食品化学:维生素和矿物质课件.ppt
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- 食品 化学 维生素 矿物质 课件
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1、5 51 1 维生素维生素5 52 2 矿物质矿物质5 53 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5 54 4 营养素的回复与强化营养素的回复与强化 食品的主要质量标准之一,就是维生素和矿物质的含量情况,本章将介绍有关食品在加工和保存过程中,维生素和矿物质的变化情况及其回复和强化。1 维生素(Vitamins)维生素维生素: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
2、种生理作用,例如B族维生素;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A对视觉起作用,维生素D对骨骼构成起作用,维生素E具有抗不育症作用,维生素K对于血液凝结起作用等等。维生素按其溶解性分类;可分为脂溶性维生素,包括VA、VD、VE、VK;水溶性维生素,包括B族类和VC。一一.脂溶性维生素脂溶性维生素 1.维生素A 维生素A又称视黄醇(retinol),与视觉有关,在视觉杆状细胞中构成视紫红质(视Pr+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 A
3、2 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(Internation
4、al 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
5、在蔬菜中含量较高。如胡萝卜、甘薯、番茄和花椰菜等。VA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 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D是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇的统称。结构与功能 2OHC H 2CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3OHCH 2CH3CH 3CH 3CH 3V D V D 3 维生素D
6、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
7、用于黄油和牛乳等食品中。VD的稳定性 维生素D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D的活性。冷冻储存对牛乳和黄油中维生素D的影响不大。但维生素D2和D3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D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D破坏。缺乏维生素D时,儿童会引起佝偻病,成年人可引起骨质软化病。R O1HOR 2CH 3CH 3CH 2CH2CHCH 23CH 3H 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E大量损 失,这
8、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,金属离子如Fe2+能促进维生素E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。维生素E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K1在绿色蔬菜中含量丰富,如菠菜、洋白菜等,鱼肉中维生素K含量较多,但麦胚油、鱼肝油中含量很少。维生素K是黄色粘稠油状物,可被空气中氧缓慢地氧化而分解,遇光则很快破坏,对热酸较稳定,但对碱不稳定。维生素K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,而且会延长凝血时间。对于脂溶性维生素来说,人体易缺乏的顺序
9、一般为VDVAVEVK。二.水溶性维生素1.维生素CVC的生理功能a.促进细胞间质的合成,防止出血b.参与体内的氧化还原反应(保护SH等)c.参与体内一些代谢反应(叶酸 FH4)d.解毒作用(Pb2+、As3+、苯及细菌毒素等).结构与性质 VC为酸性己糖衍生物,是烯醇式己糖酸内酯。维生素C成为一种强还原性的化合物。它具有四种异构体,D抗坏血酸、D异抗坏血酸、L抗坏血酸、L异抗坏血酸,L抗坏血酸的生物活性最高。VC的C2、C3位上的羟基的H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,其结构如下:CCCCCCOOOOOC H 2 O HHOCHHCHCHOH O C H 2
10、O HHOC 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 VC的变化 在所有维生素中VC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氧时持续加热或暴露在光下、或在碱性条件下均会有vc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Vc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。VC易被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L苏阿糖酸。维生素C的降解反应如下:OOOOHOOOOOOOOOOOOOOOH2OH2OCO2
11、CO2H2CHOH2O有 氧途 径(H2A)()()()()()温和还原剂 还 原酮缺氧途径()()褐 色色 素()氨 基酸 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COCHOCHOHCHOCHCH2OHOCOCCHCHOCHCH2OHOOOCOOHCCOOHOCHHCOHCH2OHVCCOOHCOOHCOOHHCOHHOCHCH2OHL苏阿糖酸草酸二酮古洛糖酸(DKG)脱HVC-2H+H2OCOCHOCOHCHOCHCH2OHO+H+-2H+COCOC
12、OHCHOCHCH2OHO 富含VC的食品 维生素C广泛存在于自然界中,主要是植物,如水果蔬菜中存在,柑桔类、绿色蔬菜、番茄,辣椒、马铃薯及桨果中含量较为丰富,而在刺梨、猕猴桃,蔷薇果和番石榴中含量最高。在水果的不同部位中其浓度差别也很大,例如:苹果皮中的浓度要比果肉中高23倍。这种维生素唯一的动物来源为牛乳和肝。2.VB1(硫胺素)VB1的生理功能 a.维持代谢的正常进行(VB1 TPP参与丙酮酸 氧化 脱羧)b.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、消化不良、脚气病等。HNN3CC H 2N H2NSCH 3CH 2CH2OHC L 如VBl在亚硫酸
13、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5羟乙基4甲基噻唑和一个相应的取代嘧啶。和亚硫酸盐作用时,后一个化合物为甲基5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“肉“香味。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的连接反应产生了保护效果,如使SH氧化,或由于蛋白质对亚硫酸盐的竞争性氧化等。3.维生素B2(核黄素)VB2 的生理功能 核黄素(Riboflavin)为一含核糖醇侧链的异咯嗪 衍生物(图5.
14、13),在自然状态下它常常是磷酸化的,而且起着辅酶的作用。它的一种形式为黄素单核苷酸(FMN),另一种形式为黄素腺苷酰二核苷酸(FAD),它们是某些酶如细胞色素C还原酶、黄素蛋白等的组成部分,后者起着电子载体的作用,在葡萄糖、脂肪酸、氨基酸和嘌呤的氧化中起作用。NNN HNCH3CH3OOH2C(C HO H)3CH2O H12345678910 稳定性a.核黄素属热稳定,不受空气中氧的影响,在酸性中稳定。b.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PH和温度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。光黄素是一种很强的氧化剂,它可以催化破坏许
15、多其它的维生素,尤其是抗坏血酸,若将牛乳在日光下曝晒2h后可损失50以上。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,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)维生素PP(Niacin)亦称烟酸,维生素PP为尼克酸和尼克酰胺的总称。结构NCONCOO 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 尼克酰
16、胺为两种重要的前NAD(辅酶)和NADP(辅酶)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。稳定性 VB5是维生素B族中最稳定的。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整,会使VB5损失;猪肉和牛肉在贮藏过程中产生的损失是由生化反映引起的;而烤肉不会带来损失,不过烤下的肉滴中含有肉中VB5的26%;乳类加工中似乎没有损失。富含VB5的食品 食品中除玉米较缺外,其它食品都含有。玉米中缺乏会造成赖皮病,因为玉米蛋白中色氨酸含量较低,而色氨酸在体内可以转化成尼克酸。在动物组织中的VB5的主要形式为尼克酰胺。HOC H2OHNH3CHOCH2OHNH3CHOCH2O
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