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Chapter 8 Minerals,李巨秀,一、食品中的矿物质,（一）矿物质的种类 除去C、H、O、N四种构成水分 和有机物质的元素以外，其他元素统称为矿物质成分。,矿物质按含量分成两类：一类是常量元素，一类是微量元素。常量元素包括钾、钠、钙、镁、氯、硫、磷。微量元素的含量常低于50ppm。,微量元素又可分成三种类型：必须营养元素，其中包括 Fe,Cu,I,Co,Mn和Zn等。非营养非毒性元素（中性元素），包括AI，B，Ni，Sn等。非营养有毒性元素，包括Hg，Pb，As、Cd和Sb等。,矿物质摄入后与水一起吸收，人体矿物质的总量不超过体重的45%,但却是机体不可缺少的成分。,（二）矿物质的功能 1.机体的重组成成分 体内的矿物质主要存在于骨骼中并起着维持骨骼刚性的作用，它集中了99%的钙与大量的磷和镁。硫和磷还是蛋白质的组成成分，细胞中普遍含有钾，体液中普遍含有钠。,2.维持体液渗透压与机体的酸碱平衡 矿物质是细胞内液和细胞建液的重要成分，它们和蛋白质共同存在，维持着个组织的渗透压。此外，矿物质中由酸性、碱性离子的适当配合，和碳酸盐、磷酸盐，以及蛋白质组成一定的缓冲体系，可维持机体的酸碱平衡。,3.维持神经、肌肉的兴奋性 组织液中矿物质，特别是具有一定比例的K+、Na+、Ca2+ 、Mg2+等离子对保持神经、肌肉的兴奋性、细胞的通透性，以及所有细胞的正常功能有很重要的作用。,4.具有机体的某些特殊生理功能 某些矿物质元素对机体的特殊生理功能有重要的作用。,5.改善食品的感官性状与营养价值 矿物质中有很多是食品添加剂，它们对改善食品的感官质量和营养价值具有很重要的意义。,（三）、矿物质在食品中存在的形式 矿物质在食品中大多数是以无机盐的形式存在的。一价元素都成为可溶性盐，大部分解离成离子的形式，如阳离子K，Na+,阴离子Cl-,SO42-等。多价元素则以离子、不溶性盐和胶体溶液形成动态平衡而存在。,金属离子多以鳌合物形式存在于食品中。鳌合物形成的特点是配位体至少提供两个配位原子与中心金属离子形成配位键，配位体与中心金属离子多形成环状结构。在鳌合物中常见的配位原子是O、S、N、P等原子。,（四）矿物质的生理酸碱性反应 酸性食品 Acid Food：含有非金属元素磷、硫、氯较多的食物，在体内氧化后生成带阴离子的酸根如PO43-，Cl-，SO42-等，需要碱性物质去中和，故在生理上称为酸性食品，如肉，鱼，禽，蛋以及粮谷类。,碱性食品 Alkaline Food ：含有金属元素钾、钠、钙、镁较多的食物，在体内氧化成带阳离子的碱性氧化物，故在生理上称为碱性食品，如果蔬，豆类等。,二、矿物质对食品性状的影响,（一）矿物质对乳和乳制品性状的影响 牛乳中含矿物质0.7%0.75%,含量受到来源、饲料等因素的影响。 乳中钾的含量较钠高3倍。钾大部分是以氯化物、磷酸盐及柠檬酸盐，呈可溶性状态存在。钙、镁则以酪蛋白、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。,牛乳中钙含量很丰富，其2/3形成酪蛋白酸钙、磷酸钙及柠檬酸钙呈胶体状态，其余1/3为可溶性钙。,在干酪的生产中，钙和磷酸根起着重要的功能作用。在凝乳前添加钙可缩短凝块时间。钙含量低的凝乳较脆，钙含量高的干酪更富有弹性。,牛乳中矿物盐，对蛋白质稳定性起重要的影响作用。牛乳中酪蛋白对体系的二价阳离子变化很敏感。钙和镁离子的浓度变化对于确定酪蛋白粒子稳定性有重要意义。,（二）矿物质对肉及肉制品性状的影响 肉中矿物质的含量一般为0.8%1.2%。矿物元素是畜禽不可缺少的营养元素，对畜禽肉质有着重要的影响。,研究表明，在动物肌肉中注射钙，可加速肌肉的嫩化过程，提高肌肉的嫩度。 钙主要是通过一类钙依赖蛋白酶而发挥对肉的嫩化作用。钙依赖蛋白酶是一类巯基内切酶，它的主要作用是减少细胞的骨架。钙依赖蛋白酶的活性越大，肉的嫩度也就越大。,镁与脂质过氧化关系密切，有对抗自由基过氧化损伤的作用 。 研究表明镁的抗脂质氧化可能存在4种机制：（1）镁可能通过影响细胞膜的功能而发挥作用。细胞膜表面有许多镁和钙离子结合位点，因此，镁可能起稳定脂质双层结构的作用。当镁缺乏时，细胞膜上的镁离子结合位点易被铁离子占据，细胞膜上形成错位铁，就会发生膜功能的紊乱，提高自由基产生的催化反应速度。,（2）可能是由于镁对体内抗氧化物质的影响。有研究发现，镁是红细胞中谷胱甘肽合成及其生物合成所需ATP的辅助因子，缺镁可影响谷甘胱甘肽的合成。此外镁还可维持谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性。,（3）镁可能作为钙的拮抗剂，减少由于细胞内钙超载而导致的氧自由基的产生。 （4）镁还可能通过维持线粒体的完整性而影响自由基的产生。,PSE肉颜色苍白，质地柔软，有大量水分渗出，是一种劣质猪肉。其形成原因是屠宰应激使敏感猪高度兴奋和狂躁，胴体糖原酵解加强，产生过量乳酸，使肌肉pH大幅下降，导致肌肉变性。许多研究发现，镁可减轻应激对猪的影响，降低PSE肉的发生率。,pale，soft and exudative muscle 受到应激反应的猪屠宰后产生色泽苍白、灰白或粉红、质地软和肉汁渗出的肉。,Dsouza等（1998）报道，在宰前5天期间向饲粮中添加 1.3或 2.3gkg镁（天冬氨酸镁），降低了血浆中的去甲肾上腺素浓度以及宰后5分钟和40分钟肌肉内的乳酸浓度，提高了肌肉的pH值，减少了肌肉的滴水损失，减少了PSE肉的发生。,镁减少PSE肉发生的生化作用机理为:动物遇到应激时，应激信号通过脑中枢刺激促肾上腺皮质激素（ACTH）的产生，从而促进肾上腺素和去甲肾上腺素（合称儿茶酚胺类激素）的释放。镁能抑制ACTH从脑垂体的释放，抑制肾上腺素从肾上腺髓质的释放，减少糖原损耗。,硒是动物必需的微量元素，是体内磷脂过氧化氢谷胱甘肽过氧化物酶（PHGPX）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPX）的重要组成成分，能清除细胞内形成的过氧化物。,维生素E位于细胞膜内侧，可阻断膜上已形成的过氧化物。两者相互补充和协作，共同维护细胞内氧化还原体系的平衡。有研究表明，饲粮中添加硒可增强机体抗氧化能力，有效保护了贮存过程中的肉品质量。,铁是血红蛋白和肌红蛋白的重要组成成分，对肉色的形成有决定性作用 。,在肉类组织中，粒子平衡对肉的保水性起主要作用，而肉的保水性对肉的滋味、组织状态等都有十分重要的关系，其大小还直接关系到肉类制品的质地、风味、组织状态、产品得率等。,在pH值接近中性或低于中性（pH 5.5）时，即在肌动球蛋白等电点范围内，蛋白质多带电荷降低到最低值，如添加酸性盐或碱性盐，则蛋白质交联键将发生断裂，电荷排斥能力增大，蛋白质失掉网状结构，因而造成等多的水与蛋白质以氢键结合。,在肉制品加工中常添加三聚磷酸钠或焦磷酸钠等磷酸盐，以增加肉的保水性，同时还可以防止脂肪酸败。,磷酸盐能提高肉类保水性的机理： (l)改变肉中的pH值 成熟肉的pH值一般在5.7左右，接近肉中蛋白质的等电点，因此肉的保水性极差。而多聚磷酸盐是一种具有缓冲作用的碱性物质，加到肉中后，能使肉中的pH值向碱性方向偏移至7.27.6，在这种情况下，肌肉中的肌球蛋白和肌动蛋白在离开等电点（pH值为5.4）而发生溶解，因而提高了肉的持水性 。,(2)提高了肌球蛋白溶解度 多聚磷酸盐是具有多价阴离子的化合物，在较低的浓度下，有较高的离子强度。肌球蛋白在一定离子强度范围内，溶解性增大，成为溶胶状态，从而提高了持水性。,(3)磷酸盐中的聚磷酸盐可使肌肉蛋白质的肌动球蛋白分离为肌球蛋白、肌动蛋白，从而使大量蛋白质的分散粒子因强有力的界面作用，成为肉中脂肪的乳化剂,使脂肪在肉中保持分散状态。此外，聚磷酸盐能改善蛋白质的溶解性，在蛋白质加热变性时，能和水包在一起凝固，增强肉的保水性。,(4)聚磷酸盐有除去与肌肉蛋白质结合的钙和镁等碱土金属的作用，从而能增强蛋白质亲水基的数量，使肉的保水性增强。磷酸盐中以聚磷酸盐即焦磷酸盐的保水性最好，其次是三聚磷酸钠、四聚磷酸钠。,生产中常使用几种磷酸盐的混合物，磷酸盐的添加量一般在0.1%0.3%范围，添加磷酸盐会影响肉的色泽，并且过量使用有损风味。,在肉制品中经常使用的磷酸盐类有焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等，统称为多聚磷酸盐。多聚磷酸盐的种类很多，但与肉制品加工有关的主要有三种。,焦磷酸钠：溶于水，不溶于乙醇，1%的焦磷酸钠溶液的pH值为10。有吸湿性，所以需要保存在密闭容器内。在肉品加工中是常用的保水剂之一。最大使用量为0.0025%。多与三聚磷酸钠混用。,六偏磷酸钠：易溶于水，吸湿性大，在潮湿空气中会逐渐变成黏稠状液体。具有使蛋白质凝固作用，对金属离子螯合力、缓冲作用、分散作用很强。常用作品质改良剂、pH值调节剂、黏结剂等，在肉类罐头中可使脂肪乳化，保持质地均匀，可提高持水性，防止肉中脂肪变质。,三聚磷酸钠 ：易溶于水，1%水溶液的pH值为9.5。是肉品加工中常用的保水剂之一，具有很强的黏着作用，还可防止肉制品变色、变质、分散的作用，对脂肪也有很强的乳化性。添加三聚磷酸钠的肉制品，加热后水分流失少，成品形成完整、色泽好、肉质柔嫩，容易切片，切面有光泽，是应用最多的一种磷酸盐。,食盐的保水作用 食盐能使肉的保水作用增强。Na+和Cl-与肉蛋白质结合，在一定的条件下蛋白质立体结构发生松弛，使肉的保水性增强。,此外，食盐腌肉使肉的离子强度提高，肌纤维蛋白质数量增多，在这些纤维状肌肉蛋白质加热变性的情况下，将水分或脂肪包裹起来凝固，使肉的保水性提高。,肉在腌制时由于吸收腌制液中的水分和盐分而发生膨胀。对膨胀影响较大的是pH、腌制液中盐的浓度、肉量与腌制液的比例等。肉的pH越高膨润度越大;盐水浓度在8%10%左右时膨润度最大。,（三）矿物质对果蔬及其制品性状的影响 果蔬中含有各种矿物质。 仁果类：0.33%0.78 核果类：0.44%2.2% 矿物质中部分呈硫酸盐、硫酸盐、硝酸盐、硼酸盐和有机酸盐状态存在；部分则以有机物质的成分存在，如蛋白质中的硫和磷，叶绿素中的镁。,1.果蔬硬化处理 果胶物质可与钙盐、铝盐生成不溶性盐，故钙盐、铝盐具有硬化保脆作用。,2.果蔬的颜色变化 酶促褐变 叶绿素变化,三、加工方法对微量元素的影响,微量元素不会因酸碱处理，接触空气、 氧气或光线等情况而损失，但加工方法会影响到食物矿物质的含量和可利用性。 （一）、磨粉对微量元素的影响 小麦磨成粉时由于去除了胚芽和外面的麦麸层而导致矿物质的损失。,（二）、加工对大米和蔗糖中微量元素的影响 加工精度愈高，大米和蔗糖中的微量元素损失愈多： 精碾大米损失75%的铬和锌；锰、铜和钴损失26%45%； 同白砂糖相比，粗糖和废糖蜜是微量元素更好的来源。,（三）、加工对大豆微量元素的影响 大豆在加工过程中不会损失大量的微量元素，而且某些微量元素如铁、锌、硒等可 得到浓缩： 因为大豆蛋白质经过深度加工后提高了蛋白质的含量，这些矿物成分可能结合在蛋白质分子上。,（四）漂烫对食品中矿物质的影响 食品在漂烫或蒸煮时，若与水接触，则食品中的矿物质损失很大，主要是因为漂烫后沥滤的缘故。,（五）加工用水和设备对矿物质含量的影响 食品中的矿物质含量，还受生产用水以及生产设备的影响。,四、影响矿物质生物有效性的因素,矿物质的物理化学形态 ：如Fe3+难溶，不利吸收，而Fe2+易于吸收；在消化道中呈溶解状态的矿物质才能被吸收,矿物质与其他营养素的相互作用：如Fe、Mn对Co的吸收有抑制作用；乳酸促进钙的吸收 螯合作用：多酚可与Fe,Cu等螯合，利于其吸收，肽，糖，核酸等也可以与矿物质形成配合物而利于其吸收,加工方法：如磨得细可提高难溶元素的生物有效性；面粉发酵后生物有效性提高30-35%。 食物的可消化性：如麸皮、米糠中含很多Fe，Zn，但这些物质的可消化性很差，因而不能利用。 生理状态 年龄,The End! Thank You for Attending,
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