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1、食品化学 Chapter 6 Vitamin and Minerals 维生素与矿物质维生素与矿物质本章要点本章要点l常见维生素的理化性质、稳定性，在食品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加工、贮藏中所发生的变化对食品品质的影响影响l矿物质在食品中的存在形式，及其在食品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加工和贮藏过程中发生的变化对人体生物利用率的影响利用率的影响Contentsl6.1 vitaminl6.1.1 Introductionl6.1.2 The Fat Soluble Vitamins l6.1.3 Th
2、e Water-soluble vitaminl6.1.4 Variation of Vitamin in food processing and storagel6.2 minerals l6.2.1 Introduction of minerals l6.2.2 Variation of Vitamin in food processing and storage6.1.1 6.1.1 概述概述 Introduction 维生素是活细胞为了维持正常生理功能所必需的、但维生素是活细胞为了维持正常生理功能所必需的、但需要极微量的天然有机物质的总称。而需要极微量的天然有机物质的总称。而大部分大部
3、分维生素不能维生素不能在人体内合成，必须从外界在人体内合成，必须从外界食物中食物中摄取摄取。维生素中有一部分可以通过化学反应人工合成，还有维生素中有一部分可以通过化学反应人工合成，还有部分人工合成比较困难，此外一些有机化合物在人体内可部分人工合成比较困难，此外一些有机化合物在人体内可以通过一定途径转活方式转化为某种维生素。以通过一定途径转活方式转化为某种维生素。目前对各种维生素最常用的是他们的俗名，例如：视目前对各种维生素最常用的是他们的俗名，例如：视黄醇、抗坏血酸、生物素等黄醇、抗坏血酸、生物素等6.1.1 6.1.1 概述概述 Introduction维生素维生素脂溶性：脂溶性：水溶性：水
4、溶性：维生素维生素A A、维生素、维生素D D、维生素、维生素E E等等 维生素维生素B B族和维生素族和维生素C C 6.1.1 6.1.1 概述概述 Introductionl维生素的功能维生素的功能l辅酶或辅酶前体辅酶或辅酶前体:如烟酸如烟酸,叶酸等叶酸等l抗氧化剂抗氧化剂:V:VE E,V,VC Cl遗传调节因子遗传调节因子:V:VA A,V,VD Dl某些特殊功能某些特殊功能:V:VA A-视觉功能视觉功能 V VC C-血管弹性血管弹性6.1.2 脂溶性维生素脂溶性维生素（The Fat Soluble Vitamins）lA,D,E,and K1.维生素A Vitamin A（1
5、）Stucture(2)(2)稳定性稳定性 （Stability）l无无O O2 2，120120，保持，保持12h12h仍很稳定仍很稳定l有有O O2 2时，加热时，加热4h4h即失活即失活 l紫外线，金属离子，紫外线，金属离子，O O2 2均会加速其氧化均会加速其氧化 l氧化酶可导致分解氧化酶可导致分解 l对碱稳定对碱稳定Stability 维生素维生素A对氧、氧化剂、脂肪氧化对氧、氧化剂、脂肪氧化酶等因素较敏感，光照可以加速它的氧酶等因素较敏感，光照可以加速它的氧化。化。在加热、碱性条件和弱酸性条件下在加热、碱性条件和弱酸性条件下较稳定，但在无机酸条件下不稳定较稳定，但在无机酸条件下不稳
6、定(3)功能功能（Roles of Functions）维生素维生素A A一般是由天然物中分离而得。维一般是由天然物中分离而得。维生素生素A A具有促进生长发育与繁殖，延长寿命，具有促进生长发育与繁殖，延长寿命，维持人的视力正常，维护上皮组织结构的完整维持人的视力正常，维护上皮组织结构的完整和健全等生理功能。和健全等生理功能。lVisionlProtein synthesislEpithelial cells,mucous membraneslReproduction and growth(4)VA缺乏症缺乏症（Deficiency of Vitamin）lInfectious Disease
7、slNight BlindnesslRough,bumpy,dry skin(6)食物来源食物来源（Food Sources of Vitamin A）Food ColorsCarotenoidsChlorophyll2.维生素维生素D（Vitamin D）l（1）Stucture2.维生素维生素D（Vitamin D）（2）Stability 对热，碱较稳定，但光照和氧气存在对热，碱较稳定，但光照和氧气存在下会迅速破坏。下会迅速破坏。（3）RoleslMaintain blood concentration of calciumlBone growth and remodelinglActs
8、 of bone,kidney,and small intestine to impact blood calcium levels.（4）VD缺乏症缺乏症lRicketslOsteomalacia（5）食物来源）食物来源（Recommendations and Sources）lFoodslFortified MilklFish OilslSunlight3.维生素维生素E（Vitamin E）（1）Structure（2）稳定性（）稳定性（Stability）VE极易受分子氧和自由基氧化，因此可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以充当抗氧化剂和自由基清除剂VE对氧
9、、氧化剂、强碱均不稳定对氧、氧化剂、强碱均不稳定在食品的加工，包装，贮藏过程中，在食品的加工，包装，贮藏过程中，VE会大量损失。会大量损失。（机械作用损失，氧化作用损失）（机械作用损失，氧化作用损失）（3）VE的功能的功能（Function of Vitamin E）lPowerful antioxidantlBodys primary defense against free radicalslMay prevent LDL oxidation and slow development of heart disease.lPrevent aging,or improve Parkinsons
10、 disease progression4）VE 缺乏症缺乏症（Vitamin E Deficiency）lErythrocyte HemolysislPremature infants,cures hemolytic anemialProlonged deficiency=neuromuscular dysfunctionlNOT a cure of Muscular DystrophylInconsistantresultslFibrocystic breast diseaselIntermittent claudication4.维生素K 维生素分为二维生素分为二大类，一类是脂溶性大类，
11、一类是脂溶性维生素，即从绿色植维生素，即从绿色植物中提取的维生素物中提取的维生素1和从微生物中提取的和从微生物中提取的维生素维生素2。另一类是。另一类是水溶性的维生素，由水溶性的维生素，由人工合成即维生素人工合成即维生素K3最重要的是维生素最重要的是维生素1和和2。维生素主要生理功能维生素主要生理功能l 维生素控制血液凝结。维生素是维生素控制血液凝结。维生素是四种凝血蛋白（凝血酶原、转变加速因子、四种凝血蛋白（凝血酶原、转变加速因子、抗血友病因子和司徒因子）在肝内合成必抗血友病因子和司徒因子）在肝内合成必不可少的物质。不可少的物质。l 缺乏维生素会延迟血液凝固；引起缺乏维生素会延迟血液凝固；引
12、起新生儿出血病。新生儿出血病。6.1.3 水溶性维生素水溶性维生素The Water-soluble vitaminOverview of Water-Soluble VitaminslDissolve in waterlGenerally readily excretedlSubject to cooking losseslFunction as a coenzymelParticipate in energy metabolisml50-90%of B vitamins are absorbedlMarginal deficiency more common1.维生素维生素VC (Asco
13、rbic Acid)l（1）Structure（2）降解模式）降解模式（Mode of Degradation）（3）影响）影响VC降解的因素降解的因素OO2 2浓度及催化剂浓度及催化剂催化氧化时催化氧化时,降解速度正比与氧气的浓度降解速度正比与氧气的浓度非催化氧化时非催化氧化时,降解速度与氧气的浓度无降解速度与氧气的浓度无正比关系正比关系,当当PO2PO20.4atm0.4atm，反应趋于平衡，反应趋于平衡.有催化剂时有催化剂时,氧化速度比自动氧化快氧化速度比自动氧化快2-32-3个个数量级数量级,厌氧时厌氧时,金属离子对氧化速度无影金属离子对氧化速度无影响响.糖糖,盐及其它溶液浓度盐及其它
14、溶液浓度高时可减少溶解氧高时可减少溶解氧,使氧化速度减慢使氧化速度减慢;半胱氨酸半胱氨酸,多酚多酚,果胶等果胶等对其有保护作用对其有保护作用.pHpH值值:V VC C在酸性溶液在酸性溶液(pH(pH4)4)中较稳定中较稳定,在在中性以上的溶液中性以上的溶液(pH(pH7.6)7.6)中极不稳定中极不稳定.温度及温度及AW:AW:结晶结晶V VC C在在100100不降解，而不降解，而V VC C水水溶液易氧化，随溶液易氧化，随TT，VcVc降解降解；AWAW，VcVc降解降解。l许多酶许多酶如多酚氧化酶，如多酚氧化酶，V VC C氧化酶，氧化酶，H H2 2O O2 2酶，细胞色素氧化酶等可
15、加速酶，细胞色素氧化酶等可加速V VC C的氧化降的氧化降解。解。l食品中的其它成分如花青素，黄烷醇，食品中的其它成分如花青素，黄烷醇，及多羟基酸如苹果酸，柠檬酸，聚磷酸等及多羟基酸如苹果酸，柠檬酸，聚磷酸等对对V VC C有保护作用，有保护作用，亚硫酸盐亚硫酸盐对其也有保护对其也有保护作用。作用。（4）VC的功能的功能（Functions of Vitamin C）lReducing agent(antioxidant)lIron absorptionlImmune functionslCancer prevention?lCollagen synthesisCollagen Synthes
16、is(5)缺乏症缺乏症（Deficiency of Vitamin C）lScurvylDeficient for 20-40 days lFatigue,pinpoint hemorrhageslBleeding gums and joints.HemorrhageslAssociated with poverty lWho is at risk?lInfants,elderly men Alcoholics,smokers(6)食物来源食物来源（Food Sources of Vitamin C）lCitrus fruitslPotatoeslGreen pepperslCauliflow
17、erlStrawberrieslRomaine lettucelSpinachlEasily lost through cookinglSensitive to heatlSensitive to iron,copper,oxygen2.维生素维生素VB1 thiaminContains sulfur and nitrogen groupDestroyed by alkaline and heatCoenzyme:Thiamin pyrophosphate(TPP)（1）稳定性和特性）稳定性和特性 Stability and Properties具有酸具有酸-碱性质碱性质对热非常敏感对热非常敏
18、感,在碱性介质中加热易分解在碱性介质中加热易分解.能被能被VB1VB1酶降解酶降解,同时同时,血红蛋白和肌红蛋血红蛋白和肌红蛋白可作为降解的非酶催化剂白可作为降解的非酶催化剂.对光不敏感对光不敏感,在酸性条件下稳定在酸性条件下稳定,在碱性及在碱性及中型介质中不稳定中型介质中不稳定.其降解受其降解受AWAW影响极大影响极大,一般在一般在AWAW为为0.5-0.5-0.650.65范围降解最快范围降解最快.硫胺素和脱羧辅酶降解速率与硫胺素和脱羧辅酶降解速率与pH的关系的关系早餐谷物食品在早餐谷物食品在4545贮藏条件下硫胺素的降解速率贮藏条件下硫胺素的降解速率 与体系中水分活度的关系与体系中水分活
19、度的关系（2）降解性）降解性 Degradationl两环间亚甲基易与强亲核试剂反应。两环间亚甲基易与强亲核试剂反应。l与亚硝酸盐反应与亚硝酸盐反应,使使V VB1B1失活失活.l在碱性条件下易降解在碱性条件下易降解,其降解机制为其降解机制为:4）VB1缺乏症缺乏症 维生素维生素B1B1在机体内参加糖的代谢，它对维在机体内参加糖的代谢，它对维持正常的神经传导，以及心脏、消化系统的正持正常的神经传导，以及心脏、消化系统的正常活动具有重要的作用。常活动具有重要的作用。缺乏维生素缺乏维生素B1B1易患脚气病或多发性神经炎，易患脚气病或多发性神经炎，产生肌肉无力、感觉障碍、神经痛、影响心肌产生肌肉无力
20、、感觉障碍、神经痛、影响心肌和脑组织的结构和功能，并且还会引起消化不和脑组织的结构和功能，并且还会引起消化不良、食欲不振、便秘等病症。良、食欲不振、便秘等病症。（5）食物来源）食物来源 Food Sources of ThiaminlWide variety of foodlWhite bread,pork,hot dogs,luncheon meat,cold cereallEnriched grains/whole grainslThiaminasefound in raw fish（6）易缺人群）易缺人群lWho is at Risk For Deficiency?lPoorlAlcoh
21、olicslElderlylDiet consisting of highly processed foods3.维生素维生素VB2 Riboflavin（1）VB2的特性的特性（Properties of VB2）对热稳定，对酸和中性对热稳定，对酸和中性pHpH也稳定也稳定,在在120 120 加热加热6h6h仅少量破坏。仅少量破坏。在碱性条件下迅速分解。在碱性条件下迅速分解。在光照下转变为光黄素和光色素在光照下转变为光黄素和光色素,并产生并产生自由基自由基,破坏其它营养成分产生异味破坏其它营养成分产生异味,如牛如牛奶的日光臭味即由此产生。奶的日光臭味即由此产生。（2）缺乏症）缺乏症（Def
22、iciency of Riboflavin）lAriboflavinosislGlossitis,cheilosis,seborrheicdermatitis,stomatitis,eye disorder,throat disorder,nervous system disorderlOccurs within 2 monthslUsually in combination with other deficienciesGlossitisVB2缺乏症缺乏症-“花舌头花舌头”或或“地图地图舌舌”（3）易缺人群）易缺人群l（Who is at Risk For Deficiency?）lRare
23、lLow milk/dairy intakelAlcoholicslLong term phenobarbitaluse（4）食物来源）食物来源（Food Sources of Riboflavin）lMilk/productslEnriched grainslLiverlOysterlBrewers yeastlSensitive to uvradiation(sunlight)lStored in paper,opaque plastic containers6.1.4 维生素在加工和贮藏中的变化维生素在加工和贮藏中的变化 Variation of Vitin food processin
24、g and storage1.1.原料对食品加工中维生素含量的影响原料对食品加工中维生素含量的影响l植物在不同采收期维生素含量不同植物在不同采收期维生素含量不同 l采收和屠在后，内源性酶会分解维生素。采收和屠在后，内源性酶会分解维生素。2.2.加工前处理对食品中维生素含量的影响加工前处理对食品中维生素含量的影响l浸提，切碎，研磨等均会造成维生素的浸提，切碎，研磨等均会造成维生素的损失。损失。小麦出粉率与面粉中维生素保留比例之间的关系小麦出粉率与面粉中维生素保留比例之间的关系3.3.热烫和热加工造成维生素损失温度越高热烫和热加工造成维生素损失温度越高损失越大，加热时间越长，损失越多；加损失越大，
25、加热时间越长，损失越多；加热方式不同，损失不同；脱水干燥方式对热方式不同，损失不同；脱水干燥方式对其保存率也有较大影响。其保存率也有较大影响。豌豆加工中抗坏血酸的保存率豌豆加工中抗坏血酸的保存率4.4.产品贮藏中维生素的损失产品贮藏中维生素的损失 l 水分活度，包装材料及贮藏条件对维水分活度，包装材料及贮藏条件对维生素的保存率都有重要影响。在相当于单生素的保存率都有重要影响。在相当于单分子层水的分子层水的AWAW下下,VitVit很稳定很稳定,而在多分子而在多分子层水范围内层水范围内,随随AW,VitAW,Vit降解速度降解速度.5.5.加工中化学添加物和食品成分的影响加工中化学添加物和食品成
26、分的影响 氯气，次氯酸离子，二氧化氯等具有氯气，次氯酸离子，二氧化氯等具有强反应性，可以维生素发生亲核取代，双强反应性，可以维生素发生亲核取代，双键加成和氧化反应。键加成和氧化反应。二氧化硫和亚硫酸盐有利于二氧化硫和亚硫酸盐有利于VCVC的保存，的保存，但会与硫胺素和比多醛反应。亚硝酸盐可但会与硫胺素和比多醛反应。亚硝酸盐可造成造成VB1VB1的破坏。的破坏。一般而言，氧化性物质会加速一般而言，氧化性物质会加速VCVC，胡，胡萝卜素，叶酸等的氧化，而还原性物质会萝卜素，叶酸等的氧化，而还原性物质会保护这些维生素，有机酸有利于保护这些维生素，有机酸有利于VCVC和和VB1VB1的保存率，碱性物质
27、则会降低的保存率，碱性物质则会降低VCVC，VB1VB1，泛酸等的保存率。泛酸等的保存率。6.2 6.2 矿物质概述矿物质概述Introduction of minerals6.2.1 6.2.1 矿物质概述矿物质概述Definition：lelements other than C,H,O and N that are present in foods Function:l是构成生物体的组成部分。是构成生物体的组成部分。l维持生物体的渗透压。维持生物体的渗透压。l维持机体的酸碱平衡。维持机体的酸碱平衡。l 酶的活化剂。酶的活化剂。l对食品的感官质量有重要作用对食品的感官质量有重要作用Clas
28、sification:lMajor:Ca,Mg,P,K,Na,Cl,et al.lEssentialtrace:Fe,Cu,Zn,I,et al.Harmful:Pb,Cd,Hg,et al.Factors that influence Mineral BioavailabilitylChemical form and soluble：e.glFe3+难溶，不利吸收，而难溶，不利吸收，而Fe2+易于吸收。易于吸收。lMineral-mineral interaction：l如铁过多会抑制如铁过多会抑制Zn，Mn的吸收的吸收 lRedox activity of food compents：l如
29、如VC有利于有利于Fe的吸收，的吸收，VD，Pr促进促进Ca的吸收。的吸收。6.2.2 矿物质在食品加工和贮藏中的变化矿物质在食品加工和贮藏中的变化Variation of Mineral in food processing and storagel1.1.一般加工对其含量的影响矿物质在接一般加工对其含量的影响矿物质在接工中不会因为光热，氧等因素而分解，但工中不会因为光热，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。调，溶水等会使其含量下降。l2.2.加工时因容器带入会使其含量增加如加工时因容器带入会使其含量增加如铁锅炒
30、菜等。铁锅炒菜等。l3.3.加工后生物有效性提高如面粉发酵后加工后生物有效性提高如面粉发酵后生物有效性提高生物有效性提高30-35%30-35%。几个概念几个概念(several definition)(several definition)l复原复原(Restotation)：添加营养素使其恢复到原有的组成。添加营养素使其恢复到原有的组成。l强化强化(Fortification)：添加一种或多种营养素，使其成为一种优添加一种或多种营养素，使其成为一种优良的营养素来源。良的营养素来源。l增补增补(Enrichment)：指选择性地添加某种适量营养素，以达到指选择性地添加某种适量营养素，以达到规
31、定的标准量。规定的标准量。lAcid Food：含有阴离子酸根的非金属元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素较多的食品，在体内代谢后的产物大多呈酸呈酸性，故在生理上称为，如肉鱼，呈酸呈酸性，故在生理上称为，如肉鱼，蛋，米等。蛋，米等。lAlkaline Food：含有阳离子金属元素较多含有阳离子金属元素较多的食品在生理上称为的食品在生理上称为 ，如果蔬豆等。，如果蔬豆等。利用矿物质改变食品的性状l在炼乳中加在炼乳中加NaNa2 2HPOHPO4 4来保持盐平衡。来保持盐平衡。l CaCa可提高腌渍黄瓜的脆性。可提高腌渍黄瓜的脆性。l磷酸盐可稳定果蔬色泽，使啤酒不混浊。
32、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。加肉的持水性，防止脂肪酸败。l原因：原因：调节调节pHpH，使之远离肉的等电点，使之远离肉的等电点，增加持水力。增加持水力。l肉肉PrPr中中MgMg2+2+，CaCa2+2+被被NaNa+，H H+置换出来，置换出来，使使-COOH-COOH游离出来，利于吸水。游离出来，利于吸水。l破坏盐桥或增大电荷斥力，使结构膨胀，破坏盐桥或增大电荷斥力，使结构膨胀，增加持水力。增加持水力。l增加离子强度，使肌球白溶解度增加而增加离子强度，使肌球白溶解度增加而使肉持水力增大。使肉持水力增大。