煙酸（英文名：Nicotinic Acid），分子式為C?H?NO?，化學名稱吡啶3-羧酸，又名煙酸堿、尼古丁酸、維生素PP，是一種水溶性維生素，屬于維生素B族。與煙酰胺（Nicotinamide,NAM）、煙酰胺核苷（Nicotinamide riboside,NR）及NMN（Nicotinamide 單核苷酸,NMN）同為維生素B3的不同形式，煙酸外觀為白色針狀結晶或粉末，味酸，在空氣中穩定，不吸潮，無毒害作用。
煙酸是人體中必不可少的營養成分,是人體細胞呼吸作用和代謝糖類必須的物質。煙酸在保持組織完整和調控機體內物質代謝方面扮演著重要角色，能夠維持肌肉和神經細胞的健全和預防煙酸缺乏癥。其廣泛存在于動植物中，動物肉和肝臟、酵母、谷類、豆類中煙酸含量較高，蔬菜中煙酸含量較少。
煙酸是一種重要的醫藥原料和化工中間體，在化學、制藥和食品加工領域有著廣泛的應用。煙酸對受到腸道菌群紊亂影響的動物壽命（尤其是農場動物）也至關重要，因此，每年有超過生產總值60%的煙酸被用作家禽、魚或家畜飼料的添加劑。
歷史背景
煙酸最早是由德國化學家Huber在實驗室合成。1867年，他在煙草中提取了尼古丁，用硫酸和重鉻酸鉀氧化尼古丁，得到了一種化學式為C?H?NO?的化合物，但直到1870年，他才認識到它是吡啶羧酸。“煙酸”一詞最早是由維也納化學家Weidel提出使用的，他用硝酸氧化煙堿標準品，生成了一種化合物，他認為該化合物的成分為C??H?N?O?。后來，德國化學家Laiblin證明，這種化合物是吡羧酸，它與Huber所合成的化合物是相同的。1879年，Weidel從β-吡啶中生產出相同的化合物，從而證明煙酸是β-吡啶羧酸。1912年日本化學家Suzuki，Shimamura和Odake第一次從米糠中提取出煙酸化合物，這是人們首次發現天然煙酸。
1936年，美國生物化學家Koehn和Elvehjem從肝臟中制備了一種不含維生素B2的濃縮物，這種濃縮物在治療小雞皮炎和犬類黑舌病方面有很好的效果。進一步純化得到了含有極少量固體物質的濃縮物，最后Elvehjem、Madden、Strong和Woolley證明了煙酸在治療黑舌病中的作用，并從濃縮物中分離出煙酰胺。煙酸在治療黑舌病方面的活性很快就被一些工作者所證實。隨后，美國化學家Spies、Cooper和Blankenhorn以及Fonts于1937年11月首次發現煙酸在防治人類煙酸缺乏癥中也具有重要的療效，將之命名為維生素PP，從此煙酸的作用才被發現。
煙酸來源
煙酸廣泛存在于動物器官中，動物和魚的副產品，谷物蒸餾副產品，酵母，發酵溶液和油籽粉是很好的煙酸來源。煙酸在肝、腎、首畜肉、魚以及堅果中含量豐富；乳、蛋類中煙酸含量雖然不高，但色氨酸較多，可轉化為煙酸。玉米、油籽粉、谷物及其副產品中的煙酸主要是以結合型形式存在，其營養不能被直接吸收利用。如果用堿處理谷物、玉米等食物，可將結合型的煙酸水解成為游離的煙酸，從而被機體利用。例如，在中國新疆地區用碳酸氫鈉處理玉米做成玉米餅，可以改善煙酸吸收率，在預防煙酸缺乏癥方面取得了良好的效果。
理化性質
煙酸是吡啶的衍生物，一般以白色針狀結晶或結晶粉末存在，味酸。在水中略溶，顯弱酸性，在25 °C下，每1 g煙酸可溶于60 mL或80 mL水，在乙醇中微溶，易溶于沸水、沸乙醇、硫酸鹽溶液和碳酸鈉試液或氫氧化鈉試液，在乙醚中幾乎不溶。煙酸是所有維生素中結構最簡單，性質最穩定的一種維生素，在酸、堿、氧、重金屬離子、光或加熱等條件下均不易破壞。煙酸中含有羧基，因此可以與其他化學物質反應，合成其他醫藥品，如合成尼可剎米、煙酸肌醇脂、滅脂靈等等。
生理功能
煙酸與煙酰胺（Nicotinamide,NAM）、煙酰胺核苷（Nicotinamide riboside,NR）及NMN（Nicotinamide 單核苷酸,NMN）同為維生素B3的不同形式，煙酸主要以輔酶形式廣泛存在人和動物體內各組織中，以肝內濃度最高，其次是心臟和腎臟，血液中相對較少。煙酸可構建輔酶I（NAD）和輔酶II（NADP），在生物氧化還原反應中起電子載體和遞氫體作用。也可以作為參與非氧化還原信號通路的酶的底物，從而調節基因表達、細胞周期進程、DNA修復和細胞死亡等生物功能。煙酸也是葡萄糖耐量因子的組成成分。葡萄糖耐量因子是由三價鉻、煙酸、谷胱甘肽組成的一種復合體，是胰島素的輔助因子，有增加葡萄糖的利用及促使葡萄糖轉化為脂肪的作用，促進消化系統的健康，減輕胃腸障礙。煙酸還能促進細胞組織的代謝，維持正常發育和中樞神經系統的發育。還有研究報告，服用煙酸能降低血膽固醇、三酸甘油脂及β-脂蛋白濃度及擴張血管，促進血液循環，使血壓下降。大劑量煙酸對復發性非致命的心肌梗死有一定的保護作用。煙酸還可以預防煙酸缺乏癥。
人體需求量
煙酸缺乏表現
煙酸缺乏癥最早是由西班牙醫生Gaspar Casal在1735年1月報告，他發現在以玉米為主食的貧窮農民的手足背上都有典型的紅色光澤皮疹，并稱之為“mal de la rosa”。這種疾病稱為“4D征”，即皮炎（Dermatitis）、腹瀉（Diarrhea）、癡呆（Dementia）和死亡（死亡），后來被稱為糙皮病。糙皮病主要是煙酸缺乏引起的，致病因素主要是由飲食中煙酸或色氨酸攝入量不足引起的，另一方面是酗酒、神經性厭食癥、藥物等等繼發性原因導致的。
皮膚損害
煙酸缺乏癥患者可出現以下4種類型的皮損：光敏性皮損，癥狀為面部、手背、腳等暴露部位患上皮炎，皮炎開始的癥狀是出現紅斑，并伴有灼痛和皮膚水腫，可能加重形成水皰；會陰部皮損，癥狀為陰囊和會陰部紅斑；骨突出部位皮膚增厚及色素沉著表現為皮膚增厚、出現裂紋和色素沉著；面部脂溢性皮炎主要發生在頭皮、鼻翼、前額、頸部等部位。
消化系統
消化系統癥狀有口角炎、舌炎、腹瀉等。口角炎以口角濕白、糜爛為主。舌炎最初表現為舌尖部分充血發紅，狀乳頭增大；其后全舌、口腔黏膜、咽頭及食道均可呈現紅腫，上皮脫落，并有淺表潰瘍，引起舌痛及進食下咽困難，唾液分泌增多；隨病程進展，舌面灰白、乳頭萎縮。腹瀉也是該病的典型癥狀，表現為早期多患便秘，其后由于消化腺體的萎縮及腸炎的發生伴有次數不等的腹瀉，大便呈水樣或糊狀，量多且有惡臭，也可能帶血，如病變接近肛門可出現里急后重。
神經系統
神經系統癥狀在初期很少出現，輕癥患者會出現全身乏力、煩躁、抑郁、健忘及失眠等。重癥患者則會有妄、狂躁、幻視、幻聽、神智不清、木僵，甚至癡呆。慢性病例常有周圍多發性末梢神經炎，如四肢異常等表現。需要注意的是，有報道過沒有出現皮疹和腹瀉，而僅僅出現癡呆表現的煙酸缺乏癥。當患者出現記憶力喪失、精神失常時表明已經進入腦病階段。在極少數情況下患者也可因腦橋中央髓鞘溶解癥而致死。
制備方法
煙酸最早是在實驗室氧化尼古丁制備而成，早期工業生產煙酸的方法是選擇高錳酸鉀、二氧化錳、硫酸或高氯酸等作為氧化劑，通過氧化3-(吡咯烷-2-基)吡啶、喹啉或3-甲基吡啶合成煙酸。也有人提出通過氧化三氧化鉻來生產煙酸，但是由于原料成本過高，產率低（9 t三氧化鉻可生產1 t煙酸），且氧化劑有致癌性，不能用作飼料添加劑和食品制藥中，導致其未能成功商業化生產。
氨氧化
工業上煙酸也可通過氣相氨氧化3-甲基吡啶，然后水解成煙酰胺或煙酸來生產制備。早期的合成方案是使用流化床反應器和異質催化劑，3-甲基吡啶、空氣和氨氣在280 ℃-500 ℃的溫度范圍內，0.5 MPa的壓力下進行反應。該工藝曾一度在歐洲、亞洲和印度流行了30年。
液相氧化
液相氧化法包括高錳酸鉀氧化法、硝酸氧化法、硝酸-硫酸氧化法等。高錳酸鉀氧化法的做法是將3-甲基吡啶和水混合加熱，而后分批加入高錳酸鉀攪拌進行氧化反應，最后經蒸餾、冷卻結晶、重結晶等工序處理的到成品煙酸。該方法的關鍵在于挑選一種優質催化劑。硝酸氧化法同樣以3-甲基吡啶為原料，將其與硝酸的水溶液混合后在一定溫度和壓力下進行反應，而后經濃縮、結晶等工序處理可得煙酸。硝酸-硫酸氧化法采用熔融狀態的3-甲基吡啶硫酸鹽為原料，以硝酸-硫酸混合酸作為氧化劑，該方法能高效制取煙酸，并且反應過程中生成的二氧化氮，可用硝酸吸收后重新用于反應。
氣相氧化
氣相氧化法將空氣或富氧空氣作為氧化劑，能夠將3-甲基吡啶直接氧化成煙酸。相較傳統工藝，氣相氧化法具有過程簡單、成本低、污染少、產物純度高等優點。該工藝過程是無溶劑的，并且是在異質催化劑的存在下進行的，屬于綠色化學的生產方式。雖然該工藝具有很大的優勢，但是在實際應用中還存在許多困難，包括在工藝溫度下容易脫羧和凝華，反應過程較慢，且與液相工藝相比，由于氧化過程很完全，導致生產的副產物很多，因而還沒有大批量推廣生產。目前氣相氧化法合成煙酸研究的核心問題是開發具有優良催化活性、穩定性和選擇性的催化劑。
生物轉化
生物轉化法制備煙酸主要是靠特定的酶實現的。比如紅球菌，具有較高的苯甲腈酶活性，并可確保3-基吡啶可100%轉化為煙酸。還有研究通過在柱狀生物反應器中使用紅色諾卡氏菌和蒼白桿菌生產耐熱硝化酶，以催化3-氰基吡啶水解為煙酸，而不會形成煙酰胺。另外還有一種生物轉化法，真菌硝化酶可以將3-氰基吡啶轉化為煙酸。可用于攪拌膜生物反應器的植物酰胺酶也是很有前景的煙酸生產生物轉化工藝，這是一種可用于連續生物轉化的生產工藝。
電化學氧化
電化學氧化也是一種用于合成煙酸的方法。可以通過帶有錫陽極和鉑陰極的電池氧化3-甲基吡啶得到高飽和濃度煙酸。此外，通過使用鉛電池氧化3-甲基吡啶，也在實驗室實現了良好效果和較高的產率。然而，此工藝生產1 t煙酸需要消耗11 MWh的電力，這種能耗較大，成本太高。
應用領域
食品添加劑
煙酸長期攝入不足會導致煙酸缺乏癥或賴皮病，并且目前尚未有因食物中煙酸過量引起中毒的報道，故煙酸可以用作食品添加劑，如在嬰兒配方奶粉中加入煙酸。
飼料添加劑
研究表明煙酸具有增強畜禽抗病能力、維持皮毛健康、改善肉質等作用，是動物生長發育不可缺少的一種物質，谷物類飼料中的煙酸主要以結合態的形式存在，很難被動物吸收，所以需要額外往飼料中添加合成煙酸。向飼料中加入適量的煙酸，喂養仔豬（雞）能使其迅速增加重量。給產蛋雞喂養煙酸類飼料，能提高其產蛋率，并且使雞蛋中也含有一定的煙酸，能夠提高雞蛋的營養價值。
醫藥和醫藥中間體
煙酸能夠作為調脂藥物，產生降脂、抗炎、保護內皮的作用，和他汀類藥物配合使用，能夠有效改善動脈粥樣硬化；煙酸對神經系統具有保護作用，能夠改善神經功能。另外煙酸還可以合成多種藥物中間體，進而得到其他藥物。例如煙酸經過氧化氫氧化、氯化和水解合成的2-氯煙酸就是一種應用極其廣泛且很重要的藥物中間體。
染料應用
真絲屬于蛋白質纖維，因為其結構中含有氨基酸而具有兩性結構。在中性、采用活性染料對真絲染色的條件下，使用煙酸作為催化劑，能夠有效提高真絲上染料的固色率并且對真絲的光澤和機械性能起保護作用。
其它工業應用
煙酸及其衍生物是重要的化工助劑、緩釋抑制劑。如煙酸可以在電鍍時充當光亮添加劑，合成鹽酸的衍生物可以增強鋼的緩蝕性能。
安全事宜
與乙醇或辛辣食物同時服用會增加臉部瘙癢紅腫的風險。攝入過高劑量的煙酸，會導致瘙癢癥、皮疹、惡心、嘔吐、腹瀉、肝功能異常、低血壓、心跳過快、高血糖等癥狀，攝入煙酸超標的人群，出現心律失常和心室顫動的概率更高。
參考資料 >