食品生物化学 Food biochemistry

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1 食品生物化学 Food biochemistry
曹际云

2 目 录 授课部分（72学时） 实验部分（18学时） 绪论 第一章 水分和矿物质 2学时 第二章 糖类 5 第三章 脂类 5
目 录 授课部分（72学时） 绪论 第一章 水分和矿物质 学时 第二章 糖类 第三章 脂类 第四章 蛋白质 第五章 核酸 第六章 酶 第七章 维生素 第八章 生物氧化 第九章 物质代谢 第十章 遗传信息的传递与表达 4 第十一章 物质代谢的联系与代谢调节 4 第十一章 食品的色香味 6 实验部分（18学时）

3 绪 论

4 生物化学就是生命的化学，运用化学的原理、技术和方法来研究生物体的化学组成及其化学变化规律，进而深入揭示生命活动的化学本质的一门学科。

5 动物学 植物学 生物学 微生物学 物理学 生物化学 化学 生物学 特点

6 1780-1789 Lavoisier（法）研究“生物体内的燃烧”，指出此类“燃烧”耗氧并排出二氧化碳。后人称他是生物化学之父。

7 1830-1842 Liebig（德）将食物分为糖、脂、蛋白质类，提出“代谢”一词，证明动物体温形成是食物在体内“燃烧”的缘故。

8 生物化学的创始人埃米尔·费舍尔（Emil Fischer）

9 1937年 Krebs（英）发现三羧酸循环，1953年获诺贝尔奖。
汉斯·克雷勃斯（Hans A. Krebs）

10 1949 Pauling（美）指出镰刀形红细胞性贫血是一种分子病，并于1951年提出蛋白质存在二级结构。 1954年获诺贝尔奖
李纳斯·鲍林（Linus Pauling）

11 1953年 Watson（美）与 Crick（英）提出DNA分子的双螺旋结构模型，1962年共获诺贝尔奖。
弗朗西斯·克里克（Francis H. Crick） 詹姆斯·沃森（James D. Watson）

12 1972 Berg（美）在基因工程基础研究方面作出了杰出成果，获1980年诺贝尔奖。
Daniel Nathans Hamilton O. Smith Werner Arber , Arber(瑞士),Smith(美)与Nathans(美)在核酸限制酶的分离与应用方面做出突出贡献,1978年共获诺贝尔奖。 1972 Berg（美）在基因工程基础研究方面作出了杰出成果，获1980年诺贝尔奖。 1973 Cohen等（美）用核酸限制性内切酶EcoR1，首次基因重组成功。 Paul Berg Herbert Boyer Stanley Cohen

13 2000Venter（美）等报道完成了人类基因组草图测序。

14 我国生物化学的开拓者——吴宪教授 蛋白质研究领域内国际上最具有权威性的综述性丛书《Advances in Protein Chemistry》第47卷（1995年）发表了美国哈佛大学教授、蛋白质研究的老前辈J. T. Eddsall的文章“吴宪与第一个蛋白质变性理论（1931）Hsien Wu and the first Theory of Protein Denaturation(1931)”，对吴宪教授的学术成就给予了极高的评价。该卷还重新刊登了吴宪教授六十四年前关于蛋白质变性的论文。一篇在1931年发表的论文居然在1995年仍然值得在第一流的丛书上重新全文刊登，不能不说是国际科学界的一件极为罕见的大事。

15 1940 我国生物化学家刘思职发现抗体、抗原反应存在定量关系。

16 绪 论 学习目标 食品的概念及基本要素 食品生物化学的研究对象和内容 食品生物化学与其他学科的关系 生物化学的发展简史 食品生物化学的学习方法及参考用书

17 绪 论 一、食品的概念及基本要素 食品的概念 《中华人民共和国食品安全法》第九十九条，食品：指各种供人食用或者饮用的成品和原料以及按照传统既是食品又是药品的物品，但是不包括以治疗为目的的物品。 《食品工业级别术语》食品是可供人类食用或饮用的物质，包括加工食品、半成品和未加工食品，不包括烟草或只作药品用的物质

18 绪 论 食品的基本要素 A B 营养功能 感官品质 C 安全卫生 食品的基本成分，提供人体正常代谢所必须的物质和能量。
绪 论 食品的基本要素 食品的基本成分，提供人体正常代谢所必须的物质和能量。 “感官特征包括食品的色、香、味、形等。 感官特征是判断食品质量的重要指标 A B 营养功能 感官品质 C 安全卫生 天然成分和非天然成分，不应含有损害人体健康的有毒有害物质。 如残留农药等污染、食品添加剂等

19 绪 论 研究对象 从食品工业技术的角度看，食品生物化学以食品的生物物质当做自然物来研究，还把这些生物物质放在食品加工和贮存中来考虑。 最大限度地满足人体的营养需求和适应人的生理特点。 研究内容 生物体和食品成分的化学组成、结构、理化性质及生理功能。 以代谢途径为中心，研究食品在人体内的变化规律及伴随其发生的能 量代谢与代谢调节。 食品在加工、贮存过程中的变化及其对食品质量的影响。 生物体系中的动态生物化学过程。 开发新产品和新的食物资源。 二、研究对象和内容

20 绪 论 水分 化学组成 化学组成 无机成分 基本营养成分 矿物质 天然成分 糖类、蛋白质、脂类、维生素 有机成分
绪 论 水分 化学组成 化学组成 无机成分 基本营养成分 矿物质 天然成分 糖类、蛋白质、脂类、维生素 有机成分 其他成分：激素、色素、芳香物等 食品添加剂 非天然成分 加工中不可避免的污染 污染物质 环境污染

21 绪 论 三、生物化学与其他学科的关系 食品科学——广义上讲，应用基础学科及工程知识来研究食品的物理、化学、生化性质及食品加工原理的学科。
绪 论 三、生物化学与其他学科的关系 食品科学——广义上讲，应用基础学科及工程知识来研究食品的物理、化学、生化性质及食品加工原理的学科。 食品生物化学是食品科学中一个重要的分支，是研究食品成分的组成、结构、性质、功能及其在人体内的代谢规律，在贮藏、加工过程中化学变化规律的一门学科。包括了生物化学、食品化学、营养学的内容，是一门综合性的年轻学科。

22 绪 论 三、学习本课程的目的 掌握生命活动中的重要组成成分，了解其结构和功能； 熟悉其中重要的生物化学反应过程以及与代谢相关的基本概念；
绪 论 三、学习本课程的目的 掌握生命活动中的重要组成成分，了解其结构和功能； 熟悉其中重要的生物化学反应过程以及与代谢相关的基本概念； 了解各种代谢反应与生产及生活的关系，从而进一步领会各种代谢反应； 系统地掌握作为食品成分的这些物质在加工、贮存等条件下的变化，为从事 食品科学研究和生产奠定良好的科学思维和解决实际问题的技能基础。

23 绪 论 四、学习方法和参考用书 学习方法（万能法则：理解+记忆） 参考用书
绪 论 学习方法（万能法则：理解+记忆） 明确有关食品生物化学的基本概念，对物理化学性质的学习从本质出发，联系其性质、功能。 涉及的内容广泛，学习中注意归纳总结、温故知新。 理论联系实际，培养学习兴趣，提高学习效率 。 参考用书 王竞岩：生物化学 潘宁等编：食品生物化学，化学工业出版社 王淼等编：食品生物化学，中国轻工业出版社 四、学习方法和参考用书

24 绪 论 复习题： 1、食品的化学组成中的非天然成分包括： A 水； B 色素； C 污染物质； D 矿物质 2、食品中天然有机成分
绪 论 复习题： 1、食品的化学组成中的非天然成分包括： A 水； B 色素； C 污染物质； D 矿物质 2、食品中天然有机成分 A 维生素； B 矿物质素； 色素； D 激素 3、食品、食品生物化学的定义。 4、食品生物化学研究的内容？

25 第一章 水分和矿物质

26 第一章 水分和矿物质 学习目标 了解水在生物体内的含量和水的生理作用 掌握食品和生物组织中水的状态 理解水分活度的概念，了解水分活度与食品稳定性的关系 掌握成碱食物与成酸食物的概念 掌握影响矿物质生物有效性的因素

27 第一章 水分和矿物质 第一节 水分与水分活度 一、水在生物体内的含量与作用 二、食品中水分状态与分类 三、水分活度

28 第一章 水分和矿物质 一、水在生物体内的含量与作用 糖类 3% 脂质 2% 无机盐 1% 蛋白质 15% 核酸 7% 水70%
陆地生物机体化学物质组成大致比例

29 第一章 水分和矿物质 水的功能 水是人体的主要成分，是维持生命活动、调解代谢过程不可 缺少的重要物质。
水是人体的主要成分，是维持生命活动、调解代谢过程不可 缺少的重要物质。 溶解力强、介电常数高、黏度小、比热容大等。 水是大多数食品的主要组成成分。 食品中的水的含量，分布，状态和取向对食品的结构，外观 ，质地，风味，色泽，流动性，新鲜程度和腐败变质的敏感 性产生极大的影响。

30 第一章 水分和矿物质 二、水和冰的物理特性 熔点、沸点、介电常数、表面张力、热容、相变热等物理常数较高：如甲烷的b.p：-162℃ ，m.p：-183℃ ，而水b.p：100℃ ，m.p：0℃ ； 热导性、热扩散速度：冰 > 水 ——水的冻结速度比解冻速度要快得多 水在冻结时体积增加，表现出异常的膨胀行为，这会使得含水的食品在冻结的过程中其组织结构遭到破坏；

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32 第一章 水分和矿物质 水在不同条件下与食物成分的作用 （一）冰冻影响 -5～0℃停留时间为什么不能超过半小时？ 这个温度容易形成大冰晶。
-5～-2℃为什么比0℃以上变质速度还快？ 开始冻结后，为冻结部分的反应物浓度越来越大，这个温度是以浓缩为主，加速了多种反应；进一步降温，温度效应为主导，温度越低，反应速度越慢，综合节能和保质采取-18 ℃

33 第一章 水分和矿物质 （二）水-溶质相互作用的分类 焓 △G=△H-T△S 热力学不能自发进行 熵

34 （二）水-溶质相互作用的分类 (1) 水与离子基团的相互作用 键的强度 　　　　　 大 　共价键 　H2O-离子键 　H2O- H2O 小

35 (2) 水与具有氢键形成能力的中性基团（亲水性溶质）的相互作用
（二）水-溶质相互作用的分类 (2) 水与具有氢键形成能力的中性基团（亲水性溶质）的相互作用 键的强度 大 共价键 　 H2O-离子 H2O- H2O H2O- 亲水性溶质 小

36 （二）水-溶质相互作用的分类 (3)水与疏水基团的相互作用 疏水水合(Hydrophobic hydration)：向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合。 油脂烃类分层。

37 （二）水-溶质相互作用的分类 (4)水与双亲分子的相互作用 水作为双亲分子的分散介质 双亲分子 一个分子中同时存在亲水和疏水基团
脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂质、核酸 水中存在同时含有多个亲水性和疏水性侧链基团的生物大分子，其分子中的疏水基团以色散力相互吸引，避开与水的接触，疏水基团包埋在分子内部，亲水基与水以氢键结合，这种现象称疏水性基相互作用。

38 第一章 水分和矿物质 二、食品中水分状态与分类 食品中的水，是以游离态、水合态、凝胶态、表面吸附态等状态存在的。
水之所以能以各种形态存在于动植物组织中，是由于水能被两种作用力即氢键结合力和毛细管力联系着。 水分所处的状态会影响食品的风味、腐败和霉变。

39 化合水

40 第一章 水分和矿物质 结合水-以化学力与食品结合 结合水是与食品中蛋白质、淀粉、果胶物质、纤维素等成分通过氢键而结合着的。
根据各种有机分子的不同极性基团与水形成氢键的牢固程度有所不同。结合水又可分为单分子层结合水和多分子层结合水

41 自由水 以毛细管力联系着的水称为 自由水(或游离水)。
存在于植物组织的细胞质、 膜、细胞间隙中和任何组织的 循环液以及制成食品的结构组 织中。食品的主要分 散剂 食品受潮、失水等

42 结合水与自由水在性质上的差别 第一章 水分和矿物质
结合水的量与食品中有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系。每克淀粉能结合 克水。 结合水的蒸气压比自由水低得多，所以在一定温度(100℃)下结合水不能从食品中分离出来。 结合水对食品的可溶性成分不起溶剂的作用。 自由水能为微生物所利用，结合水则不能；自由水的含量直接关系食品的贮存和腐败。 结合水沸点高于一般水，冰点低于一般水，一般-40 ℃以上不能结冰。 植物种子和微生物包子在冷冻条件下，仍能保持生命力。新鲜水果冰 冻容易结构破坏。 结合水在核磁共振实验中产生宽带。 结合水对食品的风味起着重要作用。如面包、糕点久置变硬。

43 第一章 水分和矿物质 三、水分活度 3.1 定义 1953年，澳大利亚william james scott最早提出。研究水分和微生物之间的关系。 水分活度(water activity)是指食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值,可 用下式表示 Aw =P/P0 =ERH/100（equilibrium relative humidity ） =n1/(n1+n2) 其中：p：食品中水的蒸气分压 ； p0：同温下纯水蒸气压； ERH：样品周围空气不与样品换湿时的平衡相对湿度； N：稀溶液中溶剂摩尔分数； n1：稀溶液中溶剂的摩尔数； n2：稀溶液中溶质的摩尔数。

44 Aw=p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2)
3.1 定义 注意： 1.上述公式成立的前提是溶液是理想溶液并达到热力学平衡，食品体系一般不符合这个条件，因此上式严格讲，只是近似的表达。 2.公式中的前两项，即Aw=p/p0，是根据水分活度定义给出的；而后两项Aw=N=n1/(n1+n2)是拉乌尔定律所推导的，其前提是稀溶液。所以也是近似的关系。 3.Aw是样品的内在品质，而ERH是样品的环境性质；仅当样品与它的环境达到平衡时，上式才能成立。 Aw=p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2) Aw=p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2)<1

45 a.冰点测定法：通过测定样品冰点的降低值（△Tf）及含水量（求出n1）,根据公式： Aw=N=n1/(n1+n2)
3.2 水分活度测定方法 a.冰点测定法：通过测定样品冰点的降低值（△Tf）及含水量（求出n1）,根据公式： Aw=N=n1/(n1+n2) 　　 n2= G △Tf/1000Kf ； （Kf 水的摩尔冰点下降常数） 即可求出样品的水分活度。 b.相对湿度传感器测定法： 将已知含水量的样品置于恒温密闭的小容器中，达到平衡；用湿度传感器测定其空间的湿度，即可得出ERH，Aw=ERH/100得到样品的水分活度。

46 c.恒定相对湿度平衡室法（康维微量扩散器测定法）
恒温密闭小容器、样品和饱和盐溶液（两种以上）； 样品量一般为1g；恒温温度一般为25℃ 　康维氏微量扩散器 测定达平衡时样品吸收/失去水的质量，用下式求算： Aw=(Ax+By/(x+y) 　其中：A：活度低的盐溶液活度； B：活度高的盐溶液活度 x：使用B时的净增值； y：使用A时的净减值；

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48 比较冰点以上和冰点以下Aw 在冰点以上，Aw是样品组成与温度的函数，前者是主要的因素
在冰点以下，Aw与样品的组成无关，而仅与温度有关，即冰相存在时， Aw不受所存在的溶质的种类或比例的影响，不能根据Aw 预测受溶质影响的反应过程 不能根据冰点以下温度Aw预测冰点以上温度的Aw 当温度改变到形成冰或熔化冰时，就食品稳定性而言，水分活度的意义也改变了

49 3.3 水分活度与食品含水量的关系 一些常见食品的水分活度 高水分食品 水分活度 中等水分 食品 低水分食品 生鱼 0.99 糖蜜 0.76
中等水分 食品 低水分食品 生鱼 0.99 糖蜜 0.76 干面条 0.5 苹果 重盐渍鱼 0.70 饼干 0.1 牛奶 0.98 面粉 熏火腿 0.87 果酱 0.80 面包 0.95 果脯 酱油

50 3.3 水分活度与食品含水量的关系 水分吸附等温线
定义：在恒定温度下，以水分活度为横坐标，以食品含水量（以g水/g干物质表示）为纵坐标，得到的食品的水分含量与其水分活度之间的关系图，称为水分吸附等温线，或吸湿等温线（MSI，moistue sorption isotherms）。 水分吸附等温线

51 3.3 水分活度与食品含水量的关系 形状：不同食品的MSI具有不同的形状。S形是大多数食品的特征。
糖果和咖啡提取物含有大量糖和其它可溶性小分子，而聚合物含量不高，它们的MSI呈J形。

52 3.3 水分活度与食品含水量的关系 MSI中的分区 一般的MSI均可分为三个区，如下图所示：
Ⅰ区：为化合水和邻近水区，即与食品成分中的羧基、氨基等基团通过水-离子或水-偶极相互结合的那部分水。 特点：牢固结合；Aw较低；相当于物料含水量0～0.07g/g干物质；不能作为溶剂；-40℃不结冰；对固体没有显著的增塑作用，可以简单的看作固体的一部分。

53 Ⅰ区和Ⅱ区交界处的水分含量称为食品的“单分子层”水含量，这部分水可看成是在干物质可接近的强极性基团周围形成一个单分子层所需水量的近似值。
3.3 水分活度与食品含水量的关系 MSI中的分区 Ⅰ区和Ⅱ区交界处的水分含量称为食品的“单分子层”水含量，这部分水可看成是在干物质可接近的强极性基团周围形成一个单分子层所需水量的近似值。

54 Ⅱ区：增加了多层水区，即通过水－溶质、 水－水以氢键被相对固定的水，也包括直径小 于1μm的毛细管的水。
3.3 水分活度与食品含水量的关系 MSI中的分区 Ⅱ区：增加了多层水区，即通过水－溶质、 水－水以氢键被相对固定的水，也包括直径小 于1μm的毛细管的水。 到达边界： 水将引起溶解过程，大多数的食品化学反应开始发生。

55 3.3水分活度与食品含水量的关系 MSI中的分区 Ⅲ区：水量增加至自由水区，
特点：与非水物质结合最不牢固、最容易流动的水；其蒸发焓基本上与纯水相同，既可以结冰也可作为溶剂，并且还有利于化学反应的进行和微生物的生长。　　

56 3.3 水分活度与食品含水量的关系 MSI中的分区 说明： 这种分区是相对的。
水分子在区内和区间快速地交换。从区Ⅰ至区Ⅲ水的性质是连续变化的。 向干燥物质中增加水虽然能够稍微改变原来所含水的性质，但是当等温线的区间Ⅱ增加水时，区间Ⅰ水的性质几乎保持不变；同样在区间Ⅲ内增加水，区间Ⅱ的性质也几乎保持不变。

57 3.3水分活度与食品含水量的关系 滞后现象 滞后现象即向干燥的样品中添加水（回吸作用）后绘制的吸湿等温线和由样品中取出水（解吸作用）后绘制的吸湿等温线并不完全重合，这种不重叠性称为滞后现象。

58 3.3 水分活度与食品含水量的关系 出现滞后现象的主要原因： a.解吸过程中一些水分与非水物质相互作用而无法放出水分；
b.物料不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需要不同的蒸气压； c.解吸时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水分，由此可导致回吸相同水量时处于较高的水分活度。

59 3.3水分活度与食品含水量的关系 MSI的实际意义 MSI上不同区水分特性
由于水的转移程度与Aw有关,从MSI图可以看出食品脱水的难易程度,也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移。 据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响。 从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱。 MSI上不同区水分特性 区 I区 II区 III区 Aw ＞0.85 含水量% ＞ 27.5 冷冻能力 不能冻结 不能冻结 正常 溶剂能力 无 轻微-适度 正常 水分状态 单分子层水 多分子层水 体相水 微生物利用 不可利用 部分可利用 可利用

60 (一)水分活度与微生物繁殖的关系 3.4 水分活度与食品的稳定性
各种食品在一定条件下都各有其一定的水分活度，各种微生物的活动和各种化学与生物化学反应也都需要有一定的Aw值。只要计算出微生物、化学以及生物化学反应所需要的Aw值，就可能控制食品加工的条件和预测食品的耐藏性。 (一)水分活度与微生物繁殖的关系 正常的生理活动需要一定的水分。食品中涉及的微生物主要有细菌、酵母菌和霉菌。细菌对水分活度最敏感。 微 生 物 发育所必需的最低Aw 普通细菌 0.90 嗜盐细菌 ≤0.75 普通酵母 0.87 耐干性酵母、细菌 0.65 普通霉菌 0.80 耐渗透压性酵母 0.61

61 (二)水分活度与食品中生物化学变化的关系
3.4 水分活度与食品的稳定性 (二)水分活度与食品中生物化学变化的关系 水分在酶反应中起着溶解基质和增加基质流动性等的作用，食品中水分活度极低时，酶反应几乎停止，或者反应极慢。 一般水分活度在0.3以下， 淀粉酶、酚氧化酶、过氧化酶，而脂肪酶在0.1—0.5时仍能保持活力 (三)水分活度与食品质构的关系 水分活度对于干燥和半干燥食品的质构有较大的影响。要保持干燥食品的理想性质，水分活度不能超过 。

62 注： a.不同种类的微生物其正常生长繁殖所需要的水分活度不同，由此可以推断影响不同含水食品质量的主要微生物； b. 同一种类微生物在不同的生长阶段也要求不同的水分活度。如：细菌形成芽孢时比繁殖时所需的水分活度要高；产毒微生物在产生毒素时所需的水分活度高于不产毒时所需的水分活度。

63 第一节 水分与水分活度 课后思考： 1. 水在食品中的存在形式、吸湿等温线的基本概念； 2. 冰冻对食物的影响；
　课后思考： 　1. 水在食品中的存在形式、吸湿等温线的基本概念； 　2. 冰冻对食物的影响； 　3. 水与食品中非水物质之间作用及作用类型； 　4. 水分活度的定义及其意义； 　5. MSI的形成及其分区； 6、食物冷冻的最佳温度是多少？ 　　本章难点： 　　水分活度及吸湿等温的意义及其在应用。

64 第一章 水分和矿物质 第二节 矿物质 矿物质的概述 重要的常量元素 重要的微量元素 食品加工对矿物质的影响

65 第二节 矿物质 （一）概述 概念： 除去C、H、O、N四种构成水分 和有机物质的元素以外，其他元素统 称为矿物质成分。这些矿物质元素或者以无机态或有机盐类的形式存在，或者与有机物质结合而存在。灰分。 在人和动物体内，矿物质总量不超过体重的4%～5%，但却是不可缺少的成分，在新陈代谢中起着重要作用。

66 （2）按矿物质元素对人体健康的影响分三类：必需元素、非必需元素和作用尚未确定元素及有毒元素
食品中矿物质元素的分类 （1）按矿物质元素在人体内的含量和人体对膳食中矿物质的需要量分两大类：常量与微量。常量元素指钙、磷、硫、钾、钠、氯和镁共7种。微量：铁、锌、铜、碘和锰等。 （2）按矿物质元素对人体健康的影响分三类：必需元素、非必需元素和作用尚未确定元素及有毒元素 （3）按矿物质代谢后的酸碱性分酸性和碱性。酸性元素如：氯、硫、磷、碘等；碱性如：钾、钙、钠、镁等。

67 1990年FAO/IAEA/WHO界定了必需微量元素，
按其生物学作用分三类： 必需微量元素（8种）：碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴和铁； 可能必需的元素（5种）：锰、硅、硼、钒和镍； 具有潜在的毒性，低计量时，可能必需的微量元素（7种）：氟、铅、镉、汞、砷、铝和锡。 DRIs（dietary reference intakes)是在每日膳食营养素供给量（RDA）基础上发展起来的一组每日平均膳食营养素摄入量的参考值，它包括四项内容：平均需求量（EAR)、推荐摄入量（RNI)、适宜摄入量（AI)和可耐受最高摄入量（UL)。

68 相关特点 体内不能合成，必须从食物或水中摄取；
体内分布及不均，同一元素在不同机体组织器官中含量差异很大；钙磷铁它们之间存在协同或者拮抗作用；镁钙某些微量元素在内体虽需要很少，但其生理剂量中与中毒剂量范围较窄，摄入过多易产生毒性作用。 硒中毒：患者头晕、头痛、无力、嗜睡、恶心、呕吐、腹泻，呼吸和汗液有蒜臭味，上呼吸道和眼结膜有刺激症状、手指震颤以及肝肿大等表现。 缺硒：克山病和大骨节病与缺少硒有密切关系，主要侵犯心脏 ，肌肉综合症。

69 食品中矿物质的存在形式 大多数以无机盐形式存在 少量参与有机物的组成（如S，P， Fe） 金属离子多以螯合物形式存在于食品中 Meat：K, Na, Fe, P 含量较高，Cu, Zn等也有少量，以 可溶性氯化物，磷酸盐，碳酸盐形式存在或与蛋白质结合。 Milk：主要含Ca，也含有少量K，Na，Mg，P等。 Eggs：含人体所需的各类矿物质。 动物组织

70 植物组织 Fruit：K含量高，大部分与有机物结合, 或是有机物的组成 部分，常 以磷酸盐，草酸盐的形式存在。
Bean：矿物质含量最丰富，K,P,Fe, Mg,Zn,Mn等含量均较高，其中 P主要以植酸盐形式存在。 Cereal：矿物质含量相对较少，主要存 在于种子外皮。

71 矿物质的生理功能 构成机体。 调节机体生理功能 维持人体的酸碱平衡 维持神经、肌肉兴奋性和细胞膜透性 维持组织、细胞的渗透压
维持原生质的生机状态 参与体内的生物化学反应

72 2.矿物质对食品形状的影响 1. 矿物质对食品酸碱性的影响 （二）矿物质对食品性质的影响
食品被消化吸收、进入血液，送往各组织器官，在生理上呈酸性或碱性。 2.矿物质对食品形状的影响 某些矿物质能显著地改变食品的颜色、质地、风味和稳定性。许多重要的食品添加剂中含有矿物质，有效改善食品的性状和营养价值。

73 两个概念 酸性食品 Acid Food：含有非金属元素磷、硫、氯较多的食物，在体内氧化后生成带阴离子的酸根如PO43-，Cl-，SO42-等，需要碱性物质去中和，故在生理上称为~，如肉，鱼，禽，蛋以及粮谷类。

74 碱性食品 Alkaline Food ：含有金属元素钾、钠、钙、镁较多的食物，在体内氧化成带阳离子的碱性氧化物，故在生理上称为~，如果蔬，豆类等。

75 （三）食物中矿物质成分的生物有效性 矿物质的生物效性：指食品中矿物质实际被肌体吸收、利用的程度。（不仅仅是含量问题）

76 影响矿物质生物有效性的因素 矿物质的物理化学形态 ：如Fe3+难溶，不利吸收，而Fe2+易于吸收；在消化道中呈溶解状态的矿物质才能被吸收
矿物质与其他营养素的相互作用：如Fe、Mn对Co的吸收有抑制作用；乳酸促进钙的吸收 蛰合作用：多酚可与Fe,Cu等螯合，利于其吸收，肽，糖，核酸等也可以与矿物质形成配合物而利于其吸收 加工方法：如磨得细可提高难溶元素的生物有效性；面粉发酵后生物有效性提高30-35%。 食物的可消化性：如麸皮、米糠中含很多Fe，Zn，但这些物质的可消化性很差，因而不能利用。 生理状态 年龄

77 （四）重要常量元素 1. 钙 占体重1.5～2.0%。约99%以羟磷灰石集中在骨骼牙齿，1%游离或结合在体液或软组织为混溶钙池。有着重要的生理功能。 钙是组成人体骨胳和牙齿的主要成分。 儿童、青少年缺钙会引起骨骼、牙齿发育不正常，引起佝偻病；成年人缺钙会引起骨质软化病及骨质疏松症

78 如何补钙：食物中钙最好的来源是牛奶及其他乳制品.
为什么人体肠道对钙的吸收很不完全？ 钙离子和食物与肠道中的植酸、草酸及脂肪酸等中的体内阴离子形成不溶性钙盐。 柠檬酸/乳糖/蛋白含量丰富食品促进钙吸收，形成可溶性钙盐。骨钙/豆腐/虾米/海带/蛋壳粉

79 多进行一些户外活动，胶凝剂，稳定剂。

80 2.磷 约占体重1%。85～90%和钙一起构成骨骼和牙齿，10%与蛋白脂肪碳水化合物及其他物质结合形成软组织，其余分布在骨骼肌/皮肤/神经组织/膜中。 磷主要生理功能 构成骨骼和牙齿的重要材料 软组织结构的重要成分 贮存能量 组成酶的成分 维持细胞的渗透压和体液的酸碱平衡 磷酸盐作为食品酸味剂，持水剂

81 一般不缺磷，无论动物性还是植物性食物均含有丰富的磷。
粮谷类食物中的磷主要是植酸磷，若不经过加工处理，吸收率很低。 膳食钙磷比值：1.5 ：1合适。

82 3. 镁 镁是许多酶的激活剂，对维持心肌正常生理功能有重要作用 人体缺镁会导致心肌坏死，出现抑郁、肌肉软弱无力和晕眩等症状
食物中镁最好的来源是绿色蔬菜及水果

83 4. 钾、纳 钾：蔬菜和水果是最好来源。 钠：一般动物性食物高于植物性食源。

84 5、铁 铁是人体中最丰富的一种微量元素，是血红素和一些酶的成分。 人体缺铁时会引起贫血。
食物来源：动物性食品中的铁比植物性食品中的铁易于吸收 。

85 6、锌 广泛分布，主要在肝脏、肾、肌肉、视网膜、前列腺、骨骼和皮肤。其中视网膜和前列腺最多。 人体缺锌时会引起：食欲不振/发育不良，畸胎，男性不育等。 食物来源：动物性食品中的锌比植物性食品多。如：贝壳类、红肉类、动物内脏等。

86 7、其他矿物元素 Na+ 、K+ 、Cl-是维持体液PH及渗透压最重要的离子 保持一定比例Ca2+、Mg2+ 、K+、Na+是维持神经、肌肉兴奋性和细胞膜通透性的必要条件 铜可促进血红蛋白的合成和红血球的发育，也是一些氧化酶的成分 碘是甲状腺素的成分，缺碘会引起甲状腺肿大

87 微量元素不会因酸碱处理，接触空气、 氧气或光线等情况而损失，但加工方法会影响到食物矿物质的含量和可利用性。
第四节食品加工对矿物质的影响 微量元素不会因酸碱处理，接触空气、 氧气或光线等情况而损失，但加工方法会影响到食物矿物质的含量和可利用性。 一、磨粉对微量元素的影响 小麦磨成粉时由于去除了胚芽和外面的麦麸层而导致矿物质的损失。

88 二、加工对大米和蔗糖中微量元素的影响 加工精度愈高，大米和蔗糖中的微量元素损失愈多： 精碾大米损失75%的铬和锌；锰、铜和钴损失26%～45%； 同白砂糖相比，粗糖和废糖蜜是微量元素更好的来源。

89 三、加工对大豆微量元素的影响 大豆在加工过程中不会损失大量的微量元素，而且某些微量元素如铁、锌、硒等可 得到浓缩： 因为大豆蛋白质经过深度加工后提高了蛋白质的含量，这些矿物成分可能结合在蛋白质分子上。

90 四、烫漂对食品中矿物质的影响 对一般食品原料来说，与水接触，其在烫漂沥滤后，矿物质有很大的损失。

91 五、烹调对食品中矿物质的影响 烹调对不同食物的不同矿物质含量影响不同。

92 人体对矿物质的吸收与代谢 人体营养所需的矿物质成分，一部分来自作为食物的动、植物组织，一部分来自食盐和饮水。 无机盐类与水分一起在肠内被吸收：胃肠道对无机盐的吸收多在小肠内进行，而且一般需在胃内酸性条件下与食糜中的配体形成复合物后才易吸收。 水分和盐分由肠液进入血液与淋巴，或由血液与淋巴进入肠液。 肠对盐的吸收没有限制，因为盐的吸收而产生的体内渗透压和离子成分的变化是通过加速排尿（经肾排盐）和大量饮水来消除的。

93 代谢：与水一起经肠吸收后的盐类，一部分贮存于器官、组织内，一部分进入血液的组分内，剩余的盐类则以不同方式排出体外，一部分通过尿及粪便，一部分通过汗腺经皮肤排出。

94 食品中矿物质的分析 总灰分的测定 Food物料→ ℃ →灰化→灼烧后残留物 →总灰分 水溶性灰分：氧化物及可溶性盐类 总灰分 水不溶性灰分：泥沙，Fe，Al氧化物， 碱土金属，碱性磷酸盐 酸不溶性灰分：泥沙及SiO2

95 课后思考 1、矿物质的概念和分类 2、矿物质的特点 3、矿物质存在的形式 4、列举主要的食品所含矿物质的情况
5、什么是矿物质生物效应，其影响因素有哪些？ 6、如何合理的补钙？ 7、加工对食品矿物质含量的影响怎样？ 8、矿物质的生理功能有哪些？ 9、试将生活中常见的食品区分其是成酸食品还是程碱食品？ 猪肉、鸡蛋、苹果、牛奶、大米、大豆。