第7章维生素与矿物质

西昌学院食品科学系第7章维生素与矿物质•7.1引言•7.2维生素与矿物质推荐允许摄入量与食品中营养素的添加•7.3食品中维生素损失的常见原因•7.4维生素的生物利用率•7.5水溶性维生素•7.6油溶性维生素•7.7类似维生素的物质•7.8矿物质西昌学院食品科学系7.1引言一、定义•维生素是机体必需的多种生物小分子营养物质。•1894年荷兰人Ejkman用白米养鸡观察到脚气病现象，后来波兰人Funk从米糠中发现含氮化合物对此病颇有疗效，命名为Vitamine，意为生命必须的胺。后来发现并非所有维生素都是胺，所以去掉词尾的e，成为Vitamin。西昌学院食品科学系二、维生素的特点1.是一些结构各异的生物小分子；2.需要量很少；3.体内不能合成或合成量不足，必需直接或间接从食物中摄取；4.主要功能是参与活性物质（酶或激素）的合成，没有供能和结构作用。水溶性维生素常作为辅酶前体，起载体作用，脂溶性维生素参与一些活性分子的构成，如VA构成视紫红质，VD构成调节钙磷代谢的激素。西昌学院食品科学系三、维生素的功能辅酶或辅酶前体:如烟酸,叶酸等维生素抗氧化剂:VE,VC的功能遗传调节因子:VA,VD某些特殊功能:VA-视觉功能、VC-血管脆性西昌学院食品科学系VB1,VB2,VPPB族VB5,VB6,VHwater-solubleVitVB11,VB12VitVCVAfat-soubleVitVDVEVK四、维生素的分类西昌学院食品科学系五、命名维生素虽然是小分子，但结构较复杂，一般不用化学系统命名。早期按发现顺序及来源用字母和数字命名，如维生素A、维生素B2等。同时还根据其功能命名为“抗…维生素”，如抗干眼病维生素(VA)、抗佝偻病维生素(VD)等。后来又根据其结构及功能命名，如视黄醇(VA1)、胆钙化醇(VD3)等。西昌学院食品科学系六、人体获取维生素的途径1.主要由食物直接提供维生素在动植物组织中广泛存在，绝大多数维生素直接来源于食物。少量来自以下途径：a.由肠道菌合成:人体肠道菌能合成某些维生素，如VK、VB12、吡哆醛、泛酸、生物素和叶酸等，可补充机体不足。长期服用抗菌药物，使肠道菌受到抑制，可引起VK等缺乏。西昌学院食品科学系b.维生素原在体内转变:能在体内直接转变成维生素的物质称为维生素原。植物食品不含维生素A，但含类胡萝卜素，可在小肠壁和肝脏氧化转变成维生素A。所以类胡萝卜素被称为维生素A原。c.体内部分合成:储存在皮下的7-脱氢胆固醇经紫外线照射，可转变成VD3。因此矿工要补照紫外线。人体还可利用色氨酸合成尼克酰胺，所以长期以玉米为主食的人由于色氨酸不足，容易发生糙皮病等尼克酰胺缺乏症。西昌学院食品科学系七、有关疾病机体对维生素的需要量极少，一般日需要量以毫克或微克计。维生素缺乏会引起代谢障碍，出现维生素缺乏症。过多也会干扰正常代谢，引起维生素过多症。因水溶性维生素容易排出，所以维生素过多症只见于脂溶性维生素，如长期摄入过量维生素A、D会中毒。西昌学院食品科学系7.2维生素与矿物质推荐允许摄入量与食品中营养素的添加•许多国家都已在食品中添加维生素和某些微量元素，以改进食品的营养质量和增进人民健康。•与添加营养元素有关的术语：1）补充（Restoration）：加入关键营养元素使其恢复到加工之前的水平。西昌学院食品科学系2）强化（Fortification）：加入一定量的各种元素，使食品成为添加营养元素的良好来源，包括加入原先在食品中存在的营养元素或加入营养元素，超过加工前已有的水平。3）添加（Enrichment）：根据美国FDA规定的标准加入一定量的特定营养元。4）营养化（Nutrification）：在食品中添加营养元的总称。西昌学院食品科学系•推荐每日膳食允许摄入量标准（RecommendedDieteryAllowance,RDA）：定义了能满足所有健康者营养需要的必需营养素的量。•RDI：每日参考摄入量。西昌学院食品科学系7.3食品中维生素损失的常见原因一、维生素含量的内在变化•植物在不同采收期维生素含量不同，生长地、气候等农业环境条件也影响维生素含量。•动物制品中维生素含量与物种和动物的食物结构有关。西昌学院食品科学系二、收获后食品中维生素含量的变化原料中留存的酶导致产后维生素含量的变化。细胞受损后释放出来的酶改变维生素活性和不同构型之间的，进而影响其生物利用率。三、预加工果蔬的去皮、修整，流水槽输送、清洗、在盐水中烧煮，磨粉时去除麸皮和胚芽等。西昌学院食品科学系小麦出粉率与面粉中维生素保留比例之间的关系西昌学院食品科学系四、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；脱水干燥方式对其保存率也有较大影响。西昌学院食品科学系豌豆加工中抗坏血酸的保存率西昌学院食品科学系五、后续加工中维生素的损失•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影响。在相当于单分子层水的AW下,Vit很稳定,而在多分子层水范围内,随AW↑,Vit降解速度↑西昌学院食品科学系六、加工中化学添加物和食品成分的影响•氯气，次氯酸离子，二氧化氯等具有强反应性，可以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。西昌学院食品科学系7.4维生素的生物利用率•维生素的生物利用率（BioavailabilityofVitamins）：摄入的维生素经肠部吸收和在体内起的代谢功能和利用程度。包括吸收和利用两个方面。•影响因素：•1）膳食的组成；•2）维生素的构型；•3）维生素与食物中其它成分的反应。西昌学院食品科学系7.5水溶性维生素西昌学院食品科学系一、Vit-VB1•Containssulfurandnitrogengroup•Destroyedbyalkalineandheat•Coenzyme:Thiaminpyrophosphate(TPP)西昌学院食品科学系①具有酸-碱性质②对热非常敏感,在碱性介质中加热易分解.③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.④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.⑤其降解受AW影响极大,一般在AW为0.5~0.65范围降解最快.1性质及稳定性西昌学院食品科学系•如VBl在亚硫酸盐破坏和在碱性条件下所发生的降解反应是相似的，两种反应均产生5－β－羟乙基－4－甲基噻唑和一个相应的取代嘧啶。和亚硫酸盐作用时，后一个化合物为α－甲基－5－磺甲基嘧啶，而与碱作用时则为羟甲基嘧啶。噻唑环可进一步开环生成硫、硫化氢、呋喃、噻吩和二氢噻吩，这便是烹调食品中的“肉“香味。西昌学院食品科学系•所以在含硫胺素多的食品中最好不用二氧化硫添加剂。但当酪蛋白和可溶性淀粉存在时，二氧化硫对硫胺素的破坏作用要减低些，这可能是这些保护剂生成的不相关的连接反应产生了保护效果，如使－SH氧化，或由于蛋白质对亚硫酸盐的竞争性氧化等。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西昌学院食品科学系•两环间亚甲基易与强亲核试剂反应。•与亚硝酸盐反应,使VB1失活。•在碱性条件下易降解,其降解机制为:2降解西昌学院食品科学系3硫胺素辅酶•硫胺素与ATP反应，生成其活性形式：硫胺素焦磷酸(TPP)，即脱羧辅酶。其分子中氮和硫之间的碳原子性质活泼，易脱氢。生成的负碳离子有亲核催化作用。羧化辅酶作为酰基载体，是α酮酸脱羧酶的辅基，也是转酮醇酶的辅基，在糖代谢中起重要作用。西昌学院食品科学系4VB1的缺乏•当精制的米饭是唯一的食物时•干性脚气病•神经退化,易怒,神经传输的失调•湿性脚气病•水肿,扩大心，心脏麻痹西昌学院食品科学系5硫胺素的食物来源•食物的广泛多样性•硫胺素在糙米、油菜、猪肝、鱼、瘦肉中含量丰富。•但生鱼中含有破坏VB1的酶，咖啡、可可、茶等饮料也含有破坏VB1的因子。西昌学院食品科学系6哪些人群容易缺乏VB1？•贫穷的人•饮酒过多的人•老年人•饮食由高度的加工食品所组成的人1结构二、Vit-VB2西昌学院食品科学系•①对热稳定,对酸和中性pH也稳定,在120℃加热6h仅少量破坏。•②在碱性条件下迅速分解。•③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。2VB2的性质西昌学院食品科学系西昌学院食品科学系3核黄素的缺乏•常出现口角炎。缺乏VB2还可引起唇炎、舌炎、贫血等。•眼睛模糊，咽喉疼痛,神经系统混乱•通常与其他B族维生素一起缺乏VB2缺乏症—“花舌头”或地图舌西昌学院食品科学系4哪些人群容易缺乏VB2？–很少发生–低牛奶/乳酪摄入者–饮酒过多–长期使用镇静安眠剂西昌学院食品科学系5核黄素的食物来源•牛奶/乳酪•成熟了的谷粒•肝脏•牡蛎•啤酒酵母•也可由肠道细菌合成西昌学院食品科学系6富含VB2的食品在食品中核黄素与磷酸和蛋白质结合而形成复合物，动物性食品一般含核黄素较高，尤其以肝、肾和心的含量最为丰富，奶类和蛋类中核黄素含量也较多，绿色蔬菜和豆类也含一定量的核黄素。西昌学院食品科学系三、泛酸(VB3)•也叫遍多酸，广泛存在，极少缺乏。由一分子β丙氨酸与一分子羧酸缩合而成。•泛酸可构成辅酶A，是酰基转移酶的辅酶。也可构成酰基载体蛋白(CAP)，是脂肪酸合成酶复合体的成分。西昌学院食品科学系四、尼克酰胺(VPP)•尼克酰胺和尼克酸分别是吡啶酰胺和吡啶羧酸，都是抗糙皮病因子，又称VPP。其活性形式有两种，尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)。在体内先合成去酰胺NAD，再接受谷氨酰胺提供的氨基成为NAD，再磷酸化则成为NADP。西昌学院食品科学系•NAD和NADP是脱氢辅酶，分别称为辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ。二者利用吡啶环的N1和N4可逆携带一个电子和一个氢原子，参与氧化还原反应。辅酶Ⅰ在分解代谢中广泛接受还原能力，最终传给呼吸链放出能量。辅酶Ⅱ则只从葡萄糖及葡萄糖酸的磷酸酯获得还原能力，用于还原性合成及羟化反应。需要尼克酰胺的酶多达百余种。西昌学院食品科学系•人体能用色氨酸合成尼克酸，但合成率极低（60:1），而且需要VB1、VB2、VB6，所以仍需摄取。抗结核药异烟肼的结构与尼克酰胺类似，两者有拮抗作用，长期服用异烟肼时应注意补充尼克酰胺。花生、豆类、肉类和酵母中含量较高。•尼克酸或烟酸肌醇有舒张血管的作用，可用于冠心病等，但可降低cAMP水平，使血糖及尿酸升高，有诱发糖尿病及痛风的风险。长期使用大量尼克酸可能损害肝脏。西昌学院食品科学系五、叶酸•又称维生素M，由蝶酸与谷氨酸构成。活性形式是四氢叶酸(FH4)，即蝶呤环被部分还原。四氢叶酸是多种一碳单位的载体，分子中的N5,N10可单独结合甲基、甲酰基、亚氨甲基，共同结合甲烯基和甲炔基。因此在嘌呤、嘧啶、胆碱和某些氨基酸（Met、Gly、Ser）的合成中起重要作用。缺乏叶酸则核酸合成障碍，快速分裂的细胞易受影响，可导致巨红细胞贫血（巨大而极易破碎）。西昌学院食品科学系•叶酸容易缺乏，特别是孕妇。叶酸分布广泛，肉类中含量丰富。苯巴比妥及口服避孕药等药物干扰叶酸吸收与代谢。西昌学院食品科学系六、钴胺素(VB12)•是一个抗恶性贫血的维生素，存在于肝脏。分子中含钴和咕啉。咕啉类似卟啉，第六个配位可结合其他集团，产生各种钴胺素，包括与氢结合的氢钴胺素、与甲基结合的甲基钴胺素、与5’-脱氧腺苷结合的辅酶B12等。西昌学院食品科学系•一些依赖辅酶B12的酶类催化1,2迁移分子重排反应，即相邻碳原子上氢原子与某一基团的易位反应。例如在丙酸代谢中，催化甲基丙二酰辅酶A转变为琥珀酰辅酶A的变位酶就以辅酶B12为辅助因子。西昌学院食品科学系•甲基钴胺素可作为甲基载体，接受甲基四氢叶酸提供的甲基，用于合成甲硫氨酸。甲硫氨酸可作