5-矿物质

矿物质主要内容概述食品中的主要矿物质矿物质的生物可利用性矿物质在食品加工和贮藏过程中的变化矿物质的营养强化一、概述所谓矿物质（Minerals）是指食品中各种无机化合物，大多数相当于食品灰化后剩余的成分，故又称粗灰分。矿物质在食品中的含量较少，但具有重要的营养生理功能，有些对人体具有一定的毒性。食物中的矿物质可以离子状态、可溶性盐和不溶性盐的形式存在；有些矿物质在食品中往往以螯合物或复合物的形式存在。1、矿物质的功能①机体的构成成分例如钙、磷、镁、氟和硅等是构成牙齿和骨骼的主要成分；磷和硫存在于肌肉和蛋白质中；铁为血红蛋白的重要组成成分。②维持内环境的稳定矿物质不仅可以调节渗透压，保持渗透压的恒定以维持组织细胞的正常功能和形态；而且可以维持体内的酸碱平衡和神经肌肉的兴奋性。③某些特殊功能某些矿物质在体内作为酶的构成成分或激活剂，使整个酶系具有一定的活性。例如血红蛋白和细胞色素酶系中的铁，谷胱苷肽过氧化物酶中的硒等。有些矿物质是构成激素或维生素的原料，例如碘是甲状腺素不可缺少的元素，钴是维生素B12的组成成分等。④改善食品的品质例如，Ca2+是豆腐的凝固剂，还可保持食品的质构；磷酸盐有利于增加肉制品的持水性和结着性；食盐是典型的风味改良剂等。2、矿物质的分类矿物质按其对人体健康的影响可分为三类：必需元素（Essentialelement）非必需元素（NoEssentialelement）有毒元素（Toxicelement）。矿物质若按在体内含量的多少可分为两类：常量元素（Macro-element）在人体内含量在0.01%以上的元素如钙、磷等。微量元素（Micro-element）含量在0.01%以下的称为微量元素如铁、碘、硒、锌、锰、铬等。3、动物性食品中的矿物质（1）牛乳中的矿物质牛乳中的矿物质含量约为0.7%，其中钠、钾、钙、磷、硫、氯等含量较高，铁、铜、锌等含量较低。牛乳因富含钙常作为人体钙的主要来源。乳清中的钙占总钙的30%且以溶解态存在；剩余的钙大部分与酪蛋白结合，以磷酸钙胶体形式存在；少量的钙与α-乳清蛋白和β-乳球蛋白结合而存在。矿物质范围平均值溶解相分布（%）胶体相分布（%）总钙110.9～120.3117.73367离子钙10.5～12.811.41000镁11.4～13.012.16733钠47～7758946钾113～171140937磷79.8～101.795.14555氯89.8～127.0104.51000牛乳中主要矿物质含量（mg/100g）（2）肉中的矿物质肉类是矿物质的良好来源。其中钾、钠、磷含量相当高，铁、铜、锰、锌含量也较多。肉中的矿物质有的呈溶解状态，有的呈不溶解状态。不溶解的矿物元素与蛋白质结合在一起。肉在解冻时由于滴汁发生钠的大量损失，而钙、磷、钾损失较小。矿物质含量矿物质含量全钙86可溶性无机盐95.2可溶性钙38钠168.0全磷24.2钾244.0可溶性磷17.7氯48.0全无机磷233.0牛肉中的矿物质含量（mg/100g）（3）蛋中的矿物质蛋中的钙主要存在于蛋壳中，其他矿物质主要存在于蛋黄中。蛋黄中富含铁，但由于卵黄磷蛋白的存在大大影响了铁在人体内的生物利用率。鸡蛋中的伴清蛋白可与金属离子结合，影响了在体内的吸收与利用。鸡蛋中的伴清蛋白与金属离子亲和性大小依次为Fe3+Cu2+Mn2+Zn2+。4、植物性食品中的矿物质植物性食品中的矿物质分布不均匀，但钾的含量比钠高。谷类食品中的矿物质主要集中在麸皮或米糠中，胚乳中含量很低。豆类食品钾、磷含量较高，是人体的优质来源。但大豆中的磷70%～80%与植酸结合，影响了人体对其他矿物质如钙、锌等的吸收。蔬菜中的矿物质以钾最高，而水果中的矿物质含量低于蔬菜。不同品种、产地的蔬菜和水果中矿物质含量有差异，主要是与植物富集矿物质的能力有关。部位P（%）K（%）Na（%）Ca（%）Mg（%）Mn（mg/kg）Fe（mg/kg）Cu（mg/kg）全胚乳0.100.130.00290.0170.01624138全麦麸0.380.350.00670.0320.11323111中心部分0.350.340.00510.0250.08629407胚尖0.550.520.00360.0510.1377818残余部分0.410.410.00570.0360.13444612整麦粒0.440.420.00640.0370.1149548小麦不同部位中矿物质含量矿物质范围平均值灰分3.30～6.354.60钾0.81～2.391.83钙0.19～0.300.24镁0.24～0.340.31磷0.50～1.080.78硫0.10～0.450.24氯0.03～0.040.03钠0.14～0.610.24大豆（干重）中矿物质含量（%）蔬菜钙磷铁钾菠菜72531.8502莴笋7312.0318茭白4430.3284苋菜（青）180463.4577苋菜（红）200464.8473芹菜（茎）160618.5163韭菜48461.7290毛豆1002196.4579部分蔬菜中矿物质含量（mg/100g）水果镁磷钾橘子10.215.8175苹果3.65.496葡萄5.812.8200樱桃16.213.3250梨6.59.3129香蕉25.416.4373菠萝3.93.0142部分水果中矿物质含量（mg/100g）二、食品中的主要矿物质1常量元素（Macro-elements）（1）钠和钾钠和钾的作用与功能关系密切，二者均是人体的必需营养素。钠作为血浆和其他细胞外液的主要阳离子，在保持体液的酸碱平衡、渗透压和水的平衡方面起重要作用；并和细胞内的主要阳离子钾共同维持细胞内外的渗透平衡，参与细胞的生物电活动，在机体内循环稳定的控制机制中起重要作用；在肾小管中参与氢离子交换和再吸收；参与细胞的新陈代谢在食品工业中钠可激活某些酶如淀粉酶；诱发食品中典型咸味；降低食品的Aw，抑制微生物生长，起到防腐的作用；作为膨松剂改善食品的质构。钾可作为食盐的替代品及膨松剂。钠的主要来源是食盐和味精，钾的主要食物来源是水果、蔬菜和肉类。人们一般很少出现钠、钾缺乏症，但当钠摄入过多时会造成高血压。钙和磷体内99%的钙和80%的磷以羟磷灰石的形式存在与骨骼和牙齿中。钙对血液凝固、神经肌肉的兴奋性、细胞的粘着、神经冲动的传递、细胞膜功能的维持、酶反应的激活以及激素的分泌都起着决定性的作用。磷作为核酸、磷脂、辅酶的组成部分，参与碳水化合物和脂肪的吸收与代谢。由于钙能与带负电荷的大分子形成凝胶如低甲氧基果胶、大豆蛋白、酪蛋白等，加入罐用配汤可提高罐装蔬菜的坚硬性，因此，在食品工业中广泛用作质构改良剂。磷在软饮料中用作酸化剂；三聚磷酸钠有助于改善肉的持水性；在剁碎肉和加工奶酪时使用磷可起到乳化助剂的作用。此外，磷还可充当膨松剂。钙的主要来源有乳及其制品、绿色蔬菜、豆腐、鱼和骨等；磷主要来源于动物性食品。植物性食品中含有大量的磷，但大多数以植酸磷的形式存在，难以被人体消化与吸收。可通过发酵或浸泡方式将其水解，释放出游离的磷酸盐，从而提高磷的生物利用率。人体缺钙时，幼年易患佝偻病，成年或老年易患骨质疏松症。一般很少出现磷缺乏症。（3）镁镁虽然是常量元素中体内总含量较少的一种元素，但具有非常重要的生理功能。镁是骨骼和牙齿的重要组成成分之一，它与钙、磷构成骨盐。镁与钙在功能上既协同又对抗。当钙不足时镁可部分替代；当镁摄入过多时，又阻止骨骼的正常钙化。镁是细胞内的主要阳离子之一，和Ca、K、Na一起与相应的阴离子协同，维持体内的酸碱平衡和神经肌肉的应激性。食品工业中镁主要用作颜色改良剂。在蔬菜加工中常因叶绿素中的镁脱去生成脱镁叶绿素，使色泽变暗。膳食中的镁来源于全谷、坚果、豆类和绿色蔬菜中。一般很少出现缺乏症。（4）硫硫对机体的生命活动起着非常重要的作用，在体内主要作为合成含硫氨基酸，如胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸的原料。食品工业中常利用SO2和亚硫酸盐作为褐变反应的抑制剂；在制酒工业中广泛用于防止和控制微生物生长。硫分布广，富含含硫氨基酸的动植物食品是硫的主要膳食来源。2、微量元素（1）锌锌（Zinc，Zn）主要通过体内某些酶类直接发挥作用来调节生命活动，例如Cu/Zn超氧化物歧化酶、RNA聚合酶。锌与胰岛素、前列腺素、促性腺素等激素的活性有关；锌具有提高机体免疫力的功能，与人的视力及暗适应能力关系密切。一般动物性食品中锌的含量较高，肉中锌的含量约为20mg/kg-60mg/kg，而且肉中的锌与肌球蛋白紧密连接在一起，提高肉的持水性。除谷类的胚芽外，植物性食品中锌含量较低，如小麦含20mg/kg-30mg/kg，且大多与植酸结合，不易被吸收与利用。水果和蔬菜中含锌量很低，大约2mg/kg。有机锌的生物利用率高于无机锌。（2）铁铁是人体必需的微量元素，也是体内含量最多的微量元素。机体内的铁都以结合态存在，没有游离的铁离子存在。动物性食品如肝脏、肌肉、蛋黄中富含铁，植物性食品如豆类、菠菜、苋菜等中含铁量稍高，其他含铁较低，且大多数与植酸结合难以被吸收与利用。食品工业中铁主要有以下几方面的作用：通过Fe2+与Fe3+催化食品中的脂质过氧化。颜色改变剂。与多酚类形成绿色、蓝色或黑色复合物，在罐头食品中与S2-形成黑色的FeS；在肌肉中以其价态不同呈现不同的色泽如Fe2+呈红色，而Fe3+呈褐色。营养强化剂。在越来越多的食品中使用铁进行营养强化。不同化学形式的铁，其强化后的生物可利用性也不同（见下表）。化学形式相对生物有效性硫酸亚铁100柠檬酸铁铵107硫酸铁铵99葡萄糖酸亚铁97柠檬酸铁73焦磷酸铁45还原铁37氧化铁4碳酸亚铁2不同化学形式铁的生物有效性（%）（3）铜人体中的铜（Copper，Cu）大多数以结合状态存在，如血浆中大约有90%的铜以铜兰蛋白的形式存在。铜通过影响铁的吸收、释放、运送和利用来参与造血过程。铜能加速血红蛋白及卟啉的合成，促使幼稚红细胞成熟并释放。铜是体内许多酶的组成成分，如超氧化物歧化酶；对结缔组织的形成和功能具有重要作用；与毛发的生长和色素的沉着有关；促进体内释放许多激素，如促甲状腺激素、促黄体激素、促肾上腺皮质激素和垂体释放生长激素等；影响肾上腺皮质类固醇和儿茶酚胺的合成，并与机体的免疫有关。食品加工中铜：可催化脂质过氧化、抗坏血酸氧化和非酶氧化褐变；作为多酚氧化酶的组成成分催化酶促褐变，影响食品的色泽。但在蛋白质加工中，铜可改善蛋白质的功能特性，稳定蛋白质的起泡性。绿色蔬菜、鱼类和动物肝脏中含铜丰富，牛奶、肉、面包中含量较低。食品中锌过量时会影响铜的利用。（4）碘碘在机体内主要通过构成甲状腺素而发挥各种生理作用。海带及各类海产品是碘的丰富来源。乳及乳制品中含碘量在200μg/kg～400μg/kg，植物中含碘量较低。食品加工中一些含碘食品，如海带长时间的淋洗和浸泡会导致碘的大量流失。内陆地区常会出现缺碘症状，沿海地区很少缺碘。目前，通常使用强化碘盐即在食盐中添加碘化钾或碘酸钾使每克食盐中碘量达70μg。（5）硒硒是机体重要的必需微量元素。硒参与谷胱苷肽过氧化物酶的合成，发挥抗氧化作用，保护细胞膜结构的完整性和正常功能的发挥。硒的生物利用率与硒化合物的形态有关，最活泼的是亚硒酸盐，但它化学性质最不稳定。许多硒化合物有挥发性，在加工中有损失。例如脱脂奶粉干燥时大约损失5%的硒。硒的食物来源主要是动物内脏，其次是海产品、淡水鱼、肉类；蔬菜和水果中含量最低。化合物硒的价态利用率硒化钠-244硒03亚硒酸钠4100硒酸钠674无机化合物中硒的生物利用率（%）（6）铬铬是人和动物必需的微量元素，在体内具有重要的生理功能。铬通过协同和增强胰岛素的作用，影响糖类、脂类、蛋白质及核酸的代谢。铬的最丰富来源是啤酒酵母；动物肝脏、胡萝卜、红辣椒等中含铬较多。有机铬易被吸收，Fe、Zn、V及