食品生物化學(xué)第一章水礦物質(zhì)

食品生物化學(xué)第一章水礦物質(zhì)

第一節(jié)水分與水分活度★

在生物體中,不同門類,同一門類的不同個體,同一個體的不同生長階段、不同組織器官，含水量是不相同的。一、水在生物體內(nèi)的含量★

大多數(shù)生物體含水量為70-80%，動物肌肉、肝、腎、腦血液70-80%，皮膚60-70%，骨骼中12-15%；植物營養(yǎng)器官含水量70-80%，繁殖器官12-15%。第2頁,共37頁，2024年2月25日，星期天水的生理作用※水是機體細(xì)胞的一種主要結(jié)構(gòu)物質(zhì)。如:所有組織都含水，如血液含水高達97%，肌肉72%，脂肪20-35%，骨骼25%，堅硬的牙齒也有10%的水分。1.水是機體的主要組成成分第3頁,共37頁，2024年2月25日，星期天水的生理作用▲水溶解力強，許多物質(zhì)都能溶于水，并解離為離子狀態(tài)，發(fā)揮重要的生理功能。不溶于水的蛋白質(zhì)、脂肪分子可懸浮水中形成膠體或乳融液，便于機體消化吸收和利用。▲沒有水就無法維持血液循環(huán)、呼吸、消化、吸收、分泌、排泄等生理活動，體內(nèi)新陳代謝也無法進行。2.水是一切化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)第4頁,共37頁，2024年2月25日，星期天水的生理作用▲水還是體內(nèi)輸送養(yǎng)料和排泄廢物的媒介。3.水是體內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)妮d體第5頁,共37頁，2024年2月25日，星期天水的生理作用▲水比熱容高，體內(nèi)產(chǎn)熱量增多或減少時不致引起體溫太大波動；當(dāng)外界氣溫升高或體內(nèi)生熱過多時，水的蒸發(fā)可使皮膚散熱?！茄褐饕煞郑赏ㄟ^血液循環(huán)把物質(zhì)代謝產(chǎn)生的熱迅速均勻地分布到全身各處。4.調(diào)節(jié)體溫第6頁,共37頁，2024年2月25日，星期天水的生理作用▲水的黏度小,可使摩擦面潤滑,減少損傷?！虧櫰つw（柔軟性、伸縮性）、淚液（防眼球干燥）、唾液及消化液（咽部潤滑、胃腸消化）及人體關(guān)節(jié)部位，都是相應(yīng)器官的潤滑劑。5.潤滑作用第7頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、食品中水分的狀態(tài)與分類游離態(tài)：存在于細(xì)胞質(zhì)、膜、間隙、循環(huán)液中動物的血漿、淋巴和尿液、植物的導(dǎo)管和細(xì)胞內(nèi)液泡中的水分，可以自由流動。水合態(tài)：水分子和含氧或含氮活性基以氫鍵結(jié)合，淀粉、蛋白質(zhì)。毛細(xì)管水：吸收于細(xì)微的纖維與薄膜中，不能自由流動，也稱不可移動水，動物皮膚、植物仙人掌。表面吸附態(tài)：固體表面暴露于含水空氣中，水分處于吸附態(tài)。第8頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、食品中水分的分類自由水(游離水)：以毛細(xì)管力聯(lián)系著的水稱為自由水(或游離水)。易結(jié)冰，起溶劑的作用。結(jié)合水（束縛水）：生物體中以氫鍵結(jié)合力結(jié)合著，難分離。不易結(jié)冰（冰點約為-40℃），不能作為溶質(zhì)的溶劑。第9頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三、水分活度1定義:

水分活度(wateractivity)是指食品中水的蒸汽壓(P)與同一溫度下純水的蒸汽壓(P0)的比值,可用下式表示:

Aw=P/P0=ERH/100(ERH—平衡相對濕度)

對純水而言，其P與P0值相等，Aw為1。對食品而言，P值水于P0，Aw小于1。

第一節(jié)水的存在與水分活度第10頁,共37頁，2024年2月25日，星期天圖１－１含水量與Aw的關(guān)系A(chǔ)w200.20.40.60.81.04060801000含水量％2水分活度與食品含水量的關(guān)系第11頁,共37頁，2024年2月25日，星期天等溫吸濕線：是指在恒定溫度下表示食品水分活度與含水量關(guān)系的曲線。

在等溫吸濕線中低水分含量范圍內(nèi)含水量稍增加就會導(dǎo)致水分活度的大幅度增加，把低水分含量區(qū)域內(nèi)的曲線放大，呈一反S形曲線。第12頁,共37頁，2024年2月25日，星期天食品的等溫吸濕線與溫度有關(guān)，由于水分活度隨溫度的升高而增大，所以同一食品在不同溫度下具有不同的等溫吸濕線。第13頁,共37頁，2024年2月25日，星期天水分活度對微生物生長繁殖的影響★食品中各種微生物的生長繁殖是由其水分活度而不是由其含水量所決定的★當(dāng)AW低于某種微生物生長所需的最低AW時，這種微生物就不能生長★不同微生物生長都有其適宜的水分活度范圍，其中細(xì)菌對低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌敏感性最差（見第8頁表1-1）3.水分活度與食品的穩(wěn)定性第14頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3、水分活度對酶促反應(yīng)的影響★當(dāng)AW小于0.80時,大部分酶會失活(如酚氧化酶、過氧化物酶、淀粉酶等）,但有少部分酶即使AW在0.1-0.3范圍內(nèi),仍能保持較強活力(如脂肪氧化酶)★酶促反應(yīng)速率還與酶能否與食品接觸有關(guān)反應(yīng)速度二、水分活度與食品的穩(wěn)定性0.20.40.60.8Aw第15頁,共37頁，2024年2月25日，星期天水分活度對食品中非酶促化學(xué)變化的影響

AW在0.7-0.9時，脂類的氧化、美拉德反應(yīng)、維生素分解等速率都達到最大，這時食品變質(zhì)受化學(xué)變化的影響增大，當(dāng)ＡＷ大于0.9時，食品變質(zhì)主要受微生物和酶的作用影響。

00.20.40.60.800.20.40.60.8第16頁,共37頁，2024年2月25日，星期天幾類重要反應(yīng)的速度與水分活度的關(guān)系水分活度與食品的穩(wěn)定性第17頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3.水分活度與食品的穩(wěn)定性水分活度對食品質(zhì)構(gòu)的影晌★水分活度對干燥和半干燥食品的質(zhì)構(gòu)影響較大．當(dāng)AW從0.2-0.3增加到0.65時，大多數(shù)干燥食品的硬度及黏性增加★對于干燥食品AW在0.3-0.5保持理想性質(zhì)有利★對于含水較多的食品,其AW大于空氣的相對濕度，保存時需要防止水分蒸發(fā)第18頁,共37頁，2024年2月25日，星期天▲由攝入的食物中獲?。孩僖后w食物每天飲水的多少與氣候、勞動、各種生理狀況以及個人的生活習(xí)慣有很大關(guān)系，一般約1200ml.②固態(tài)食物各種固體食物含水量不同，一般每天從固體或半固體食物中攝取的水最多約為1000ml.人體內(nèi)水的平衡1、人體水分供給來源

第19頁,共37頁，2024年2月25日，星期天▲由機體的代謝過程中獲取在機體的代謝過程中，碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)的最終氧化產(chǎn)物之一就是水。這種水，也被稱為代謝水或氧化水。一般正常成人每日大約可產(chǎn)生300ml。人體內(nèi)水的平衡1、人體水分供給來源

第20頁,共37頁，2024年2月25日，星期天★每日以各種方式排出的水分約2000～2500ml?！鴱钠つw的排出：通過蒸發(fā)和汗腺分泌，每日由皮膚排出的水分，大約為500ml?！鴱姆蔚呐懦觯阂话銧顟B(tài)時，成人每天呼吸，失水約350ml?！鴱南赖呐懦觯涸谡Ｇ闆r下，每日有150ml的水隨糞便排出。▲從腎臟的排出：成人每日排尿量大約1000-2000ml。2、人體水分的排出：人體內(nèi)水的平衡第21頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3、人體水平衡的原則：★在正常情況下，水的攝入與水的排出，在機體內(nèi)應(yīng)大致相等，即水的平衡值趨于零。來源體積/ml占整個來源的量%排泌體積/ml占總排泌的量%液體食物固態(tài)食物生物氧化12001000300484012尿呼氣汗糞便14005005001005620204合計2500100合計2500100表1-2成年人體內(nèi)每日大約的水平衡人體內(nèi)水的平衡第22頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第23頁,共37頁，2024年2月25日，星期天

第二節(jié)礦物質(zhì)概述▲構(gòu)成生物體的元素已知有50多種，除碳、氫、氧、氮4種元素是以有機化合物及水分的形式存在外，其余元素統(tǒng)稱為礦物質(zhì)元素，簡稱礦物質(zhì)或灰分。▲體內(nèi)無法合成礦物質(zhì)，且每天都有丟失，必須通過膳食進行補充。第24頁,共37頁，2024年2月25日，星期天一、礦物質(zhì)的分類★根據(jù)礦物質(zhì)元素在生物體內(nèi)的含量通常分為兩類：常量元素(或大量元素)（含量在0.01%以上的如：CaKNaPSCl等）微量元素（含量低于0.01%的，目前已知有20種礦物質(zhì)元素是人和動物的營養(yǎng)所必需的，即FeZnCuIMnMoCoSeCrNiSnSiFV)第25頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、礦物質(zhì)的存在★礦物質(zhì)在食品中大多數(shù)是以無機鹽的形式存在的,一價元素都是可溶性鹽,都能離解成離子的形式,如K+、Na+、Cl-

等；多價元素則以離子、不溶性鹽、膠體溶液的形式形成動態(tài)平衡而存在；★金屬離子尤其是過渡元素是以螯合物（配位化合物）形式存在于食品中．第26頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三、礦物質(zhì)的酸堿性★成酸食物（生理酸性食物）：是指在體內(nèi)代謝后可形成帶陰離子的酸根的食物．★成酸食物含非金屬元素較多，如F、S、P等?！锿ǔ８缓鞍踪|(zhì)、脂肪及糖類的食品多為成酸食品。如谷類、肉類、魚貝類、蛋類、黃油及干酪等。第27頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三、礦物質(zhì)的酸堿性★成堿食品（生理堿性食品）：指在人體內(nèi)代謝后可形成帶陽離子的堿性氧化物的食物。★成堿食物含金屬元素較多，如Na、K、Ca、Mg等?！锍蓧A食物主要有蔬菜、水果、薯類、大豆、牛奶等。第28頁,共37頁，2024年2月25日，星期天四、礦物質(zhì)的生理功能★構(gòu)成機體組織。★維持組織細(xì)胞的滲透壓?！锞S持體液酸堿平衡。★

Na、K、Ca、Mg是維持神經(jīng)肌肉興奮性和細(xì)胞膜通透性的必要條件。★某些無機離子是酶系的激活劑或組成成分。★一些無機鹽是某些具有特殊生理功能物質(zhì)的成分。例如:鈣------凝血酶的活化劑、鋅----多種酶的組成成份例如:碘--甲狀腺素、鐵--血紅蛋白、鈷—維生素B12、硒—谷胱甘肽過氧化物酶第29頁,共37頁，2024年2月25日，星期天五、重要的礦物質(zhì)1、鈣★存在與分布：總含量約為1200g，占體重的1.5%-2.0%,其中99%存在于骨骼和牙齒中，其余1%存在于軟組織、細(xì)胞外液及血液中，主要以化合態(tài)存在?！锸澄飦碓矗号Ｄ蹋G葉蔬菜，肉類，豆類，水產(chǎn)品等。第30頁,共37頁，2024年2月25日，星期天神經(jīng)緊張，煩噪、易怒失眠肌肉緊張、痙攣抽搐骨質(zhì)疏松癥鈣的缺乏癥第31頁,共37頁，2024年2月25日，星期天嬰幼兒：易驚，盜汗，囟門閉合遲緩出牙遲緩，枕禿方顱，雞胸，O形腿青少年：厭食，體弱，易疲勞，齬齒，生長遲緩，佝僂病女性：腰酸腿痛關(guān)節(jié)疼，情緒波動，暴躁易怒，精神緊張，痛經(jīng)老人：食欲不振，情緒淡漠，便秘，關(guān)節(jié)痛，皮膚瘙癢，心血管病，老年癡呆癥各特殊人群鈣缺乏常見癥狀第32頁,共37頁，2024年2月25日，星期天2、鎂★存在與分布：人體內(nèi)70%的鎂存在于骨骼及牙齒中,成磷酸鎂態(tài)存在,其余分布在軟組織與體液中,是細(xì)胞中主要陽離子之一。是許多酶的激活劑?！锶辨V有情緒不安、易激動、手足抽搐；長期缺鎂使骨質(zhì)變脆，牙齒生長不良?！锸澄飦碓矗簭V泛分布于植物中,肉和臟器中也富含鎂。第33頁,共37頁，2024年2月25日，星期天3、磷★正常人機體內(nèi)含磷總量為600-900g,其中約有85%的磷以磷酸鹽形式與鈣一起存在于骨骼和牙齒中,其余的則以有機磷化合物形式存在于細(xì)胞中?！锪拙哂袇⑴c機體能量代謝,參與酶的組成,維持體液酸堿平衡等重要功能?！锸澄飦碓矗喝榧叭橹破?肉類,魚類,蛋黃