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食品化学课件6维生素和矿物质_图文

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第六章 维生素和矿物质
Chapter 6 Vitamin and Mineral

6.1 维生素
重点:
食品中常见维生素的种类及其在机体中的主要

作用;
常见维生素的理化性质、稳定性,在食品加

工、贮藏中所发生的变化及其对食品品质的影响。

难点: VC的降解机理

Contents
6.1.1 Introduction 6.1.2 The Fat-Soluble vitamin 6.1.3 The Water-soluble Vitamins

6.1.4 Vitamin and Mineral of Vitamins in food
processing and storage

6.1.1 概述(Introduction)
?维生素(Vitamin)维持机体正常生命活动不可缺
少的一类小分子有机化合物。

?这类物质在人和动物体内不能合成,或合成的量
不能满足机体的需要,必须从食物中摄取。

?维生素不是机体的主要结构材料,也不是体内能
源物质,但它们在物质的代谢中起着非常重要的 作用。

一、基本概念
1. 维生素 维生素就是人和动物为维持正常的生理功能而必 须从食物中获得的一类微量有机物质,或者说维生 素是活细胞为维持正常的生理功能所必须而需量极 微的天然有机物质。 2. 维生素元 能在人及动物体内转化为维生素的物质称为维生 素元或维生素前提。 3. 同效维生素 化学性质与维生素相似,并有维生素生命活性的 物质称为同效维生素。

二、维生素的功能 1. 辅酶或辅酶的前提,如B族维生素。 2. 抗氧化剂,如VC,VE,类胡萝卜素等。 3. 遗传调节因子,如VA,VD。 4. 特殊功能,如VA与视觉有关,VD对骨骼的 构成,VK对血液凝固的作用等。

三、维生素的分类和命名
1. 分类

2. 命名
? 传统法:即按照其发现顺序,在“维生素”
后面加上A、B、C、D等拉丁字母来命名。

?在同族维生素中并按结构不同标上1、2、
3……等数字。

?根据其生理功能特征或化学结构特点等命名,
例如VC称抗坏血病维生素,维生素B1因分子

结构中含有硫和氨基,称为硫胺素。

6.1.2 脂溶性维生素(The Fat-Soluble vitamin)

?维生素A ?维生素D ?维生素E ?维生素K
一、维生素A

1. 组成与结构
维生素A是一类有营养活性的不饱和烃,包括VA1(视 黄醇)和VA2(脱氢视黄醇)。 VA1由β-紫罗酮环与不饱和一元醇组成,其脂链上有 四个双键,所以有顺式和反式异构体。食品中存在的视黄 醇多为全反式构象,生物效价最高。

VA2是在3-位上脱氢的视黄醇,主要存在于淡水鱼的
肝脏中,其生物活性为VA1的40%。视黄醇可由胡萝卜素在 动物的肝及肠壁内转化而来。凡是在体内转化成视黄醇的 胡萝卜素称为维生素A元,如α-、β-、γ-胡萝卜素。其 中生物活性最高的是β胡萝卜素。

2. 性质
? 维生素A为淡黄色结晶,不溶于水,易溶于脂肪和

脂肪溶剂。

?无O2,120℃,保持12h仍很稳定。
? 在有O2时,加热4h即失活。

? 紫外线,金属离子,O2均会加速其氧化。
? 脂肪氧化酶可导致分解。 ? 与VE,磷脂共存较稳定。 ? 对碱稳定。

3. 功能

4. 缺乏症
?夜盲症、干眼、角膜软化、表皮细胞角化、失明 等症状。

?维生素A缺乏可导致儿童生长迟滞、发育不良、患
夜盲症。

5. 来源
?动物性食物:主要有动物的肝脏、鱼类、 海产品、奶油和鸡蛋等此外咸带鱼、鲫鱼、 白鲢、鳝鱼、鱿鱼、蛤蜊、奶油、人奶、 牛奶等也含有140~846国际单位的维生素A (每100克)。 ?植物性食物:主要是橙黄色和绿色蔬菜。 菠菜、胡萝卜、韭菜、油菜、荠菜、马兰 头等每500克可含胡萝卜素14毫克以上,每 天只要吃120~150克就能满足儿童VA的需 要。雪里红、小白菜、红薯、大葱、西红 柿、柿子等。每500克含胡萝卜素为1.5~ 7.4毫克。

几种食物的维生素A或胡萝卜素含量单位:ug/100g 食 物 瘦猪肉 肉鸡 猪肝 鸡肝 羊肝 猪肾 鸡心 牛奶 奶粉 奶油 鸡蛋 蛋黄粉 黄鱼 鳟鱼 江虾 河蟹 蚌肉 维生素A 44 226 4972 10414 20972 41 910 24 303 1042 310 776 10 206 102 389 283 视黄醇当 量 44 226 4972 10414 20972 41 910 24 303 1042 310 776 10 206 102 389 283 食 物 胡萝卜素 100 40 220 480 750 4010 620 7210 1680 2110 1790 2920 890 1660 8050 700 450 视黄醇当量 17 7 37 80 125 668 103 1202 280 352 298 487 148 277 1342 117 75

小米 玉米面 大豆 荷兰豆 红薯(红心) 胡萝卜 油菜 西兰花 小白菜 苋菜 生菜 菠菜 柑 橘 芒果 枇杷 杏

6.VA在食品加工、贮藏过程中的变化

二、维生素D
维生素D是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇统称
1、 结构与功能
CH

3

CH

3 CH

CH

3

CH

3

CH

2 CH 3 CH 3 OH

2

OH

CH 3

CH 3 VD 3

C H3

V D2

维生素D主要包括维生素D2和D3,二者结构十分相似,D2 只比D3多一个甲基和一个双键。

2.理化性质

3.吸收与代谢

4.功能

5. 维生素D缺乏症

6.来源
维生素D主要存在于海鱼、动物肝脏、蛋黄和瘦肉中。另外像脱脂牛奶、 鱼肝油、乳酪、坚果和海产品,如酵母和蘑菇 。维生素D的来源除了食 物来源之外,还可来源于自身的合成制造,但这需要多晒太阳,接受更 多的紫外线照射。

植物食品、酵母

人和动物皮肤

麦角固醇 紫外线 维生素D2
(麦角钙化醇)

7一脱氢胆固醇

维生素D3
(胆钙化醇)

常见富含维生素D的食物 含量 鱼肝油 8500 大马哈鱼和红鳟鱼罐头 500 金枪鱼罐头 232 奶油(脂肪含量37.6%) 100 脱脂牛奶(罐装) 88 炖鸡肝 67 人造黄油煎猪肝 51 食物

单位:IU/100g 含量 50 49 41 23 19 15 14

食物 奶油(脂肪含量31.3%) 鸡蛋(煎、煮、荷包) 牛奶(脂肪含量1%~3.7%) 烤羊肝 煎牛肝 鲜碎肝午餐肉 煎小牛肝

7.VD在加工和贮藏中的变化
?维生素D非常稳定,在加工和储藏时很少损失。消 毒、煮沸和高压灭菌都不影响维生素D的活性。冷 冻储存对牛乳和黄油中维生素D的影响不大。 ?维生素D2和D3遇光、氧和酸迅速破坏,故需保存于 不透光的密封容器中。 ?结晶的维生素D对热稳定,但在油脂中容易形成异 构体。油脂氧化酸败时也会使其中的维生素D破坏。

三、维生素E
? VE又称为生育酚,它是6-羟基 苯二氢吡喃的衍生物。

? VE广泛存在于动物食品中,自
然界中存在四种生育酚的取代 结构,它们都具有相同的生理 功能,而以α-生育酚的生物活

性最大。

1.维生素E组成与结构

它们的区别在于分子环上甲基(-CH3)的数量和位臵,分别 为α, β,γ,δ生育酚,α、β、γ和δ生育三烯醇。

2.维生素E理化性质

?

维生素E为淡黄色油状液体,不溶于水,溶于油 脂及有机溶剂。

金属离子和Fe2+等可促使其氧化。

3.维生素E生理功能
1)代谢与吸收

2)生理功能

4.维生素E缺乏症
1)缺乏症

2)过多症

5.VE在加工、贮藏中的变化
?食品在加工和贮藏过程中会引起维生素E大量损 失,这种损失或是由于机械作用损失或是由于氧 化作用。 ?因氧化而引起的损失通常伴有脂类的氧化,金属 离子如Fe2+能促进维生素E的氧化,氧化分解产物 包括二聚物、三聚物、二羟基化合物以及醌类。

?维生素E对氧、氧化剂不稳定,对强碱不稳定。

6.VE的来源
VE分布于种子和种子油(菜油)、谷物、水果、蔬菜

以及动物产品等各类食品中,在大多数动物性食品
中,α-生育酚是维生素E的主要形式,而在植物性

食品中却存在多种形式,随品种不同有很大差异。

① VE极易受分子氧和自由基氧化,因此可以充当 抗氧化剂和自由基清除剂

②VE可猝灭单线态氧

四、 维生素K
1. 维生素K结构
维生素K是醌的衍生物。其中较常见的有四种。天然的维生 素K1和K2,还有人工合成的维生素K3和K4。

2.VK功能性质
? 维生素K是黄色粘稠油状物,对热、酸较稳定, 但对碱不稳定。 ? 维生素K1 在食物中含量丰富;维生素K2能由肠 道中的细菌合成。 ? 维生素K参与凝血过程,被称为凝血因子。 ? 维生素K具有还原性,在食品体系中可以消灭自由 基。 ? 维生素K可被空气中的氧缓慢地氧化而分解,遇光 (特别是紫外光)则很快被破坏。

3.VK缺乏症
?维生素K缺乏导致血中凝血酶原含量下降, 从而导致皮下组织和其它器官出血,而且 会延长凝血时间。 ?对于脂溶性维生素来说,人体易缺乏的顺

序一般为VD>VA>VE>VK。

4.VK来源:
VK维生素K1在绿色蔬菜中含量丰富,如菠

菜、洋白菜等,鱼肉中维生素K含量较多,
但麦胚油、鱼肝油中含量很少。

6.1.3水溶性维生素
The Water-soluble Vitamins

水溶性维生素
? B族维生素

? (一)VB1
? (二)VB2

? (三)VB5
? (四)VB6

? (五)其他B族维生素
? VC

(1)VB1组成和结构

维生素B1即硫胺素,又称抗脚气病维生素。它是由被取代的 嘧啶和噻唑环通过亚甲基连接而成的一类化合物,它与盐酸

可生成盐酸盐,在自然界中常与焦磷酸合成焦磷酸硫胺素 (简称TPP)。

2. VB1组成和结构性质
? VB1为白色针状结晶,略带酵母气味,干燥结晶态对热稳 定,易溶于水,具有酸-碱性质。 ? 对热非常敏感,在碱性介质中加热易分解。 ? 对光不敏感,在酸性条件下稳定,在碱性及中性 介质中不

稳定。
? 其降解受AW影响极大,一般在AW为0.5-0.65范围降解最快. ? 在中性及碱性溶液中,亚硫酸盐能加速VB1的分解,所

以,在贮藏含VB1较多的食物如谷类、豆类、猪肉时,不
宜用亚硫酸盐作为防腐剂或以二氧化硫熏蒸谷仓。 ? VB1氧化后变成脱氢硫胺素,脱氢硫胺素在紫外光下显现

蓝色荧光,可利用这一性质测定食品中的硫胺素含量。

硫胺素的降解

羟甲基嘧啶 α -甲基- 5-磺甲基 嘧啶 烹调食品 中的“肉 香味”

3.VB1功能和缺乏症
? VB1进入人体后,被磷酸酸化成硫胺素焦磷酸

酯(TPP)组成辅酶,参与人体内α-酮酸、
丙酮酸、α-酮戊二酸的氧化脱羧反应。这对

于糖代谢和能量代谢非常重要。
? 当VB1不足时,糖代谢中间产物在神经组织中

堆积,会造成健忘、不安、易怒或忧郁等症状。
? 维生素B1不足时还会导致脚气病的发生。

4. VB1来源
粮谷类、豆类、酵母、动物性原料的内脏和鸡蛋中

(二)维生素VB2( Riboflavin)
VB2是核糖醇与6,7-二甲基异咯嗪的缩含物。由于具有橙黄 色,又称核黄素。

2.性质
? 核黄素为橙黄色针状结晶化合物,味苦,溶于水 和乙醇,水溶液呈黄绿色荧光。 ? 对热稳定,对酸和中性pH也稳定,在120 ℃加热 6h仅少量破坏; ? 在碱性条件下迅速分解; ? 在光照下转变为光黄素和光色素,并产生自由基,

破坏其它营养成分产生异味,如牛奶的日光臭味
即由此产生。

3. 功能和缺乏症 ? 核黄素是机体许多重要辅酶的组成成分,对机体 内糖、蛋白质、脂肪代谢起着重要作用。 ? 强化肝功能,调节肾上腺素的分泌; ? 保护皮肤毛囊粘膜及皮脂腺的功能。 ? 缺乏时会发生口角炎、舌炎、鼻和脸部的脂溢性 皮炎等。 4. 来源 VB2广泛存在于动物性食品中,以禽、畜类的 肝、肾、心含量高,其次是奶类和蛋类。许多绿 叶蔬菜和豆类中含量也很高。如菠菜、韭菜。

(三)维生素B5 (niacin)
1. 组成与结构
VB5又称VPP,过去称为抗癞皮病维生素,包 括尼克酸和尼克酰胺两种化合物。可由烟碱氧化制 得,故又称为烟酸或烟酰胺。

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

2. VB5性质
?VB5为白色针状晶体,溶于水和乙醇,性质 稳定,不易被光、热、氧所破坏,对碱也很 稳定。 ?在动物体内,烟酸可由色氨酸转化而来,故 色氨酸不足时,常伴有VPP缺乏症,色氨酸 转化为烟酸的比例为60:1(重量比)。 ?在酸性或碱性条件下烟酰胺能转化为烟酸, 但活性不失;
烟酸是所有维生素中最稳定的维生素

3. 功能和缺乏症
? 烟酸在体内转化为烟酰胺,烟酰胺可合成NAD +(辅酶 1)及NADH+(辅酶2),此两种辅酶 是体内许多脱氢 酶的辅酶,在氧化还原反应中起 传递氢的作用,当体内 缺乏VPP时,就妨碍这些 辅酶的合成,影响生物氧化,

使新陈代谢发生障碍。
? 能降低胆固醇的水平; ? 参与蛋白质的代谢、氨基酸的合成和降解。 ? VPP缺乏可导致癩皮病,其主要症状是:皮炎;舌头和口 腔疼痛;腹泻;直肠炎以及精神上的变化,如急躁,忧虑,

抑郁等。

4. 来源
酵母、动物肝脏、鱼、肉、绿色
蔬菜含量较高,谷物类VPP主要

存在于麸皮、米糠中,精制面粉、
稻米中VPP含量仅为总量的10~

20%。

(四) 维生素B6
1. 组成与结构

维生素B6又名吡哆素,包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆
胺三种。

2. VB6性质 ? 三种维生素都是白色晶体。 ? 吡哆醇易溶于水和乙醇,对光线敏感,对热 较稳定。 ? 吡哆醛和吡哆胺在高温是迅速破坏。 3. 生理功能 ? 主要以磷酸吡哆醛形式参与近百种酶反应。 ? 参与蛋白质的合成与分解代谢。 ? 参与某些神经介质的合成;参与核酸和DNA 合成。 ? 对免疫功能有影响。

4. VB6缺乏症及来源

谷物类、鱼肉、鸡蛋、奶、白菜和豆类,肠道细 菌也产生一部分,一般情况下人体不缺乏VB6。

CH OH 2 HO H3C CH2 OH 还原 HO N H3C

C H 2N H 2 CH2 OH N

吡 哆胺

吡哆醇

氧化
CHO

HO
HC 3 N

C H 2 OH

吡 哆醛

(五)维生素VB7(生物素,维生素H) ① 结构 由噻吩和尿素缩合,并带有戊酸侧链。
(CH2)4COOH
NH2 HO CH3 H3 C

S NH2
CH3 H3 C

尿素

噻吩

戊酸

② 生理功能 ? VB7构成羧化酶(固定CO2)的辅酶,它与酶蛋白结
合是通过它的羧基和Pr-lys-NH2结合形成肽键。 ? 生物素在脂肪酸合成中起着重要作用。 ③富含VB7的食品

? 广泛存在于动植物食品中,其中蔬菜、牛奶、水果
中以游离态存在,内脏、种子和酵母中与蛋白质结 合。 ? 生物素的供应只是部分依靠膳食,而其中大部分是 肠道细菌合成的。生物素可因食用生鸡蛋清而失

活,这是由一种抗生物素的糖蛋白所引起的。

④稳定性

VB7相当稳定,加热只引起少量损失,在
空气中,中性微酸性溶液中稳定。生鸡

蛋因含有抗生物素糖Pr易使生鸡蛋中VB7
损失。

(六)叶酸 (VB11)(folic acid)
叶酸最初由肝脏分离出来,但后来发现绿色植物叶子 中含量十分丰实,故名叶酸。 ①结构: 由蝶酸和谷氨酸结合而成,蝶酸是由2-NH2-4-CH6-CH3喋呤+-NH2苯甲酸组成 。
OH N H2N N N N
CH2 NH

O C NH CH CH2 CH2 COOH COOH

2-氨基-4-羟-6-甲基喋呤对氨基苯甲酸

Glu

② 生理功能 叶酸还原酶 叶酸 VC NAPD+H+ 四氢叶酸:携带一碳基团参与
嘌呤、嘧啶合成和某些AA的特殊代谢。
③ 富含VB11的食品

许多食物中部存在,绿色蔬菜尤为丰富。
④ 稳定性

叶酸对热、酸比较稳定,但在中性和碱性条件下
能很快地破坏,受光照射更易分解。叶酸能与亚硫酸 和亚硝酸盐作用,生成致癌物质,加入Vc会大大增加 叶酸的稳定性。

(七)泛酸 pantothenic acid
又称维生素B3,广泛存在于自然界,因而得名。

①结构 它由β-Ala与α、β-二羟β, β-二甲基 丁酸以肽键相连的酸性物质,结构如下:
CH
3

OH

γ
OH

β
C C H3

α
CH
OH C NH CH
2

H2C

CH

COOH

2

α,β—二羟—β,β—二甲基丁酸

β—Ala

②生理功能 是生物体内合成HSCoA 的原料。 HSCoA 是酰基转移酶的辅酶,在糖、脂类和Pr的代 谢中起者载体作用。

(八)维生素B12(钴胺素) ① 结构
VB12 (Cyanocobalamine)为一种红色的晶体 物质,它的分子结构比其它维生素的任何一种都 要复杂,而且是唯一含金属元素钴的维生素 , VB12有多种形式,有氰、羟、硝、甲、5ˊ-脱氧腺 苷钴胺素等。一般所称的是氰钴胺素,而氰钴胺 素是药用VB12的常见形式,5ˊ-脱氧是VB12体内的 主要形式。

②生理功能
a.生物体内变位酶的辅酶,如:
HOOC CH2 CH 2 CH NH2 天东氨酸 甲基天东氨酸变位酶 COOH HOOC CH3 CH2 CH NH2 甲基天东氨酸 COOH

b.促进红细胞的发育和成熟,使肌体造血机能处 于正常状态,预防恶性贫血。 c.促进蛋白质的合成。

③稳定性
? 水溶液在室温并且不暴露在可见光或紫外光下是 稳定的,最适宜pH范围是4~6,在此范围内,即 使高压加热,也仅有少量损失。 ? 在碱性溶液中加热,能定量地破坏维生素B12。 ? 还原剂如低浓度的巯基化合物,能防止维生素B12 破坏,但用量较多以后,则又起破坏作用。 ? 抗坏血酸或亚硫酸盐也能破坏维生素B12。 ? 在溶液中,硫胺素与尼克酸的结合可缓慢地破坏 维生素B12。 ? 三价铁盐对维生素B12有稳定作用,而低价铁盐则 导致维生素B12的迅速破坏。

④富含的食品
?肝功能和消化功能障碍、疲劳等。 ?主要是动物性食品,植物中几乎不存在。 一般瘦肉、肝、肾、鱼、贝壳和牛乳中含

量较丰富。

二、维生素VC(Ascorbic Acid)

抗坏血酸在一些植物产品中的含量
单位:mg/100g可食部分

冬季花椰菜 黑葡萄 卷心菜 柑橘 番石榴 青椒

113 200 47 220 300 120

羽衣甘蓝 芹叶山楂 马铃薯 菠菜 南瓜 番茄

500 190 73 220 90 100

2.VC的功能
? 参与胶原蛋白的合成 ? 防治坏血病

? 预防动脉硬化
? 保护细胞、解毒,保护肝脏 ? 提高人体的免疫力 ? 抗氧化剂:可以保护其它抗氧化剂,如维生素A、维 生素E、不饱和脂肪酸,防止自由基对人体的伤害。

? 维生素c的主要作用是提高免疫力,预防癌症、心脏 病、中风,保护牙齿和牙龈等。另外,坚持按时服 用维生素c还可以使皮肤黑色素沉着减少,从而减少 黑斑和雀斑,使皮肤白皙。

3.VC的降解
在所有维生素中VC是最不稳定的,在加工储藏过程中 很容易被破坏。

?氧气 ?有氧时持续加热 ?光照 ?在碱性条件 ?金属 ?对酸稳定

2,3-二酮古洛糖酸

VC易被水降解成无活性的二酮古洛糖酸,后者前一步氧化分解 成草酸和L—苏阿糖酸。

O HO O

C C C O

O

C C C HC O

O O

C C C HC HOCH CH2OH O O

COOH C C COOH HC HOCH CH2OH OH 草酸 COOH

COOH HC HOCH CH2OH OH

+H

HO HO

+

HC HOCH CH2OH HOCH O O O C

-2H
O

+H2O
O

CH2OH C C HC HOCH CH2OH O

-2H

+

VC

脱HVC

二酮古洛糖酸(DKG)

L—苏阿糖酸

4.影响VC降解的因素
①O2浓度及催化剂

ⅰ 催化氧化时,降解速度正比与氧气的浓度;
ⅱ 非催化氧化时,降解速度与氧气的浓度无正比关系,
当PO2 >0.4atm,反应趋于平衡;

ⅲ 有催化剂时,氧化速度比自动氧化快2-3个数量级,
厌氧时,金属离子对氧化速度无影响。 ②糖,盐及其它溶液浓度高时可减少溶解氧,使氧化速度 减慢;半胱氨酸,多酚,果胶等对其有保护作用。

③ pH值:VC在酸性溶液(pH<4)中较稳定,在中性以上的溶

液(pH>7.6) 中极不稳定。
④ 温度及AW:结晶VC在100℃不降解,而VC水溶液易氧化,

随T↑, V降解↑; AW↑, V降解↑
⑤ 许多酶如多酚氧化酶,VC氧化酶,H2O2酶,细胞色素氧化

酶等可加速VC的氧化降解。
⑥ 食品中的其它成分如花青素,黄烷醇,及多羟基酸如苹果 酸,柠檬酸,聚磷酸等对VC有保护作用,亚硫酸盐对其也有 保护作用。

5.富含VC的食品
水果蔬菜中存在,柑桔类、绿色蔬菜、番茄,
辣椒、马铃薯及桨果中含量较为丰富,而在刺梨、 猕猴桃,蔷薇果和番石榴中含量最高。 在水果的不同部位中其浓度差别也很大,例 如:苹果皮中的浓度要比果肉中高2—3倍。这种 维生素唯一的动物来源为牛乳和肝。

6. VC在食品加工中的应用
(1)可防止水果蔬菜产生褐变褐和脱色

(2)作抗氧化剂(脂肪、鱼、乳制品中)
(3)稳定剂(肉中色泽的稳定剂)

(4)改良(面粉)
(5)啤酒中可作氧气载体

6.1.4 维生素在食品加工和贮藏中的变化 Variation of Vitamins in food processing and storage 1.成熟度 果实在不同成熟期中抗坏血酸的含量不同,未成 熟时含量较高,而一般说来蔬菜与之相反,成熟 度越高,维生素含量越高,辣椒成熟就是一例。 2.部位 植物的不同部位维生素含量不同。 一般根部<果实<茎<叶 对果实而言,表皮含维生素最高,并向核心依次 递减。

3.采后与宰后处理的影响 在此期间生物体内的维生素会发生很 大变化 ,如在室温下处理或放臵24h之久, 就会引起Vc的损失。 正确处理方法:采后、宰后立即冷藏, 维生素氧化酶被抑制,维生素损失减少。

4.加工程度(修整和研磨)的影响
?
植物组织经过修

整或细分(水果
除皮)均会导致 维生素损失; ? 谷物在研磨过程 中,营养素不同

程度受到破坏。

5.浸提
食品中水溶性维生素损失的一个主要途径 是经由切口或易破坏的表面而流失;另外加工中 的洗涤、漂烫、冷却和烹调等也会造成营养素损

失,其损失程度于PH、T、水分、切口表面积、成
熟读等有关。

豌豆加工中抗坏血酸的保存率

6.热加工的影响
①淋洗、漂烫
这种热加工手段会导致水溶性维生素损失严重 。

②微波
微波加热升温快,无水分流失,维生素损失少。

③热处理
这种处理手段也会使维生素大量损失。 蒸汽加热:比热烫小,比微波大。 热灭菌处理:高温瞬时灭菌法损失少。

7.化学药剂处理的影响
(1)添加剂 a.漂白剂或改良剂常是面粉的添加剂,它能降低VA、VC和VE 的含量; b.亚硫酸盐(或SO2)常用来防止水果、蔬菜的酶促褐变和非 酶褐变,它作为还原剂可以保护VC,但是作为亲核试剂则 对VB1有害。 c.肉制品保存添加的硝酸盐或亚硝酸盐,有些蔬菜本身如菠 菜、甜菜中就会有浓度很高的亚硝酸盐,它不但与VC能快 速反应,而且还会破坏胡萝卜素、VBl和叶酸等。 (2)Pr常在碱性条件下提取,当用碱性发酵剂时,PH增高, VB1、VC、泛酸被破坏。

8.变质反应的影响
(1)脂质氧化时,产生H2O2 、过氧化物和环氧化物,

这些物质能氧化类胡萝卜素、生育酚、抗坏血酸,
导致维生素活性的损失; (2)糖类化合物的非酶褐变生成 高活性的羰基化合 物,造成VB1、 VB6和泛酸等损失; (3)食品加工过程中加入的配料会引入一些酶(VC 氧化酶、硫氨素酶)导致VC 、VB1等损失。

小结
1. 维生素的功能:A辅酶或辅酶前体:如烟酸,叶 酸等, B 抗氧化剂:VE,VC, C 遗传调节因 子:VA,VD, D某些特殊功能:VA-视觉功能,VC血管脆性。 2.维生素的分类:水溶性维生素和脂溶性维生素 3.水溶性维生素B1、B2、VC的结构,稳定性, 降解机理。VC的降解途径:催化降解、非催化 降解、厌氧降解。 4.脂溶性维生素A、D、E的结构,稳定性,VE猝 灭自由基的历程。

5.维生素在食品加工贮藏中的变化 A 原料对食品加工中维生素含量的影响 B前处理对食品中维生素含量的影响 C热烫和热加工造成维生素损失 D 产品贮藏中维生素的损失 E 加工中化学添加物和食品成分的影响

6.2 矿物质(Mineral)
? 了解食品中矿物质的分类及存在形式;矿物

质在生物体内的功能,食品中重要矿物质的
营养功能;矿物质对食品性状的影响;酸性

食品或碱性食品。
? 掌握几种重要的矿物质对食品性状的影响;

矿物质生物有效性及影响生物有效性因素。

Content
6.2.1 6.2.2 6.3.3 6.3.4 Introduction Minerals in foods Acid foods & alkalin foods Availability of minerals

第一节 概述
1. 定义 食品中除去C、H、O、N等四种构成水和有机 物质元素外,其他元素统称为矿物质,又称灰分、 无机质。 2. 分类 常量元素:K Na Ca Mg F S P 碳酸盐等

必需营养元素:Fe Cu I Co Mn Zn 微量元素: 非营养非毒性元素:Al B Ni Sn Cr 非营养有毒性元素:Hg Pb As Cd Sr

3. 矿物质在生物体内的功能
(1)机体的重要组成成分; (2)维持细胞的渗透压及机体的酸碱平衡; (3)通常是酶的活化剂;

(4)保持神经、肌肉的兴奋性;
(5)对机体具有特殊的生理功能,如铁对血红蛋白、细胞 色素酶系的重要性,碘对甲状腺素合成的重要性等。 (6)对食品感官质量的作用。如磷酸盐对肉制品的保水 性、结着性作用,钙离子对凝胶的形成和食品质地的作 用等。

第二节 食品中的矿物质元素
一、乳品中的矿物元素 1. 存在形式
? 乳品中矿物质含量一般为0.7~0.75%,乳中钾 的含量较钙高三倍。钾钠大部分以氯化物、磷酸 盐及柠檬酸盐,呈可溶性状态存在。 ? 钙、镁与酪蛋白、磷酸和柠檬酸结合,一部分呈 胶体状态,一部分呈溶解状态存在。

2. 作用
(1)乳中总钙量与离子比例,能影响酪蛋白在乳

品中的稳定性
(2)乳品在加工过程中,如热处理和蒸发能改变 盐的平 衡,因而改变蛋白质的稳定性。如乳加热后,钙、磷

由可溶性变为胶体状态。
(3)ph值变化也可使盐的平衡遭到破坏。 例如,ph降低时,钙、磷由胶体状态变为可溶性状态; 当ph5.2时,乳品中所有钙、磷都变成可溶性状态。乳在 加热和搅拌过程中,可是二氧化碳损失,因而使ph增

加。这些因素都可导致牛乳中酪蛋白的不稳定。

二、肉中矿物质因素 存在形式:
? 肉中矿物质含量一般为0.8~1.2%,常量因素以钠、钾和 磷含量较高,微量因素中铁的含量较高,因此肉类是饮食 中磷和铁的重要来源。 ? 当肉汁流失后,常量元素损失的主要是钠、钾,而钙、磷 损失较少,因为钠、钾几乎全部存在软组织及体液中,在 动物活体中钾主要分布与细胞内液,而钠在细胞外液,当 动物死后,均匀地分布在细胞内外。 ? 肉中矿物质一部分以氯化物、磷酸盐、碳酸盐呈可溶性状 态存在,另一部分与蛋白质结合成非溶性状态存在,因为 瘦肉中要比脂肪组织中含有较多的矿物质。 ? 肉中还含有锰、铜、钴、锌、聂等微量元素,其中锌对肉 的持水性起着较大的作用。

三、植物性食物中矿物元素
? 除极少数以无机盐形式存在外,大部分与植物中的有机物 相结合而存在,或者本身就是有机物的组成成分。如粮食 中含量较高的矿物质元素磷,就是磷糖、磷脂、核蛋白、 辅酶、核苷酸、植酸盐等有机物的组成成分。 ? 粮食中的矿物质元素有30多种,其中含量较多的有P、K、 Mg、Ca、Fe、Si、Cl。面粉也含有许多常量和微量元素。 ? 矿物质在粮食中分布不均匀,例如谷物类粮食,其壳、皮、 糊粉层及胚部含量较多,而胚乳含量较少,因此粮食加工 制品中,精度越高,灰分越少。所以通常以灰分含量来评 定面粉的精度和等级,灰分含量高,颜色浅黑,反之,颜 色发白。 ? 大豆灰分含量较高,接近5%。果蔬在生长期间经常使用 农药,易造成重金属如铅、砷、铜中毒,所以食用及加工 果蔬时应进行清洗或去皮等操作。

四、利用矿物质元素改变食品状况
1. 肉制品中添加三聚磷酸钠或焦磷酸钠可增加肉的持水性,

并可防止脂肪酸败。因为肉在ph5.5左右持水性最低(接近
肉蛋白质的等电点),当ph向酸性或碱性偏移时,持水性 提高。聚磷酸盐水溶液呈碱性,而且它本身具有缓冲作用, 它的加入使肉的ph值增加,所以持水性增加。此外,聚磷 酸盐可与金属离子螯合,使原来与肌肉蛋白质牢固结合的 钙、镁离子与聚磷酸盐螯合,使蛋白质松弛,可吸收较多 的水。聚磷酸盐的使用量一般为0.1~0.4%,使用过高则

影响肉品的颜色。

2. 炼乳中,添加磷酸氢二钠,可保持盐平衡,改善
炼乳的热稳定性。

3. 蚕豆罐头中添加磷酸盐可促进豆皮软化(与皮中
钙结合); 4. 磷酸盐还可以稳定色素和防止啤酒混浊; 5. 钙盐可以提高果蔬的硬度,同时盐对抑制苹果褐 变也有一定的作用。

一.常量元素
1.钠(Na)
? 人体内钠的含量约为1.4/kg。钠可能维持人体体 液的渗透压,摄入的食盐会被胃肠道吸收;钠一 般由尿、粪便、汗液排出。通过肾脏随尿排钠是 人和动物排钠的主要途径。肾对钠的调节能力很 强(多食多排、少食少排、不食不排),通过此 原理可以判断是否缺盐脱水及缺盐程度有帮助。
? 从营养观点上:人们比较关心避免Na的过多摄入 导致高血压,但食盐能改善食品的风味,一般选 择“低钠盐膳食”。

2.钾(K)

? 钾主要存在于细胞内,它可调节细胞内的渗透压, 且激活许多酵解酶和呼吸酶。 ? K由食品供给,并由肾脏、汗、粪排出。肾排K能力 相当强。富含K的食品有水果,蔬菜等,面包、油 脂、酒、土豆、糖浆。 3.钙(Ca) ? 占人体重的2%,而且99%是存在骨骼和牙齿中,Ca 是骨骼的成分,同时调节肌肉收缩,另外是一些酶 的辅助因子和激活剂。 ? 钙的来源:牛奶、乳制品 、豆制品

骨伤患者忌食醋。醋中含有3~4%的醋酸, 而醋酸又有软化骨骼及脱钙的作用。不少 骨伤患者食醋后,第二天伤处感觉酸软, 疼痛加剧,甚至更加肿胀。可见食醋确能 影响骨折愈合。因此,骨折病人,在治疗 期间,避免食醋。

4.镁(Mg) ①生理功能

人体中镁的含量较少,成年人体内镁的含量为25g,
大部分镁存在骨中并结合成磷酸盐或碳酸盐,抑制

神经、组织的兴奋性;是许多酶的辅助因子或激活
剂。 ② 镁的来源 许多食品中含镁,尤其是绿色植物中,小麦中镁的 含量丰富,但主要集中在胚及糠麸中,胚乳中含量 较少,此外某些海产品如牡蛎中镁的含量也很高。

5.磷(P) 磷是细胞中不可缺少的成分。 ① 生理功能 磷调节体液的PH值(组成磷酸盐);参与能量转移 (Pi+APP ATP),调节酶活性(无活性酶+Pi有活性酶) ②磷的来源 磷广泛存在所有动植物食品中,食物中以豆类、花生、肉 类、核桃、蛋黄中磷的含量比较丰富。但谷类及大豆中的 磷主要以植酸盐形式存在,不易被人体消化,但若能预先 通过发酵或将谷粒、豆粒浸泡在热水中,植酸能被酶水解 成肌醇与磷酸盐时就可提高磷的吸收率。 ③ 磷的添加剂 正磷酸盐、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、偏磷酸钠和骨粉等常 用作强化食品的磷的添加剂,但它们也都需经酶水解成正 磷酸盐后才能被吸收,而且其水解程度受磷酸聚合程度的 影响。

二.微量元素
1.锌(Zn)
主要存在与骨骼、皮肤、头发和血液中,其中有25~85%在红 细胞中。 ①生理功能 锌是某些酶(碳酸酐酶LDH)的辅助因子;锌参与蛋白和核酸合 成;存在于胰岛素分子中;与唾液蛋白和转铁蛋白相结合 ②富含Zn的食品 一般动物性食品中锌含量较高。 例如,肉、内脏、蛋类、海 产品。 ③缺Zn的表现 当缺锌时可表现为食欲低下,厌食、偏食、异食癖、生长 发育落后、味觉功能减低以及免疫功能下降,严重时可表现 出智力低下。

2 .铁(Fe)
? 铁是血红素和某些酶的成分。 ? 食物中的铁元素可分为血红素铁和非血红素铁,血红素铁

来自于有血的动物食品,吸收率为20~40%,直接吸收, 不受食物因素影响;非血红素铁的吸收率为3~5%,受植 酸和草酸的影响,铁盐以二价离子的形式被吸收,并以有 机铁盐为最佳吸收。 ? 一些动物性食品含铁较高且易于吸收。鸡蛋中可吸收的铁 少的原因是因为铁与蛋黄磷蛋白中的磷结合所致。
? 铁可作为面粉与其它谷物食品中的强化剂,但两价的铁容 易使食品褪色或氧化。而元素铁不但容易吸收,而且不会 影响食品质量,所以一般宜用元素铁来强化面粉。

3.碘(I)
? 碘是合成甲状腺素的原料,碘缺乏时居民易患甲状腺肿大
症,克汀病(侏儒呆小症)。

? 碘化食盐 、海产品如鱼和贝壳类中碘的含量非常丰富。
? 在食品加工中碘的大量损失可能是由于加工不当(长时间

煮、漂洗次数多)

4.有害微量元素
Pb、As、Hg、Cd,另Al、Sn不太确定。

第三节 酸性食品和碱性食品
1. 定义 ? 碱性食品:带阳离子金属元素较多的食品,生理上称之为 碱性食品,如钠、钾、钙、镁等。 ? 酸性食品:带阴离子非金属元素较多的食品,生理上称之 为酸性食品,如磷、硫、氯等。 ? 灰分的酸碱度:100克食品中的灰分溶于水中,用0.1mol/L 酸或碱的规定溶液中和,所消耗的酸或碱液的毫 升数。以 “+”表示碱度,以“-”表示酸度。 2. 食品的酸碱性 大部分果品、蔬菜、豆类都属于碱性食品。 大部分鱼、禽、蛋等动物性食品属于酸性食品,米、面 等主食中含磷较多,所以它们也属于酸性食品。

第四节 矿物质的生物有效性
一、定义 生物有效性:食品中营养素被生物体利用的实际可 能性。 二、影响矿物质生物有效性的因素 1. 食品的可消化性 2 矿物质的化学与物理状态 3. 与其他营养物质相互作用 4. 螯合作用 5. 加工方法

1. 食品的可消化性
如果食品不易消化,即食营养素再丰富也得不到利用, 如麸皮、米糠中含有很多铁、锌等营养必需元素,但这 些物质可消化性很差,因而不能利用。

2. 矿物质的化学与物理状态
在消化道中,矿物质必须是溶解状态才能被吸收。颗粒大 小会影响可消化性和溶解度。 3. 与其他营养物质相互作用 一种矿物质过量就会招另一种矿物质利用。两种元素竞争 蛋白质载体上的结合部位,或者一种矿物质与另一种矿物 质化合后一起排泄掉,造成后者缺乏;也存在相互促进作 用,如钙与乳生成乳酸钙,铁与氨基酸成盐,都可使这些 矿物质成为可溶态,有利于吸收。

4. 螯合作用
? 传递和贮存金属离子的螯合物:氨基酸-金属螯合物;
? 新陈代谢必需的螯合物:亚铁血红素-血红蛋白螯合物; ? 降低生物有效性、干扰营养素的螯合物:植酸金属螯合物。 5. 加工方法 磨碎的细度可提高难溶元素的生物有效性:添加到液体食 物中的难溶的铁化合物,经加工并延长贮藏期可变为具有 较高生物活性的形式:发酵后的面团,锌、磷的生物有效 性提高。 动物性食品中的矿物质元素的生物有效性优于植物性食品。

三、矿物质在食品加过程中的变化
? 一般加工对其含量的影响

? 矿物质在加工中不会因为光,热,氧等因素而分解,但加 工会改变其生物利用性。如,精制,烹调,溶水等会使其 含量下降。 ? 食品加工中最初的淋洗及整理除去下脚料的过程是食品中 矿物质损失的主要途径。而在烹调或热烫中也由于遇水而 使矿物质遭受大量损失。谷物在磨碎时会损失大量矿物质, 所以食品磨得越细,微量元素损失越多。 ? 加工时因容器带入会使其含量增加 如铁锅炒菜等。 ? 加工后生物有效性提高 如面粉发酵后生物有效性提高30-35%。




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