食品生物化学第一章水矿物质.ppt

食品生物化学第一章水矿物质现在学习的是第1页，共37页 第一节第一节 水分与水分活度水分与水分活度 在生物体中在生物体中,不同门类不同门类,同一门类的不同个体同一门类的不同个体,同一个同一个体的不同生长阶段、不同组织器官，含水量是不相同的。体的不同生长阶段、不同组织器官，含水量是不相同的。一、水在一、水在生物体生物体内的含量内的含量 大多数生物体含水量为大多数生物体含水量为70-80%70-80%，动物肌肉、肝、肾、脑，动物肌肉、肝、肾、脑血液血液70-80%70-80%，皮肤，皮肤60-70%60-70%，骨骼中，骨骼中12-15%12-15%；植物营养器官；植物营养器官含水量含水量70-80%70-80%，繁殖器官，繁殖器官12-15%12-15%。现在学习的是第2页，共37页水的生理作用水的生理作用水是机体细胞的一种主要结构物质。水是机体细胞的一种主要结构物质。如如:所有组织都含水，如血液含水高达所有组织都含水，如血液含水高达97%97%，肌肉，肌肉72%72%，脂肪，脂肪20-35%20-35%，骨骼，骨骼25%25%，坚硬的牙齿也有，坚硬的牙齿也有10%10%的水的水分。分。1.1.水是机体的主要组成成分水是机体的主要组成成分现在学习的是第3页，共37页水的生理作用水的生理作用水溶解力强，许多物质都能溶于水，并解离为离子状态，水溶解力强，许多物质都能溶于水，并解离为离子状态，发挥重要的生理功能。不溶于水的蛋白质、脂肪分子可悬浮发挥重要的生理功能。不溶于水的蛋白质、脂肪分子可悬浮水中形成胶体或乳融液，便于机体消化吸收和利用。水中形成胶体或乳融液，便于机体消化吸收和利用。没有水就无法维持血液循环、呼吸、消化、吸收、分没有水就无法维持血液循环、呼吸、消化、吸收、分泌、排泄等生理活动，体内新陈代谢也无法进行。泌、排泄等生理活动，体内新陈代谢也无法进行。2.2.水是一切化学反应的介质水是一切化学反应的介质现在学习的是第4页，共37页水的生理作用水的生理作用水还是体内输送养料和排泄废物的媒介。水还是体内输送养料和排泄废物的媒介。3.3.水是体内水是体内物质运输的载体物质运输的载体现在学习的是第5页，共37页水的生理作用水的生理作用水比热容高，体内产热量增多或减少时不致引起体温水比热容高，体内产热量增多或减少时不致引起体温太大波动；当外界气温升高或体内生热过多时，水的蒸太大波动；当外界气温升高或体内生热过多时，水的蒸发可使皮肤散热。发可使皮肤散热。水是血液主要成分，可通过血液循环把物质代谢产生的水是血液主要成分，可通过血液循环把物质代谢产生的热迅速均匀地分布到全身各处。热迅速均匀地分布到全身各处。4.4.调节体温调节体温现在学习的是第6页，共37页水的生理作用水的生理作用水的黏度小水的黏度小,可使摩擦面润滑可使摩擦面润滑,减少损伤。减少损伤。滋润皮肤（柔软性、伸缩性）、泪液（防眼球滋润皮肤（柔软性、伸缩性）、泪液（防眼球干燥）、唾液及消化液（咽部润滑、胃肠消化）干燥）、唾液及消化液（咽部润滑、胃肠消化）及人体关节部位，都是相应器官的润滑剂。及人体关节部位，都是相应器官的润滑剂。5.5.润滑作用润滑作用现在学习的是第7页，共37页二、食品中水分的状态与分类二、食品中水分的状态与分类游离态：游离态：存在于细胞质、膜、间隙、循环液中存在于细胞质、膜、间隙、循环液中动物的血浆、淋巴和尿动物的血浆、淋巴和尿液、植物的导管和细胞内液泡中的水分，可以自由流动。液、植物的导管和细胞内液泡中的水分，可以自由流动。水合态：水合态：水分子和含氧或含氮活性基以氢键结合，淀粉、蛋白质。水分子和含氧或含氮活性基以氢键结合，淀粉、蛋白质。毛细管水：毛细管水：吸收于细微的纤维与薄膜中，不能自由流动，也称不可吸收于细微的纤维与薄膜中，不能自由流动，也称不可移动水，动物皮肤、植物仙人掌。移动水，动物皮肤、植物仙人掌。表面吸附态：表面吸附态：固体表面暴露于含水空气中，水分处于吸附态。固体表面暴露于含水空气中，水分处于吸附态。现在学习的是第8页，共37页二、食品中水分的分类二、食品中水分的分类自由水自由水(游离水游离水)：以以毛细管力毛细管力联系着的水称为自由水联系着的水称为自由水(或游离水或游离水)。易结冰，起溶剂的作用。易结冰，起溶剂的作用。结合水（束结合水（束缚水）：缚水）：生物体中以生物体中以氢键结合力氢键结合力结合着，难分离。结合着，难分离。不易结冰（冰点约为不易结冰（冰点约为-40-40），不能作为溶质的），不能作为溶质的溶剂。溶剂。现在学习的是第9页，共37页三、水分活度三、水分活度1 1 定义定义:水分活度水分活度(water activity)(water activity)是指食品中是指食品中水的蒸水的蒸汽压汽压(P P)与与同一温度同一温度下下纯水的蒸汽压纯水的蒸汽压(P P0 0)的的比值比值,可用下式可用下式表示表示:A Aw w=P/P=P/P0 0=ERH/100=ERH/100(ERH(ERH平衡相对湿度平衡相对湿度)对对纯水纯水而言，其而言，其P P与与P P0 0值相等，值相等，AwAw为为1 1。对对食品食品而言，而言，P P值水于值水于P P0 0，AwAw小于小于1 1。第一节第一节 水的存在与水分活度水的存在与水分活度现在学习的是第10页，共37页图含水量与图含水量与Aw的关系的关系Aw20200.20.20.40.40.60.60.80.81.01.04040606080801001000 0含含水水量量2 2 水分活度与食品含水量的关系水分活度与食品含水量的关系现在学习的是第11页，共37页等温吸湿线：是指在等温吸湿线：是指在恒定温度恒定温度下表示食品水分活度与下表示食品水分活度与含水量关系的曲线。含水量关系的曲线。在等温吸湿线中低水分含量范围内含水量稍增加就会在等温吸湿线中低水分含量范围内含水量稍增加就会导致水分活度的大幅度增加，把低水分含量区域内的曲线导致水分活度的大幅度增加，把低水分含量区域内的曲线放大，呈一反放大，呈一反S S 形曲线。形曲线。现在学习的是第12页，共37页食品的等温吸湿线与温度有关，由于水分活度随温度食品的等温吸湿线与温度有关，由于水分活度随温度的升高而增大，所以同一食品在不同温度下具有不同的升高而增大，所以同一食品在不同温度下具有不同的等温吸湿线。的等温吸湿线。现在学习的是第13页，共37页水分活度对水分活度对微生物生长繁殖微生物生长繁殖的影响的影响食品中各种微生物的生长繁殖是由其水分活度而不是食品中各种微生物的生长繁殖是由其水分活度而不是由其含水量所决定的由其含水量所决定的 当当A AW W低于某种微生物生长所需的最低低于某种微生物生长所需的最低A AW W时，这种微生物时，这种微生物就不能生长就不能生长不同微生物生长都有其适宜的水分活度范围，其中不同微生物生长都有其适宜的水分活度范围，其中细菌细菌对低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌敏感性最差对低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌敏感性最差（见第（见第8 8页表页表1-11-1）3.3.水分活度与食品的稳定性水分活度与食品的稳定性现在学习的是第14页，共37页3 3、水分活度对、水分活度对酶促反应酶促反应的影响的影响当当A AW W小于小于0.800.80时时,大部分酶会失活大部分酶会失活(如酚氧化酶、过氧化物酶、淀粉如酚氧化酶、过氧化物酶、淀粉酶等）酶等）,但有少部分酶即使但有少部分酶即使A AW W在在0.1-0.30.1-0.3范围内范围内,仍能保持较强活力仍能保持较强活力(如脂肪氧化酶如脂肪氧化酶)酶促反应速率还与酶能否与食品接触有关酶促反应速率还与酶能否与食品接触有关反反应应速速度度二、水分活度与食品的稳定性二、水分活度与食品的稳定性 0.2 0.4 0.6 0.8 A w 现在学习的是第15页，共37页水分活度对食品中水分活度对食品中非酶促化学变化非酶促化学变化的影响的影响 AWAW在在0.7-0.90.7-0.9时，脂类的氧化、美拉德反应、维生素分解等速率都时，脂类的氧化、美拉德反应、维生素分解等速率都达到最大，这时食品变质受化学变化的影响增大，当大于达到最大，这时食品变质受化学变化的影响增大，当大于0.90.9时，时，食品变质主要受微生物和酶的作用影响。食品变质主要受微生物和酶的作用影响。0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 现在学习的是第16页，共37页几类重要反应的速度与水分活度的关系几类重要反应的速度与水分活度的关系水水分分活活度度与与食食品品的的稳稳定定性性现在学习的是第17页，共37页3.3.水分活度与食品的稳定性水分活度与食品的稳定性水分活度对水分活度对食品质构食品质构的影晌的影晌水分活度对干燥和半干燥食品的质构影响较大水分活度对干燥和半干燥食品的质构影响较大当当AWAW从从0.2-0.30.2-0.3增加到增加到0.650.65时，大多数干燥食品的硬度时，大多数干燥食品的硬度及黏性增加及黏性增加对于干燥食品对于干燥食品A AW W在在0.3-0.50.3-0.5保持理想性质有利保持理想性质有利对于含水较多的食品对于含水较多的食品,其其A AW W大于空气的相对湿度，大于空气的相对湿度，保存时需要防止水分蒸发保存时需要防止水分蒸发现在学习的是第18页，共37页由摄入的食物中获取：由摄入的食物中获取：液体食物液体食物 每天饮水的多少与气候、劳动、各种生理状况以及个人每天饮水的多少与气候、劳动、各种生理状况以及个人的生活习惯有很大关系，一般约的生活习惯有很大关系，一般约1200ml.1200ml.固态食物固态食物 各种固体食物含水量不同，一般每天从固体或半固体食各种固体食物含水量不同，一般每天从固体或半固体食物中摄取的水最多约为物中摄取的水最多约为1000ml.1000ml.人体内水的平衡人体内水的平衡1 1、人体水分供给来源、人体水分供给来源 现在学习的是第19页，共37页由机体的代谢过程中获取由机体的代谢过程中获取 在机体的代谢过程中，碳水化合物、脂肪和蛋白质在机体的代谢过程中，碳水化合物、脂肪和蛋白质的最终氧化产物之一就是水。这种水，也被称为的最终氧化产物之一就是水。这种水，也被称为代谢水代谢水或氧化水或氧化水。一般正常成人每日大约可产生一般正常成人每日大约可产生300ml300ml。人体内水的平衡人体内水的平衡1 1、人体水分供给来源、人体水分供给来源 现在学习的是第20页，共37页每日以各种方式排出的水分约每日以各种方式排出的水分约200020002500ml2500ml。从皮肤的排出：从皮肤的排出：通过蒸发和汗腺分泌，每日由皮肤排出的水通过蒸发和汗腺分泌，每日由皮肤排出的水分，大约为分，大约为500ml500ml。从肺的排出：从肺的排出：一般状态时，成人每天呼吸，失水约一般状态时，成人每天呼吸，失水约350ml350ml。从消化道的排出：从消化道的排出：在正常情况下，每日有在正常情况下，每日有150ml150ml的水随粪便的水随粪便排出。排出。从肾脏的排出：从肾脏的排出：成人每日排尿量大约成人每日排尿量大约1000-2000ml1000-2000ml。2 2、人体水分的排出：、人体水分的排出：人体内水的平衡人体内水的平衡现在学习的是第21页，共37页3 3、人体水平衡的原则：、人体水平衡的原则：在正常情况下，水的摄入与水的排出，在机体内应大在正常情况下，水的摄入与水的排出，在机体内应大致相等，即致相等，即水的平衡值趋于零水的平衡值趋于零。来源来源体积体积/ml占整个来源的量占整个来源的量%排泌排泌体积体积/ml占总排泌的量占总排泌的量%液体食物液体食物固态食物固态食物生物氧化生物氧化12001000300484012尿尿呼气呼气汗汗粪便粪便14005005001005620204合计合计2500100合计合计2500100表表1-2 成年人体内每日大约的水平衡成年人体内每日大约的水平衡人体内水的平衡人体内水的平衡现在学习的是第22页，共37页现在学习的是第23页，共37页 第二节第二节 矿物质矿物质概述概述构成生物体的元素已知有构成生物体的元素已知有5050多种，除碳、氢、氧、氮多种，除碳、氢、氧、氮4 4种元素是以有机化合物及水分的形式存在外，其余元素种元素是以有机化合物及水分的形式存在外，其余元素统称为矿物质元素，简称矿物质或灰分。统称为矿物质元素，简称矿物质或灰分。体内无法合成矿物质，且每天都有丢失，必须通过膳体内无法合成矿物质，且每天都有丢失，必须通过膳食进行补充。食进行补充。现在学习的是第24页，共37页一、矿物质的分类一、矿物质的分类根据矿物质元素根据矿物质元素在生物体内的含量在生物体内的含量通常分为两类：通常分为两类：常量元素常量元素(或大量元素或大量元素)（含量在（含量在0.01%0.01%以上的如：以上的如：Ca K Na Ca K Na P S ClP S Cl等）等）微量元素微量元素（含量低于（含量低于0.01%0.01%的，目前已知有的，目前已知有2020种矿物质元种矿物质元素是人和动物的营养所必需的，即素是人和动物的营养所必需的，即Fe Zn Cu I Mn Mo Co Fe Zn Cu I Mn Mo Co Se Cr Ni Sn Si F V)Se Cr Ni Sn Si F V)现在学习的是第25页，共37页二、矿物质的存在二、矿物质的存在矿物质在食品中大多数是以矿物质在食品中大多数是以无机盐无机盐的形式存在的的形式存在的,一一价元素都是可溶性盐价元素都是可溶性盐,都能离解成离子的形式都能离解成离子的形式,如如K K+、NaNa+、ClCl-等；多价元素则以离子、不溶性盐、胶体溶液等；多价元素则以离子、不溶性盐、胶体溶液的形式形成动态平衡而存在；的形式形成动态平衡而存在；金属离子尤其是过渡元素是以金属离子尤其是过渡元素是以螯合物螯合物（配位化合物）（配位化合物）形式存在于食品中形式存在于食品中现在学习的是第26页，共37页三、矿物质的酸碱性三、矿物质的酸碱性成酸食物（生理酸性食物）：成酸食物（生理酸性食物）：是指在体内代谢后可是指在体内代谢后可形成形成带阴离子的酸根带阴离子的酸根的食物的食物成酸食物含非金属元素较多，如成酸食物含非金属元素较多，如F F、S S、P P等。等。通常富含蛋白质、脂肪及糖类的食品多为成酸食品。如通常富含蛋白质、脂肪及糖类的食品多为成酸食品。如谷类、肉类、鱼贝类、蛋类、黄油及干酪等。谷类、肉类、鱼贝类、蛋类、黄油及干酪等。现在学习的是第27页，共37页三、矿物质的酸碱性三、矿物质的酸碱性成碱食品（生理碱性食品）：成碱食品（生理碱性食品）：指在人体内代谢后可形指在人体内代谢后可形成成带阳离子的碱性氧化物带阳离子的碱性氧化物的食物。的食物。成碱食物含金属元素较多，如成碱食物含金属元素较多，如NaNa、K K、CaCa、MgMg等。等。成碱食物主要有蔬菜、水果、薯类、大豆、牛奶等。成碱食物主要有蔬菜、水果、薯类、大豆、牛奶等。现在学习的是第28页，共37页四、矿物质的生理功能四、矿物质的生理功能构成机体组织。构成机体组织。维持组织细胞的渗透压。维持组织细胞的渗透压。维持体液酸碱平衡。维持体液酸碱平衡。NaNa、K K、CaCa、MgMg是维持神经肌肉兴奋性和细胞膜通透性是维持神经肌肉兴奋性和细胞膜通透性的必要条件。的必要条件。某些无机离子是酶系的激活剂或组成成分。某些无机离子是酶系的激活剂或组成成分。一些无机盐是某些具有特殊生理功能物质的成分。一些无机盐是某些具有特殊生理功能物质的成分。例如例如:钙钙-凝血酶的活化剂、凝血酶的活化剂、锌锌-多种酶的组成成份多种酶的组成成份 例如例如:碘碘-甲状腺素、铁甲状腺素、铁-血红蛋白、钴血红蛋白、钴维生素维生素B12、硒、硒谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶现在学习的是第29页，共37页五、重要的矿物质五、重要的矿物质1 1、钙、钙存在与分布：总含量约为存在与分布：总含量约为1200g1200g，占体重的，占体重的1.5%-1.5%-2.0%,2.0%,其中其中99%99%存在于骨骼和牙齿中，其余存在于骨骼和牙齿中，其余1%1%存在于软存在于软组织、细胞外液及血液中，主要以化合态存在。组织、细胞外液及血液中，主要以化合态存在。食物来源：牛奶，绿叶蔬菜，肉类，豆类，水产食物来源：牛奶，绿叶蔬菜，肉类，豆类，水产品等。品等。现在学习的是第30页，共37页神经紧张，烦噪、易怒神经紧张，烦噪、易怒失眠失眠肌肉紧张、痉挛抽搐肌肉紧张、痉挛抽搐骨质疏松症骨质疏松症钙钙 的的 缺缺 乏乏 症症现在学习的是第31页，共37页婴幼儿：婴幼儿：易惊，盗汗，囟门闭合迟缓出牙迟缓，易惊，盗汗，囟门闭合迟缓出牙迟缓，枕秃方颅，鸡胸，枕秃方颅，鸡胸，O O形腿形腿青少年：青少年：厌食，体弱，易疲劳，龉齿，生长迟缓，厌食，体弱，易疲劳，龉齿，生长迟缓，佝偻病佝偻病女性：女性：腰酸腿痛关节疼，情绪波动，暴躁易怒，精神紧腰酸腿痛关节疼，情绪波动，暴躁易怒，精神紧张，痛经张，痛经老人：老人：食欲不振，情绪淡漠，便秘，关节痛，皮肤食欲不振，情绪淡漠，便秘，关节痛，皮肤瘙痒，心血管病，老年痴呆症瘙痒，心血管病，老年痴呆症各特殊人群钙缺乏常见症状现在学习的是第32页，共37页2 2、镁、镁存在与分布：人体内存在与分布：人体内70%70%的镁存在于骨骼及牙齿中的镁存在于骨骼及牙齿中,成成磷酸镁态存在磷酸镁态存在,其余分布在软组织与体液中其余分布在软组织与体液中,是细胞中主是细胞中主要阳离子之一。要阳离子之一。是许多酶的激活剂。是许多酶的激活剂。缺镁有情绪不安、易激动、手足抽搐；长期缺镁使骨质变缺镁有情绪不安、易激动、手足抽搐；长期缺镁使骨质变脆，牙齿生长不良。脆，牙齿生长不良。食物来源：广泛分布于植物中食物来源：广泛分布于植物中,肉和脏器中也富含镁。肉和脏器中也富含镁。现在学习的是第33页，共37页3 3、磷、磷正常人机体内含磷总量为正常人机体内含磷总量为600-900g,600-900g,其中约有其中约有85%85%的磷的磷以磷酸盐形式与钙一起存在于骨骼和牙齿中以磷酸盐形式与钙一起存在于骨骼和牙齿中,其余的则其余的则以有机磷化合物形式存在于细胞中。以有机磷化合物形式存在于细胞中。磷具有参与机体能量代谢磷具有参与机体能量代谢,参与酶的组成参与酶的组成,维持体液维持体液酸碱平衡等重要功能。酸碱平衡等重要功能。食物来源：食物来源：乳及乳制品乳及乳制品,肉类肉类,鱼类鱼类,蛋黄蛋黄,核桃核桃,花生花生等。等。现在学习的是第34页，共37页4 4、钠、钾、氯、钠、钾、氯钠、钾主要以氯化钠、氯化钾存在。钠、钾主要以氯化钠、氯化钾存在。NaNa+和和K K+是人体内维持渗透压最重要的阳离子，而是人体内维持渗透压最重要的阳离子，而CLCL-则是维持渗透压最重要的阴离子。则是维持渗透压最重要的阴离子。缺钾出现肌无力缺钾出现肌无力 、肠麻痹、水肿、精神异常、低血、肠麻痹、水肿、精神异常、低血压等压等食物来源：钠和氯主要来自食盐；钾主要来源于水食物来源：钠和氯主要来自食盐；钾主要来源于水果蔬菜。果蔬菜。现在学习的是第35页，共37页5 5、铁、铁成人体内含铁成人体内含铁4-5g4-5g。72%72%的铁存在于红细胞的血红蛋的铁存在于红细胞的血红蛋白中，其余的铁分布于肌红蛋白、铁蛋白、细胞色素白中，其余的铁分布于肌红蛋白、铁蛋白、细胞色素及一些酶类中。机体内的铁匀与蛋白质结合在一起，及一些酶类中。机体内的铁匀与蛋白质结合在一起，无游离的铁离子存在。无游离的铁离子存在。铁在机体中参与氧的转运、交换和组织呼吸过程铁在机体中参与氧的转运、交换和组织呼吸过程人体缺铁引起缺铁性贫血。人体缺铁引起缺铁性贫血。食物来源：食物中的肝、肾、蛋、大豆、芝麻、绿色蔬食物来源：食物中的肝、肾、蛋、大豆、芝麻、绿色蔬菜等。菜等。现在学习的是第36页，共37页6 6、锌、锌分布：分布：机体内，锌含量仅次于铁，为机体内，锌含量仅次于铁，为1.4-2.3g1.4-2.3g，主要存，主要存在于头发、皮肤、骨骼、肝脏、肌肉、眼睛及雄性性腺中。在于头发、皮肤、骨骼、肝脏、肌肉、眼睛及雄性性腺中。血液中主要以酶的组分形式存在于红血球中。血液中主要以酶的组分形式存在于红血球中。缺乏症：缺乏症：缺锌会引起食欲不振和新陈代谢障碍。缺锌会引起食欲不振和新陈代谢障碍。食物来源：食物来源：牛肉，羊肉，猪肉，鱼类及海产品（如牛肉，羊肉，猪肉，鱼类及海产品（如牡蛎、乌贼干、黄鱼、紫菜、海带等）等动物性食品；牡蛎、乌贼干、黄鱼、紫菜、海带等）等动物性食品；豆类，小麦等也含锌。豆类，小麦等也含锌。现在学习的是第37页，共37页