食品化學(xué)：第六章 維生素與礦物質(zhì)

1、第六章 維生素和礦物質(zhì) 維生素 概述 脂溶性維生素 水溶性維生素 維生素在食品貯藏和加工過程中的變化 礦物質(zhì) 概述 礦物質(zhì)在食品貯藏和加工過程中的變化 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 教學(xué)目的和要求 1、掌握維生素的概念、功能; 2、脂溶性和水溶性維生素的功能、食品加工 過程中產(chǎn)生的變化； 3、礦物質(zhì)的種類和它們?cè)跈C(jī)體中的作用； 4、掌握礦物質(zhì)在食品加工、處理中所發(fā)生的 變化以及對(duì)機(jī)體利用率產(chǎn)生的影響。 6.1.1 6.1.1 概述概述 維生素是活細(xì)胞為了維持正常生理功能所必需的、但維生素是活細(xì)胞為了維持正常生理功能所必需的、但 需要極微量的天然有機(jī)物質(zhì)的總稱。需

2、要極微量的天然有機(jī)物質(zhì)的總稱。而而大部分大部分維生素不能維生素不能 在人體內(nèi)合成，必須從外界在人體內(nèi)合成，必須從外界食物中食物中攝取。攝取。 維生素中有一部分可以通過化學(xué)反應(yīng)人工合成，還有維生素中有一部分可以通過化學(xué)反應(yīng)人工合成，還有 部分人工合成比較困難，此外一些有機(jī)化合物在人體內(nèi)可部分人工合成比較困難，此外一些有機(jī)化合物在人體內(nèi)可 以通過一定途徑轉(zhuǎn)活方式轉(zhuǎn)化為某種維生素。以通過一定途徑轉(zhuǎn)活方式轉(zhuǎn)化為某種維生素。 目前對(duì)各種維生素最常用的是他們的俗名，例如：視目前對(duì)各種維生素最常用的是他們的俗名，例如：視 黃醇、抗壞血酸、生物素等黃醇、抗壞血酸、生物素等. . 6.1.1 6.1.1 概述概

3、述 Introduction 維生素維生素 脂溶性：脂溶性： 水溶性：水溶性： 維生素維生素A A、D D、E E、K K 維生素維生素B B族和維生素族和維生素C C 6.1.1 6.1.1 概述概述 維生素的功能維生素的功能 輔酶或輔酶前體輔酶或輔酶前體: :如煙酸如煙酸, ,葉酸等葉酸等 抗氧化劑抗氧化劑: V: VE E, V, VC C 遺傳調(diào)節(jié)因子遺傳調(diào)節(jié)因子: V: VA A, V, VD D 某些特殊功能某些特殊功能: V: VA A- -視覺功能視覺功能 V VC C- -血管彈性血管彈性 1. 維生素A （1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 6.1.2 脂溶性維生素脂溶性維生素 (2)(2)穩(wěn)

4、定性穩(wěn)定性 無(wú)無(wú)O O2 2，120120，保持，保持12h12h仍很穩(wěn)定仍很穩(wěn)定 有有O O2 2時(shí)，加熱時(shí)，加熱4h4h即失活即失活 紫外線，金屬離子，紫外線，金屬離子，O O2 2均會(huì)加速其氧化均會(huì)加速其氧化 氧化酶可導(dǎo)致分解氧化酶可導(dǎo)致分解 對(duì)堿穩(wěn)定對(duì)堿穩(wěn)定 維生素維生素A對(duì)氧、氧化劑、脂肪氧化對(duì)氧、氧化劑、脂肪氧化 酶等因素較敏感，光照可以加速它的氧酶等因素較敏感，光照可以加速它的氧 化。化。 在加熱、堿性條件和弱酸性條件下在加熱、堿性條件和弱酸性條件下 較穩(wěn)定，但在無(wú)機(jī)酸條件下不穩(wěn)定較穩(wěn)定，但在無(wú)機(jī)酸條件下不穩(wěn)定 （3） 功能 維生素維生素A一般是由天然物中分離而得。一般是由天然物

5、中分離而得。 維生素維生素A具有促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育與繁殖，延長(zhǎng)壽具有促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育與繁殖，延長(zhǎng)壽 命，維持人的視力正常，維護(hù)上皮組織結(jié)構(gòu)命，維持人的視力正常，維護(hù)上皮組織結(jié)構(gòu) 的完整和健全等生理功能。的完整和健全等生理功能。 (4)VA缺乏癥缺乏癥 Infectious Diseases Night Blindness Rough, bumpy, dry skin (5)食物來源食物來源（Food Sources of Vitamin A） Food Colors Carotenoids Chlorophyll 2.維生素維生素D （1）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 麥角鈣化醇麥角鈣化醇膽鈣化醇膽鈣化醇 2.維生素維生素

6、D （2）穩(wěn)定性）穩(wěn)定性 對(duì)熱，堿較穩(wěn)定，但光照和氧氣存在下對(duì)熱，堿較穩(wěn)定，但光照和氧氣存在下 會(huì)迅速破壞。會(huì)迅速破壞。 （3）功能）功能 維持血液中鈣水平的恒定維持血液中鈣水平的恒定 骨的生長(zhǎng)和重建骨的生長(zhǎng)和重建 對(duì)骨、腎和小腸產(chǎn)生作用以影響血液中鈣對(duì)骨、腎和小腸產(chǎn)生作用以影響血液中鈣 的水平。的水平。 活性形式活性形式 （4）VD缺乏癥缺乏癥 佝僂病佝僂病 骨質(zhì)疏松癥骨質(zhì)疏松癥 維生素D對(duì)鈣在骨中的沉積是必需的 （5）食物來源）食物來源 動(dòng)物性食品動(dòng)物性食品 強(qiáng)化牛奶強(qiáng)化牛奶 魚肝油魚肝油 日照日照 3.維生素維生素E （1）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 單線 態(tài)氧 抗氧化 （2）穩(wěn)定性）穩(wěn)定性 VE極易受分

7、子氧和自由基氧化，因此可以極易受分子氧和自由基氧化，因此可以 充當(dāng)抗氧化劑和自由基清除劑充當(dāng)抗氧化劑和自由基清除劑 VE對(duì)氧、氧化劑、強(qiáng)堿均不穩(wěn)定對(duì)氧、氧化劑、強(qiáng)堿均不穩(wěn)定 在食品的加工，包裝，貯藏過程中，在食品的加工，包裝，貯藏過程中， VE會(huì)大量損失。會(huì)大量損失。 （機(jī)械作用損失，氧化作用損失）（機(jī)械作用損失，氧化作用損失） （3）VE的功能的功能 強(qiáng)效抗氧化劑 機(jī)體對(duì)抗自由基的主要屏障 具有預(yù)防LDL的氧化和延緩心臟疾病的產(chǎn)生 預(yù)防衰老和 Parkinsons disease的加劇 （4）VE 缺乏癥缺乏癥 紅細(xì)胞溶血 嬰兒早產(chǎn)，溶血性貧血 神經(jīng)肌肉功能障礙時(shí)間延 長(zhǎng) 肌肉萎縮癥 纖維囊

8、性乳房疾病 間歇性跛行 4. 維生素K 維生素分為二維生素分為二 大類，一類是脂溶性大類，一類是脂溶性 維生素，即從綠色植維生素，即從綠色植 物中提取的維生素物中提取的維生素1 和從微生物中提取的和從微生物中提取的 維生素維生素2。另一類是。另一類是 水溶性的維生素，由水溶性的維生素，由 人工合成即維生素人工合成即維生素K3 最重要的是維生素最重要的是維生素1 和和2。 維生素主要生理功能維生素主要生理功能 維生素控制血液凝結(jié)。維生素是四種維生素控制血液凝結(jié)。維生素是四種 凝血蛋白（凝血酶原、轉(zhuǎn)變加速因子、抗凝血蛋白（凝血酶原、轉(zhuǎn)變加速因子、抗 血友病因子和司徒因子）在肝內(nèi)合成必不血友病因子和

9、司徒因子）在肝內(nèi)合成必不 可少的物質(zhì)。可少的物質(zhì)。 缺乏維生素會(huì)延遲血液凝固；引起新生缺乏維生素會(huì)延遲血液凝固；引起新生 兒出血病。兒出血病。 6.1.3 水溶性維生素水溶性維生素 The Water-soluble vitamin 水溶性維生素概述水溶性維生素概述 溶于水溶于水 通常容易排泄通常容易排泄 烹調(diào)過程中易損失烹調(diào)過程中易損失 具有輔酶的功能具有輔酶的功能 參與能量代謝參與能量代謝 50-90% 的的 B簇維生素通簇維生素通 過吸收獲得過吸收獲得 常發(fā)生缺乏癥常發(fā)生缺乏癥 1. 維生素維生素VC (Ascorbic Acid) （1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) （2）降解模式）降解模式（Mode

10、of Degradation） （3）影響）影響VC降解的因素降解的因素 O O2 2濃度及催化劑濃度及催化劑 催化氧化時(shí)催化氧化時(shí), ,降解速度正比與降解速度正比與 氧氣的濃度氧氣的濃度 非催化氧化時(shí)非催化氧化時(shí), ,降解速度與氧降解速度與氧 氣的濃度無(wú)正比關(guān)系氣的濃度無(wú)正比關(guān)系, ,當(dāng)當(dāng)PO2PO2 0.4atm0.4atm，反應(yīng)趨于平衡，反應(yīng)趨于平衡. . 有催化劑時(shí)有催化劑時(shí), ,氧化速度比自動(dòng)氧化速度比自動(dòng) 氧化快氧化快2-32-3個(gè)數(shù)量級(jí)個(gè)數(shù)量級(jí), ,厭氧時(shí)厭氧時(shí), , 金屬離子對(duì)氧化速度無(wú)影響金屬離子對(duì)氧化速度無(wú)影響. . 糖糖, ,鹽及其它溶液濃度鹽及其它溶液濃度高時(shí)可減少溶解

11、氧高時(shí)可減少溶解氧, , 使氧化速度減慢使氧化速度減慢; ;半胱氨酸半胱氨酸, ,多酚多酚, ,果膠等對(duì)果膠等對(duì) 其有保護(hù)作用其有保護(hù)作用. . pHpH值值: :V VC C在酸性溶液在酸性溶液(pH(pH4)4)中較穩(wěn)定中較穩(wěn)定, ,在中在中 性以上的溶液性以上的溶液(pH(pH7.6)7.6)中極不穩(wěn)定中極不穩(wěn)定. . 溫度及溫度及AW:AW:結(jié)晶結(jié)晶V VC C在在100100不降解，而不降解，而V VC C水溶水溶 液易氧化，隨液易氧化，隨TT，VcVc降解降解；AWAW，VcVc降降 解解。 許多酶許多酶如多酚氧化酶，如多酚氧化酶，V VC C氧化酶，氧化酶，H H2 2O O2

12、2酶，酶， 細(xì)胞色素氧化酶等可加速細(xì)胞色素氧化酶等可加速V VC C的氧化降解。的氧化降解。 食品中的其它成分如花青素，黃烷醇，食品中的其它成分如花青素，黃烷醇， 及多羥基酸如蘋果酸，檸檬酸，聚磷酸等及多羥基酸如蘋果酸，檸檬酸，聚磷酸等 對(duì)對(duì)V VC C有保護(hù)作用，有保護(hù)作用，亞硫酸鹽亞硫酸鹽對(duì)其也有保護(hù)作對(duì)其也有保護(hù)作 用。用。 （4）VC的功能的功能（Functions of Vitamin C） 還原劑還原劑 (antioxidant) 促進(jìn)鐵的吸收促進(jìn)鐵的吸收 免疫功能免疫功能 預(yù)防癌癥預(yù)防癌癥 促進(jìn)膠原合成促進(jìn)膠原合成 (5)缺乏癥缺乏癥（Deficiency of Vitamin

13、C） 壞血癥（壞血癥（Scurvy）（ 20-40 d缺乏缺乏 ） 疲勞、針尖狀出血癥疲勞、針尖狀出血癥 Collagen Synthesis (6)食物來源食物來源（Food Sources of Vitamin C） Citrus fruits Potatoes Green peppers Cauliflower Strawberries Romaine lettuce Spinach 2.維生素維生素VB1 thiamin Contains sulfur and nitrogen group Destroyed by alkaline and heat Coenzyme: Thiamin

14、 pyrophosphate (TPP) （1）穩(wěn)定性和特性）穩(wěn)定性和特性 具有酸具有酸- -堿性質(zhì)堿性質(zhì) 對(duì)熱非常敏感對(duì)熱非常敏感, ,在堿性介質(zhì)中加熱易分解在堿性介質(zhì)中加熱易分解. . 能被能被VB1VB1酶降解酶降解, ,同時(shí)同時(shí), ,血紅蛋白和肌紅蛋白血紅蛋白和肌紅蛋白 可作為降解的非酶催化劑可作為降解的非酶催化劑. . 對(duì)光不敏感對(duì)光不敏感, ,在酸性條件下穩(wěn)定在酸性條件下穩(wěn)定, ,在堿性及在堿性及 中型介質(zhì)中不穩(wěn)定中型介質(zhì)中不穩(wěn)定. . 其降解受其降解受AWAW影響極大影響極大, ,一般在一般在AWAW為為0.5-0.650.5-0.65 范圍降解最快范圍降解最快. . 硫胺素和脫

15、羧輔酶降解速率與硫胺素和脫羧輔酶降解速率與pH的關(guān)系的關(guān)系 早餐谷物食品在早餐谷物食品在4545貯藏條件下硫胺素的降解速率貯藏條件下硫胺素的降解速率 與體系中水分活度的關(guān)系與體系中水分活度的關(guān)系 （2）降解性）降解性 Degradation 兩環(huán)間亞甲基易與強(qiáng)親核試劑反應(yīng)。兩環(huán)間亞甲基易與強(qiáng)親核試劑反應(yīng)。 與亞硝酸鹽反應(yīng)與亞硝酸鹽反應(yīng), ,使使V VB1 B1失活 失活. . 在堿性條件下易降解在堿性條件下易降解, ,其降解機(jī)制為其降解機(jī)制為: : 4）VB1缺乏癥缺乏癥 維生素維生素B1B1在機(jī)體內(nèi)參加糖的代謝，它對(duì)在機(jī)體內(nèi)參加糖的代謝，它對(duì) 維持正常的神經(jīng)傳導(dǎo)，以及心臟、消化系統(tǒng)的維持正常

16、的神經(jīng)傳導(dǎo)，以及心臟、消化系統(tǒng)的 正?；顒?dòng)具有重要的作用。正常活動(dòng)具有重要的作用。 缺乏維生素缺乏維生素B1B1易患腳氣病或多發(fā)性神經(jīng)易患腳氣病或多發(fā)性神經(jīng) 炎，產(chǎn)生肌肉無(wú)力、感覺障礙、神經(jīng)痛、影響炎，產(chǎn)生肌肉無(wú)力、感覺障礙、神經(jīng)痛、影響 心肌和腦組織的結(jié)構(gòu)和功能，并且還會(huì)引起消心肌和腦組織的結(jié)構(gòu)和功能，并且還會(huì)引起消 化不良、食欲不振、便秘等病癥?；涣?、食欲不振、便秘等病癥。 （5）食物來源）食物來源 Food Sources of Thiamin Wide variety of food White bread, pork, hot dogs, luncheon meat, cold c

17、ereal Enriched grains/ whole grains Thiaminase found in raw fish （6）易缺人群）易缺人群 Who is at Risk For Deficiency? Poor Alcoholics Elderly Diet consisting of highly processed foods 3.維生素維生素VB2 Riboflavin （1）VB2的特性的特性（Properties of VB2） 對(duì)熱穩(wěn)定，對(duì)酸和中性對(duì)熱穩(wěn)定，對(duì)酸和中性pHpH也穩(wěn)定也穩(wěn)定, ,在在120 120 加熱加熱6h6h僅少量破壞。僅少量破壞。 在堿性條件下

18、迅速分解。在堿性條件下迅速分解。 在光照下轉(zhuǎn)變?yōu)楣恻S素和光色素在光照下轉(zhuǎn)變?yōu)楣恻S素和光色素, ,并產(chǎn)生并產(chǎn)生 自由基自由基, ,破壞其它營(yíng)養(yǎng)成分產(chǎn)生異味破壞其它營(yíng)養(yǎng)成分產(chǎn)生異味, ,如牛如牛 奶的日光臭味即由此產(chǎn)生。奶的日光臭味即由此產(chǎn)生。 （2）缺乏癥）缺乏癥（Deficiency of Riboflavin） Ariboflavinosis Glossitis, cheilosis, seborrheicdermatitis, stomatitis, eye disorder, throat disorder, nervous system disorder Occurs within 2

19、 months Usually in combination with other deficiencies GlossitisVB2缺乏癥缺乏癥- “花舌頭花舌頭”或或“地圖地圖 舌舌” （3）易缺人群）易缺人群 （Who is at Risk For Deficiency?） Rare Low milk/dairy intake Alcoholics Long term phenobarbitaluse （4）食物來源）食物來源（Food Sources of Riboflavin） Milk/products Enriched grains Liver Oyster Brewers ye

20、ast Sensitive to uvradiation (sunlight) Stored in paper, opaque plastic containers 6.1.4 維生素在加工和貯藏中的變化維生素在加工和貯藏中的變化 原料對(duì)食品加工中維生素含量的影響原料對(duì)食品加工中維生素含量的影響 植物在不同采收期維生素含量不同植物在不同采收期維生素含量不同 采收和屠在后，內(nèi)源性酶會(huì)分解維生素。采收和屠在后，內(nèi)源性酶會(huì)分解維生素。 加工前處理對(duì)食品中維生素含量的影響加工前處理對(duì)食品中維生素含量的影響 浸提，切碎，研磨等均會(huì)造成維生素的損浸提，切碎，研磨等均會(huì)造成維生素的損 失。失。 小麥出粉率與

21、面粉中維生素保留比例之間的關(guān)系小麥出粉率與面粉中維生素保留比例之間的關(guān)系 3. 3. 熱燙和熱加工造成熱燙和熱加工造成 維生素?fù)p失溫度越高維生素?fù)p失溫度越高 損失越大，加熱時(shí)間損失越大，加熱時(shí)間 越長(zhǎng)，損失越多；加越長(zhǎng)，損失越多；加 熱方式不同，損失不熱方式不同，損失不 同；脫水干燥方式對(duì)同；脫水干燥方式對(duì) 其保存率也有較大影其保存率也有較大影 響。響。 豌豆加工中抗壞血酸的保存率豌豆加工中抗壞血酸的保存率 4. 4. 產(chǎn)品貯藏中維生素的損失產(chǎn)品貯藏中維生素的損失 水分活度，包裝材料及貯藏條件對(duì)維水分活度，包裝材料及貯藏條件對(duì)維 生素的保存率都有重要影響。在相當(dāng)于單生素的保存率都有重要影響。在

22、相當(dāng)于單 分子層水的分子層水的AWAW下下,Vit,Vit很穩(wěn)定很穩(wěn)定, ,而在多分子層而在多分子層 水范圍內(nèi)水范圍內(nèi), ,隨隨AW,VitAW,Vit降解速度降解速度. 5. 5. 加工中化學(xué)添加物和食品成分的影響加工中化學(xué)添加物和食品成分的影響 氯氣，次氯酸離子，二氧化氯等具有強(qiáng)反應(yīng)氯氣，次氯酸離子，二氧化氯等具有強(qiáng)反應(yīng) 性，可以維生素發(fā)生親核取代，雙鍵加成和氧化性，可以維生素發(fā)生親核取代，雙鍵加成和氧化 反應(yīng)。反應(yīng)。 二氧化硫和亞硫酸鹽有利于二氧化硫和亞硫酸鹽有利于VCVC的保存，但會(huì)的保存，但會(huì) 與硫胺素和比多醛反應(yīng)。亞硝酸鹽可造成與硫胺素和比多醛反應(yīng)。亞硝酸鹽可造成VB1VB1的破的

23、破 壞。壞。 一般而言，氧化性物質(zhì)會(huì)加速一般而言，氧化性物質(zhì)會(huì)加速VCVC，胡蘿卜素，胡蘿卜素， 葉酸等的氧化，而還原性物質(zhì)會(huì)保護(hù)這些維生素，葉酸等的氧化，而還原性物質(zhì)會(huì)保護(hù)這些維生素， 有機(jī)酸有利于有機(jī)酸有利于VCVC和和VB1VB1的保存率，堿性物質(zhì)則會(huì)降的保存率，堿性物質(zhì)則會(huì)降 低低VCVC，VB1VB1，泛酸等的保存率。，泛酸等的保存率。 6.2 6.2 礦物質(zhì)概述礦物質(zhì)概述 Introduction of minerals 6.2.1 6.2.1 礦物質(zhì)概述礦物質(zhì)概述 Definition： elements other than C,H,O and N that are prese

24、nt in foods Function: 是構(gòu)成生物體的組成部分。是構(gòu)成生物體的組成部分。 維持生物體的滲透壓。維持生物體的滲透壓。 維持機(jī)體的酸堿平衡。維持機(jī)體的酸堿平衡。 酶的活化劑。酶的活化劑。 對(duì)食品的感官質(zhì)量有重要作用對(duì)食品的感官質(zhì)量有重要作用 Classification: Major: Ca,Mg,P,K,Na,Cl,et al. Essential trace: Fe,Cu,Zn,I,et al. Harmful: Pb,Cd,Hg,et al. Factors that influence Mineral Bioavailability Chemical form and

25、soluble：e.g Fe3+難溶，不利吸收，而難溶，不利吸收，而Fe2+易于吸收。易于吸收。 Mineral-mineral interaction： 如鐵過多會(huì)抑制如鐵過多會(huì)抑制Zn，Mn的吸收的吸收 Redox activity of food compents： 如如VC有利于有利于Fe的吸收，的吸收，VD，Pr促進(jìn)促進(jìn)Ca的吸收。的吸收。 6.2.2 礦物質(zhì)在食品加工和貯藏中的變化礦物質(zhì)在食品加工和貯藏中的變化 1. 1. 一般加工對(duì)其含量的影響一般加工對(duì)其含量的影響: :礦物質(zhì)在接礦物質(zhì)在接 工中不會(huì)因?yàn)楣鉄幔醯纫蛩囟纸?，但工中不?huì)因?yàn)楣鉄幔醯纫蛩囟纸?，?加工會(huì)改變其生

26、物利用性。如，精制，烹加工會(huì)改變其生物利用性。如，精制，烹 調(diào)，溶水等會(huì)使其含量下降。調(diào)，溶水等會(huì)使其含量下降。 2. 2. 加工時(shí)因容器帶入會(huì)使其含量增加如鐵加工時(shí)因容器帶入會(huì)使其含量增加如鐵 鍋炒菜等。鍋炒菜等。 3. 3. 加工后生物有效性提高如面粉發(fā)酵后生加工后生物有效性提高如面粉發(fā)酵后生 物有效性提高物有效性提高30-35%30-35%。 幾個(gè)概念幾個(gè)概念(several definition)(several definition) 復(fù)原復(fù)原(Restotation)： 添加營(yíng)養(yǎng)素使其恢復(fù)到原有的組成。添加營(yíng)養(yǎng)素使其恢復(fù)到原有的組成。 強(qiáng)化強(qiáng)化(Fortification)： 添加一種或多種營(yíng)養(yǎng)素，使其成為一種優(yōu)添加一種或多種營(yíng)養(yǎng)素，使其成為一種優(yōu) 良的營(yíng)養(yǎng)素來源。良的營(yíng)養(yǎng)素來源。 增補(bǔ)增補(bǔ)(