《食品化学》教案Word文档格式.docx
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如果维生素和矿物质供给量不足，就会出现营养缺乏症状或某些疾病，摄入过多也会产生中毒。
维生素是多种不同类型的低相对分子质量有机化合物。
其特点：
它们有不同的结构和生理功能，是动植物食品的组成成分。
人体每日需要量很小，但却是机体维持生命所必需的要素。
当供给量不足时，就会出现相应的缺乏症状。
一、维生素的稳定性
营养素
一般条件
酸
碱
空气或氧
光
热
烹饪时损失率
维生素A
S
U
40
抗坏血酸
100
生物素
60
胡萝卜素
30
维生素B12
10
维生素D
叶酸
维生素K
5
烟酸
75
泛酸
50
维生素B6
核黄素
硫胺素
80
维生素E
55
注：
S稳定，U不稳定
1、成熟度的影响
有关成熟度对食品中营养素含量的影响的资料不多。
目前仅对番茄有较多的研究。
番茄中维生素C的含量在其未成熟的某一个时期最高。
2、采后及储存过程中的影响
食品从采收或屠宰到加工这段时间，营养价值会发生明显的变化。
因为许多维生素的衍生物是酶的辅助因子，它易受酶，尤其是动植物死后释放出的内原酶所降解。
维生素的变化程度与储藏加工过程中的温度高低和时间长短有关。
一般而言，维生素的净浓度变化较小，主要是引起生物利用率的变化。
相对来说：
脂肪氧合酶的氧化作用可以降低许多维生素的浓度，而抗坏血酸氧化酶则专一性地引起抗坏血酸含量损失。
植物组织经过修整或细分均会导致营养素的部分丢失。
在修整某蔬菜和水果以及摘去菠菜、花椰菜、绿豆芽、芦笋等蔬菜的部分茎、梗和侧梗时，会造成部分营养素的损失。
在一些食品去皮过程中由于使用强烈的化学物质，如碱液处理，将使外层果皮的营养素破坏。
食品在配料中，由于其他原料的加入而带来酶的污染。
如加入植物性配料会将抗坏血酸氧化酶带入成品，用海带产品作为配料可带入硫胺素酶。
当食品中的脂质发生氧化时，产生的过氧化氢、氢过氧化物和环氧化物能够氧化类胡萝卜素、生育酚、抗坏血酸等物质，导致维生素活性的损失。
此外，糖类中的非酶褐变反应生成的高活性羰基化合物，它们也能以同样的方式破坏某些维生素。
3、谷类食物在研磨过程中的影响
谷类在研磨过程中，营养素不同程度会受到损失。
其损失程度依种子内的胚乳与胚芽同种子外皮分离的难易程度而异，难分离的研磨时间长，损失率高；
反之则损失率低。
因此研磨对每种种子的影响是不同的，即使同一种子，各种营养素的损失率亦不尽相同。
可在食品加工的最后阶段增补或添加营养素弥补营养素的损失。
分类
名称
俗名
生理功能
主要来源
水溶性维生素
B族维生素
维生素B1
硫胺素、抗神经炎维生素
抗神经炎，预防脚气病
酵母，谷类，胚芽，肝
维生素B2
预防唇、舌发炎，促进生长
酵母、肝
维生素PP、B5
烟酸、尼克酸
预防癞皮病，是辅酶Ⅰ、Ⅱ组成成分
酵母、米糠、谷类、肝
吡哆醇，抗皮炎维生素
与氨基酸代谢有关
维生素B11
预防恶性贫血
肝、植物的叶
钴胺素，氰钴素
肝
维生素H
预防皮肤病，促进脂类代谢
肝、酵母
维生素H1
对-氨基苯甲酸
有利于毛发的生长
C族维生素
维生素C
预防及治疗坏血病、细胞间质的生长
蔬菜、水果
维生素P
芦丁、渗透性维生素、柠檬素
增加毛细管抵抗力，维持血管正常通透性
柠檬、芸香
脂
溶
性
维
生
素
抗干眼病维生素、视黄醇
替代视觉细胞内感光物质，预防表皮细胞角化、促进生长，防治干眼病
鱼肝油、绿色蔬菜、胡萝卜
骨化醇、抗佝偻病维生素
调节钙、磷代谢，预防佝偻病和软骨病
鱼肝油、奶油
生育酚
预防不育症
谷类的胚芽及其中的油
止血维生素
促进血液凝固
菠菜、肝
4、浸提和热烫
食品中水溶性维生素损失的一个主要途径是经由切口或易受破损的表面而流失。
此外，在加工过程中洗涤、水槽传送、漂烫、冷却和烹调等也会造成营养素的损失。
其损失特性与程度与pH、温度、水分含量、切口表面积、成熟度以及其他因素有关。
热烫通常采用蒸汽或热水两种方法。
其方法的选择则依食品种类和以后的加工操作而定。
一般来说，蒸汽处理引起的营养素损失最小。
食品在工厂加工，如果是在良好的操作条件下进行，其浸提、热烫、烹调造成的营养素损失，一般不会大于家庭操作的平均损失。
5、化学药剂的影响
由于储藏加工的需要，常常向食品中添加一些化学物质，其中有的能引起维生素的损失。
例如:
面粉中加入漂白剂或改良剂会降低面粉中维生素A、C、E等的含量。
二氧化硫及其亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和偏亚硫酸盐会破坏硫胺素和维生素B6。
亚硝酸盐不但可以与抗坏血酸反应，而且还能破坏类胡萝卜素、硫胺素和叶酸。
二、维生素的每日参考摄入量
在研究维生素的摄入量时，必须考虑维生素的生物利用率和影响生物利用率的因素。
维生素的生物利用率与机体的吸收代谢等有关。
影响维生素利用率的因素包括：
①膳食的组成会影响其在肠道停留的时间、黏度、乳化特性和pH等②维生素的存在形式和状态不同，使之在体内的吸收速率、吸收程度与转变为代谢活性形式的难易程度，或者代谢功能作用的大小等都会有所差别。
③维生素和其他食物成分之间的反应会影响维生素在肠道内的吸收。
三、水溶性维生素
1、抗坏血酸（ascorbicacid）
1）结构和化学性质
L-抗坏血酸L-脱氢抗坏血酸
L-抗坏血酸L-异抗坏血酸
抗坏血酸即维生素C，是一种十分重要的生物活性物质。
L-抗坏血酸（Vc）是高度水溶性化合物，极性很强，具有酸性和强还原性。
抗坏血酸主要以还原型的L-型抗坏血酸存在于水果和蔬菜中，在动物组织和动物加工产品中含量较少。
具有生理活性。
L-异抗坏血酸具有与L-抗坏血酸相似的化学性质，但不具有维生素C的活性。
在食品中使用时，D-异构体不是作为维生素的用途，而是作为抗氧化剂添加到食品中的。
L-异构体可分为氧化型和还原型两种。
2）分析方法
现在常用的分光光度法是用还原性染料对抗坏血酸进行氧化测定，如2,6二氯靛酚。
（测定总Vc含量）但该方法没有将脱氢抗坏血酸考虑在内，故测定值中仅有80%抗坏血酸的维生素活性。
另一种常用的方法是利用VC的羟基与苯肼反应生成二苯腙来测定抗坏血酸含量，其缺点是食品中含有无维生素活性的羰基物质也可发生同样反应，从而引起测定误差。
HPLC法现常被用来测定抗坏血酸的总量，而且也可同时测定L-抗坏血酸和还原型抗坏血酸的含量。
3）稳定性
多种因素影响抗坏血酸的降解。
如温度、盐和糖浓度、pH、氧、酶、金属催化剂（特别是Cu2+、Fe3+）、水分活度、抗坏血酸的初始浓度以及抗坏血酸与脱氢抗坏血酸的比例等因素的影响。
抗坏血酸易氧化形成脱氢抗坏血酸，脱氢抗坏血酸又易经温和的还原反应再生成抗坏血酸。
脱氢抗坏血酸的氧化是不可逆的，尤其在碱性介质中，可使内酯水解形成2,3-二酮基古洛糖酸（DKG），只是在这时才引起维生素活性的损失。
非催化氧化降解反应速率与pH之间是非线性关系，其两者的相关性曲线呈S形。
当pH>
6时，曲线趋向平坦。
在厌氧反应条件下，抗坏血酸是氧化速率在pH4时达到最大，pH为2时降到最小，然后随着酸度的增加而增加。
4）加工的影响
抗坏血酸具有强的还原性，因而在食品中是一种常用的抗氧化剂。
可有效抑制酶促褐变，作为面包改良剂；
保护叶酸等易被氧化的物质；
清除单重态氧；
还原以氧和碳为中心的自由基，使其他抗氧化剂（如生育酚自由基）再生。
富集抗坏血酸的食品，通常由于非酶褐变引起维生素的损失和颜色变化。
水分活度非常低时，抗坏血酸仍可发生降解，只是转化速度非常缓慢。
抗坏血酸的稳定性随温度降低而大大提高。
食品在加热浸提时，其抗坏血酸损失远比其他加工步骤带来的损失大。
为减少抗坏血酸的损失，常用SO2处理食品，可减少在加工储藏过程中抗坏血酸的损失。
此外糖和醇也能保护抗坏血酸免受氧化降解。
5）生理功能
促进胶原的生物合成，有利于组织创伤的愈合；
促进骨骼和牙齿生长，增强毛细血管壁的强度，避免骨骼和牙齿周围出现渗血现象。
促进酪氨酸和色氨酸的代谢，加速蛋白质或肽类的脱氨基代谢作用。
影响脂肪和类脂的代谢
改善对铁、钙和叶酸的作用
作为一种自由基清除剂
增加机体对外界环境的应激能力。
2、硫胺素（thiamin）
它由一个嘧啶分子和一个噻唑分子通过一个亚甲基连接而成。
它广泛分布于植物和动物体中，在α-酮基酸和糖类的中间代谢中起着十分重要的作用。
硫胺素因为含有一个季氮原子，故具有强碱性。
在食品的整个正常pH范围内，都是完全离子化的。
常用的方法是荧光法和HPLC法。
硫胺素在稀酸的条件下从加热的食物匀浆中提取出来，用磷酸酯酶水解磷酸化硫胺素，然后层析去除非硫胺素的荧光成分，再用氧化剂反它转化成强荧光的脱氢硫胺素，用荧光分光光度计来检测。
或者用磷酸酯酶处理后，用HPLC法测定总硫胺素的含量也可以。
是所有维生素中最不稳定的一种。
其稳定性受pH、温度、离子强度、缓冲液以及其他反应物的影响。
反应硫胺素受热易降解，典型的降解是在两环之间的亚甲基碳上发生亲核取代反应。
在低水分活度和室温时，硫胺素相当稳定。
亚硝酸盐也能使硫胺素失活。
酪蛋白和可溶性淀粉可抑制亚硫酸盐对硫胺素的破坏作用。
硫胺素与硫胺素酶结合后产物的稳定性比游离态差。
温度是影响硫胺素稳定性的一个重要因素。
此外，pH对硫胺素降解速率有重要影响。
在pH<
6（酸性pH范围），硫胺素降解较为缓慢，而在pH6-7时，硫胺素降解加快。
pH为8时，体系中已不存在噻唑环，硫胺素经分解或重排生成具有肉香味的含硫化合物（即在中等水分活度及碱性pH时，硫胺素降解速率最快）。
硫胺素是一种水溶性维生素，在烹调过程中会因浸出而带来损失。
此外，抗硫胺素因子（非酶）也会使硫胺素损失。
可热分解形成具有特殊气味的物质，在烹调的食物中产生“肉”的香味。
食品中的几乎能被人体完全吸收和利用，可参与糖代谢，能量代谢，并具有维持神经系统和消化系统正常功能，以及促进发育的作用。
3、核黄素（riboflavin）
是一大类具有生物活性的化合物，其母体化合物是7,8-二甲基-10异咯嗪，所有的衍生物均称为黄素。
其衍生物有FAD及FMN。
牛乳和人乳中的FAD和游离的核黄素含量占总核黄素的80%以上。
核黄素中的10-羟乙基黄素是哺乳类黄素激酶的抑制剂，能抑制组织吸收核黄素。
光黄素（luniflavin）是核黄素的拮抗剂。
核黄素在440-500nm波长下产生黄绿色荧光，在稀溶液中荧光强度与核黄素浓度成正比，故可采用荧光法进行检测。
也可用于酪乳酸杆菌微生物法或HPLC法进行测定。
核黄素具有热稳定性，不受空气中氧的影响，在酸性溶液中稳定，但在碱性溶液中不稳定，光照射容易分解。
在大多数加工或烹调过程中，食品中的核黄素是稳定的。
4、烟酸
1）结构和化学性质尼克酸尼克酰胺
为B族维生素成员之一。
包括尼克酸和尼克酰胺，通称为烟酸。
它们的天然形式均有同样的烟酸活性。
在生物体内，其活性成分为NADP。
其广泛存在于蔬菜和动物来源的食品中，高蛋白膳食者对烟酸的需求量减少。
其原因：
色氨酸可转化为烟酸。
咖啡在温和的碱性条件下焙炒，咖啡中的烟酸含量和活性提高30倍。
NAD和NADP的还原态，在胃液中不稳定，所以生物利用率很低。
玉米在沸水中加热，可从NAD和NADP中释放出游离的烟酰胺。
食品中结合态的烟酸含量直接影响烟酸的生物利用率。
测定烟酸产生需要用硫酸水解食品，使烟酸从结合状态中释放出来。
烟酸的吡啶环在溴化氰的作用下开环，形成的裂解产物与磺胺酸结合生成黄色染料，其最大吸收波长为470nm，用来测定含量。
如果采用碱萃取，由于释放出游离烟酸而使测定结果远高于生物测定法。
此外，也可采用HPLC法测定食品中游离的或结合的烟酸或烟酰胺。
烟酸是一种最稳定的维生素，对热、光、空气和碱都不敏感，在食品加工中也无热损失。
但作为水溶性维生素，如修整和淋洗过程中，也会产生损失。
在储藏过程中，由于生化反应也会引起损失。
5、维生素B6（PN、PL、PM）
这些化合物以磷酸盐形式广泛分布于动植物中。
磷酸吡哆醛是许多氨基酸转移酶中的一种辅酶。
大多情况下，水果蔬菜和谷类中的维生素B65%-75%以吡哆醇-5’-β-D-葡萄糖苷的形式存在。
只有将糖苷水解后才具有营养活性。
食品中维生素B6含量测定通常采用酸水解样品提取VB6，然后用卡尔斯酵母进行微生物学检测，也可用HPLC法进行测定。
维生素B6的3种形式都具有热稳定性。
遇碱分解。
其中吡哆醛最为稳定，通常用来强化食品。
VB6在氧存在下，经紫外光照射后即转变为无生物活性的4-吡哆酸。
食品在加热、浓缩、脱水等加工过程中，维生素B6的3种形式化合物及其含量必然会发生变化。
如蛋在脱水过程中，吡哆醛含量增加而吡哆胺减少。
吡哆醇较稳定。
在食品加工过程中，一般食品中的VB6都较易损失。
可引起小儿麻痹症。
在非光化学降解中，维生素B6的形式、温度、溶液、pH和其他反应物的存在均影响维生素B6的降解速率。
pH>
7时，PM损失较大，而pH为5时，PL损失较大。
膳食中的所有维生素B6的形式都能被有效吸收和发挥VB6的功能，即使是转变为席夫碱的VB6在胃酸条件下，仍能降解和显示较高生物利用率。
6、叶酸酯
1）结构和化学性质（四氢叶酸）
叶酸是由α-氨基-4羟基喋呤与对氨基苯甲酸相连接，再以-NH-CO-键与谷氨酸连接组成。
在生物体系中，叶酸酯以各种不同的形式存在，只有谷氨酸部分为L-构型和C6为6S构型的叶酸酯和四氢叶酸酯才具有维生素活性。
叶酸是一种暗黄色物质，不易溶解于水，其钠盐溶解度较大。
天然存在的最很少，从人体对叶酸的需要量看，叶酸是维生素中需求量最大的维生素。
具有维生素活性的只有叶酸和叶酸的多谷氨酸酯衍生物。
只有完成了多谷氨酸酯衍生物的合成后，测定自然界叶酸酯衍生物的分布才成为合成。
食品中叶酸的含量测定，通常用微生物学方法进行。
测定前，先将食品中的多谷氨酸酯衍生物在结合酶的作用下裂解生成游离叶酸，此外也可以采用HPLC法。
叶酸在厌氧条件下对碱稳定。
有氧条件下，遇碱会发生水解，水解后的侧链生成氨基苯甲酸-谷氨酸和喋呤-6-羧酸；
在酸性条件下水解得到6-甲基喋呤。
叶酸酯在碱性条件下隔绝空气水解，可生成叶酸和谷氨酸。
食品加工中，亚硝酸盐和亚硫酸能使食品中的叶酸发生相互作用。
食品中叶酸酯主要以5-甲基-四氢叶酸形式存在，经氧化降解。
二氢叶酸和四氢叶酸在空气中容易氧化，对pH也很敏感。
在pH为8-12和pH为1-2最稳定。
在中性溶液中，FH4和FH2同叶酸一样迅速氧化。
在酸性条件下可观察到氨基苯甲酸-谷氨酸的定量解离。
当FH4的N5位被取代后，在硫醇、半胱氨酸或抗坏血酸盐存在时，FH4的氧化作用降低。
FH4在酸性溶液中比在碱性溶液中氧化更快。
FH2比FH4稍稳定，但仍能发生降解。
四氢叶酸几种衍生物稳定性顺序为：
5-甲酰基四氢叶酸>
5-甲基-四氢叶酸>
10-甲基-四氢叶酸>
四氢叶酸。
叶酸的稳定性取决于喋呤环，与聚合酰胺的链长无关。
7、维生素B12
维生素B12由几种密切相关的具有相似活性的化合物组成。
这些化合物都含有钴，故又称钴胺素。
维生素B12为红色结晶状物质，是化学结构最复杂的维生素。
维生素B12主要存在于动物组织中，它是维生素中惟一只能由微生物合成的维生素。
维生素B12的合成产品是氰钴胺素，为红色结晶，非常稳定，可用于食品和营养补充。
其含量测定，通常采用赖氏乳杆菌用微生物学的方法进行检测。
各种形态的钴胺素均可用色谱法分离得到。
HPLC法不适于钴胺素分析，因为含量过低。
测定时，首先要将食品在缓冲液中匀浆，然后在60℃条件下，用木瓜蛋白酶和氰化物的盐类使之反应，去掉蛋白质转变成氰钴胺素，然后测定其含量。
氰钴胺素水溶液在室温并且不暴露在可见光或紫外光下是稳定的，最适宜的pH范围是4-6，在此范围内，即使高压加热，也仅有少量损失。
在碱性溶液中加热，能定量地破坏钴胺素。
还原剂（巯基化合物）低剂量时起保护作用，高浓度时起破坏作用。
抗坏血酸及亚硫酸盐也会破坏钴胺素，三价铁可保护钴胺素，低价铁将会使钴胺素迅速破坏。
除在碱性溶液中蒸煮外，钴胺素在其他情况下，几乎都不会遭到破坏。
8、泛酸（pantothenicacid）
是人和动物所必需的，是辅酶A的重要组成部分。
在人体代谢中起重要作用。
泛酸在pH为4-7的范围内稳定，在酸和碱的溶液中水解，在碱性中水解生成β-丙氨酸和泛解酸。
在酸性溶液中水解成泛解酸的γ-内酯。
在天然物质中含量很低，通常用微生物学的方法进行检测。
常用SaccharomycesCarlsbergensis（检测10ng）和植物乳杆菌（Lactobacillusplantarum,检测1ng）作为试验生物体。
3）加工的影响
在加工中可以导致损失，在pH为4-6范围内，速率常数随pH降低而增加。
膳食中泛酸在人体内的生物利用率约为51%，人体内不易缺乏。
9、生物素
1）结构和分布
生物素和硫胺素一样，是一种含硫维生素。
生物素和生物胞素是两种天然维生素。
生物素广泛分布于植物和动物体中，在糖类、脂肪和蛋白质代谢中具有重要的作用。
主要功能是作为羧基化反应和羧基转移反应的辅酶，以及在脱氨基作用中起辅酶的作用。
通常采用波依法霉样真菌（Allescheriaboydii,检测0.5ng）或阿拉伯糖乳酸杆菌（Lactobacillusarabinosus,检测0.05ng）以微生物学的方法对生物素进行定量分析。
纯生物素对热、光、空气非常稳定。
在微碱性或微酸性溶液中也相当稳定。
即使在pH为9左右的碱性溶液中，生物素也是稳定的。
极端pH条件下，生物素环上的酰胺键可能发生水解。
在谷粒的碾磨过程中生物素有较多的损失。
精制的谷粒产品损失多。
在生蛋清中发现一种蛋白质，即抗生物素蛋白，它能与生物素牢固结合形成抗生物素的复合物，它使生物素无法被生物体利用。
人体肠道内的细菌可合成相当数量的生物素，故人体一般不缺乏生物素。
四、脂溶性维生素
1、维生素A
具有维生素A活性的物质包括一系列20个碳和40个碳的不饱和碳氢化合物，它们广泛分布于动植物体中。
维生素A醇的羟基可与脂肪酸结合成酯，也可氧化成醛和酸。
动物肝脏含维生素A最高，以醇可酯的状态存在。
植物和真菌中，以类胡萝卜素形式存在。
最有效的维生素A前体是β-胡萝卜素，经水解可以生成两个分子的维生素A。
由于类胡萝卜素主要是由碳氢组成的化合物，类似脂类结构，故不溶于水，而是脂溶性的。
只有胡萝卜素与蛋白质结合后才能溶于水。
高浓度不饱和的类胡萝卜素体系能产生一系列复杂的紫外和可见光光谱，故呈淡橙色。
目前，测定食品中维生素A活性的最理想的方法是先将类胡萝卜素进行色谱分离，然后将各种不同立体异构体的活性进行累加。
现在多采用HPLC法。
天然存在的类胡萝卜素都是以全返式构象为主。
当食品在热加工时转变为顺式构象，也就失去了维生素A活性。
此外，光照、酸化、次氯酸或稀碘溶液都可能导致热异构化。
食品中维生素A和类胡萝卜素发生的氧化降解，存在着两种途径，一种是直接过氧化作用，另一种是脂肪酸氧化产生的自由基导致的间接氧化。
β-胡萝卜素和其他类胡萝卜素在低氧分压时显示抗氧化的作用。
但是在氧分压较高时可起助氧化剂的作用。
维生素A的损失速率是酶、水分活度、储藏气压和温度的函数。
4）生理功能
维持视觉，促进生长、增强生殖力和清除自由基。
2、维生素K
是脂溶性萘醌类的衍生物。
天然的维生素K有两种形式，维生素K1（叶绿醌或叶绿基甲基萘醌）仅存在于绿色植物中，维生素K2（聚异戊烯甲基萘醌）由许多微生物包括人和其他动物肠道中的细菌合成。
天然存在的维生素K是黄色油状物，人工合成的是黄色结晶。
所有K类维生素都抗热和水，易受酸、碱、氧化剂和光的破坏。
由于天然维生素K相对稳定，又不溶于水，在正常的烹调过程中损失很少。
人体很少有缺乏症出现。
VK的主要生理功能是有助于某些凝血因子的产生，参与凝血过程。
3、维生素D
维生素D是甾醇类微生物。
食物中有两种：
麦角钙化醇（VD2）和胆钙化醇（VD3）。
维生素前体（麦角固醇和7-脱氢胆固醇）经紫外线辐射可产生维生素D2和D3。
酵母和真菌含麦角固醇
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