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1、第六章维生素和矿物质第六章维生素和矿物质教学目的和要求教学目的和要求了了解解维维生生素素和和矿矿物物质质的的种种类类、它它们们在在机体中作用和在食品中应用。机体中作用和在食品中应用。掌掌握握几几种种性性质质不不稳稳定定的的维维生生素素的的结结构构和和理理化化性性质质，重重点点掌掌握握它它们们在在食食品品加加工、贮藏中的变化及对食品产生影响。工、贮藏中的变化及对食品产生影响。掌掌握握矿矿物物质质在在食食品品中中状状态态、在在加加工工、贮藏中变化和影响生物有效性的因素。贮藏中变化和影响生物有效性的因素。v6.1维生素v6.1.1、脂溶性维生素l6.1.1.1维生素A和类胡萝卜素l1、结构l维生素A
2、：主要结构单元是由20个碳构成的不饱和碳氢化合物。l类胡萝卜素：主要结构单元是由40个碳构成的不饱和碳氢化合物。包括胡萝卜素和叶黄素，胡萝卜素包括、胡萝卜素和番茄红素，番茄红素不是维生素A原。l2 2、性质、性质l 有多种异构体，有多种异构体，全反式异构体生物活性最大。全反式异构体生物活性最大。食品中主要是全反式结构食品中主要是全反式结构。l 含共轭双键，化学性质活泼。含共轭双键，化学性质活泼。l3 3、加工、贮藏中稳定性或降解、加工、贮藏中稳定性或降解l(1)(1)异构化异构化l 无氧热加工、光照、酸性、氯仿等条件使维无氧热加工、光照、酸性、氯仿等条件使维生素生素A A和类胡萝卜素产生顺式异
3、构化，活性降低。和类胡萝卜素产生顺式异构化，活性降低。l(2)(2)氧化氧化l 包括化学氧化和光化学氧化。包括化学氧化和光化学氧化。l以以胡萝卜素为例胡萝卜素为例l(3)(3)高温裂解高温裂解6.1.1.26.1.1.2、维生素、维生素D D1 1、结构结构 维生素维生素D D是一些具有是一些具有胆钙化醇生物活性的胆钙化醇生物活性的类固醇的统称类固醇的统称. .2.2.加工、贮藏中稳定性或降解加工、贮藏中稳定性或降解 维生素维生素D D性质比较稳定性质比较稳定, ,在加工和贮存时很在加工和贮存时很少损失少损失. . 光照分解和氧化降解光照分解和氧化降解l6.1.1.3维生素维生素El1.结构结
4、构l 6-羟基苯并二氢吡喃的衍生物羟基苯并二氢吡喃的衍生物.l -生育酚活性最大生育酚活性最大l2.2.加工、贮藏中稳定性或降解加工、贮藏中稳定性或降解l(1)(1)氧化氧化( (主要主要) )l 受分子氧和自由基氧化受分子氧和自由基氧化l V VE E可猝灭单线态氧可猝灭单线态氧l 能够影响不饱和脂肪酸氧化的因素都能影响能够影响不饱和脂肪酸氧化的因素都能影响VEVE氧化氧化( (金属离子金属离子. .水分活度等水分活度等) )l3.3.性质性质l具有抗氧化性具有抗氧化性( (未酯化未酯化) )l食品抗氧化活性食品抗氧化活性 l淬灭单线态氧反应活性淬灭单线态氧反应活性 l脂类氧化，肉类腌制脂类
5、氧化，肉类腌制l6.1.1.4.6.1.1.4.维生素维生素K Kl6.1.2 6.1.2 水溶性维生素水溶性维生素6.1.2. 1 6.1.2. 1 维生素维生素C C1.1.结构结构 是一个羟基羧酸的内酯是一个羟基羧酸的内酯, ,有烯二醇基团。有烯二醇基团。2.2.性质性质 酸性酸性 还原性还原性3.3.加工、贮藏中稳定性或降解加工、贮藏中稳定性或降解降解机理：两次单电子转移降解机理：两次单电子转移 一次双电子转移一次双电子转移降解因素：主要氧化降解因素：主要氧化3-脱氧戊酮糖木酮糖2-呋喃甲酸糠醛2，3-二酮古洛糖酸Cu2+、Fe3+催化的氧化反应速度比自发氧化速度快许多倍。包括有氧氧化
6、和无氧氧化，因无氧氧化的反包括有氧氧化和无氧氧化，因无氧氧化的反应速率比有氧氧化慢应速率比有氧氧化慢3 34 4个数量级，所以一个数量级，所以一般只般只考虑有氧氧化考虑有氧氧化。（1 1）金属离子对氧化有催化作用金属离子对氧化有催化作用，这种催化，这种催化氧化速率比无催化氧化快几个数量级。催化氧化速率比无催化氧化快几个数量级。催化氧化速率与很多因素有关氧化速率与很多因素有关金属种类金属种类，铜比铁催化能力大，铜比铁催化能力大8080倍。倍。金属离子若与其他物质形成螯合物，催化金属离子若与其他物质形成螯合物，催化能力降低。能力降低。这些物质有花青素、黄烷醇、柠这些物质有花青素、黄烷醇、柠檬酸、苹
7、果酸等。檬酸、苹果酸等。l当溶氧分压在当溶氧分压在4040100KPa100KPa时，反应速率时，反应速率与溶氧浓度成正比，当溶氧分压在与溶氧浓度成正比，当溶氧分压在20KPa20KPa以下时，反应速率与溶氧浓度无关。以下时，反应速率与溶氧浓度无关。l碱性条件下，碱性条件下，AHAH离子浓度大，有利于催离子浓度大，有利于催化氧化的进行化氧化的进行l（2 2）加热、光会加速氧化降解速率。加热、光会加速氧化降解速率。l（3 3）水分活度在水分活度在0.100.100.650.65间时，抗坏间时，抗坏血酸的氧化速率与水分活度成正比。血酸的氧化速率与水分活度成正比。由于由于水的增加使反应物和催化剂流动
8、性增加。水的增加使反应物和催化剂流动性增加。l( (4)PH4)PH值影响反应速率值影响反应速率。抗坏血酸氧化时的中间产物脱氢抗坏血酸抗坏血酸氧化时的中间产物脱氢抗坏血酸在在PHPH2.52.55.55.5时稳定，不利于水解，时稳定，不利于水解，PHPH大于大于5.55.5时，稳时，稳定性变差。定性变差。抗坏血酸不同解离状态对氧化敏感性不同抗坏血酸不同解离状态对氧化敏感性不同，A A2-2-AHAH- -AHAH2 2，当当PHPH8 8时，体系中有足够的时，体系中有足够的A A2-2-使氧使氧化加快。一般在中性、碱性时，抗坏血酸稳定性快化加快。一般在中性、碱性时，抗坏血酸稳定性快速降低。速降
9、低。(5)(5)酶的存在如抗坏血酸氧化酶、酚酶、等会使抗酶的存在如抗坏血酸氧化酶、酚酶、等会使抗坏血酸降解坏血酸降解。（6 6）氧化剂氧化剂如过氧化氢的存在，使抗坏血酸被氧如过氧化氢的存在，使抗坏血酸被氧化损失。所以可加入亚硫酸盐保护抗坏血酸。化损失。所以可加入亚硫酸盐保护抗坏血酸。6.1.2.2.6.1.2.2.维生素维生素B1B11.1.结构结构 一个取代的嘧啶环通过亚甲基与噻唑一个取代的嘧啶环通过亚甲基与噻唑环相连接。环相连接。 在食品中有不同的存在形式。游离态、在食品中有不同的存在形式。游离态、焦磷酸酯、盐酸盐和硝酸盐。焦磷酸酯、盐酸盐和硝酸盐。2 2、性质、性质 具有特殊的酸碱性。在
10、不同具有特殊的酸碱性。在不同pHpH溶液中溶液中呈不同的形式存在。呈不同的形式存在。l3 3、加工、贮藏中稳定性或降解、加工、贮藏中稳定性或降解l（1 1）热降解）热降解l 在不同在不同PHPH下和不同水分活度下热降解速下和不同水分活度下热降解速度不同。度不同。lpHpH值值l pHpH值小于值小于3.53.5时，热降解缓慢，稳定；时，热降解缓慢，稳定； pHpH值大于值大于5 5时，热降解速度加快，噻唑环破时，热降解速度加快，噻唑环破裂，生成多种含硫化合物。裂，生成多种含硫化合物。l水分活度水分活度l 食品贮藏中硫胺素的降解速度在食品贮藏中硫胺素的降解速度在Aw0.5Aw0.50.650.6
11、5时最大，时最大，0.65-0.850.65-0.85时速度下降。时速度下降。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pHpH的关系的关系 温度较高时，热降解速度加快温度较高时，热降解速度加快。3737贮藏早餐谷物时，损失几乎为零。贮藏早餐谷物时，损失几乎为零。（2 2）酶催化降解和血红素蛋白质的非酶催化降解和血红素蛋白质的非酶降解酶降解 一些鱼类和甲壳类在捕获后硫胺素一些鱼类和甲壳类在捕获后硫胺素不稳定，主要是硫胺素酶使硫胺素的亚不稳定，主要是硫胺素酶使硫胺素的亚甲基桥断裂，失活。另一部分是血红素甲基桥断裂，失活。另一部分是血红素蛋白质的非酶催化降解，此时结构没有蛋白质的非酶催化
12、降解，此时结构没有断开，但失活。断开，但失活。（3 3）氧化氧化 氧气存在发生氧化，形成聚合物。氧气存在发生氧化，形成聚合物。l（4 4）其它成分和添加剂的影响）其它成分和添加剂的影响l单宁与硫胺素生成非活性的加成物。单宁与硫胺素生成非活性的加成物。l胆碱使硫胺素分子开裂导致降解。胆碱使硫胺素分子开裂导致降解。l亚硫酸盐的加入使硫胺素亚甲基桥断亚硫酸盐的加入使硫胺素亚甲基桥断裂，裂，pHpH6 6时达最大速度时达最大速度。l次氯酸盐和亚硝酸盐也导致硫胺素降次氯酸盐和亚硝酸盐也导致硫胺素降解。解。l特点：特点：光条件下稳定光条件下稳定。6.1.2.36.1.2.3、维生素维生素B2FMNFADS
13、tructure:l稳定性稳定性l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。l在碱性条件下迅速分解。在碱性条件下迅速分解。l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, ,并并产生自由基产生自由基, ,破坏其它营养成分产生异破坏其它营养成分产生异味味, ,如牛奶的日光臭味即由此生。如牛奶的日光臭味即由此生。l6.1.2.46.1.2.4、维生素、维生素B B5 5（尼克酸）（尼克酸）l化学性质最稳定。一般食品加工无损失。化学性质最稳定。一般食品加工无损失。l6.1.2.56.1.2.5、维生素、维
14、生素B B6 6l1 1、结构、结构l 包括吡哆醛、吡哆醇、吡哆胺包括吡哆醛、吡哆醇、吡哆胺l 2 2甲基甲基3 3羟基羟基5 5羟基甲基吡啶羟基甲基吡啶l 以不同形式存在于食品中。以不同形式存在于食品中。l 显示复杂的离子化形式，吡啶氮显碱性，显示复杂的离子化形式，吡啶氮显碱性，3 3羟基显酸性，在中性溶液时，以两性离羟基显酸性，在中性溶液时，以两性离子存在。子存在。l2 2、加工、贮藏中稳定性或降解、加工、贮藏中稳定性或降解l三种形式中，吡哆醇最稳定。三种形式中，吡哆醇最稳定。（1 1）光化学降解光化学降解l 发生光诱导降解，可能是自由基引发发生光诱导降解，可能是自由基引发的，生成的，生成
15、4 4吡哆酸。吡哆酸。有无氧气的存在，有无氧气的存在，水分活度对光降解影响不明显。水分活度对光降解影响不明显。l碱性条件加速光化学降解碱性条件加速光化学降解。（2 2）热降解热降解l高温热处理引起较快降解高温热处理引起较快降解。（3 3）pHpHlpHpH很小时如为很小时如为1 1时，所有形式都稳定。时，所有形式都稳定。 pHpH7 7时，吡哆胺损失最大，时，吡哆胺损失最大， pH=5pH=5l吡哆醛损失最大。吡哆醇稳定。吡哆醛损失最大。吡哆醇稳定。（4 4）蛋白质和还原糖等存在与维生素）蛋白质和还原糖等存在与维生素B6B6形成衍生物，活性降低。形成衍生物，活性降低。名称 中性 酸性 碱性 氧
16、光热氧化剂ASUSUUUUDSUSUUSUESSSUUUUKSSUSUSUCUSUUUUUHSSSSSUU名称名称 中性中性 酸性酸性 碱性碱性 氧氧光光热热氧化剂氧化剂B1USUUSUUB2SSUSUSSB3SUUSSUUB5SSSSSSSB6醇醇 SSUSUUSB11UUUUUUUB12SSSUUSS6.1.36.1.3维生素在食品加工和贮藏中的变化维生素在食品加工和贮藏中的变化1. 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 采收和屠宰后，内源性酶会分解维生素。采收和屠宰后，内源性酶会分解维生素
17、。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 浸泡、整理、切碎、研磨等均会造成浸泡、整理、切碎、研磨等均会造成维生素的损失。维生素的损失。3. 3. 热烫和热加工造成维生素损失热烫和热加工造成维生素损失l 温度越高，损失越大；加热时间越长，温度越高，损失越大；加热时间越长，损失越多；加热方式不同，损失不同；脱损失越多；加热方式不同，损失不同；脱水干燥方式对其保存率也有较大影响。水干燥方式对其保存率也有较大影响。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生水分活度，包装材料及贮藏条件对维生素的保存率都有重要影响。在
18、相当于单分素的保存率都有重要影响。在相当于单分子层水的子层水的A AW W下下, ,维生素很稳定维生素很稳定, ,而在多分子层而在多分子层水范围内水范围内, ,随随A AW W,维生素降解速度维生素降解速度。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分的影响l 二氧化硫和亚硫酸盐有利于二氧化硫和亚硫酸盐有利于V VC C的保存，的保存，但会与硫胺素和吡哆醛反应。但会与硫胺素和吡哆醛反应。l 亚硝酸盐可造成亚硝酸盐可造成V VB1B1的破坏。的破坏。l 一般而言，氧化性物质如氯气，次一般而言，氧化性物质如氯气，次氯酸离子，过氧化氢会加速氯酸离子，过氧化氢会加速V VC C，
19、胡萝卜，胡萝卜素，叶酸等的氧化，而还原性物质会素，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V VC C和和V VB1B1的保存率，碱性物质则会降低的保存率，碱性物质则会降低V VC C，V VB1B1，泛酸等的保存率。，泛酸等的保存率。l6.2 6.2 矿物质矿物质l6.2.16.2.1概述概述l1 1、在体内功能、在体内功能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；维持机体的酸维持生物体的渗透压；维持机体的酸碱平衡。碱平衡。l酶的活化剂；对食品的感官质量有重酶的活化剂；对食品的感官质量有重要作用要作用l2 2、食物来源
20、及含量、食物来源及含量l含量：动物含量：动物4 45 5，植物，植物1 11515，叶部，叶部含量最高含量最高水果：水果：K K含量高，大部分与有机物结合含量高，大部分与有机物结合, ,或是或是有机物的组成部分有机物的组成部分, ,常以磷酸盐常以磷酸盐, ,草酸盐的草酸盐的形式存在形式存在. .豆类：矿物质含量最丰富豆类：矿物质含量最丰富, ,K,P,Fe,Mg,Zn,MnK,P,Fe,Mg,Zn,Mn等含量均较高，其中等含量均较高，其中P P主要以植酸盐形式存主要以植酸盐形式存在。在。谷类谷类: :矿物质含量相对较少，主要存在于矿物质含量相对较少，主要存在于 种子种皮。种子种皮。肉类：肉类：
21、Na,K,Fe,PNa,K,Fe,P MnMn含量较高含量较高, Cu, Co, , Cu, Co, Zn, Zn, 等也有少量，以可溶性氯化物、磷等也有少量，以可溶性氯化物、磷酸盐，碳酸盐形式存在或与蛋白质结合。酸盐，碳酸盐形式存在或与蛋白质结合。乳类：主要含乳类：主要含Ca,Ca,也含有少量也含有少量K, Na, Mg, K, Na, Mg, P, P, Cl,SCl,S等。等。蛋类：含人体所需的各类矿物质。蛋类：含人体所需的各类矿物质。l3 3、存在形式、存在形式l（1 1）一价矿物质元素都可形成可溶性盐，）一价矿物质元素都可形成可溶性盐，大部分以离子形式存在。大部分以离子形式存在。l（
22、2 2）一些二价或多价元素以离子、不溶性）一些二价或多价元素以离子、不溶性盐或胶体溶液形成的动态平衡形式存在。盐或胶体溶液形成的动态平衡形式存在。如乳制品和肉制品中的矿物质如乳制品和肉制品中的矿物质l（3 3）一些金属，特别是过渡金属常以螯合）一些金属，特别是过渡金属常以螯合物形式存在。物形式存在。l4 4、基本性质、基本性质l（1 1）水溶性）水溶性l（2 2）酸碱性）酸碱性l酸性食品：食品中的一些非金属矿物元素酸性食品：食品中的一些非金属矿物元素如硫、磷、氯等在人体内氧化后，生成带如硫、磷、氯等在人体内氧化后，生成带阴离子的酸根，如阴离子的酸根，如POPO4 43-3-、SOSO4 42-
23、2-、ClCl- -等。含等。含这类非金属元素较多的食品，在生理上称这类非金属元素较多的食品，在生理上称为酸性食品。如谷类、肉类等。为酸性食品。如谷类、肉类等。 l碱性食品：食品中的一些金属矿物元素如碱性食品：食品中的一些金属矿物元素如钠、钙、钾等在人体内氧化后，生成不同钠、钙、钾等在人体内氧化后，生成不同价态得阳离子。含这类金属元素较多的食价态得阳离子。含这类金属元素较多的食品，在生理上称为碱性食品。如水果和蔬品，在生理上称为碱性食品。如水果和蔬菜。菜。l（3 3）氧化还原性）氧化还原性 （4 4）浓度）浓度l6.2.26.2.2、矿物质生物有效性、矿物质生物有效性 l1 1、是指某种矿物质
24、从小肠被吸收入血液的是指某种矿物质从小肠被吸收入血液的效率。由于食品中矿物质存在的化学形式效率。由于食品中矿物质存在的化学形式多样，受多种膳食因素和人体生理状态的多样，受多种膳食因素和人体生理状态的影响，所以它的生物有效性是可变的。它影响，所以它的生物有效性是可变的。它是造成食品中某种是造成食品中某种矿物质损失的一个重要矿物质损失的一个重要原因。原因。2 2、影响因素、影响因素（1 1）溶解度）溶解度 （2 2）存在形式）存在形式（3 3）食品组分的氧化还原性质和）食品组分的氧化还原性质和pHpH值值（4 4）金属离子的相互作用）金属离子的相互作用（5 5）其它营养素的摄入量）其它营养素的摄入
25、量（6 6）人体的生理状态）人体的生理状态6.2.36.2.3矿物质在食品加工中的变化矿物质在食品加工中的变化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，氧等化矿物质在加工中不会因为光，热，氧等化学因素而分解，但加工会改变其生物利用学因素而分解，但加工会改变其生物利用性。如精制，烹调，淋洗、热烫、整理等性。如精制，烹调，淋洗、热烫、整理等会使其含量下降。会使其含量下降。2. 2. 加工时因容器带入会使其含量增加，如加工时因容器带入会使其含量增加，如铁锅炒菜等。铁锅炒菜等。3. 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%。
