西北農(nóng)林科技大學(xué)Chapter8Mineral.ppt

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Chapter 8 Minerals,李巨秀,一、食品中的礦物質(zhì),（一）礦物質(zhì)的種類 除去C、H、O、N四種構(gòu)成水分 和有機(jī)物質(zhì)的元素以外，其他元素統(tǒng)稱為礦物質(zhì)成分。,礦物質(zhì)按含量分成兩類：一類是常量元素，一類是微量元素。常量元素包括鉀、鈉、鈣、鎂、氯、硫、磷。微量元素的含量常低于50ppm。,微量元素又可分成三種類型：①必須營養(yǎng)元素，其中包括 Fe,Cu,I,Co,Mn和Zn等。②非營養(yǎng)非毒性元素（中性元素），包括AI，B，Ni，Sn等。③非營養(yǎng)有毒性元素，包括Hg，Pb，As、Cd和Sb等。,礦物質(zhì)攝入后與水一起吸收，人體礦物質(zhì)的總量不超過體重的4~5%,但卻是機(jī)體不可缺少的成分。,（二）礦物質(zhì)的功能 1.機(jī)體的重組成成分 體內(nèi)的礦物質(zhì)主要存在于骨骼中并起著維持骨骼剛性的作用，它集中了99%的鈣與大量的磷和鎂。硫和磷還是蛋白質(zhì)的組成成分，細(xì)胞中普遍含有鉀，體液中普遍含有鈉。,2.維持體液滲透壓與機(jī)體的酸堿平衡 礦物質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞建液的重要成分，它們和蛋白質(zhì)共同存在，維持著個(gè)組織的滲透壓。此外，礦物質(zhì)中由酸性、堿性離子的適當(dāng)配合，和碳酸鹽、磷酸鹽，以及蛋白質(zhì)組成一定的緩沖體系，可維持機(jī)體的酸堿平衡。,3.維持神經(jīng)、肌肉的興奮性 組織液中礦物質(zhì)，特別是具有一定比例的K+、Na+、Ca2+ 、Mg2+等離子對(duì)保持神經(jīng)、肌肉的興奮性、細(xì)胞的通透性，以及所有細(xì)胞的正常功能有很重要的作用。,4.具有機(jī)體的某些特殊生理功能 某些礦物質(zhì)元素對(duì)機(jī)體的特殊生理功能有重要的作用。,5.改善食品的感官性狀與營養(yǎng)價(jià)值 礦物質(zhì)中有很多是食品添加劑，它們對(duì)改善食品的感官質(zhì)量和營養(yǎng)價(jià)值具有很重要的意義。,（三）、礦物質(zhì)在食品中存在的形式 礦物質(zhì)在食品中大多數(shù)是以無機(jī)鹽的形式存在的。一價(jià)元素都成為可溶性鹽，大部分解離成離子的形式，如陽離子K＋，Na+,陰離子Cl-,SO42-等。多價(jià)元素則以離子、不溶性鹽和膠體溶液形成動(dòng)態(tài)平衡而存在。,金屬離子多以鰲合物形式存在于食品中。鰲合物形成的特點(diǎn)是配位體至少提供兩個(gè)配位原子與中心金屬離子形成配位鍵，配位體與中心金屬離子多形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在鰲合物中常見的配位原子是O、S、N、P等原子。,（四）礦物質(zhì)的生理酸堿性反應(yīng) 酸性食品 Acid Food：含有非金屬元素磷、硫、氯較多的食物，在體內(nèi)氧化后生成帶陰離子的酸根如PO43-，Cl-，SO42-等，需要堿性物質(zhì)去中和，故在生理上稱為酸性食品，如肉，魚，禽，蛋以及糧谷類。,堿性食品 Alkaline Food ：含有金屬元素鉀、鈉、鈣、鎂較多的食物，在體內(nèi)氧化成帶陽離子的堿性氧化物，故在生理上稱為堿性食品，如果蔬，豆類等。,二、礦物質(zhì)對(duì)食品性狀的影響,（一）礦物質(zhì)對(duì)乳和乳制品性狀的影響 牛乳中含礦物質(zhì)0.7%~0.75%,含量受到來源、飼料等因素的影響。 乳中鉀的含量較鈉高3倍。鉀大部分是以氯化物、磷酸鹽及檸檬酸鹽，呈可溶性狀態(tài)存在。鈣、鎂則以酪蛋白、磷酸和檸檬酸結(jié)合，一部分呈膠體狀態(tài)，一部分呈溶解狀態(tài)存在。,牛乳中鈣含量很豐富，其2/3形成酪蛋白酸鈣、磷酸鈣及檸檬酸鈣呈膠體狀態(tài)，其余1/3為可溶性鈣。,在干酪的生產(chǎn)中，鈣和磷酸根起著重要的功能作用。在凝乳前添加鈣可縮短凝塊時(shí)間。鈣含量低的凝乳較脆，鈣含量高的干酪更富有彈性。,牛乳中礦物鹽，對(duì)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性起重要的影響作用。牛乳中酪蛋白對(duì)體系的二價(jià)陽離子變化很敏感。鈣和鎂離子的濃度變化對(duì)于確定酪蛋白粒子穩(wěn)定性有重要意義。,（二）礦物質(zhì)對(duì)肉及肉制品性狀的影響 肉中礦物質(zhì)的含量一般為0.8%~1.2%。礦物元素是畜禽不可缺少的營養(yǎng)元素，對(duì)畜禽肉質(zhì)有著重要的影響。,研究表明，在動(dòng)物肌肉中注射鈣，可加速肌肉的嫩化過程，提高肌肉的嫩度。 鈣主要是通過一類鈣依賴蛋白酶而發(fā)揮對(duì)肉的嫩化作用。鈣依賴蛋白酶是一類巰基內(nèi)切酶，它的主要作用是減少細(xì)胞的骨架。鈣依賴蛋白酶的活性越大，肉的嫩度也就越大。,鎂與脂質(zhì)過氧化關(guān)系密切，有對(duì)抗自由基過氧化損傷的作用 。 研究表明鎂的抗脂質(zhì)氧化可能存在4種機(jī)制：（1）鎂可能通過影響細(xì)胞膜的功能而發(fā)揮作用。細(xì)胞膜表面有許多鎂和鈣離子結(jié)合位點(diǎn)，因此，鎂可能起穩(wěn)定脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)的作用。當(dāng)鎂缺乏時(shí)，細(xì)胞膜上的鎂離子結(jié)合位點(diǎn)易被鐵離子占據(jù)，細(xì)胞膜上形成錯(cuò)位鐵，就會(huì)發(fā)生膜功能的紊亂，提高自由基產(chǎn)生的催化反應(yīng)速度。,（2）可能是由于鎂對(duì)體內(nèi)抗氧化物質(zhì)的影響。有研究發(fā)現(xiàn)，鎂是紅細(xì)胞中谷胱甘肽合成及其生物合成所需ATP的輔助因子，缺鎂可影響谷甘胱甘肽的合成。此外鎂還可維持谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性。,（3）鎂可能作為鈣的拮抗劑，減少由于細(xì)胞內(nèi)鈣超載而導(dǎo)致的氧自由基的產(chǎn)生。 （4）鎂還可能通過維持線粒體的完整性而影響自由基的產(chǎn)生。,PSE肉顏色蒼白，質(zhì)地柔軟，有大量水分滲出，是一種劣質(zhì)豬肉。其形成原因是屠宰應(yīng)激使敏感豬高度興奮和狂躁，胴體糖原酵解加強(qiáng)，產(chǎn)生過量乳酸，使肌肉pH大幅下降，導(dǎo)致肌肉變性。許多研究發(fā)現(xiàn)，鎂可減輕應(yīng)激對(duì)豬的影響，降低PSE肉的發(fā)生率。,pale，soft and exudative muscle 受到應(yīng)激反應(yīng)的豬屠宰后產(chǎn)生色澤蒼白、灰白或粉紅、質(zhì)地軟和肉汁滲出的肉。,Dsouza等（1998）報(bào)道，在宰前5天期間向飼糧中添加 1.3或 2.3g／kg鎂（天冬氨酸鎂），降低了血漿中的去甲腎上腺素濃度以及宰后5分鐘和40分鐘肌肉內(nèi)的乳酸濃度，提高了肌肉的pH值，減少了肌肉的滴水損失，減少了PSE肉的發(fā)生。,鎂減少PSE肉發(fā)生的生化作用機(jī)理為:動(dòng)物遇到應(yīng)激時(shí)，應(yīng)激信號(hào)通過腦中樞刺激促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）的產(chǎn)生，從而促進(jìn)腎上腺素和去甲腎上腺素（合稱兒茶酚胺類激素）的釋放。鎂能抑制ACTH從腦垂體的釋放，抑制腎上腺素從腎上腺髓質(zhì)的釋放，減少糖原損耗。,硒是動(dòng)物必需的微量元素，是體內(nèi)磷脂過氧化氫谷胱甘肽過氧化物酶（PHGPX）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH－PX）的重要組成成分，能清除細(xì)胞內(nèi)形成的過氧化物。,維生素E位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，可阻斷膜上已形成的過氧化物。兩者相互補(bǔ)充和協(xié)作，共同維護(hù)細(xì)胞內(nèi)氧化還原體系的平衡。有研究表明，飼糧中添加硒可增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力，有效保護(hù)了貯存過程中的肉品質(zhì)量。,鐵是血紅蛋白和肌紅蛋白的重要組成成分，對(duì)肉色的形成有決定性作用 。,在肉類組織中，粒子平衡對(duì)肉的保水性起主要作用，而肉的保水性對(duì)肉的滋味、組織狀態(tài)等都有十分重要的關(guān)系，其大小還直接關(guān)系到肉類制品的質(zhì)地、風(fēng)味、組織狀態(tài)、產(chǎn)品得率等。,在pH值接近中性或低于中性（pH 5.5）時(shí)，即在肌動(dòng)球蛋白等電點(diǎn)范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)多帶電荷降低到最低值，如添加酸性鹽或堿性鹽，則蛋白質(zhì)交聯(lián)鍵將發(fā)生斷裂，電荷排斥能力增大，蛋白質(zhì)失掉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因而造成等多的水與蛋白質(zhì)以氫鍵結(jié)合。,在肉制品加工中常添加三聚磷酸鈉或焦磷酸鈉等磷酸鹽，以增加肉的保水性，同時(shí)還可以防止脂肪酸敗。,磷酸鹽能提高肉類保水性的機(jī)理： (l)改變?nèi)庵械膒H值 成熟肉的pH值一般在5.7左右，接近肉中蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，因此肉的保水性極差。而多聚磷酸鹽是一種具有緩沖作用的堿性物質(zhì)，加到肉中后，能使肉中的pH值向堿性方向偏移至7.2~7.6，在這種情況下，肌肉中的肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白在離開等電點(diǎn)（pH值為5.4）而發(fā)生溶解，因而提高了肉的持水性 。,(2)提高了肌球蛋白溶解度 多聚磷酸鹽是具有多價(jià)陰離子的化合物，在較低的濃度下，有較高的離子強(qiáng)度。肌球蛋白在一定離子強(qiáng)度范圍內(nèi)，溶解性增大，成為溶膠狀態(tài)，從而提高了持水性。,(3)磷酸鹽中的聚磷酸鹽可使肌肉蛋白質(zhì)的肌動(dòng)球蛋白分離為肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白，從而使大量蛋白質(zhì)的分散粒子因強(qiáng)有力的界面作用，成為肉中脂肪的乳化劑,使脂肪在肉中保持分散狀態(tài)。此外，聚磷酸鹽能改善蛋白質(zhì)的溶解性，在蛋白質(zhì)加熱變性時(shí)，能和水包在一起凝固，增強(qiáng)肉的保水性。,(4)聚磷酸鹽有除去與肌肉蛋白質(zhì)結(jié)合的鈣和鎂等堿土金屬的作用，從而能增強(qiáng)蛋白質(zhì)親水基的數(shù)量，使肉的保水性增強(qiáng)。磷酸鹽中以聚磷酸鹽即焦磷酸鹽的保水性最好，其次是三聚磷酸鈉、四聚磷酸鈉。,生產(chǎn)中常使用幾種磷酸鹽的混合物，磷酸鹽的添加量一般在0.1%～0.3%范圍，添加磷酸鹽會(huì)影響肉的色澤，并且過量使用有損風(fēng)味。,在肉制品中經(jīng)常使用的磷酸鹽類有焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等，統(tǒng)稱為多聚磷酸鹽。多聚磷酸鹽的種類很多，但與肉制品加工有關(guān)的主要有三種。,焦磷酸鈉：溶于水，不溶于乙醇，1%的焦磷酸鈉溶液的pH值為10。有吸濕性，所以需要保存在密閉容器內(nèi)。在肉品加工中是常用的保水劑之一。最大使用量為0.0025%。多與三聚磷酸鈉混用。,六偏磷酸鈉：易溶于水，吸濕性大，在潮濕空氣中會(huì)逐漸變成黏稠狀液體。具有使蛋白質(zhì)凝固作用，對(duì)金屬離子螯合力、緩沖作用、分散作用很強(qiáng)。常用作品質(zhì)改良劑、pH值調(diào)節(jié)劑、黏結(jié)劑等，在肉類罐頭中可使脂肪乳化，保持質(zhì)地均勻，可提高持水性，防止肉中脂肪變質(zhì)。,三聚磷酸鈉 ：易溶于水，1%水溶液的pH值為9.5。是肉品加工中常用的保水劑之一，具有很強(qiáng)的黏著作用，還可防止肉制品變色、變質(zhì)、分散的作用，對(duì)脂肪也有很強(qiáng)的乳化性。添加三聚磷酸鈉的肉制品，加熱后水分流失少，成品形成完整、色澤好、肉質(zhì)柔嫩，容易切片，切面有光澤，是應(yīng)用最多的一種磷酸鹽。,食鹽的保水作用 食鹽能使肉的保水作用增強(qiáng)。Na+和Cl-與肉蛋白質(zhì)結(jié)合，在一定的條件下蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)發(fā)生松弛，使肉的保水性增強(qiáng)。,此外，食鹽腌肉使肉的離子強(qiáng)度提高，肌纖維蛋白質(zhì)數(shù)量增多，在這些纖維狀肌肉蛋白質(zhì)加熱變性的情況下，將水分或脂肪包裹起來凝固，使肉的保水性提高。,肉在腌制時(shí)由于吸收腌制液中的水分和鹽分而發(fā)生膨脹。對(duì)膨脹影響較大的是pH、腌制液中鹽的濃度、肉量與腌制液的比例等。肉的pH越高膨潤度越大;鹽水濃度在8%～10%左右時(shí)膨潤度最大。,（三）礦物質(zhì)對(duì)果蔬及其制品性狀的影響 果蔬中含有各種礦物質(zhì)。 仁果類：0.33%~0.78 核果類：0.44%~2.2% 礦物質(zhì)中部分呈硫酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、硼酸鹽和有機(jī)酸鹽狀態(tài)存在；部分則以有機(jī)物質(zhì)的成分存在，如蛋白質(zhì)中的硫和磷，葉綠素中的鎂。,1.果蔬硬化處理 果膠物質(zhì)可與鈣鹽、鋁鹽生成不溶性鹽，故鈣鹽、鋁鹽具有硬化保脆作用。,2.果蔬的顏色變化 酶促褐變 葉綠素變化,三、加工方法對(duì)微量元素的影響,微量元素不會(huì)因酸堿處理，接觸空氣、 氧氣或光線等情況而損失，但加工方法會(huì)影響到食物礦物質(zhì)的含量和可利用性。 （一）、磨粉對(duì)微量元素的影響 小麥磨成粉時(shí)由于去除了胚芽和外面的麥麩層而導(dǎo)致礦物質(zhì)的損失。,（二）、加工對(duì)大米和蔗糖中微量元素的影響 加工精度愈高，大米和蔗糖中的微量元素?fù)p失愈多： 精碾大米損失75%的鉻和鋅；錳、銅和鈷損失26%～45%； 同白砂糖相比，粗糖和廢糖蜜是微量元素更好的來源。,（三）、加工對(duì)大豆微量元素的影響 大豆在加工過程中不會(huì)損失大量的微量元素，而且某些微量元素如鐵、鋅、硒等可 得到濃縮： 因?yàn)榇蠖沟鞍踪|(zhì)經(jīng)過深度加工后提高了蛋白質(zhì)的含量，這些礦物成分可能結(jié)合在蛋白質(zhì)分子上。,（四）漂燙對(duì)食品中礦物質(zhì)的影響 食品在漂燙或蒸煮時(shí)，若與水接觸，則食品中的礦物質(zhì)損失很大，主要是因?yàn)槠癄C后瀝濾的緣故。,（五）加工用水和設(shè)備對(duì)礦物質(zhì)含量的影響 食品中的礦物質(zhì)含量，還受生產(chǎn)用水以及生產(chǎn)設(shè)備的影響。,四、影響礦物質(zhì)生物有效性的因素,礦物質(zhì)的物理化學(xué)形態(tài) ：如Fe3+難溶，不利吸收，而Fe2+易于吸收；在消化道中呈溶解狀態(tài)的礦物質(zhì)才能被吸收,礦物質(zhì)與其他營養(yǎng)素的相互作用：如Fe、Mn對(duì)Co的吸收有抑制作用；乳酸促進(jìn)鈣的吸收 螯合作用：多酚可與Fe,Cu等螯合，利于其吸收，肽，糖，核酸等也可以與礦物質(zhì)形成配合物而利于其吸收,加工方法：如磨得細(xì)可提高難溶元素的生物有效性；面粉發(fā)酵后生物有效性提高30-35%。 食物的可消化性：如麩皮、米糠中含很多Fe，Zn，但這些物質(zhì)的可消化性很差，因而不能利用。 生理狀態(tài) 年齡,The End! 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