维生素和矿物质

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章维生素和矿物质,教学目的和要求,了解维生素和矿物质的种类、它们在机体中作用和在食品中应用。,掌握几种性质不稳定的维生素的结构和理化性质，重点掌握它们在食品加工、贮藏中的变化及对食品产生影响。,掌握矿物质在食品中状态、在加工、贮藏中变化和影响生物有效性的因素。,6.1,维生素,6.1.1,、脂溶性维生素,6.1.1.1,维生素,A,和类胡萝卜素,1,、结构,维生素,A,：,主要结构单元是由,20,个碳,构成的,不饱和碳氢化合物,。,类胡萝卜素：主要结构单元是由,40,个碳,构成的不饱和碳氢化合物。包括胡萝卜素和叶黄素，胡萝卜素包括,、,、,胡萝卜素和番茄红素，番茄红素不是维生素,A,原。,2,、性质,有多种异构体，,全反式异构体生物活性最大。食品中主要是全反式结构,。,含共轭双键，化学性质活泼。,3,、加工、贮藏中稳定性或降解,(1),异构化,无氧热加工、光照、酸性、氯仿等条件使维生素,A,和类胡萝卜素产生顺式异构化，活性降低。,(2),氧化,包括化学氧化和光化学氧化。,以,胡萝卜素为例,(3),高温裂解,6.1.1.2,、维生素,D,1,、,结构,维生素,D,是一些具有,胆钙化醇生物活性的类固醇的统称,.,2.,加工、贮藏中稳定性或降解,维生素,D,性质比较稳定,在加工和贮存时很少损失,.,光照分解和氧化降解,6.1.1.3,维生素,E,1.,结构,6-,羟基苯并二氢吡喃的衍生物,.,-,生育酚活性最大,2.,加工、贮藏中稳定性或降解,(1),氧化,(,主要,),受分子氧和自由基氧化,V,E,可猝灭单线态氧,能够影响不饱和脂肪酸氧化的因素都能影响,VE,氧化,(,金属离子,.,水分活度等,),3.,性质,具有抗氧化性,(,未酯化,),食品抗氧化活性,淬灭单线态氧反应活性,脂类氧化，肉类腌制,6.1.1.4.,维生素,K,6.1.2,水溶性维生素,6.1.2.1,维生素,C,1.,结构,是一个羟基羧酸的内酯,有烯二醇基团。,2.,性质,酸性,还原性,3.,加工、贮藏中稳定性或降解,降解机理：两次单电子转移,一次双电子转移,降解因素：主要氧化,3-,脱氧戊酮糖,木酮糖,2-,呋喃甲酸,糠醛,2,，,3-,二酮古洛糖酸,Cu,2+,、,Fe,3+,催化的氧化反应,速度比自发氧化速度快许多倍,。,包括有氧氧化和无氧氧化，因无氧氧化的反应速率比有氧氧化慢,3,4,个数量级，所以一般只,考虑有氧氧化,。,（,1,）,金属离子对氧化有催化作用,，这种催化氧化速率比无催化氧化快几个数量级。催化氧化速率与很多因素有关,金属种类,，铜比铁催化能力大,80,倍。,金属离子若与其他物质形成螯合物，催化能力降低。,这些物质有花青素、黄烷醇、柠檬酸、苹果酸等。,当溶氧分压在,40,100KPa,时，反应速率与溶氧浓度成正比，当溶氧分压在,20KPa,以下时，反应速率与溶氧浓度无关。,碱性条件下，,AH,离子浓度大，有利于催化氧化的进行,（,2,）,加热、光会加速氧化降解速率。,（,3,）,水分活度在,0.10,0.65,间时，抗坏血酸的氧化速率与水分活度成正比。,由于水的增加使反应物和催化剂流动性增加。,(,4)PH,值影响反应速率,。,抗坏血酸氧化时的中间产物脱氢抗坏血酸,在,PH,2.5,5.5,时稳定，不利于水解，,PH,大于,5.5,时，稳定性变差。,抗坏血酸不同解离状态对氧化敏感性不同,，,A,2-,AH,-,AH,2,，,当,PH,8,时，体系中有足够的,A,2-,使氧化加快。一般在中性、碱性时，抗坏血酸稳定性快速降低。,(5),酶的存在如抗坏血酸氧化酶、酚酶、等会使抗坏血酸降解,。,（,6,）,氧化剂,如过氧化氢的存在，使抗坏血酸被氧化损失。所以可加入亚硫酸盐保护抗坏血酸。,6.1.2.2.,维生素,B1,1.,结构,一个取代的嘧啶环通过亚甲基与噻唑环相连接。,在食品中有不同的存在形式。游离态、焦磷酸酯、盐酸盐和硝酸盐。,2,、性质,具有特殊的酸碱性。在不同,pH,溶液中呈不同的形式存在。,3,、加工、贮藏中稳定性或降解,（,1,）热降解,在不同,PH,下和不同水分活度下热降解速度不同。,pH,值,pH,值小于,3.5,时，热降解缓慢，稳定；,pH,值大于,5,时，热降解速度加快，噻唑环破裂，生成多种含硫化合物。,水分活度,食品贮藏中硫胺素的降解速度在,Aw0.5,0.65,时最大，,0.65-0.85,时速度下降。,硫胺素和脱羧辅酶降解速率与,pH,的关系,温度较高时，热降解速度加快,。,37,贮藏早餐谷物时，损失几乎为零。,（,2,）,酶催化降解和血红素蛋白质的非酶降解,一些鱼类和甲壳类在捕获后硫胺素不稳定，主要是硫胺素酶使硫胺素的亚甲基桥断裂，失活。另一部分是血红素蛋白质的非酶催化降解，此时结构没有断开，但失活。,（,3,）,氧化,氧气存在发生氧化，形成聚合物。,（,4,）其它成分和添加剂的影响,单宁与硫胺素生成非活性的加成物。,胆碱使硫胺素分子开裂导致降解。,亚硫酸盐的加入使硫胺素亚甲基桥断裂，,pH,6,时达最大速度,。,次氯酸盐和亚硝酸盐也导致硫胺素降解。,特点：,光条件下稳定,。,6.1.2.3,、,维生素,B,2,FMN,FAD,Structure:,稳定性,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生。,6.1.2.4,、维生素,B,5,（尼克酸）,化学性质最稳定。一般食品加工无损失。,6.1.2.5,、维生素,B,6,1,、结构,包括吡哆醛、吡哆醇、吡哆胺,2,甲基,3,羟基,5,羟基甲基吡啶,以不同形式存在于食品中。,显示复杂的离子化形式，吡啶氮显碱性，,3,羟基显酸性，在中性溶液时，以两性离子存在。,2,、加工、贮藏中稳定性或降解,三种形式中，吡哆醇最稳定。,（,1,）,光化学降解,发生光诱导降解，可能是自由基引发的，生成,4,吡哆酸。,有无氧气的存在，水分活度对光降解影响不明显。,碱性条件加速光化学降解,。,（,2,）,热降解,高温热处理引起较快降解,。,（,3,）,pH,pH,很小时如为,1,时，所有形式都稳定。,pH,7,时，吡哆胺损失最大，,pH=5,吡哆醛损失最大。吡哆醇稳定。,（,4,）蛋白质和还原糖等存在与维生素,B6,形成衍生物，活性降低。,名称,中性,酸性,碱性,氧,光,热,氧化剂,A,S,U,S,U,U,U,U,D,S,U,S,U,U,S,U,E,S,S,S,U,U,U,U,K,S,S,U,S,U,S,U,C,U,S,U,U,U,U,U,H,S,S,S,S,S,U,U,名称,中性,酸性,碱性,氧,光,热,氧化剂,B,1,U,S,U,U,S,U,U,B,2,S,S,U,S,U,S,S,B,3,S,U,U,S,S,U,U,B,5,S,S,S,S,S,S,S,B,6,醇,S,S,U,S,U,U,S,B,11,U,U,U,U,U,U,U,B,12,S,S,S,U,U,S,S,6.1.3,维生素在食品加工和贮藏中的变化,1.,原料对食品加工中维生素含量的影响,植物在不同采收期维生素含量不同,采收和屠宰后，内源性酶会分解维生素。,2.,加工前处理对食品中维生素含量的影响,浸泡、整理、切碎、研磨等均会造成维生素的损失。,3.,热烫和热加工造成维生素损失,温度越高，损失越大；加热时间越长，损失越多；加热方式不同，损失不同；脱水干燥方式对其保存率也有较大影响。,4.,产品贮藏中维生素的损失,水分活度，包装材料及贮藏条件对维生素的保存率都有重要影响。在相当于单分子层水的,A,W,下,维生素很稳定,而在多分子层水范围内,随,A,W,维生素降解速度。,5.,加工中化学添加物和食品成分的影响,二氧化硫和亚硫酸盐有利于,V,C,的保存，但会与硫胺素和吡哆醛反应。,亚硝酸盐可造成,V,B1,的破坏。,一般而言，氧化性物质如氯气，次氯酸离子，过氧化氢会加速,V,C,，胡萝卜素，叶酸等的氧化，而还原性物质会保护这些维生素，有机酸有利于,V,C,和,V,B1,的保存率，碱性物质则会降低,V,C,，,V,B1,，泛酸等的保存率。,6.2,矿物质,6.2.1,概述,1,、在体内功能,是构成生物体的组成部分。,维持生物体的渗透压；维持机体的酸碱平衡。,酶的活化剂；对食品的感官质量有重要作用,2,、食物来源及含量,含量：动物,4,5,，植物,1,15,，叶部含量最高,水果：,K,含量高，大部分与有机物结合,或是有机物的组成部分,常以磷酸盐,草酸盐的形式存在,.,豆类：矿物质含量最丰富,K,P,Fe,Mg,Zn,Mn,等含量均较高，其中,P,主要以植酸盐形式存在。,谷类,:,矿物质含量相对较少，主要存在于 种子种皮。,肉类：,Na,K,Fe,P,Mn,含量较高,Cu,Co,Zn,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。,乳类：主要含,Ca,也含有少量,K,Na,Mg,P,Cl,S,等。,蛋类：含人体所需的各类矿物质。,3,、存在形式,（,1,）一价矿物质元素都可形成可溶性盐，大部分以离子形式存在。,（,2,）一些二价或多价元素以离子、不溶性盐或胶体溶液形成的动态平衡形式存在。如乳制品和肉制品中的矿物质,（,3,）一些金属，特别是过渡金属常以螯合物形式存在。,4,、基本性质,（,1,）水溶性,（,2,）酸碱性,酸性食品：食品中的一些非金属矿物元素如硫、磷、氯等在人体内氧化后，生成带阴离子的酸根，如,PO,4,3-,、,SO,4,2-,、,Cl,-,等。含这类非金属元素较多的食品，在生理上称为酸性食品。如谷类、肉类等。,碱性食品：食品中的一些金属矿物元素如钠、钙、钾等在人体内氧化后，生成不同价态得阳离子。含这类金属元素较多的食品，在生理上称为碱性食品。如水果和蔬菜。,（,3,）氧化还原性 （,4,）浓度,6.2.2,、矿物质生物有效性,1,、,是指某种矿物质从小肠被吸收入血液的效率。由于食品中矿物质存在的化学形式多样，受多种膳食因素和人体生理状态的影响，所以它的生物有效性是可变的。它是造成食品中某种,矿物质损失的一个重要原因。,2,、影响因素,（,1,）溶解度 （,2,）存在形式,（,3,）食品组分的氧化还原性质和,pH,值,（,4,）金属离子的相互作用,（,5,）其它营养素的摄入量,（,6,）人体的生理状态,6.2.3,矿物质在食品加工中的变化,1.,一般加工对其含量的影响,矿物质在加工中不会因为光，热，氧等化学因素而分解，但加工会改变其生物利用性。如精制，烹调，淋洗、热烫、整理等会使其含量下降。,2.,加工时因容器带入会使其含量增加，如铁锅炒菜等。,3.,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%,。,