第7章功能性有机小分子课件

食品生物化学 第一节 维生素 第二节 生物活性肽类 第三节 生物类黄酮 第四节 萜类化合物 第五节 皂苷类化合物 第六节 胆碱 第七节 有机硫化合物 第八节 生物碱 第九节 其他功能因子 第七章 维生素和辅酶 食品生物化学 学习目标 1掌握维生素的概念与分类方法。 2了解各种维生素的结构，掌握其性质、生理功能及其食 物来源。 3了解辅酶或辅基与维生素的联系。 4掌握维生素损失的原因及加工对维生素的影响。 5. 了解维生素、活性肽等的生理功能作用及应用。 生物体和食品中除了糖类、脂肪、蛋白质 、矿物质和水分外，还有一些功能性有机 分子，这些分子人体需要量小，主要不是 为了提供能量，也不构成人体的组成成分 ，但对调节人体生理节律、预防疾病和促 进健康具有重要作用。 这些功能性小分子主要有维生素、生物活 性肽、黄酮类、萜类、皂苷、磷脂、胆碱 有机硫化合物、生物碱、活性低聚糖、活 性油脂等。 食品生物化学 第一节 维生素 一、维生素的定义 维生素是维持机体正常生命活动必不可少的一类微量小分 子有机化合物。机体对维生素的需要量很小，但由于这类物质 在体内不能合成，或合成的量很少，必须从食物中摄取，才能 满足机体需要。维生素在体内调节物质代谢和能量代谢中起着 非常重要的作用。大多数维生素是通过辅酶或辅基的形式参与 生物体内的酶反应系统，也有少数维生素还具有一些特殊的生 理功能。机体缺少某种维生素时，会使物质代谢过程发生障碍 ，生物不能正常生长、发育，甚至发生疾病。这种因缺乏维生 素而引发的疾病称为维生素缺乏症。 食品生物化学 二、维生素的命名和分类 1维生素的分类 （1）脂溶性维生素 不溶于水而溶于脂肪和脂肪溶剂的维 生素称为脂溶性维生素。如维生素A、维生素D、维生素E、维 生素K等。它们的消化与吸收都和脂类有关。 （2）水溶性维生素 溶于水而不溶于有机溶剂的维生素称 为水溶性维生素。水溶性维生素包括维生素B族、维生素C，属 于维生素B族的主要有维生素B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素 、叶酸和B12等。水溶性维生素特别是维生素B族在生物体内通 过构成辅酶而发挥对物质代谢的影响。这类辅酶在肝脏内含量 最丰富。与脂溶性维生素不同，进入人体的多余的水溶性维生 素及其代谢产物均自尿中排出，体内不能多贮存。 脂溶性维脂溶性维 生素及其生素及其 相关辅酶相关辅酶 维生素A 维生素D 维生素K 维生素E 主要可溶性维生素和相应辅酶 维生素 辅酶 功能 1. B1(硫胺素) 焦磷酸硫胺素TPP -酮酸氧化脱羧 2. B2(核黄素 ) FMN、FAD 氢载体 3. PP 尼克酸（酰胺） NAD+、NADP+ 氢载体 4. 泛酸（遍多酸） 辅酶 ACoASH 酰基载体 5. B6 吡哆醇（醛、酸） 磷酸吡哆醇（醛） 转氨、脱羧、消旋 6. 叶酸 四氢叶酸FH4(THFA) 一碳基团载体 7. 生物素 羧化辅酶 8. C（抗坏血酸） 氧化还原作用 9.硫辛酸 酰基载体、氢载体 10. B12（氰钴氨素） 变位酶辅酶 一碳基团载体 食品生物化学 2维生素的命名 （1）习惯上采用拉丁字母A、B、C、D、来命名，中文 命名则相应的采用甲、乙、丙、丁，这些字母并不表示（ 一般是）发现该种维生素的历史次序（维生素A除外），也不说 明相邻维生素之间存在什么关系。有的维生素在发现时以为是 一种，后来证明是多种维生素混合存在，便又在拉丁字母下方 注 l、2、3等数字加以区别，如 B1、B2、B3、B6等。 （2）根据维生素特有的生理和治疗作用来命名 如维生素B1 （VB1），有防止神经炎的功能，所以也称为神经炎维生素。 （3）根据其化学结构来命名 如维生素B1，因分子中含有 硫和氨基（-NH2），又称为硫胺素。 食品生物化学 三、 脂溶性维生素 1、维生素A 维生素A是所有具有视黄醇生物活性的-紫罗宁衍生物的 统称。它是具有脂环的不饱和一元醇类，有维生素A1和维生素 A2两种。维生素A1也称为视黄醇，存在于哺乳动物及咸水鱼的 肝脏中；维生素A2为3-脱氢视黄醇，存在于淡水鱼的肝脏中。 二者的生理功能相同，但VA2的生理活性只有VA1的一半。 食品生物化学 维生素A1（视黄醇） 维生素A2（3-脱氢视黄醇） -胡萝卜素 图7-1 维生素A及维生素A原的结构 食品生物化学 维生素A只存在于动物性食品(肝、蛋、肉)中，在很多植物 性食品如胡萝卜、红辣椒、菠菜、芥菜等有色蔬菜中存在着类胡 萝卜素，类胡萝卜素结构与维生素A1相似，但不具有生物活性， 它在人和动物的肠壁和肝脏中能转变成具有生物活性的维生素A ，因此胡萝卜素也称为维生素A原。其中生物活性最高的是-胡 萝卜素，虽然理论上1分子-胡萝卜素可以生成2分子维生素A， 但由于胡萝卜素不能完全被吸收，转变有限，所以实际上6微克 -胡萝卜素才具有1微克维生素A的生物活性。 食品生物化学 维生素A纯品为黄色片状结晶，不纯品一般是无色或淡黄色 油状物（加热至60C应成澄明溶液）。不溶于水，在乙醇中微 溶，易溶于油及其他有机溶剂。易被氧化，光和热可促进氧化 。在无氧条件下可耐热至120130C，但在有氧条件下受热或 受紫外线照射时，均可使其破坏失效。维生素A对热、酸、碱稳 定，一般加工烹调方法不会引起破坏，但若与磷脂、VE、VC及 其他抗氧化剂并存则较为稳定。 维生素A参与视网膜视紫质的合成与再生，维持正常暗适应 能力，维持正常视觉。当维生素A缺乏时，视紫红质合成受阻， 使视网膜不能很好的感受弱光，在暗处不能辨别物体，暗适应 能力降低，严重时可出现夜盲症。 食品生物化学 维生素A还参与上皮细胞与粘膜细胞中糖蛋白的生物合成， 维持上皮细胞的正常结构和功能；促进蛋白质的生物合成和骨 细胞的分化，促进机体的生长和骨骼的发育；免疫球蛋白也是 糖蛋白，其合成也与VA有关，故有增加机体抗感染的作用；VA 可促进上皮细胞的正常分化并控制其恶变，从而有防癌作用。 当维生素A缺乏时，除了感受暗光发生障碍，导致夜盲、干 眼、角膜软化、表皮细胞角化、失明等症状外，还会影响人的 正常发育，上皮组织干燥以及抵抗病菌的能力降低，因而易于 感染疾病。但摄入VA过多会引起中毒，主要症状为厌食、烦躁 、皮肤干燥、瘙痒、毛发枯干易落、肝脏和脾脏肿大等。及时 停止食用，症状可很快消失。 食品生物化学 天然VA只存在于动物体内，动物的肝脏、鱼肝油、奶类、 蛋类及鱼卵是VA的最好来源。类胡萝卜素广泛分布于红色、橙 色、深绿色植物性食物中，如胡萝卜、玉米、番茄、红心甜薯 、菠菜、苋菜、杏、芒果等。 2、维生素D 维生素D，又称抗佝偻病维生素，是类固醇衍生物。维生 素D种类很多，以维生素D2(钙化醇)，维生素D3(胆钙化醇)最重 要。二者的区别仅在侧链上。植物性食物中所含的麦角固醇经 紫外线照射后可转变为维生素D2（又可称为麦角钙化醇），故 麦角固醇是维生素D2的维生素原。人和动物皮下含有7-脱氢胆 固醇，为维生素D3的前体，经日光或紫外线照射可转变为维生 素D3，这是人体维生素D的主要来源。 食品生物化学 图7-2 类固醇、维生素D的结构及其转化 食品生物化学 维生素D为无色针状结晶或白色结晶性粉末，溶于脂肪和 脂肪溶剂；无臭，无味； 在酸性溶液中会逐渐分解，在中性、 碱性条件下能耐高温和氧化，故一般的加工、贮存中不会引起 维生素D的损失。但脂肪酸败可引起维生素D的破坏。 维生素D的生理功能是促进钙、磷的吸收，维持正常血钙 水平和磷酸盐水平；促进骨骼和牙齿的生长发育。维生素D缺 乏时，临床表现为手足抽搐，严重的儿童引起佝偻病，成人引 起软骨病。 服用维生素D可防治手足抽搐，佝偻病，软骨病，但在使 用维生素D时应先补充钙。大剂量久用维生素D会造成中毒，表 现为血钙过高、骨破坏、异位钙化和动脉硬化等。 食品生物化学 维生素D在食物中与维生素A伴存，肉、牛奶中含量较少， 而鱼、蛋黄、奶油中含量相当丰富，尤其是海产鱼肝油中特别 丰富。 3、维生素E 维生素E又称生育酚或抗不育维生素，是苯骈二氢吡喃的衍 生物 。 天然的维生素E有多种，其中有4种（、）较为重 要。它的活性分别为100、40、8、20，可见-生育酚的活性最 大。在结构上它们的侧链均相同，只是环状结构上的甲基的数 目和位置不同。 食品生物化学 图7-3 生育酚结构通式 食品生物化学 表7-1 生育酚的基团差异 维生素E为橙黄色或淡黄色油状物质，不溶于水，易溶于脂 肪和脂肪溶剂，对热与酸稳定，对碱敏感，可缓慢地被氧化破坏 。在酸败的脂肪中维生素E容易破坏。维生素E极易氧化而保护 其他物质不被氧化，故具有抗氧化作用。可用来保护脂肪或维生 素A使其不被氧化，是食品工业中常用的抗氧化剂。 食品生物化学 VE具有很强的抗氧化作用，能阻止不饱和脂肪酸受过氧化作 用的损伤，从而维持不饱和脂肪酸较多的细胞膜的完整性和正常 功能；由于预防了脂质过氧化，从而消除了体内其他成分受到脂 质过氧化物的损害。因此，具有延缓衰老、防止红细胞因破裂引 起的溶血。维生素E还可以保护巯基不被氧化，而保护某些酶的 活性。维生素E与动物生殖功能有关，缺乏造成不育。 维生素E在自然界分布广泛，多存在于植物组织中，植物种 子的胚芽，尤其是麦胚油、棉籽油、玉米油、大豆油中含量丰富 。在许多绿色植物、肉、奶油、奶、蛋中均存在。 食品生物化学 4、维生素K 维生素K是一切具有叶绿醌生物活性的2-甲基-1，4-萘醌衍 生物的统称。维生素K是凝血酶原形成所必需的因子，故又称 凝血维生素。 天然的维生素K有维生素K1、K2两种。维生素K1在绿叶植 物含量丰富，因此维生素K1又称为叶绿2-甲基萘醌。维生素K2 是人体肠道细菌的代谢产物。维生素K1和K2都是2甲基1， 4萘醌的衍生物。 临床上所用的维生素K是人工合成的，有维生素K3、维生 素K4、维生素K5、维生素K7等，均以2-甲基萘醌为主体。其中 ，维生素K4的凝血活性比K1高34倍。通常维生素K是以维生素 K1为参考标准的。 食品生物化学 维生素K3和K4结构 食品生物化学 维生素K1为黄色油状物，维生素K2为黄色结晶，耐高温， 但易被光和碱破坏。维生素K参与凝血作用，可促进凝血因子的 合成，并使凝血酶原转变为凝血酶，促进血液凝固。缺乏维生 素K，凝血酶原合成受阻，凝血时间延长，导致皮下、肌肉和肠 道出血，或因受伤后血流不凝或难凝。维生素K还可能作为电子 传递体系的一部分，参与氧化磷酸化过程。 维生素K在蛋黄、苜蓿、绿叶蔬菜、动物肝脏、鱼肉中含量 丰富，人体肠道中的大肠杆菌也可以合成维生素K，故人体一般 不会缺乏维生素K。 食品生物化学 四、 水溶性维生素 1、维生素B1 维生素B1又称为抗脚气病维生素、抗神经炎因子，因为它 是由含硫的嘧啶环和含氨基的噻唑环组成，故又称硫胺素。在 体内常以焦磷酸硫胺素（TPP）的形式存在。 维生素B1分子中含有氨基，又称为噻嘧胺，与盐酸可生成 盐酸盐。一般使用的维生素B1都是化学合成的硫胺素盐酸盐， 呈白色针状结晶。 食品生物化学 图7-6 硫胺素和TPP分子结构 食品生物化学 维生素B1在酸性条件下较稳定，在pH为3.5时加热到120 仍可保持活性；在中性、碱性中易破坏。在烹调豆类、谷类食 品时不宜加碱，以免维生素B1水解破坏。维生素B1极易溶于水 ，故米不宜淘洗太多，以免维生素B1损失。维生素B1也常因热 烫、预煮而损失。 维生素B1在植物中分布广泛，谷类、豆类的种皮、胚芽中 含量很丰富。例如，米糠和麦麸中都含有丰富的维生素B1。酵 母中维生素B1含量最多。瘦肉、白菜及芹菜中维生素B1含量也 比较丰富。 维生素B1在体内经硫胺素激酶催化，可与ATP作用转变为 焦磷酸硫胺素（TPP）： 硫胺素 + ATP 焦磷酸硫胺素 + AMP 食品生物化学 TPP是丙酮酸氧化脱羧酶、-酮戊二酸氧化脱羧酶和转酮 醇酶的辅酶，因此维生素B1对维持正常糖代谢具有重要作用。若 机体缺乏维生素B1，体内TPP含量减少，从而使丙酮酸氧化脱羧 作用发生障碍，糖代谢作用受阻，丙酮酸、乳酸在组织中积累， 影响心血管和神经组织的正常功能。表现为多发性神经炎、四肢 麻木、肌肉萎缩、心力衰竭、心律加快、下肢水肿等症状，临床 上称为脚气病。 TPP能抑制胆碱脂酶的活性，减少乙酰胆碱的水解，维持正 常的消化腺分泌和胃肠道蠕动，从而促进消化。轻度缺乏维生素 B1，出现食欲不振、消化不良等症状，是因消化液分泌减少，胃 肠道蠕动减慢造成的。 食品生物化学 2、维生素B2 维生素B2又称为核黄素，它是核糖醇与6，7-二甲基异咯 嗪的缩合物。在生物体内，核黄素主要以黄素单核苷酸（FMN ）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）两种形式存在。 维生素B2是橙黄色针状晶体，味苦，它溶于水，极易溶于 碱性溶液，水溶液在紫外光照射下呈黄绿色荧光，荧光的强弱 与维生素B2含量成正比，利用此性质可定量分析。维生素B2耐 热和酸，对光和碱不稳定。烹调食物时加入碱易破坏维生素B2 。 食品生物化学 图7-7 维生素B2分子结构 食品生物化学 FMN、FAD是多种氧化还原酶的辅酶，与酶蛋白紧密结合 组成黄素蛋白。从结构上看，这两种辅基在异咯嗪的N1、N10之 间有一对活泼的共轭双键，容易发生可逆的加氢或脱氢反应， 在细胞氧化反应中，FMN、FAD通过氧化型和还原型的互变， 达到递氢体的作用。在体内参与多种氧化还原反应，促进糖、 脂肪和蛋白质代谢。缺乏时，组织呼吸减弱，代谢强度降低， 主要症状是唇炎、舌炎、口角炎、角膜炎、多发性神经炎等。 核黄素广泛分布于自然界，在酵母中含量最高，动物的肝 、心、肾含量也丰富，其次是奶、蛋类食品等；植物性食物以 干豆类、花生和绿色蔬菜含量较多。 许多动物的肠道细菌能合成核黄素，但人的肠道合成量不 足以满足机体的需要。 食品生物化学 3、维生素B3 维生素B3又称泛酸或遍多酸，是由,-二羟基-，-二甲基 丁酸和-丙氨酸脱水缩合而成的一种有机酸。 二羟基二甲基丁酸残基 - 丙氨酸残基 图7-8 维生素B3分子结构 食品生物化学 维生素B3为黄色油状物，无臭，味苦，具有酸性；易溶于 水和乙醇，不溶于脂肪溶剂；在中性条件下稳定。 在体内，维生素B3和巯基乙胺、3磷酸AMP缩合形成辅 酶A（简写为CoA或CoASH）。辅酶A分子中所含的巯基可与酰 基形成硫酯，其重要的生理功能是在代谢过程中作为酰基的载 体。乙酰化作用中，辅酶A转运乙酰基，成为乙酰辅酶A。乙酰 辅酶A与糖代谢和脂代谢等有关。 维生素B3广泛存在于生物界，在酵母、肝、肾、蛋、小麦 、米糠、花生和豌豆中含量丰富，在蜂王浆中含量最多。人类 肠道中细菌可以合成泛酸，因此极少发生缺乏症。 食品生物化学 4、维生素PP 维生素PP（维生素B5）又称抗癞皮病维生素，包括烟酸（又 称尼克酸）和烟酰胺（又称尼克酰胺）两种，二者均属于吡啶衍 生物。 烟酸 烟酰胺 图7-9 烟酸、烟酰胺的分子结构 食品生物化学 在体内维生素PP主要以烟酰胺的形式存在，烟酸是烟酰胺 的前体，两者在体内可相互转化，具有同样的生物效价。 维生素PP是维生素中最稳定的一种，为白色针状结晶，化 学性质稳定，不易被酸、碱、光、热、氧所破坏。烟酸和烟酰 胺与碱均可成盐。 烟酰胺的主要生理功能是作为辅酶成分参加代谢。含有烟 酰胺的辅酶有两种，一种是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）， 又称辅酶I（CoI）；另外一种是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（ NADP+），又称辅酶II (CoII)。辅酶I和辅酶II是脱氢酶的辅酶， 在氧化还原反应中作为氢的受体或供体，起传递氢的作用。 食品生物化学 维生素PP在自然界分布很广，以酵母、肝、鱼、绿叶蔬菜 、肉类、谷物及花生中含量较丰富。人体可利用色氨酸合成少 量维生素PP，但不能满足需要，还需从食物中供给。由于玉米 缺乏色氨酸和烟酸，故长期只食用玉米，有可能患缺乏症。缺 乏维生素PP时表现为皮炎、腹泻及痴呆等，俗称癞皮病。 5、维生素B6 维生素B6又称抗皮炎维生素，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆 胺三种化合物，它们均为2-甲基吡啶衍生物，在体内三种物质 可互相转化。 维生素B6为无色晶体，对光和碱敏感，在酸性条件下稳定 。吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺遇高温易被破坏。 食品生物化学 吡哆胺 吡哆醛 吡哆醇 图7-10 维生素B6三种结构 食品生物化学 在体内维生素B6经磷酸化作用转变为相应的磷酸酯磷 酸吡哆醛、磷酸吡哆胺和磷酸吡哆醇，它们之间可以相互转变 。参加代谢作用的主要是磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺，二者是维 生素B6的活性形式，在氨基酸代谢中是多种酶（如氨基酸转氨 酶和氨基酸脱羧酶）的辅酶。磷酸吡哆醛还是氨基酸转氨、脱 羧和消旋作用酶的辅酶。 维生素B6在动植物体内分布很广，酵母、动物的肝脏、蛋 黄、肉、鱼和谷类、花生中含量都很丰富。某些动植物和微生 物能合成维生素B6，因维生素B6在食物中含量丰富，肠道细菌 又可合成，所以人类很少发生维生素B6缺乏症。 食品生物化学 6、生物素 生物素也称维生素B7，维生素H，为含硫维生素，是由噻吩 环和尿素结合而成的一个双环化合物，侧链上有一分子异戊酸 。 图7-11 生物素分子结构 食品生物化学 生物素为无色针状结晶，耐酸而不耐碱，氧化剂及高温可 使其失活。 生物素是多种羧化酶如丙酮酸羧化酶、乙酰CoA羧化酶等 的辅酶，参与体内CO2羧化过程，起传递羧基功能。生物素与其 专一的酶蛋白通过生物素的羧基与酶蛋白中的赖氨酸的-氨基以 酰胺键相连。在代谢过程中，首先CO2与生物素的尿素环上的1 个氮原子结合，然后再将生物素上结合的CO2转给适当的受体， 因此生物素在代谢过程中起CO2载体的作用。 生物素来源广泛，如在肝、肾、蛋黄、酵母、蔬菜和谷类 中都含有，人体肠道细菌也能合成生物素，因此，人类一般不 会患生物素缺乏症。但是大量食入生鸡蛋清或长期口服抗生素 药物，易引起生物素缺乏病。 食品生物化学 7、叶酸 叶酸又称维生素B11、蝶酰谷氨酸（PGA）和辅酶F（CoF ），由2-氨基-4-羟基-6-甲基蝶呤啶与对氨基苯甲酸及 L-谷氨 酸三个部分结合而成。 图7-12 叶酸分子结构 食品生物化学 叶酸纯品为淡黄色结晶，微溶于水，不溶于有机溶剂，易 分解。 叶酸在体内以四氢叶酸（THF，或写作FH4）的形式存在， 四氢叶酸又称辅酶F（CoF），是一碳基团（如甲基、亚甲基和 甲酰基等）转移酶的辅酶，以一碳基团的载体参与一些生物活 性物质的合成。叶酸参与嘌呤和嘧啶的合成，影响到蛋白质的 生物合成，因此，叶酸对于正常红细胞的形成有促进作用。当 叶酸缺乏时，血红细胞的发育和成熟受到影响，造成巨红细胞 性贫血症。因此，叶酸在临床上可用于治疗巨红细胞贫血症， 故叶酸又称抗贫血维生素。 叶酸在自然界中广泛存在，因在植物叶中含量丰富而得名 叶酸。在酵母、动物的肝脏、肾脏中含量也高。肠道细菌也能 合成叶酸，故一般人类不易发生叶酸缺乏病。 食品生物化学 8、维生素B12 维生素B12又称抗恶性贫血维生素。因分子中含有钴和许多 酰氨基，故又名氰钴胺素、氰钴素、钴胺素，是唯一含有金属 元素的维生素。 维生素B12是深红色晶体，无臭无味，溶于水、酒精及丙酮 ，不溶于氯仿，左旋，易被酸、碱、日光等破坏。 维生素B12在组织内以辅酶的形式参加代谢。维生素B12辅 酶有5脱氧腺苷钴胺素、甲基钴胺素、羟钴胺素等。 5脱氧腺苷钴胺素，即分子中的CN基被5脱氧 腺苷取代。5脱氧腺苷钴胺素是维生素B12在体内的主要存 在形式，又称B12辅酶。它是某些变位酶，如甲基丙二酸单酰辅 酶A变位酶的辅酶，促进某些化合物的异构化作用。 食品生物化学 图7-13 维生素B12分子结构 食品生物化学 甲基钴胺素（甲钴胺素），即氰基被甲基取代，是甲基转 移酶的辅酶。在甲基化作用中与叶酸协同参加甲基转移作用。 促进核酸和蛋白质的合成，促进红细胞的合成。 肝、鱼、肉、蛋、奶等富含维生素B12，植物中不含维生素 B12；人体肠道细菌也可以合成。所以因摄入不足而致维生素B12 缺乏者在临床上比较少见。但是维生素B12的吸收与胃粘膜分泌 的一种糖蛋白（称为内源因子）有关，维生素B12只有与这种糖 蛋白结合后才能通过肠壁被吸收。内源因子缺乏，将导致维生 素B12吸收障碍。缺乏维生素B12，会引起恶性贫血、神经炎、神 经萎缩、烟毒性弱视等病症。用维生素B12治疗时应注射，口服 无效。 食品生物化学 9、维生素C 维生素C又称抗坏血酸，是一种含有6个碳原子的酸性多羟 基化合物，分子中C-2及C-3位上两个相邻的烯醇式羟基，易解 离而释放出H+，故具有酸性，同时又易失去氢原子而具有强的还 原性。 抗坏血酸有L-抗坏血酸、D-抗坏血酸、L-异抗坏血酸、D-异 抗坏血酸四种异构体。天然存在的是L-抗坏血酸，它的生物活性 高，其余的则无生物活性。通常所称的维生素C，即指L-抗坏血 酸。由于抗坏血酸具有强的还原性，常被用作抗氧化剂，食品加 工中使用的主要是D-抗坏血酸。 食品生物化学 L-抗坏血酸在组织中的存在形式有两种，即还原型抗坏血 酸和脱氢氧化型抗坏血酸（又称脱氢抗坏血酸）。这两种形式 可以通过氧化还原互变，因而都具有生理活性，若脱氢抗坏血 酸继续氧化或水解，生成L-二酮古洛糖酸或其它氧化物，无维生 素C的活性，在体内不能逆转。 维生素C为无色无嗅的片状结晶，固体维生素C较稳定，有 耐热性，加热到100也不分解。维生素C易溶于水，在水溶液 中不稳定，易被氧化，加热易被破坏，在中性或碱性溶液中尤 甚，在酸性条件下较为稳定。遇光、微量金属离子（如Cu2+、 Fe2等）都可促进维生素C的破坏。 食品生物化学 图7-14 抗坏血酸结构与氧化还原态相互转换 食品生物化学 维生素C在体内以氧化型、还原型形式存在，所以它既可作 供氢体又可作受氢体，在氧化还原反应中起传递氢的作用。维 生素C能保持巯基酶的活性和谷胱甘肽的还原态，起解毒作用。 常用于防治职业中毒，如铅、汞、砷、苯等的慢性中毒。 维生素C参与体内多种羟化反应，代谢物的羟基化是生物氧 化的一种方式，而维生素C在羟基化反应中起着必不可少的辅助 因子的作用。 维生素C在体内能促进胶原蛋白和粘多糖的合成，故能促进 伤口愈合、骨质钙化、增加微血管的致密性，降低其通透性及 脆性。缺乏维生素C时，细胞间质中粘多糖合成受到障碍，正常 胶元不能维持，导致毛细血管通透性增加，脆性增强，血管易 破裂出血，即产生所谓的坏血病。 食品生物化学 维生素C还具有其他一些功能，如促进抗体生成和白细胞对 细菌的吞噬能力，从而增强机体的抵抗力；促进机体对铁的吸 收；促进胆固醇转变为胆酸排出体外，因此维生素C有降低血中 胆固醇的作用。 维生素C可促进免疫球蛋白的合成与稳定，增强机体抵抗力 。 维生素C广泛存在于新鲜水果和蔬菜中，柑桔、枣、山楂、 番茄、辣椒、豆芽、猕猴桃、番石榴等中尤其丰富。人体不能 合成维生素C，必须由食物中摄取。 食品生物化学 10、硫辛酸 硫辛酸是一种含硫的脂肪酸,学名6.8-二硫辛酸，以氧化型 和还原型两种形式存在，氧化型是脂溶性的，而还原型则是水 溶性的。 硫辛酸在代谢中作为-酮酸氧化脱羧酶和转羟乙醛基酶的辅 酶，起转运酰基和氢的作用，与糖代谢关系密切。硫辛酸是某 些微生物的必需维生素，但未发现人类有硫辛酸缺乏症。 硫辛酸在动物的肝脏和酵母中含量丰富，在食物中，硫辛 酸常与维生素B1同时存在。人体能自行合成。 食品生物化学 食品生物化学 表7-2 维生素主要功能及用途 食品生物化学 四、 维生素在食品贮藏加工中的损失 一、加工过程中维生素的损失 食品原料每经过一次加工，都会造成维生素的损失，所以 成品中维生素的含量要比原料中减少很多。 1粮食精加工过程中维生素的损失 谷类粮食的维生素大部分分布在谷物的胚芽及皮层中，碾 磨时去掉麸皮和胚芽，会造成谷物中烟酸、视黄醇、硫胺素等 维生素的损失，而且碾磨越精细，维生素的损失越多。 食品生物化学 2热加工过程中维生素的损失 热处理是各类食品普遍采用的加工工序，而许多维生素对 热都很敏感，容易造成损失。 蔬菜、水果在装罐或冷冻等加工前常常要经过热处理（也 称热烫），目的是使对贮存有害的酶类失活、减少微生物污染 、排除空隙中的空气，有利于食品贮存时维生素的稳定。热烫 使果蔬维生素的损失较多。维生素的损失量取决于热处理条件 的控制。高温短时比低温长时间的损失要少。酸性条件和蛋白 质的存在对维生素可起保护作用。 热处理后迅速冷却，可使维生素的损失减少。用冷空气冷 却效果更好，可减少维生素在冷水中溶解而造成的进一步损失 。最有效的食品加工方法之一是高温短时加热及无菌罐藏结合 。 食品生物化学 高温下熟制食品时，维生素的损失与加热介质、熟制方法 、熟制时间、加工前原料的预处理及加工后食品的物理状态等 很多因素有关。常用的熟制方法有湿热法、干热法、油炸法。 湿热法是以水为加热介质在常压下进行煮制或蒸制。由于加热 时间较长而温度较低，所以水溶性维生素损失较大，如硫胺素 达30，维生素C达50以上。熟制时间越长，水溶性维生素 损失越多，而脂溶性维生素则破坏较少。干热法是以热空气作 为加热介质烤或熏制食品，由于温度在140200以上，所以 对热敏感的抗坏血酸损失近100，硫胺素的损失为2030 。油炸法是以食用油作加热介质。由于油的沸点高、传热快， 所以熟制时间短，维生素的损失较前两种方法少。但在碱性条 件下进行炸制，很多维生素被破坏，如生育酚损失为3270 ，硫胺素损失为100，烟酰胺和核黄素损失在50以上。 食品生物化学 3脱水过程中维生素的损失 水果、蔬菜、肉类、鱼类、牛乳和蛋类等常采用脱水方法 进行加工，食品的脱水加工会导致维生素的大量损失。脱水时 降低脱水温度可以减少维生素的损失。 4烹调过程中维生素的损失 烹调过程中若方法不当，也会造成食品中维生素特别是水 溶性维生素的严重损失。烹调时间长，原料切得细小，维生素 的损失就大。加水量多，溶于汤水中的水溶性维生素就越多， 损失也越大。原料先切后洗也会导致水溶性维生素的大量损失 。 5食品添加剂导致的维生素损失 食品加工中常常应用食品添加剂，有的食品添加剂会引起 维生素的损失。 食品生物化学 二、贮藏过程中维生素的损失 食品不论采用何种方法储藏，维生素的损失都是不可避免 的。因为一些维生素，如维生素A、B2、B6、E、K对光不稳定 ，另一些维生素如维生素B1、C、叶酸、泛酸对热不稳定。在有 氧存在的条件下，尤其是伴随氧化酶和微量金属存在时，易于 氧化的维生素A、E、C会严重破坏或完全损失。贮存过程中的 维生素随着时间的推移，损失也越来越多。 采收的果蔬长时间存放会由于酶的分解作用，使维生素损 失严重。维生素C是最易受破坏的一种。一般来说，苹果仅经2 3个月的贮存，维生素C的含量可能减少到原来的三分之一。 绿色蔬菜维生素C的损失则更大，若是室温贮存，只要几天几乎 所有维生素C都损失殆尽。低温保藏对保存维生素C具有重要意 义。 第二节 生物活性肽类 生物活性肽是蛋白质中天然氨基酸以不同组成和排列 方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的 总称，是源于蛋白质的多功能化合物。 活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能，易消化吸 收，有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降 血脂等作用，食用安全性极高，是当前国际食品界最热门 的研究课题和极具发展前景的功能因子。 现代营养学研究发现：人类摄食蛋白质经消化道的酶 作用后，大多是以低肽形式消化吸收的，以游离氨基酸形 式吸收的 比例很小。进一步的试验又揭示了肽比游离氨 基酸消化更快、吸收更多，表明肽的生物效价和营养价值 比游离氨基酸更高。这也正是活性肽的无穷魅力所在。 一、酪蛋白磷酸肽（CPP） 酪蛋白磷酸肽是用胰酶或胰蛋白酶水解的酪蛋白，经 过精制、纯化制成。 CPP分子由二十到三十几个氨基酸 残基组成，其中包括47个成簇存在的磷酸丝酰基。其核 心结构为：Se r（P）Se r（P）Se r（P）G lu G lu（Se r：丝氨酸，G lu：谷氨酸，P：磷酸基）。 这一结构 中的磷酸丝氨酸残基（Se r（P）成簇存 在，在肠道PH弱碱性环 境下带负电荷，可阻止消化酶的 进一步作用，使CPP不会被进一步水解 而在肠中稳定存 在。国内研究发现，CPP中氮与磷的摩尔比值越小，CPP 的肽链越短，磷酸基的密度越大，则CPP纯度越高，促进 钙的吸收 和利用作用也就越强。 大量试验证明，CPP能有效地促进人体对钙、铁、锌等 二价矿物营养素的吸收和利用。 生理功能及用途 （1）促进小肠对钙的吸收。 （2）促进骨骼对钙的利用。 （3）促进牙齿对钙的利用。 （4）预防和改善缺铁性贫血。 （5）抗龋齿。 二、谷胱甘肽 谷胱甘肽（glutathione GSH）是一种由3个氨基酸（谷 氨酸、半胱氨酸、甘氨酸）组成的短肽，存在于几乎身体 的每一个细胞。谷胱甘肽必须有产生的细胞及其前体(维生 素C和-硫辛酸)的条件下，才可以有效地在人体中工作。 正常的谷胱甘肽能帮助保持正常的免疫系统的功能。 谷胱甘肽的主要生理功能是抗自由基，抗衰老，抗氧化 。机体代谢产生的过多自由基会损伤生物膜，侵袭生命大 分子，促进机体衰老，并诱发肿瘤或动脉硬化的产生。谷 胱甘肽可消除自由基，能起到强有力的保护作用。谷胱甘 肽不仅能消除人体自由基，还可以提高人体免疫力。它不 但能增进血球，制造保护物质的功能（保护物质指能保护 身体免受感染的物质），同时，也能降低体内发炎物质的 总含量，这些发炎物质是由细胞制出来的。谷胱甘肽在老 人迟缓化的细胞上所发挥的功效比年轻人大。 谷胱甘肽对于放射线、放射性药物所引起的白细胞减 少等症状，有强有力的保护作用。谷胱甘肽能与进入人体 的有毒化合物、重金属离子或致癌物质等相结合，并促进 其排出体外，起到中和解毒作用。 谷胱甘肽可阻止氧化血红蛋白，保护巯基酶分子中-SH 基，有利于酶活性的发挥，并且能恢复已被破坏的酶分子 中-SH基的活性功能，使酶重新恢复活性。谷胱甘肽还可 以抑制乙醇侵害肝脏所产生的脂肪肝。 谷胱甘肽在人体内的生化防御体系起重要作用，具有多 方面的生理功能。谷胱甘肽可作为治疗白内障药剂的主要 成分。近年来，西方科学家，尤其是日本学者发现谷胱甘 肽也具有抑制艾滋病毒的功能。谷胱甘肽是孕妇的必需营 养补充剂，它关系到婴儿的体内发育生长。研究表明，有 些孕妇身体虚弱缺乏蛋白质，主要是缺乏谷胱甘肽。 谷胱甘肽广泛存在于动、植物中，在面包酵 母、小麦胚芽和动物肝脏中的含量极高，达 1001000mg/100g,在人体血液中含 2634mg/100g，鸡血中含5873mg/100g， 猪血中含1015mg/100g，在西红柿、菠萝、 黄瓜中含量也较高(1233mg/100g)，而在甘 薯、绿豆芽、洋葱、香菇中含量较低 (0.060.7mg/100g)。 三、抗菌肽 抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有抗菌生物活性的小 分子多肽，分子量在20007000左右，由2060个氨基酸残 基组成。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗 菌等特点。 从不同的生物体内诱导分离获得的抗菌肽已不下200多种， 仅从昆虫中分离获得的就多达170余种。人们根据抗菌肽的来 源及结构性质进行了分类。根据抗菌肽的结构，可将其分为5 类 ：螺旋结构的线性多肽、富含某种氨基酸的线性多肽、含有 一个二硫键的多肽、含有两个或两个以上二硫键的多肽、羊毛 硫抗生素。 抗菌肽功能从目前的研究结果来看，一般认为抗菌肽 杀菌机理主要是作用于细菌的细胞膜，破坏其完整性并产 生穿孔现象，造成细胞内容物溢出胞外而死亡。首先由静 电吸引而附于细菌膜表面，疏水性的C端插入膜内疏水区 并改变膜的构象，多个抗菌肽在膜上形成离子通道而导致 某些离子的逸出而死亡。亦有学者认为抗菌肽作用于膜蛋 白引起凝聚、失活及离子通道，引起膜渗透性改变而导致 死亡，亦有学者提出抗菌肽是否存在特异性的膜受休及有 无其它因子的协同作用等问题。不同类别的抗菌肽的作用 机理可能不一样。 抗菌肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特 点。某些抗菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具 有强有力的杀伤作用。 三、甜味肽 L-天冬氨酰L-苯丙氨酸甲酯是1969年梅休尔(Mazur)等 在合成促胃液素过程中偶然发现的具有极高甜度的二肽, 分子式为C13H16O5N2. 白色结晶，无臭，稀溶液的甜度约为蔗糖的100200 倍。在水中不稳定，易分解而失去甜味。在低温和pH值3 5水溶液中较稳定，微溶于水(约1)和乙醇 (0.26mg/100ml)。不耐热。无毒，人体吸收后迅速代谢， 不会积存于组织内。属于低热值的甜味剂。 工业上由L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐与L-天门冬氨酸缩合而 成。广泛用于各种食品。但由于要求一定的pH值范围和 温度范围，不宜直接用于焙烤和高温处理的食品。对于某 些食品，如软饮料、水果罐头、果味冷饮等，它能加强水 果香味，也可作增香剂之用。 四、抗氧化肽 某些蛋白质具抗氧化活性，蛋白质长链中某些肽类具 极强抗氧化活性，其抗氧化活性往往强于蛋白质和氨基酸 。抗氧化肽具有抑制脂质过氧化和清除自由基的功能，维 持人体自由基的平衡,提高机体抗衰老、抗疾病的能力。 生物体内天然抗氧化肽主要为含量很低的肌肽和谷胱 甘肽。蛋白酶水解产物中存在多种抗氧化肽，它们具较强 抑制生物大分子过氧化和清除体内自由基的功能。 蛋白水解物来源抗氧化肽的制备，主要通过化学法和 酶解蛋白质制备抗氧化肽。化学法以酸或碱断开蛋白质肽 键，反应条件较极端，不利于保持产物活性；且水解位点 特异性差，产物杂，重复性差。与化学法相比，酶法条件 温和，降解位点特异性和重复性高，且对蛋白质生物活性 破坏较小，故研究者多采用酶法水解蛋白质制备抗氧化肽 ，这一过程主要受以下三个因素影响：底物蛋白 、水解 酶种类 、水解度。 第三节 生物类黄酮 一、生物类黄酮的特点 生物类黄酮（bioflavanoids），即维生素P，是植物次级 代谢产物，常与维生素C共存。它们并非单一的化合物，而是 多种具有类似结构和活性物质的总称，因多呈黄色而被称为 生物类黄酮。主要的维生素P类化合物包括黄酮、芸香素、橙 皮素等，属于水溶性维生素。 生物类黄酮泛指两个苯环（A-环和B-环）通过中央三碳键 相互连接而成的一系列C6-C3-C6化合物。主要是指以2-苯基 色原酮为母核的化合物。天然的生物类黄酮多为其基本结构 的衍生物，多以糖苷形式存在。除常见的O-糖苷外，还有C- 糖苷。植物中已发现的生物类黄酮多达5000余种，但研究发 现这些生物类黄酮因结构的不同有的表现出生物活性，有的 则没有。 二、生物类黄酮的生理功能 1. 具有清除自由基、抗氧化作用。 2. 抗血栓、保护心脑血管作用 3.抗肿瘤、消炎抑菌、抗过敏作用。 4. 解除醇中毒、保肝护肝等多种功效。 5.具有清热解毒、祛风湿、强筋骨等功效。 6.调节免疫力的作用 7.抗妇女更年期综合症 三、食物来源 类黄酮在植物界中分布很普遍，目前已发现的天然类 黄酮有2000多种，类黄酮在藻类、菌类中很少发现，苔藓 植物大多含有类黄酮，裸子植物中也含有类黄酮，但类型 较少，主要为双类黄酮；类黄酮成分最集中的是被子植物 ，其中豆科、蔷薇科、芸香科、伞形科、杜鹃花科、报春 花科、唇形科、玄参科、马鞭草科、菊科、蓼科、鼠李科 、冬青科、桃金娘科、桑科、大戟科、尾科、兰科、莎草 科和姜科尤为富集。含有类黄酮的常用中药有槐米、黄芪 、葛根、陈皮、枳实、银杏叶、山楂、菊花、野菊花、淫 羊藿、射干等。而动物和人类日粮中的豆类中类黄酮含量 较多。主要是大豆异黄酮及其糖苷。 水果中生物类黄酮的来源包括芦丁（荞麦中含量很高, 苦荞含量又是普通荞麦的10多倍）以及橙皮苷，主要存在 于柑橘类水果中。最好的食物来源是野玫瑰果、荞麦叶、 柑橘类水果、浆果、椰菜、樱桃、葡萄、木瓜、哈密瓜、 李子、茶叶、红酒以及番茄。黄瓜中也含有特殊的生物类 黄酮，它可以阻止致癌的激素与细胞结合。 第四节 萜类化合物 萜类化合物就是指存在自然界中、分子式为异戊二烯 单位的倍数的烃类及其含氧衍生物。这些含氧衍生物可以 是醇、醛、酮、羧酸、酯等。萜类化合物广泛存在于自然 界，是构成某些植物的香精、树脂、色素等的主要成分。 如玫瑰油、桉叶油、松脂等都含有多种萜类化合物。另外 ，某些动物的激素、维生素等也属于萜类化合物。 单萜类 萜类化合物是挥发油（又称香精油）的 主要成分，从植物的花、果、叶、茎、根 中得到有挥发性和香味的油状物，其作用 有一定的生理活性，如 祛痰、止咳、驱风 、发汗、驱虫、镇痛。天然精油原料中的 萜烯和萜类化合物，可用精馏法、直接蒸 汽蒸馏法、冻结法和萃取法分离之。在香 料生产中，广泛使用含有萜烯及其衍生物 的精油。 第五节 皂苷类化合物 皂苷由皂苷元和糖、糖醛酸或其他有机酸所 组成。组成皂苷的糖常见的有：葡萄糖、半乳糖 、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖和其他戊糖类。 依据苷元分为两类：甾体皂苷元(中性皂苷) 和三萜皂苷元(酸性皂苷)。 三萜又可分为四环三萜和五环三萜，其中以 五环三萜为常见。四环三萜型皂苷中以达玛烷型 皂苷研究较多，且较深入；五环三萜型皂苷中作 药用的以齐墩果烷型皂苷研究最多。 甾体皂苷中又分为螺旋甾烷类皂苷和呋喃甾 烷类皂苷，以螺旋甾烷类皂苷生理活性为显著。 皂苷为一种表面活性剂，应用于乳化剂、 洗洁剂、发泡剂的制造。 皂苷类化合物具有多种生理功能，是许多 植物药的主要活性成分。 皂苷的主要生物活性：抗肿瘤和细胞毒作 用；免疫调节作用；抗菌、抗病毒作用； 心血管系统活性；抗炎、抗渗出、抗水肿 作用；对神经系统作用；降血糖作用等。 来源 甾体皂苷主要存在于单子叶植物百合科的 丝兰属和知母属，以及菝葜科、薯蓣科、 龙食兰科等；双子叶植物中也有发现，如 豆科、玄参科、茄科等。 三萜皂苷在豆科、五加科、伞形花科、报 春花科、葫芦科等植物中比较普遍。很多 重要的中药如人参、三七、绞股蓝、柴胡 、黄芪、远志、商陆、桔梗和知母等所含 的皂苷成分均已得到系统的研究。 第六节 胆碱 一种强有机碱，是卵