第6章维生素与矿物质课件

第第6 6章章 维生素与矿物质维生素与矿物质 (Vitamin and Minerals)Introduction of Vitamins 维生素（维生素（VitaminVitamin）维持机体正常生命活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。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，必须从合成的量不能满足机体的需要，必须从食物中摄取。食物中摄取。维生素不是机体的主要结构材料，也不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。中起着非常重要的作用。维生素的功能维生素的功能 辅酶或辅酶前体辅酶或辅酶前体:如烟酸、叶酸等如烟酸、叶酸等 抗氧化剂抗氧化剂:VE、VC 遗传调节因子遗传调节因子:VA、VD 某些特殊功能某些特殊功能:VA-视觉功能；视觉功能；VC-血血管脆性管脆性Classification of VitaminsB族族water-soluble VitVitfat-soluble VitVB1,VB2,VPPVB5,VB6,VHVB11,VB12VAVDVEVKVC第一节第一节 维生素在食品加工贮藏中的变化维生素在食品加工贮藏中的变化Overview of Water-Soluble VitaminsuDissolve in wateruGenerally readily excreteduSubject to cooking lossesuFunction as a coenzymeuParticipate in energy metabolismuMarginal deficiency more commonVC(Ascorbic Acid)生物活生物活性最高性最高VC(Ascorbic Acid)D-D-抗坏血酸抗坏血酸 D-D-脱氢抗坏血酸脱氢抗坏血酸Mode of Degradation食品的褐变反应？2，3-二酮古洛糖酸木酮糖3-脱氧戊酮糖糠醛2-呋喃甲酸Cu2+、Fe3+催化的氧化反应速度比自发氧化速度快许多倍。影响影响VCVC降解的因素降解的因素 O O2 2浓度及催化剂浓度及催化剂催化氧化时催化氧化时,降解速度正比与氧气的浓度。降解速度正比与氧气的浓度。非催化氧化时非催化氧化时,降解速度与氧气的浓度无正降解速度与氧气的浓度无正比关系比关系,当当POPO2 2 0.4atm0.4atm，反应趋于平衡。，反应趋于平衡。有催化剂时有催化剂时,氧化速度比自动氧化快氧化速度比自动氧化快2-32-3个数个数量级量级,厌氧时厌氧时,金属离子对氧化速度无影响。金属离子对氧化速度无影响。影响影响VCVC降解的因素降解的因素 高浓度的糖、盐等溶液：高浓度的糖、盐等溶液：可减少溶解氧可减少溶解氧,使氧使氧化速度减慢化速度减慢;半胱氨酸半胱氨酸,多酚多酚,果胶等对其有保护果胶等对其有保护作用。作用。pHpH值值:V VC C在酸性溶液在酸性溶液(pH(pH4)4)中较稳定中较稳定,在中性以在中性以上的溶液上的溶液(pH(pH7.6)7.6)中极不稳定。中极不稳定。温度及温度及A AW W:结晶结晶V VC C在在100100不降解，而不降解，而V VC C水溶液水溶液易氧化，随易氧化，随TT，V V降解降解；A AW W，V V降解降解。水分活度与抗坏血酸破坏速率的关系水分活度与抗坏血酸破坏速率的关系O橙汁晶体；蔗糖溶液；玉米，大豆乳混合物；面粉影响影响VCVC降解的因素降解的因素 酶：酶：如多酚氧化酶，如多酚氧化酶，V VC C氧化酶，氧化酶，H H2 2O O2 2酶，酶，细胞色素氧化酶等可加速细胞色素氧化酶等可加速V VC C的氧化降解。的氧化降解。其它成分：其它成分：如花青素，黄烷醇，及多羟基如花青素，黄烷醇，及多羟基酸如苹果酸，柠檬酸，聚磷酸等对酸如苹果酸，柠檬酸，聚磷酸等对V VC C有保护有保护作用，亚硫酸盐对其也有保护作用。作用，亚硫酸盐对其也有保护作用。VC的功能的功能 (Functions of Vitamin C)Reducing agent(antioxidant)Iron absorptionSynthesis of carnitine,tryptophan to serotonin,thyroxine,cortiscosteroids,aldosterone,cholesterol to bile acidsImmune functions Cancer prevention?Collagen synthesisAntioxidantCan donate and accept hydrogen atoms readily Water-soluble intracellular and extracellular antioxidant Must be constantly enzymatically regenerated Needs are higher for smokers缺乏症（Deficiency of Vitamin C）ScurvyDeficient for 20-40 daysFatigue,pinpoint hemorrhagesBleeding gums and joints.HemorrhagesAssociated with poverty Rebound scurvyimmediate halt to excess vitamin C supplements Who is at risk?Infants,elderly menAlcoholics,smokers食物来源食物来源Food Sources of Vitamin CCitrus fruits Potatoes Green peppersCauliflower Broccoli StrawberriesRomaine lettuce SpinachEasily lost through cookingSensitive to heatSensitive to iron,copper,oxygenVB1(thiamin)Contains sulfur and nitrogen groupVB1的稳定性的稳定性具有酸具有酸-碱性质碱性质对热非常敏感对热非常敏感,在碱性介质中加热易分解在碱性介质中加热易分解.对光不敏感对光不敏感,在酸性条件下稳定在酸性条件下稳定,在碱性及中型在碱性及中型 介质中不稳定介质中不稳定.其降解受其降解受A AW W影响极大影响极大,一般在一般在A AW W为为0.5-0.650.5-0.65范范 围降解最快围降解最快.硫胺素和脱羧辅酶降解速率与硫胺素和脱羧辅酶降解速率与pHpH的关系的关系 早餐谷物食品在45贮藏条件下硫胺素的降解速率与体系中水分活度的关系VB1的稳定性的稳定性能被能被V VB1B1酶降解酶降解,同时同时,血红蛋白和肌红蛋白血红蛋白和肌红蛋白可作为降解的非酶催化剂。可作为降解的非酶催化剂。食品的加工与贮藏中易损失。食品的加工与贮藏中易损失。降解两环间亚甲基易与强亲核试剂发生亲核取代反应两环间亚甲基易与强亲核试剂发生亲核取代反应硫胺素被亚硫酸盐破坏硫胺素被亚硫酸盐破坏 5-5-羟乙基羟乙基-4-4-甲基噻唑甲基噻唑-甲基甲基-5-5-磺甲基嘧啶磺甲基嘧啶在碱性条件下所发生的降解反应在碱性条件下所发生的降解反应 5-5-羟乙基羟乙基-4-4-甲基噻唑羟甲基嘧啶甲基噻唑羟甲基嘧啶硫胺素的降解硫胺素的降解羟甲基嘧啶羟甲基嘧啶甲基甲基5磺甲磺甲基嘧啶基嘧啶烹调食烹调食品中的品中的“肉香肉香味味”VB1缺乏症缺乏症Deficiency of ThiaminOccurs where polished rice is the only stapleDy beriberi Weakness,nerve degeneration,irritability,poor arm/leg coordination,loss of nerve transmission （无力、感觉麻木、易怒，上、下肢肌无力，手、（无力、感觉麻木、易怒，上、下肢肌无力，手、足下垂，膝反射降低或消失）足下垂，膝反射降低或消失）Wet beriberi Edema,enlarge heart,heart failure（浮肿，心悸、气短，右心室扩大，心力衰竭）（浮肿，心悸、气短，右心室扩大，心力衰竭）食物来源食物来源Food Sources of ThiaminWide variety of food White bread,pork,hot dogs,uncheon meat,cold cereal Enriched grains/whole grains Thiaminase found in raw fish易缺人群Who is at Risk For Deficiency?PoorAlcoholicsElderlyDiet consisting of highly processed foodsB Vit-VB2(Riboflavin核黄素核黄素)FMNFADStructure:VB2稳定性稳定性v对热稳定对热稳定,对酸和中性对酸和中性pHpH也稳定也稳定,在在120 120 加热加热6h6h仅少量破坏仅少量破坏.v在碱性条件下迅速分解在碱性条件下迅速分解.v在光照下转变为光黄素和光色素在光照下转变为光黄素和光色素,并产并产生自由基生自由基,破坏其它营养成分产生异味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如牛奶的日光臭味即由此产生.缺乏症缺乏症（Deficiency of Riboflavin）Ariboflavinosis Glossitis,cheilosis,seborrheic dermatitis,stomatitis,eye disorder,throat disorder,nervous system disorderOccurs within 2 months Usually in combination with other deficienciesGlossitisVB2缺乏症-“花舌头”或“地图舌”易缺人群（Who is at Risk For Deficiency?）RareLow milk/dairy intakeAlcoholicsLong term phenobarbital use 食物来源食物来源（Food Sources of Riboflavin）Milk/products,Enrichedgrains,Liver,Oyster,Brewers yeastSensitive to uv radiation(sunlight)Stored in paper,opaque plastic containersVA A A1 1（视黄醇）（视黄醇）：主要是全反式结构，其生物：主要是全反式结构，其生物效价最高。效价最高。A A2 2（脱氢视黄醇）（脱氢视黄醇）：存在于淡水鱼中，其生：存在于淡水鱼中，其生物效价为维生素物效价为维生素A A1 1的的4040。新维生素新维生素A A：l l，3 3一顺异构体，它的生物效一顺异构体，它的生物效价为维生素价为维生素A A1 1的的7575。fat-soluble fat-soluble VitVitVA来源来源:fat-soluble Vit动物动物植物植物:类胡萝卜素类胡萝卜素 (维生素维生素A A 原原)鱼肝油鱼肝油鱼肝油鱼肝油鱼肉鱼肉鱼肉鱼肉牛肉牛肉牛肉牛肉蛋黄蛋黄蛋黄蛋黄牛乳及乳制品牛乳及乳制品牛乳及乳制品牛乳及乳制品 VA的稳定性的稳定性 无无O O2 2，120120，保持，保持12h12h仍很稳定。仍很稳定。在有在有O O2 2时，加热时，加热4h4h即失活。即失活。紫外线，金属离子，紫外线，金属离子，O O2 2均会加速其氧化。均会加速其氧化。脂肪氧化酶可导致分解。脂肪氧化酶可导致分解。与与V VE E，磷脂共存较稳定。，磷脂共存较稳定。对碱稳定。对碱稳定。fat-soluble Vitfat-soluble Vit 功能功能（Roles of Functions）VisionProtein synthesis and cell differentiation Epithelial cells,mucous membranesReproduction and growth Sperm production and normal fetal development Beta-Carotene as an antioxidant 缺乏症缺乏症（Deficiency of Vitamin）Infectious Diseases Night Blindness Blindness(xeropthalmia)Keratinization Rough,bumpy,dry skin 维生素维生素A的毒性的毒性（Vitamin A Toxicity）Birth DefectsAcne Accutane connectionSecond place in vitamin toxicity食物来源食物来源（Food Sources of VitaminA）Food Colors Carotenoids ChlorophyllVD维生素维生素D D是一些具有胆钙化醇生物活性的是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇的统称类固醇的统称。fat-soluble VitRolesMaintain blood concentration of calcium Bone growth and remodeling Acts of bone,kidney,and small intestine to impact blood calcium levels.稳定性稳定性对热，碱较稳定，对热，碱较稳定，但光照和氧气存在但光照和氧气存在下会迅速破坏。下会迅速破坏。结晶的维生素结晶的维生素D D对热对热稳定。稳定。VD缺乏症（Deficiency of Vitamin D）RicketsOsteomalaciaVD来源来源 植物食品、酵母植物食品、酵母 fat-soluble Vit麦角固醇麦角固醇 维生素维生素D D2 2（麦角钙化醇）麦角钙化醇）维生素维生素D D3 3（胆钙化醇）（胆钙化醇）人和动物皮肤人和动物皮肤7 7一脱氢胆固醇一脱氢胆固醇紫外线食物来源食物来源（Recommendations and Sources）Foods Fortified Milk Fish OilsSunlightToxicity Highly toxic at levels found 3-5x RDA=hypercalcemiaVitamin E生育酚的抗氧化能力生育酚的抗氧化能力 食品食品 生物体内生物体内 清除生成的自由基 稳定性稳定性有有O2：氧化（氧和自由基）氧化（氧和自由基）猝灭单线态氧猝灭单线态氧 无无O2：与亚油酸甲酯氢过氧化物反应形成与亚油酸甲酯氢过氧化物反应形成加合物，初始产物为半醌，进一步氧化形成加合物，初始产物为半醌，进一步氧化形成生育酚醌，金属离子可加速其氧化。生育酚醌，金属离子可加速其氧化。食品加工、包装、贮藏中：大量损失食品加工、包装、贮藏中：大量损失。氧化历程：氧化历程：猝灭单线态氧猝灭单线态氧VE的功能（Function of Vitamin E）Powerful antioxidant Bodys primary defense against free radicals Highly researched May prevent LDL oxidation and slow development of heart disease.VE 缺乏症缺乏症（Vitamin E Deficiency）Erythrocyte Hemolysis Premature infants,cures hemolytic anemia Prolonged deficiency=neuromuscular dysfunction NOT a cure of Muscular Dystrophy Inconsistant results Fibrocystic breast disease Intermittent claudicationVE的毒性 （Vitamin E Toxicity）Rare65x RDA=interferes with Vitamin K Interferes with clotting and causes hemmorrhage维生素维生素K 功能性质功能性质维生素维生素K K1 1 在食物中含量丰富；维生素在食物中含量丰富；维生素K K2 2能能由肠道中的细菌合成。由肠道中的细菌合成。维生素维生素K K参与凝血过程，被称为凝血因子。参与凝血过程，被称为凝血因子。维生素维生素K K具有还原性，在食品体系中可以消具有还原性，在食品体系中可以消灭自由基灭自由基 。维生素维生素K K可被空气中的氧缓慢地氧化而分解，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，对遇光（特别是紫外光）则很快被破坏，对热、酸较稳定，但对碱不稳定。热、酸较稳定，但对碱不稳定。7/14/2024三、维生素在食品加工中的变化三、维生素在食品加工中的变化a 食品本身的影响食品本身的影响成熟度：不同成熟期维生素含量不同（成熟度：不同成熟期维生素含量不同（VcVc-番番茄，最高含量在未成熟期）茄，最高含量在未成熟期）不同部位：一般根部不同部位：一般根部 果实果实 茎茎 叶叶 果实：从表层向核芯降低果实：从表层向核芯降低采后（宰后）：酶解采后（宰后）：酶解7/14/2024 加工加工前处理前处理:去皮、浸泡、摘除去皮、浸泡、摘除加工程度：谷物磨粉程度、与种子的加工程度：谷物磨粉程度、与种子的胚乳、胚芽、种皮的分离程度有关胚乳、胚芽、种皮的分离程度有关7/14/20247/14/2024热烫和热加工造成维生素损失热烫和热加工造成维生素损失 温度越高，损失越大；温度越高，损失越大；加热时间越长，损失越多；加热时间越长，损失越多；加热方式不同，损失不同；加热方式不同，损失不同；淋洗、漂烫：水溶性损失，淋洗、漂烫：水溶性损失，短时间热烫减少维生素的损失。短时间热烫减少维生素的损失。冷却方法：空气冷却损失较小。冷却方法：空气冷却损失较小。微波加热：损失小。微波加热：损失小。蒸汽加热：比热烫小，比微波大。蒸汽加热：比热烫小，比微波大。热灭菌处理：高温瞬时够灭菌法。热灭菌处理：高温瞬时够灭菌法。7/14/2024豌豌豆豆加加工工中中抗抗坏坏血血酸酸的的保保存存率率7/14/20247/14/2024四、产品贮藏中维生素的损失四、产品贮藏中维生素的损失 水分活度水分活度，包装材料包装材料及及贮藏条件贮藏条件对对维生素的保存率都有重要影响。维生素的保存率都有重要影响。在相当于单分子层水的在相当于单分子层水的A AW W下下,维生素很维生素很稳定稳定,而在多分子层水范围内而在多分子层水范围内,随随A AW W,维维生素降解速度生素降解速度。7/14/2024五五 加工中化学添加物和食品成分的影响加工中化学添加物和食品成分的影响氯气氯气,次氯酸离子次氯酸离子,二氧化硫等具有强反应性二氧化硫等具有强反应性,与与维生素发生亲核取代，双键加成和氧化反应。维生素发生亲核取代，双键加成和氧化反应。二氧化硫和亚硫酸盐有利于二氧化硫和亚硫酸盐有利于V VC C的保存，但会与硫的保存，但会与硫胺素和比多醛反应。胺素和比多醛反应。亚硝酸盐可造成亚硝酸盐可造成V VB1B1的破坏。的破坏。一般而言，氧化性物质会加速一般而言，氧化性物质会加速V VC C，胡萝卜素，叶，胡萝卜素，叶酸等的氧化，而还原性物质会保护这些维生素酸等的氧化，而还原性物质会保护这些维生素,有机酸有利于有机酸有利于V VC C和和V VB1B1的保存率，碱性物质则会降的保存率，碱性物质则会降低低V VC C，V VB1B1，泛酸等的保存率。，泛酸等的保存率。第二节第二节 矿物质在食品加工贮藏中的变化矿物质在食品加工贮藏中的变化主要功能：主要功能：是构成生物体的组成部分。是构成生物体的组成部分。维持生物体的渗透压。维持生物体的渗透压。维持机体的酸碱平衡。维持机体的酸碱平衡。酶的活化剂。酶的活化剂。对食品的感官质量有重要作用对食品的感官质量有重要作用 分类分类 b常量元素：（常量元素：（99）钾、钠、钙、镁、）钾、钠、钙、镁、氯、硫、磷和碳酸盐等氯、硫、磷和碳酸盐等b微量元素微量元素:（低于（低于 50 mg/kg)必需营养元素，必需营养元素，Fe，Cu，I，Co，Mn和和Zn等；等；非营养非毒性元素，非营养非毒性元素，AI，B，Ni，Sn等；等；非营养有毒性元素，非营养有毒性元素，Hg，Ph，AS，Cd和和Sb等等 来源来源植物性食品植物性食品 水果：水果：K K含量高，大部分与有机物结合含量高，大部分与有机物结合,或是有机物或是有机物 的组成部分的组成部分,常以磷酸盐常以磷酸盐,草酸盐的形式存在草酸盐的形式存在.豆类：豆类：矿物质含量最丰富矿物质含量最丰富,K,P,Fe,Mg,Zn,K,P,Fe,Mg,Zn,MnMn 等含量均较高，其中等含量均较高，其中P P主要以植酸盐形式存主要以植酸盐形式存 在。在。谷物谷物:矿物质含量相对较少，主要存在于种子外皮。矿物质含量相对较少，主要存在于种子外皮。动物性食品动物性食品肉类：肉类：Na,K,Fe,P,Na,K,Fe,P,MnMn 含量较高含量较高,Cu,Co,ZnCu,Co,Zn,等也有少量，以可溶性氯化物磷酸盐，等也有少量，以可溶性氯化物磷酸盐，碳酸盐形式存在或与蛋白质结合。碳酸盐形式存在或与蛋白质结合。牛乳：牛乳：主要含主要含Ca,Ca,也含有少量也含有少量K,Na,Mg,K,Na,Mg,P,ClP,Cl,S S等。等。蛋类：蛋类：含人体所需的各类矿物质。含人体所需的各类矿物质。来源来源 食物中矿物质存在状态食物中矿物质存在状态溶解状态溶解状态:有些常量元素，尤其是单价的有些常量元素，尤其是单价的。（。（K、Na、SO42-）胶态形式胶态形式：游离的、溶解的、非离子化。游离的、溶解的、非离子化。（多价离子（多价离子）螫合状态螫合状态：金属元素金属元素（钴元素）（钴元素）矿物质在食品加过程中的变化矿物质在食品加过程中的变化F一般加工对其含量的影响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。改变其生物利用性。如，精制，烹调，溶水等会使其含量下降。F加工时因容器带入会使其含量增加加工时因容器带入会使其含量增加 如铁锅炒菜等。如铁锅炒菜等。F加工后生物有效性提高加工后生物有效性提高 如面粉发酵后生物有效性提高如面粉发酵后生物有效性提高30-35%30-35%。7/14/2024 Acid Food：含有阴离子酸根的非金属元素较多的食含有阴离子酸根的非金属元素较多的食品，在体内代谢后的产物大多呈酸性，品，在体内代谢后的产物大多呈酸性，故在生理上称为，如肉，鱼，蛋，米故在生理上称为，如肉，鱼，蛋，米等。等。Alkaline Food：含有阳离子金属元素较多的食品在生理含有阳离子金属元素较多的食品在生理上称为，如果蔬，豆类等。上称为，如果蔬，豆类等。食品酸碱性的测定食品灰化后酸碱度的确定酸性Food（100g）灰化 水溶 0.1mol/LHCl 滴定，若消耗体积为5ml，记为+5，如此类推。碱性Food（100g）灰化 水溶 0.1mol/LNaOH 滴定，若消耗体积为5ml，记为-5，如此类推。利用矿物质改变食品的性状CaCa可提高腌渍黄瓜的脆性。在肉制品中加入三聚磷酸盐，焦磷酸盐增加肉的持水性，防止脂肪酸败。原因：调节pHpH，使之远离肉PrPr的等电点，增加持水力。增加离子强度，使肌球蛋白溶解度增加而使肉持水力增大。破坏盐桥或增大电荷斥力，使结构膨胀，增加持水力。小结1.1.维生素的功能：A A辅酶或辅酶前体:如烟酸,叶酸等,B,B 抗氧化剂:V:VE E,V,VC C,C,C 某些特殊功能:VA-:VA-视觉功能,V,VC C-血管脆性2.2.维生素的分类：水溶性维生素和脂溶性维生素3.3.水溶性维生素B B1 1、B B2 2、V VC C的结构，稳定性，降解机理。V VC C的降解途径：催化降解、非催化降解、厌氧降解。4.4.脂溶性维生素A A、D D、E E的结构，稳定性，V VE E猝灭自由基的历程。5.维生素和矿物质在食品加工贮藏中的变化维生素和矿物质在食品加工贮藏中的变化原料对食品加工中维生素含量的影响原料对食品加工中维生素含量的影响前处理对食品中维生素含量的影响前处理对食品中维生素含量的影响热烫和热加工造成维生素损失热烫和热加工造成维生素损失产品贮藏中维生素的损失产品贮藏中维生素的损失加工中化学添加物和食品成分的影响加工中化学添加物和食品成分的影响7/14/2024维生素维生素 Vitamins水溶性维生素水溶性维生素 Water-soluble vitamin维生素维生素VB1 Thiamin维生素维生素VB2 Riboflavin维生素维生素VC Ascorbic Acid稳定性稳定性 Stability降解降解 Degradation矿物质矿物质 Minerals生物利用率生物利用率 Bioavailability7/14/2024脂溶性维生素脂溶性维生素Fat Soluble Vitamins结构结构 Structure复原复原 Restoration强化强化 Fortification增补增补 Enrichment酸性食品酸性食品 Acid Food 碱性食品碱性食品 Alkaline Food7/14/2024