第二章礦物質

1、第二章第二章 礦物質礦物質學習目標 1明確礦物質的分類、存在，了解影響食品及其原料中礦物質的因素。 2理解礦物質的性質對食品品質的影響。 3了解礦物質的生物有效性及其影響因素。 4了解礦物質在人體內代謝的一般過程。 5基本掌握本章學習的幾種重要礦物質的存在、性質、代謝特點。第一節(jié)礦物質的分類與存在 概念：是構成機體組織和維持正常生理功能所必需的，但不能提供能量,除去C、H、O、N四種構成水分 和有機物質的元素以外，其他元素統(tǒng) 稱為礦物質成分。 在人和動物體內，礦物質總量不超過體重的4%5%，但卻是不可缺少的成分。一、礦物質的分類 分類常量元素：K Na Ca Mg F S P 碳酸鹽等 必需營

2、養(yǎng)元素：Fe Cu I Co Mn Zn微量元素： 非營養(yǎng)非毒性元素：Al B Ni Sn Cr 非營養(yǎng)有毒性元素：Hg Pb As Cd Sr一、礦物質的分類 1根據礦物質在人體內的含量和人體對膳食中礦物質的需要量進行分類 據此，將礦物質分為常量元素和微量元素。其中人體內含量在O01以上，人體日需要量在100mg以上的元素，稱為常量元素(大量元素)，如鈣、磷、鎂、鉀、鈉、氯等。 人體內含量和日需要量皆低于上述值的元素則稱為微量元素(痕量元素)，如鐵、碘、鋅、銅等。2根據礦物質與人體營養(yǎng)需要的關系分類 必需元素、非必需元素和作用尚未確定的元素、有毒元素幾類。 必需元素：是指這類元素正常存在于機

3、體的健康組織中，對機體自身的健康起著重要作用，缺乏它可使機體的組織或功能出現(xiàn)異常。 按照必需元素在人體內的存在量和每日需要量，將其分為必需常量元素和必需微量元素。必需常量元素主要包括鈣、磷、鈉、鉀、氯、鎂幾種。3根據礦物質與人體營養(yǎng)需要的關系分類 非必需元素和作用尚未確定的元素是指對人體代謝元影響，或目前尚未發(fā)現(xiàn)影響的元素， 如溴(Br)、銣(Rb)、鋇(Ba)等。 有毒元素是指在正常情況下，吸收以后妨礙及破壞人體正常代謝功能的礦物質元素，在食品中有毒元素以鉛(Pb)最為常見。 應當說明的是，機體對各種礦物質都有一個耐受劑量。某些元素，尤其是微量元素，即便是必需的，當攝人過量時也會對機體產生危

4、害；而某些有毒元素，在其遠小于中毒劑量范圍之內對人體是安全的。4根據代謝后的酸堿性分類 根據食物中的礦物質在體內代謝后產物的酸堿性，將礦物質分為酸性礦物質 (如氯、硫、磷、碘等)和堿性礦物質(如鉀、鈣、鈉、鎂等)。 常量元素人體中含量占體重0.01%以上，每人每日膳食需要量在100mg以上的元素鉀、鈉、鈣、鎂、硫、磷、氯微量元素指在人體中的某些化學元素的存在數(shù)量極少，含量低于體重的萬分之一（0.01%） 必需：鐵、碘、鋅、硒、銅、氟、鉻、錳、鉬、鈷 可能必需：鎳、硅、硼、礬有潛在毒性，但低劑量可能有功用：鉛、鎘、汞、砷、鋁、錫、鋰5.礦物質在體內分布極不均勻 鈣、磷主要存在于骨骼和牙齒中 鐵集

5、中在紅細胞 碘主要在甲狀腺 鈷主要在造血器官 鋅主要在肌肉組織6.礦物質缺乏的主要因素 地球環(huán)境中各種元素的分布不平衡 食物中含有天然存在的礦物質拮抗物 食物加工過程中造成礦物質的損失 攝入量不足或不良飲食習慣 生理上有特殊營養(yǎng)需求的人群7.礦物質的來源植物性食品 水果：K含量高，大部分與有機物結合,或是有機物 的組成部分,常以磷酸鹽,草酸鹽的形式存在. 豆類：礦物質含量最豐富,K, P, Fe, Mg, Zn, Mn等含量均較高，其中P主要以植酸鹽形式存在。 谷物:礦物質含量相對較少，主要存在于種子外皮。7.礦物質的來源動物性食品肉類：Na, K, Fe, P ,Mn 含量較高,Cu,Co,

6、Zn, 等也有少量，以可溶性氯化物磷酸鹽， 碳酸鹽形式存在或與蛋白質結合。牛乳：主要含Ca,也含有少量K, Na, Mg, P,Cl, S等。蛋類：含人體所需的各類礦物質。二、礦物質的存在 礦物質中的一價離子都以可溶性鹽的形式存在，如K+、Na+、Cl-等；多價離 子則以離子、不溶性鹽和膠體溶液的形式存在，而且這幾種形式之間可以相互轉 化，可以用下面的方式表示這種存在形式 多價離子 不溶性鹽 膠體溶液 .二、礦物質的存在 在肉、乳中的礦物質常以多價離子形式存在。 另外，各種化合價的礦物質在生命體中基本上都與有機物質如蛋白質等形成螯 合物，這種結合方式有利于礦物質保持穩(wěn)定以及在器官、組織間的輸送

7、。 知識拓展1.礦物質的存在狀態(tài) 溶解狀態(tài) :有些常量元素，尤其是單價的 。（K、Na、SO42-） 膠態(tài)形式 ：游離的、溶解的、非離子化。（多價離子 ） 螫合狀態(tài) ：金屬元素 （鈷元素）2.礦物質的存在形式 大多數(shù)以無機鹽形式存在 少量參與有機物的組成（如S，P， Fe） 金屬離子多以螯合物形式存在于食品中 3.礦物質的特點體內不能合成，必須從食物或水中攝??；體內分布及不均，同一元素在不同機體組織器官中含量差異很大；鈣磷鐵它們之間存在協(xié)同或者拮抗作用；鎂鈣某些微量元素在內體雖需要很少，但其生理劑量中與中毒劑量范圍較窄，攝入過多易產生毒性作用。硒中毒：患者頭暈、頭痛、無力、嗜睡、惡心、嘔吐、腹

8、瀉，呼吸和汗液有蒜臭味，上呼吸道和眼結膜有刺激癥狀、手指震顫以及肝腫大等表現(xiàn)。缺硒：克山病和大骨節(jié)病與缺少硒有密切關系，主要侵犯心臟 ，肌肉綜合癥。4動物性食品原料中的礦物質 肉類中礦物質的含量一般為O812，主要有鈣、磷、鐵、鈉、鉀、鎂、 硫等。幾種肉類中礦物質含量如表21所示。 各種畜禽肉中的礦物質含量并沒有很大的差異，同一種類、不同部位的礦物質 含量的差異也很小。具體說來，瘦肉要比脂肪組織含有更多的礦物質，肉中鐵含量 與屠宰放血程度有關，鈉與氯的含量常因鹽漬或干制處理而增多。 4動物性食品原料中的礦物質 蛋類物質含有的礦物質主要為鈣、磷、鐵，尤其是鐵，蛋黃中含量更高，而且 能夠全部被吸收

9、。 乳中的礦物質主要有磷、鈣、鎂、氯、鈉、硫、鉀等，此外還有一些微量元素。牛乳中的礦物質含量隨泌乳期以及個體健康狀態(tài)等因素而異。 各類水產品中的礦物質含量我們在“主要食品原料的一般化學組成與組織變化特點” 5植物性食品原料中的礦物質 玉米子粒中的礦物質約80存在于胚部，主要是鈣、磷、鐵、硒、鎂、鉀、鋅等，但是，除了鈣以外含量均很少。 馬鈴薯含有的礦物質以鉀為多，其次有鈣、鎂、硫、磷、硅、鈉及鐵等。 大豆中的礦物質含量為4o45，其中鈣的含量較高，每100g大豆含鈣約為376mg，其他如磷、鉀、鎂、鐵等的含量也較高，另外還含有鈉、錳、鋅鋁、銅等礦物質。但是，由于大豆中也含有植酸，能和鈣、鎂等離子

10、形成配合物，嚴重影響機體對鈣、鎂的吸收。 5植物性食品原料中的礦物質 花生中礦物質含量約占3，富含難以從其他食物中獲取的銅、鎂、鉀、鈣、 鋅、鐵、硒、碘等元素。 蔬菜、水果中含有豐富的鉀、鈣、鎂、鐵以及磷等礦物質。 海藻最重要的營養(yǎng)價值是富含礦物質。海藻干物質中含有1030礦物質。 此外，海帶中含有重要的營養(yǎng)礦物成分碘，其他海藻中含量也較多。海藻中碘的存 在形式為無機和有機兩種，但由于有機碘用水抽提大部分喪失，故以無機態(tài)的占一大半。6食用菌類食品原料中的礦物質 食用菌中含有人體必需的多種礦物質元素，其中鉀、磷的含量最高，其次是鈣 和鐵，它們以硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽的形式存在，或者以與有機物結合

11、的鹽類的 形式存在，比較穩(wěn)定，在儲藏和加工過程中變化較少三、礦物質的生理功能 (1)構成人體組織：鈣、磷、鎂是骨骼和牙齒的重要成分，磷、硫是構成體內某些蛋白質的成分。 (2)維持組織細胞的滲透壓：鈉、鉀、氯等與蛋白質共同維持各種組織的滲透壓，在體液移動和貯留中起著重要作用。三、礦物質的生理功能 (3)維持機體的酸堿平衡：硫、磷、氯等酸性離子與鈣、鎂、鉀、鈉等堿性離子的適當配 合，調節(jié)著體內的酸堿平衡。 (4)維持神經和肌肉的興奮性以及細胞膜的通透性： 一定比例的鉀、鈉、鈣、鎂離子的適 當配合，是維持神經、肌肉興奮性和細胞通透性的必要條件。三、礦物質的生理功能 (5)構成體內的生理活性物質：如血

12、紅蛋白和細胞色素酶系中的鐵、甲狀腺中的碘、單胺氧化酶中的銅以及谷胱甘肽過氧化物酶中的硒等。 (6)構成酶系統(tǒng)的活化劑： 如氯離子對唾液淀粉酶、鹽酸對胃蛋白酶，鎂離子對氧化磷酸酶類等。四、影響食品及其原料中礦物質成分的因素 1影響動物性食品原料礦物質成分的因素 由于動物體內存在著平衡機制，它能調節(jié)組織中必需營養(yǎng)素的濃度，所以動物 性食品中礦物質濃度變化較小。一般情況下，動物飼料的變化僅對肉、乳和蛋中礦 物質濃度產生很小的影響。2影響植物性食品原料礦物質成分的因素 植物生長過程中，從土壤中吸取水和必需的礦物質營養(yǎng)素，因此植物可食部分 的最終成分受土壤的肥力、植物的遺傳和它們生長環(huán)境的影響和控制。同

13、一品種植 砌的礦物質含量都可能因生長在不同的地區(qū)而發(fā)生很大的變化。3加工對食品中礦物質成分的影響 食品中的礦物質總的來說比較穩(wěn)定，它們對熱、光、氧化劑、酸、堿的影響不 像維生素和氨基酸那樣敏感，一般加工也不會因這些因素而大量損失，但有些加工 方法會影響食物中礦物質的含量和可利用性。 導致食品中礦物質損失的最重要因素是谷物的碾磨。在加工精白米精白面時 容易將濃集礦物質的胚芽和麩皮除去，導致礦物質的嚴重損失。加工精度越高，損 失的礦物也越多3加工對食品中礦物質成分的影響 大豆在加工過程中不會損失大量的微量元素，而且某些微量元素如鐵、鋅、硒等還可能得到濃縮。因為大豆蛋白質經過深度加工后提高了蛋白質的

14、含量，這些礦物質成分可能結合在蛋白質分子上。其他如錳、銅、鉬和碘等礦物質則變化不大 瀝濾或物理分離會損失部分礦物質。如在乳酪加工中，鈣也隨著乳清的分離而流失，且生產條件對鈣的留存量影響較大。由于某些礦物質能溶于水，因此水煮食物時會有一些礦物質流失，蒸的加工方法則可減輕這方面的損失。 4礦物質的強化 在食品中補充某些缺少的或特需的營養(yǎng)成分稱為食品的強化。 在食品中添加礦物質必須遵循有關的法規(guī)，注意礦物質元素攝人的安全劑量。 同時，被添加的礦物質在食品中的穩(wěn)性，以及與食品中其他組分相互作用可能產生的不良后果等問題必須得到妥善解決。食品中礦物質的分析食品中礦物質的分析總灰分的測定總灰分的測定 Foo

15、dFood物料物料 500-600500-600 灰化灰化灼燒后殘留物灼燒后殘留物 總灰分總灰分 水溶性灰分：氧化物及可溶性鹽類水溶性灰分：氧化物及可溶性鹽類總灰分總灰分 水不溶性灰分：泥沙，水不溶性灰分：泥沙，F(xiàn)eFe，AlAl氧化物，氧化物， 堿土金屬，堿性磷酸鹽堿土金屬，堿性磷酸鹽 酸不溶性灰分：泥沙及酸不溶性灰分：泥沙及SiOSiO2 2 第二節(jié) 礦物質的性質及其對食品品質的影響 一、礦物質的主要性質 微量元素不會因酸堿處理，接觸空氣、 氧氣或光線等情況而損失，但加工方法會影響到食物礦物質的含量和可利用性。1礦物質的酸堿性 食品中的非金屬元素如P、S、C1等，在人體內氧化后生成含陰離子

16、的酸根如 Po：一、so三一等，含有這類元素的礦物質我們說它們呈酸性。 食品中的金屬元素如Na、K、Ca、Mg等，在人體內氧化后生成帶陽離子的堿 性氧化物如Na2 0、K2 0、CaO、MgO等，含有這類元素的礦物質我們說它們呈 堿性。 2礦物質的氧化還原性 微量元素以不同的化合價狀態(tài)(簡稱價態(tài))存在，在一定條件下各種價態(tài)之 間可以相互轉化，同時伴隨著氧(或者電荷)的轉移，因此說它們具有氧化還 原件。二、礦物質的性質對食品酸堿性的影響 食物的酸堿度實際是指將lOOg食物灼燒后得到的灰分溶于水，用01 moLL酸或堿中和時所消耗酸液或堿液的體積(mL)，以“+”表示堿度，以“一表示酸度。 含酸性

17、礦物質元素的食物，易使體液偏酸性，我們將這類食物稱為酸性食物。含堿性礦物質元素的食物，易使體液偏堿性，我們將這類食物稱為堿性食物。 酸性食物 糖類、蛋白質及脂肪的食物多為酸性。如：谷類、肉類、魚貝類、蛋類、黃油及干酪等。糖類、蛋白質和脂類在體內氧化成C02和H2 O,為揮發(fā)性酸或不固定酸。一般狀態(tài)下，成人體內每天可以生成300400L C02。糖類、蛋白質、脂類和核酸在分解代謝中還產生一些有機酸(如乳酸)和無機酸(如磷酸)。不能由肺呼出，過量時必須由腎臟排出體外，所以將這些酸稱為非揮發(fā)件酸或固定酸從食物中也可以直接得到一些酸性食物，如醋酸、檸檬酸等。但這些外源性酸性物質數(shù)量很少，所以不是體內酸

18、性物質的主要來源。 酸性食品酸性食品 ：含有非金屬元素磷、硫、氯較：含有非金屬元素磷、硫、氯較多的食物，在體內氧化后生成帶陰離子的多的食物，在體內氧化后生成帶陰離子的酸根如酸根如PO43-，Cl-，SO42-等，需要堿性物等，需要堿性物質去中和，故在生理上稱為質去中和，故在生理上稱為，如肉，魚，如肉，魚，禽，蛋以及糧谷類。禽，蛋以及糧谷類。堿性食物 堿性食物主要有蔬菜、水果、薯類、大豆、牛奶等。值得指出的是水果等食物雖然帶有酸味，但其酸味物質(有機酸)在體內代謝后生成C02和H2 O排出體外留下帶陽離子的堿性元素，所以水果應屬堿性食物。 由上面的講解可以看出，根據酸堿性不同將食物分為酸性食物和

19、堿性食物，這種劃分與食物本身在化學上呈現(xiàn)的酸堿性不同，它指的是食物被消化吸收、進入血液，送往各組織器官以后在生理上呈現(xiàn)的酸性或堿性。所以，食物中含有的酸性元素和堿性元素對食物的酸堿性起決定作用。 堿性食品堿性食品 ：含有金屬元素鉀、鈉、鈣、鎂：含有金屬元素鉀、鈉、鈣、鎂較多的食物，在體內氧化成帶陽離子的堿較多的食物，在體內氧化成帶陽離子的堿性氧化物，故在生理上稱為性氧化物，故在生理上稱為，如果蔬，豆，如果蔬，豆類等。類等。成酸與成堿食物 以每100g食物灼燒后得到的灰分中和時所需0.1mol/L氫氧化鈉或0.1mol/L鹽酸的毫升數(shù)來表示。 凡是體內含有較多的Na、K、Mg等金屬陽離子，則在體

20、內呈堿性，如大多數(shù)水果，蔬菜、大豆等。凡含有非金屬元素磷、硫、氯較多的食物，它們在生理上叫酸性食物，如肉、魚、禽、蛋以及糧谷類。也有些食物不影響體內酸堿性，如糖、脂肪。成酸與成堿食物健康人血漿保持在pH7.357.45之間，低于或高于時就會發(fā)生中毒，危及生命。所以在飲食中必須注意酸性和堿性食品的適當搭配，尤其應控制酸性食品的比例。這樣就能保持生理上的酸堿平衡，防止酸中毒。 請指出下列食品的的屬類 成酸:肉、魚、禽、蛋、糧谷類 成堿:甘薯、蘿卜海帶、大多數(shù)水果、蔬菜、 大豆、 中性:純凈的糖、脂肪、酸堿平衡 人體體液的pH在7374，正常情況下人體自身可保持體掖酸堿平衡 但如果膳食搭配不當，可引

21、起機體酸堿平衡失調。若攝人成酸食物過多(一般情況下，成酸食物容易過量)，導致體液偏酸性，則會增加鈣、鎂等堿性元素的消耗，使血液顏色加深、血壓增高，還會引起各種酸中毒癥。所以在日常膳食中應_注意呈酸食物與呈堿食物的合理搭配，尤其要控制呈酸食物的量，以保持機體的酸堿平衡，有利于健康。三、礦物質的性質對食品穩(wěn)定性的影響 某些礦物質能顯著地改變食品的穩(wěn)定性等品質。因此，在食品中加人或除去某些礦物質能產生一些特殊的功能作用。 很多重要的食品添加劑中含有礦物質，它們可有效地改善食品的性狀和營養(yǎng)價值。如在肉制品中添加磷酸鹽可提高肉的持水性，在乳制品中添加磷酸鹽可保持鹽平衡，提高產品的穩(wěn)定性；氯化鈣、硫酸鈣可作豆腐的凝固劑，在果蔬加工中使用可保持新鮮果蔬的脆性并有護色作用。鈣離子也有助于果膠物質凝膠的形成等。礦物質在食品加過程中的變化F一般加工對其含量的影響 礦物質在加工中不會因為光，熱，氧等因素而分解，但加工會改變其生物利用性。如，精制，烹調，溶水等會使其含量下降。F加工時因容器帶入會使其