第七章维生素与矿物质课件.ppt
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1、第七章第七章 维生素和矿物质维生素和矿物质5 5 5 51 1 1 1 维生素维生素维生素维生素5 5 5 52 2 2 2 矿物质矿物质矿物质矿物质5 5 5 53 3 3 3 维生素和矿物质在食品加工贮存中的变化维生素和矿物质在食品加工贮存中的变化维生素和矿物质在食品加工贮存中的变化维生素和矿物质在食品加工贮存中的变化5 5 5 54 4 4 4 营养素的回复与强化营养素的回复与强化营养素的回复与强化营养素的回复与强化 食食品品的的主主要要质质量量标标准准之之一一,就就是是维维生生素素和和矿矿物物质质的的含含量量情情况况,本本章章将将介介绍绍有有关关食食品品在在加加工工和和保保存存过过程程
2、中中,维维生生素素和和矿矿物物质质的的变变化化情情况况及其回复和强化。及其回复和强化。1 维生素(Vitamins)维生素维生素维生素维生素:是活细胞为维持正常生理功能所必需而需:是活细胞为维持正常生理功能所必需而需要极微量的天然有机物质。维生素是从营养观点归要极微量的天然有机物质。维生素是从营养观点归纳而成的一类有机化合物,它们的化学结构各不相纳而成的一类有机化合物,它们的化学结构各不相同,生理功能各有所异。有的维生素参与所有细胞同,生理功能各有所异。有的维生素参与所有细胞中的物质与能量的转移过程,它们作为生物催化剂中的物质与能量的转移过程,它们作为生物催化剂一酶的辅助因子而起着各种生理作用
3、,例如一酶的辅助因子而起着各种生理作用,例如B B族维生族维生素;有的维生素则专一性地作用于高等有机体的某素;有的维生素则专一性地作用于高等有机体的某些组织,例如维生素些组织,例如维生素A A对视觉起作用,维生素对视觉起作用,维生素D D对骨对骨骼构成起作用,维生素骼构成起作用,维生素E E具有抗不育症作用,维生素具有抗不育症作用,维生素K K对于血液凝结起作用等等。对于血液凝结起作用等等。维生素按其溶解性分维生素按其溶解性分类;可分为脂溶性维生素,包括类;可分为脂溶性维生素,包括VAVA、VDVD、VEVE、VKVK;水溶性维生素,包括水溶性维生素,包括B B族类和族类和VCVC一一.脂溶性
4、维生素脂溶性维生素 1.维生素A 维生素维生素A A又称视黄醇又称视黄醇(retinol)(retinol),与,与视觉有关,视觉有关,在视觉杆状细胞中构成视紫红质(视在视觉杆状细胞中构成视紫红质(视Pr+VAPr+VA)。)。结构与性能CH 2ORCH 3C H 3CH 3CH 3CH 2ORCH 3CH 3CH 3C H 3 (a a )维维生生素素A A1 1 (b b)维维生生素素A A2 2 R R =C COO C C H H 3 3乙乙酸酸酯酯或或C C O O(C C H H 2 2)1 1 4 4 C C H H 3 3棕棕榈榈酸酸酯酯CH 3 它是由20个碳构成的不饱和碳氢
5、化合物其羟基可被脂肪酸酯化或生成醛或酸,也可以以游离醇的形式存在。通常所说的维生素A1就是视黄醇。由于视黄醇结构中有共轭双键,属于异戊二烯类所以它可有多种顺、反立体异构体。食品中的视黄醇主要是全反式结构生物效价最高,脱氢视黄醇即维生素A2,存在于淡水鱼中其生物效价为维生素A1的40,而1 3顺异构式即所谓的新维生素A它的生物效价为全反式的75。维生素A的含量常常用国际单位(International Unit,IU)来表示,一个国际单位相当于0.344g结晶维生素A醋酸盐或0600g胡萝卜素(或12g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
6、少年、孕妇或哺乳期妇女需要增加供应量。维生素A主要存在于动物中,而不存在于植物中。如维生素A、在动物和海鱼中存在,维生素A2在淡水鱼中存在而不存在于陆地动物中。蔬菜中所含的胡萝卜素可经动物肠道吸收后而转化成维生素A1,故又称维生素A原。其中转化最有效的为胡萝卜素(图52,它能生成两个等量的维生素A。除鱼的鱼肝油中维生素A的含量比较丰富外,在鱼肉、牛肉、蛋黄、牛乳及乳制品中含量也较丰富,胡萝卜素则在蔬菜中含量较高。如胡萝卜、甘薯、番茄和花椰菜等。VAVA在食品加工、贮藏过程中的变化在食品加工、贮藏过程中的变化OO 2聚 合 物、挥 发 性 化 合 物、短 链 水 溶 性 化 合 物 胡 萝 卜
7、素 6,8 还 氧化 物变 色 素反 式 胡 萝 卜 素烹 饪 和 罐 装高 温新 胡 萝 卜 素B和U顺 式。3 8%维生 素A活性例如 碎 片 化 产 物光 催 化 氧 化化 学 氧 化m 二 甲 苯甲 苯2,6 二 甲 基 2.维生素D 维生素维生素D D是一些具有胆钙化醇生物活性的类固是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇的统称。醇的统称。结构与功能结构与功能 2OHCH 2CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3OHCH 2CH3CH 3CH 3CH 3V D V D 3 维生素D主要包括维生素D2和D3,二者结构十分相似,D2 只比D3多一个甲基和一个双键。植物性食品、酵母等含有麦角固
8、醇,经紫外线照射后转变成维生素D2,即麦角钙化醇(ergocalciferol)。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 (cholecalciferol)。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。维生素D的活性单位也用国际单位(IU)表示,一个国际单位的维生素D相当于0.25g结晶的维生素D2或D3。也即1g的维生素D相当于40个国际单位。维生素D的强化,一般常用于黄油和牛乳等食品中。VDVD的稳定性的稳定性 维维生生素素D D非非常常稳稳定定,在在加加工工和和储储
9、藏藏时时很很少少损损失失。消消毒毒、煮煮沸沸和和高高压压灭灭菌菌都都不不影影响响维维生生素素D D的的活活性性。冷冷冻冻储储存存对对牛牛乳乳和和黄黄油油中中维维生生素素D D的的影影响响不不大大。但但维维生生素素D D2 2和和D D3 3遇遇光光、氧氧和和酸酸迅迅速速破破坏坏,故故需需保保存存于于不不透透光光的的密密封封容容器器中中。结结晶晶的的维维生生素素D D对对热热稳稳定定,但但在在油油脂脂中中容容易易形形成成异异构构体体。油油脂脂氧氧化化酸酸败时也会使其中的维生素败时也会使其中的维生素D D破坏。破坏。缺缺乏乏维维生生素素D D时时,儿儿童童会会引引起起佝佝偻偻病病,成成年年人可引起
10、骨质软化病。人可引起骨质软化病。3.维生素E 维生素维生素E E又称生育酚。又称生育酚。结构与功能 已知有已知有8 8种,其中四种种,其中四种、较为重较为重 要,要,生育酚在食品中可用作抗氧化剂,尤其用于生育酚在食品中可用作抗氧化剂,尤其用于动动 植物油中,其抗氧化能力依次植物油中,其抗氧化能力依次;而在机体内的抗氧化能力恰恰相反而在机体内的抗氧化能力恰恰相反。它在谷物胚油含量最高,在它在谷物胚油含量最高,在150150500mg500mg100g100g,但植物油在精炼时生育酚会受到破坏。但植物油在精炼时生育酚会受到破坏。R O1HOR 2CH 3CH 3CH 2CH2CHCH 23CH 3
11、H 其其中中 CH 3CH 3C CCH 3CH 3HHHHR1R2 VE在加工、贮藏中的变化 食品在加工和贮藏过程中会引起维生素食品在加工和贮藏过程中会引起维生素E E大量损大量损 失,这种损失或是由于机械作用损失或是由于氧化失,这种损失或是由于机械作用损失或是由于氧化作用。因氧化而引起的损失通常伴有脂类的氧化,作用。因氧化而引起的损失通常伴有脂类的氧化,金属离子如金属离子如FeFe2+2+能促进维生素能促进维生素E E的氧化,氧化分解的氧化,氧化分解产物包括二聚物、三聚物、二羟基化合物以及醌类。产物包括二聚物、三聚物、二羟基化合物以及醌类。维生素维生素E E对氧、氧化剂不稳定,对强碱不稳定
12、。对氧、氧化剂不稳定,对强碱不稳定。4.维生素K OOC H 3R维维 生生 素素 K 维生素维生素K(PhylloquinoneK(Phylloquinone)是醌的衍是醌的衍生物。其中较常见生物。其中较常见 的有四种!的有四种!天然的维生素天然的维生素K1K1和和K2K2,还有还有人工合成的维生素人工合成的维生素K3K3和和K4K4。维维生生素素K1K1在在绿绿色色蔬蔬菜菜中中含含量量丰丰富富,如如菠菠菜菜、洋洋白白菜菜等等,鱼鱼肉肉中中维维生生素素K K含含量量较较多多,但但麦麦胚胚油油、鱼肝油中含量很少。鱼肝油中含量很少。维维生生素素K K是是黄黄色色粘粘稠稠油油状状物物,可可被被空空
13、气气中中氧氧缓缓慢慢地地氧氧化化而而分分解解,遇遇光光则则很很快快破破坏坏,对对热热酸酸较较稳定,但对碱不稳定。稳定,但对碱不稳定。维维生生素素K K缺缺乏乏导导致致血血中中凝凝血血酶酶原原含含量量下下降降,从从而而导导致致皮皮下下组组织织和和其其它它器器官官出出血血,而而且且会会延延长长凝血时间。凝血时间。对对于于脂脂溶溶性性维维生生素素来来说说,人人体体易易缺缺乏乏的的顺顺序序一般为一般为VDVAVEVKVDVAVEVK。二.水溶性维生素1.维生素CVCVC的生理功能的生理功能a.a.促进细胞间质的合成,防止出血促进细胞间质的合成,防止出血b.b.参与体内的氧化还原反应(保护参与体内的氧化
14、还原反应(保护SHSH等)等)c.c.参与体内一些代谢反应(叶酸参与体内一些代谢反应(叶酸 FHFH4 4 )d.d.解毒作用(解毒作用(PbPb2+2+、AsAs3+3+、苯及细菌毒素等)苯及细菌毒素等).结构与性质结构与性质 VCVC为酸性己糖衍生物,是烯醇式己糖酸内为酸性己糖衍生物,是烯醇式己糖酸内酯。维生素酯。维生素C C成为一种强还原性的化合物。它具成为一种强还原性的化合物。它具有四种异构体,有四种异构体,D D抗坏血酸、抗坏血酸、D D异抗坏血酸、异抗坏血酸、L L抗坏血酸、抗坏血酸、L L异抗坏血酸,异抗坏血酸,L L抗坏血酸的生抗坏血酸的生物活性最高。物活性最高。VCVC的的C
15、 C2 2、C C3 3位上的羟基的位上的羟基的HH能以原子形式释放,成能以原子形式释放,成为脱氢抗坏血酸,还原型和氧化型都具有生物活性,为脱氢抗坏血酸,还原型和氧化型都具有生物活性,其结构如下:其结构如下:CCCCCCOOOOOC H 2 O HHOCHHCHCHOHO C H 2O HHOCHO+2 H-2 HL-抗抗坏坏血血酸酸脱脱氢氢抗抗坏坏血血酸酸 VCVC的变化的变化 在所有维生素中在所有维生素中VCVC是最不稳定的,在加工储藏过是最不稳定的,在加工储藏过程中很容易被破坏。如放置在有氧气的地方或在有程中很容易被破坏。如放置在有氧气的地方或在有氧时持续加热或暴露在光下、或在碱性条件下
16、均会氧时持续加热或暴露在光下、或在碱性条件下均会有有vcvc损失。其破坏率随金属作用而增加,尤其是铜损失。其破坏率随金属作用而增加,尤其是铜和铁的作用最大,金属化合物对和铁的作用最大,金属化合物对VcVc有稳定作用,其有稳定作用,其中有花青素、黄烷醇及多碱基或多羟基的酸,如苹中有花青素、黄烷醇及多碱基或多羟基的酸,如苹果酸、柠檬酸和聚磷酸等。对酸稳定,对加热氧气、果酸、柠檬酸和聚磷酸等。对酸稳定,对加热氧气、氧化剂、碱、光、酶、金属的稳定性差。氧化剂、碱、光、酶、金属的稳定性差。VCVC易被易被水降解成无活性的二酮古洛糖酸,后者前一步氧化水降解成无活性的二酮古洛糖酸,后者前一步氧化分解成草酸和
17、分解成草酸和LL苏阿糖酸。维生素苏阿糖酸。维生素C C的降解反应如的降解反应如下:下:在食品加工种很多方面都要利用VC。(1)他可防止水果蔬菜产生褐变褐褪色(2)作抗氧化剂(脂肪、鱼、乳制品中)(3)稳定剂(肉中色泽的稳定剂)(4)改良(面粉)(5)啤酒中可作氧气载体 富含富含VCVC的食品的食品 维维生生素素C C广广泛泛存存在在于于自自然然界界中中,主主要要是是植植物物,如如水水果果蔬蔬菜菜中中存存在在,柑柑桔桔类类、绿绿色色蔬蔬菜菜、番番茄茄,辣辣椒椒、马马铃铃薯薯及及桨桨果果中中含含量量较较为为丰丰富富,而而在在刺刺梨梨、猕猕猴猴桃桃,蔷蔷薇薇果果和和番番石石榴榴中中含含量量最最高高。
18、在在水水果果的的不不同同部部位位中中其其浓浓度度差差别别也也很很大大,例例如如:苹苹果果皮皮中中的的浓浓度度要要比比果果肉肉中中高高2323倍倍。这这种种维维生生素素唯唯一一的的动物来源为牛乳和肝。动物来源为牛乳和肝。2.VB1(硫胺素)VBVB1 1的生理功能的生理功能 a.a.维持代谢的正常进行(维持代谢的正常进行(VBVB1 1 TPPTPP参与丙酮酸参与丙酮酸 氧化氧化 脱羧)脱羧)b.b.抑制胆碱酵酶的活性、减少胆碱水解、增加胃抑制胆碱酵酶的活性、减少胆碱水解、增加胃肠蠕动。治疗神经炎、心肌炎、食欲不振、消化肠蠕动。治疗神经炎、心肌炎、食欲不振、消化不良、脚气病等不良、脚气病等。结构
19、 VBVBl l分子中含有硫和分子中含有硫和NHNH2 2故称硫胺素,分子结构中故称硫胺素,分子结构中包括嘧啶和噻唑两部分,其结构如下:包括嘧啶和噻唑两部分,其结构如下:稳定性 VBVBl l是是B B族维生素中最不稳定的,它在酸性、中性族维生素中最不稳定的,它在酸性、中性溶液中稳定,但在碱性溶液、加热、一些盐溶液溶液中稳定,但在碱性溶液、加热、一些盐溶液(亚硫酸盐)中不稳定。(亚硫酸盐)中不稳定。VBVBl l盐酸盐盐酸盐HNN3CC H 2N H2NSCH 3CH 2CH2OHC L 如如VBVBl l在在亚亚硫硫酸酸盐盐破破坏坏和和在在碱碱性性条条件件下下所所发发生生的的降降解解反反应应
20、是是相相似似的的,两两种种反反应应均均产产生生5 5羟羟乙乙基基4 4甲甲基基噻噻唑唑和和一一个个相相应应的的取取代代嘧嘧啶啶。和和亚亚硫硫酸酸盐盐作作用用时时,后后一一个个化化合合物物为为甲甲基基5 5磺磺甲甲基基嘧嘧啶啶,而而与与碱碱作作用用时时则则为为羟羟甲甲基基嘧嘧啶啶。噻噻唑唑环环可可进进一一步步开开环环生生成成硫硫、硫硫化化氢氢、呋呋喃喃、噻噻吩吩和和二二氢氢噻吩,这便是烹调食品中的噻吩,这便是烹调食品中的“肉肉“香味。香味。所所以以在在含含硫硫胺胺素素多多的的食食品品中中最最好好不不用用二二氧氧化化硫硫添添加加剂剂。但但当当酪酪蛋蛋白白和和可可溶溶性性淀淀粉粉存存在在时时,二二氧
21、氧化化硫硫对对硫硫胺胺素素的的破破坏坏作作用用要要减减低低些些,这这可可能能是是这这些些保保护护剂剂生生成成的的不不相相关关的的连连接接反反应应产产生生了了保保护护效效果果,如如使使SHSH氧氧化化,或或由由于于蛋蛋白白质质对对亚亚硫硫酸酸盐盐的的竞竞争争性性氧化等。氧化等。3.维生素B2(核黄素)VB VB2 2 的生理功能的生理功能 核核黄黄素素(Riboflavin)(Riboflavin)为为一一含含核核糖糖醇醇侧侧链链的的异异咯咯嗪嗪 衍衍生生物物(图图5.13)5.13),在在自自然然状状态态下下它它常常常常是是磷磷酸酸化化的的,而而且且起起着着辅辅酶酶的的作作用用。它它的的一一种
22、种形形式式为为黄黄素素单单核核苷苷酸酸(FMN)(FMN),另另一一种种形形式式为为黄黄素素腺腺苷苷酰酰二二核核苷苷酸酸(FAD)(FAD),它它们们是是某某些些酶酶如如细细胞胞色色素素C C还还原原酶酶、黄黄素素蛋蛋白白等等的的组组成成部部分分,后后者者起起着着电电子子载载体体的的作作用用,在在葡葡萄萄糖糖、脂肪酸、氨基酸和嘌呤的氧化中起作用。脂肪酸、氨基酸和嘌呤的氧化中起作用。NNN HNCH3CH3OOH2C(CHO H)3CH2O H12345678910 结构 它是由核酸和它是由核酸和6 6,77二甲基异咯嗪组二甲基异咯嗪组成成,呈黄色且分子中呈黄色且分子中有核酸故又称核黄素。有核酸
23、故又称核黄素。稳定性a.a.核黄素属热稳定,不受空气中氧的影响,在酸性核黄素属热稳定,不受空气中氧的影响,在酸性中稳定。中稳定。b.b.但在碱性介质中不稳定,对光则非常敏感,若将但在碱性介质中不稳定,对光则非常敏感,若将其曝光很容易破坏,在光下的破坏率随其曝光很容易破坏,在光下的破坏率随PHPH和温度和温度的增加而增加在碱性溶液中辐射会引起核黄素的增加而增加在碱性溶液中辐射会引起核黄素裂解而产生光黄素裂解而产生光黄素 。光黄素是一种很强的氧化剂,光黄素是一种很强的氧化剂,它可以催化破坏许多其它的维生素,尤其是抗坏它可以催化破坏许多其它的维生素,尤其是抗坏血酸,若将牛乳在日光下曝晒血酸,若将牛乳
24、在日光下曝晒2h2h后可损失后可损失5050以以上。上。NNNHNCH3CH3H2C(CHOH)3CH2OH光光NNNHNOOOOCH3CH3CH3核核黄黄素素光光黄黄素素 富含VB2的食品 在在食食品品中中核核黄黄素素与与磷磷酸酸和和蛋蛋白白质质结结合合而而形形成成复复合合物物,动动物物性性食食品品一一般般含含核核黄黄素素较较高高,尤尤其其以以肝肝、肾肾和和心心的的含含量量最最为为丰丰富富,奶奶类类和和蛋蛋类类中中核核黄黄素素含含量量也也较多,绿色蔬菜和豆类也含一定量的核黄素。较多,绿色蔬菜和豆类也含一定量的核黄素。4.VB5(尼克酸和尼克酰胺)维维生生素素PPPP(NiacinNiacin
25、)亦亦称称烟烟酸酸,维维生生素素PPPP为为尼尼克克酸和尼克酰胺的总称酸和尼克酰胺的总称 。结构NCONCOC HN H2 尼尼克克 酸酸(烟烟 酰酰 酸酸)尼尼 克克酰酰胺胺(烟烟 酰酰 胺胺)生理功能生理功能 尼克酰胺为两种重要的前尼克酰胺为两种重要的前NADNAD(辅酶辅酶)和)和NADPNADP(辅酶辅酶 )的组成,它们在糖酵解、脂肪合的组成,它们在糖酵解、脂肪合成和呼吸作用中起着重要的作用。成和呼吸作用中起着重要的作用。稳定性稳定性 VBVB5 5是维生素是维生素B B族中最稳定的。族中最稳定的。对热、光、空气、对热、光、空气、酸和碱都不敏感。但蔬菜经非化学处理如淋洗和休酸和碱都不敏
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