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1、第二章水分与矿物质1 1第一节第一节 水分与水分活度水分与水分活度2第二节第二节 矿物质矿物质第1页/共66页水在生物体内的含量与作用水在生物体内的含量与作用 食品中水分状态与分类食品中水分状态与分类 水分活度水分活度 1 1第一节第一节 水分与水分活度水分与水分活度第2页/共66页 1 1、水在生物体内的含量 水是食品六大营养素之一，是维持人类正常生命活动必需的基本物质。一、水在生物体内的作用 第3页/共66页某些代表性食品的含水量某些代表性食品的含水量第4页/共66页2 2、水的生理作用稳定生物大分子的构象，使之表现出特异的生物活性；作为体内通用的介质，使各类生物化学反应得以顺利进行；作为
2、营养物质或代谢废物的载体，把它们输送到生物体的各有关部位；由于水的热容量大，用来调节温度、平衡温度；对体内各运动部位起润滑作用。第5页/共66页水在食品中的重要作用水在食品中的重要作用水是食品的重要组成成分，是研究食品加工工艺考虑的重要因素；水分含量、分布和状态对于食品的结构、外观、质地、风味、新鲜程度会产生极大的影响；水是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因，直接关系到食品的贮藏特性。水是食品生产中的重要原料之一，食品加工用水的水质直接影响到食品的品质和加工工艺。第6页/共66页人体与水以及食物与人体内水的关系人体与水以及食物与人体内水的关系人体内的水分是处于不断的运动和变化 正常情况下，
3、每人每日需要从食物中获取 1.51.52.7L2.7L的水 以汗、尿、呼吸等形式排出，以维持体内水的平衡 第7页/共66页水的代谢水的摄入及来源：水的摄入及来源：饮水（主要）饮水（主要）食物（因食物不同而异）食物（因食物不同而异）代谢水代谢水 水的排出：水的排出：尿液、粪便、呼吸、皮肤蒸发。尿液、粪便、呼吸、皮肤蒸发。第8页/共66页2 2、食品中水的分类 结合水水合态的水水自由水第9页/共66页（i）在）在00以上可以结冰以上可以结冰,100 ,100 气化；气化；（ii）在食品内可以作为溶剂；）在食品内可以作为溶剂；（iii）可以以液体形式移动，在气候干燥时也可以以蒸汽形式逸出，使食品）可
4、以以液体形式移动，在气候干燥时也可以以蒸汽形式逸出，使食品中含水量降低；中含水量降低；（iv）微生物可以利用自由水繁殖，各种化学反应也可以在其中进行。）微生物可以利用自由水繁殖，各种化学反应也可以在其中进行。自由水的特点：具有全部水的性质具有全部水的性质第10页/共66页（2）结合水（束缚水）指通过氢键与食品中有机、无机成分结合的水。第11页/共66页结合水的特点：（i）-40以上不能结冰。n（ii）不能作溶剂，不能被微生物所利用。植物种子、微生物孢子：植物种子、微生物孢子：不易结冰，冷冻条件下仍保持活性。不易结冰，冷冻条件下仍保持活性。0C-40C 第12页/共66页水对食品品质的影响水对食
5、品品质的影响 自由水含量对食品品质的影响自由水含量对食品品质的影响耐储藏性耐储藏性结合水结合水风味风味第13页/共66页三、水分活度1、水分活度的概念 食品的水蒸汽分压p p与同一温度下纯水的饱和蒸汽压p p0 0之比。Aw:水分活度；水分活度；p:一定温度下食品中一定温度下食品中水蒸气分压水蒸气分压p0:同温度下纯水的饱同温度下纯水的饱和蒸汽分压和蒸汽分压 第14页/共66页附：溶液的蒸气压下降（a）水（b）蔗糖溶液原因：溶质占据了一部分水的表面积结合水自由水 溶质束缚住了一部分水分子p0p难挥发难挥发基本靠自由水蒸发基本靠自由水蒸发形成蒸汽压形成蒸汽压第15页/共66页蔗糖分子水分子结合水
6、自由水溶液中溶质浓度越高，其蒸汽压下降越多。溶液中溶质浓度越高，其蒸汽压下降越多。全部水基本靠自由基本靠自由水蒸发形成水蒸发形成蒸汽压蒸汽压第16页/共66页附：溶液的蒸气压下降（a）水（b）食品也可以理解为一个物也可以理解为一个物质所含有的自由状态质所含有的自由状态的水分子数与如果是的水分子数与如果是纯水在此同等条件下纯水在此同等条件下同等温度与有限空间同等温度与有限空间内的自由状态的水分内的自由状态的水分子数的比值。子数的比值。p0p食品占据了较多体积，食品占据了较多体积，又结合了一部分水又结合了一部分水相同体积内的自由水相同体积内的自由水分子数减少分子数减少第17页/共66页水分活度的大
7、小：纯水Aw1，溶液Aw1。结合水，Aw第18页/共66页（三）水分活度与食品的稳定性水分活度与食品的稳定性1.水分活度对微生物生长繁殖的影响（表（表1-21-2）第19页/共66页Aw0.91Aw0.91时，细菌容易生长；时，细菌容易生长；0.910.91AwAw0.800.80，霉菌容易生长；，霉菌容易生长；Aw0.80Aw0.80时大多数霉菌不生长。时大多数霉菌不生长。Aw范围范围 在此范围内的最低在此范围内的最低Aw值值一般能抑制的微生物一般能抑制的微生物 食品食品1.000.95 假单孢菌、产气夹膜杆假单孢菌、产气夹膜杆菌等菌等 新鲜果蔬、肉、牛新鲜果蔬、肉、牛奶等奶等 0.870.
8、80 大多数霉菌、金黄色葡大多数霉菌、金黄色葡萄球菌萄球菌大多数果汁浓缩物、大多数果汁浓缩物、面粉、大米面粉、大米0.50微生物不繁殖微生物不繁殖含水分约含水分约12的酱的酱第20页/共66页不同微生物生长与食品水分活度的关系不同微生物生长与食品水分活度的关系 第21页/共66页1 1、不同种类的微生物其正常生长繁殖所需要的水分活度不同，由此可以正确推断影响影响不同含水量食品质量的主要微生物不同含水量食品质量的主要微生物；2 2、表中每一个水分活度区间的下限为相应微生物正常生长的水分活度阈值，即在此水水分活度阈值，即在此水分活度以下，该类微生物不能正常生长分活度以下，该类微生物不能正常生长；不
9、同微生物生长与食品水分活度的关系不同微生物生长与食品水分活度的关系 第22页/共66页水分活度影响食品稳定性的原因：（1）许多化学反应是属于离子反应。反应发生的条件是反应物首先必须进行离子的水合作用，而发生离子水合作用的条件是必须有足够的游离水才能进行。（2）许多以酶为催化剂的酶促反应，水有时除了具有底物作用外，还能作为输送介质，并且通过水化促进酶和底物活化第23页/共66页三.水分活度食品防腐：降低水分活度（1）减少自由水：浓缩、干燥浓缩、干燥（2）增加结合水：加盐、加糖等加盐、加糖等葡萄干、淹菜等不容易变质葡萄干、淹菜等不容易变质第24页/共66页食品中水分活度值的测定 扩散法第25页/共
10、66页实验原理 样品在康威氏（Conway）微量扩散器的密封和恒温条件下，分别在Aw较高和较低的标准饱和溶液中扩散平衡后，根据样品质量的增加（在Aw较高的标准溶液中平衡）和减少（在Aw较低的标准溶液中平衡）的量，求出样品的Aw。第26页/共66页三、实验仪器设备 康威氏（Conway）微量扩散皿、小铝皿或玻璃皿、分析天平（感量0.0001g）第27页/共66页四、试剂配制标准水分活度试剂，如下表所示：第28页/共66页 第29页/共66页实验操作1、在预先恒重且精确称重的铝皿或玻璃皿中，准确称取1.00g均匀切碎的样品，迅速放入康威氏扩散皿内室中。2、在外室预先放入标准饱和溶液5ml，或标准的
11、上述各式盐5.0g，加入少许蒸馏水湿润。3、在扩散皿磨口边缘均匀涂一层凡士林，加盖密封，在250.5的恒温箱中放置20.5h(平行作2-4份不同Aw值的标准饱和溶液及样品)。第30页/共66页4、取出铝皿或玻璃皿，用分析天平迅速称量，分别计算各样品的质量增减数。5、以各种标准饱和溶液在25时的Aw值为横坐标，样品的质量增减数为纵坐标作图（如下图），将各点连结成一条直线，这条线与横坐标的交点即为所测样品的水分活度值Aw。第31页/共66页 Aw值测定图解值测定图解第32页/共66页食物中矿物质的分类、存在形式及其功能食物中矿物质的分类、存在形式及其功能食物中矿物质成分的生物有效性食物中矿物质成分
12、的生物有效性2 2第二节第二节 矿物质矿物质几种重要的矿物质营养素几种重要的矿物质营养素第33页/共66页概念：概念：除去C C、H H、O O、N 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，矿物质总量占人体重的百分数较小，但却是不可缺少的成分。第34页/共66页1 1、食品中矿物质元素的分类、食品中矿物质元素的分类（1 1）按矿物质在人体内的含量和人体对膳食中矿）按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物质的需要量进行分类 常量元素（含量在0.01以上），如钙、磷、硫、钾、钠、氯和镁。微量元素（含量在0.01以下），如铁、碘、锌。一、
13、食品中矿物质的分类、存在形式及其功能一、食品中矿物质的分类、存在形式及其功能第35页/共66页（2 2）按矿物质在人体营养需要的关系分类按矿物质在人体营养需要的关系分类所有必需元素摄取过量后都会有毒。矿物质元素必需元素非必需元素有毒元素有毒元素只在超过一定量（阈值）后才会有毒。缺乏则可使机体缺乏则可使机体组织或功能出现组织或功能出现异常。异常。汞、镉、铅、砷等汞、镉、铅、砷等第36页/共66页2 2、食品中矿物质的存在形式、食品中矿物质的存在形式 矿物质中一价离子都以可溶性盐的形式存在，如钾、钠、氯离子。矿物质中一价离子都以可溶性盐的形式存在，如钾、钠、氯离子。多价离子则以离子、不溶性盐和胶体
14、溶液的形式存在。多价离子则以离子、不溶性盐和胶体溶液的形式存在。第37页/共66页矿物质的生理功能1 1构成人体组织的重要成分构成人体组织的重要成分 如钙、磷、镁为组成骨骼、牙齿的成分，铁为血如钙、磷、镁为组成骨骼、牙齿的成分，铁为血红蛋白的组成成分等。红蛋白的组成成分等。2 2调节细胞膜的通透性调节细胞膜的通透性 矿物质可调节细胞膜的通透性，以保持细胞内、矿物质可调节细胞膜的通透性，以保持细胞内、外液中酸性和碱性无机离子的浓度，外液中酸性和碱性无机离子的浓度，维持细胞正维持细胞正常的渗透压和体内的酸碱平衡。常的渗透压和体内的酸碱平衡。第38页/共66页3 3维持神经和肌肉的兴奋性维持神经和肌
15、肉的兴奋性 钙为正常神经冲动传递所必需的元素，钙、镁、钾钙为正常神经冲动传递所必需的元素，钙、镁、钾对肌肉的收缩和舒张均具有重要的调节作用。对肌肉的收缩和舒张均具有重要的调节作用。4 4组成激素、维生素、蛋白质和多种酶类的成组成激素、维生素、蛋白质和多种酶类的成分分 如谷胱甘肽过氧化物酶中含硒和锌，细胞色素氧化如谷胱甘肽过氧化物酶中含硒和锌，细胞色素氧化酶中含铁，甲状腺素中含碘及维生素酶中含铁，甲状腺素中含碘及维生素B12B12中含钴等。中含钴等。矿物质的生理功能第39页/共66页几种重要的矿物质营养素重点：各种矿物质的主要食品来源第40页/共66页（一）钙1.含量、分布成人体内含钙总量约为1
16、200g，相当于体重的2%99%骨骼、牙齿（羟磷灰石、未定形钙）“钙库”0.5%结合状态（与蛋白质、柠檬酸结合）0.5%离子状态血液、细胞外液和软组织（混溶钙池）第41页/共66页2.钙的作用：（1）构成骨骼、牙齿（2）降低毛细管及细胞膜通透性（3）降低神经肌肉正常兴奋和心跳节律（4）参与血液凝固缺钙可导致心悸、手足抽搐第42页/共66页骨质疏松症：骨痛、驼背、骨折生活质量明显下降第43页/共66页骨质疏松者的骨骼的内部变化第44页/共66页3.吸收人体钙吸收主要在小肠近端，大部分是被动吸收。（1）食物中的钙有70%80%以不溶性钙盐形式随粪便排出。草酸钙、脂肪酸钙等（2）维生素D、乳糖、蛋白
17、质、氨基酸等有利于钙的吸收。形成可溶性螯合物成人后，钙的吸收等于排泄，呈钙平衡；40岁以后，钙的排泄大于吸收，呈负钙平衡，第45页/共66页4.钙的来源：富含钙的食品：乳制品、小虾、小鱼、海带、紫菜等。米的钙含量很低 以米为主食的人必须通过其它食品来满足钙的需求。乳制品是钙的极好来源。第46页/共66页磷 磷在成人体内的总量为600-900600-900克，占体重1%1%，85%85%的磷与钙一起成为骨骼和牙齿的重要组成部分，其中钙/磷比值为2/12/1。第47页/共66页磷的生理功能构成骨骼和牙齿的重要成分参与能量代谢 构成生命物质成分 酶的重要成分 调节酸碱平衡 第48页/共66页磷的吸收
18、 吸收 从膳食摄入的磷70在小肠吸收。正常膳食中磷吸收率为6070维生素D可促进磷的吸收合理的钙磷比例有利于磷的吸收。第49页/共66页磷的供给食物来源蛋类、瘦肉、鱼类、干酪及动物肝、肾的磷含量都很丰富，而且易吸收；植物性食品中海带、芝麻酱、花生、坚果及粮谷类含量也比较高。第50页/共66页（三）铁1.含量、分布（1）成人体内含铁分布：血液：55肌肉：10其余脏器：35猪血的利用率高猪血的利用率高第51页/共66页铁铁在体内的分布3-5g3-5g血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类(如细胞色素氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等)、辅助因子及运载铁 铁蛋白、含铁血黄素存在于肝、脾和骨髓中功能性铁(70%
19、)(70%)贮存铁(30%)(30%)第52页/共66页铁的食物来源动物性食物含有丰富的铁如猪肝含铁量为22.6mg100g，瘦肉、鸡蛋、动物全血、禽类、鱼类等也均是铁的良好来源。蔬菜和牛奶及奶制品中含铁量不高，且生物利用率低。第53页/共66页（四）锌1.含量、分布（1）含量仅次于铁，为1.42.3g2.作用：参与很多酶的组成成分，这些酶在组织呼吸和蛋白质、脂肪、糖、核酸参与很多酶的组成成分，这些酶在组织呼吸和蛋白质、脂肪、糖、核酸等物质的代谢中都起重要作用。等物质的代谢中都起重要作用。100100多种酶含锌多种酶含锌锌广泛参与体内的代谢锌广泛参与体内的代谢第54页/共66页3.补锌（1）动
20、物性食品的锌的利用率高（2）破坏植酸，有利于锌的吸收各类肉制品、海产品各类肉制品、海产品（3）葡萄糖酸锌、硫酸锌豆类发芽、面粉发酵豆类发芽、面粉发酵第55页/共66页（五）碘1.含量、分布2030集中于甲状腺孕妇缺碘孕妇缺碘新生儿新生儿 “呆小症呆小症”2.作用：甲状腺素（促进机体代谢，促促进机体代谢，促进机体生长发育进机体生长发育）的成分3.补碘：海带、紫菜等第56页/共66页（六）硒1.人体内含量少，分布广泛（除脂肪组织）2.作用：是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，可防止过氧化氢及氧化脂对细胞的损害。可防止过氧化氢及氧化脂对细胞的损害。对人体组织起保护
21、作用。对人体组织起保护作用。缺硒易引起克山病、诱发糖尿病等多种缺硒易引起克山病、诱发糖尿病等多种疾病。疾病。第57页/共66页硒：（1）谷胱甘肽过氧化物酶的组分H2O22H2O2GSHGSSG谷胱甘肽过氧化物酶（硒）谷胱甘肽过氧化物酶（硒）（2）结合金属第58页/共66页大骨节病第59页/共66页3.硒的来源海产品、肉类、蛋类第60页/共66页硒（Se）：每日摄入量：50g200g1000g导致心肌炎、克山病、免疫功能低下、老年性白内障安全摄入量中毒死亡服药：遵医嘱，不要服药：遵医嘱，不要随意加大剂量。随意加大剂量。毒物：毒物：“所有物质都是所有物质都是毒物，没有不是毒物的毒物，没有不是毒物的
22、物质，只是剂量决定了物质，只是剂量决定了它是药物还是毒物。它是药物还是毒物。”安全限量无害或有益有害第61页/共66页三、食品中矿物质成分的生物有效性生物有效性：代谢中可被利用的营养素的量与摄入的营养素的量的比值。影响矿物质生物有效性的因素如下：食物的可消化性矿物质的化学与物理形态与其它营养物质的相互作用加工方法个体生理状态第62页/共66页影响矿物质生物有效性的因素矿物质的物理化学形态矿物质的物理化学形态 ：如：如FeFe3+3+难溶，不利吸收，而难溶，不利吸收，而FeFe2+2+易于吸收；在消化道易于吸收；在消化道中呈溶解状态的矿物质才能被吸收中呈溶解状态的矿物质才能被吸收矿物质与其他营养
23、素的相互作用：如矿物质与其他营养素的相互作用：如FeFe、MnMn对对CoCo的吸收有抑制作用；乳酸促进的吸收有抑制作用；乳酸促进钙的吸收钙的吸收鳌合作用：多酚可与鳌合作用：多酚可与Fe,CuFe,Cu等螯合，利于其吸收，肽，糖，核酸等也可以与矿物等螯合，利于其吸收，肽，糖，核酸等也可以与矿物质形成配合物而利于其吸收质形成配合物而利于其吸收 第63页/共66页3.加工对食品中矿物质成分的影响导致食品中矿物质损失的最重要因素是谷物的碾磨。1)1)一般加工对其含量的影响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。调，溶水等会使其含量下降。2)2)加工时因容器带入会使其含量增加如铁锅炒加工时因容器带入会使其含量增加如铁锅炒菜等。菜等。3)3)加工后生物有效性提高如面粉发酵后生物有加工后生物有效性提高如面粉发酵后生物有效性提高效性提高30-35%30-35%。4.矿物质的强化在食品中补充某些缺少或特需的营养成分称为食品的强化。第64页/共66页Thank you!第65页/共66页感谢您的观看！第66页/共66页