[本章授内容]

1、本章授内容第9章 矿物质(5学时)9.1 概述（概念、分类、存在形式等）9.2 食品中的主要矿物质（生理功能、供给量与生物有效性等）9.3 食品加工贮藏中矿物质的变化# 9.4 食品中矿物质含量的测定目的要求掌握：1）常见矿物质的存在形式、性质、贮藏加工中的稳定性，影响矿物质生物利用率的因素； 2）常见矿物质的生理功能、膳食供给量；了解：1）酸、碱食品的概念； 2）主要矿物质的食品来源； 3）常见矿物质的分析测定方法。重点食品中常见的矿物元素的存在形式、主要性质、生理功能与加工贮藏中的稳定性及影响因素；难点矿物质在食品加工中的应用，矿物质的营养平衡。 第9章 矿物质9.1 概述 矿物质的概念

2、定义 构成生物体的所有元素中，除去C、H、O、N四种构成水和有机物质的主要元素外，其余元素都称为矿物质 。矿物质中有少量元素参与有机物组成（如S、P），多数仅以无机盐的形式存在，所以矿物质又称无机盐（或无机质）。由于机体组织经过燃烧后，有机物可彻底燃烧成为气体挥发到空中，而无机物则残留在灰分残渣中，所以矿物质又被称为灰分。Definition: Elements other than C、H、O and N that are present in foods. 人体矿物质的来源与吸收植物主要从土壤中吸收矿物质并贮存于根、茎、叶等器官，动物则通过食物获得矿物质. 人体矿物质的来源 人体内的矿物质

3、，一部分从食物中（动植物组织）摄取，一部分从饮水、食盐中得到。当然，广义上水和盐也属食品之列。 人体矿物质的吸收 无机盐类与水分一道，进入消化道后主要在小肠被吸收。吸收后： 一部分进入血液循环； 一部分运至并贮于器官组织； 一部分通过尿液、粪便排出体外。无机盐不似有机营养素，它们既不能在体内合成，除排泄外，也不能在体内代谢中消失。 矿物质的主要生理功能(Function) 人体重量的95-96% 是由C、H、O、N等构成的有机物和水分，矿物质总量不到体重的45，但却是人体不可缺少的六大营养素之一。矿物质不为机体提供能量，但却是构成机体和维持正常生理功能的重要成分。 矿物质在生物体内的功能主要体

4、现在以下几方面：.1 矿物质是构成机体组织的重要成分。人和动物体中，99的钙Ca集中在骨骼；大量的磷P、镁Mg也在骨骼；硫S参与蛋白质组成；钾K、钠Na分布于细胞内外；铁Fe参与血红蛋白的组成。.2 维持体液渗透压。矿物质与蛋白质一起维持细胞内外液的一定的渗透压，对体液的移动和储留起重要作用。依靠肾来调节渗透压的恒定（或排出无机盐，或排出水分）。.3 维持机体的酸碱平衡。生理PH的恒定主要依靠体内几类缓冲体系维持，一是蛋白质和氨基酸形成的有机缓冲系，一是K、Na的酸性碳酸盐、磷酸盐组成的无机缓冲系。.4 保持神经、肌肉的兴奋性与细胞膜的通透性。K、Na离子可提高神经、肌肉的兴奋性，而Ca、Mg

5、离子则降低兴奋性。.5 参与体内生物化学反应，发挥某些特殊的生理功能。P参与磷酸化作用；许多无机离子是酶的辅助因子或激活剂如Fe、Cu、Cl；I参与甲状腺素的作用等。 此外，某些对食品的感官质量有重要作用。 矿物质的分类与食品中的存在形式.1 分类食物中矿物质在60种以上，从人体营养需要和食物含量的角度两方面对矿物质分类。（1）一般将矿物质分为三类：必需元素：所有健康机体组织中都存在，含量较恒定的元素，缺乏时会引起生理上的异常，补充后又可恢复正常。但过量摄入会中毒；非必需元素：非营养非毒元素Al、B、Ni、Sn等；有毒元素：主要指重金属元素，以Hg、Cd、Pb、As为主。（2）常量与微量元素：

6、身体内含量在001（韩中定为50/）、或者每日需要量在100以上（王43）的称为大量元素或常量元素，主要有Ca、Mg、K、Na、P、Cl、S等7种（见Chinese DRIs 2000表AI值）；在此以下的称微量元素，如I、F、Fe、Cu、Zn、Mn、Br、Al、Si、Ni、Co；还有微克级的Pb、Hg、Au等称超微量元素（或痕量元素）。.2 存在形式：食品中的矿物质主要以无机盐形式存在，如NaCl；其次是有机酸盐，如酒石酸钾钠、植酸盐；还有与有机物形成结合、螯合态的形式，如B12中的Co、叶绿素中的Mg等。大部分的盐是可溶性的，如K、Na、Cl等；部分盐是难溶或不溶的，如磷酸钙、草酸盐等；螯

7、合态有可溶性的，也有不溶的。EssentialClassification： Major(macro): Ca、Mg、K、Na、P、Cl、S et al. Trace: I、F、Fe、Cu、Zn、Mn et al. Harmful Hg、Cd、Pb、As et al. 酸性食品与碱性食品（黄203）.1 酸性食品(Acid food） 指燃烧（或人体消化吸收代谢）后的灰分残渣呈酸性的食品。主要是含有丰富蛋白质、脂肪等的食品，由于含P、Cl、S多，在燃烧或代谢后形成酸性物质或阴离子酸根（PO4-3，CL-，SO4-2）。大多数的动物性食品，如肉、鱼、蛋类含丰富的含S蛋白质，而谷物一类的主食，如面

8、包、啤酒、大米由于含P较多，它们属于酸性食品。少数的菜类如紫菜、芦笋属微酸性食品。.2 碱性食品(Alkaline food) 指燃烧（或人体消化吸收代谢）后的灰分残渣呈碱性的食品。主要是含有Ca、Mg、K、Na等成碱元素的食品。大部分蔬菜、水果、豆类属此类，如大豆、豆腐、藕、海带、茶、马铃薯、胡萝卜、柿子、苹果等，较为特殊的是牛乳，也属此类。需要特别指出：很多人平常认为带“酸”味的食品，如,水果，从代谢生理上划分为碱性食品，而非酸性食品，因为这类食品的食用“酸”味来自有机酸,如,柠檬酸、苹果酸，有机酸可以彻底氧化为CO2和H2O，而不会在体内留下“酸”。 摄入食物时，成酸、成碱食品最好能按一

9、定的比例搭配，以保持体内的酸碱平衡。 实际分析中也可据食物燃烧后灰分的酸碱滴定分析判断：100 g食物燃烧收集灰分、水溶用0.1MOLL的HCL或0.1MOLL的NaOH滴定灰分，看消耗HCL、NaOH的量的多少HCL多于NaOH的为碱性食品，反之为酸性食品。 各种食品中的矿物质9.2 食品中重要的矿物质 主要介绍食品中存在的主要矿物质成分对人体的生理功能、膳食供给量、生物有效性。 生物有效性：即生物可利用性，指食品中各种营养素实际被机体吸收、利用的可能性。对于矿物质而言，它不仅依赖于食品中某矿物质的总量，更取决于促进和抑制其吸收的因素，包括:化学形式、颗粒大小、食品中其它共存成分的作用、加工

10、工艺中的PH与发酵工序等、人体自身状态如年龄、性别、消化功能等。 大量元素.1 K、Na、Cl 生理功能 K、Na在体内主要以离子态存在，与Cl离子共存。1) K以细胞内多，而Na在细胞外液（血浆、淋巴、消化液），是维持渗透压的重要阳离子；2) Cl是是维持渗透压的重要阴离子，还是胃液的主要成分，对唾液淀粉酶起激活作用。 3) K、Na有加强神经、肌肉的应激性的作用，与钙相拮抗。 主要来源与缺乏症、过量症1）Na、ClNa、Cl主要来自食盐，Na还可来自肉、鱼、花生等。一般不缺乏。但大量出汗则应补充淡盐水，否则出现腿部抽筋、虚脱、神智不清等症状。Na长期过多摄入，可能导致高血压。2）KK主要来

11、自水果、蔬菜等植物性食物。缺K可对心肌产生损害，肌肉无力、心跳减慢、低血压等症；但过量则导致血管收缩，心跳加快等。由于植物性食物中丰富，一般不缺乏。 3） K、Na的量要有一定比例，否则不能维持体内正常渗透压。如果摄入K多，则相应需要较多的食盐，以补充Na。一般植物性食品含K多，素食者易补Na。 生物有效性与供给量 影响三者的生物有效性的因素不明显。Chinese DRIs 2000中成人AI分别为K 2000、Na 2200、Cl 3400（mg/d）。.2 Ca、Mg、P 人体中此3种元素在骨骼中最多。Ca、Mg、P主要以磷酸盐形式存在于骨骼、牙齿中。1）Ca的生理功能、缺乏症、生物有效性

12、与供给量 Ca的生理功能人体中的总Ca 量占体重的1520。其中99的Ca在骨骼和牙中，成年后以化合态羟基磷灰石Ca3（PO4）23 Ca（OH）2或Ca10（PO4）6（OH）2慈44 存在，维持一定的硬度；1的Ca以2+离子存在血液中，以及与蛋白质结合存在于软组织等部位，统称为“混溶钙池”，血浆钙高时有抑制神经组织及肌肉应激性（兴奋性）的作用（与K、Na相反），血钙低时则应激性加大，如抽搐。Ca2还参与多种酶的作用，如ATP酶、参与某些激素的分泌、血液凝固。骨钙与混溶钙池之间的钙含量保持动态平衡，血钙浓度通常稳定在2.22.5mmol/L。 Ca的缺乏症 幼儿、青少年缺乏，出现软骨症、发育

13、不良等，严重时产生佝偻病；老人则出现骨质疏松、抽筋等症。 Ca的生物有效性 Ca是人体内含量最多、又最易缺乏的一种无机盐。缺Ca并非供应不足，主要在于吸收率低，一般仅在2060。原因：我国膳食以粮食、蔬菜为主，谷类含植酸较多，蔬菜含草酸较多，易在体内形成不溶性钙盐，会妨碍Ca的吸收。膳食纤维也有影响，脂肪过高、活动量少、年龄老化等不利于钙吸收。（食保84/王45） Ca的供给量 一般成年人AI为800mg/d以上，青少年、儿童、孕妇、乳母按需要增加（10001200mg/d），婴幼儿适当减少（600300mg/d）。 最好来源与有利的吸收因素最好来源牛奶（Ca、P）、肉类、豆类、水产品，如，虾

14、皮；有利因素VD有利于Ca的吸收；乳糖、氨基酸有利于Ca的吸收；肠液酸性增加和适宜的钙磷比有利于钙的吸收；钙强化剂，如骨粉、乳酸钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、磷酸钙等。原因牛奶中有一种天然活性物质-酪蛋白磷酸肽（CPP）与钙形成可溶性络合物，防止钙沉淀，可促进吸收。所以，牛奶加热时，可溶性钙盐会转变为Ca3（PO4）2沉淀，不利于吸收，应控制加热温度与时间，并搅拌。再比如“双歧钙”中成分VD、CPP、异麦芽低聚糖。 此外，Ca2在食品中具重要的功能性质，主要作为胶凝剂，如，果胶、褐藻胶果冻、豆腐凝固剂，还作用沉淀剂、硬化剂、稳定剂（酪蛋白胶体）。2）Mg Mg的主要功能与缺乏症70的Mg在骨骼、牙

15、中，其余存在于肌肉和软组织中。除构成骨牙外，参与生化反应，如作酶激活剂，参与核酸、碳水化合物、脂类和蛋白质的代谢。缺乏时，可能导致骨质变脆、抽筋、出现幻觉等。镁还是心血管系统的保护因子，缺乏时可能导致心肌梗塞。此外，镁盐具利尿和导泻作用，过量时如黑木耳掺假（浸泡MgSO4）会产生腹泻、昏迷。 Mg的供给量 成年人AI为350 mg/d左右；未成年人相应减少（250-30mg/d）；孕妇适当增加（400mg/d）。 Mg的主要来源：植物性食品，如，绿叶蔬菜、坚果、大豆、麦麸、芝麻、海产品等。奶中较少。3) P P的主要功能 80左右P 在骨骼牙齿中，与钙结合。其余与蛋白质等结合分布于各部位。除成

16、骨功能外，细胞膜成分、核酸成分均含磷，许多蛋白质也含磷，ATP离不开磷；磷酸盐还起调节酸碱平衡的作用。此外，磷酸盐可作为食品酸味、持水剂。 一般不缺乏。缺P会影响Ca的吸收，所以二者要按比例供应，成年人Ca：P的MOL比为1：1左右。随年龄增长，P需要量下降。P以无机盐形式吸收，吸收率为6070。 P的主要来源与生物有效性：豆类、花生、肉类、蛋黄等，谷物种皮中的P以植酸状存在，不易消化，利用率低。谷物发酵或热水激活植酸酶可分解植酸为肌醇和无机磷酸，提高利用率。成人AI为700mg/d。 分子式：C6H12O6 C6H24O24P6分子量：180.16 660.4.3 S S是组成蛋白质、B1、

17、B7等的重要成分，相应辅酶参与AA代谢、糖类代谢、脂肪酸合成等。 以硫酸盐和有机物蛋白质形式进入体内，一般食物中蛋白质丰富的，不会缺乏S。主要来源：高蛋白食品奶、肉等。 微量元素.1 Fe Fe的主要功能：属于人体必需微量元素中的含量最高的一种，总量45克。主要存在于血红蛋白Hb中，其次是肌红蛋白、含铁酶类及运铁蛋白中这些称为功能性铁，占总铁70左右；余下的为贮存铁，存在于铁蛋白及含铁血黄素中，分布于肝、骨髓等部位。几乎所有铁为结合态。铁参与O2、CO2的转运，参与红细胞的形成与成熟，影响到人的造血功能和其它成分的合成。 缺乏症 自然界铁含量丰富，但多以难利用形式存在，所以缺铁症是人类最普遍的

18、营养缺乏症之一。严重缺铁时引起贫血，称缺铁性贫血。 铁的主要来源：动物血、肝脏、肉植物类的豆、马铃薯、麦麸。 铁的生物有效性取决于肠中铁的吸收：一般动物食品铁的吸收率仅1025，而植物铁的吸收率为1-7%。 影响吸收的因素：1）血红素铁吸收非血红素铁。膳食中铁可粗分为血红素铁和非血红素铁，前者以配位体结合在一起被吸收，不受膳食组成的影响，吸收后再分离参与体内运转，其生物利用率高于非血红素铁。动物性食品中血红素铁是铁的主要形式；而植物性食品中几乎所有铁都为非血红素铁，其吸收受到食品成分的干扰，其中，VC和EDTA可促进其吸收，而多酚类成分、植酸、某些蛋白质、钙和磷酸盐则抑制其吸收。2）不同的化合

19、价形式影响到铁的吸收。元素铁Fe2 Fe3。血红素中铁属于配位结合，其吸收率高于Fe2；植物中铁多是高铁离子Fe3，需还原为Fe2才能被吸收；鸡蛋中可吸收的铁少，因为与蛋黄磷蛋白中的磷结合着。由于谷物中植酸存在与铁形成不溶性的盐，蔬菜中VC含量较高（VC可促使Fe3转化为Fe2 ），蔬菜中铁较谷类中铁易吸收；动物食品中的氨基酸与铁形成可溶性的复合物，利于吸收。CYS有相似于VC的作用。牛奶中铁少，婴幼儿饮用牛奶时需补铁。3）针对缺铁性贫血症的流行，对食品进行铁强化。但铁同时又易催化不饱和脂肪酸和VA、C、E的氧化，Fe2的催化活性高于Fe3。一般强化采用亚硫酸铁，其低价和高生物利用率是优势，高

20、催化活性是劣势，如，强化的面粉，在烘焙产品出现不良颜色（褪色等）和风味。采用元素铁粉末强化，则较稳定，但颗粒大小影响到生物利用率。 供给量： 不同人群对铁的需求量差异较大。一般随着年龄增长而增加，以青春发育期女子、育龄妇女需要量最大。中国DRIS2000中，每日供给量AI成人男子15mgd，女子20mgd；成人UL为50 mgd。长期过量摄入铁或一次大量摄入铁会导致铁中毒。.2 Zn Zn的主要功能 锌存在于人的肝、骨骼、头发、皮肤中，是许多酶的组成成分或激活剂，六大酶类中每一类都有锌酶，如碳酸酐酶、谷氨酸脱氢酶、乳酸脱氢酶等，这些酶参与核酸、蛋白质合成和呼吸代谢。所以，锌对机体生长发育、促进食欲等起重要作用，还有助于VA的代谢，故与皮肤、视觉健康有关。 Zn的缺乏症 可引起发育迟缓、生殖机能下降、皮肤不健康、伤口愈合缓慢、食欲下降等症。由于与一种唾液中的味觉蛋白合成有关，缺乏时还出现异食癖。 Zn的主要来源与有效性：海产品（牡蛎）、动物肝脏、瘦肉、蛋类、花生、大豆、芝麻等，高蛋白食物中锌 >高碳水化合物食物锌。精细加工去锌、植物中锌的有效性也受植酸的影响，发酵谷物食品锌吸收率提高。吸收与铁相似。 供给量 RNI