食品化学:维生素与矿物质课件.ppt
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- 食品 化学 维生素 矿物质 课件
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1、 7.1 引言引言 7.2 维生素与矿物质推荐允许摄入量与食维生素与矿物质推荐允许摄入量与食品中营养素的添加品中营养素的添加 7.3 食品中维生素损失的常见原因食品中维生素损失的常见原因 7.4 维生素的生物利用率维生素的生物利用率 7.5 水溶性维生素水溶性维生素 7.6 油溶性维生素油溶性维生素 7.7 类似维生素的物质类似维生素的物质 7.8 矿物质矿物质7.1 引言引言一、定义一、定义 维生素是机体必需的多种生物小分子营养维生素是机体必需的多种生物小分子营养物质。物质。18941894年荷兰人年荷兰人EjkmanEjkman用白米养鸡观察到脚用白米养鸡观察到脚气病现象,后来波兰人气病现
2、象,后来波兰人FunkFunk从米糠中发现从米糠中发现含氮化合物对此病颇有疗效,命名为含氮化合物对此病颇有疗效,命名为VitamineVitamine,意为生命必须的胺。后来发现,意为生命必须的胺。后来发现并非所有维生素都是胺,所以去掉词尾的并非所有维生素都是胺,所以去掉词尾的e e,成为成为VitaminVitamin。二、维生素的特点二、维生素的特点1.1.是一些结构各异的生物小分子;是一些结构各异的生物小分子;2.2.需要量很少;需要量很少;3.3.体内不能合成或合成量不足,必需直接或体内不能合成或合成量不足,必需直接或间接从食物中摄取;间接从食物中摄取;4.4.主要功能是参与活性物质(
3、酶或激素)的主要功能是参与活性物质(酶或激素)的合成,没有供能和结构作用。合成,没有供能和结构作用。水溶性维生素常作为辅酶前体,起载体作水溶性维生素常作为辅酶前体,起载体作用,脂溶性维生素参与一些活性分子的构用,脂溶性维生素参与一些活性分子的构成,如成,如V VA A构成视紫红质,构成视紫红质,V VD D构成调节钙磷代构成调节钙磷代谢的激素。谢的激素。三、维生素的功能三、维生素的功能 辅酶或辅酶前体:如烟酸,叶酸等维生素 抗氧化剂:VE,VC的功能 遗传调节因子:VA,VD 某些特殊功能:VA-视觉功能、VC-血 管脆性 VB1,VB2,VPP B族 VB5,VB6,VH water-sol
4、uble Vit VB11,VB12Vit VC VA fat-souble Vit VD VE VK四、维生素的分类四、维生素的分类五、命名五、命名 维生素虽然是小分子,但结构较复杂,维生素虽然是小分子,但结构较复杂,一般不用化学系统命名。早期按发现顺一般不用化学系统命名。早期按发现顺序及来源用字母和数字命名,如维生素序及来源用字母和数字命名,如维生素A A、维生素维生素B B2 2等。同时还根据其功能命名为等。同时还根据其功能命名为“抗抗维生素维生素”,如抗干眼病维生素,如抗干眼病维生素(V(VA A)、抗佝偻病维生素、抗佝偻病维生素(V(VD D)等。后来又根等。后来又根据其结构及功能命
5、名,如视黄醇据其结构及功能命名,如视黄醇(V(VA A1 1)、胆钙化醇胆钙化醇(V(VD D3 3)等。等。六、人体获取维生素的途径六、人体获取维生素的途径1.1.主要由食物直接提供维生素在动植物组主要由食物直接提供维生素在动植物组织中广泛存在,绝大多数维生素直接来织中广泛存在,绝大多数维生素直接来源于食物。少量来自以下途径:源于食物。少量来自以下途径:a.a.由肠道菌合成由肠道菌合成:人体肠道菌能合成某些人体肠道菌能合成某些维生素,如维生素,如V VK K、V VB B1212、吡哆醛、泛酸、生、吡哆醛、泛酸、生物素和叶酸等,可补充机体不足。长期物素和叶酸等,可补充机体不足。长期服用抗菌药
6、物,使肠道菌受到抑制,可服用抗菌药物,使肠道菌受到抑制,可引起引起V VK K等缺乏。等缺乏。b.b.维生素原在体内转变维生素原在体内转变:能在体内直接能在体内直接转变成维生素的物质称为维生素原。转变成维生素的物质称为维生素原。植物食品不含维生素植物食品不含维生素A A,但含类胡萝卜,但含类胡萝卜素,可在小肠壁和肝脏氧化转变成维素,可在小肠壁和肝脏氧化转变成维生素生素A A。所以类胡萝卜素被称为维生素。所以类胡萝卜素被称为维生素A A原。原。c.c.体内部分合成体内部分合成:储存在皮下的储存在皮下的7-7-脱氢脱氢胆固醇经紫外线照射,可转变成胆固醇经紫外线照射,可转变成V VD D3 3。因此
7、矿工要补照紫外线。人体还可利因此矿工要补照紫外线。人体还可利用色氨酸合成尼克酰胺,所以长期以用色氨酸合成尼克酰胺,所以长期以玉米为主食的人由于色氨酸不足,容玉米为主食的人由于色氨酸不足,容易发生糙皮病等尼克酰胺缺乏症。易发生糙皮病等尼克酰胺缺乏症。七、有关疾病七、有关疾病 机体对维生素的需要量极少,一般日需要机体对维生素的需要量极少,一般日需要量以毫克或微克计。维生素缺乏会引起代量以毫克或微克计。维生素缺乏会引起代谢障碍,出现维生素缺乏症。过多也会干谢障碍,出现维生素缺乏症。过多也会干扰正常代谢,引起维生素过多症。因水溶扰正常代谢,引起维生素过多症。因水溶性维生素容易排出,所以维生素过多症只性
8、维生素容易排出,所以维生素过多症只见于脂溶性维生素,如长期摄入过量维生见于脂溶性维生素,如长期摄入过量维生素素A A、D D会中毒。会中毒。7.2 维生素与矿物质推荐允许摄入量维生素与矿物质推荐允许摄入量与食品中营养素的添加与食品中营养素的添加 许多国家都已在食品中添加维生素和某许多国家都已在食品中添加维生素和某些微量元素,以改进食品的营养质量和些微量元素,以改进食品的营养质量和增进人民健康。增进人民健康。与添加营养元素有关的术语:与添加营养元素有关的术语:1)补充()补充(Restoration):加入关键营):加入关键营养元素使其恢复到加工之前的水平养元素使其恢复到加工之前的水平。2)强化
9、()强化(Fortification):加入一定量的):加入一定量的各种元素,使食品成为添加营养元素的各种元素,使食品成为添加营养元素的良好来源,包括加入原先在食品中存在良好来源,包括加入原先在食品中存在的营养元素或加入营养元素,超过加工的营养元素或加入营养元素,超过加工前已有的水平。前已有的水平。3)添加()添加(Enrichment):根据美国):根据美国FDA规规定的标准加入一定量的特定营养元。定的标准加入一定量的特定营养元。4)营养化()营养化(Nutrification):在食品中添加):在食品中添加营养元的总称。营养元的总称。推荐每日膳食允许摄入量标准推荐每日膳食允许摄入量标准(R
10、ecommended Dietery Allowance,RDA):定义了能满足所有健康者营养需):定义了能满足所有健康者营养需要的必需营养素的量。要的必需营养素的量。RDI:每日参考摄入量。:每日参考摄入量。7.3 食品中维生素损失的常见原因食品中维生素损失的常见原因一、维生素含量的内在变化一、维生素含量的内在变化 植物在不同采收期维生素含量不同,生长植物在不同采收期维生素含量不同,生长地、气候等农业环境条件也影响维生素含地、气候等农业环境条件也影响维生素含量。量。动物制品中维生素含量与物种和动物的食动物制品中维生素含量与物种和动物的食物结构有关。物结构有关。二、收获后食品中维生素含量的变化
11、二、收获后食品中维生素含量的变化 原料中留存的酶导致产后维生素含量的原料中留存的酶导致产后维生素含量的变化。细胞受损后释放出来的酶改变维变化。细胞受损后释放出来的酶改变维生素活性和不同构型之间的,进而影响生素活性和不同构型之间的,进而影响其生物利用率。其生物利用率。三、预加工三、预加工 果蔬的去皮、修整,流水槽输送、清洗、果蔬的去皮、修整,流水槽输送、清洗、在盐水中烧煮,磨粉时去除麸皮和胚芽在盐水中烧煮,磨粉时去除麸皮和胚芽等。等。小麦出粉率与面粉中维生素保留比例之间的关系小麦出粉率与面粉中维生素保留比例之间的关系 四、热烫和热加工造成维生素损失四、热烫和热加工造成维生素损失 温度越高,损失越
12、大;加热时间越长,损温度越高,损失越大;加热时间越长,损失越多;加热方式不同,损失不同;脱水失越多;加热方式不同,损失不同;脱水干燥方式对其保存率也有较大影响。干燥方式对其保存率也有较大影响。豌豆加工中抗坏血酸的保存率豌豆加工中抗坏血酸的保存率五、后续加工中维生素的损失五、后续加工中维生素的损失 水分活度,包装材料及贮藏条件对维生水分活度,包装材料及贮藏条件对维生素的保存率都有重要影响。在相当于单素的保存率都有重要影响。在相当于单分子层水的分子层水的A AW W下下,Vit,Vit很稳定很稳定,而在多分子而在多分子层水范围内层水范围内,随随A AW W,Vit,Vit降解速度降解速度 六、加工
13、中化学添加物和食品成分的影响六、加工中化学添加物和食品成分的影响 氯气,次氯酸离子,二氧化氯等具有强反应性,氯气,次氯酸离子,二氧化氯等具有强反应性,可以维生素发生亲核取代,双键加成和氧化反应。可以维生素发生亲核取代,双键加成和氧化反应。二氧化硫和亚硫酸盐有利于二氧化硫和亚硫酸盐有利于V VC C的保存,但会与硫的保存,但会与硫胺素和比多醛反应。胺素和比多醛反应。亚硝酸盐可造成亚硝酸盐可造成V VB1B1的破坏。的破坏。一般而言,氧化性物质会加速一般而言,氧化性物质会加速V VC C,胡萝卜素,叶,胡萝卜素,叶酸等的氧化,而还原性物质会保护这些维生素,酸等的氧化,而还原性物质会保护这些维生素,
14、有机酸有利于有机酸有利于V VC C和和V VB1B1的保存率,碱性物质则会降的保存率,碱性物质则会降低低V VC C,V VB1B1,泛酸等的保存率。,泛酸等的保存率。7.4 维生素的生物利用率维生素的生物利用率 维生素的生物利用率(维生素的生物利用率(Bioavailability of Vitamins):摄入的维生素经肠部吸收和):摄入的维生素经肠部吸收和在体内起的代谢功能和利用程度。包括吸在体内起的代谢功能和利用程度。包括吸收和利用两个方面。收和利用两个方面。影响因素:影响因素:1)膳食的组成;)膳食的组成;2)维生素的构型;)维生素的构型;3)维生素与食物中其它成分的反应。)维生素
15、与食物中其它成分的反应。7.5 水溶性维生素水溶性维生素 一、一、Vit-VB1 Contains sulfur and nitrogen groupDestroyed by alkaline and heatCoenzyme:Thiamin pyrophosphate(TPP)具有酸具有酸-碱性质碱性质 对热非常敏感对热非常敏感,在碱性介质中加热易分解在碱性介质中加热易分解.能被能被V VB1B1酶降解酶降解,同时同时,血红蛋白和肌红蛋白血红蛋白和肌红蛋白可作为降解的非酶催化剂可作为降解的非酶催化剂.对光不敏感对光不敏感,在酸性条件下稳定在酸性条件下稳定,在碱性及在碱性及中型介质中不稳定中型
16、介质中不稳定.其降解受其降解受A AW W影响极大影响极大,一般在一般在A AW W为为0.50.50.650.65范围降解最快范围降解最快.1 性质及稳定性性质及稳定性 如如V VBlBl在亚硫酸盐破坏和在碱性条件下所发在亚硫酸盐破坏和在碱性条件下所发生的降解反应是相似的,两种反应均产生生的降解反应是相似的,两种反应均产生5 5羟乙基羟乙基4 4甲基噻唑和一个相应的甲基噻唑和一个相应的取代嘧啶。和亚硫酸盐作用时,后一个化取代嘧啶。和亚硫酸盐作用时,后一个化合物为合物为甲基甲基5 5磺甲基嘧啶,而与碱磺甲基嘧啶,而与碱作用时则为羟甲基嘧啶。噻唑环可进一步作用时则为羟甲基嘧啶。噻唑环可进一步开环
17、生成硫、硫化氢、呋喃、噻吩和二氢开环生成硫、硫化氢、呋喃、噻吩和二氢噻吩,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。所以在含硫胺素多的食品中最好不用二氧所以在含硫胺素多的食品中最好不用二氧化硫添加剂。但当酪蛋白和可溶性淀粉存化硫添加剂。但当酪蛋白和可溶性淀粉存在时,二氧化硫对硫胺素的破坏作用要减在时,二氧化硫对硫胺素的破坏作用要减低些,这可能是这些保护剂生成的不相关低些,这可能是这些保护剂生成的不相关的连接反应产生了保护效果,如使的连接反应产生了保护效果,如使SHSH氧氧化,或由于蛋白质对亚硫酸盐的竞争性氧化,或由于蛋白质对亚硫酸盐的竞争性氧化等。化等。硫胺素和脱羧辅酶降解
18、速率与硫胺素和脱羧辅酶降解速率与pH的关系的关系 早餐谷物食品在早餐谷物食品在45贮藏条件下硫胺素的贮藏条件下硫胺素的 降解速率与体系中水分活度的关系降解速率与体系中水分活度的关系 两环间亚甲基易与强亲核试剂反应。两环间亚甲基易与强亲核试剂反应。与亚硝酸盐反应与亚硝酸盐反应,使使V VB1B1失活。失活。在碱性条件下易降解在碱性条件下易降解,其降解机制其降解机制为为:2 降解降解 3 硫胺素辅酶硫胺素辅酶 硫胺素与硫胺素与ATP反应,生成其活性形式:反应,生成其活性形式:硫胺素焦磷酸硫胺素焦磷酸(TPP),即脱羧辅酶。其,即脱羧辅酶。其分子中氮和硫之间的碳原子性质活泼,分子中氮和硫之间的碳原子
19、性质活泼,易脱氢。生成的负碳离子有亲核催化作易脱氢。生成的负碳离子有亲核催化作用。羧化辅酶作为酰基载体,是用。羧化辅酶作为酰基载体,是酮酸酮酸脱羧酶的辅基,也是转酮醇酶的辅基,脱羧酶的辅基,也是转酮醇酶的辅基,在糖代谢中起重要作用。在糖代谢中起重要作用。4 VB1 的缺乏的缺乏 当精制的米饭是唯一的食物时当精制的米饭是唯一的食物时 干性脚气病干性脚气病 神经退化神经退化 ,易怒易怒,神经传输的失调神经传输的失调 湿性脚气病湿性脚气病 水肿水肿,扩大心,心脏麻痹扩大心,心脏麻痹5 硫胺素硫胺素的食物来源的食物来源 食物的广泛多样性食物的广泛多样性 硫胺素在糙米、油菜、猪肝、鱼、瘦肉硫胺素在糙米、
20、油菜、猪肝、鱼、瘦肉中含量丰富。中含量丰富。但生鱼中含有破坏但生鱼中含有破坏V VB1B1的酶,咖啡、可可、的酶,咖啡、可可、茶等饮料也含有破坏茶等饮料也含有破坏V VB1B1的因子。的因子。6 哪些人群容易缺乏哪些人群容易缺乏VB1?贫穷的人贫穷的人 饮酒过多的人饮酒过多的人 老年人老年人 饮食由高度的加工食品所组成的人饮食由高度的加工食品所组成的人 1 结构二二、Vit-VB2 对热稳定对热稳定,对酸和中性对酸和中性pH也稳定也稳定,在在120120加热加热6h6h仅少量破坏。仅少量破坏。在碱性条件下迅速分解。在碱性条件下迅速分解。在光照下转变为光黄素和光色素在光照下转变为光黄素和光色素,
21、并并产生自由基产生自由基,破坏其它营养成分产生异味破坏其它营养成分产生异味,如牛奶的日光臭味即由此产生。如牛奶的日光臭味即由此产生。2 VB2的性质的性质3 核黄素的缺乏核黄素的缺乏 常出现口角炎。缺乏常出现口角炎。缺乏VB2还可引起唇炎、还可引起唇炎、舌炎、贫血等。舌炎、贫血等。眼睛模糊,咽喉疼痛眼睛模糊,咽喉疼痛,神经系统混乱神经系统混乱 通常与其他通常与其他B B族维生素一起缺乏族维生素一起缺乏4 哪些人群容易缺乏哪些人群容易缺乏VB2?很少发生很少发生低牛奶低牛奶/乳酪摄入者乳酪摄入者饮酒过多饮酒过多长期使用长期使用镇静安眠剂镇静安眠剂5 核黄素的食物来源核黄素的食物来源 牛奶牛奶/乳
22、酪乳酪 成熟了的谷粒成熟了的谷粒 肝脏肝脏 牡蛎牡蛎 啤酒酵母啤酒酵母 也可由肠道细菌合成也可由肠道细菌合成 6 富含富含VB2的食品的食品 在食品中核黄素与磷酸和蛋白质结合而在食品中核黄素与磷酸和蛋白质结合而形成复合物,动物性食品一般含核黄素形成复合物,动物性食品一般含核黄素较高,尤其以肝、肾和心的含量最为丰较高,尤其以肝、肾和心的含量最为丰富,奶类和蛋类中核黄素含量也较多,富,奶类和蛋类中核黄素含量也较多,绿色蔬菜和豆类也含一定量的核黄素。绿色蔬菜和豆类也含一定量的核黄素。三、泛酸三、泛酸(VB3)也叫遍多酸,广泛存在,极少缺乏。也叫遍多酸,广泛存在,极少缺乏。由一分子由一分子丙氨酸与一分
23、子羧酸缩合丙氨酸与一分子羧酸缩合而成。而成。泛酸可构成辅酶泛酸可构成辅酶A A,是酰基转移酶的辅,是酰基转移酶的辅酶。也可构成酰基载体蛋白酶。也可构成酰基载体蛋白(CAP)(CAP),是,是脂肪酸合成酶复合体的成分。脂肪酸合成酶复合体的成分。四、尼克酰胺四、尼克酰胺(VPP)尼克酰胺和尼克酸分别是吡啶酰胺和吡尼克酰胺和尼克酸分别是吡啶酰胺和吡啶羧酸,都是抗糙皮病因子,又称啶羧酸,都是抗糙皮病因子,又称V VPPPP。其活性形式有两种,尼克酰胺腺嘌呤二其活性形式有两种,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸核苷酸(NAD)(NAD)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸磷酸(NADP)(NADP)
24、。在体内先合成去酰胺。在体内先合成去酰胺NADNAD,再接受谷氨酰胺提供的氨基成为再接受谷氨酰胺提供的氨基成为NADNAD,再,再磷酸化则成为磷酸化则成为NADPNADP。NADNAD和和NADPNADP是脱氢辅酶,分别称为辅酶是脱氢辅酶,分别称为辅酶和辅酶和辅酶。二者利用吡啶环的。二者利用吡啶环的N N1 1和和N N4 4可逆可逆携带一个电子和一个氢原子,参与氧化携带一个电子和一个氢原子,参与氧化还原反应。辅酶还原反应。辅酶在分解代谢中广泛接在分解代谢中广泛接受还原能力,最终传给呼吸链放出能量。受还原能力,最终传给呼吸链放出能量。辅酶辅酶则只从葡萄糖及葡萄糖酸的磷酸则只从葡萄糖及葡萄糖酸的
25、磷酸酯获得还原能力,用于还原性合成及羟酯获得还原能力,用于还原性合成及羟化反应。需要尼克酰胺的酶多达百余种。化反应。需要尼克酰胺的酶多达百余种。人体能用色氨酸合成尼克酸,但合成率人体能用色氨酸合成尼克酸,但合成率极低(极低(60:160:1),而且需要),而且需要V VB1B1、V VB2B2、V VB6B6,所以仍需摄取。抗结核药异烟肼的结构所以仍需摄取。抗结核药异烟肼的结构与尼克酰胺类似,两者有拮抗作用,长与尼克酰胺类似,两者有拮抗作用,长期服用异烟肼时应注意补充尼克酰胺。期服用异烟肼时应注意补充尼克酰胺。花生、豆类、肉类和酵母中含量较高。花生、豆类、肉类和酵母中含量较高。尼克酸或烟酸肌醇
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