大规模观察性研究也未能厘清维生素C补充剂在肾结石形成中的作用，主要原因是证据相互矛盾。

由于存在这种不确定性，对于已有结石形成倾向的人，相关建议较为审慎。Linus Pauling研究所的总结指出，有肾结石形成倾向者可考虑避免高剂量（≥1克/天）补充维生素C。阿尔伯塔省的一些地方性指南更为严格，明确表示：有结石病史者不建议每日补充超过1000毫克的大剂量维生素C。

铁过载

维生素C会促进膳食中非血红素铁的吸收，当机体本已储存过量铁时，这一作用就会转化为风险。在遗传性铁蓄积障碍——血色素沉着症中，大剂量维生素C可能加重病情。临床试验的安全性方案也体现了这一点：一项脓毒症试验方案将腹泻/腹胀、草酸盐排泄增加、血色素沉着症患者的铁过载，以及G6PD缺乏症患者的溶血，列为已知的高剂量危害，并将患有这些疾病的人排除在外。

G6PD缺乏与溶血

记录最充分的严重危害是葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏症患者出现溶血。G6PD缺乏是一种遗传性酶缺陷，会使红细胞易受氧化应激损伤。高浓度的抗坏血酸在这些细胞中可能充当氧化剂。有一名75岁女性在输注30克维生素C后，突发黄疸、尿色变深并伴有呼吸急促，后来查明其病因是此前未被发现的G6PD缺乏。对已发表病例的汇总分析发现，约71.4%（10/14）的病例被诊断为G6PD缺乏，且大多数不良反应出现在治疗早期。溶血并不仅限于静脉给药：若长期大量口服维生素C，也可能引发溶血。

剂量依赖性的逆转使情况更为复杂。对G6PD缺乏患者，中等剂量曾被用于治疗高铁血红蛋白血症，而超生理剂量则可能诱发该病。关于阈值的估计各不相同：体外数据提示，血浆浓度最高约5 mmol/L时可提供保护作用，而一篇近期综述报告称，4至6克的维生素C剂量可能促进溶血。因此，临床上通常通过G6PD检测将患者排除在大剂量治疗方案之外。

与药物的相互作用

经临床证实的相互作用比补充剂相关担忧的清单所暗示的要少。研究最充分的一项是与铝的相互作用：维生素C会增加肠道对铝的吸收，这对长期服用含铝抗酸剂或磷酸盐结合剂的人群尤为相关。其他药物相互作用的证据有限，且往往来自病例报告。因此，临床医生通常会结合患者的肾功能、铁状态和G6PD状态来权衡大剂量治疗，而不是套用固定规则。

补充与临床研究

普通感冒

呼吸道感染是维生素C试验中研究最多的结局指标，但结果只能说有一定作用，且幅度不大。在Cochrane的安慰剂对照试验综述中，常规补充对普通人群感冒发生风险的降低作用很小（合并风险比0.97）。在成年人中，它可使感冒病程缩短约8%，在儿童中缩短约14%。在一个亚组中，即暴露于极端体力负荷的马拉松跑者、滑雪者和军人，发病率约降低一半。若仅在症状出现后才开始治疗，七项试验未发现其对病程或严重程度有稳定的影响；不过，一项大型试验在第一天给予单次8克剂量，记录到病程缩短。2023年的一项荟萃分析纳入了健康人群中每日至少服用1克的试验，报告总体严重程度降低15%。其效果集中体现在重症症状上，对轻症则没有明显作用。

心血管疾病

观察性队列研究发现，循环中维生素C水平较高者，高血压、冠心病和中风的发生率较低；但随机试验并未证实其具有保护作用。规模最大的是医师健康研究II，该研究将14,641名男性医师随机分配至每日服用500毫克合成抗坏血酸或安慰剂，中位随访时间约为八年。两组之间的主要心血管事件无显著差异。2017年的一项系统综述纳入八项试验、共15,445名受试者，未发现心血管事件或死亡率有可靠的降低，且证据质量较低，并严重依赖于那一项大型试验。一项孟德尔随机化研究发现，遗传上维生素C水平较高者，大多数心血管结局并无关联，唯一的例外是心源性栓塞性中风。该研究的作者认为，通过补充剂提高水平可能无助于预防心血管疾病。

癌症

关于癌症发病率的观察性研究大多显示无关联或有轻度保护作用，口服补充剂的随机试验也未发现对癌症风险有影响。静脉注射高剂量抗坏血酸则是另一个问题。20世纪70年代，它最早被提出作为一种治疗手段，当时Ewan Cameron和Allan Campbell报告了晚期癌症患者的反应，此后这一设想又引起了Linus Pauling的关注。其临床依据仍然薄弱。一项对23项I期和II期试验（共385名患者）的系统综述，仅找到一项随机试验，该试验针对卵巢癌，将抗坏血酸与标准化疗进行比较，结果显示无进展生存期延长。另一项系统综述认为证据有限且质量较低，但指出其可能改善生活质量并减轻化疗相关的疲乏。2024年一项纳入34名转移性胰腺癌患者的II期试验报告，中位生存期从约8个月延长至16个月，该结果引起了广泛关注，但其基于一项小规模研究。混合随机与观察性数据的汇总分析也报告了生存期延长，但这类设计容易受到混杂因素影响，无法定论。随机、安慰剂对照试验仍是最主要的缺失证据。脓毒症中也出现了类似的情况：2020至2025年间的一项系统综述发现其有短期生理指标改善，但没有证实能降低死亡率。

结果差异的原因

多种因素共同导致了各研究结论不一致。剂量是关键：每日几百毫克的补充剂、每日数克的口服治疗剂量以及静脉输注，所产生的血药浓度差异很大，因此这些试验之间不能直接比较。用药时机同样重要，预防性用药与症状出现后开始的治疗回答的是不同的问题。结局指标也有差异，发病率比病程或严重程度难以改变得多。人群特征至关重要：营养状况本已良好的人群（如规模最大的心脏试验中的医师）获益空间较小，而承受体力负荷或基线水平较低的人群则可能获益更多。研究设计也各不相同，从为期数周的感冒试验到为期数年的心血管试验，单项试验的质量差异也很大。综合来看，这些差异意味着，在某一人群中得到的阴性结果，并不能排除其在另一人群中存在效果。

工业生产与用途

从赖希施泰因法到发酵法

工业上生产的维生素C以葡萄糖为原料，但其工艺路线自20世纪30年代以来已发生很大变化。起始步骤是将葡萄糖催化氢化为山梨醇。随后由微生物将山梨醇氧化为L-山梨糖，通常使用氧化葡萄糖杆菌（Gluconobacter oxydans），其后的步骤决定了整个工艺。塔德乌斯·赖希施泰因（Tadeus Reichstein）的方法于1936年获得专利，后来与格吕斯纳（Grüssner）共同改进，通过一系列化学反应将L-山梨糖转化为2-酮基-L-古洛糖酸（2-KLG）。山梨糖先用丙酮进行保护，再经氧化，然后通过内酯化转变为L-抗坏血酸。该工艺需要大量有机溶剂，反应阶段多，资本投入高，而且葡萄糖转化为维生素的比例只能达到中等水平。丙酮的使用和废物处理又增加了成本。

从20世纪60年代末和70年代初起，中国研究人员开发出一种两步发酵工艺，取代了大部分化学步骤。第二步中，通常由 Ketogulonicigenium vulgare 与一种伴生的芽孢杆菌属（Bacillus）细菌组成的混合培养物，将L-山梨糖直接转化为2-KLG。据报道，第一步产率约为98%，第二步约为97%。目前，中国生产商已将这一工艺作为工业生产维生素C的主要路线。关于利用工程菌直接由葡萄糖一步合成2-KLG的研究仍在继续，但尚未取代现有路线。在所有变体中，2-KLG转化为抗坏血酸的最后一步仍需借助酸或碱介导的内酯化反应，这也是该分子的化学性质在生产中居于核心地位的原因之一。

食品、饲料、医药和化妆品用途

工业用L-抗坏血酸服务于多个市场。其还原能力使其可用作食品抗氧化剂和防腐剂：它能减缓切开水果的褐变，并有助于保护加工肉制品的颜色和品质。它也作为强化剂添加到饮料和烘焙食品中。在医药领域，它用作片剂、注射剂和膳食补充剂的活性成分；在动物饲料中，则用于补充那些自身合成量不足的物种的日粮。化妆品配方使用该维生素的衍生物作为抗氧化剂和护肤活性成分。饲料级和食品级产品占据了大部分用量，而医药级产品每吨的售价则更高。

规模与经济重要性

全球产量的估计差异很大，原因在于大多数生产商为私营企业，而且各市场报告采用的定义并不一致。一章关于生物工艺的文献估计全球年产量约为8万吨，同时消耗超过14万吨山梨醇；而一些市场报告则称近期产量约为14.8万吨。根据来源不同，2024至2026年的市场价值估计在约15亿至22亿美元之间。生产高度集中于亚洲：中国通常被认为是最大的生产国，少数几家公司控制着相当大比例的供应。由于这种集中度，价格和供应对中国的制造产能、环境监管和贸易状况都十分敏感。因此，该行业的经济分量与其说取决于这种维生素的市场规模，不如说取决于它作为食品、饲料和医药中不可或缺原料的角色。

待解决的问题与持续研究

最佳摄入量与组织饱和

目前的摄入量推荐建立在对“最佳”状态的定义之上，而这一定义尚无定论。根据美国国立卫生研究院（NIH）面向专业人员的事实说明书，每日摄入量达到100毫克或以上时，细胞似乎已趋于饱和；摄入量至少达到200毫克时，血浆浓度只会略有上升。一项随机试验综述指出，维生素C最佳状态的定义仍存在争议。一些学者倾向于以血浆中约70 μmol/L的饱和点为标准，这需要每日摄入约200毫克。相比之下，针对健康男性的研究认为组织饱和点约为每日100毫克，而血浆浓度达到50 μmol/L时的摄入量也大致相同。这些数值差异较大，因此同一摄入范围是否充足，取决于所选用的生物标志物，可能得出截然不同的结论。

对于大多数动力学研究所针对的健康年轻成年人以外的人群，目前的了解还很有限。一项英国试验注册条目指出，由于老年人的药代动力学数据不够可靠，尚不清楚优化该人群维生素C状态所需的摄入量，且这一数值可能高于健康成年人。一项针对养老院居民的试点可行性研究旨在评估其达到维生素C最佳状态所需的摄入量，之后还计划开展一项关于呼吸道感染的更大规模试验。因此，目前的推荐量能否使吸烟者、慢性炎症患者及其他高需求人群的组织达到饱和，仍有待确定。

表观遗传机制与治疗潜力

维生素C与DNA去甲基化之间的联系，主要依据实验室和动物研究。在一篇综述纳入的绝大多数体外、动物和临床研究中，维生素C都促进了TET酶催化的5-甲基胞嘧啶向5-羟甲基胞嘧啶的羟基化，而这是主动去甲基化的第一步。人体数据则要少得多。在一项单一家系研究中，一项针对维生素C与DNA甲基化的非随机、开放标签临床试验仅纳入了少数受试者。研究作者报告称，维生素C增强了DNA去甲基化级联反应，降低了高甲基化位点的比例，并缩小了TET2突变携带者与对照个体之间的基因表达差异，但样本量过小，难以推广。

治疗性应用正在高风险人群中进行测试。一项多中心II期研究正在考察口服维生素C能否逆转低风险髓系恶性肿瘤中这些疾病所特有的表观遗传改变。研究者注意到，血液系统癌症患者的血浆维生素C水平往往非常低。机制层面的问题同样悬而未决。一篇2025年的预印本研究认为，在人类DNA中，TET活性并非这一修饰的唯一或主要来源，这意味着其通路比简单的TET模型所描述的更为复杂。维生素C能否以具有临床价值的方式调控表观遗传状态，目前仍无定论。

肠道微生物群

肠道微生物群在维生素C代谢中的作用，是研究最少的领域之一。维生素通常主要在小肠吸收，但在高剂量下，部分维生素未被吸收，会进入远端肠道，并直接影响肠道微生物群内复杂的共生关系。一项针对维生素C状态未达最佳水平的健康年轻成年人的随机安慰剂对照试验，每日给予1000毫克，持续四周。报告显示，补充维生素C增加了革兰氏阳性菌，同时减少了产生脂多糖（LPS）的革兰氏阴性菌，其中以脱硫弧菌属最为明显。同一研究还将这些变化与血清亚精胺水平降低联系起来，提示微生物代谢可能发生了改变。这些发现仍属初步结果，其与吸收效率及全身状态的关系尚未确立。

因果证据也很有限。一项孟德尔随机化研究考察了肠道微生物群与维生素A、B12和D缺乏之间的关系，但未涉及维生素C。已有综述提出，微生物群可能对体内的维生素C库有所贡献，但支持这一微生物贡献具有实际意义的人体证据较为薄弱。要区分微生物群与维生素本身各自的作用，需要开展对照研究，同时测定微生物组成以及血浆和组织中的维生素C浓度。

补充剂、慢性病与开展试验的必要性

观察性队列研究多次发现，较高的维生素C摄入量与较低的心血管疾病及部分癌症风险相关，但补充剂试验的结果往往令人失望。一篇综述指出，除一项例外，包括林县试验在内的、考察补充维生素C的研究均未显示其对癌症有保护作用，其可能原因是膳食中的维生素C摄入量已足以使组织达到饱和。反复出现的一个缺陷是，研究者未在补充前后测定维生素C浓度，因此无法判断受试者是否能从中获益。如果受试者的起始水平已接近饱和，那么补充剂对所测结局的影响很可能微乎其微。

同样的饱和逻辑也影响实验室生物标志物。如果组织已经饱和，补充维生素C便无法进一步降低氧化损伤，这或许可以解释生物标志物研究中一些不一致的结果。由于证据基础高度依赖基线状态，未来的研究需要报告血浆或白细胞中的维生素C浓度，按基线摄入量进行分层，并对受试者进行足够长时间的随访，以观察慢性病终点。研究者还指出，有必要开展临床试验来检验这一可能性，这不仅因为小鼠与人类之间的维生素C代谢存在差异，也说明动物研究结果无法替代设计良好的人体试验。

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