矿物质在食品工业中的应用-综述版

矿物质在食品工业中的应用食品051尹志嘉200510804127摘要：矿物质对于身体健康功能的运作非常重要，缺少某些矿物质，甚至会导致疾病，所以矿物质常作为食品添加剂中的营养强化剂来补充强化某些食品。本文从食品添加剂的角度介绍了矿物质的相关知识和几种重要的矿物质元素，并介绍了矿物质在食品工业中的应用及重要性。每种矿物质和微量元素发挥其生理功能都有它在体内一定的适宜范围，小于这一范围可能出现缺乏症状，大于这一范围则可能引起中毒，因此，一定要很好地掌握它们的摄入量。关键词：矿物质；营养强化剂；微量元素；应用TheapplicationofMineralinfoodindustryYinZhijia200510804127Abstract:ThecasesmaydisappearprobablywhenhumanislackofMineralswhichismuchimportanttometabolism,thatMineralisordinarilyusedasadditivetoadditionallyincreasealimentationinfoodstuff.ThisarticleintroducesseveraltheapplicationandimportanceofMineralfromapointofadditive.EverykindsofMineralshouldbeinasuitablescope,itisbadwhateveryoulackofitorfullofit.Thereforehumanshouldpayattentiononabsorbedintake.Keywords:Mineral;dietarysupplement;microelement;application前言人体中的各种营养素，除矿物质元素外，均由碳、氢、氧、氮组成的有机化合物的形式存在，当生命停止、肌体火化时，有机化合物都变成了气体扩散到空气中，而只有矿物质元素留在了骨灰中，这些骨灰就是人一生中从各种食物中摄入并保留在体内的60多种矿物质元素，约占人体的百分之四。矿物质在细胞中的含量虽然不多，但是生命活动所必需的，许多无机盐在细胞中呈游离与离子状态存在。如果将一块组织放在蒸馏水中，从原生质中去掉盐类，该组织就会死亡，无机盐在维持生物体和细胞的生命活动中起到重要的作用。无机盐的代谢可以通过分析血液、头发、尿液或组织中的浓度来判断。由于新陈代谢，每天都有一定数量的无机盐从各种途径排出体外，因而必须通过膳食予以补充。在中国钙、铁和碘的缺乏较常见。硒、氟等随地球化学环境的不同，既有缺乏病如克山病和大骨节病、龊齿等，又有过多症如氟骨症和硒中毒。1.矿物质综述1.1概念矿物质又称无机盐、灰分，也是构成人体组织和维持正常生理活动的重要物质。人体组织几乎含有自然界存在的所有元素，其中碳、氢、氧、氮四种元素主要组成蛋白质、脂肪和碳水化合物等有机物，其余各种元素大部分以无机化合物形式在体内起作用，这些统称为矿物质或无机盐。1.2分类1.2.1按含量——矿物元素按其在人体中的含量或摄入量可分为：常量元素：在人体内含量0.01％以上的矿物元素，或日需量大于100mg/d的元素，如钾、钠、钙、镁、氯、硫、磷等;微量元素：在人体内含量小于0.01％，或日需量小于100mg/d的元素，如铁、锌、铜、碘、锰等。1.2.2按需要情况——矿物质可分为：必需微量元素:铁(Ｆｅ)、铜(Ｃｕ)、锌(Ｚｎ)、钴(Ｃｏ)、锰(Ｍｎ)、铬(Ｃｒ)、钼(Ｍｏ)、镍(Ｎｉ)、钒(Ｖ)、锡(Ｓｎ)、硅(Ｓｉ)、硒(Ｓｅ)、碘(Ｉ)、氟(Ｆ)14种。可能必需的有锶(Ｓｒ)、铷(Ｒｂ)、砷(Ａｓ)、硼(Ｂ)其中硼是植物必需的元素。目前,尚未明确其生物学作用亦未发现有毒性的元素称为非必需微量元素,将微量元素分为必需与非必需,有毒或无害,只有相对的意义。因为即使同一种微量元素,低浓度时是有益的,高浓度时则可能是有害的(如氟、硒等),因此对微量元素的生物学作用及其安全浓度进行更深入的探讨,以防止盲目摄入过多的必需微量元素或从膳食中去除某种可能必需的有毒元素。1.2.3按酸碱性——矿物质可分为：酸性矿物元素和碱性矿物元素食物的酸碱性不是用简单的味觉来判定的。所谓食物的酸碱性，是指矿物元素在人体经过氧化后生成氧化物，据氧化物的酸碱性将矿物元素分为酸性矿物元素和碱性矿物元素。食物的酸碱性取决于食物中所含矿物质的种类和含量多少的比率而定：钾、钠、钙、镁、铁进入人体之后呈现的是碱性反应；磷、氯、硫进入人体之后则呈现酸性。但要注意，这种对食品的分类，与食品本身是否呈酸味无关。判断食品的酸碱性必须依据食品中所含酸性矿物元素和碱性矿物元素氧化后的综合结果。常见的酸性食品有：白米、面包、鸡蛋、肉、鱼、干酪等；常见的碱性食品有：甘蓝、菠菜、番茄、黄瓜、豆类、萝卜、胡萝卜、薯类、苹果、柑橘、茶和海带等。蔬菜、水果、薯类、大豆、牛奶一般是碱性食品，谷类、肉类、鱼贝类等一般是酸性食品。在日常膳食中，要注意酸性食品和碱性食品的合理搭配，以维持人体体液pH值在7.3～7.4之间，稍偏碱性。若摄入酸性食品过多，会引起各种酸中毒及缺钙症。1.3矿物质的主要生理功能1.3.1机体的重要组成部分骨骼和牙齿中含有大量的钙、磷、镁，人体内99%的钙，80%的磷存在于骨骼中。骨头为什么这样硬，原因就在这里。食物中长期缺乏矿物质，会造成生长发育不良，身材矮小。1.3.2维持细胞的渗透压及机体的酸碱平衡酸性、碱性无机离子的适当配合，加上重碳酸盐和蛋白质的缓冲作用是维持机体酸碱平衡的重要机制。1.3.3保持神经、肌肉的兴奋性在组织液中的各种矿物元素，特别是保持一定比例的钾、钠、钙、镁离子是维持神经、肌肉兴奋性，细胞膜通透性以及所有细胞正常功能的必要条件。1.3.4对机体具有特殊的生理作用如血红蛋白和细胞色素系统中的铁，甲状腺素中的碘和谷胱甘肽过氧化物酶中的硒。缺乏某种矿物质，就会引起某种生理障碍。血液凝固时，必须有钙的存在；否则血液就凝固不起来。1.3.5对于食品感官质量的作用改善食品感官性状与营养价值，氯化钙是豆腐凝固剂，还可防止果蔬制品软化。此外，还可将铁盐、钙盐用于食品强化，借以提高食品营养价值。1.4食品加工对矿物质含量的影响食品加工时矿物质的变化，随食品中矿物质的化学组成、分布以及食品加工的不同而异。其损失可能很大，也可能由于加工用水及所用设备不同等原因不但没有损失，反而可有增加。1.4.1烫漂对食品中矿物质含量的影响食品在烫漂或蒸煮时，若与水接触，则食品中的矿物质损失可能很大，这主要是因烫漂后沥滤的结果。至于矿物质损失程度的差别则与它们的溶解度有关。值得指出的是在此过程中钙不但没有损失，似乎还稍有增加，至于硝酸盐的损失无论从防止罐头腐蚀和对人体健康来说都是有益的。1.4.2烹调对食品中矿物质含量的影响烹调对不同食品的不同矿物质含量影响不同。尤其是在烹调过程中，矿物质很容易从汤汁内流失。此外，马铃薯在烹调时的铜含量随烹调类型的不同而有所差别，铜在马铃薯皮中的含量较高，煮熟后含量下降，而油炸后含量却明显增加。豆子煮熟后矿物质的损失非常显著，其钙的损失与其它常量元素相同而与菠菜相反，至于其它微量元素的损失也与常量元素相同。1.4.3碾磨对食品中矿物质含量的影响谷类中的矿物质主要分布在其糊粉层和胚组织中，所以碾磨可使其矿物质的含量减少，而且碾磨越精，其矿物质的损失越多。矿物质不同，其损失率亦可有不同。当小麦碾磨成粉后，其锰、铁、钴、铜、锌的损失严重。钼虽然也集中在被除去的麦麸和胚芽中，但集中的程度比前述元素低，损失也较低。铬在麦麸和胚芽中的浓度与钼相近。硒的含量受碾磨的影响不大，仅损失15.9％。至于镉在碾磨时所受的影响似乎很小。1.4.4大豆加工对食品中矿物质含量的影响大豆可加工成脱脂大豆蛋白粉，并进一步制成大豆浓缩蛋白与大豆分离蛋白。在上述加工过程中，大豆和大豆制品中的微量元素可有变化。可从中看出某些趋势。例如大豆加工与谷类碾磨不同，其微量元素除硅外无明显损失，而铁、锌、铝、锯等元素反而都浓缩了。这可能是大豆深加工后提高了蛋白质的含量，上述元素与蛋白质组分相结合，因而受到浓缩。此外，食品中的矿物质还可因加工用水、设备，以及与包装材料接触而有所增加。尤其是食品加工时使用的食品添加剂更是食品中矿物质增加的重要原因。2.几种重要的矿质元素2.1常量元素（Macro-elements）2.1.1钠和钾钠（Sodium，Na）和钾（Potassium，K）的作用与功能关系密切，二者均是人体的必需营养素。钠作为血浆和其他细胞外液的主要阳离子，在保持体液的酸碱平衡、渗透压和水的平衡方面起重要作用；并和细胞内的主要阳离子钾共同维持细胞内外的渗透平衡，参与细胞的生物电活动，在机体内循环稳定的控制机制中起重要作用；在肾小管中参与氢离子交换和再吸收；参与细胞的新陈代谢。在食品工业中钠可激活某些酶如淀粉酶；诱发食品中典型咸味；降低食品的Aw，抑制微生物生长，起到防腐的作用；作为膨松剂改善食品的质构。钾可作为食盐的替代品及膨松剂。钠的主要来源是食盐和味精，钾的主要食物来源是水果、蔬菜和肉类。人们一般很少出现钠、钾缺乏症，但当钠摄入过多时会造成高血压。2.1.2钙和磷钙（Calcium，Ca）和磷（Phosphorus，P）也是人体必需的营养素之一。体内99%的钙和80%的磷以羟磷灰石的形式存在与骨骼和牙齿中。钙对血液凝固、神经肌肉的兴奋性、细胞的粘着、神经冲动的传递、细胞膜功能的维持、酶反应的激活以及激素的分泌都起着决定性的作用。磷作为核酸、磷脂、辅酶的组成部分，参与碳水化合物和脂肪的吸收与代谢。由于钙能与带负电荷的大分子形成凝胶如低甲氧基果胶、大豆蛋白、酪蛋白等，加入罐用配汤可提高罐装蔬菜的坚硬性，因此，在食品工业中广泛用作质构改良剂，另外在食品加工中加入不同的钙盐分别可以作为缓冲剂、调节剂、稳定剂和防腐剂。磷在软饮料中用作酸化剂；三聚磷酸钠有助于改善肉的持水性；在剁碎肉和加工奶酪时使用磷可起到乳化助剂的作用。此外，磷还可充当膨松剂。我国制定钙的每日推荐摄入量，青春期儿童为1000mg，成年人为800mg，孕中期妇女为1000mg，孕晚期妇女与乳母为1200mg。我国制定成人对于钙的可耐受最高摄入量为2g/d。磷生理需要：成人适宜摄入量为700mg/d。过量表现:骨质疏松易碎、牙齿蛀蚀、各种钙缺乏症状日益明显、精神不振甚至崩溃，破坏其他矿物质平衡。高磷血症。缺乏症：1.磷质缺乏会导致佝偻病和牙龈溢脓等疾患；2.缺磷会使人虚弱，全身疲劳，肌肉酸痛，食欲不振。2.1.3镁镁（Magnesium，Mg）虽然是常量元素中体内总含量较少的一种元素，但具有非常重要的生理功能。镁是骨骼和牙齿的重要组成成分之一，它与钙、磷构成骨盐，与钙在功能上既协同又对抗。当钙不足时镁可部分替代；当镁摄入过多时，又阻止骨骼的正常钙化。镁是细胞内的主要阳离子之一，和Ca、K、Na一起与相应的阴离子协同，维持体内的酸碱平衡和神经肌肉的应激性。细胞内大多数镁集中线粒体中作为辅基参与体内的各种磷酸化反应；通过对核糖体的聚合作用，参与蛋白质的合成，使mRNA与70S核糖体连接；参与DNA的合成与分解，维持核酸结构的稳定。食品工业中镁主要用作颜色改良剂。在蔬菜加工中常因叶绿素中的镁脱去生成脱镁叶绿素，使色泽变暗。膳食中的镁来源于全谷、坚果、豆类和绿色蔬菜中。一般很少出现缺乏症。镁的需要量：成人的适宜摄入量（AI）定为350mg/d，可耐受最高摄入量（UL）定为700mg/d。2.1.4硫硫（Sulphur，S）对机体的生命活动起着非常重要的作用，在体内主要作为合成含硫氨基酸如胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸的原料。硫分布广，富含含硫氨基酸的动植物食品是硫的主要膳食来源。食品工业中常利用SO2和亚硫酸盐作为褐变反应的抑制剂；在制酒工业中广泛用于防止和控制微生物生长。2.2微量元素2.2.1锌锌（Zinc，Zn）主要通过体内某些酶类直接发挥作用来调节生命活动，作为负责调节基因表达的反式作用