第二章食品中的矿物质

第二章食品中的矿物质医药健康学院冯伟主要内容(Contents)•一矿物质的分类•二矿物质的功能•三矿物质生物有效性的影响因素•四食品中矿物质的分析•概念：除去C、H、O、N四种构成水分和有机物质的元素以外，其它元素统称为矿物质元素，简称矿物质。•在人和动物体内，矿物质总量不超过体重的4%～5%，但却是不可缺少的成分。矿物质又称无机盐，是对人体极为重要的营养元素。少量的矿物质在人体内直接关系到新陈代谢的畅通，但常因为它们需要量少而不被重视，因此当你不留意的时候，你健康就会渐渐遭到损害。由于机体每天都有一定量的矿物质消耗或流失，所以人体必须从各种食物中获得足量的矿物质，才能维持良好的健康状态。医学上认为：人体必需的微量元素都是直接由食物供给的。人体所需的各种矿物质均为大地的成分，它们可以被各种植物吸收。所以，人们通过一日三餐可从食物中获取矿物质。•分类常量：Na,K,Ca,S,P,Cl等必需元素微量：Fe,Cu,Zn,I等有害元素：Pb,Cd,Hg等食品中的矿物质肉：K、Na、Fe、P含量较高，Cu、Zn等也有少量，以可溶性氯化物、磷酸盐、碳酸盐形式AnimalFood存在或与蛋白质结合。奶：主要含Ca、也含有少量K、Na、Mg、P等。蛋：含人体所需的各类矿物质水果：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。PlantFood大豆：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。水稻：矿物质含量相对较少，主要存在于种子外皮。矿物质的存在形式•大多数以无机盐形式存在•少量参与有机物的组成（如S、P、Fe）•金属离子多以螯合物形式存在于食品中矿物质的生理功能•是构成机体组织的重要材料•维持人体的酸碱平衡•维持组织、细胞的渗透压•维持原生质的生机状态•参与体内的生物化学反应两个概念•酸性食品（AcidFood）：含有非金属元素磷、硫、氯较多的食物，在体内氧化后生成带阴离子的酸根如PO43-、Cl-、SO42-等，需要碱性物质去中和，故在生理上称为~，如大部分的肉、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•碱性食品（AlkalineFood）：含有金属元素钾、钠、钙、镁（金属元素在人体内氧化生成Na2OK2OCaOMgO）较多的食物，在体内氧化成带阳离子的碱性氧化物，故在生理上称为~，如大部分果蔬，豆类等。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重要矿物质的功能（一）钙•钙是组成人体骨胳和牙齿的主要成分•儿童、青少年缺钙会引起骨骼、牙齿发育不正常，引起佝偻病；成年人缺钙会引起骨质软化病及骨质疏松症。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•如何补钙：食物中钙最好的来源是牛奶及其它乳制品•含钙较多的食物有豆类、奶类、蛋黄、骨头、深绿色蔬菜、米糠、麦麸、花生、海带、紫菜等。•多进行一些户外活动含钙丰富的食物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。（二）镁•镁是许多酶的激活剂，对维持心肌正常生理功能有重要作用•人体缺镁会导致心肌坏死，出现抑郁、肌肉软弱无力和晕眩等症状•食物中镁最好的来源是绿色蔬菜及水果（三）铁•铁是人体中最丰富的一种微量元素，是血红素和一些酶的成分•人体缺铁时会引起贫血•食物来源：动物性食品中的铁比植物性食品中的铁易于吸收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（Zn）•存在与骨骼、皮肤、头发和血液中,其中有25～85％在红细胞中。•①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。•②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。•③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。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）•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2―6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。含硒较高的食物μg/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203.09150.0086.6477.1057.7757.3555.1441.68青鱼泥鳅黄鳝鳕鱼猪肾猪肝羊肉猪肉37.6935.3034.5624.8111.7728.7032.2011.97瘦牛肉干蘑菇小麦胚粉花豆(紫)白果豌豆扁豆甘肃软梨10.5539.1865.2074.0614.5041.8032.008.43海产品和动物内脏是硒的良好食物来源。（四）其它矿物质•Na+、K+、Cl-是维持体液pH及渗透压最重要的离子•保持一定比例Ca2+、Mg2+、K+、Na+是维持神经、肌肉兴奋性和细胞膜通透性的必要条件•铜可促进血红蛋白的合成和红血球的发育，也是一些氧化酶的成分人体对矿物质的吸收与代谢•人体营养所需的矿物质成分，一部分来自作为食物的动、植物组织，一部分来自食盐和饮水。•无机盐类与水分一起在肠内被吸收：胃肠道对无机盐的吸收多在小肠内进行，而且一般需在胃内酸性条件下与食糜中的配体形成复合物后才易吸收。•水分和盐分由肠液进入血液与淋巴，或由血液与淋巴进入肠液。•肠对盐的吸收没有限制，因为盐的吸收而产生的体内渗透压和离子成分的变化是通过加速排尿（经肾排盐）和大量饮水来消除的。•代谢：与水一起经肠吸收后的盐类，一部分贮存于器官、组织内，一部分进入血液的组分内，剩余的盐类则以不同方式排出体外，一部分通过尿及粪便，一部分通过汗腺经皮肤排出。影响矿物质生物有效性的因素•矿物质与其它营养素的相互作用：如Fe、Mn对Co的吸收有抑制作用；乳酸促进钙的吸收•螯合作用：多酚可与Fe、Cu等螯合，利于其吸收，肽、糖、核酸等也可以与矿物质形成配合物而利于其吸收•矿物质的物理化学形态：如Fe3+难溶，不利吸收，而Fe2+易于吸收；在消化道中呈溶解状态的矿物质才能被吸收•加工方法：如食品磨得细可提高其中难溶元素的生物有效性；面粉发酵后生物有效性提高30%～35%。•食物的可消化性：如麸皮、米糠中含很多Fe、Zn，但这些物质的可消化性很差，因而不能利用。•生理状态•年龄一、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。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%。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。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。食品加工方法对矿物元素的影响矿物元素不会因酸碱处理，接触空气、氧气或光线等情况而损失，但加工方法会影响到食物矿物质的含量和可利用性。一、磨粉对矿物元素的影响•小麦磨成粉时由于去除了胚芽和外面的麦麸层而导致矿物质的损失。二、加工对大米和蔗糖中矿物元素的影响加工精度愈高，大米和蔗糖中的矿物元素损失愈多：•精碾大米损失75%的铬和锌；锰、铜和钴损失26%～45%；•同白砂糖相比，粗糖和废糖蜜是矿物元素更好的来源。三、加工对大豆矿物元素的影响•大豆在加工过程中不会损失大量的矿物元素，而且某些微量元素如铁、锌、硒等可得到浓缩：•因为大豆蛋白质经过深度加工后提高了蛋白质的