Chapter 8 Minerals,李巨秀,一、食品中的礦物質,（一）礦物質的種類 除去C、H、O、N四種構成水分 和有機物質的元素以外，其他元素統(tǒng)稱為礦物質成分。,礦物質按含量分成兩類：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：必須營養(yǎng)元素，其中包括 Fe,Cu,I,Co,Mn和Zn等。非營養(yǎng)非毒性元素（中性元素），包括AI，B，Ni，Sn等。非營養(yǎng)有毒性元素，包括Hg，Pb，As、Cd和Sb等。,礦物質攝入后與水一起吸收，人體礦物質的總量不超過體重的45%,但卻是機體不可缺少的成分。,（二）礦物質的功能 1.機體的重組成成分 體內的礦物質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。硫和磷還是蛋白質的組成成分，細胞中普遍含有鉀，體液中普遍含有鈉。,2.維持體液滲透壓與機體的酸堿平衡 礦物質是細胞內液和細胞建液的重要成分，它們和蛋白質共同存在，維持著個組織的滲透壓。此外，礦物質中由酸性、堿性離子的適當配合，和碳酸鹽、磷酸鹽，以及蛋白質組成一定的緩沖體系，可維持機體的酸堿平衡。,3.維持神經、肌肉的興奮性 組織液中礦物質，特別是具有一定比例的K+、Na+、Ca2+ 、Mg2+等離子對保持神經、肌肉的興奮性、細胞的通透性，以及所有細胞的正常功能有很重要的作用。,4.具有機體的某些特殊生理功能 某些礦物質元素對機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)價值 礦物質中有很多是食品添加劑，它們對改善食品的感官質量和營養(yǎng)價值具有很重要的意義。,（三）、礦物質在食品中存在的形式 礦物質在食品中大多數(shù)是以無機鹽的形式存在的。一價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。多價元素則以離子、不溶性鹽和膠體溶液形成動態(tài)平衡而存在。,金屬離子多以鰲合物形式存在于食品中。鰲合物形成的特點是配位體至少提供兩個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)狀結構。在鰲合物中常見的配位原子是O、S、N、P等原子。,（四）礦物質的生理酸堿性反應 酸性食品 Acid Food：含有非金屬元素磷、硫、氯較多的食物，在體內氧化后生成帶陰離子的酸根如PO43-，Cl-，SO42-等，需要堿性物質去中和，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、礦物質對食品性狀的影響,（一）礦物質對乳和乳制品性狀的影響 牛乳中含礦物質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，對蛋白質穩(wěn)定性起重要的影響作用。牛乳中酪蛋白對體系的二價陽離子變化很敏感。鈣和鎂離子的濃度變化對于確定酪蛋白粒子穩(wěn)定性有重要意義。,（二）礦物質對肉及肉制品性狀的影響 肉中礦物質的含量一般為0.8%1.2%。礦物元素是畜禽不可缺少的營養(yǎng)元素，對畜禽肉質有著重要的影響。,研究表明，在動物肌肉中注射鈣，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)揮對肉的嫩化作用。鈣依賴蛋白酶是一類巰基內切酶，它的主要作用是減少細胞的骨架。鈣依賴蛋白酶的活性越大，肉的嫩度也就越大。,鎂與脂質過氧化關系密切，有對抗自由基過氧化損傷的作用 。 研究表明鎂的抗脂質氧化可能存在4種機制：（1）鎂可能通過影響細胞膜的功能而發(fā)揮作用。細胞膜表面有許多鎂和鈣離子結合位點，因此，鎂可能起穩(wěn)定脂質雙層結構的作用。當鎂缺乏時，細胞膜上的鎂離子結合位點易被鐵離子占據(jù)，細胞膜上形成錯位鐵，就會發(fā)生膜功能的紊亂，提高自由基產生的催化反應速度。,（2）可能是由于鎂對體內抗氧化物質的影響。有研究發(fā)現(xiàn)，鎂是紅細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，減少由于細胞內鈣超載而導致的氧自由基的產生。 （4）鎂還可能通過維持線粒體的完整性而影響自由基的產生。,PSE肉顏色蒼白，質地柔軟，有大量水分滲出，是一種劣質豬肉。其形成原因是屠宰應激使敏感豬高度興奮和狂躁，胴體糖原酵解加強，產生過量乳酸，使肌肉pH大幅下降，導致肌肉變性。許多研究發(fā)現(xiàn)，鎂可減輕應激對豬的影響，降低PSE肉的發(fā)生率。,pale，soft and exudative muscle 受到應激反應的豬屠宰后產生色澤蒼白、灰白或粉紅、質地軟和肉汁滲出的肉。,Dsouza等（1998）報道，在宰前5天期間向飼糧中添加 1.3或 2.3gkg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)生的生化作用機理為:動物遇到應激時，應激信號通過腦中樞刺激促腎上腺皮質激素（ACTH）的產生，從而促進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的釋放，減少糖原損耗。,硒是動物必需的微量元素，是體內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（GSHPX）的重要組成成分，能清除細胞內形成的過氧化物。,維生素E位于細胞膜內側，可阻斷膜上已形成的過氧化物。兩者相互補充和協(xié)作，共同維護細胞內氧化還原體系的平衡。有研究表明，飼糧中添加硒可增強機體抗氧化能力，有效保護了貯存過程中的肉品質量。,鐵是血紅蛋白和肌紅蛋白的重要組成成分，對肉色的形成有決定性作用 。,在肉類組織中，粒子平衡對肉的保水性起主要作用，而肉的保水性對肉的滋味、組織狀態(tài)等都有十分重要的關系，其大小還直接關系到肉類制品的質地、風味、組織狀態(tài)、產品得率等。,在pH值接近中性或低于中性（pH 5.5）時，即在肌動球蛋白等電點范圍內，蛋白質多帶電荷降低到最低值，如添加酸性鹽或堿性鹽，則蛋白質交聯(lián)鍵將發(fā)生斷裂，電荷排斥能力增大，蛋白質失掉網(wǎng)狀結構，因而造成等多的水與蛋白質以氫鍵結合。,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，同時還可以防止脂肪酸敗。,磷酸鹽能提高肉類保水性的機理： (l)改變肉中的pH值 成熟肉的pH值一般在5.7左右，接近肉中蛋白質的等電點，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，加到肉中后，能使肉中的pH值向堿性方向偏移至7.27.6，在這種情況下，肌肉中的肌球蛋白和肌動蛋白在離開等電點（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陰離子的化合物，在較低的濃度下，有較高的離子強度。肌球蛋白在一定離子強度范圍內，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的肌動球蛋白分離為肌球蛋白、肌動蛋白，從而使大量蛋白質的分散粒子因強有力的界面作用，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的溶解性，在蛋白質加熱變性時，能和水包在一起凝固，增強肉的保水性。,(4)聚磷酸鹽有除去與肌肉蛋白質結合的鈣和鎂等堿土金屬的作用，從而能增強蛋白質親水基的數(shù)量，使肉的保水性增強。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，添加磷酸鹽會影響肉的色澤，并且過量使用有損風味。,在肉制品中經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。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，在潮濕空氣中會逐漸變成黏稠狀液體。具有使蛋白質凝固作用，對金屬離子螯合力、緩沖作用、分散作用很強。常用作品質改良劑、pH值調節(jié)劑、黏結劑等，在肉類罐頭中可使脂肪乳化，保持質地均勻，可提高持水性，防止肉中脂肪變質。,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，具有很強的黏著作用，還可防止肉制品變色、變質、分散的作用，對脂肪也有很強的乳化性。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、肉質柔嫩，容易切片，切面有光澤，是應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。Na+和Cl-與肉蛋白質結合，在一定的條件下蛋白質立體結構發(fā)生松弛，使肉的保水性增強。,此外，食鹽腌肉使肉的離子強度提高，肌纖維蛋白質數(shù)量增多，在這些纖維狀肌肉蛋白質加熱變性的情況下，將水分或脂肪包裹起來凝固，使肉的保水性提高。,肉在腌制時由于吸收腌制液中的水分和鹽分而發(fā)生膨脹。對膨脹影響較大的是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%左右時膨潤度最大。,（三）礦物質對果蔬及其制品性狀的影響 果蔬中含有各種礦物質。 仁果類：0.33%0.78 核果類：0.44%2.2% 礦物質中部分呈硫酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、硼酸鹽和有機酸鹽狀態(tài)存在；部分則以有機物質的成分存在，如蛋白質中的硫和磷，葉綠素中的鎂。,1.果蔬硬化處理 果膠物質可與鈣鹽、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、加工方法對微量元素的影響,微量元素不會因酸堿處理，接觸空氣、 氧氣或光線等情況而損失，但加工方法會影響到食物礦物質的含量和可利用性。 （一）、磨粉對微量元素的影響 小麥磨成粉時由于去除了胚芽和外面的麥麩層而導致礦物質的損失。,（二）、加工對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損失愈多： 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）、加工對大豆微量元素的影響 大豆在加工過程中不會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： 因為大豆蛋白質經過深度加工后提高了蛋白質的含量，這些礦物成分可能結合在蛋白質分子上。,（四）漂燙對食品中礦物質的影響 食品在漂燙或蒸煮時，若與水接觸，則食品中的礦物質損失很大，主要是因為漂燙后瀝濾的緣故。,（五）加工用水和設備對礦物質含量的影響 食品中的礦物質含量，還受生產用水以及生產設備的影響。,四、影響礦物質生物有效性的因素,礦物質的物理化學形態(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)的礦物質才能被吸收,礦物質與其他營養(yǎng)素的相互作用：如Fe、Mn對Co的吸收有抑制作用；乳酸促進鈣的吸收 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形成配合物而利于其吸收,加工方法：如磨得細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，但這些物質的可消化性很差，因而不能利用。 生理狀態(tài) 年齡,The End! Thank You for Attending,