食品分析礦物質(zhì)

1、礦質(zhì)元素,成員：駱俊 林梓萌 謝基隆 歐陽岑伊 劉茹萍 彭瑩瑩 周健 高煜 陳德旺 何坤侖,目,錄,7.1,7.2,7.3,7.4,7.5,概述,食品中礦質(zhì)元素的理化性質(zhì),礦質(zhì)元素在食品中的存在狀態(tài)及生物利用率,食品中礦質(zhì)元素含量及其影響,小結(jié)與思考,知識點(diǎn),食品中礦物質(zhì)元素的定義和分類 食品中礦物質(zhì)元素的營養(yǎng)性和有害性 食品中礦物質(zhì)元素的理化性質(zhì) 食品中礦物質(zhì)元素的存在狀態(tài)及其生物利用率 食品中礦物質(zhì)元素的含量的影響因素,本章要點(diǎn)與難點(diǎn),食品中礦物質(zhì)元素的理化性質(zhì) 食品中礦物質(zhì)元素的存在狀態(tài)及其生物利用率 食品加工及貯藏方式對礦物質(zhì)元素的含量的影響,化學(xué)元素的定義與分類,1,食品中礦質(zhì)元素的

2、營養(yǎng)性,2,3,食品中礦質(zhì)元素的有害性,7.1概述,灰化,灰,食品中礦物質(zhì)元素：除去食品中以有機(jī)物形式存在的C、H、O、N之外的無機(jī)元素。,1.化學(xué)元素的定義與分類,常量,微量,體內(nèi)含量0.01%,需要量 100mg/d，體內(nèi)含較多的有Ca、P、S、Na、K、Cl、Mg 等,僅含微量或超微量，有Fe、I、Cu、Zn、Se、Mo、Co、Cr、Mn、F、Ni、Si、Sn、V 等。,根據(jù)人體內(nèi)含量水平和需求量,1.化學(xué)元素的定義與分類,分類,生命必須元素（O、C、H、N、Na等,潛在的有益元素或輔助元素（少有益，多則有害）,有害元素（含量少無益，含量稍多有害）,1.化學(xué)元素的定義與分類,人體內(nèi)存在元

3、素根據(jù)其營養(yǎng)性大致可分為3類,1,許多酶的組成成分或激活劑,Cu是多酚氧化酶的組成成分，Mg、Zn等存在為多種水解酶活性所必須。,2,礦質(zhì)元素是人體諸多組織的構(gòu)成成分,Ca、 P、Mg等是構(gòu)成骨骼、牙齒的主要成分,3,維持細(xì)胞的滲透壓、細(xì)胞膜的通透性、體內(nèi)的酸堿平衡及神經(jīng)傳導(dǎo)等與礦質(zhì)有密切關(guān)系,人體內(nèi)某些成分只有礦質(zhì)元素存在時(shí)才有其功能性。VB12只有Co的存在才有其功能性，血紅素、甲狀腺素的功能分別與Fe和I的存在有密切關(guān)系。,2.食品中礦質(zhì)元素的營養(yǎng)性,4,重金屬元素破壞生物分子活性基團(tuán)中的功能基 (鎘汞等金素元素與酶中Cys殘基的SH結(jié)合，從而破壞SH參與的酶促反應(yīng)，引起中毒） 置換生物

4、分子中必須的金素離子 （鋇取代蛋白激酶中原有的鎂，從而抑制酶的活性） 改變生物大分子構(gòu)象或高級結(jié)構(gòu) （使生物大分子失去原有的生物活性）,3.食品中礦質(zhì)元素的有害性,大量研究表明，任何一種元素都有正反兩方面的效應(yīng)，尤其是微量元素大多存在量效關(guān)系。必需元素雖是人體所必需的，但攝入過多也會(huì)產(chǎn)生有害性。,理化性質(zhì),酸堿性,氧化還原性,微量元素的濃度,5,1,2,3,4,7.2食品中礦物質(zhì)元素的理化性質(zhì),在水溶液中的溶解性,金素離子之間的相互作用及螯合效應(yīng),1.在水溶液中的溶解性,礦物質(zhì)元素的生物利用率和活性取決于它們在水中的溶解性。食品中礦物質(zhì)元素溶解性主要取決于以下三種因素：,很大程度上取決于元素本

5、身的性質(zhì)（A族和A族元素在食品中以游 離的離子形式）,食品的pH（一般來說，pH越低，礦物質(zhì)元素的溶解性越高）,食品的構(gòu)成 （食品中的蛋白質(zhì)，氨基酸等與礦物質(zhì)元素形成不同類型配合物，從而有利于礦物質(zhì)元素的溶解,2.酸堿性,酸和堿可通過改變食品的pH值來影響食品中組分的功能性質(zhì)和穩(wěn)定性,Lewis酸堿理論,Lewis酸:具有接受電子對的空軌道的物質(zhì),Lewis堿:能夠提供電子對的物質(zhì),Lewis酸堿理論可以很好地解釋不同價(jià)態(tài)的同一微量元素 可以形成多種復(fù)合物，參與不同的生化過程，具有不同的營養(yǎng)價(jià)值,3.氧化還原性,示例：食品中的鐵元素存在Fe2+與Fe3+兩種價(jià)態(tài) （Fe2+是生物有效價(jià)態(tài)，而F

6、e3+積累較多時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害性） Fe2+ Fe3+,一定條件,1.食品中的礦物質(zhì)元素常常具有不同的價(jià)態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的氧化還原性質(zhì)。,3.同一元素不同價(jià)態(tài)之間存在著化學(xué)平衡關(guān)系,2.在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)伴隨著電子、質(zhì)子或氧的轉(zhuǎn),綜上所述：價(jià)態(tài)的變化和相互轉(zhuǎn)換的平衡反應(yīng)，不僅可以影響到食品的物理和感官 性質(zhì)，也會(huì)影響到組織和器官中的環(huán)境特性，從而影響其生理功能，表現(xiàn)出營養(yǎng)性或有害性,4.微量元素的濃度,研究表明，微量元素的濃度和存在狀態(tài)將會(huì)影響各種生化反應(yīng)對生命體的作用。 但實(shí)際上確定礦物質(zhì)元素對生命活動(dòng)的作用除與濃度有關(guān)外，還與礦物質(zhì)元素的價(jià)態(tài)、存在形態(tài)、膳食結(jié)構(gòu)等有關(guān)。因此，目前

7、僅用食品中礦物質(zhì)元素含量或濃度來判斷某種礦物質(zhì)元素作用是有其局限性的。,5.金屬離子的相互作用,機(jī)體對金屬離子元素的吸收有時(shí)會(huì)發(fā)生拮抗作用，這可能與它們競爭載體有關(guān)。 如：過多的鐵可以抑制鋅、錳等元素的吸收,金屬的螯合效應(yīng),螯合物：就是由多齒配位體以多個(gè)配位鍵與一個(gè)金屬離子相結(jié)合，在空間上能夠形成以金屬離子為中心的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 食品中許多金屬離子也可與食品的有機(jī)分子呈配位結(jié)合，形成配位化合物或螯合物，且金屬元素所處的配合物狀態(tài)，對其營養(yǎng)與功能有重要的影響。 例：Fe以血紅素的形式存在，才具有攜帶氧的功能； Mg以葉綠素形式存在才具有光合作用。,7.3食品中礦物質(zhì)元素的存在狀態(tài)及生物利用率,根據(jù)其

8、層次，分離和測定手段不同劃分為以下幾種 依層次劃分 依分離手段劃分：如用螯合樹脂分離時(shí)分為“穩(wěn)定態(tài)”和“不穩(wěn)定態(tài)” 依測定手段劃分：如陽極溶出伏安法測定中分“活性態(tài)”和“非活性態(tài)”,溶解態(tài)和非溶解 膠態(tài)和非膠態(tài) 有機(jī)態(tài)和無機(jī)態(tài) 離子態(tài)和非離子態(tài) 配位態(tài)和非配位 價(jià)態(tài),1.食品中礦物質(zhì)元素的存在狀態(tài),1.食品中礦物質(zhì)元素的存在狀態(tài),存在狀態(tài)分析可分為3個(gè)層次,初級態(tài)分析 旨在考察該成分的溶解情況。相當(dāng)于區(qū)分溶解態(tài)和非溶解態(tài)；部分有機(jī)態(tài)和無機(jī)態(tài)。,高級狀態(tài)分析 指對各種狀態(tài)在分子水平上的研究，確定溶液中的配合物組成、離子的電荷、元素的價(jià)態(tài)及各種成分的優(yōu)勢分布等,次級狀態(tài)分析 進(jìn)一步區(qū)分有機(jī)態(tài)和無機(jī)

9、態(tài)、離子態(tài)和非離子態(tài)、配位態(tài)和非配位態(tài),1.食品中礦物質(zhì)元素的存在狀態(tài),食品中礦物質(zhì)元素的存在狀態(tài)不同，其營養(yǎng)性及安全性都不同。舉例：營養(yǎng)性膳食中血紅素鐵雖然比非血紅素鐵所占的比例少，但其吸收率卻比非血紅素鐵高2-3倍，且很少受其他膳食因素包括鐵吸收抑制因子的影響。 許多因素可促進(jìn)或抑制非血紅素鐵的吸收，最明確的促進(jìn)劑是維生素C。 肉類中存在的一些因子也可促進(jìn)非血紅素鐵的吸收，而全谷類和豆類組成的膳食中鐵的吸收較差。 安全性適量的Cr3+是人體所必需的微量元素，而Cr6+有毒，Cr2O72-是強(qiáng)致癌物質(zhì)。 由此可見，評價(jià)某礦物質(zhì)元素的營養(yǎng)性及毒性，必須要考慮它們在食品中的存在狀態(tài)。,2.食品中

10、礦物質(zhì)元素的生物利用率評判食品中礦物質(zhì)元素的生物利用率是一個(gè)復(fù)雜的過程，測定礦物質(zhì)元素的生物利用率的方法主要有以下幾種,化學(xué)平化學(xué)平衡法衡法,生物測定法,體外試驗(yàn)法,同位素示蹤法,2.食品中礦物質(zhì)元素的生物利用率,礦物質(zhì)元素的生物利用率與很多因素有關(guān)，主要有以下六個(gè)方面： 礦物質(zhì)元素在水中的溶解性和存在狀態(tài) 礦物質(zhì)元素之間的相互作用 螯合效應(yīng) 其他營養(yǎng)素?cái)z入量的影響 人體的生理狀態(tài) 食物的營養(yǎng)組成,7.4食品中礦物質(zhì)元素的含量及影響因素,食品種類不同，其所含的礦物質(zhì)元素含量也不同。除原料不同對食品中礦物質(zhì)元素含量有影響外，即使是用同一種原料加工的食品，由于原料的生長環(huán)境、 食品加工及貯藏方式等

11、因素的不同，其所含礦物質(zhì)含量也會(huì)有所不同。此外，礦物質(zhì)元素在加工過程中有可能作為直接或間接添加劑進(jìn)入食品，這是一種十分易變的因素。 如下表部分食品中礦物質(zhì)含量,4食品中礦物質(zhì)元素的含量及影響因素,食品中礦物質(zhì)元素的含量,加工,生產(chǎn),儲(chǔ)存方式,影響因素,影響食物中礦物質(zhì)元素含量主要有以下幾方面,7.4食品中礦物質(zhì)元素的含量及影響,1食品原料生產(chǎn)對食品中礦物質(zhì)元素含量的影響,植物源食品中礦物質(zhì)元素的含量在很大程度上受到環(huán)境因素的影響，而且對于同一植物由于品種不同，品種間各種礦物質(zhì)元素含量均有不同程度的差別。,動(dòng)物源食品礦物質(zhì)含量相對于植物源食品總體變化較小，但與動(dòng)物的種類、品種、部位及喂養(yǎng)的飼料有

12、較大關(guān)系。,2加工對食品中礦物質(zhì)元素含量的影響,加工對礦物質(zhì)含量影響,1加工預(yù)處理對礦物質(zhì)元素含量的影響,2食品加工工藝不同對食品中礦物質(zhì)元素含量的影響,3食品加工方法對礦物質(zhì)元素含量的影響,4添加礦物質(zhì)營養(yǎng)強(qiáng)化劑對礦物質(zhì)元素含量的影響,食品加工中原料最初的淋洗及整理、除去下腳料的過程是食品中礦物質(zhì)損失的主要途徑。（例如，水果和蔬菜在加工前通常要進(jìn)行去皮處理，芹菜、萵筍等蔬菜要進(jìn)行去葉處理，大白菜等蔬菜要去除外層老葉等）在烹調(diào)或熱燙過程中礦物質(zhì)也有大量損失，這主要是緣于礦物質(zhì)在水中的溶解。有些元素在食品中呈游離態(tài)，如K、Na，它們在漂、燙過程中是極易損失的；而有些元素以不溶性的復(fù)合 物形式存在

13、，如Ca，在漂、燙過程中則不易洗去,1加工預(yù)處理對礦物質(zhì)元素含量的影響,谷物中的礦物質(zhì)成分主要分布于糊粉層和胚組織中，因而谷物磨碎時(shí)會(huì)損失大量的礦物質(zhì)，損失量隨碾磨的精細(xì)程度的提高而增加，所以磨得越細(xì)，礦物質(zhì)元素?fù)p失就越大，但各種礦物質(zhì)的損失程度有所不同。 但是，在大豆加工中卻有所不同，大豆加工主要是脫脂、分離、濃縮等過程，大豆經(jīng)過加工過程后，其中的礦物質(zhì)含量基本沒有什么變化（除硅外）,2食品加工工藝不同對食品中礦物質(zhì)元素含量的影響,對土豆采取不同的加工處理，其中所含的Cu元素就發(fā)生了一定的變化，結(jié)果表明，油炸土豆和去皮土豆中Cu含量有所增加，結(jié)果見表7-10。 此外，食品的不當(dāng)烹調(diào)也可能帶來

14、礦物質(zhì)生物利用率的降低。 例如：含較多草酸的食品如果不經(jīng)過焯水處理，與含鈣豐富的食品同烹，可能使其中部分鈣無法被人體吸收利用。,3食品加工方法對礦物質(zhì)元素含量的影響,加工方式對土豆中的Cu含量的影響,對食品進(jìn)行礦物質(zhì)營養(yǎng)強(qiáng)化是提高其營養(yǎng)價(jià)值的重要途徑，所以在食品中添加礦物質(zhì)營養(yǎng)強(qiáng)化劑也是食品中礦物質(zhì)元素含量變化的一個(gè)重要渠道。在食品中經(jīng)常被強(qiáng)化的礦物質(zhì)包括鈣、鐵、鋅和碘。除了以上因素外，加工用水、加工設(shè)備、加工輔料及添加劑等也會(huì)影響食品中礦物質(zhì)元素的含量。 例如：用鹵水或石膏點(diǎn)鹵生產(chǎn)豆腐，使豆制品含鈣豐富；化學(xué)膨發(fā)可能提高食品中鈉、磷、鋁等元素的含量;用亞硫酸鹽或二氧化硫進(jìn)行護(hù)色處理可能帶來硫

15、含量的上升等,4添加礦物質(zhì)營養(yǎng)強(qiáng)化劑對礦物質(zhì)元素含量的影響,4.貯藏方式對食品中礦物質(zhì)元素含量的影響,食品中礦物質(zhì)元素的含量還能夠通過與包裝材料的接觸而改變。 在罐頭食品中，由于金屬與食品中含硫氨基酸反應(yīng)生成硫化黑斑，會(huì)造成含硫氨基酸的損失，降低食品中硫元素的含量；而在馬口鐵罐頭食品中，鐵和錫離子的含量明顯上升。 表7-11列舉了罐裝食品中液態(tài)和固態(tài)部分的部分礦物質(zhì)元素的含量變化。,蔬菜罐頭中礦質(zhì)元素分布,7.5本章小結(jié),食品中存在著含量不等的礦物質(zhì)元素，其中有許多是人類營養(yǎng)必不可少的。這些礦物質(zhì)元素以無機(jī)態(tài)或者有機(jī)鹽類的形式存在，或者與有機(jī)物質(zhì)結(jié)合而存在。 食品中礦物質(zhì)元素的生理活性不僅與其含量有關(guān)，而且與其存在形