第五章 食物营养与食品加工基础.

第五章食物营养与食品加工基础河南中医学院教授段振离第一节植物性食物的营养价值一谷类谷类包括大米、小麦、玉米、小米、高粱、莜麦、荞麦等。在我国居民膳食中，66%的能量、58%的蛋白质来自谷类。谷类还供给较多的B族维生素和矿物质。谷物的基本结构由外而内，依序可分成五层：1．壳、外皮、荚层：坚硬外壳，保护种子用的。2．糠、麸层：包括若干层，由粗糠到细糠，碾磨时精粗的决定在此层。全谷类几乎都具有麸层，但在碾制过程中，会削落掉。愈精制加工的谷类，就失去更多的糠（麸）。麸层的营养成分，有86％的维生素B1,43％的B2:,16％的矿物质，100％的纤维素。它所含的纤维素有两类，可溶性纤维素（如燕麦及大麦），可降低血中胆固醇，吸附致癌物；不可溶性纤维素（如小麦及玉米），可吸收水分，增加大肠蠕动，排便量多且松软，有利排除废物。3外胚层：包裹核仁及胚芽。此层归入麸层的一部分。4．胚芽：谷类中最小的部分，占核仁2％的比重，位于核仁的基底部，为种子的一部分。当种植、发芽或培植芽菜时，就是由此点促发成熟的。胚芽的营养成分含有丰富的不饱和脂肪、维生素B群、维生素E。它的B群含量，无法与麸层相比。胚芽的营养丰富，主要脂肪含量多，所以容易发霉，并且油脂遇热或经日光照射，容易变性，味道不太好闻，因此在碾制时，必须去除，才有利保存长久。5．内胚层核仁、果仁：此层含有丰富的淀粉，占谷物83％的比重。蛋白质、矿物质、维生素的含量均非常微少。全谷类提供完美的低脂肪、高品质蛋白质及复合式糖类，是我们每日热量最重要的来源，应占75%以上。在这个世界上，食用未加工精制谷物的人，极少见到肠道疾病、大肠癌、肠炎等。相反的，工业高度开发的国家，精制谷物充斥的社会，文明病、癌症屡见不鲜。食品制造商因此利用工业技术添加营养素，放入白米或白面粉中，例如加人铁钙维生素D群等。所添加的营养成分，比原来全谷类所含的还要多；而所添加的成分并非自然界所生成的，并且在精制加工过程中，原有的自然营养素失去了许多。我们要有这个觉醒：精制谷物十添加营养不等于全谷类。主要营养成分与组成特点1、蛋白质：一般含量为7%~12%，氨基酸组成中赖氨酸较低，因此生物学价值不及动物蛋白质。2、脂类：含量为0.4%~7.2%，以小麦胚粉中最高，小麦粉较低，稻米类最低。玉米和小麦胚芽中提取的胚芽油中，80%为不饱和脂肪酸，其中亚油酸为60%，具有降低血清胆固醇、防止动脉粥样硬化的作用。3、碳水化合物：主要集中在胚乳中，多数含量在70%以上。稻米较高（77.2为），面粉次之（71.5），玉米较低（66.6）。碳水化合物存在的主要形式为淀粉，以支链淀粉为主。目前可以通过基因工程改变谷类淀粉的结构，培育含直链淀粉高的品种。如直链淀粉高达70%的玉米。直链淀粉特别适合于糖尿病患者食用。直链淀粉和支链淀粉分子结构的区别支链淀粉定义：葡萄糖以α-1,4-糖苷键连接为主链，并有α-1,6-糖苷键连接作为分支点而形成的葡聚糖，分子很大，可含数千个葡萄糖残基。天然淀粉中70%～80%为支链淀粉。支链淀粉(amylopection)又称胶淀粉,分子相对较大,一般由几千个葡萄糖残基组成.支链淀粉难溶于水,其分子中有许多个非还原性末端,但却只有一个还原性末端,故不显现还原性.结构特点从结构上来讲，支链淀粉是一个具有树枝形分支结构的多糖。相对分子质量较大，一般由1000－300,000个左右葡萄糖单位组成，分子量约为100万，有些可达600万。D-吡喃葡萄糖单位通过α-1,4-苷键连接成一直链，此直链上又可通过α-1,6-苷键形成侧链，在侧链上又会出现另一个分支侧链。主链中每隔6－9个葡萄糖残基就有一个分支，每一个支链平均含有约15－18个葡萄糖残基，平均每24－30个葡萄糖残基中就有一个非还原尾基。因此支链淀粉的结构为高支化聚合物，十分复杂。动物体内贮存的糖原相当于植物体内的淀粉，因此也称为动物淀粉。糖原的结构与支链淀粉较为相似，但树枝形的分支更多。直链淀粉直链淀粉系与支链淀粉一起构成淀粉粒的主要成分（一般占20—25％），是吡喃葡萄糖仅以α-1，4-键连接的长键化合物，亦称β-直链淀粉。在水中不膨胀而溶解，但与热水不能形成典型的糊，冷却时与碘呈蓝色反应，分子量约5万。在麦芽中的α-淀粉酶和β-淀粉酶（切断α－1，4键）以及异淀粉酶的共同作用下，可完全水解至麦芽糖。直链淀粉的特性直链淀粉具有抗润胀性，水溶性较差，不溶于脂肪；直链淀粉不产生胰岛素抗性；直链淀粉糊化温度较高，糯淀粉为73℃，而直链淀粉为81.35℃；直链淀粉的成膜性和强度很好，粘附性和稳定性较支链淀粉差；直链淀粉具有近似纤维的性能，用直链淀粉制成的薄膜，具有好的透明度、柔韧性、抗张强度和水不溶性，可应用于密封材料、包装材料和耐水耐压材料的生产。直链淀粉与糖尿病高直链淀粉食品是糖尿病人的理想食品。试验证明，用支链淀粉喂鼠，从12-16周开始产生不可逆的胰岛素抗性，而直链淀粉则不产生胰岛素抗性。高直链淀粉还是胆结石及高血压病人的理想食品，具有防止胆结石形成及降低血液胆固醇的作用。直链淀粉与人体内其他营养元素的吸收也相互影响，尤其是一些重要微量元素，如Zn、Fe、Ca、P等。试验表明，饲喂直链淀粉配方食谱和支链淀粉配方食谱的7～10天小猪的肠道内Fe、Ca吸收率均以前者高；Zn、P吸收率差异统计上不显著。玉米是淀粉的主要产出物，不同玉米的品种其淀粉含量不同。普通玉米淀粉是直链淀粉和支链淀粉的混合体,两者所占的比重分别大约为28%和72%。高支链淀粉玉米玉米籽粒中几乎含有100%的支链淀粉的类型叫高支链淀粉玉米(糯玉米或蜡质玉米)；大米中的主要成分是淀粉，其中含直链淀粉17%，支链淀粉83%。直链淀粉能溶于热水，支链淀粉不溶于水但可以在热水中吸水糊化成极粘稠的溶液。因此大米饭的粘性主要决定于支链淀粉糊化的程度。糯米和糯玉米一样，都不适合糖尿病人食用4、维生素：以B族维生素为主，其中B1和烟酸含量较多，而B2普遍较低；小麦胚粉中还含有丰富的维生素E。玉米含烟酸较多，但主要为结合型，不易吸收利用，所以以玉米为主食的地区多发癞皮病。癞皮病病因的发现早在1735年西班牙的Casal即描述过癞皮病，1771年意大利医生Frapoli命名其为pelle(皮肤)agra(粗糙)。现在知其系一种营养缺乏病，主要是由于缺乏尼克酸(又名菸酸或维生素PP)所引起。尼克酸于1867年即为有机化学家所知晓，1911年首次从天然物质中分离出来，为菸碱氧化的产物。1913年Funk企图证明抗脚气病的维生素时，也从酵母和米糠中分离出尼克酸，但由于它治疗脚气病无效，所以就不引起人们的重视。过了20年以后，从辅酶II中分离出尼克酰胺，才又引起生物化学家的注意。1935年欧洲三组生化学者同时证实尼克酰胺为NAD的组成部分。1937年首次发现尼克酸和尼克酰胺可治疗狗的黑舌病和人的癞皮病。烟酸缺乏“癞皮病”（糙皮病）（pellagra）发病情况：典型症状：三“D”症状——皮炎（dermatitis）、腹泻（diarrhea）、痴呆（dementia）1.皮肤：皮炎主要在裸露部位和易受摩擦部位。呈对称性晒斑样损伤。2.消化系统：食欲减低、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。3.神经系统：失眠、烦躁、谵妄、幻视幻听，抑郁、淡漠、健忘、痴呆等。癞皮病癞皮病在19世纪流行于西班牙、意大利、法国、捷克、罗马尼亚、保加利亚及乌克兰，大流行于非洲，尤其在埃及，随后遍及非洲其它地区。在1897年南非洲有牛疫流行，死亡了大量牲畜。在此灾难以前，牛奶尤其酸奶制品是当地土著班图族膳食的主要成分。由于缺乏牛奶，所以断奶的儿童只能用玉米糊喂养；肉类供应的缺乏，致使班图族膳食中玉米的比例加大。故在牛疫流行之后，有大量的儿童与成人发生癞皮病。美国在内战时期癞皮病流行，这是由于战争引起社会贫穷，致使南方各洲的黑人和贫苦的白人对玉米进食量增加的结果。在第二次世界大战前，癞皮病仍然是美国南方各洲的一种重要疾病。后来由于工农业的发展，就业人数增多，贫穷和依赖玉米的程度有所下降，近年来又在玉米中添加尼克酰胺作为预防措施，所以癞皮病的发病逐渐减少。我国有解放前也有癞皮病的报告，新疆某些少数地区居民由于偏食玉米的影响，也曾有癞皮病的流行。近年来采取了积极的预防措施，使发病率大大下降，预计不久即可消灭。癞皮病在许多过去流行的国家现已消失，在其它地方虽仍存在，也比过去轻了。在欧洲和北美洲，目前少见本病。在印度以玉米和高粱为主食的地区，本病还是很多，有些地区在某些季节约占精神病患者入院人数的十分之一，非洲是唯一仍然把癞皮病作为重要问题的一个洲。在南非洲的一些地区，春夏季仍有癞皮病流行，患者可占门诊病人的半数以上。南非洲癞皮病的增多，可能由于目前玉米是用机器来加工，致使其中所含的色氨酸和尼克酸减少。5、矿物质：谷类含矿物质1.5%~3%，包括钙、磷、钾、钠、镁及一些微量元素。其中除小麦胚粉含量较低外，其他矿物质含量普遍较高。铁——莜麦、荞麦、小米、大麦、高粱。锌、硒——大麦。主要分布在谷皮和糊粉层中，精加工损失很多。莜麦莜麦禾谷类作物。学名裸燕麦。根据播种期早晚分夏征麦和秋蔽麦。莜麦籽粒瘦长，有腹沟，表面生有茸毛，尤莜麦以顶部显著。形状为筒形或纺锤形，莜麦是营养丰富的粮食作物，在禾谷类作物中蛋白质含量最高，且含有人体必需的8种氨基酸，其组成也较平衡。莜麦荞麦高粱合理利用1、合理加工：“九五米”、“八五粉”与精白米和精白粉相比，保留了较多的维生素、纤维素和矿物质。（原为九二米、八一粉）2、合理烹调：大米在淘洗过程中，维生素B1可损失30%~60%；维生素B2和烟酸可损失20%~25%，矿物质损失70%。淘洗次数越多，浸泡时间越长，水温越高，损失越多。做饭加碱、炸油条，使B族维生素损失很多。3、合理储存：储存环境湿度大、温度高时，谷粒内酶的活性增大，呼吸作用加强，会使谷粒发热，促进霉菌生长，导致霉烂变质。所以应避光、通风、阴凉、干燥的环境中储存。4、合理搭配：谷类蛋白质中普遍赖氨酸较低，宜与含赖氨酸多的豆类和动物性食物混合食用，以提高其营养价值。二豆类及其制品1、大豆类有黄豆、青豆、黑豆、褐豆和双色大豆。2、杂豆类有蚕豆、豌豆、豇豆、绿豆、小豆、红豆、扁豆、白豆等。主要营养成分和组成特点1、蛋白质：大豆含蛋白质在30%以上，而杂豆为20%~25%。豆制品高者如豆腐干、素鸡、烤麸，含量大者16%~20%，而豆浆、豆腐脑只有2%左右。2、脂类：大豆含量在15%以上，杂豆在1%左右。脂肪组成以不饱和脂肪酸为多。包括油酸、亚油酸、亚麻酸、磷脂等。3、碳水化合物：杂豆的含量为65%左右，大豆只有34%左右。4、维生素：与谷类相比，豆类的胡萝卜素和维生素E的含量较高，但B1的含量较低；种皮颜色较深的豆类，胡萝卜素的含量高，如黄豆、黑豆、绿豆、青豆等。其中青豆达790微克/100克。干豆类几乎不含维生素C，而做成豆芽后，含量明显升高。5、矿物质：含量在2%~4%，其中以大豆为最多。还有丰富的膳食纤维。豆类及其制品的合理应用1、整粒熟大豆的蛋白消化率仅有65.3%，加工成豆浆可达84.9%，而豆腐可达92%~96%。2、大豆含有抗胰蛋白酶的因子，能抑制胰蛋白酶的消化作用，而经过加热煮熟后，这种因子即被破坏，消化率随之提高。3、含有多量赖氨酸，与谷类食物混合食用，可发挥蛋白质的互补作用。4、含纤维素高，特别是豆皮，对动脉粥样硬化、冠心病、糖尿病、大肠癌有预防作用。三蔬菜类主要营养成分和组成特点：1、叶菜类；2、根茎类；3、瓜茄类；4、鲜豆类；5、菌藻类；叶菜类1、叶菜类主要包括白菜、菠菜、油菜、韭菜、苋菜等。是胡萝卜素、维生素B2、C、矿物质和膳食纤维的良好来源。2、绿叶蔬菜和橙色蔬菜维生素含量丰富，特别是胡萝卜素含量较高。3、维生素C在菜花、西兰花、芥蓝中含量高。4、矿物质含量在1%左右，包括钾、钠、钙、镁、铁、锌、硒、铜、锰等，是膳食矿物质的主要来源。甘蓝花椰菜花椰菜花椰菜根茎类1、包括萝卜、胡萝卜、藕、山药