【食品课件】 维生素与矿物质(修).ppt
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1、第七章第七章 维生素与矿物质维生素与矿物质7.1 食品中的维生素食品中的维生素7.2 食品中的矿物质食品中的矿物质7.3 维生素和矿物质在食品加工贮存中的维生素和矿物质在食品加工贮存中的变化变化7.1 维生素维生素(Vitamins)维生素维生素Vitamin是人和动物维持正常的生理功能所是人和动物维持正常的生理功能所必需的一类有机化合物。维生素不参与机体内各种组必需的一类有机化合物。维生素不参与机体内各种组织器官的组成,也不能为机体提供能量,它们主要以织器官的组成,也不能为机体提供能量,它们主要以辅酶形式参与细胞的物质代谢和能量代谢过程,缺乏辅酶形式参与细胞的物质代谢和能量代谢过程,缺乏时会
2、引起机体代谢紊乱,导致特定的缺乏症或综合症时会引起机体代谢紊乱,导致特定的缺乏症或综合症,例如维生素,例如维生素A对视觉起作用,维生素对视觉起作用,维生素D对骨骼构成起对骨骼构成起作用,维生素作用,维生素E具有抗不育症作用,维生素具有抗不育症作用,维生素K对于血液对于血液凝结起作用等等凝结起作用等等一一 概述概述 维生素除具有重要的生理作用外,有些维生素维生素除具有重要的生理作用外,有些维生素还可作为自由基的去除剂、风味物质的前体、复原还可作为自由基的去除剂、风味物质的前体、复原剂以及参与褐变反响,从而影响食品的某些属性。剂以及参与褐变反响,从而影响食品的某些属性。人体所需的维生素大多数在体内
3、不能合成,或即人体所需的维生素大多数在体内不能合成,或即使能合成但合成的速度很慢,不能满足需要,加之维使能合成但合成的速度很慢,不能满足需要,加之维生素本身也在不断地代谢,所以必须由食物供给。食生素本身也在不断地代谢,所以必须由食物供给。食物中的维生素含量较低,许多维生素稳定性差,在食物中的维生素含量较低,许多维生素稳定性差,在食品加工、贮藏过程中常常损失较大。因此,要尽可能品加工、贮藏过程中常常损失较大。因此,要尽可能最大限度地保存食品中的维生素,防止其损失或与食最大限度地保存食品中的维生素,防止其损失或与食品中其他组分间发生反响。品中其他组分间发生反响。维生素的分类与命名维生素的分类与命名
4、 在维生素发现早期,因对它们了解甚少,一般按其在维生素发现早期,因对它们了解甚少,一般按其先后顺序命名如先后顺序命名如A、B、C、D、E等;或根据其生理功等;或根据其生理功能特征或化学结构特点等命名,例如维生素能特征或化学结构特点等命名,例如维生素C称抗坏血称抗坏血病维生素,维生素病维生素,维生素B1因分子结构中含有硫和氨基,称为因分子结构中含有硫和氨基,称为硫胺素。硫胺素。后来人们根据维生素在脂类溶剂或水中溶解性特征后来人们根据维生素在脂类溶剂或水中溶解性特征将其分为两大类:脂溶性维生素将其分为两大类:脂溶性维生素Fat-soluble vitamins和水溶性维生素和水溶性维生素Water
5、-soluble vitamins。前者包。前者包括维生素括维生素A、D、E、K,后者包括维生素,后者包括维生素B 族和维生素族和维生素C。二 脂溶性维生素Fat-soluble vitamins1 维生素维生素A维生素维生素A是一类由是一类由20个碳构成的具有活性的不饱和碳个碳构成的具有活性的不饱和碳氢化合物,有多种形式。其羟基可被酯化或转化为醛氢化合物,有多种形式。其羟基可被酯化或转化为醛或酸,也能以游离醇的状态存在。主要有维生素或酸,也能以游离醇的状态存在。主要有维生素A1视黄醇,视黄醇,Retinol及其衍生物醛、酸、酯、维生及其衍生物醛、酸、酯、维生素素A2脱氢视黄醇,脱氢视黄醇,D
6、ehydroretinol。(a)维生素维生素A1视黄醇视黄醇 (b)维生素维生素A2脱氢视黄醇脱氢视黄醇R=H或或COCH3(醋酸酯醋酸酯)或或CO(CH2)14CH3(棕榈酸酯棕榈酸酯)维生素维生素A1结构中存在共轭双键异戊二烯类,有结构中存在共轭双键异戊二烯类,有多种顺反立体异构体。食物中的维生素多种顺反立体异构体。食物中的维生素A1主要是全反主要是全反式结构,生物效价最高。维生素式结构,生物效价最高。维生素A2的生物效价只有维的生物效价只有维生素生素A1的的40%。维生素维生素A1主要存在于动物的肝脏和血液中,维生主要存在于动物的肝脏和血液中,维生素素A2主要存在于淡水鱼中。蔬菜中没有
7、维生素主要存在于淡水鱼中。蔬菜中没有维生素A,但含,但含有的胡萝卜素进入体内后可转化为维生素有的胡萝卜素进入体内后可转化为维生素A1,通常称,通常称之为维生素之为维生素A原或维生素原或维生素A前体,其中以前体,其中以-胡萝卜素转胡萝卜素转化效率最高,化效率最高,1分子的分子的-胡萝卜素可转化为胡萝卜素可转化为2个分子的维个分子的维生素生素A。-胡萝卜素降解过程及产物胡萝卜素降解过程及产物 无氧条件下,无氧条件下,-胡萝卜素通过顺反异构作用转胡萝卜素通过顺反异构作用转变为新变为新-胡萝卜素,例如蔬菜的烹调和罐装。胡萝卜素,例如蔬菜的烹调和罐装。有氧时,有氧时,-胡萝卜素先氧化生成胡萝卜素先氧化生
8、成5,6-环氧化物,环氧化物,然后异构为然后异构为5,8-环氧化物。光、酶及脂质过氧化物的环氧化物。光、酶及脂质过氧化物的共同氧化作用导致共同氧化作用导致-胡萝卜素的大量损失。光氧化的胡萝卜素的大量损失。光氧化的产物主要是产物主要是5,8-环氧化物。环氧化物。高温时高温时-胡萝卜素分解形成一系列芳香化合物,胡萝卜素分解形成一系列芳香化合物,其中最重要的是紫罗烯其中最重要的是紫罗烯Ionene,它与食品风味的,它与食品风味的形成有关。形成有关。OOO2 2-胡萝卜素胡萝卜素-5,6-环氧化物环氧化物酸、光、热酸、光、热高温高温例如例如 光化学氧化光化学氧化化学氧化化学氧化聚合物,挥发性化合物,短
9、链水溶化合物聚合物,挥发性化合物,短链水溶化合物-胡萝卜素胡萝卜素-5,8环氧化物环氧化物-胡萝卜素胡萝卜素具复原性的顺式异构体具复原性的顺式异构体裂解产物裂解产物甲苯,二甲苯甲苯,二甲苯-胡萝卜素的裂解胡萝卜素的裂解 维生素维生素A的含量常常用国际单位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结晶维生素来表示,一个国际单位相当于结晶维生素A醋酸盐或胡萝卜素醋酸盐或胡萝卜素(或其它的类胡萝卜素或其它的类胡萝卜素),根据,根据RDA(每日推荐量每日推荐量),成人每天所需的维生素,成人每天所需的维生素A为为5000IU或或1mg。青少年、孕妇或哺乳
10、期妇女需要增加。青少年、孕妇或哺乳期妇女需要增加供给量。供给量。人和动物感受暗光的物质是人和动物感受暗光的物质是视紫红质视紫红质,它,它的形成与生理功能的发挥与维生素的形成与生理功能的发挥与维生素A有关。当有关。当体内缺乏时引起表皮细胞角质、夜盲症等。体内缺乏时引起表皮细胞角质、夜盲症等。食品在加工和贮藏中,维生素食品在加工和贮藏中,维生素A对光、氧和对光、氧和氧化剂敏感,高温和金属离子可加速其分解,氧化剂敏感,高温和金属离子可加速其分解,在碱性和冷冻环境中较稳定,贮藏中的损失主在碱性和冷冻环境中较稳定,贮藏中的损失主要取决于脱水的方法和避光情况。要取决于脱水的方法和避光情况。2 维生素维生素
11、D维生素维生素D又称抗软骨病或抗佝偻病维生素,是又称抗软骨病或抗佝偻病维生素,是一类固醇衍生物。已经确知的有六种,即维生一类固醇衍生物。已经确知的有六种,即维生素素D2-D7,其中以维生素,其中以维生素D2麦角钙化醇,麦角钙化醇,Gerocalciferol和维生素和维生素D3胆钙化醇,胆钙化醇,Cholecalciferol最为重要。最为重要。维生素维生素D的化学结构的化学结构OHCH 2CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3OHCH 2CH3CH 3CH 3CH 3VD2 2 V D 3 维生素维生素D的主要功能是调节体内钙、磷代谢,维持的主要功能是调节体内钙、磷代谢,维持血钙和血磷的水
12、平,从而维持牙齿和骨骼的正常生长就血钙和血磷的水平,从而维持牙齿和骨骼的正常生长就发育。儿童缺乏维生素发育。儿童缺乏维生素D,易发生佝偻病,过多服用维,易发生佝偻病,过多服用维生素生素D将引起急性中毒。将引起急性中毒。对维生素对维生素D的耐受量个体差异很大的耐受量个体差异很大,连续大剂量肌连续大剂量肌内注射最易导致中毒。内注射最易导致中毒。中毒的主要表现为血清钙增高中毒的主要表现为血清钙增高及肾、心血管、肺、脑等全身异位钙沉着,严重者肾、及肾、心血管、肺、脑等全身异位钙沉着,严重者肾、脑等脏器大片钙化,死因多为肾功能衰竭。脑等脏器大片钙化,死因多为肾功能衰竭。维生素维生素D均为不同的维生素均为
13、不同的维生素D 原经紫外照射后的原经紫外照射后的衍生物。植物不含维生素衍生物。植物不含维生素D,但维生素,但维生素D原在动、植物原在动、植物体内都存在。植物中的麦角醇为维生素体内都存在。植物中的麦角醇为维生素D2原,经紫外原,经紫外照射后可转变为维生素照射后可转变为维生素D2,又名麦角钙化醇;人和动,又名麦角钙化醇;人和动物皮下含的物皮下含的7-脱氢胆固醇为维生素脱氢胆固醇为维生素D3原,在紫外照射原,在紫外照射后转变成维生素后转变成维生素D3,又名胆钙化醇。维生素,又名胆钙化醇。维生素D3广泛存广泛存在于动物性食品中,并在鱼肝油中含量较丰富,在鸡在于动物性食品中,并在鱼肝油中含量较丰富,在鸡
14、蛋、牛乳、黄油和干酪中含有少量的维生素蛋、牛乳、黄油和干酪中含有少量的维生素D3。维生素维生素维生素维生素D D非常稳定,在加工和储藏时很少损失。消毒、非常稳定,在加工和储藏时很少损失。消毒、非常稳定,在加工和储藏时很少损失。消毒、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煮沸和高压灭菌都不影响维生素煮沸和高压灭菌都不影响维生素煮沸和高压灭菌都不影响维生素D D的活性。冷冻储存的活性。冷冻储存的活性。冷冻储存的活性。冷冻储存对牛乳和黄油中维生素对牛乳和黄油中维生素对牛乳和黄油中维生素对牛乳和黄油中维生素D D的影响不大。但维生素的影响不大。但维生素的影响不大。但维生素
15、的影响不大。但维生素D D2 2和和和和D D3 3遇光、氧和酸迅速破坏,故需保存于不透光的密封遇光、氧和酸迅速破坏,故需保存于不透光的密封遇光、氧和酸迅速破坏,故需保存于不透光的密封遇光、氧和酸迅速破坏,故需保存于不透光的密封容器中。结晶的维生素容器中。结晶的维生素容器中。结晶的维生素容器中。结晶的维生素D D对热稳定,但在油脂中容易对热稳定,但在油脂中容易对热稳定,但在油脂中容易对热稳定,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形成异构体。油脂氧化酸败时也会使其中的维生素形成异构体。油脂氧化酸败时也会使其中的维生素形成异构体。油脂氧化酸败时也会使其中的维生素D D破坏。破
16、坏。破坏。破坏。3 维生素维生素E维生素维生素E又称抗不育维生素或生育酚。又称抗不育维生素或生育酚。自然界中具有维生素自然界中具有维生素自然界中具有维生素自然界中具有维生素E E成效的物质有成效的物质有成效的物质有成效的物质有8 8种,其中种,其中种,其中种,其中、较为重要,以较为重要,以较为重要,以较为重要,以生育酚的生理效价最高。所生育酚的生理效价最高。所生育酚的生理效价最高。所生育酚的生理效价最高。所以一般所谓的维生素以一般所谓的维生素以一般所谓的维生素以一般所谓的维生素E E即指即指即指即指生育酚。生育酚。生育酚。生育酚。在生育酚的几种异构体中,与单线态氧反响的活在生育酚的几种异构体中
17、,与单线态氧反响的活在生育酚的几种异构体中,与单线态氧反响的活在生育酚的几种异构体中,与单线态氧反响的活性大小依次为性大小依次为性大小依次为性大小依次为,而抗氧化能力大小顺序为,而抗氧化能力大小顺序为,而抗氧化能力大小顺序为,而抗氧化能力大小顺序为 。维生素。维生素。维生素。维生素E E和维生素和维生素和维生素和维生素D3D3共同作用可获得牛肉共同作用可获得牛肉共同作用可获得牛肉共同作用可获得牛肉最正确的最正确的最正确的最正确的“色泽色泽色泽色泽嫩度。嫩度。嫩度。嫩度。R O1HOR 2CH 3CH 3CH 2CH2CHCH 23CH 3H 其其中中 CH 3CH 3C CCH 3CH 3HH
18、HHR1R2维生素维生素E根本结构根本结构维生素维生素E广泛分布于种子、种子油、谷物、水果、蔬广泛分布于种子、种子油、谷物、水果、蔬菜和动物产品中。植物油和谷物胚芽油中含量高,在菜和动物产品中。植物油和谷物胚芽油中含量高,在150500mg100g,但植物油在精炼时生育酚会受到,但植物油在精炼时生育酚会受到破坏。破坏。维生素维生素E在人体内作用最为广泛,比任何一种营养素在人体内作用最为广泛,比任何一种营养素都大,故有都大,故有“护卫大使之称。在身体内具有良好的护卫大使之称。在身体内具有良好的抗氧化性抗氧化性,即降低细胞老化,保持红细胞的完整性,即降低细胞老化,保持红细胞的完整性,促进细胞合成,
19、抗污染,抗不孕的成效。促进细胞合成,抗污染,抗不孕的成效。分子重排分子重排 维生素维生素E在抗脂肪氧化的同时,本身易在抗脂肪氧化的同时,本身易受分子氧和自由基的氧化。各种维生素受分子氧和自由基的氧化。各种维生素E的的异构体在未酯化前均具有抗氧化剂的活性。异构体在未酯化前均具有抗氧化剂的活性。它们通过奉献一个酚基氢和一个电子来淬灭它们通过奉献一个酚基氢和一个电子来淬灭自由基。自由基。在肉类腌制中,亚硝胺的合成是通过自在肉类腌制中,亚硝胺的合成是通过自由基机制进行的,维生素由基机制进行的,维生素E可去除自由基,可去除自由基,防止亚硝胺的合成。防止亚硝胺的合成。-生育酚醌生育酚醌 -生育酚氢醌生育酚
20、氢醌-生育酚氧化物生育酚氧化物 生育酚的氧化降解途径生育酚的氧化降解途径 食品在加工贮藏中常常会造成维生素食品在加工贮藏中常常会造成维生素E的大量损失。的大量损失。例如,谷物机械加工去胚时,维生素例如,谷物机械加工去胚时,维生素E大约损失大约损失80%;油脂精炼也会导致维生素油脂精炼也会导致维生素E的损失;脱水可使鸡肉和牛的损失;脱水可使鸡肉和牛肉中维生素肉中维生素E损失损失36%45%;肉和蔬菜罐头制作中维;肉和蔬菜罐头制作中维生素生素E损失损失41%65%;油炸马铃薯在;油炸马铃薯在23下贮存一个下贮存一个月维生素月维生素E损失损失71%,贮存两个月损失,贮存两个月损失77%。此外,氧、氧
21、化剂和碱对维生素此外,氧、氧化剂和碱对维生素E也有破坏作用,也有破坏作用,某些金属离子如某些金属离子如Fe2+等可促进维生素等可促进维生素E的氧化。的氧化。4 维生素维生素K维生素维生素K又称凝血维生素,是由一系列萘醌类物质组又称凝血维生素,是由一系列萘醌类物质组成。成。OOCH 3R维维生生素素 K维生素分为二大类维生素分为二大类:一类是脂溶性维生素,即从绿色植物中提取的一类是脂溶性维生素,即从绿色植物中提取的维生素维生素1和肠道细菌如大肠杆菌合成的和肠道细菌如大肠杆菌合成的维生素维生素2。另一类是水溶性的维生素,由人工合成即维生另一类是水溶性的维生素,由人工合成即维生素素K3和和K4。最重
22、要的是维生素最重要的是维生素1和和2。维生素维生素K1在绿色蔬菜中含量丰富,如菠菜、在绿色蔬菜中含量丰富,如菠菜、洋白菜等,鱼肉中维生素洋白菜等,鱼肉中维生素K含量较多,但麦胚油、含量较多,但麦胚油、鱼肝油中含量很少。鱼肝油中含量很少。维生素维生素K是黄色粘稠油状物,可被空气中是黄色粘稠油状物,可被空气中氧缓慢地氧化而分解,遇光那么很快破坏,对热氧缓慢地氧化而分解,遇光那么很快破坏,对热酸较稳定,但对碱不稳定。酸较稳定,但对碱不稳定。维生素维生素K缺乏导致血中凝血酶原含量下降,缺乏导致血中凝血酶原含量下降,从而导致皮下组织和其它器官出血,而且会延长从而导致皮下组织和其它器官出血,而且会延长凝血
23、时间。凝血时间。对于脂溶性维生素来说,人体易缺乏的顺对于脂溶性维生素来说,人体易缺乏的顺序一般为:序一般为:VDVAVEVK三三 水溶性维生素水溶性维生素Water-soluble vitamins1 维生素维生素C维生素维生素C 又名抗坏血酸又名抗坏血酸Ascorbic acid,AA,是,是一个羟基羧酸的内酯,具烯二醇结构,有较强的复原一个羟基羧酸的内酯,具烯二醇结构,有较强的复原性。维生素性。维生素C有四种异构体:有四种异构体:D抗坏血酸、抗坏血酸、D异抗坏异抗坏血酸、血酸、L抗坏血酸和抗坏血酸和L脱氢抗坏血酸。其中以脱氢抗坏血酸。其中以L抗抗坏血酸生物活性最高。坏血酸生物活性最高。VC
24、的的C2、C3位上的羟基的位上的羟基的H能以原子形式释放,成为脱氢抗坏血酸,复原型和氧能以原子形式释放,成为脱氢抗坏血酸,复原型和氧化型都具有生物活性,化型都具有生物活性,CCCCCCOOOOOC H 2 O HH O C HH CH CH OH O C H 2O HH O C HO+2 H-2 HL-抗抗 坏坏 血血 酸酸脱脱 氢氢 抗抗 坏坏 血血 酸酸 维生素维生素C主要存在于水果和蔬菜中。猕猴桃、刺主要存在于水果和蔬菜中。猕猴桃、刺梨和番石榴中含量高;柑橘类、番茄、辣椒及某些梨和番石榴中含量高;柑橘类、番茄、辣椒及某些浆果中也较丰富。动物性食品中只有牛奶和肝脏中浆果中也较丰富。动物性食
25、品中只有牛奶和肝脏中含有少量维生素含有少量维生素C。维生素维生素C是最不稳定的维生素,对氧化非常敏感。是最不稳定的维生素,对氧化非常敏感。光、光、Cu2+和和Fe2+等加速其氧化;等加速其氧化;pH、氧浓度和水分、氧浓度和水分活度等也影响其稳定性。活度等也影响其稳定性。含有含有Fe和和Cu的酶如抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶、的酶如抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和细胞色素氧化酶对维生素过氧化物酶和细胞色素氧化酶对维生素C也有破坏作也有破坏作用。用。水果受到机械损伤、成熟或腐烂时,由于其细胞组水果受到机械损伤、成熟或腐烂时,由于其细胞组织被破坏,导致酶促反响的发生,使维生素织被破坏,导致酶促
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