食品化学-维生素

您刷牙时牙龈时常出血吗？您是否曾经遭遇脚气病的困扰？您了解夜盲症、干眼病和皮肤干燥的致病原因吗?您知道贫血的类型及造成贫血的原因吗？第六章维生素本章教学要求要求了解主要维生素的结构，性质和生理功能；掌握VA、VD、VE、VB1、VB2、VC、VH等重要维生素在食品中含量和分布、稳定性，加工和储藏中损失的主要原因、保留和强化的原理。主要内容维生素(脂溶、水溶）维生素在在食品加工和贮藏中的变化概述6.1概述（Introduction）6.1.1基本概念1维生素维生素就活细胞为了维持正常生理功能所必需的、但需要极微量的天然有机物质的总称。2维生素原能在人和动物体内转化为维生素的物质称为维生素原或维生素前体。3同效维生素化学性质与维生素相似，并有维生素生命活性的物质称为同效维生素。辅酶或辅酶前体:如烟酸,叶酸等抗氧化剂:VE、VC遗传调节因子:VA、VD某些特殊功能:VA-视觉功能VC-血管弹性VK-血液凝固VD-骨骼结构6.1.2维生素的功能维生素脂溶性：水溶性：维生素A、维生素D、维生素E等维生素B族和维生素C6.1.3维生素的分类及命名2命名传统法，按照其发现的顺序，在“维生素”后面加A、B、C等拉丁字母来命名，在同族的维生素中并按着结构的不同标上1、2、3、4….等数字。1分类1.维生素A（视黄醇）（1）Stucture6.2脂溶性维生素(2)稳定性（Stability）无O2，120℃，保持12h仍很稳定；有O2时，加热4h即失活；紫外线，金属离子，O2均会加速其氧化；氧化酶可导致其分解；光照可以加速它的氧化；在加热、碱性条件和弱酸性条件下较稳定，但在无机强酸条件下不稳定。(3)功能维生素A一般是由天然物中分离而得。具有维持人的视力正常、促进生长发育与繁殖、延长寿命、维护上皮组织结构的完整和健全等生理功能。（4）摄入量维生素A的含量常用国际单位(InternationalUnit,IU)来表示，一个国际单位相当于0.344µg结晶维生素A醋酸盐或0．600µgβ－胡萝卜素(或1.2µg其它的类胡萝卜素)；根据RDA(每日推荐量)，成人每天所需的维生素A为5000IU或1mg。青少年、孕妇或哺乳期妇女需要增加供应量。(5)VA缺乏症（DeficiencyofVitamin）InfectiousDiseasesNightBlindnessRough,bumpy,dryskin夜盲症，干眼，角膜软化，表皮细胞角化，失明等症状。(6)食物来源鱼肝油，动物肝脏，蛋黄，胡萝卜，花椰菜，番茄，甘薯等蔬菜。（7）VA在食品加工、贮藏过程中的变化2.维生素D（骨化醇）（1）Stucture骨化醇（2）Stability对热，碱较稳定，但光照和氧气存在下会迅速破坏。（3）功能1）提高肌体对钙、磷的吸收，使血浆钙和血浆磷的水平达到饱和程度。2）促进生长和骨骼钙化，促进牙齿健全；3）通过肠壁增加磷的吸收，并通过肾小管增加磷的再吸收；4）维持血液中柠檬酸盐的正常水平；5）防止氨基酸通过肾脏损失。（4）VD缺乏症儿童会引起佝偻病；成年人可引起骨质软化病。（5）食物来源植物性食品、酵母等含有麦角固醇，经紫外线照射后转变成维生素D2，即麦角钙化醇。维生素D3广泛存在于动物性食品中，并在鱼肝油中含量较丰富，在鸡蛋、牛乳、黄油和干酪中含有少量的维生素D3。人和动物皮肤中含有的7一脱氢胆固醇，经紫外线照射后可得维生素D3，即胆钙化醇。(6)VD在加工和贮藏中的变化维生素D非常稳定，在加工和储藏时很少损失：消毒、煮沸和高压灭菌都不影响维生素D的活性。冷冻储存对牛乳和黄油中维生素D的影响不大。但维生素D2和D3遇光、氧和酸迅速破坏，故需保存于不透光的密封容器中。结晶的维生素D对热稳定，但在油脂中容易形成异构体。油脂氧化酸败时也会使其中的维生素D破坏。3.维生素E（生育酚）（1）Structure（2）稳定性（Stability）①VE是强还原剂，极易受分子氧和自由基氧化，因此可以充当抗氧化剂和自由基清除剂；②VE对氧、氧化剂、强碱均不稳定；③在食品的加工，包装，贮藏过程中，VE会大量损失。（机械作用损失，氧化作用损失）（3）VE的功能较强的抗氧化能力；抗肿瘤作用；提高运动能力、抗衰老；调节体内某些物质的合成VE参与DNA生物合成过程，且与辅酶Q的合成有关。其他：保护脱氢酶中的疏基不被氧化，或不与重金属离子发生化学反应而失去作用。（4）VE缺乏症（VitaminEDeficiency）VE广泛存在于食物中，因而较少发生由于VE摄入量不足而产生缺乏症。多不饱和脂肪酸摄入过多，也可发生VE缺乏。表现为血液与组织中VE降低，红细胞脆性增加，可能使患某些癌、动脉粥样硬化、白内障及其他老年退行性病变的危险性增加。新生儿，特别是早产儿血浆VE水平较低，因此，细胞膜上多不饱和脂肪酸常易遭氧化与过氧化损伤，而致新生儿易生溶血性贫血。（5）VE在加工、贮藏中的变化食品在加工和贮藏过程中会引起VE大量损失，这种损失或是由于机械作用损失或是由于氧化作用。因氧化作用而引起的损失通常伴有脂类的氧化，金属离子如Fe2+能促进VE的氧化，氧化分解产物包括二聚物、三聚物、二羟基化合物以及醌类。4.维生素K（止血维生素）维生素Ｋ分为二大类，一类是脂溶性维生素，即从绿色植物中提取的维生素Ｋ1和从微生物中提取的维生素Ｋ2。另一类是水溶性的维生素，由人工合成即维生素K3最重要的是维生素Ｋ1和Ｋ2。（1）维生素Ｋ主要生理功能维生素Ｋ控制血液凝结。维生素Ｋ是四种凝血蛋白（凝血酶原、转变加速因子、抗血友病因子和Stuart-prower因子）在肝内合成必不可少的物质。（2）维生素Ｋ缺乏症缺乏维生素Ｋ会延迟血液凝固；引起新生儿出血病。注意：对于脂溶性维生素来说，人体易缺乏的顺序一般为VDVAVEVK。6.3水溶性维生素TheWater-solublevitamin1.维生素VB1（硫胺素）（1）结构（2）稳定性和特性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,在碱性及中性介质中不稳定；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。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（3）VB1的功能及缺乏症维生素B1在机体内作为辅酶参加糖的代谢，它对维持正常的神经传导，以及心脏、消化系统的正常活动具有重要的作用。缺乏维生素B1易患脚气病或多发性神经炎，产生肌肉无力、感觉障碍、神经痛、影响心肌和脑组织的结构和功能;当VB1不足时，糖代谢中间产物丙酮酸不能进一步氧化而聚积，造成神经系统功能不足；同时，糖代谢中间产物在神经组织中堆积，会造成健忘、不安、易怒或者忧郁等症状。（4）食物来源粮谷类，豆类，酵母，动物性原料的内脏和鸡蛋中。2.维生素VB2（核黄素）（2）VB2的特性（PropertiesofVB2）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。（3）缺乏症（DeficiencyofRiboflavin）核黄素是机体许多重要辅酶的组成成分。对机体内糖，蛋白质，脂肪代谢起着重要的作用。缺乏时会发生口角炎和舌炎等“花舌头”或“地图舌”（4）食物来源VB2广泛存在于动物性的食品中，以禽，畜类的肝、肾、心脏含量最高，其次是奶类和蛋类，许多绿叶蔬菜和豆类中的含量也很高。3.维生素VB5（泛酸）（1）结构它由β-Ala与α、β-二羟β，β-二甲基丁酸以肽键相连的酸性物质，结构如下：（2）生理功能是生物体内合成HSCoA的原料。HSCoA是酰基转移酶的辅酶，在糖、脂类和Pro的代谢中起者载体作用。4.维生素B6（吡哆素）（1）组成与结构维生素B6又名吡哆素，包括吡哆醇，吡哆醛和吡哆胺三种。吡哆素（2）性质三种维生素都是白色的晶体，吡哆醇易溶于水和乙醇，对光线敏感，对热较稳定，但吡哆醛和吡哆胺在高温时迅速破坏。（3）来源谷类，鸡蛋，鱼肉，奶，白菜和豆类，肠道细菌也能产生一部分，一般的情况下人体不缺乏VB6。5.维生素VB11（叶酸）叶酸最初由肝脏分离出来，但后来发现绿色植物叶子中含量十分丰富，故名叶酸。①结构：由蝶酸和谷氨酸结合而成，蝶酸是由2-NH2-4-CH-6-CH3喋呤+-NH2苯甲酸组成。叶酸②生理功能四氢叶酸：携带一碳基团参与嘌呤、嘧啶合成和某些AA的特殊代谢。③富含VB11的食品许多食物中部存在，绿色蔬菜尤为丰富。④稳定性叶酸对热、酸比较稳定，但在中性和碱性条件下能很快地破坏，受光照射更易分解。叶酸能与亚硫酸和亚硝酸盐作用，生成致癌物质，加入Vc会大大增加叶酸的稳定性。6.维生素B12(钴胺素)（1）结构VB12(Cyanocobalamine)为一种红色的晶体物质，它的分子结构比其它维生素的任何一种都要复杂，而且是唯一含金属元素钴的维生素，VB12有多种形式，有氰、羟、硝、甲、5ˊ-脱氧腺苷钴胺素等。一般所称的是氰钴胺素，而氰钴胺素是药用VB12的常见形式，5ˊ-脱氧是VB12体内的主要形式。钴胺素钴胺素（2）生理功能生物体内变位酶的辅酶（3）富含的食品主要是动物性食品，植物中几乎不存在。一般瘦肉、肝、肾、鱼、贝壳和牛乳中含量较丰富。（4）稳定性水溶液在室温并且不暴露在可见光或紫外光下是稳定的，最适宜pH范围是4～6，在此范围内，即使高压加热，也仅有少量损失。在碱性溶液中加热，能定量地破坏维生素B12。还原剂如低浓度的巯基化合物，能防止维生素B12破坏，但用量较多以后，则又起破坏作用。抗坏血酸或亚硫酸盐也能破坏维生素B12。在溶液中，硫胺素与尼克酸的结合可缓慢地破坏维生素B12。三价铁盐对维生素B12有稳定作用,而低价铁盐则导致维生素B12的迅速破坏。（1）结构与特点：抗坏血酸溶于水呈酸性，有可口的酸味。广泛存在于水果蔬菜中。人体不能合成Vc。7.维生素C（抗坏血酸ascorbicacid）（2）降解模式（ModeofDegradation）（3）生理作用促进人体的生长发育，增强人体对疾病的抵抗能力，参加氧化还原反应，提高人体的免疫水平；促进细胞间质中胶原的形成，维持牙齿、骨骼、血管和肌肉的正常功能(使血管坚韧有弹性)，参加氨基酸的代谢；增强肝脏的解毒能力、减低癌的发病率等。缺乏VC可引起坏血病,表现为毛细血管脆性增加,牙龈肿胀与出血,牙齿松动、脱落、皮肤出现瘀血点与瘀斑,粘膜及皮下易出血；关节出血可形成血肿,便血；还能影响骨骼正常钙化,骨骼脆弱，出现伤口愈合不良；脸色昏暗、浑身疲劳、脸上出现色斑；抵抗力低下,肿瘤扩散等。我国北方地区新鲜水果蔬菜比南方少,故VC缺乏病较之南方更为多见。（4）缺乏症VC主要来源于新鲜蔬菜和水果,猕猴桃、樱桃、柑橘类水果、番石榴、青椒或者红辣椒、西红柿、芥菜、菠菜、草莓、卷心菜、土豆、葡萄等含量高；蔬菜中以辣椒含量最多,其它蔬菜也含有较多的VC,蔬菜中的叶部比茎部含量高,新叶比老叶高,有光合作用的叶部含量最高。干的豆类及种籽不含VC,但当豆类或种籽发芽后则可产生VC。人体供给量从出生至12岁依年龄不同为30～50mg/d,少年、成年、老年为60mg/d,孕妇80mg/d,乳母100mg/d。（5）食物来源（6）影响VC降解的因素①O2浓度及催化剂ⅰ催化氧化时,降解速度正比与氧气的浓度ⅱ非催化氧化时,降解速度与氧气的浓度无正比关系,当PO2＞0.4atm，反应趋于平衡.ⅲ有催化剂时,氧化速度比自动氧化快2-3个数量级,厌氧时,金属离子对氧化速度无影响.②糖,盐及其它溶液浓度高时可减少溶解氧,使氧化速度减慢;半胱氨酸,多酚,果胶等对其有保护作用.③pH值:VC在酸性溶液(pH＜4)中较稳定,在中性以上的溶液(pH＞7.6)中极不稳定.④温