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第6章维生素与矿物质(VitaminandMinerals)第一节IntroductionofVitamins一、维生素的定义与分类1定义人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获取的一类微量有机物质。2、特点（1）维持人体健康和生长发育所必须的（2）绝大多数不能在体内合成，因此维生素必须由食物供给（3）参加机体的代谢作用，但不能提供能量。二、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-血管脆性三、ClassificationofVitaminsB族water-solubleVitVitfat-solubleVitVB1,VB2,VPPVB5,VB6,VHVB11,VB12VAVDVEVKVC第二节维生素与矿物质推荐允许摄入量与食品营养素的添加第三节食品中维生素损失的原因1.食品原料本身的影响(1)成熟度(2)不同组织部位(3)采后或宰后的变化表不同成熟时期西红柿中维生素C含量的变化(一)原料成熟度对维生素含量的影响(二)部位植物的不同部位维生素含量不同，其中根部最少，其次是果实和茎，含量最高的部位是叶，对果实而言，表皮含维生素最高，并向核心依次递减。表不同贮藏方式过程中维生素损失情况a，贮藏前，所有产品均进行了热加工及脱水处理。b，蔬菜样品分别是芦笋、利马豆、四季豆、椰菜、花椰菜、青豌豆、马铃薯、菠菜、抱子苷蓝和嫩玉米棒。c，蔬菜样品分别是芦笋、利马豆、四季豆、青豌豆、马铃薯、菠菜和嫩玉米棒，马铃薯样品中含热处理水。d，平均值。e，变化范围。(三)采后与宰后处理的影响2.食品加工前预处理加工前的预处理与维生素的损失程度关系很大。水果和蔬菜的去皮、整理常会造成浓集于表皮或老叶中的维生素的大量流失。据报道，苹果皮中维生素C的含量比果肉高3～10倍；柑橘皮中的维生素C比汁液高；清洗造成水溶性维生素的大量流失。对于化学性质较稳定的水溶性维生素如泛酸、烟酸、叶酸、核黄素等，溶水流失是最主要的损失途径。3.食品加工过程的影响A、碾磨l碾磨是谷物所特有的加工方式。谷物在磨碎后其中的维生素比完整的谷粒中含量有所降低，并且与种子的胚乳和胚、种皮的分离程度有关。B、热处理①烫漂。烫漂往往造成水溶性维生素大量流失（图5-31）。其损失程度pH、烫漂的时间和温度、含水量、切口表面积、烫漂类型及成熟度有关。②干燥。维生素C对热不稳定，干燥损失大约为10%～15%，但冷冻干燥对其影响很小。喷雾干燥和滚筒干燥时乳中硫胺素的损失大为10%和15%，而维生素A和维生素D几乎没有损失。③加热。热处理会造成维生素不同程度的损失。高温加快维生素的降解，pH、金属离子、反应活性物质、溶氧浓度以及维生素的存在形式影响降解的速度。隔绝氧气、除去某些金属离子可提高维生素C的存留率。热加工的影响C、冷却或冷冻热处理后的冷却方式不同对食品中维生素的影响不同。空气冷却比水冷却维生素的损失少，主要是因为水冷却时会造成大量水溶性维生素的流失。冻藏期间维生素损失较多，解冻对维生素的影响主要表现在水溶性维生素，动物性食品损失的主要是B族维生素。总之，冷冻对食品中维生素的影响通常较小，但水溶性维生素由于冻前的烫漂或肉类解冻时汁液的流失大约损失10%～14%。4、辐照辐照对维生素有一定的影响。水溶性维生素对辐照的敏感性主要取决于它们是处在水溶液中还是食品中或是否受到其他组分的保护等。维生素C对辐照很敏感，其损失随辐照剂量的增大而增加，这主要是水辐照后产生自由基破坏的结果。B族维生素中B1最易受到辐照的破坏。脂溶性维生素对辐照的敏感程度大小依次为维生素E胡萝卜素维生素A维生素D维生素K。5、添加剂维生素A、C和E易被氧化剂破坏。SO2或亚硫酸盐等还原剂对维生素C有保护作用，但因其亲核性会导致维生素B1的失活；亚硝酸盐，但它作为氧化剂引起类胡萝卜素、维生素B1和叶酸的损失；果蔬加工中添加的有机酸可减少维生素C和硫胺素的损失；碱性物质会增加维生素C、硫胺素和叶酸等的损失。6、贮藏过程食品在贮藏期间，维生素的损失与贮藏温度关系密切。罐头食品冷藏保存一年后，维生素B1的损失低于室温保存。包装材料对贮存食品维生素的含量有一定的影响。例如透明包装的乳制品在贮藏期间会发生维生素B2和维生素D的损失。食品中脂类的氧化作用产生的氢过氧化物、过氧化物和环过氧化物会引起胡萝卜素、维生素E和维生素C等的氧化，也能破坏叶酸、生物素、维生素B12和维生素D等；过氧化物与活化的羰基反应导致维生素B1、B6和泛酸等的破坏；碳水化合物非酶褐变产生的高度活化的羰基对维生素同样有破坏作用。第四节维生素的生物利用率（BioavailabilitofVitamins）定义：摄入的维生素经肠部吸收和体内起的代谢功能或利用的程度，所以生物利用率包括了摄入维生素的吸收和利用两个方面，但与在摄入之前维生素的损失无关。影响维生素利用率的因素1、消费者本身的年龄、健康以及生理状况等；2、膳食的组成等；3、同一种维生素构型不同的影响；4、维生素与其他的组分的反应；5、维生素的拮抗物也影响维生素的活性。例如，硫胺素酶可切断硫胺素代谢分子，使其丧失活性；抗生物素蛋白与代谢物结合，使生物素失去活性；；6、食品加工和贮存也影响到维生素的生物可利用性。第五节水溶性维生素表水溶性维生素的功能及来源OverviewofWater-SolubleVitaminsDissolveinwaterGenerallyreadilyexcretedSubjecttocookinglossesFunctionasacoenzymeParticipateinenergymetabolism代谢VC(AscorbicAcid)生物活性最高VC(AscorbicAcid)OHOHCOHHOH2COHOHHOH2CHCOHOHOOOD-抗坏血酸D-脱氢抗坏血酸维生素C的稳定性维生素C是最不稳定的维生素，对氧化非常敏感。光、Cu2+和Fe2+等加速其氧化；pH、氧浓度和水分活度（Wateractivity，Aw）等也影响其稳定性。此外，含有Fe和Cu的酶如抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和细胞色素氧化酶对维生素C也有破坏作用。水果受到机械损伤、成熟或腐烂时，由于其细胞组织被破坏，导致酶促反应的发生，使维生素C降解。某些金属离子螯合物对维生素C有稳定作用；亚硫酸盐对维生素C具有保护作用。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Cu2+、Fe3+催化的氧化反应速度比自发氧化速度快许多倍。抗坏血酸的功能作用抗坏血酸的作用与其激活羟化酶，促进组织中胶朊的形成密切相关。当维生素Ｃ不足时，将影响胶朊的形成，造成创伤愈合延缓、微血管壁脆弱及不同程度的出血。维生素Ｃ参与体内氧化还原反应，使双硫键（－S—S—）还原为巯基（—SH），与谷胱苷肽一起清除自由基，阻止脂类过氧化以及某些化学物质的危害作用。此外，抗坏血酸还可促使铁的吸收、提高机体的应激能力。一、维生素C食物来源（FoodSourcesofVitaminC）■Citrusfruits■Potatoes■Greenpeppers辣椒■Cauliflower花椰菜■Broccoli球花甘蓝■Strawberries■Romainelettuce长叶莴苣■Spinach菠菜■Easilylostthroughcooking■Sensitivetoheat■Sensitivetoiron,copper,oxygenVB1(硫胺素，thiamin)Containssulfurandnitrogengroup是取代的嘧啶环和噁唑环并由亚甲基相连的一类化合物（右图）。各种结构的硫胺素均具有维生素B1的活性。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.其降解受AW影响极大,一般在AW为0.5-0.65范围降解最快.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VB1的稳定性能被VB1酶降解,同时,血红蛋白和肌红蛋白可作为降解的非酶催化剂。食品的加工与贮藏中易损失。降解两环间亚甲基易与强亲核试剂发生亲核取代反应硫胺素被亚硫酸盐破坏5-β-羟乙基-4-甲基噻唑＋α-甲基-5-磺甲基嘧啶在碱性条件下所发生的降解反应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”硫胺素的功能作用硫胺素在体内参与糖类的中间代谢，主要以焦磷酸硫胺素的形式参与α－酮酸的脱羧。若机体硫胺素不足，则影响糖代谢，从而影响整个机体代谢过程，尤其影响神经组织。其缺乏症状是脚气病。脚气病又可分为三类：干性脚气病（以多发性神经炎症状为主）、湿性脚气病（以水肿和心脏症状为主）和婴儿脚气病。谷类、豆类、酵母、干果、动物的内脏、瘦肉及蛋类等均含较多的维生素Ｂ1。BVit-VB2(Riboflavin核黄素)FMNFAD维生素B2又称核黄素，是具有糖醇结构的异咯嗪衍生物。自然状态下常常是磷酸化的，核黄素的生物活性形式是黄素单核甘酸和黄素腺嘌呤二核甘酸，二者是细胞色素还原酶、黄素蛋白等的组成部分。VB2稳定性核黄素在酸性条件下最稳定，中性下稳定性降低，在碱性介质中不稳定。对热稳定，在食品加工、脱水和烹调中损失不大。引起核黄素降解的主要因素是光。光黄素是一种强氧化剂，对其他维生素尤其是抗坏血酸有破坏作用。核黄素的光氧化与食品中多种光敏氧化反应关系密切。例如，牛奶在日光下存放2h后核黄素损失50%以上；放在透明玻璃器皿中也会产生“日光臭味”，导致营养价值降低。4.烟酸烟酸又称维生素B5或维生素PP，包括尼克酸（Niacin）和尼克酰胺。它们的天然形式均有相同的烟酸活性。在生物体内其活性形式是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）。它们是许多脱氢酶的辅酶，在糖酵解、脂肪合成及呼吸作用中发挥重要的生理功能。烟酸广泛存在于动植物体内，酵母、肝脏、瘦肉、牛乳、花生、黄豆中含量丰富，谷物皮层和胚芽中含量也较高。烟酸具有抗癞皮病的作用。当缺乏时会出现癞皮病，临床表现为“三D症”即皮炎（Dermatitis）、腹泻（Diarrhea）和痴呆（Dementia）。这种情况常发生在以玉米为主食的地区，因为玉米中的烟酸与糖形成复合物，阻碍了在人体内的吸收和利用，碱处理可以使烟酸游离出来。烟酸是最稳定的维生素，对光和热不敏感，在酸性或碱性条件下加热可使烟酰胺转变为烟酸，其生物活性不受影响。烟酸的损失主要与加工中原料的清洗、烫漂和修整等有关。5.维生素B6维生素B6是指在性质上紧密相关、具有潜在维生素B6活性的三种天然存在的化合物，包括吡哆醛（Pyridoxal）、吡哆醇（Pyridoxol）和吡哆胺（Pyrodoxamine）。它们作为辅酶参与体内的氨基酸、碳水化合物、脂类和神经递质的代谢。吡哆醛：R=CHO吡哆醇：R=CH2OH吡哆胺：R=CH2NH2维生素B6的化学结构在食品加工中维生素B6可发生热降解和光化学降解。吡哆醛可能与蛋白质中的氨基酸反应生成含硫衍生物，导致维生素B6的损失；吡哆醛与赖氨酸的ε-氨基反应生成Shiff碱，降低维生素B6的活性。维生素B6可与自由基反应生成无活性的产物。在维生素B6三种形式中，吡哆醇是最稳定的，常被用于营养强化。6.叶酸叶酸（Folicacid）包括一系列结构相似、生物活性相同的化合物，分子结构中含有蝶呤、对氨基苯甲酸和谷氨酸三部分。其商品形式中含有一个谷氨酸残基称蝶酰谷氨酸，天然存在的蝶酰谷氨酸有3～7个谷氨酸残基。叶酸的蝶呤环可被还原生成二氢叶酸（FH2）或四氢叶酸（FH4）。FH2和FH4在空气中容易氧化。硫醇，半胱氨酸或抗坏血酸这类还原剂能使FH2和FH4的氧化减缓。机体内具活性形式的