食品化学-第7章-矿物质(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,Page,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第7章 维生素与矿物质,(Minerals),1,内 容,概述,食品中矿物质吸收利用的一些基本性质,常见的常量元素,常见的微量元素,矿物质在食品加工储藏过程中的变化,2,教学目的,了解食品中矿物质的分类及存在形式；矿物质在生物体内的功能，食品中重要矿物质的营养功能；矿物质对食品性状的影响；酸性食品或碱性食品。,掌握几种重要的矿物质对食品性状的影响；矿物质的生物有效性及影响生物有效性的因素。,3,概述,1.定义,食品中除去C、H、O、N等四种构成水和有机物质元素外，其他元素统称为矿物质，又称灰分、无机质。,2.分类,常量元素：,K Na Ca Mg F S P 7种,体内0.01%,必需元素：Fe Cu Zn I Se Mo Co Cr,微量元素：,非营养非毒性元素：Al B Sn,非营养有毒性元素：Hg Pb As Cd Sb,4,特 点,数量：,随年龄增长而增加，但元素间比例变动不大,分布：,极不均匀,代谢：,不能在体内生成，必须通过膳食补充，且除非被排出体外，不可能在体内消失。,过量摄入常不仅无益而有害，特别要注意用量不宜过大。,矿物质相互之间存在协同或拮抗作用,5,3.矿物质在生物体内的功能,（,1,）机体的重要组成成分,骨骼,Ca Mg P,蛋白质组成,S,酶（,Zn,酶）,体液,Na K,（,2,）维持细胞的渗透压及机体的酸碱平衡,体内渗透压主要由,Na,、,K,等维持，体内,pH,值为,7.35,7.45,。,有机缓冲体系,(,蛋白质、氨基酸,),；,无机缓冲体系（碳酸盐、磷酸盐等）。,6,（,3,）保持神经、肌肉的兴奋性,Na,、,K Ca,、,Mg,（一定比例）,（,4,）对机体具有特殊的生理功能,如铁对血红蛋白、细胞色素酶系的重要性，碘对甲状腺素合成的重要性等。,参与体内生物化学反应,（,5,）对食品感官质量的作用。,如磷酸盐对肉制品的保水性、结着性作用,钙离子对凝胶的形成和食品质地的作用等,3.矿物质在生物体内的功能,7,食品中矿物质吸收利用的一些基本性质,1.溶解性,所有的生物系统都含有水，,几乎所有的营养元素,也都是溶解于,水,中并在,水中,为生物所代谢利用,所以矿物质的,生物利用率和活性,在很大程度上取决于它们在,水中的溶解性,。,矿物质在,食品中的存在形式,很大程度上取决于,元,素本身的性质,8,2.矿物质的存在形式,以游离态存在：,可溶性离子,如Na,+,K,+,Cl,等存在;,络合或鳌合态,Ca,2+,Mg,2+,等以胶体溶液与不溶性多价盐形成动态平衡,氨基酸、叶绿素、血红素、V,B12,等形成螯合物,含氧阴离子,PO,4,3,、,SO,4,2-,、,NO,3-,盐类,9,矿物质的生物利用率,定义：也称生物有效性，是指食品中矿物质被机体吸收、利用的比例。,影响因素：,1,、可消化性,(,植酸、草酸等影响消化,),2,、存在形态（可溶、粒细易被吸收）,3,、相互作用（竞争、化合，协同、拮抗，,Ca,与,Zn,拮抗）,4,、螯合作用,(,有的有利于吸收，提高生物有效性如：,M,氨基酸、血红素、,Zn,EDTA,；有的干扰、降低生物有效性如：,M,植酸,),10,矿物质缺乏的原因,地球环境中各种元素的分布不平衡,食物中含有天然存在的矿物质拮抗物,食物加工过程中造成矿物质的损失,摄入量不足或不良饮食习惯,生理上有特殊营养需求的人群,11,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,。,食品中的矿物质元素,12,植物性食品中的矿物质元素，除,极少数以无机盐形式存在,外，,大部分与植物中的有机物相结合而存在,，或者本身就是有机物的组成成分。,如粮食中含量较高的矿物质元素,磷,，就是磷糖、磷脂、核蛋白、辅酶、核苷酸、植酸盐等有机物的组成成分。,植酸盐中的磷，不易被动植物利用,，人体内,60,被排除体外。,植物性食物中矿物元素,13,植酸盐在植酸酶作用下，水解成磷酸和肌醇，把磷酸从植物中分解出来，成为无机磷，所以,植酸盐是粮食中磷的作用来源,。,在小麦、稻谷及其他谷物类粮的糠麸中含有丰富的,植酸酶,；许多微生物如酵母也含有较多的植酸酶。,所以经过,发酵的面团，有利于人体对磷的吸收，,粮食在贮藏期间，由于植酸酶的作用，,无机磷含量,增加。,植物性食物中矿物元素,14,植物性食物中矿物元素,粮食中的矿物质元素有30多种，其中,含量较多的有P、K、Mg、Ca、Fe、Si、Cl,。,矿物质在粮食中分布不均匀,，例如谷物类粮食，其,壳、皮、糊粉层及胚部含量较多,，而胚乳含量较少，因此粮食加工制品中，精,度越高，灰分越少,。,大豆中的P、K含量很高,，其中70-80%的P以植酸（肌醇磷酸）状态存在。植酸会影响蛋白质的溶解度，并能干扰人对膳食中Ca和Zn的吸收。,水果中的矿物质含量不如蔬菜的丰富，一般含量都比较低。而且与地产有很大关系。,15,动物性食品,肉类：,Na,K,Fe,P,Mn 含量较高,Cu,Co,Zn,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。,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,。,食品中的矿物质元素,16,肉中矿物质因素,肉中矿物质含量一般为0.81.2，,Na、K、Fe、P、Mn,、因此肉类是饮食中,磷,和,铁,的重要来源。,肉中矿物质一部分以,氯化物、磷酸盐、碳酸盐呈可溶性状态存在,，另一部分,与蛋白质结合成非溶性状态存在,瘦肉中,要比脂肪组织中,含有较多的矿物质,。,当,肉汁流失后,，常量元素,损失的主要是钠、钾,，而钙、磷损失较少，因为钠、钾几乎全部存在,软组织及体液,中,，在动物活体中钾主要分布与细胞内液，而钠在细胞外液，当动物死后，均匀地分布在细胞内外。,肉中还含有,锰、铜、钴、锌、聂,等微量元素，其中,锌对肉的持水性起着较大的作用。,17,乳品中的矿物元素,1.存在形式,乳品中矿物质含量一般为0.70.75，乳中,钾的含量较钙高三倍,。,钾、钠,大部分以氯化物、磷酸盐及柠檬酸盐，呈,可溶性状态存在,。,钙、镁,与酪蛋白、磷酸和柠檬酸结合，一部分呈胶体状态，一部分呈溶解状态存在。,18,（1）乳中,总钙量与离子比例,，能,影响酪蛋白在乳品中的稳定性,（2）乳品在加工过程中，如热处理和蒸发能,改变盐的平衡，因而改变蛋白质的稳定性,。如乳品热后，,钙、磷由可溶性变为胶体状态。,（3）,pH值变化也可使盐的平衡遭到破坏,例如，pH降低时，钙、磷由胶体状态变为可溶性状态；当pH5.2时，乳品中所有钙、磷都变成可溶性状态。乳在加热和搅拌过程中，可是二氧化碳损失，因而使pH增加。,这些因素都可导致牛乳中酪蛋白的不稳定。,2.,乳品中矿物元素的作用,19,1、判断方法,采取,灰化,的方法，再用酸或碱中和来确定。,100g食品的灰分水，用0.1N酸或碱滴定，所消耗的ml数即为食品灰分的酸、碱度。,“,+,”,表示碱度,“,-,”,表示酸度,酸性食品与碱性食品,20,2、酸性食品,含有阴离子（P、S、Cl）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,酸性食品。,大部分的肉、鱼、禽、蛋,因为含丰富的,含硫蛋白质,，米、面粉制品,含磷多,，所以属酸性食品。,猪肉-5.6，稻米-11.7，牛-5.0，面粉-6.5，鸡-7.6面包-0.8，鸡蛋黄-18.8，花生-3.0，虾-1.8,酸性食品与碱性食品,21,3、碱性食品,金属元素在人体内氧化生成 Na,2,O K,2,O CaO MgO，含金属阳离子较多的食品生理上称为,碱性食品,大部分果、蔬、豆类属碱性食品,。,大豆+2.2，西瓜+9.4，豆腐+0.2，海带+14.6，菜豆+5.2，香蕉+8.4，马铃薯+5.2，梨+8.4，菠菜+12.0，苹果+8.2，胡萝卜+8.3，柿子+6.2黄瓜+4.6，牛乳+0.324,酸性食品与碱性食品,22,4、生理酸、碱平衡,血液pH=,7.357.45,，适当量酸性食品与碱性食品在生理上可以达到酸、碱平衡。,一般情况下，,易引起酸中毒,（主食为酸性食品）。,血液颜色加深、粘度增加，胃酸过多，胃溃疡，动脉硬化，疲劳等。,酸性食品与碱性食品,23,常见的大（宏）量元素,钙,磷,镁,钾,钠,氯,24,钙在人体内的分布,成人体内含钙总量约为,1200g,，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）,25,钙(calcium)的生理功能,构成骨骼和牙齿的成分,促进体内酶的活动,维持神经和肌肉的活动,其他功能,参与血液凝固,激素分泌,维持体液体酸碱平衡,调节细胞正常生理功能,26,钙的吸收和代谢,吸收,钙的吸收主要在小肠。,膳食中钙的吸收率为,20,30。,膳食中钙含量高，其吸收率相对下降，而且钙吸收率可随年龄增长而降低,如婴儿50,儿童 40,成年人 20,老年人 15,27,影响钙吸收的有利因素,影响钙吸收的不利因素,维生素,D,乳糖,膳食蛋白质,有机酸,(,乳酸、醋酸,),氨基酸,(,精氨酸、赖氨酸,),高钙浓度,草酸盐与植酸盐,膳食纤维,高脂肪膳食,钙磷比,28,含钙丰富的食物,mg/100g,食物,含量,食物,含量,食物,含量,虾皮,虾米,河虾,泥鳅,红螺,河蚌,鲜海参,991,555,325,299,539,306,285,苜蓿,荠菜,雪里蕻,苋菜,乌塌菜,油菜苔,黑芝麻,713,294,230,187,186,156,780,酸枣棘,花生仁,紫菜,海带,(,湿,),黑木耳,全脂牛乳粉,酸奶,435,284,264,241,247,676,118,29,磷,磷在成人体内的总量为,600-900,克，占体重1%，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2/1,。,30,磷的生理功能,构成骨骼和牙齿的重要成分,参与能量代谢：(Pi+APP ATP),构成生命物质成分：磷酸、磷蛋白,酶的重要成分,调节酸碱平衡,31,磷的,吸收,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,60,70,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,。,钙、镁、铁、铝等金属离子及植酸可,与磷酸形成难溶性盐类而影响磷的吸收,。,32,磷的,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；,谷类及大豆中的磷主要以,植酸盐形式存在，不易被人体消化，,但若能预先通过发酵或将谷粒、豆粒浸泡在热水中，,植酸能被酶水解成肌醇与磷酸盐时就可提高磷的吸收率。,33,镁,成人体内含镁,20-30,克，其中,60%-65%,以磷酸盐和碳酸盐的形式存在于,骨骼和牙齿中,，,27%,的镁存在于软组织中。,镁的生理功能,镁是多种酶的激活剂；,镁是心血管系统的保护因子；,镁与神经肌肉活动、内分泌调节作用密切相关；,维持骨细胞结构和功能。,34,镁（,Mg,）,镁缺乏的特征,可表现为,肌肉痉挛,(,颤抖、抽搐,),、心率过快、倦怠、恶心等，严重时可导致,精神错乱,。,镁的来源,许多食品中含镁，尤其是绿色植物中，,小麦中镁,的含量丰富，但主要集中在,胚及糠麸中,，胚乳中含量较少，此外某些海产品如牡蛎中镁的含量也很高。,35,钾,(K,）,钾主要存在于细胞内，它可,调节细胞内的渗透压,，且,激活,许多酵解酶和呼吸酶。,K,由食品供给，并由肾脏、汗、粪排出。,肾排,K,能力相当强。,富含,K,的食品有水果，蔬菜等，面包、油脂、酒、土豆、糖浆。,36,钠（,Na,）,人体内钠的含量约为,1.4,kg,。,钠可能,维持人体体液的渗透压,摄入的食盐会被胃肠道吸收；钠一般由尿、粪便、汗液排出。,肾对钠的调节能力很强,（多食多排、少食少排、不食不排），通过此原理可以,判断是否缺盐脱水及缺盐程度有帮助,。,从营养观点上：人们比较关心避免,Na,的过多摄入导致高血压,，但食盐能改善食品的风味，一般选择,“,低钠盐膳食,”,。,37,1、,铁（Fe),铁是血红素和某些酶的成分。,食物中的铁元素可分为,血红素铁和非血红素铁,血红素铁,来自于有血的,动物食品,，,吸收率为2040，,直接吸收，不受食物因素影响,；,非血红素铁,的吸收率为35,，,受植酸和草酸的影响,非血红素铁在吸收前，必须与结合的有机物分离，如蛋白质、氨基酸和有机酸等。,铁盐以二价离子的形式被吸收,，并以有机铁盐为最佳吸收。,常见的微量元素,38,影响非血红素铁吸收的因素,有利因素,不利因素,维生素,C,某些单糖,有机酸,动物肉类,核黄素,贮存量少,草酸盐与植酸盐,茶叶及咖啡中多酚类物质,胃酸缺乏,过多服用抗酸药物,无机锌,贮存量多,39,一些,动物性食品含铁较高且易于吸收。,鸡蛋中可吸收的铁少,的原因是因为,铁与蛋黄磷蛋白中的磷结合,所致。,铁可作为面粉与其它谷物食品中的,强化剂，,但,两价的铁容易使食品褪色或氧化,。,而元素铁不但容易吸收，而且不会影响食品质量，所以一般宜用元素铁来强化面粉。,40,食物,吸收率,大米,玉米和黑豆,莴苣,小麦、面粉,鱼,血红蛋白,动物肉、肝,蛋类,1,3,4,5,11,25,22,3,一些食物铁的吸收率,41,2、锌（Zn）,存在与骨骼、皮肤、头发和血液中,其中有,25,85,在红细胞中。,生理功能,锌是某些酶,(,如碳酸酐酶,LDH),的,辅助因子,；,锌,参与蛋白和核酸的合成,；,存在于,胰岛素,分子中；,与唾液蛋白和转铁蛋白相结合。,42,缺Zn的表现,当缺锌时可表现为,食欲低下,，,厌食、偏食、异食癖,、生长发育落后、,味觉功能减低,以及免疫功能下降，严重时可表现出,智力低下,。,富含Zn的食品：,动物性食品中锌含量较高,，例如，肉、内脏、蛋类、海产品。,43,3、碘（I）,碘是合成甲状腺素的原料，,碘缺乏,时居民易患,甲状腺肿大症，克汀病,（侏儒呆小症）。,碘化食盐、海产品如鱼和贝壳类中碘的含量非常丰富。,在食品加工中碘的大量损失可能是由于,加工不当（长时间煮、漂洗次数多,）,44,作为谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，,防止氧过氧化物在细胞内堆积及保护细胞膜。,保护心血管和心肌的健康,，机体缺硒可引起以心肌损害为特征的,克山病,有毒重金属的,解毒作用,其他,促进生长，保护视觉，抗肿瘤等,4、硒,45,硒缺乏与过量,克山病,克山病分布我国14个省、自治区的贫困地区，大多发生在山区和丘陵。,主要易感人群为26岁的儿童和育龄妇女。,是以心肌坏死为特征的地方性心脏病,大骨节病,该病主要是发生在青少年期的一种骨关节疾病。,硒,缺乏会使免疫功能、机体抗氧化能力下降。,46,含硒较高的食物,g/100g,食物,含量,食物,含量,食物,含量,鱼子酱,海参,牡蛎,蛤蜊,鲜淡菜,鲜赤贝,蛏子,章鱼,203.09,150.00,86.64,77.10,57.77,57.35,55.14,41.68,青鱼,泥鳅,黄鳝,鳕鱼,猪肾,猪肝,羊肉,猪肉,37.69,35.30,34.56,24.8,111.77,28.70,32.20,11.97,瘦牛肉,干蘑菇,小麦胚粉,花豆,(,紫,),白果,豌豆,扁豆,甘肃软梨,10.55,39.18,65.20,74.06,14.50,41.80,32.00,8.43,海产品和动物内脏,是硒的良好食物来源。,47,食物中矿物元素的生物有效性,1,、动物食品与植物食品,一般：,动物食品,植物食品的生物有效性,2,、,Ca,人对,Ca,的吸收很不完全，,7080%,排泄，易受食物中植酸、草酸、脂肪酸、磷酸盐、,pH,影响,有利因素：,VD,、乳糖（可溶）、氨基酸,3,、,Fe,人对,Fe,的吸收率极低,（,1,22%,），大米,1%,，玉米,3%,，小麦,5%,，蛋,3%,，鱼,11%,，肉、肝脏,22%,。,只有,Fe,2+,才被吸收，受植酸盐、草酸盐、磷酸盐、,pH,、碳酸盐、多酚类的影响。,VC,、,VB,2,、半胱氨酸有利于吸收。,48,利用矿物质元素改变食品状况,1.肉制品中添加,三聚磷酸钠,或,焦磷酸钠,可增加肉的,持水性,，并可,防止脂肪酸败,。,因为肉在pH5.5左右持水性最低（接近肉蛋白质的等电点），当pH向酸性或碱性偏移时，持水性提高。,聚磷酸盐水溶液呈碱性,，而且它本身具有缓冲作用，它的加入,使肉的pH值增加,，所以,持水性增加,。,此外，,聚磷酸盐可与金属离子螯合,，使原来与肌肉蛋白质牢固结合的钙、镁、离子与聚磷酸盐螯合，,使蛋白质松弛，可吸收较多的水,。,聚磷酸盐的使用量一般为0.10.4，,使用过高则影响肉品的颜色。,49,利用矿物质元素改变食品状况,2.,炼乳中,，添加,磷酸氢二钠,，可,保持盐平衡，改善炼乳的热稳定性,。,3.,蚕豆罐头,中添加,磷酸盐,可促进,豆皮软化,（与皮中钙结合）；,4.,磷酸盐,还可以,稳定色素和防止啤酒混浊,；,5.,钙盐,可以,提高果蔬的硬度,，同时,盐对抑制苹果褐变,也有一定的作用。,50,一、矿物质在食品及加工中的作用,好的方面是：,1、用于果蔬的硬化处理，如Ca、Al与果胶反应形成果胶酸钙，能在细胞间隙起到使细胞相互粘连的作用。,2、对果蔬进行护色（铜、锌）,3、有助于肉的持水性（如NaCl、磷酸盐等）,4、使肉呈色作用,5、肉的腌制,6、海藻的凝胶作用,坏的方面：,1、引起果蔬的变色和褪色。,2、导致抗坏血酸的氧化损失。,3、含铁的脂氧合酶可能导致食品产生不良风味。,矿物质在加工储藏过程中的变化,51,二、矿物质在加工过程中的损失特点,食品中的矿物质的损失与维生素不同，它常常,不是化学反应引起的，,而是通过,：,1）物理作用的除去,2）与其它物质形成一种不适宜人和动物体吸收利用的形态,（如草酸、植酸能与两价金属离子形成不溶性盐）。,食品加工中最初的,淋洗、整理除去下脚料的过程是食品中矿物质损失的主要途径；,此外，在,烹调或热烫时也由于遇水,而使矿物质遭受大量的损失。,谷物在磨碎时会损失大量矿物质,，所以食品磨得越细，微量元素损失越多。,52,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%,。,53,54,金属对罐头食品的 腐蚀,一、氢胀罐,罐头食品在,存储过程中可从金属容器中吸收金属,如铁、锡等，致使,罐壁遭受腐蚀,。,罐头腐蚀时可,引起快速脱锡，最后产生,氢气,而形成,胖罐,。,如果将大多数,酸性食品放在缺氧罐头,中时，锡可形成锡铁偶连中的负极，此时，锡可以极慢的速度溶进溶液，从而,延长罐头食品的货架期,，但当铁形成负极时，同时又有氧化剂存在就会大大加速锡的溶解速度。待,锡全部溶解后,，食品就得不到保护，从而产生氢气而,形成胖罐,。,55,二、硫化斑的形成,罐头的另一腐蚀问题是硫化黑斑的产生，当罐头食品中,带有含硫氨基酸,如,半胱氨酸、甲硫氨酸、胱氨酸,时，当将它们,加热或熟化时会形成硫离子,，它能,与铁和锡形成,FeS,、,SnS,。,SnS,是硫化黑斑的主要成分。,在猪肉、鱼、豆类罐头食品中可能发生这类腐蚀。,但,锡,溶于食品中有时会,对某些食品的色泽有好处,；而铁则有相反的效果，例如锡离子可使罐头中的白刀豆产生鲜亮的色泽，但少量的,铁能使其变得很黑,。,56,