食品化学-第6、7章-维生素与矿物质

第6章维生素(Vitamin)contents第一节维生素在食品加工贮藏中的变化第二节常见维生素的理化性质和稳定性重点和难点:维生素的稳定性与化学变化概述维持机体正常生命活动不可缺少的一类小分子有机化合物。必须从食物中摄取。在物质的代谢中起着非常重要的作用。维生素的功能辅酶或辅酶前体:如烟酸,叶酸等抗氧化剂:VE,VC遗传调节因子:VA,VD某些特殊功能:VA-视觉功能；VC-血管脆性ClassificationofVitaminsB族water-solubleVitVitfat-solubleVitVB1,VB2,VPPVB5,VB6,VHVB11,VB12VAVDVEVKVC第一节、影响维生素含量的因素一、食品本身的影响•原料中的含量•不同部位•成熟度•采后（宰后）：酶解1、不同部位的含量•一般根部果实茎叶果实：从表层向核芯降低•预处理:去皮、浸泡、摘除如摘去菠菜、花椰菜、绿豆、芦笋等蔬菜的部分茎、梗和梗肉时，苹果去皮、菠萝去心、胡萝卜去表皮时，会造成部分维生素的损失。表6-2维生素的稳定性2、不同成熟期维生素含量不同Vc-番茄，最高含量在未成熟期3、产品贮藏中维生素的损失食品采后、宰后及贮藏过程，在此期间生物体内的维生素会发生很大变化，易发生酶促反应，如在室温下处理或放置24h之久，就会引起Vc的损失。表6-4贮藏过程中变质反应的影响（1）脂质氧化时，产生H2O2、过氧化物和环氧化物，这些物质能氧化类胡萝卜素、生育酚、抗坏血酸，导致维生素活性的损失；（2）糖类化合物的非酶褐变生成：高活性的羰基化合物，造成VB1、VB6和泛酸等损失；4、研磨过程中维生素的损失谷物在研磨过程中，营养素不同程度受到破坏（图6-1）。•减少研磨次数，可保留较多维生素。5、浸提和热烫造成维生素损失食品中水溶性维生素损失的一个主要途径是经由切口或易破坏的表面而流失；另外加工中的洗涤、漂烫、冷却和烹调等也会造成营养素损失，其损失程度与PH、时间、水分、切口表面积、成熟度等有关。5、浸提和热烫造成维生素损失☆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：淋洗、漂烫：水溶性损失，短时间热烫减少维生素的损失。冷却方法：空气冷却损失较小。微波加热：损失小。蒸汽加热：比热烫小，比微波大。热灭菌处理：高温瞬时够灭菌法。豌豆加工中抗坏血酸的保存率6、化学添加物和食品成分的影响漂白剂氯气，次氯酸离子，二氧化硫等与维生素发生反应。二氧化硫和亚硫酸盐保护VC，但会与VB1和比多醛反应。亚硝酸盐可造成VB1的破坏。氧化性物质会加速VC，胡萝卜素，叶酸等的氧化，而还原性物质会保护这些维生素当用碱性发酵剂发酵时，PH增高，VB1、VC、泛酸被破坏。一、VAA1（视黄醇）：主要是全反式结构，其生物效价最高。A2（脱氢视黄醇）：存在于淡水鱼中，其生物效价为维生素A1的40％。新维生素A：l，3一顺异构体，它的生物效价为维生素A1的75％。fat-solubleVit第二节常见维生素的理化性质及稳定性VA来源:fat-solubleVit动物植物:类胡萝卜素(维生素A原)鱼肝油鱼肉牛肉蛋黄牛乳及乳制品VA的稳定性1.无O2，120℃，保持12h仍很稳定。2.在有O2时，加热4h即失活（反式变顺式）。VA(元）3.光照、酸化、次氯酸或稀碘溶液可导致异构化4.脂肪氧化酶可导致分解。5.与VE，磷脂共存较稳定。6.对碱稳定。fat-solubleVit图6-3VA前体在食品加工、贮藏过程中的变化失活产香，增加风味影响风味二、VD维生素D是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇的统称。fat-solubleVitVD来源植物食品、酵母fat-solubleVit麦角固醇维生素D2（麦角钙化醇）维生素D3（胆钙化醇）人和动物皮肤7一脱氢胆固醇紫外线稳定性对热，碱较稳定，但光照和氧气存在下会迅速破坏。结晶的维生素D对热稳定。三、VE苯并三氢呋喃生育酚的抗氧化能力食品δ＞γ＞β＞α生物体内α＞β＞γ＞δ清除生成的自由基稳定性有O2：氧化（氧和自由基）猝灭单线态氧无O2：与亚油酸甲酯氢过氧化物反应形成加合物，初始产物为半醌，进一步氧化形成生育酚醌，金属离子可加速其氧化。食品加工、包装、贮藏中：大量损失。VE在加工、贮藏中的变化将小麦磨成面粉过程中，以及加工玉米、燕麦和大米时，维生素会损失。脱水可使鸡肉和牛肉中生育酚损失36-45%。坚果炒制过程中，VE损失50%。食物油炸过程中损失32-70%。四、VK功能性质维生素K1在食物中含量丰富；维生素K2能由肠道中的细菌合成。维生素K参与凝血过程，被称为凝血因子。维生素K具有还原性，在食品体系中可以消灭自由基。维生素K可被空气中的氧缓慢地氧化而分解，遇光（特别是紫外光）则很快被破坏，对热、酸较稳定，但对碱不稳定。五、VB1(thiamin)由被取代的嘧啶和噻唑环通过亚甲基连接而成的一类化合物VB1的稳定性具有酸-碱性质。对热非常敏感,在碱性介质中加热易分解。对光不敏感,在酸性条件下稳定,在碱性及中型介质中不稳定。降解受AW影响,AW0.5~0.65降解最快。VB1酶降解,血红蛋白和肌红蛋白为降解的非酶催化剂。食品的加工与贮藏中易损失。硫胺素和脱羧辅酶降解速率与pH的关系早餐谷物食品在45℃贮藏条件下硫胺素的降解速率与体系中水分活度的关系食品加工贮藏对VB1的影响6-146-13VB1降解两环间亚甲基易与强亲核试剂发生的亲核取代反应。亚硫酸盐破坏5-β-羟乙基-4-甲基噻唑＋α-甲基-5-磺甲基嘧啶碱性条件5-β-羟乙基-4-甲基噻唑＋羟甲基嘧啶硫胺素的降解羟甲基嘧啶α－甲基－5－磺甲基嘧啶烹调食品中的“肉香味”六、VB2(Riboflavin核黄素)FMNFADVB2的稳定性对热稳定,对酸和中性pH也稳定.在碱性条件下迅速分解.在光照下转变为光黄素和光色素,并产生自由基,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.七、VC生物活性最高性质（1）对热、PH和氧敏感加热或光线照射易破坏；在酸性溶液（特别是草酸、偏磷酸）中稳定，中性（PH7.6）以上溶液中极不稳定；催化氧化，反应速度与氧气浓度成正比。（2）高度水溶性（3）具有酸性和强抗氧化性VC的稳定性在所有维生素中最不稳定的，在加工储藏过程中很容易被破坏（P146图6-16、6-17、6-18）氧气有氧时持续加热光照在碱性条件金属离子（Cu2+,Fe3+）溶液中易分解ModeofDegradation食品的褐变反应？2，3-二酮古洛糖酸木酮糖3-脱氧戊酮糖糠醛2-呋喃甲酸VC易被水降解成无活性的二酮古洛糖酸，后者通过转化产生多种产物。Cu2+、Fe3+催化的氧化反应速度比自发氧化速度快许多倍。影响VC降解的因素①O2浓度及催化剂：催化氧化时,降解速度正比于氧气的浓度。②高浓度的糖、盐等溶液：使氧化速度减慢;半胱氨酸,多酚,果胶等对其有保护作用。③pH值:VC在酸性溶液(pH＜4)中较稳定。④温度及AW:结晶VC在100℃不降解，而VC水溶液易氧化，随T↑，V降解↑；AW↑，V降解↑。水分活度与抗坏血酸破坏速率的关系O橙汁晶体；●蔗糖溶液；△玉米，大豆乳混合物；□面粉影响VC降解的因素⑤酶：如多酚氧化酶，VC氧化酶，H2O2酶，细胞色素氧化酶等可加速VC的氧化降解。⑥其它成分：如花青素，黄烷醇，及多羟基酸如苹果酸，柠檬酸，聚磷酸等对VC有保护作用，二氧化硫、亚硫酸盐对其也有保护作用。VC在食品加工中的应用（1）可防止水果蔬菜产生褐变褐和脱色（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）面粉改良剂（强化面筋）（5）啤酒中可作氧气载体小结1.维生素的功能：A辅酶或辅酶前体:如烟酸,叶酸等,B抗氧化剂:VE,VC,C遗传调节因子:VA,VD,D某些特殊功能:VA-视觉功能,VC-血管脆性。2.维生素的分类：水溶性维生素和脂溶性维生素3.水溶性维生素B1、B2、VC的结构，稳定性，降解机理，以及在加工、贮藏过程中的变化，以及对其品质的影响。4.脂溶性维生素A、D、E、K的结构，稳定性，以及在加工、贮藏过程中的变化。5.维生素在食品加工贮藏中的变化A原料对食品加工中维生素含量的影响B前处理对食品中维生素含量的影响C产品贮藏中维生素的损失D浸提和热加工造成维生素损失E加工中化学添加物的影响第7章矿物质(Minerals)contents第一节矿物质在食品中的存在形式第二节矿物质的溶解性、酸碱性、氧化还原性等理化性质第三节矿物质在食品加工贮藏中的变化重点和难点:矿物质在加工贮藏中的变化概述常量元素：（99％）钾、钠、钙、镁、氯、硫、磷和碳酸盐等微量元素:（每日需要量小于100mg)必需营养元素，Fe，Cu，I，Co，Mn，Zn，非营养有毒性元素，Hg，Pb，AS，Cd和Sb等。概述主要功能：是构成生物体的组成部分：Ca、P、Mg维持细胞的渗透压:K、Na、Cl维持机体的酸碱平衡酶的活化剂维持神经传导和肌肉的兴奋性对食品的感官质量有重要作用利用矿物质元素改变食品状况（1）肉制品中添加三聚磷酸钠或焦磷酸钠可增加肉的持水性，并可防止脂肪酸败，同时，增加肉制品磷的含量。肉在PH5.5左右持水性最低（接近肉蛋白质的等电点），当PH向酸性或碱性偏移时，持水性提高。聚磷酸盐水溶液呈碱性，它的加入使肉的ph值增加，所以持水性增加。此外，聚磷酸盐可与金属离子螯合，使原来与肌肉蛋白质牢固结合的钙、镁、离子与聚磷酸盐螯合，使蛋白质松弛，可吸收较多的水。（2）炼乳中，添加磷酸氢二钠，可保持盐平衡，改善炼乳的热稳定性。（3）蚕豆罐头中添加磷酸盐可促进豆皮软化（与皮中钙结合）；利用矿物质元素改变食品状况（4）磷酸盐还可以稳定色素和防止啤酒混浊；（5）钙盐可以提高果蔬的硬度，同时盐对抑制苹果褐变也有一定的作用。利用矿物质元素改变食品状况来源植物性食品水果：K含量高，大部分与有机物结合,或是有机物的组成部分,常以磷酸盐,草酸盐的形式存在.豆类：矿物质含量最丰富,K,P,Fe,Mg,Zn,Mn等含量均较高，其中P主要以植酸盐形式存在。谷物:矿物质含量相对较少，主要存在于种子外皮。来源动物性食品肉类：Na,K,Fe,P,Mn含量较高,Cu,Co,Zn,等也有少量，以可溶性氯化物磷酸盐，碳酸盐形式存在或与蛋白质结合。牛乳：主要含Ca,也含有少量K,Na,Mg,P,Cl,S等。蛋类：含人体所需的各类矿物质。第一节矿物质在食品中的存在形式B、与草酸、植酸的结合第一节矿物质在食品中的存在形式与金属离子不可溶性化合物，影响矿物质的吸收利用，降低矿物元素的有效性植酸盐还可与蛋白质形成配合物，不仅降低了蛋白质利用率，还会使金属离子更加不易吸收P153表7-2表7-2不同植物中植酸结合磷的情况C、与核苷酸的结合第一节矿物质在食品中的存在形式核苷酸分子中的磷酸基、碱基和戊糖都可以作为金属离子的配位基团与核苷酸结合的金属离子有：Mg2+、Ca2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+,D、与环状配体的结合第一节矿物质在食品中的存在形式与生物体平面环状配体结合形成配合物，如卟啉类能与卟啉类结合的金属离子有：Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Co2+、Zn2+如血红素、叶绿素就是铁、镁离子的主要配体血红素中心Fe原子以配位键与吡咯环的N原子连接叶绿素中心Mg原子以配位键与吡咯环的N原子连接B12-------结构最复杂的维生素←类似核苷酸中心Co原子以配位键与吡咯环的N原子连接→E、与蛋白质的结合第一节矿物质在食品中的存在形式除蛋白质中的肽键、末端氨基、末端羧基能与金属离子形成配位结合，氨基酸残基侧链上的一些基团也可参与配位。如：铁蛋白(ferritin)含Fe2+，固氮酶含Mo2+和Fe2+，羧肽酶含Zn2+，超氧化物歧化酶含Cu2+和Zn2+等，许多蛋白质都含有少量的金属。金属硫蛋白金属硫蛋白MT的主要功能抗氧化清除自由基消除重金属毒性防治细胞癌变，防癌抗肿瘤