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1、第6章 维生素与矿物质(Vitamin and Minerals),Introduction of Vitamins,维生素（Vitamin）维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子有机化合物。这类物质在人和动物体内不能合成，或合成的量不能满足机体的需要，必须从食物中摄取。维生素不是机体的主要结构材料，也不是体内能源物质，但它们在物质的代谢中起着非常重要的作用。,维生素的功能,辅酶或辅酶前体:如烟酸、叶酸等 抗氧化剂:VE、VC 遗传调节因子:VA、VD 某些特殊功能:VA-视觉功能；VC-血管脆性,Classification of Vitamins,B族,water-soluble Vit
2、,Vit,fat-soluble Vit,VB1,VB2,VPPVB5,VB6,VHVB11,VB12,VA,VD,VE,VK,VC,第一节 维生素在食品加工贮藏中的变化,Overview of Water-Soluble Vitamins,Dissolve in waterGenerally readily excretedSubject to cooking lossesFunction as a coenzymeParticipate in energy metabolismMarginal deficiency more common,VC(Ascorbic Acid),生物活性最高,
3、VC(Ascorbic Acid),D-抗坏血酸,D-脱氢抗坏血酸,Mode of Degradation,食品的褐变反应？,2，3-二酮古洛糖酸,木酮糖,3-脱氧戊酮糖,糠醛,2-呋喃甲酸,Cu2+、Fe3+催化的氧化反应速度比自发氧化速度快许多倍。,影响VC降解的因素,O2浓度及催化剂催化氧化时,降解速度正比与氧气的浓度。非催化氧化时,降解速度与氧气的浓度无正比关系,当PO2 0.4atm，反应趋于平衡。有催化剂时,氧化速度比自动氧化快2-3个数量级,厌氧时,金属离子对氧化速度无影响。,影响VC降解的因素,高浓度的糖、盐等溶液：可减少溶解氧,使氧化速度减慢;半胱氨酸,多酚,果胶等对其有保护
4、作用。pH值:VC在酸性溶液(pH4)中较稳定,在中性以上的溶液(pH7.6)中极不稳定。温度及AW:结晶VC在100不降解，而VC水溶液易氧化，随T，V降解；AW，V降解。,水分活度与抗坏血酸破坏速率的关系O橙汁晶体；蔗糖溶液；玉米，大豆乳混合物；面粉,影响VC降解的因素,酶：如多酚氧化酶，VC氧化酶，H2O2酶，细胞色素氧化酶等可加速VC的氧化降解。其它成分：如花青素，黄烷醇，及多羟基酸如苹果酸，柠檬酸，聚磷酸等对VC有保护作用，亚硫酸盐对其也有保护作用。,VC的功能(Functions of Vitamin C),Reducing agent(antioxidant)Iron absor
5、ptionSynthesis of carnitine,tryptophan to serotonin,thyroxine,cortiscosteroids,aldosterone,cholesterol to bile acidsImmune functions Cancer prevention?Collagen synthesis,Antioxidant,Can donate and accept hydrogen atoms readily Water-soluble intracellular and extracellular antioxidant Must be constan
6、tly enzymatically regenerated Needs are higher for smokers,缺乏症（Deficiency of Vitamin C）,ScurvyDeficient for 20-40 daysFatigue,pinpoint hemorrhagesBleeding gums and joints.HemorrhagesAssociated with poverty Rebound scurvyimmediate halt to excess vitamin C supplements Who is at risk?Infants,elderly me
7、nAlcoholics,smokers,食物来源Food Sources of Vitamin C,Citrus fruits Potatoes Green peppersCauliflower Broccoli StrawberriesRomaine lettuce SpinachEasily lost through cookingSensitive to heatSensitive to iron,copper,oxygen,VB1(thiamin),Contains sulfur and nitrogen group,VB1的稳定性,具有酸-碱性质对热非常敏感,在碱性介质中加热易分解.
8、对光不敏感,在酸性条件下稳定,在碱性及中型 介质中不稳定.其降解受AW影响极大,一般在AW为0.5-0.65范 围降解最快.,硫胺素和脱羧辅酶降解速率与pH的关系,早餐谷物食品在45贮藏条件下硫胺素的降解速率与体系中水分活度的关系,VB1的稳定性,能被VB1酶降解,同时,血红蛋白和肌红蛋白可作为降解的非酶催化剂。食品的加工与贮藏中易损失。,降解,两环间亚甲基易与强亲核试剂发生亲核取代反应硫胺素被亚硫酸盐破坏 5-羟乙基-4-甲基噻唑-甲基-5-磺甲基嘧啶在碱性条件下所发生的降解反应 5-羟乙基-4-甲基噻唑羟甲基嘧啶,硫胺素的降解,羟甲基嘧啶,甲基5磺甲基嘧啶,烹调食品中的“肉香味”,VB1缺
9、乏症Deficiency of Thiamin,Occurs where polished rice is the only stapleDy beriberi Weakness,nerve degeneration,irritability,poor arm/leg coordination,loss of nerve transmission（无力、感觉麻木、易怒，上、下肢肌无力，手、足下垂，膝反射降低或消失）Wet beriberi Edema,enlarge heart,heart failure（浮肿，心悸、气短，右心室扩大，心力衰竭）,食物来源Food Sources of Thi
10、amin,Wide variety of food White bread,pork,hot dogs,uncheon meat,cold cereal Enriched grains/whole grains Thiaminase found in raw fish,易缺人群Who is at Risk For Deficiency?,PoorAlcoholicsElderlyDiet consisting of highly processed foods,B Vit-VB2(Riboflavin核黄素),FMN,FAD,Structure:,VB2稳定性,对热稳定,对酸和中性pH也稳定,
11、在120 加热6h仅少量破坏.在碱性条件下迅速分解.在光照下转变为光黄素和光色素,并产生自由基,破坏其它营养成分产生异味,如牛奶的日光臭味即由此产生.,缺乏症（Deficiency of Riboflavin）,Ariboflavinosis Glossitis,cheilosis,seborrheic dermatitis,stomatitis,eye disorder,throat disorder,nervous system disorderOccurs within 2 months Usually in combination with other deficiencies,Glo
12、ssitis,VB2缺乏症-“花舌头”或“地图舌”,易缺人群（Who is at Risk For Deficiency?）,RareLow milk/dairy intakeAlcoholicsLong term phenobarbital use,食物来源（Food Sources of Riboflavin）,Milk/products,Enrichedgrains,Liver,Oyster,Brewers yeastSensitive to uv radiation(sunlight)Stored in paper,opaque plastic containers,VA,A1（视黄醇
13、）：主要是全反式结构，其生物效价最高。A2（脱氢视黄醇）：存在于淡水鱼中，其生物效价为维生素A1的40。新维生素A：l，3一顺异构体，它的生物效价为维生素A1的75。,fat-soluble Vit,VA来源:,fat-soluble Vit,动物植物:类胡萝卜素(维生素A 原),鱼肝油鱼肉牛肉蛋黄牛乳及乳制品,VA的稳定性,无O2，120，保持12h仍很稳定。在有O2时，加热4h即失活。紫外线，金属离子，O2均会加速其氧化。脂肪氧化酶可导致分解。与VE，磷脂共存较稳定。对碱稳定。,fat-soluble Vit,fat-soluble Vit,功能（Roles of Functions）,V
14、isionProtein synthesis and cell differentiation Epithelial cells,mucous membranesReproduction and growth Sperm production and normal fetal development Beta-Carotene as an antioxidant,缺乏症（Deficiency of Vitamin）,Infectious Diseases Night Blindness Blindness(xeropthalmia)Keratinization Rough,bumpy,dry
15、skin,维生素A的毒性（Vitamin A Toxicity）,Birth DefectsAcne Accutane connectionSecond place in vitamin toxicity,食物来源（Food Sources of VitaminA）,Food Colors Carotenoids Chlorophyll,VD,维生素D是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇的统称。,fat-soluble Vit,Roles,Maintain blood concentration of calcium Bone growth and remodeling Acts of bone
16、,kidney,and small intestine to impact blood calcium levels.,稳定性,对热，碱较稳定，但光照和氧气存在下会迅速破坏。结晶的维生素D对热稳定。,VD缺乏症（Deficiency of Vitamin D）,RicketsOsteomalacia,VD来源,植物食品、酵母,fat-soluble Vit,麦角固醇,维生素D2（麦角钙化醇）,维生素D3（胆钙化醇）,人和动物皮肤,7一脱氢胆固醇,紫外线,食物来源（Recommendations and Sources）,Foods Fortified Milk Fish OilsSunligh
17、tToxicity Highly toxic at levels found 3-5x RDA=hypercalcemia,Vitamin E,生育酚的抗氧化能力,食品 生物体内,清除生成的自由基,稳定性,有O2：氧化（氧和自由基）猝灭单线态氧 无O2：与亚油酸甲酯氢过氧化物反应形成加合物，初始产物为半醌，进一步氧化形成生育酚醌，金属离子可加速其氧化。食品加工、包装、贮藏中：大量损失。,氧化历程：,猝灭单线态氧,VE的功能（Function of Vitamin E）,Powerful antioxidant Bodys primary defense against free radical
18、s Highly researched May prevent LDL oxidation and slow development of heart disease.,VE 缺乏症（Vitamin E Deficiency）,Erythrocyte Hemolysis Premature infants,cures hemolytic anemia Prolonged deficiency=neuromuscular dysfunction NOT a cure of Muscular Dystrophy Inconsistant results Fibrocystic breast dis
19、ease Intermittent claudication,VE的毒性（Vitamin E Toxicity）,Rare65x RDA=interferes with Vitamin K Interferes with clotting and causes hemmorrhage,维生素K,功能性质,维生素K1 在食物中含量丰富；维生素K2能由肠道中的细菌合成。维生素K参与凝血过程，被称为凝血因子。维生素K具有还原性，在食品体系中可以消灭自由基。维生素K可被空气中的氧缓慢地氧化而分解，遇光（特别是紫外光）则很快被破坏，对热、酸较稳定，但对碱不稳定。,三、维生素在食品加工中的变化,食品本身的
20、影响成熟度：不同成熟期维生素含量不同（Vc-番茄，最高含量在未成熟期）不同部位：一般根部果实茎叶 果实：从表层向核芯降低采后（宰后）：酶解,加工,前处理:去皮、浸泡、摘除加工程度：谷物磨粉程度、与种子的胚乳、胚芽、种皮的分离程度有关,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；加热方式不同，损失不同；,淋洗、漂烫：水溶性损失，短时间热烫减少维生素的损失。冷却方法：空气冷却损失较小。微波加热：损失小。蒸汽加热：比热烫小，比微波大。热灭菌处理：高温瞬时够灭菌法。,豌豆加工中抗坏血酸的保存率,四、产品贮藏中维生素的损失,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
21、影响。在相当于单分子层水的AW下,维生素很稳定,而在多分子层水范围内,随AW,维生素降解速度。,五 加工中化学添加物和食品成分的影响,氯气,次氯酸离子,二氧化硫等具有强反应性,与维生素发生亲核取代，双键加成和氧化反应。二氧化硫和亚硫酸盐有利于VC的保存，但会与硫胺素和比多醛反应。亚硝酸盐可造成VB1的破坏。一般而言，氧化性物质会加速VC，胡萝卜素，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VC和VB1的保存率，碱性物质则会降低VC，VB1，泛酸等的保存率。,第二节 矿物质在食品加工贮藏中的变化,主要功能：是构成生物体的组成部分。维持生物体的渗透压。维持机体的酸碱平衡。酶的活化剂。
22、对食品的感官质量有重要作用,分类,常量元素：（99）钾、钠、钙、镁、氯、硫、磷和碳酸盐等微量元素:（低于 50 mg/kg)必需营养元素，Fe，Cu，I，Co，Mn和Zn等；非营养非毒性元素，AI，B，Ni，Sn等；非营养有毒性元素，Hg，Ph，AS，Cd和Sb等,来源,植物性食品 水果：K含量高，大部分与有机物结合,或是有机物 的组成部分,常以磷酸盐,草酸盐的形式存在.豆类：矿物质含量最丰富,K,P,Fe,Mg,Zn,Mn 等含量均较高，其中P主要以植酸盐形式存 在。谷物:矿物质含量相对较少，主要存在于种子外皮。,动物性食品肉类：Na,K,Fe,P,Mn 含量较高,Cu,Co,Zn,等也有少
23、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。牛乳：主要含Ca,也含有少量K,Na,Mg,P,Cl,S等。蛋类：含人体所需的各类矿物质。,来源,食物中矿物质存在状态,溶解状态:有些常量元素，尤其是单价的。（K、Na、SO42-）胶态形式：游离的、溶解的、非离子化。（多价离子）螫合状态：金属元素（钴元素）,矿物质在食品加过程中的变化,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。加工时因容器带入会使其含量增加 如铁锅炒菜等。加工后生物有效性提高 如面粉发酵后生物有效性提高30-35%。,Acid F
24、ood：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呈酸性，故在生理上称为，如肉，鱼，蛋，米等。Alkaline Food：含有阳离子金属元素较多的食品在生理上称为，如果蔬，豆类等。,食品酸碱性的测定,食品灰化后酸碱度的确定酸性Food（100g）灰化 水溶 0.1mol/LHCl 滴定，若消耗体积为5ml，记为+5，如此类推。碱性Food（100g）灰化 水溶 0.1mol/LNaOH 滴定，若消耗体积为5ml，记为-5，如此类推。,利用矿物质改变食品的性状,Ca可提高腌渍黄瓜的脆性。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。原因：调节pH，使之远离肉P
25、r的等电点，增加持水力。增加离子强度，使肌球蛋白溶解度增加而使肉持水力增大。破坏盐桥或增大电荷斥力，使结构膨胀，增加持水力。,小结,1.维生素的功能：A辅酶或辅酶前体:如烟酸,叶酸等,B 抗氧化剂:VE,VC,C 某些特殊功能:VA-视觉功能,VC-血管脆性2.维生素的分类：水溶性维生素和脂溶性维生素3.水溶性维生素B1、B2、VC的结构，稳定性，降解机理。VC的降解途径：催化降解、非催化降解、厌氧降解。4.脂溶性维生素A、D、E的结构，稳定性，VE猝灭自由基的历程。,5.维生素和矿物质在食品加工贮藏中的变化,原料对食品加工中维生素含量的影响前处理对食品中维生素含量的影响热烫和热加工造成维生素
26、损失产品贮藏中维生素的损失加工中化学添加物和食品成分的影响,维生素 Vitamins水溶性维生素 Water-soluble vitamin维生素VB1 Thiamin维生素VB2 Riboflavin维生素VC Ascorbic Acid稳定性 Stability降解 Degradation矿物质 Minerals生物利用率 Bioavailability,脂溶性维生素Fat Soluble Vitamins结构 Structure复原 Restoration强化 Fortification增补 Enrichment酸性食品 Acid Food 碱性食品 Alkaline Food,The End,
