课件：六维生素和矿物质总.ppt

Chapter 6 Vitamin and Minerals 维生素与矿物质,本章要点,重点： 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对食品品质的影响；矿物质在食品中的存在形式，及其在食品加工和贮藏过程中发生的变化对人体生物利用率的影响；食品中常见维生素和矿物质的测定方法 难点： VC的降解机理,6.1 概述 Introduction,Introduction of Vitamins,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,在天然食物中含量极少，在人体内含量甚微 维生素不能提供能量，也不是构成各种组织的成分，它的主要功能是参与生理代谢。,维生素的功能,（1）作为辅酶或辅酶前体，参与物质代谢和能量代谢；（2）抗氧化剂；（3）遗传调节因子；（4）具有某些特殊功能，如促进骨骼的生长发育，促进红细胞生成，参与血液凝固，参与激素的合成等；（5）对食品质量的影响。,Classification of Vitamins,B族,water-soluble Vit,Vit,fat-soluble Vit,VB1,VB2,VPP VB5,VB6,VH VB11,VB12,VA,VD,VE,VK,VC,脂溶性和水溶性维生素比较,6.2 水溶性维生素 The Water-soluble vitamin,1. VC (Ascorbic Acid),生物活性最高,(1)结构,VC (Ascorbic Acid),D-抗坏血酸,D-脱氢抗坏血酸,（2）降解模式 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大几个数量级。,（3）影响VC降解的因素, O2浓度及催化剂 催化氧化时,降解速度正比与氧气的浓度。 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。 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。,（3）影响VC降解的因素, 高浓度的糖、盐等溶液：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。 pH值:VC在酸性溶液(pH4)中较稳定,在中性以上的溶液(pH7.6)中极不稳定。 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。,（3）影响VC降解的因素, 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。 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。,（4）VC的功能,还原剂 (抗氧化, 自由基清除剂) 改善对钙、铁和叶酸的利用 促进酪氨酸和色氨酸的代谢，延长机体寿命 改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢，预防心血管病。 促进牙齿和骨骼的生长，防止牙床出血。 增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力。,2. 硫胺素(VB1),嘧啶环 噻唑环,结构式,(1) VB1的稳定性,1.具有强碱性 2.对热非常敏感,在碱性介质中加热易分解。 3.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 pH3.5，120高压灭菌，损失很少； 中性或碱性煮沸或室温下贮存也会破坏,3. B Vit-VB2 (Riboflavin核黄素),FMN,FAD,(1) structure,(2) VB2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产生.,1)别名:尼克(烟)酸和尼克(烟)酰胺 2)结构特点:吡啶衍生物,4、VB3,不被光和热破坏，对碱很稳定。是生物体内辅酶和辅酶的主要成分。,VB3缺乏症：癞皮病（糙皮病 ）,B3在体内构成脱氢酶的辅酶，在碳水化合物、蛋白质、脂肪的代谢中起重要作用。缺乏时表现出神经营养障碍，出现皮炎（癞皮病）。 富含维生素B3的食物有酵母、肝脏、兽鸟肉类，叶菜类。,1)别名：泛酸 2)结构：由，-二羟基-二甲基丁酸和一分子-丙氨酸缩合而成。,5、VB5,对酸、碱和热都不稳定。,VB5缺乏症,在全部已知食物中都有足够量的泛酸。未发现人类典型泛酸缺乏症。 公认泛酸与头发、皮肤的营养状态密切相关，当头发缺乏光泽或变得较稀疏时，多补充泛酸当可见其效 制造抗体也是泛酸的作用之一，能帮助抵抗传染病，缓和多种抗生素副作用及毒性，并有助于减轻过敏症状，缺乏时则容易引起血液及皮肤异常，产生低血糖症,别名：吡多素(包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺),6、VB6,在酸液中稳定，在碱液中易破坏，吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺不耐高温。,维生素B6在体内与磷酸结合成为磷酸吡哆醛或磷酸吡哆胺。它们是许多种有关氨基酸代谢酶的辅酶，故对氨基酸代谢十分重要。 维生素B6是制造抗体和红血球的必要物质 维生素B6在酵母菌、肝脏、谷粒、肉、鱼、蛋、豆类及花生中含量较多,1) 组成:噻吩环、尿素、戊酸组成 2) 生物素本身是羧化酶的辅酶,3）生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用。,6、 生物素(维生素H、VitB7 ),尚未见人类生物素缺乏病例,可能是由于除了食物来源以外,肠道细菌也能合成生物素之故。 具有防止白发和脱发，保持皮肤健康的作用。 在牛奶、牛肝、蛋黄、动物肾脏、水果、糙米中都含有生物素。,1）别名：蝶酰谷氨酸，VB11 2）组成：蝶呤啶、对氨基苯甲酸，L谷氨酸,7、 叶酸和四氢叶酸(FH4或THFA),与维生素B12共同促进红细胞的生成和成熟。是制造红血球不可缺少的物质。 在体内叶酸以四氢叶酸的形式起作用，四氢叶酸在体内参与嘌呤和嘧啶核苷酸的合成和转化。在制造核酸上扮演重要的角色 。 叶酸缺乏时，细胞内DNA合成减少，细胞的分裂成熟发生障碍，引起巨幼红细胞性贫血。 叶酸对孕妇尤其重要。如在怀孕头3个月内缺乏叶酸，可导致胎儿神经管发育缺陷，从而增加裂脑儿，无脑儿的发生率,1）别名：钴胺素(唯一含金属元素） 2）分子中与Co离子相连的CN基被5-脱氧腺苷所取代，形成维生素B12辅酶。 3）主要功能：变位酶的辅酶，催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应。 4）缺乏时会发生恶性贫血，人体对B12的需要量极少，人体每天约需12g,8、 维生素B12,6.3 脂溶性维生素 （The Fat Soluble Vitamins）,A, D, E, and K,1. VA,A1（视黄醇）：主要是全反式结构，其生物效价最高。 A2（脱氢视黄醇）：存在于淡水鱼中，其生物效价为维生素A1的40。 新维生素A：l，3-顺异构体，它的生物效价为维生素A1的75。,fat-soluble Vit,(2) VA来源,fat-soluble Vit,动物 植物:类胡萝卜素 (维生素A 原),鱼肝油 鱼肉 牛肉 蛋黄 牛乳及乳制品,(3) VA的稳定性,无O2，120，保持12h仍很稳定。 在有O2时，加热4h即失活。 光照，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。,fat-soluble Vit,fat-soluble Vit,(4) 功能（Roles of Functions）,维持视觉 蛋白质合成和细胞分化 上皮细胞，黏膜 促进繁殖和生长 产生精液、胎儿发育 Beta-胡萝卜素（Carotene ）作为抗氧化剂,2019/8/30,41,可编辑,(5)VA缺乏症（Deficiency of Vitamin）,传染病 夜盲 失明 角质化 皮肤粗糙，不平，干燥,2. VD,维生素D是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇的统称。,fat-soluble Vit,(1)结构,(2) VD稳定性,对热，碱较稳定，但光照和氧气存在下会迅速破坏。 结晶的维生素D对热稳定。,（3） VD来源,植物食品、酵母,fat-soluble Vit,麦角固醇,维生素D2 （麦角钙化醇）,维生素D3 （胆钙化醇）,人和动物皮肤,7一脱氢胆固醇,紫外线,食物来源 （Recommendations and Sources）,Foods 强化牛奶 鱼油 太阳光,3.Vitamin E,（1）结构,（2）生育酚的抗氧化能力,食品 生物体内 ,清除生成的自由基, 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,（3）稳定性（Stability）, VE可猝灭单线态氧, 在无氧条件下，VE可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，进一步氧化形成生育酚醌，金属离子可加速其氧化。 在食品的加工，包装，贮藏过程中，VE会大量损失。,4. 维生素K,（1）结构,（2）功能性质,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，对热、酸较稳定，但对碱不稳定。,6.4 维生素在加工和贮藏中的变化 Variation of Vit in food processing and storage,（4）谷类食物在研磨过程中维生素的损失： 研磨产生的热作用，研磨后所得食物中各种维生素含量的保留比例不同。 （5）浸提和热烫过程中维生素的损失： 在相同的条件下，蒸比煮会保留更多的水溶性维生素。 （6）化学药剂处理过程中维生素的损失： 向食品中添加一些化学物质，有的能引起维生素损失。,（1）维生素的稳定性： 原料中维生素在收获、储藏、运输和加工过程中损失多少与食品中维生素含量密切相关。 （2）原料成熟度： 如西红柿中VC的含量在其未成熟的某一个时期最高。 （3）采后及储藏过程中维生素的变化：许多维生素易受酶，尤其是动物、植物死后释放出的内源酶所降解。,6.6 矿物质概述 Introduction of minerals,矿物质的功能,（1）是人体诸多组织的构成成分；（2）是机体内许多酶的组成成分或激活剂；（3）人体内某些成分只有矿质元素存在时才有其功能性；（4）维持细胞的渗透压、细胞膜的通透性、体内的酸碱平衡及神经传导等与矿质元素有密切关系。,矿质元素和必需元素,矿质元素：食品科学中常将出氧、碳、氢、氮以外的元素称为矿质元素。 必需元素：存在于健康的生物组织中，并和一定的生物和化学功能有关，在各种一属生物中都有其恒定的浓度范围，缺乏时会引起再生性生理症状，症状早期获取后又可恢复的这类元素称为必需元素。,分类,常量元素：每人每日需要量在100mg以上 钾、钠、钙、镁、氯、硫、磷 微量元素:铁、碘、铜、锌、锰、钴、钼、硒、铬、镍、硅、氟、钒等元素,重金属元素 Pb,Cd,Hg,et al.,来源,植物性食品 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。 谷物: 矿物质含量相对较少，主要存在于种子外皮。,动物性食品 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。 牛乳：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。,来源,食物中矿物质存在状态,溶解状态 :有些常量元素，尤其是单价的（K、 Na、Cl-、SO42-） 胶态形式 ：游离的、溶解的、非离子化。（多价 离子 ） 螫合状态 ：金属元素 （钴元素）,化学形式和溶解性：e.g Fe3+难溶，不利吸收，而Fe2+易于吸收。 矿物质间的相互作用：如铁过多会抑制Zn，Mn的吸收 食品组分的氧化还原活性：如VC有利于Fe的吸收，VD，Pr促进Ca的吸收。,Factors that influence Mineral Bioavailability,食品配合物 ：e.g. 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。 消费者的生理状态 年龄,6.7 矿物质在食品加工和 贮藏中的变化 Variation of Mineral in food processing and storage,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。 加工时因容器带入会使其含量增加 如铁锅炒菜等。 加工后生物有效性改变 如面粉发酵后生物有效性提高30-35%，草酸、植酸影响Fe、Ca吸收,几个概念(several definition),复原(Restotation)：添加营养素使其恢复到原有的组成。 强化(Fortification) 添加一种或多种营养素，使其成为 一种优良的营养素来源。 增补(Enrichment)： 指选择性地添加某种适量营养素，以 达到规定的标准量。,Acid Food：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，故在生理上称为，如肉， 鱼，蛋，米等。 Alkaline Food:：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。,利用矿物质改变食品的性状,在炼乳中加Na2HPO4来保持盐平衡。 Ca可提高腌渍黄瓜的脆性。 磷酸盐可稳定果蔬色泽，使啤酒不混浊。 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pH，使之远离肉Pr的等电点，增加持水力。 肉Pr中Mg2+，Ca2+被Na+，H+置换出来，使-COOH游离出来，利于吸水。 破坏盐桥或增大电荷斥力，使结构膨胀，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。,6.8 食品中矿物质的分析 Analysis of Mineral in food,1.总灰分的测定 Food物料 500-600 灰化灼烧后残留物 总灰分 水溶性灰分： K、Ca、Na、Mg等氧化物及可 溶性盐类 总灰分 水不溶性灰分：泥沙，Fe,Al氧化物， 碱土金属的碱式磷酸盐。 酸不溶性灰分：泥沙及SiO2,2.金属离子的测定 样品前处理 果汁，牛乳 水浴蒸至近干 灰化 果蔬，动物组织均匀取样 干燥 灰化 谷物，豆类粉碎后取样 灰化