大学课件 食品化学 第6.2章 矿物质

1矿物质（Mineral）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。2第一节概述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：＞0.01%人体体重，KNaCaMgSP等。必需营养元素：FeCuICoMnZn微量元素：非营养非毒性元素：AlBNiSnCr非营养有毒性元素：HgPbAsCdSr＜0.01%人体体重33.矿物质的特点不能在体内合成，必须从食物和饮水中摄取。在体内分布极为不均匀。矿物质之间存在协同或拮抗作用。某些微量元素安全范围较窄，易引起中毒。硒：RNI：50ug/d,UL：400ug/d。44矿物质缺乏我国易缺乏的矿物质：钙、锌、铁、碘、硒等。缺乏原因：地球环境中分布不平衡食物中存在着拮抗物质摄入不足或不良的饮食习惯，如偏食、挑食等。生理上特殊需要：如儿童、青少年、孕妇、乳母、老年人等。55.矿物质在生物体内的功能（1）机体的重要组成成分；（2）维持细胞的渗透压及机体的酸碱平衡；（3）通常是酶的活化剂；（4）保持神经、肌肉的兴奋性；6（5）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。（6）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。7第二节食品中的矿物质元素一、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。82.作用（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。如乳加热后，钙、磷由可溶性变为胶体状态。9（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，可使二氧化碳损失，因而使pH增加。这些因素都可导致牛乳中酪蛋白的不稳定。10二、肉中矿物质因素肉中矿物质含量一般为0.8～1.2％，常量元素以钠、钾和磷含量较高，微量元素中铁的含量较高，因此肉类是饮食中磷和铁的重要来源。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。11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，因而瘦肉中要比脂肪组织中含有较多的矿物质。肉中还含有锰、铜、钴、锌、镊等微量元素，其中锌对肉的持水性起着较大的作用。12三、植物性食物中矿物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。13植酸盐中的磷，不易被动植物利用，人体内60％被排除体外。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。14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。小麦面粉中也含有许多常量和微量元素。15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。所以通常以灰分含量来评定面粉的精度和等级，灰分含量高，颜色浅黑，反之，颜色发白。大豆灰分含量较高，接近5％。果蔬在生长期间经常使用农药，易造成重金属如铅、砷、铜中毒，所以食用及加工果蔬时应进行清洗或去皮等操作。16四、利用矿物质元素改变食品状况1.肉制品中添加三聚磷酸钠或焦磷酸钠可增加肉的持水性，并可防止脂肪酸败。因为肉在pH5.5左右持水性最低（接近肉蛋白质的等电点），当pH向酸性或碱性偏移时，持水性提高。17聚磷酸盐水溶液呈碱性，而且它本身具有缓冲作用，它的加入使肉的pH值增加，所以持水性增加。此外，聚磷酸盐可与金属离子螯合，使原来与肌肉蛋白质牢固结合的钙、镁、离子与聚磷酸盐螯合，使蛋白质松弛，可吸收较多的水。聚磷酸盐的使用量一般为0.1～0.4％，使用过高则影响肉品的颜色。182.炼乳中，添加磷酸氢二钠，可保持盐平衡，改善炼乳的热稳定性；3.蚕豆罐头中添加磷酸盐可促进豆皮软化（与皮中钙结合）；4.磷酸盐还可以稳定色素和防止啤酒混浊；5.钙盐可以提高果蔬的硬度，同时盐对抑制苹果褐变也有一定的作用。19Ⅰ.常量元素1.钠（Na）人体内钠的含量约为1.4g／kg。钠可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。通过肾脏随尿排钠是人和动物排钠的主要途径。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。20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”。212.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、土豆。223.钙(Ca)a.人体中存在大量的钙，占人体重的2％，而且99％是存在骨骼和牙齿中，Ca是骨骼的成分，同时调节肌肉收缩，另外是一些酶的辅助因子和激活剂。b.钙的来源：牛奶、乳制品、豆制品c.缺钙的原因：是膳食中缺少奶、豆类、海产品；以植物性食品为主的膳食中存在较多的不利于Ca吸收的因素（草酸、植酸、H2CO3、H3PO4)；VD不足。233.钙（calcium）（一）钙的生理功能构成骨骼和牙齿维持肌肉神经的活动促进体内某些酶的活性，如腺甘酸环化酶、ATP酶、琥珀酸脱氢酶、脂肪酶等其它：参与凝血过程、激素分泌、维持体液酸碱平衡和细胞内胶质的稳定性；调节血压作用；可能降低结肠癌发生的危险性等。24（二）钙的吸收与代谢1.吸收：吸收的部位：主要是小肠上段。吸收途径：被动扩散；主动吸收影响钙吸收的因素：（1）机体自身的因素：如机体钙与VD的营养状况；生理状况：年龄、性别、妊娠、哺乳以及体育锻炼等。25（2）外部因素：包括促进因素和抑制因素两方面抑制肠内钙吸收的主要因素：1）草酸（盐）2）植酸（盐）3）磷酸（盐）4）膳食纤维：醛糖酸残基与钙结合所致。5）脂肪：脂肪酸与钙形成钙皂。6）某些碱性药物：如苏打、黄连素、四环素等。26促进肠内钙吸收的因素：1）VD：可以通过促进肠道钙的主动吸收；增加肾小管对钙的重吸收；增加骨钙的吸收。2）某些氨基酸：如赖氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸、亮氨酸等。3）乳糖：可经肠道细菌分解发酵产酸，肠腔pH值降低，与钙形成乳酸钙复合物而促进钙吸收。4）某些抗生素：如青霉素、氯霉素、新霉素有利于钙的吸收。272.排泄和储存通过消化道、尿及其它（汗液、乳汁）途径排泄。蛋白质可增加尿钙的排出，磷可减少尿钙的排出。影响钙储存的因素：（1）钙的摄入量（2）机体的需要量（3）其它：高钠摄入、糖尿病等均可降低钙的储留。28（三）钙的缺乏与过量1.钙缺乏与过量的概况：2002年第四次全国营养与健康状况调查结果：全国城乡钙摄入量仅为391毫克，相当于推荐摄入量的41%。2.钙缺乏病：（1）儿童：生长发育迟缓、骨骼软化、变形，严重者可出现佝偻病；（2）中老年人：骨质疏松症293.钙过量的危害：（1）高钙尿可增加肾结石的危险性：高钙尿是肾结石发生的一个重要危险因素。（2）影响其它元素的吸收利用：如铁、锌等。30（四）钙的参考摄入量及食物来源AI：成人（18~50岁）800mg/d；50岁及以上1000mg/d；孕中期1000mg/d；孕后期、乳母1200mg/d。UL：2g/d钙的良好来源：奶类及其制品、虾皮、海带、紫菜、黑芝麻、豆类及其制品以及某些绿叶蔬菜等。硬水中含钙也较高。注意：动物肉含钙很低，非钙的良好来源。314.镁（Mg）①生理功能：人体中镁的含量较少，成年人体内镁的含量为25g，大部分镁存在骨中并结合成磷酸盐或碳酸盐，抑制神经、组织的兴奋性；是许多酶的辅助因子和激活剂。32②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。335.磷(P)磷是细胞中不可缺少的成分。①生理功能磷调节体液的pH值（组成磷酸盐）；参与能量转移(ATP等),调节酶活性.34②磷的来源磷广泛存在所有动植物食品中，食物中以豆类、花生、肉类、核桃、蛋黄中磷的含量比较丰富。但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。35③磷的添加剂正磷酸盐、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、偏磷酸钠和骨粉等常用作强化食品的磷的添加剂，但它们也都需经酶水解成正磷酸盐后才能被吸收，而且其水解程度受磷酸聚合程度的影响。36Ⅱ.微量元素1.锌（zinc）主要存在于骨骼、皮肤、头发和血液中,其中有25～85％在红细胞中。（一）生理功能参与多种金属酶的构成：目前已经发现的含锌酶约210多种，如超氧化物歧化酶（SOD）、DNA聚合酶、RNA聚合酶。促进生长发育和组织再生。37参与免疫功能维持细胞膜结构：锌可与细胞膜上的各种基团、受体等作用，增强膜稳定性和抗氧自由基能力。其它：促进食欲：缺锌时，食欲降低；促进维生素A的代谢及生理作用、维护皮肤健康等。锌参与VA还原酶和视黄醇结合蛋白的合成，可以促进视黄醛的合成与变构；可以维持血浆VA浓度的恒定。38（二）吸收与代谢影响锌吸收的膳食因素促进因素：蛋白质、组氨酸、半胱氨酸、柠檬酸盐、还原性谷胱甘肽、维生素D等。抑制因素：植酸、鞣酸、膳食纤维及某些金属离子（如铁、铜、钙）等。39（三）锌的缺乏与过量1.锌缺乏原因：（1）膳食摄入不平衡；（2）特殊生理需要量增加；（3）疾病（如腹泻、急性感染、肾病、糖尿病、创伤及某些利尿药物）增加锌的分解和排出。402.缺乏症：食欲降低；生长发育缓慢或停滞，“缺锌性侏儒症”；创伤组织愈合缓慢、顽固性溃疡；性发育迟缓；皮肤粗糙，免疫力下降等。413.锌过量：可见于过量补锌或食用镀锌罐头污染的食品。（1）可影响其它微量元素（如铁、铜等）的吸收、利用；（2）损害免疫功能；（3）摄入过量时可引起锌中毒而出现恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。42（四）锌的供给量与食物来源（RNI）：成年男性15mg/d，成年女性11.5mg/d，孕中后期16.5mg/d，乳母21.5mg/d。食物来源：动物性食品为锌的良好来源，不仅含量丰富，而且吸收率高，在动物性食品中，尤其以贝类海产品（牡蛎、扇贝）、红色肉类（e.g.pork,beef,mutton.etc）以及动物内脏含量丰富；植物性食物中锌的吸收利用率较低。432.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铁盐以二价离子的形式被吸收，并以有机铁盐为最佳吸收。44一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