食品化学_第7章_矿物质

第7章维生素与矿物质(Minerals)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。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：KNaCaMgFSP7种体内0.01%必需元素：FeCuZnISeMoCoCr微量元素：非营养非毒性元素：AlBSn非营养有毒性元素：HgPbAsCdSb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3.矿物质在生物体内的功能（1）机体的重要组成成分骨骼CaMgP蛋白质组成S酶（Zn酶）体液NaK（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）。（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Ca2+Mg2+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、VB12等形成螯合物含氧阴离子PO43–、SO42-、NO3-盐类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)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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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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。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肉中矿物质因素肉中矿物质含量一般为0.8～1.2％，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。乳品中的矿物元素1.存在形式乳品中矿物质含量一般为0.7～0.75％，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。（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3、碱性食品—金属元素在人体内氧化生成Na2OK2OCaOMgO，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4、生理酸、碱平衡血液pH=7.35～7.45，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常见的大（宏）量元素钙磷镁钾钠氯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）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％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参991555325299539306285苜蓿荠菜雪里蕻苋菜乌塌菜油菜苔黑芝麻713294230187186156780酸枣棘花生仁紫菜海带(湿)黑木耳全脂牛乳粉酸奶435284264241247676118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。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+APPATP)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。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。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①镁是多种酶的激活剂；②镁是心血管系统的保护因子；③镁与神经肌肉活动、内分泌调节作用密切相关；④维持骨细胞结构和功能。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。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。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”。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20～40％，直接吸收，不受食物因素影响；非血红素铁的吸收率为3～5％，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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。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2、锌（