大学课件 食品化学 第6.2章 矿物质

1、1,矿 物 质 （Mineral,了解食品中矿物质的分类及存在形式；矿物质在生物体内的功能，食品中重要矿物质的营养功能；矿物质对食品性状的影响；酸性食品或碱性食品。 掌握几种重要的矿物质对食品性状的影响；矿物质的生物有效性及影响生物有效性的因素,2,第一节 概述,1. 定义 食品中除去C、H、O、N等四种构成水和有机物质元素外，其他元素统称为矿物质，又称灰分、无机质。 2. 分类 常量元素： 0.01%人体体重， K Na Ca Mg S P 等。 必需营养元素：Fe Cu I Co Mn Zn 微量元素： 非营养非毒性元素：Al B Ni Sn Cr 非营养有毒性元素：Hg Pb As Cd

2、 Sr 0.01%人体体重,3,3. 矿物质的特点 不能在体内合成，必须从食物和饮水中摄取。 在体内分布极为不均匀。 矿物质之间存在协同或拮抗作用。 某些微量元素安全范围较窄，易引起中毒。硒： RNI：50ug/d, UL：400ug/d,4,4 矿物质缺乏 我国易缺乏的矿物质：钙、锌、铁、碘、硒等。缺乏原因： 地球环境中分布不平衡 食物中存在着拮抗物质 摄入不足或不良的饮食习惯，如偏食、挑食等。 生理上特殊需要：如儿童、青少年、孕妇、乳母、老年人等,5,5. 矿物质在生物体内的功能,1）机体的重要组成成分； （2）维持细胞的渗透压及机体的酸碱平衡； （3）通常是酶的活化剂； （4）保持神经、

3、肌肉的兴奋性,6,5）对机体具有特殊的生理功能，如铁对血红蛋白、细胞色素酶系的重要性，碘对甲状腺素合成的重要性等。 （6）对食品感官质量的作用。如磷酸盐对肉制品的保水性、结着性作用，钙离子对凝胶的形成和食品质地的作用等,7,第二节 食品中的矿物质元素,一、乳品中的矿物元素 1. 存在形式 乳品中矿物质含量一般为0.70.75，乳中钾的含量较钙高三倍。钾钠大部分以氯化物、磷酸盐及柠檬酸盐，呈可溶性状态存在。钙、镁与酪蛋白、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,8,2. 作用,1）乳中总钙量与离子比例，能影响酪蛋白在乳品中的稳定性 （2）乳品在加工过程中，如热处理和蒸发能改变盐

4、的平衡，因而改变蛋白质的稳定性。如乳加热后，钙、磷由可溶性变为胶体状态,9,3）pH值变化也可使盐的平衡遭到破坏 例如，pH降低时，钙、磷由胶体状态变为可溶性状态；当pH5.2时，乳品中所有钙、磷都变成可溶性状态。乳在加热和搅拌过程中，可使二氧化碳损失，因而使pH增加。这些因素都可导致牛乳中酪蛋白的不稳定,10,二、肉中矿物质因素,肉中矿物质含量一般为0.81.2，常量元素以钠、钾和磷含量较高，微量元素中铁的含量较高，因此肉类是饮食中磷和铁的重要来源。 当肉汁流失后，常量元素损失的主要是钠、钾，而钙、磷损失较少，因为钠、钾几乎全部存在软组织及体液中，在动物活体中钾主要分布与细胞内液，而钠在细胞

5、外液，当动物死后，均匀地分布在细胞内外,11,肉中矿物质一部分以氯化物、磷酸盐、碳酸盐呈可溶性状态存在，另一部分与蛋白质结合成非溶性状态存在，因而瘦肉中要比脂肪组织中含有较多的矿物质。 肉中还含有锰、铜、钴、锌、镊等微量元素，其中锌对肉的持水性起着较大的作用,12,三、植物性食物中矿物元素,植物性食品中的矿物质元素，除极少数以无机盐形式存在外，大部分与植物中的有机物相结合而存在，或者本身就是有机物的组成成分。如粮食中含量较高的矿物质元素磷，就是磷糖、磷脂、核蛋白、辅酶、核苷酸、植酸盐等有机物的组成成分,13,植酸盐中的磷，不易被动植物利用，人体内60被排除体外。植酸盐在植酸酶作用下，水解成磷酸

6、和肌醇，把磷酸从植物中分解出来，成为无机磷，所以植酸盐是粮食中磷的作用来源。在小麦、稻谷及其他谷物的糠麸中含有丰富的植酸酶；许多微生物如酵母也含有较多的植酸酶。所以经过发酵的面团，有利于人体对磷的吸收，粮食在贮藏期间，由于植酸酶的作用，无机磷含量增加,14,粮食中的矿物质元素有30多种，其中含量较多的有P、K、Mg、Ca、Fe、Si。小麦面粉中也含有许多常量和微量元素,15,矿物质在粮食中分布不均匀，例如谷物类粮食，其壳、皮、糊粉层及胚部含量较多，而胚乳含量较少，因此粮食加工制品中，精度越高，灰分越少。所以通常以灰分含量来评定面粉的精度和等级，灰分含量高，颜色浅黑，反之，颜色发白。 大豆灰分含

7、量较高，接近5。果蔬在生长期间经常使用农药，易造成重金属如铅、砷、铜中毒，所以食用及加工果蔬时应进行清洗或去皮等操作,16,四、利用矿物质元素改变食品状况,1. 肉制品中添加三聚磷酸钠或焦磷酸钠可增加肉的持水性，并可防止脂肪酸败。因为肉在 pH5.5 左右持水性最低（接近肉蛋白质的等电点），当pH向酸性或碱性偏移时，持水性提高,17,聚磷酸盐水溶液呈碱性，而且它本身具有缓冲作用，它的加入使肉的pH值增加，所以持水性增加。此外，聚磷酸盐可与金属离子螯合，使原来与肌肉蛋白质牢固结合的钙、镁、离子与聚磷酸盐螯合，使蛋白质松弛，可吸收较多的水。聚磷酸盐的使用量一般为0.10.4，使用过高则影响肉品的颜

8、色,18,2. 炼乳中，添加磷酸氢二钠，可保持盐平衡，改善炼乳的热稳定性； 3. 蚕豆罐头中添加磷酸盐可促进豆皮软化（与皮中钙结合）； 4. 磷酸盐还可以稳定色素和防止啤酒混浊； 5. 钙盐可以提高果蔬的硬度，同时盐对抑制苹果褐变也有一定的作用,19,常量元素,1.钠（Na） 人体内钠的含量约为1.4gkg。钠可维持人体体液的渗透压， 摄入的食盐会被胃肠道吸收；钠一般由尿、粪便、汗液排出。通过肾脏随尿排钠是人和动物排钠的主要途径。肾对钠的调节能力很强（多食多排、少食少排、不食不排），通过此原理可以判断是否缺盐脱水及缺盐程度有帮助,20,从营养观点上：人们比较关心避免Na的过多摄入导致高血压，但

9、食盐能改善食品的风味，一般选择“低钠盐膳食,21,2. 钾 (K） 钾主要存在于细胞内，它可调节细胞内的渗透压，且激活许多酵解酶和呼吸酶。 K由食品供给，并由肾脏、汗、粪排出。肾排K能力相当强。富含K的食品有水果，蔬菜等，面包、油脂、土豆,22,3.钙(Ca) a. 人体中存在大量的钙，占人体重的2，而且99是存在骨骼和牙齿中，Ca是骨骼的成分，同时调节肌肉收缩，另外是一些酶的辅助因子和激活剂。 b. 钙的来源：牛奶、乳制品 、豆制品 c. 缺钙的原因：是膳食中缺少奶、豆类、海产品；以植物性食品为主的 膳食中存在较多的不利于Ca吸收的因素（草酸、植酸、H2CO3、H3PO4 ) ；VD不足,2

10、3,3. 钙（calcium,一）钙的生理功能 构成骨骼和牙齿 维持肌肉神经的活动 促进体内某些酶的活性，如腺甘酸环化酶、ATP酶、琥珀酸脱氢酶、脂肪酶等 其它：参与凝血过程、激素分泌、维持体液酸碱平衡和细胞内胶质的稳定性；调节血压作用；可能降低结肠癌发生的危险性等,24,二）钙的吸收与代谢,1. 吸收： 吸收的部位：主要是小肠上段。 吸收途径：被动扩散；主动吸收,影响钙吸收的因素,1）机体自身的因素： 如机体钙与VD 的营养状况；生理状况：年龄、性别、妊娠、哺乳以及体育锻炼等,25,2）外部因素：包括促进因素和抑制因素两方面,抑制肠内钙吸收的主要因素： 1）草酸（盐） 2）植酸（盐） 3）磷

11、酸（盐） 4）膳食纤维：醛糖酸残基与钙结合所致。 5）脂肪：脂肪酸与钙形成钙皂。 6）某些碱性药物：如苏打、黄连素、四环素等,26,促进肠内钙吸收的因素： 1） VD ：可以通过促进肠道钙的主动吸收；增加肾小管对钙的重吸收；增加骨钙的吸收。 2）某些氨基酸：如赖氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸、亮氨酸等。 3）乳糖：可经肠道细菌分解发酵产酸，肠腔pH 值降低，与钙形成乳酸钙复合物而促进钙吸收。 4）某些抗生素：如青霉素、氯霉素、新霉素有利于钙的吸收,27,2. 排泄和储存 通过消化道、尿及其它（汗液、乳汁）途径排泄。蛋白质可增加尿钙的排出，磷可减少尿钙的排出。 影响钙储存的因素： （1）钙的摄入量

12、 （2）机体的需要量 （3）其它：高钠摄入、糖尿病等均可降低钙的储留,28,三）钙的缺乏与过量,1.钙缺乏与过量的概况： 2002年第四次全国营养与健康状况调查结果：全国城乡钙摄入量仅为391毫克，相当于推荐摄入量的41%。 2.钙缺乏病： （1）儿童：生长发育迟缓、骨骼软化、变形，严重者可出现佝偻病； （2）中老年人：骨质疏松症,29,3.钙过量的危害： （1）高钙尿可增加肾结石的危险性：高钙尿是肾结石发生的一个重要危险因素。 （2）影响其它元素的吸收利用：如铁、锌等,30,四）钙的参考摄入量及食物来源,AI：成人（1850岁）800mg/d ；50岁及以上 1000mg/d； 孕中期100

13、0mg/d； 孕后期、乳母1200mg/d。 UL： 2g/d 钙的良好来源：奶类及其制品、虾皮、海带、紫菜、黑芝麻、豆类及其制品以及某些绿叶蔬菜等。硬水中含钙也较高。注意：动物肉含钙很低，非钙的良好来源,31,4.镁（Mg） 生理功能： 人体中镁的含量较少，成年人体内镁的含量为25g，大部分镁存在骨中并结合成磷酸盐或碳酸盐，抑制神经、组织的兴奋性；是许多酶的辅助因子和激活剂,32,镁的来源： 许多食品中含镁，尤其是绿色植物中，小麦中镁的含量丰富，但主要集中在胚及糠麸中，胚乳中含量较少，此外某些海产品如牡蛎中镁的含量也很高,33,5.磷 (P) 磷是细胞中不可缺少的成分。 生理功能 磷调节体液

14、的pH值（组成磷酸盐）；参与能量转移(ATP等), 调节酶活性,34,磷的来源 磷广泛存在所有动植物食品中，食物中以豆类、花生、肉类、核桃、蛋黄中磷的含量比较丰富。但谷类及大豆中的磷主要以植酸盐形式存在，不易被人体消化，但若能预先通过发酵或将谷粒、豆粒浸泡在热水中，植酸能被酶水解成肌醇与磷酸盐时就可提高磷的吸收率,35,磷的添加剂 正磷酸盐、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、偏磷酸钠和骨粉等常用作强化食品的磷的添加剂，但它们也都需经酶水解成正磷酸盐后才能被吸收，而且其水解程度受磷酸聚合程度的影响,36,微 量 元 素 1. 锌（zinc） 主要存在于骨骼、皮肤、头发和血液中,其中有2585在红细胞中。 （

15、一）生理功能 参与多种金属酶的构成：目前已经发现的含锌酶约210多种，如超氧化物歧化酶（SOD）、DNA 聚合酶、RNA 聚合酶。 促进生长发育和组织再生,37,参与免疫功能 维持细胞膜结构：锌可与细胞膜上的各种基团、受体等作用，增强膜稳定性和抗氧自由基能力。 其它： 促进食欲：缺锌时，食欲降低； 促进维生素A的代谢及生理作用、维护皮肤健康等。锌参与VA还原酶和视黄醇结合蛋白的合成，可以促进视黄醛的合成与变构；可以维持血浆VA浓度的恒定,38,二）吸收与代谢,影响锌吸收的膳食因素 促进因素：蛋白质、组氨酸、半胱氨酸、柠檬酸盐、还原性谷胱甘肽、维生素D等。 抑制因素：植酸、鞣酸、膳食纤维及某些金

16、属离子（如铁、铜、钙）等,39,三）锌的缺乏与过量,1.锌缺乏原因： （1）膳食摄入不平衡； （2）特殊生理需要量增加； （3）疾病（如腹泻、急性感染、肾病、糖尿病、创伤及某些利尿药物）增加锌的分解和排出,40,2.缺乏症： 食欲降低； 生长发育缓慢或停滞，“缺锌性侏儒症”； 创伤组织愈合缓慢、顽固性溃疡； 性发育迟缓； 皮肤粗糙，免疫力下降等,41,3. 锌过量：可见于过量补锌或食用镀锌罐头污染的食品。 （1）可影响其它微量元素（如铁、铜等）的吸收、利用； （2）损害免疫功能； （3）摄入过量时可引起锌中毒而出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等,42,四）锌的供给量与食物来源,RNI）：成年男性 1

17、5mg/d，成年女性 11.5mg/d，孕中后期 16.5mg/d ，乳母 21.5mg/d。 食物来源：动物性食品为锌的良好来源，不仅含量丰富，而且吸收率高，在动物性食品中，尤其以贝类海产品（牡蛎、扇贝）、红色肉类（e.g. pork, beef, mutton. etc）以及动物内脏含量丰富；植物性食物中锌的吸收利用率较低,43,2 .铁（Fe) 铁是血红素和某些酶的成分。 食物中的铁元素可分为血红素铁和非血红素铁，血红素铁来自于有血的动物食品，吸收率为20-40，直接吸收，不受食物因素影响；非血红素铁的吸收率为3-5，受植酸和草酸的影响铁盐以二价离子的形式被吸收，并以有机铁盐为最佳吸收,

18、44,一些动物性食品含铁较高且易于吸收。鸡蛋中可吸收的铁少的原因是因为铁与蛋黄磷蛋白中的磷结合所致。 铁可作为面粉与其它谷物食品中的强化剂，但两价的铁容易使食品褪色或氧化。而元素铁不但容易吸收，而且不会影响食品质量，所以一般宜用元素铁来强化面粉,45,成人体内铁含量约35克，分为功能铁和储存铁。 功能铁：血红蛋白 60%75%；肌红蛋白3%；1%含铁酶类（细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶）。 贮存铁：约占25%30%，以铁蛋白和含铁血黄素形式存在于肝、脾、骨髓中,46,一）生理功能,参与体内氧的运输和组织呼吸过程 维持正常的造血功能 其它：维持正常的免疫功能；促进-胡萝卜素转变

19、为VA；促进嘌呤与胶原的合成；脂类转运及药物代谢；抗脂质过氧化作用,47,影响铁（非血红素铁）吸收的因素,促进因素： （1）VC及其它有机酸（苹果酸、柠檬酸等） （2）动物组织蛋白质和氨基酸： 胱氨酸、 半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸等。 （3）某些单、双糖：如葡萄糖、果糖等。 （4）维生素：核黄素和VA等,二）铁的吸收,48,抑制因素: （1）植酸（盐）：粮谷类、豆类等 （2）草酸（盐），碳酸（盐），磷酸（盐） （3）多酚类物质：茶叶、咖啡、可可等 （4）某些金属离子：如钙、锌过多时 （5）卵黄高磷蛋白 此外，体内铁的需要量和储存量：对血红素铁和非血红素铁的吸收均有影响,49,三）铁缺乏,概况：2

20、002年营养调查结果：我国居民贫血患病率平均为15.2%；2岁以内婴幼儿、60岁以上老人、育龄妇女贫血患病率分别为24.2%、21.5%和20.6,50,1. 铁缺乏对机体的影响： （1）贫血 （2）对行为和智力的影响 （3）免疫力下降 （4）体温调节能力降低 （5）儿童易发生铅中毒,51,2.铁缺乏的防治 （1）增加富含铁的食物摄入，尤其是动物肝、肉； （2）增加富含VC的新鲜蔬菜水果的摄入； （3）增加铁强化食品或膳食补充剂的摄入。“铁强 化酱油”-乙二胺四乙酸铁钠(NaFeEDTA)； （4）已出现缺铁性贫血者，应给予铁剂治疗； （5）积极防治感染性疾病,52,四）铁的参考摄入量与食物来

21、源,AI： 成年男性：为15mg/d 成年女性：1850岁为20mg/d, 50岁以上 15mg/d，孕早期15mg/d， 孕中期及乳母25mg/d，孕后期35mg/d 。 UL： 50mg/d 膳食中铁的良好来源为：动物肝、全血、瘦肉、黑木耳、海带以及豆类等,53,3 碘（iodine,一）生理功能 碘主要的生理功能是参与甲状腺素的合成，甲状腺素具 有重要的作用： （1）促进生物氧化，协调氧化磷酸化过程，调节能量转化； （2）促进蛋白质合成和神经系统发育，对胚胎发育期和出生后早期生长发育，特别是智力发育尤为重要； （3）促进糖和脂肪的代谢,54,4）活化许多重要酶，促进物质代谢。如细胞色素酶

22、系、琥珀酸氧化酶系等; （5）调节组织中水盐代谢，促进组织中水盐进入血液并排出体外。甲低时，可出现组织水肿; （6）促进维生素的吸收利用：尼克酸；促进-胡萝卜素转变为VA；VB2转变为FAD,55,二）碘缺乏与碘过量 1. 碘缺乏 碘缺乏的原因： （1）主要原因是环境和食物中缺碘。 （2）有些食物含有抗甲状腺素样物质，如十字花科植物含有-硫代葡萄糖苷可影响碘的利用,56,碘缺乏病： （1）地方性甲状腺肿 （2）克汀病（或呆小病） （3）其他：妇女不孕、早产、死胎、畸胎、新生儿甲低、单纯聋哑及不同程度的智力障碍,57,2.碘过量的危害： （1）碘性甲状腺功能亢进 （2）高碘性甲状腺肿,58,三）

23、供给量与食物来源 1.供给量： RNI：成人150ug/d,孕妇、乳母200ug/d， UL：1000ug/d。 2.食物来源：海盐及海产品； “碘化食盐,59,关于补碘的几点说明,1.食盐加碘是防治碘缺乏病的最佳方法。 2.长期性：碘储备能力小，23个月。 3.目前我国的碘盐标准安全可靠，全民食用碘盐不会导致碘摄入过高,60,4.有害微量元素 Pb、As、Hg、Cd，另Al、Sn不太确定,61,第三节 酸性食品和碱性食品,1. 定义 碱性食品：带阳离子金属元素较多的食品，生理上称之为碱性食品，如钠、钾、钙、镁等。 酸性食品：带阴离子非金属元素较多的食品，生理上称之为酸性食品，如磷、硫、氯等。

24、 灰分的酸碱度：100克食品中的灰分溶于水中，用0.1mol/L酸或碱的规定溶液中和，所消耗的酸或碱液的毫升数。以“”表示碱度，“”表示酸度,62,2. 食品的酸碱性 大部分果品、蔬菜、豆类等都属于碱性食品。 大部分鱼、禽、蛋等动物性食品属于酸性食品，米、面等主食中含磷较多，所以它们也属于酸性食品,63,第四节 矿物质的生物有效性,一、定义 生物有效性：食品中营养素被生物体利用的实际可能性。 二、影响矿物质生物有效性的因素 1. 食品的可消化行 2. 矿物质的化学与物理状态 3. 与其他营养物质相互作用 4. 螯合作用 5. 加工方法,64,1. 食品的可消化性,如果食品不易消化，即使营养素再丰富也得不到利用，如麸皮、米糠中含有很多铁、锌等营养必需元素，但这些物质可消化性很差，因而不能利用,65,2. 矿物质的化学与物理状态,在消化道中，矿物质必须是溶解状态才能被吸收。颗粒大小会影响可消化性和溶解度,66,3. 与其他营养物质相互作用,可能是相互竞争，如两种元素竞争蛋白质载体上的结合部位，或者一种矿物质与另一种矿