食品化學(xué)07第七章、維生素與礦物質(zhì)剖析

1第六章維生素與礦物質(zhì)2Introduction第一節(jié)概述維生素（Vitamin）是人和動(dòng)物維持正常的生理功能所必需的一類有機(jī)化合物。維生素不參與機(jī)體內(nèi)各種組織器官的組成，也不能為機(jī)體供應(yīng)能量，它們主要以輔酶形式參與細(xì)胞的物質(zhì)代謝和能量代謝過程，缺乏時(shí)會(huì)引起機(jī)體代謝紊亂，導(dǎo)致特定的缺乏癥或綜合癥，如缺乏VA時(shí)易患夜盲癥（Nightblindness）。維生素除具有重要的生理作用外，有些維生素還可作為自由基的清除劑、風(fēng)味物質(zhì)的前體、還原劑以及參與褐變反應(yīng)，從而影響食品的某些屬性。人體所需的維生素大多數(shù)在體內(nèi)不能合成，或即使能合成但合成的速度很慢，不能滿足須要，加之維生素本身也在不斷地代謝，所以必需由食物供應(yīng)。食物中的維生素含量較低，很多維生素穩(wěn)定性差，在食品加工、貯藏過程中常常損失較大。因此，要盡可能最大限度地保存食品中的維生素，避開其損失或與食品中其他組分間發(fā)生反應(yīng)。3Introduction維生素是活細(xì)胞為了維持正常生理功能所必需的、但須要極微量的自然有機(jī)物質(zhì)的總稱。而大部分維生素不能在人體內(nèi)合成，必需從外界食物中攝取。定義第一節(jié)概述4在維生素發(fā)覺早期，因?qū)λ鼈兞私馍跎?，一般按其先后依次命名如A、B、C、D、E等；或依據(jù)其生理功能特征或化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等命名，例如維生素C稱抗壞血病維生素，維生素B1因分子結(jié)構(gòu)中含有硫和氨基，稱為硫胺素。后來人們依據(jù)維生素在脂類溶劑或水中溶解性特征將其分為兩大類：脂溶性維生素（Fat-solublevitamins）和水溶性維生素（Water-solublevitamins）。前者包括維生素A、D、E、K，后者包括維生素B族和維生素C。分類維生素脂溶性維生素：水溶性維生素：VA、VD、VE和VK

B族維生素和VC

5輔酶或輔酶前體：如煙酸,葉酸等抗氧化劑：VE，VC遺傳調(diào)整因子：VA，VDVA-視覺功能VC-血管脆性維生素與礦物質(zhì)的功能Introduction第一節(jié)概述維生素的功能礦物質(zhì)的功能生理功能對(duì)食品質(zhì)量的影響某些特殊功能：6食品中的維生素在加工與貯藏中受各種因素的影響，其損失程度取決于各種維生素的穩(wěn)定性。食品中維生素?fù)p失的因素主要有食品原料本身如品種和成熟度、加工前預(yù)處理、加工方式、貯藏的時(shí)間和溫度等。此外，維生素的損失與原料栽培的環(huán)境、植物采后或動(dòng)物宰后的生理也有確定的關(guān)系。因此，在食品加工與貯藏過程中應(yīng)最大限度的削減維生素的損失，并提高產(chǎn)品的平安性。MainFactsofLosingVitaminsinFood其次節(jié)食品中維生素?fù)p失的常見緣由7MainFactsofLosingVitaminsinFood其次節(jié)食品中維生素?fù)p失的常見緣由一、維生素含量的內(nèi)在變更1成熟度水果和蔬菜中維生素隨著成熟度的變更而變更。所以，選擇適當(dāng)?shù)脑掀贩N和成熟度是果蔬加工中特別重要的問題。例如，番茄在成熟前維生素C含量最高（表5-6），而辣椒成熟期時(shí)維生素C含量最高。開花期后周數(shù)平均重量（g）色澤維生素C含量（mg/100g）233.4綠10.7357.2綠7.64102黃-綠10.95146紅-綠20.76160紅14.67168紅10.1表5-6番茄不同成熟期維生素C的含量8MainFactsofLosingVitaminsinFood其次節(jié)食品中維生素?fù)p失的常見緣由一、維生素含量的內(nèi)在變更2不同組織部位植物不同組織部位維生素含量有確定的差異。一般而言，維生素含量從高到低依次為葉片>果實(shí)、莖>根；對(duì)于水果則表皮維生素含量最高而核中最低。9MainFactsofLosingVitaminsinFood其次節(jié)食品中維生素?fù)p失的常見緣由一、維生素含量的內(nèi)在變更食品中維生素含量的變更是從收獲時(shí)起先的。動(dòng)植物食品原料采后或宰后，其體內(nèi)的變更以分解代謝為主。由于酶的作用使某些維生素的存在形式發(fā)生了變更，例如從輔酶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)。脂肪氧合酶和維生素C氧化酶的作用干脆導(dǎo)致維生素的損失，例如豌豆從收獲、運(yùn)輸?shù)郊庸S30min后維生素C含量有所降低；簇新蔬菜在室溫貯存24h后維生素C的含量下降1/3以上。因此，加工時(shí)應(yīng)盡可能選用簇新原料或?qū)⒃蟿偤美洳靥幚硪韵鳒p維生素的損失。二、收獲后食品中維生素含量的變更10MainFactsofLosingVitaminsinFood其次節(jié)食品中維生素?fù)p失的常見緣由一、維生素含量的內(nèi)在變更二、收獲后食品中維生素含量的變更三、預(yù)加工加工前的預(yù)處理與維生素的損失程度關(guān)系很大。水果和蔬菜的去皮、整理常會(huì)造成濃集于表皮或老葉中的維生素的大量流失。蘋果皮中維生素C的含量比果肉高3～10倍；柑橘皮中的維生素C比汁液高；萵苣和菠菜外層葉中維生素B和維生素C比內(nèi)層葉中高。水果和蔬菜在清洗時(shí)，一般維生素的損失很少，但要留意避開擠壓和碰撞；也盡量避開切后清洗造成水溶性維生素的大量流失。對(duì)于化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的水溶性維生素如泛酸、煙酸、葉酸、核黃素等，溶水流失是最主要的損失途徑。11四、食品加工過程的影響MainFactsofLosingVitaminsinFood其次節(jié)食品中維生素?fù)p失的常見緣由一、維生素含量的內(nèi)在變更二、收獲后食品中維生素含量的變更三、預(yù)加工12四、食品加工過程的影響1碾磨碾磨是谷物所特有的加工方式。谷物在磨碎后其中的維生素比完整的谷粒中含量有所降低，并且與種子的胚乳和胚、種皮的分別程度有關(guān)。因此，粉碎對(duì)各種谷物種子中維生素的影響不一樣。此外，不同的加工方式對(duì)維生素?fù)p失的影響也有差異，谷物精制程度越高，維生素?fù)p失越嚴(yán)峻。例如，小麥在碾磨成面粉時(shí)，出粉率不同，維生素的存留也不同（圖5-30）。13四、食品加工過程的影響2熱處理（1）燙漂燙漂是水果和蔬菜加工中不行缺少的處理方法。通過這種處理可以鈍化影響產(chǎn)品品質(zhì)的酶類、削減微生物污染及除去空氣，有利于食品貯存期間保持維生素的穩(wěn)定。但燙漂往往造成水溶性維生素大量流失（圖5-31）。其損失程度pH、燙漂的時(shí)間和溫度、含水量、切口表面積、燙漂類型及成熟度有關(guān)。通常，短時(shí)間高溫燙漂維生素?fù)p失較少。燙漂時(shí)間越長，維生素?fù)p失越大。產(chǎn)品成熟度越高，燙漂時(shí)維生素C和維生素B1損失越少；食品切分越細(xì)，單位質(zhì)量表面積越大，維生素?fù)p失越多。不同燙漂類型對(duì)維生素影響的依次為沸水>蒸汽>微波。14（2）干燥脫水干燥是保藏食品的主要方法之一。具體方法有日光干燥、烘房干燥、隧道式干燥、滾筒干燥、噴霧干燥和冷凍干燥。維生素C對(duì)熱不穩(wěn)定，干燥損失大約為10%～15%，但冷凍干燥對(duì)其影響很小。噴霧干燥和滾筒干燥時(shí)乳中硫胺素的損失大為10%和15%，而維生素A和維生素D幾乎沒有損失。蔬菜燙漂后空氣干燥時(shí)硫胺素的損失平均為豆類5%、馬鈴薯25%、胡蘿卜29%。四、食品加工過程的影響2熱處理（1）燙漂15（3）加熱加熱是延長食品保藏期最重要的方法，也是食品加工中應(yīng)用最多的方法之一。熱加工有利于改善食品的某些感官性狀如色、香、味等，提高養(yǎng)分素在體內(nèi)的消化和吸取，但熱處理睬造成維生素不同程度的損失。(影響因素)高溫加快維生素的降解，pH、金屬離子、反應(yīng)活性物質(zhì)、溶氧濃度以及維生素的存在形式影響降解的速度。隔絕氧氣、除去某些金屬離子可提高維生素C的存留率。為了提高食品的平安性，延長食品的貨架期，殺死微生物，食品加工中還常接受滅菌方法。高溫短時(shí)殺菌不僅能有效殺死有害微生物，而且可以較大程度地削減維生素的損失（表5-8）。四、食品加工過程的影響2熱處理（1）燙漂（2）干燥16熱處理VB1VB2VB6VB5泛酸葉酸VHVB12VCVAVD63oC,30min100200010010200072oC,15s100000100101000超高溫殺菌1010200？<100201000瓶裝殺菌350*0？500905000濃縮400*？？？10906000加糖濃縮10000？？10301500滾筒干燥1500？？？10303000噴霧干燥1000？？？10202000表5-8不同熱處理牛奶中維生素的損失（%）17四、食品加工過程的影響1碾磨2熱處理3冷卻或冷凍熱處理后的冷卻方式不同對(duì)食品中維生素的影響不同?？諝饫鋮s比水冷卻維生素的損失少，主要是因?yàn)樗鋮s時(shí)會(huì)造成大量水溶性維生素的流失?？傊?，冷凍對(duì)食品中維生素的影響通常較小，但水溶性維生素由于凍前的燙漂或肉類解凍時(shí)汁液的流失大約損失10%～14%。18食品鮮樣中含量（mg/100g）－180C貯存6－12個(gè)月的損失率（平均%與范圍）蘆筍3312（12～13）青豆1945（30～68）青豌豆2743（32～67）菜豆2951（39～64）嫩莖花椰菜11349（35～68）花椰菜7850（40～60）菠菜5165（54～80）表5-10蔬菜凍藏期間維生素C的損失19四、食品加工過程的影響1碾磨2熱處理3冷卻或冷凍4輻照輻照：是利用原子能射線對(duì)食品原料及其制品進(jìn)行滅菌、殺蟲、抑制發(fā)芽和延期后熟等以延長食品的保存期，盡量削減食品中養(yǎng)分的損失。輻照對(duì)維生素有確定的影響。水溶性維生素對(duì)輻照的敏感性主要取決于它們是處在水溶液中還是食品中或是否受到其他組分的愛護(hù)等。維生素C對(duì)輻照很敏感，其損失隨輻照劑量的增大而增加，這主要是水輻照后產(chǎn)生自由基破壞的結(jié)果。B族維生素中B1最易受到輻照的破壞。其破壞程度與熱加工相當(dāng)，大約為63%。輻照對(duì)煙酸的破壞較小，經(jīng)過輻照的面粉烤制面包時(shí)煙酸的含量有所增高，這可能是因?yàn)槊娣劢?jīng)輻照加熱后煙酸從結(jié)合型轉(zhuǎn)變成游離型造成的。脂溶性維生素對(duì)輻照的敏感程度大小依次為維生素E>胡蘿卜素>維生素A>維生素D>維生素K。20四、化學(xué)物質(zhì)和其它組分對(duì)維生素的影響MainFactsofLosingVitaminsinFood其次節(jié)食品中維生素?fù)p失的常見緣由一、維生素含量的內(nèi)在變更二、收獲后食品中維生素含量的變更三、預(yù)加工21四、化學(xué)物質(zhì)和其它組分對(duì)維生素的影響在食品加工中為防止食品腐敗變質(zhì)及提高其感官性狀，通常加入一些添加劑，其中有些對(duì)維生素有確定的破壞作用。

維生素A、C和E易被氧化劑破壞。因此，在面粉中運(yùn)用漂白劑會(huì)降低這些維生素的含量或使它們失去活性；SO2或亞硫酸鹽等還原劑對(duì)維生素C有愛護(hù)作用，但因其親核性會(huì)導(dǎo)致維生素B1的失活；亞硝酸鹽常用于肉類的發(fā)色與保藏，但它作為氧化劑引起類胡蘿卜素、維生素B1和葉酸的損失；果蔬加工中添加的有機(jī)酸可削減維生素C和硫胺素的損失；堿性物質(zhì)會(huì)增加維生素C、硫胺素和葉酸等的損失。不同維生素間也相互影響。例如，輻照時(shí)煙酸對(duì)活化水分子的競爭、破壞增大，愛護(hù)了維生素C。此外，維生素C對(duì)維生素B2也有愛護(hù)作用。食品中添加維生素C和維生素E可降低胡蘿卜素的損失。22四、化學(xué)物質(zhì)和其它組分對(duì)維生素的影響MainFactsofLosingVitaminsinFood其次節(jié)食品中維生素?fù)p失的常見緣由一、維生素含量的內(nèi)在變更二、收獲后食品中維生素含量的變更三、預(yù)加工五、貯藏過程23食品在貯藏期間，維生素的損失與貯藏溫度關(guān)系親密。罐頭食品冷藏保存一年后，維生素B1的損失低于室溫保存。包裝材料對(duì)貯存食品維生素的含量有確定的影響。例如透亮包裝的乳制品在貯藏期間會(huì)發(fā)生維生素B2和維生素D的損失。食品中脂類的氧化作用產(chǎn)生的氫過氧化物、過氧化物和環(huán)過氧化物會(huì)引起胡蘿卜素、維生素E和維生素C等的氧化，也能破壞葉酸、生物素、維生素B12和維生素D等。五、貯藏過程24維生素的生物可利用性維生素的生物可利用性（Bioavailabilityofvitamin）是指人體攝入的維生素經(jīng)腸道吸取并在體內(nèi)被利用的程度。包含兩方面含義即吸取與利用。因此，在評(píng)價(jià)維生素養(yǎng)分完全性時(shí)除考慮攝入的食品中維生素的含量和不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的鑒定外，更重要的應(yīng)考慮攝入食品中維生素的生物可利用性。25影響食品中維生素的生物可利用性的因素主要包括以下幾方面。1、消費(fèi)者本身的年齡、健康以及生理狀況等；2、膳食的組成影響維生素在腸道內(nèi)運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間、黏度、pH及乳化特性等；3、同一種維生素構(gòu)型不同對(duì)其在體內(nèi)的吸取速率、吸取程度、能否轉(zhuǎn)變成活性形式以及生理作用的大小產(chǎn)生影響；4、維生素與其他的組分的反應(yīng)如維生素與蛋白質(zhì)、淀粉、膳食纖維、脂肪等發(fā)生反應(yīng)均會(huì)影響到其在體內(nèi)的吸取與利用；5、維生素的拮抗物也影響維生素的活性，從而降低維生素的生物可利用性。例如，硫胺素酶可切斷硫胺素代謝分子，使其丟失活性；抗生物素蛋白與代謝物結(jié)合，使生物素失去活性；雙香豆素具有與維生素K相像的結(jié)構(gòu)，可占據(jù)維生素K代謝物的作用位點(diǎn)而降低維生素K的生物可利用性；6、食品加工和貯存也影響到維生素的生物可利用性。維生素的生物可利用性26Water-SolubleVitamins第三節(jié)水溶性維生素一、抗壞血酸(VCAscorbicAcid)1、VC的結(jié)構(gòu)維生素C又名抗壞血酸（Ascorbicacid，AA），是一個(gè)羥基羧酸的內(nèi)酯，具烯二醇結(jié)構(gòu)（圖5–10），有較強(qiáng)的還原性。維生素C有四種異構(gòu)體：D–抗壞血酸、D–異抗壞血酸、L–抗壞血酸和L–脫氫抗壞血酸。其中以L–抗壞血酸生物活性最高。27Water-SolubleVitamins第三節(jié)水溶性維生素一、抗壞血酸(VCAscorbicAcid)維生素C主要存在于水果和蔬菜中。獼猴桃、刺梨和番石榴中含量高；柑橘類、番茄、辣椒及某些漿果中也較豐富。動(dòng)物性食品中只有牛奶和肝臟中含有少量維生素C。282、VC的性質(zhì)Water-SolubleVitamins第三節(jié)水溶性維生素一、抗壞血酸(VCAscorbicAcid)高度的水溶性具有酸性和強(qiáng)的抗氧化作用抗氧化機(jī)理：供應(yīng)氫質(zhì)子使氧化物質(zhì)還原29Water-SolubleVitamins第三節(jié)水溶性維生素一、抗壞血酸(VCAscorbicAcid)3、影響VC降解的因素O2濃度及催化劑

ⅰ

催化氧化時(shí)，降解速度正比與氧氣的濃度；

ⅱ

非催化氧化時(shí)，降解速度與氧氣的濃度無正比關(guān)系，當(dāng)PO2

＞0.4atm，反應(yīng)趨于平衡；

ⅲ有催化劑時(shí)，氧化速度比自動(dòng)氧化快2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，厭氧時(shí)，金屬離子對(duì)氧化速度無影響。糖，鹽及其它溶液濃度高時(shí)可削減溶解氧，使氧化速度減慢；半胱氨酸，多酚，果膠等對(duì)其有愛護(hù)作用。30③pH值：VC在酸性溶液(pH＜4)中較穩(wěn)定，在中性以上的溶液(pH＞7.6)

中極不穩(wěn)定。④溫度及AW：結(jié)晶VC在100℃不降解，而VC水溶液易氧化，隨T↑，

V降解↑；AW↑，V降解↑Water-SolubleVitamins第三節(jié)水溶性維生素一、抗壞血酸(VCAscorbicAcid)3、影響VC降解的因素⑤很多酶如多酚氧化酶，VC氧化酶，H2O2酶，細(xì)胞色素氧化酶等可加速VC的氧化降解。⑥食品中的其它成分如花青素，黃烷醇，及多羥基酸如蘋果酸，檸檬酸，聚磷酸等對(duì)VC有愛護(hù)作用，亞硫酸鹽對(duì)其也有愛護(hù)作用。31Water-SolubleVitamins第三節(jié)水溶性維生素一、抗壞血酸(VCAscorbicAcid)4、VC功能良好的還原劑（抗氧化劑）吸取金屬離子抗癌、免疫功能有助于膠原質(zhì)的合成VC的缺乏牙齒松動(dòng)，牙齦出血、患?jí)难?2Fat-SolubleVitamins第四節(jié)脂溶性維生素一、維生素A(VA)1、V