食品化学6维生素和矿物质.ppt
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1、第六章第六章 维生素和矿物质维生素和矿物质 Chapter 6 Vitamin and Mineral.重点:重点:食品中常见维生素的种类及其在机体中的主要食品中常见维生素的种类及其在机体中的主要作用;作用;常见维生素的理化性质、稳定性,在食品加常见维生素的理化性质、稳定性,在食品加工、贮藏中所发生的变化及其对食品品质的影响。工、贮藏中所发生的变化及其对食品品质的影响。难点:难点:VCVC的降解机理的降解机理6.1 维生素维生素.6.1.1 Introduction6.1.2 The Fat-Soluble vitamin6.1.3 The Water-soluble Vitamins 6.1
2、.4 Vitamin and Mineral of Vitamins in food processing and storageContents.6.1.1 概述(概述(Introduction)维生素(维生素(VitaminVitamin)维持机体正常生命活动不可缺)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。少的一类小分子有机化合物。这类物质在人和动物体内不能合成,或合成的量这类物质在人和动物体内不能合成,或合成的量 不能满足机体的需要,必须从食物中摄取。不能满足机体的需要,必须从食物中摄取。维生素不是机体的主要结构材料,也不是体内能维生素不是机体的主要结构材料,也不是体内能
3、源物质,但它们在物质的代谢中起着非常重要的源物质,但它们在物质的代谢中起着非常重要的 作用。作用。.一、基本概念一、基本概念1.1.维生素维生素 维生素就是人和动物为维持正常的生理功能而必维生素就是人和动物为维持正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量有机物质,或者说维生素须从食物中获得的一类微量有机物质,或者说维生素是是活细胞为维持正常的生理功能所必须而需量极微的活细胞为维持正常的生理功能所必须而需量极微的天然有机物质。天然有机物质。2.2.维生素元维生素元 能在人及动物体内转化为维生素的物质称为维生能在人及动物体内转化为维生素的物质称为维生素元或维生素前提。素元或维生素前提。3.3.同效
4、维生素同效维生素 化学性质与维生素相似,并有维生素生命活性的化学性质与维生素相似,并有维生素生命活性的物质称为同效维生素。物质称为同效维生素。.二、维生素的功能二、维生素的功能1.1.辅酶或辅酶的前提,如辅酶或辅酶的前提,如B B族维生素。族维生素。2.2.抗氧化剂,如抗氧化剂,如V VC C,V VE E,类胡萝卜素等。,类胡萝卜素等。3.3.遗传调节因子,如遗传调节因子,如V VA A,V VD D。4.4.特殊功能,如特殊功能,如V VA A与视觉有关,与视觉有关,V VD D对骨骼的对骨骼的构成,构成,V VK K对血液凝固的作用等。对血液凝固的作用等。.三、维生素的分类和命名三、维生
5、素的分类和命名1.分类分类.2.命名命名 传统法:即按照其发现顺序,在传统法:即按照其发现顺序,在“维生素维生素”后面加上后面加上A、B、C、D等拉丁字母来命名。等拉丁字母来命名。在同族维生素中并按结构不同标上在同族维生素中并按结构不同标上1、2、3等数字。等数字。根据其生理功能特征或化学结构特点等命名,根据其生理功能特征或化学结构特点等命名,例如例如VC称抗坏血病维生素,维生素称抗坏血病维生素,维生素B1因分子因分子结构中含有硫和氨基,称为硫胺素。结构中含有硫和氨基,称为硫胺素。.6.1.2 脂溶性维生素(脂溶性维生素(The Fat-Soluble vitamin)维生素维生素A维生素维生
6、素D维生素维生素E维生素维生素K一、维生素一、维生素A.1.组成与结构组成与结构 维生素维生素A是一类有营养活性的不饱和烃,包括是一类有营养活性的不饱和烃,包括VA1(视(视黄醇)和黄醇)和VA2(脱氢视黄醇)。(脱氢视黄醇)。VA1由由紫罗酮环与不饱和一元醇组成,其脂链上有紫罗酮环与不饱和一元醇组成,其脂链上有四个双键,所以有顺式和反式异构体。食品中存在的视黄四个双键,所以有顺式和反式异构体。食品中存在的视黄醇多为全反式构象,生物效价最高。醇多为全反式构象,生物效价最高。VA2是在是在3位上脱氢的视黄醇,主要存在于淡水鱼的位上脱氢的视黄醇,主要存在于淡水鱼的肝脏中,其生物活性为肝脏中,其生物
7、活性为VA1的的40。视黄醇可由胡萝卜素在。视黄醇可由胡萝卜素在动物的肝及肠壁内转化而来。凡是在体内转化成视黄醇的动物的肝及肠壁内转化而来。凡是在体内转化成视黄醇的胡萝卜素称为胡萝卜素称为维生素维生素A元元,如,如、胡萝卜素。其胡萝卜素。其中生物活性最高的是中生物活性最高的是胡萝卜素。胡萝卜素。.2.性质性质 维生素维生素A为淡黄色结晶,不溶于水,易溶于脂肪和为淡黄色结晶,不溶于水,易溶于脂肪和 脂肪溶剂。脂肪溶剂。无无O2,120,保持,保持12h仍很稳定。仍很稳定。在有在有O2时,加热时,加热4h即失活。即失活。紫外线,金属离子,紫外线,金属离子,O2均会加速其氧化。均会加速其氧化。脂肪氧
8、化酶可导致分解。脂肪氧化酶可导致分解。与与VE,磷脂共存较稳定。,磷脂共存较稳定。对碱稳定。对碱稳定。.3.功能功能.4.缺乏症缺乏症夜盲症、干眼、角膜软化、表皮细胞角化、失明夜盲症、干眼、角膜软化、表皮细胞角化、失明 等症状。等症状。维生素维生素A A缺乏可导致儿童生长迟滞、发育不良、患缺乏可导致儿童生长迟滞、发育不良、患 夜盲症。夜盲症。.5.来源来源动物性食物:动物性食物:主要有动物的肝脏、鱼类、主要有动物的肝脏、鱼类、海产品、奶油和鸡蛋等此外咸带鱼、鲫鱼、海产品、奶油和鸡蛋等此外咸带鱼、鲫鱼、白鲢、鳝鱼、鱿鱼、蛤蜊、奶油、人奶、牛白鲢、鳝鱼、鱿鱼、蛤蜊、奶油、人奶、牛奶等也含有奶等也含
9、有140846国际单位的维生素国际单位的维生素A(每(每100克)。克)。植物性食物:植物性食物:主要是橙黄色和绿色蔬菜。主要是橙黄色和绿色蔬菜。菠菜、胡萝卜、韭菜、油菜、荠菜、马兰头菠菜、胡萝卜、韭菜、油菜、荠菜、马兰头等每等每500克可含胡萝卜素克可含胡萝卜素14毫克以上,每天毫克以上,每天只要吃只要吃120150克就能满足儿童克就能满足儿童VA的需要。的需要。雪里红、小白菜、红薯、大葱、西红柿、柿雪里红、小白菜、红薯、大葱、西红柿、柿子等。每子等。每500克含胡萝卜素为克含胡萝卜素为1.57.4毫克。毫克。.6.VA在食品加工、贮藏过程中的变化在食品加工、贮藏过程中的变化.二、维生素二、
10、维生素D D 2OHC H 2CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3OHC H 2CH3CH 3CH 3CH 3VD V D 3 维生素维生素D D主要包括维生素主要包括维生素D D2 2和和D D3 3,二者结构十分相似,二者结构十分相似,D D2 2 只比只比D D3 3多一个甲基和一个双键。多一个甲基和一个双键。维生素维生素D D是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇统称是一些具有胆钙化醇生物活性的类固醇统称1、结构与功能结构与功能.2.理化性质理化性质3.吸收与代谢吸收与代谢.4.功能功能.5.维生素维生素D缺乏症缺乏症.6.来源来源维生素维生素D主要存在于海鱼、动物肝脏、蛋黄和瘦肉中。
11、另外像脱脂牛奶、主要存在于海鱼、动物肝脏、蛋黄和瘦肉中。另外像脱脂牛奶、鱼肝油、乳酪、坚果和海产品,如酵母和蘑菇鱼肝油、乳酪、坚果和海产品,如酵母和蘑菇。维生素。维生素D的来源除了食物的来源除了食物来源之外,还可来源于自身的合成制造,但这需要多晒太阳,接受更多的来源之外,还可来源于自身的合成制造,但这需要多晒太阳,接受更多的紫外线照射。紫外线照射。.7.VD在加工和贮藏中的变化在加工和贮藏中的变化维生素维生素D D非常稳定,在加工和储藏时很少损失。消非常稳定,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毒、煮沸和高压灭菌都不影响维生素D D的活性。冷的活性。冷冻储存对牛乳和黄油中
12、维生素冻储存对牛乳和黄油中维生素D D的影响不大。的影响不大。维生素维生素D2D2和和D3D3遇光、氧和酸迅速破坏,故需保存于遇光、氧和酸迅速破坏,故需保存于 不透光的密封容器中。不透光的密封容器中。结晶的维生素结晶的维生素D D对热稳定,但在油脂中容易形成异对热稳定,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构体。油脂氧化酸败时也会使其中的维生素D D破坏。破坏。.三、维生素三、维生素E EVE又称为生育酚,它是又称为生育酚,它是6羟基羟基苯二氢吡喃的衍生物。苯二氢吡喃的衍生物。VE广泛存在于动物食品中,自广泛存在于动物食品中,自然界中存在四种生育酚的取代然界中存在四种生育酚
13、的取代结构,它们都具有相同的生理结构,它们都具有相同的生理功能,而以功能,而以生育酚的生物活生育酚的生物活性最大。性最大。.1.维生素维生素E组成与结构组成与结构它们的区别在于分子环上甲基(它们的区别在于分子环上甲基(-CH3-CH3)的数量和位置,分别)的数量和位置,分别为为,生育酚,生育酚,、和和生育三烯醇。生育三烯醇。.2.维生素维生素E理化性质理化性质 维生素维生素E为淡黄色油状液体,不溶于水,溶于油为淡黄色油状液体,不溶于水,溶于油 脂及有机溶剂。脂及有机溶剂。金属离子和金属离子和Fe2+等可促使其氧化。等可促使其氧化。.3.维生素维生素E生理功能生理功能 1)代谢与吸收)代谢与吸收
14、 2)生理功能)生理功能.4.维生素维生素E缺乏症缺乏症 1)缺乏症)缺乏症 2)过多症)过多症.5.VE在加工、贮藏中的变化在加工、贮藏中的变化食品在加工和贮藏过程中会引起维生素食品在加工和贮藏过程中会引起维生素E E大量损大量损 失,这种损失或是由于机械作用损失或是由于氧失,这种损失或是由于机械作用损失或是由于氧 化作用。化作用。因氧化而引起的损失通常伴有脂类的氧化,金属因氧化而引起的损失通常伴有脂类的氧化,金属 离子如离子如Fe2+Fe2+能促进维生素能促进维生素E E的氧化,氧化分解产物的氧化,氧化分解产物 包括二聚物、三聚物、二羟基化合物以及醌类。包括二聚物、三聚物、二羟基化合物以及
15、醌类。维生素维生素E E对氧、氧化剂不稳定,对强碱不稳定。对氧、氧化剂不稳定,对强碱不稳定。.6.VE的来源的来源VE分布于种子和种子油分布于种子和种子油(菜油菜油)、谷物、水果、蔬菜、谷物、水果、蔬菜以及动物产品等各类食品中,在大多数动物性食品以及动物产品等各类食品中,在大多数动物性食品中,中,-生育酚是维生素生育酚是维生素E E的主要形式,而在植物性的主要形式,而在植物性食品中却存在多种形式,随品种不同有很大差异。食品中却存在多种形式,随品种不同有很大差异。.VE VE极易受分子氧和自由基氧化,因此可以充当极易受分子氧和自由基氧化,因此可以充当抗氧化剂和自由基清除剂抗氧化剂和自由基清除剂.
16、VE可猝灭单线态氧可猝灭单线态氧.四、四、维生素维生素K K 维生素维生素维生素维生素KK是醌的衍生物。其中较常见的有四种。天然的维生是醌的衍生物。其中较常见的有四种。天然的维生是醌的衍生物。其中较常见的有四种。天然的维生是醌的衍生物。其中较常见的有四种。天然的维生素素素素K1K1和和和和K2K2,还有人工合成的维生素,还有人工合成的维生素,还有人工合成的维生素,还有人工合成的维生素K3K3和和和和K4K4。1.维生素维生素K结构结构 .2.VK功能性质功能性质维生素维生素K K是黄色粘稠油状物,对热、酸较稳定,是黄色粘稠油状物,对热、酸较稳定,但对碱不稳定。但对碱不稳定。维生素维生素K1 K
17、1 在食物中含量丰富;维生素在食物中含量丰富;维生素K2K2能由肠能由肠 道中的细菌合成。道中的细菌合成。维生素维生素K K参与凝血过程,被称为凝血因子。参与凝血过程,被称为凝血因子。维生素维生素K K具有还原性,在食品体系中可以消灭自由具有还原性,在食品体系中可以消灭自由基。基。维生素维生素K K可被空气中的氧缓慢地氧化而分解,遇光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。(特别是紫外光)则很快被破坏。.3.VK缺乏症缺乏症维生素维生素K K缺乏导致血中凝血酶原含量下降,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,而且从而导致皮下组织和其它器官出血
18、,而且 会延长凝血时间。会延长凝血时间。对于脂溶性维生素来说,人体易缺乏的顺对于脂溶性维生素来说,人体易缺乏的顺 序一般为序一般为VDVAVEVK。.4.VK来源来源:VK维生素维生素K1在绿色蔬菜中含量丰富,如菠在绿色蔬菜中含量丰富,如菠菜、洋白菜等,鱼肉中维生素菜、洋白菜等,鱼肉中维生素K含量较多,含量较多,但麦胚油、鱼肝油中含量很少。但麦胚油、鱼肝油中含量很少。.6.1.3水溶性维生素水溶性维生素The Water-soluble Vitamins.水溶性维生素水溶性维生素B族维生素族维生素(一)(一)VB1(二)(二)VB2(三)(三)VB5(四)(四)VB6(五)其他(五)其他B族维
19、生素族维生素VC.(1 1)V VB1B1组成和结构组成和结构 维生素维生素B1即硫胺素,又称抗脚气病维生素。它是由被取代的即硫胺素,又称抗脚气病维生素。它是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,它与盐酸嘧啶和噻唑环通过亚甲基连接而成的一类化合物,它与盐酸可生成盐酸盐,在自然界中常与焦磷酸合成焦磷酸硫胺素可生成盐酸盐,在自然界中常与焦磷酸合成焦磷酸硫胺素(简称(简称TPP)。)。.2.VB1组成和结构性质组成和结构性质 VB1为白色针状结晶,略带酵母气味,干燥结晶态对热稳为白色针状结晶,略带酵母气味,干燥结晶态对热稳 定,易溶于水,具有酸定,易溶于水,具有酸-碱性质。碱性质。对
20、热非常敏感,在碱性介质中加热易分解。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,在碱性及中性对光不敏感,在酸性条件下稳定,在碱性及中性 介质中不介质中不稳定。稳定。其降解受其降解受AW影响极大,一般在影响极大,一般在AW为为0.5-0.65范围降解最快范围降解最快.在中性及碱性溶液中,亚硫酸盐能加速在中性及碱性溶液中,亚硫酸盐能加速VB1的分解,所的分解,所 以,在贮藏含以,在贮藏含VB1较多的食物如谷类、豆类、猪肉时,不较多的食物如谷类、豆类、猪肉时,不 宜用亚硫酸盐作为防腐剂或以二氧化硫熏蒸谷仓。宜用亚硫酸盐作为防腐剂或以二氧化硫熏蒸谷仓。VB1氧化后变成脱氢硫胺素
21、,脱氢硫胺素在紫外光下显现氧化后变成脱氢硫胺素,脱氢硫胺素在紫外光下显现 蓝色荧光,可利用这一性质测定食品中的硫胺素含量。蓝色荧光,可利用这一性质测定食品中的硫胺素含量。.羟甲基嘧啶羟甲基嘧啶甲基甲基5磺甲基磺甲基嘧啶嘧啶烹调食品烹调食品中的中的“肉肉香味香味”硫胺素的降解硫胺素的降解.3.VB1功能和缺乏功能和缺乏症症VB1进入人体后,被磷酸酸化成硫胺素焦磷酸进入人体后,被磷酸酸化成硫胺素焦磷酸酯(酯(TPP)组成辅酶,参与人体内)组成辅酶,参与人体内酮酸、酮酸、丙酮酸、丙酮酸、酮戊二酸的氧化脱羧反应。这对酮戊二酸的氧化脱羧反应。这对 于糖代谢和能量代谢非常重要。于糖代谢和能量代谢非常重要。
22、当当VB1不足时,糖代谢中间产物在神经组织中不足时,糖代谢中间产物在神经组织中堆积,会造成健忘、不安、易怒或忧郁等症状。堆积,会造成健忘、不安、易怒或忧郁等症状。维生素维生素B1不足时还会导致脚气病的发生。不足时还会导致脚气病的发生。.4.VB1来源来源 粮谷类、豆类、酵母、动物性原料的内脏和鸡蛋中粮谷类、豆类、酵母、动物性原料的内脏和鸡蛋中.(二)维生素(二)维生素VB2(Riboflavin)VB2是核糖醇与是核糖醇与6,7二甲基异咯嗪的缩含物。由于具有橙黄二甲基异咯嗪的缩含物。由于具有橙黄色,又称核黄素。色,又称核黄素。.2.性质性质核黄素为橙黄色针状结晶化合物,味苦,溶于水核黄素为橙黄
23、色针状结晶化合物,味苦,溶于水和乙醇,水溶液呈黄绿色荧光。和乙醇,水溶液呈黄绿色荧光。对热稳定,对酸和中性对热稳定,对酸和中性pHpH也稳定,在也稳定,在120 120 加热加热6h6h仅少量破坏;仅少量破坏;在碱性条件下迅速分解;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,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。即由此产生。.3.功能和缺乏症功能和缺乏症 核黄素是机体许多重要辅酶的组成成分,对机体核黄素是机体许多重要辅酶的组成成分,对机体 内糖、蛋白质、脂肪代谢起着重要作
24、用。内糖、蛋白质、脂肪代谢起着重要作用。强化肝功能,调节肾上腺素的分泌;强化肝功能,调节肾上腺素的分泌;保护皮肤毛囊粘膜及皮脂腺的功能。保护皮肤毛囊粘膜及皮脂腺的功能。缺乏时会发生口角炎、舌炎、鼻和脸部的脂溢性缺乏时会发生口角炎、舌炎、鼻和脸部的脂溢性 皮炎等。皮炎等。4.来源来源 VB2广泛存在于动物性食品中,以禽、畜类的广泛存在于动物性食品中,以禽、畜类的肝、肾、心含量高,其次是奶类和蛋类。许多绿肝、肾、心含量高,其次是奶类和蛋类。许多绿叶蔬菜和豆类中含量也很高。如菠菜、韭菜。叶蔬菜和豆类中含量也很高。如菠菜、韭菜。.(三)维生素(三)维生素B5(niacin)1.组成与结构组成与结构 V
25、B5又称又称VPP,过去称为抗癞皮病维生素,包,过去称为抗癞皮病维生素,包括尼克酸和尼克酰胺两种化合物。可由烟碱氧化制括尼克酸和尼克酰胺两种化合物。可由烟碱氧化制得,故又称为烟酸或烟酰胺。得,故又称为烟酸或烟酰胺。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸.2.VB5性质性质VB5为白色针状晶体,溶于水和乙醇,性质为白色针状晶体,溶于水和乙醇,性质 稳定,不易被光、热、氧所破坏,对碱也很稳定,不易被光、热、氧所破坏,对碱也很 稳定。稳定。在动物体内,烟酸可由色氨酸转化而来,故在动物体内,烟酸可由色氨酸转化而来,故 色氨酸不足时,常伴有色氨酸不足时,常伴有VPP缺乏症,色氨酸缺乏症,色氨酸 转化为
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