第二章矿物质

1、第二章第二章 矿物质矿物质学习目标 1明确矿物质的分类、存在，了解影响食品及其原料中矿物质的因素。 2理解矿物质的性质对食品品质的影响。 3了解矿物质的生物有效性及其影响因素。 4了解矿物质在人体内代谢的一般过程。 5基本掌握本章学习的几种重要矿物质的存在、性质、代谢特点。第一节矿物质的分类与存在 概念：是构成机体组织和维持正常生理功能所必需的，但不能提供能量,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。 在人和动物体内，矿物质总量不超过体重的4%5%，但却是不可缺少的成分。一、矿物质的分类 分类常量元素：K Na Ca Mg F S P 碳酸盐等 必需营

2、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 Sr一、矿物质的分类 1根据矿物质在人体内的含量和人体对膳食中矿物质的需要量进行分类 据此，将矿物质分为常量元素和微量元素。其中人体内含量在O01以上，人体日需要量在100mg以上的元素，称为常量元素(大量元素)，如钙、磷、镁、钾、钠、氯等。 人体内含量和日需要量皆低于上述值的元素则称为微量元素(痕量元素)，如铁、碘、锌、铜等。2根据矿物质与人体营养需要的关系分类 必需元素、非必需元素和作用尚未确定的元素、有毒元素几类。 必需元素：是指这类元素正常存在于机

3、体的健康组织中，对机体自身的健康起着重要作用，缺乏它可使机体的组织或功能出现异常。 按照必需元素在人体内的存在量和每日需要量，将其分为必需常量元素和必需微量元素。必需常量元素主要包括钙、磷、钠、钾、氯、镁几种。3根据矿物质与人体营养需要的关系分类 非必需元素和作用尚未确定的元素是指对人体代谢元影响，或目前尚未发现影响的元素， 如溴(Br)、铷(Rb)、钡(Ba)等。 有毒元素是指在正常情况下，吸收以后妨碍及破坏人体正常代谢功能的矿物质元素，在食品中有毒元素以铅(Pb)最为常见。 应当说明的是，机体对各种矿物质都有一个耐受剂量。某些元素，尤其是微量元素，即便是必需的，当摄人过量时也会对机体产生危

4、害；而某些有毒元素，在其远小于中毒剂量范围之内对人体是安全的。4根据代谢后的酸碱性分类 根据食物中的矿物质在体内代谢后产物的酸碱性，将矿物质分为酸性矿物质 (如氯、硫、磷、碘等)和碱性矿物质(如钾、钙、钠、镁等)。 常量元素人体中含量占体重0.01%以上，每人每日膳食需要量在100mg以上的元素钾、钠、钙、镁、硫、磷、氯微量元素指在人体中的某些化学元素的存在数量极少，含量低于体重的万分之一（0.01%） 必需：铁、碘、锌、硒、铜、氟、铬、锰、钼、钴 可能必需：镍、硅、硼、矾有潜在毒性，但低剂量可能有功用：铅、镉、汞、砷、铝、锡、锂5.矿物质在体内分布极不均匀 钙、磷主要存在于骨骼和牙齿中 铁集

5、中在红细胞 碘主要在甲状腺 钴主要在造血器官 锌主要在肌肉组织6.矿物质缺乏的主要因素 地球环境中各种元素的分布不平衡 食物中含有天然存在的矿物质拮抗物 食物加工过程中造成矿物质的损失 摄入量不足或不良饮食习惯 生理上有特殊营养需求的人群7.矿物质的来源植物性食品 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。7.矿物质的来源动物性食品肉类：Na, K, Fe, P ,Mn 含量较高,Cu,Co,

6、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。二、矿物质的存在 矿物质中的一价离子都以可溶性盐的形式存在，如K+、Na+、Cl-等；多价离 子则以离子、不溶性盐和胶体溶液的形式存在，而且这几种形式之间可以相互转 化，可以用下面的方式表示这种存在形式 多价离子 不溶性盐 胶体溶液 .二、矿物质的存在 在肉、乳中的矿物质常以多价离子形式存在。 另外，各种化合价的矿物质在生命体中基本上都与有机物质如蛋白质等形成螯 合物，这种结合方式有利于矿物质保持稳定以及在器官、组织间的输送

7、。 知识拓展1.矿物质的存在状态 溶解状态 :有些常量元素，尤其是单价的 。（K、Na、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）2.矿物质的存在形式 大多数以无机盐形式存在 少量参与有机物的组成（如S，P， Fe） 金属离子多以螯合物形式存在于食品中 3.矿物质的特点体内不能合成，必须从食物或水中摄取；体内分布及不均，同一元素在不同机体组织器官中含量差异很大；钙磷铁它们之间存在协同或者拮抗作用；镁钙某些微量元素在内体虽需要很少，但其生理剂量中与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用。硒中毒：患者头晕、头痛、无力、嗜睡、恶心、呕吐、腹

8、泻，呼吸和汗液有蒜臭味，上呼吸道和眼结膜有刺激症状、手指震颤以及肝肿大等表现。缺硒：克山病和大骨节病与缺少硒有密切关系，主要侵犯心脏 ，肌肉综合症。4动物性食品原料中的矿物质 肉类中矿物质的含量一般为O812，主要有钙、磷、铁、钠、钾、镁、 硫等。几种肉类中矿物质含量如表21所示。 各种畜禽肉中的矿物质含量并没有很大的差异，同一种类、不同部位的矿物质 含量的差异也很小。具体说来，瘦肉要比脂肪组织含有更多的矿物质，肉中铁含量 与屠宰放血程度有关，钠与氯的含量常因盐渍或干制处理而增多。 4动物性食品原料中的矿物质 蛋类物质含有的矿物质主要为钙、磷、铁，尤其是铁，蛋黄中含量更高，而且 能够全部被吸收

9、。 乳中的矿物质主要有磷、钙、镁、氯、钠、硫、钾等，此外还有一些微量元素。牛乳中的矿物质含量随泌乳期以及个体健康状态等因素而异。 各类水产品中的矿物质含量我们在“主要食品原料的一般化学组成与组织变化特点” 5植物性食品原料中的矿物质 玉米子粒中的矿物质约80存在于胚部，主要是钙、磷、铁、硒、镁、钾、锌等，但是，除了钙以外含量均很少。 马铃薯含有的矿物质以钾为多，其次有钙、镁、硫、磷、硅、钠及铁等。 大豆中的矿物质含量为4o45，其中钙的含量较高，每100g大豆含钙约为376mg，其他如磷、钾、镁、铁等的含量也较高，另外还含有钠、锰、锌铝、铜等矿物质。但是，由于大豆中也含有植酸，能和钙、镁等离子

10、形成配合物，严重影响机体对钙、镁的吸收。 5植物性食品原料中的矿物质 花生中矿物质含量约占3，富含难以从其他食物中获取的铜、镁、钾、钙、 锌、铁、硒、碘等元素。 蔬菜、水果中含有丰富的钾、钙、镁、铁以及磷等矿物质。 海藻最重要的营养价值是富含矿物质。海藻干物质中含有1030矿物质。 此外，海带中含有重要的营养矿物成分碘，其他海藻中含量也较多。海藻中碘的存 在形式为无机和有机两种，但由于有机碘用水抽提大部分丧失，故以无机态的占一大半。6食用菌类食品原料中的矿物质 食用菌中含有人体必需的多种矿物质元素，其中钾、磷的含量最高，其次是钙 和铁，它们以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐的形式存在，或者以与有机物结合

11、的盐类的 形式存在，比较稳定，在储藏和加工过程中变化较少三、矿物质的生理功能 (1)构成人体组织：钙、磷、镁是骨骼和牙齿的重要成分，磷、硫是构成体内某些蛋白质的成分。 (2)维持组织细胞的渗透压：钠、钾、氯等与蛋白质共同维持各种组织的渗透压，在体液移动和贮留中起着重要作用。三、矿物质的生理功能 (3)维持机体的酸碱平衡：硫、磷、氯等酸性离子与钙、镁、钾、钠等碱性离子的适当配 合，调节着体内的酸碱平衡。 (4)维持神经和肌肉的兴奋性以及细胞膜的通透性： 一定比例的钾、钠、钙、镁离子的适 当配合，是维持神经、肌肉兴奋性和细胞通透性的必要条件。三、矿物质的生理功能 (5)构成体内的生理活性物质：如血

12、红蛋白和细胞色素酶系中的铁、甲状腺中的碘、单胺氧化酶中的铜以及谷胱甘肽过氧化物酶中的硒等。 (6)构成酶系统的活化剂： 如氯离子对唾液淀粉酶、盐酸对胃蛋白酶，镁离子对氧化磷酸酶类等。四、影响食品及其原料中矿物质成分的因素 1影响动物性食品原料矿物质成分的因素 由于动物体内存在着平衡机制，它能调节组织中必需营养素的浓度，所以动物 性食品中矿物质浓度变化较小。一般情况下，动物饲料的变化仅对肉、乳和蛋中矿 物质浓度产生很小的影响。2影响植物性食品原料矿物质成分的因素 植物生长过程中，从土壤中吸取水和必需的矿物质营养素，因此植物可食部分 的最终成分受土壤的肥力、植物的遗传和它们生长环境的影响和控制。同

13、一品种植 砌的矿物质含量都可能因生长在不同的地区而发生很大的变化。3加工对食品中矿物质成分的影响 食品中的矿物质总的来说比较稳定，它们对热、光、氧化剂、酸、碱的影响不 像维生素和氨基酸那样敏感，一般加工也不会因这些因素而大量损失，但有些加工 方法会影响食物中矿物质的含量和可利用性。 导致食品中矿物质损失的最重要因素是谷物的碾磨。在加工精白米精白面时 容易将浓集矿物质的胚芽和麸皮除去，导致矿物质的严重损失。加工精度越高，损 失的矿物也越多3加工对食品中矿物质成分的影响 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、硒等还可能得到浓缩。因为大豆蛋白质经过深度加工后提高了蛋白质的

14、含量，这些矿物质成分可能结合在蛋白质分子上。其他如锰、铜、钼和碘等矿物质则变化不大 沥滤或物理分离会损失部分矿物质。如在乳酪加工中，钙也随着乳清的分离而流失，且生产条件对钙的留存量影响较大。由于某些矿物质能溶于水，因此水煮食物时会有一些矿物质流失，蒸的加工方法则可减轻这方面的损失。 4矿物质的强化 在食品中补充某些缺少的或特需的营养成分称为食品的强化。 在食品中添加矿物质必须遵循有关的法规，注意矿物质元素摄人的安全剂量。 同时，被添加的矿物质在食品中的稳性，以及与食品中其他组分相互作用可能产生的不良后果等问题必须得到妥善解决。食品中矿物质的分析食品中矿物质的分析总灰分的测定总灰分的测定 Foo

15、dFood物料物料 500-600500-600 灰化灰化灼烧后残留物灼烧后残留物 总灰分总灰分 水溶性灰分：氧化物及可溶性盐类水溶性灰分：氧化物及可溶性盐类总灰分总灰分 水不溶性灰分：泥沙，水不溶性灰分：泥沙，FeFe，AlAl氧化物，氧化物， 碱土金属，碱性磷酸盐碱土金属，碱性磷酸盐 酸不溶性灰分：泥沙及酸不溶性灰分：泥沙及SiOSiO2 2 第二节 矿物质的性质及其对食品品质的影响 一、矿物质的主要性质 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。1矿物质的酸碱性 食品中的非金属元素如P、S、C1等，在人体内氧化后生成含阴离子

16、的酸根如 Po：一、so三一等，含有这类元素的矿物质我们说它们呈酸性。 食品中的金属元素如Na、K、Ca、Mg等，在人体内氧化后生成带阳离子的碱 性氧化物如Na2 0、K2 0、CaO、MgO等，含有这类元素的矿物质我们说它们呈 碱性。 2矿物质的氧化还原性 微量元素以不同的化合价状态(简称价态)存在，在一定条件下各种价态之 间可以相互转化，同时伴随着氧(或者电荷)的转移，因此说它们具有氧化还 原件。二、矿物质的性质对食品酸碱性的影响 食物的酸碱度实际是指将lOOg食物灼烧后得到的灰分溶于水，用01 moLL酸或碱中和时所消耗酸液或碱液的体积(mL)，以“+”表示碱度，以“一表示酸度。 含酸性

17、矿物质元素的食物，易使体液偏酸性，我们将这类食物称为酸性食物。含碱性矿物质元素的食物，易使体液偏碱性，我们将这类食物称为碱性食物。 酸性食物 糖类、蛋白质及脂肪的食物多为酸性。如：谷类、肉类、鱼贝类、蛋类、黄油及干酪等。糖类、蛋白质和脂类在体内氧化成C02和H2 O,为挥发性酸或不固定酸。一般状态下，成人体内每天可以生成300400L C02。糖类、蛋白质、脂类和核酸在分解代谢中还产生一些有机酸(如乳酸)和无机酸(如磷酸)。不能由肺呼出，过量时必须由肾脏排出体外，所以将这些酸称为非挥发件酸或固定酸从食物中也可以直接得到一些酸性食物，如醋酸、柠檬酸等。但这些外源性酸性物质数量很少，所以不是体内酸

18、性物质的主要来源。 酸性食品酸性食品 ：含有非金属元素磷、硫、氯较：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多的食物，在体内氧化后生成带阴离子的酸根如酸根如PO43-，Cl-，SO42-等，需要碱性物等，需要碱性物质去中和，故在生理上称为质去中和，故在生理上称为，如肉，鱼，如肉，鱼，禽，蛋以及粮谷类。禽，蛋以及粮谷类。碱性食物 碱性食物主要有蔬菜、水果、薯类、大豆、牛奶等。值得指出的是水果等食物虽然带有酸味，但其酸味物质(有机酸)在体内代谢后生成C02和H2 O排出体外留下带阳离子的碱性元素，所以水果应属碱性食物。 由上面的讲解可以看出，根据酸碱性不同将食物分为酸性食物和

19、碱性食物，这种划分与食物本身在化学上呈现的酸碱性不同，它指的是食物被消化吸收、进入血液，送往各组织器官以后在生理上呈现的酸性或碱性。所以，食物中含有的酸性元素和碱性元素对食物的酸碱性起决定作用。 碱性食品碱性食品 ：含有金属元素钾、钠、钙、镁：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，故在生理上称为性氧化物，故在生理上称为，如果蔬，豆，如果蔬，豆类等。类等。成酸与成碱食物 以每100g食物灼烧后得到的灰分中和时所需0.1mol/L氢氧化钠或0.1mol/L盐酸的毫升数来表示。 凡是体内含有较多的Na、K、Mg等金属阳离子，则在体

20、内呈碱性，如大多数水果，蔬菜、大豆等。凡含有非金属元素磷、硫、氯较多的食物，它们在生理上叫酸性食物，如肉、鱼、禽、蛋以及粮谷类。也有些食物不影响体内酸碱性，如糖、脂肪。成酸与成碱食物健康人血浆保持在pH7.357.45之间，低于或高于时就会发生中毒，危及生命。所以在饮食中必须注意酸性和碱性食品的适当搭配，尤其应控制酸性食品的比例。这样就能保持生理上的酸碱平衡，防止酸中毒。 请指出下列食品的的属类 成酸:肉、鱼、禽、蛋、粮谷类 成碱:甘薯、萝卜海带、大多数水果、蔬菜、 大豆、 中性:纯净的糖、脂肪、酸碱平衡 人体体液的pH在7374，正常情况下人体自身可保持体掖酸碱平衡 但如果膳食搭配不当，可引

21、起机体酸碱平衡失调。若摄人成酸食物过多(一般情况下，成酸食物容易过量)，导致体液偏酸性，则会增加钙、镁等碱性元素的消耗，使血液颜色加深、血压增高，还会引起各种酸中毒症。所以在日常膳食中应_注意呈酸食物与呈碱食物的合理搭配，尤其要控制呈酸食物的量，以保持机体的酸碱平衡，有利于健康。三、矿物质的性质对食品稳定性的影响 某些矿物质能显著地改变食品的稳定性等品质。因此，在食品中加人或除去某些矿物质能产生一些特殊的功能作用。 很多重要的食品添加剂中含有矿物质，它们可有效地改善食品的性状和营养价值。如在肉制品中添加磷酸盐可提高肉的持水性，在乳制品中添加磷酸盐可保持盐平衡，提高产品的稳定性；氯化钙、硫酸钙可作豆腐的凝固剂，在果蔬加工中使用可保持新鲜果蔬的脆性并有护色作用。钙离子也有助于果胶物质凝胶的形成等。矿物质在食品加过程中的变化F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。F加工时因容器带入会使其