单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,食品生物化学,食品生物化学,1,第二章 水分与矿物质,1,第一节 水分与水分活度,2,第二节 矿物质,第二章 水分与矿物质1第一节 水分与水分活度2第二节,2,水在生物体内的含量与作用,食品中水分状态与分类,水分活度,1,第一节 水分与水分活度,水在生物体内的含量与作用 食品中水分状态与分类 水分活度 1,3,1,、水在生物体内的含量,水是食品六大营养素之一，是维持人类正常生命活动必需的基本物质。,一、水在生物体内的作用,1、水在生物体内的含量 一、水在生物体内的作用,4,某些代表性食品的含水量,某些代表性食品的含水量,5,2,、水的生理作用,稳定生物大分子的构象，使之表现出特异的生物活性；,作为体内通用的介质，使各类生物化学反应得以顺利进行；,作为营养物质或代谢废物的载体，把它们输送到生物体的各有关部位；,由于水的热容量大，用来调节温度、平衡温度；,对体内各运动部位起润滑作用。,2、水的生理作用 稳定生物大分子的构象，使之表现出特异的生物,6,水在食品中的重要作用,水是食品的重要组成成分，是研究食品加工工艺考虑的重要因素；,水分含量、分布和状态对于食品的结构、外观、质地、风味、新鲜程度会产生极大的影响；,水是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因，直接关系到食品的贮藏特性。,水是食品生产中的重要原料之一，食品加工用水的水质直接影响到食品的品质和加工工艺。,水在食品中的重要作用 水是食品的重要组成成分，是研究食品加工,7,人体与水以及食物与人体内水的关系,人体内的水分是处于不断的运动和变化,正常情况下，每人每日需要从食物中获取,1.5,2.7L,的水,以汗、尿、呼吸等形式排出，以维持体内水的平衡,人体与水以及食物与人体内水的关系 人体内的水分是处于不断的运,8,水的代谢,水的摄入及来源：,饮水（主要）,食物（因食物不同而异）,代谢水,水的排出：,尿液、粪便、呼吸、皮肤蒸发。,水的代谢水的摄入及来源：,9,2,、食品中水的分类,结合水 水合态的水,水,自由水,2、食品中水的分类,10,（,i,）在,0,以上可以结冰,100 ,气化；,（,ii,）在食品内可以作为溶剂；,（,iii,）可以以液体形式移动，在气候干燥时也可以以蒸汽形式逸出，使食品中含水量降低；,（,iv,）微生物可以利用自由水繁殖，各种化学反应也可以在其中进行。,自由水的特点：,具有全部水的性质,（i）在0以上可以结冰,100 气化；自由水的特点：,11,（,2,）结合水（束缚水）,指通过氢键与食品中有机、无机成分结合的水。,（2）结合水（束缚水）,12,结合水的特点：,（,i,）,-40,以上不能结冰。,（,ii,）,不能作溶剂，不能被微生物所利用。,植物种子、微生物孢子：,不易结冰，冷冻条件下仍保持活性。,0,C,-40,C,结合水的特点：（i）-40以上不能结冰。（ii）不能作溶,13,水对食品品质的影响,自由水含量对食品品质的影响,耐储藏性,结合水,风味,水对食品品质的影响 自由水含量对食品品质的影响,14,三、水分活度,1,、水分活度的概念,食品的水蒸汽分压,p,与同一温度下纯水的饱和蒸汽压,p,0,之比。,A,w,:,水分活度；,p:,一定温度下食品中水蒸气分压,p,0,:,同温度下纯水的饱和蒸汽分压,三、水分活度Aw: 水分活度；,15,附：,溶液的蒸气压下降,（,a,）水,（,b,）蔗糖溶液,原因：,溶质占据了一部分水的表面积,结合水,自由水,溶质束缚住了一部分水分子,p,0,p,难挥发,基本靠自由水蒸发形成蒸汽压,附：溶液的蒸气压下降（a）水（b）蔗糖溶液原因：结合水 溶,16,蔗糖分子,水分子,结合水,自由水,溶液中溶质浓度越高，其蒸汽压下降越多。,全部水,基本靠自由水蒸发形成蒸汽压,蔗糖分子水分子结合水自由水溶液中溶质浓度越高，其蒸汽压下降越,17,附：,溶液的蒸气压下降,（,a,）水,（,b,）食品,也可以理解为一个物质所含有的自由状态的水分子数与如果是纯水在此同等条件下同等温度与有限空间内的自由状态的水分子数的比值。,p,0,p,食品占据了较多体积，又结合了一部分水,相同体积内的自由水分子数减少,附：溶液的蒸气压下降（a）水（b）食品也可以理解为一个物质所,18,水分活度的大小：,纯水,Aw,1,，溶液,Aw1,。,结合水，,Aw,水分活度的大小：纯水Aw1，溶液Aw1。结合水， Aw,19,（三）,水分活度与食品的稳定性,1.,水分活度对微生物生长繁殖的影响,（表,1-2,）,（三）水分活度与食品的稳定性 1.水分活度对微生物生长繁殖的,20,Aw0.91,时，细菌容易生长；,0.91,Aw,0.80,，霉菌容易生长；,Aw0.80,时大多数霉菌不生长。,A,w,范围,在此范围内的最低,A,w,值一般能抑制的微生物,食品,1.00,0.95,假单孢菌、产气夹膜杆菌等,新鲜果蔬、肉、牛奶等,0.87,0.80,大多数霉菌、金黄色葡萄球菌,大多数果汁浓缩物、面粉、大米,0.50,微生物不繁殖,含水分约,12,的酱,Aw0.91时，细菌容易生长；Aw范围 在此范围内的最低A,21,不同微生物生长与食品水分活度的关系,不同微生物生长与食品水分活度的关系,22,1,、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，由此可以正确推断,影响不同含水量食品质量的主要微生物,；,2,、表中每一个水分活度区间的下限为相应微生物正常生长的,水分活度阈值，即在此水分活度以下，该类微生物不能正常生长,；,不同微生物生长与食品水分活度的关系,1、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,23,水分活度影响食品稳定性的原因：,（,1,）许多化学反应是属于离子反应。反应发生的条件是反应物首先必须进行离子的水合作用，而发生离子水合作用的条件是必须有足够的游离水才能进行。,（,2,）许多以酶为催化剂的酶促反应，水有时除了具有底物作用外，还能作为输送介质，并且通过水化促进酶和底物活化,水分活度影响食品稳定性的原因：,24,三,.,水分活度,食品防腐：降低水分活度,（,1,）减少自由水：,浓缩、干燥,（,2,）增加结合水：,加盐、加糖等,葡萄干、淹菜等不容易变质,三.水分活度食品防腐：降低水分活度（1）减少自由水：浓缩、干,25,食品中水分活度值的测定,扩散法,食品中水分活度值的测定,26,实验原理,样品在康威氏（,Conway,）微量扩散器的密封和恒温条件下，分别在,Aw,较高和较低的标准饱和溶液中扩散平衡后，根据样品质量的增加（在,Aw,较高的标准溶液中平衡）和减少（在,Aw,较低的标准溶液中平衡）的量，求出样品的,Aw,。,实验原理 样品在康威氏（Conway）微量扩散器的,27,三、实验仪器设备,康威氏（,Conway,）微量扩散皿、小铝皿或玻璃皿、分析天平（感量,0.0001g,）,三、实验仪器设备 康威氏（Conway）微量扩散皿,28,四、试剂配制,标准水分活度试剂，如下表所示：,四、试剂配制标准水分活度试剂，如下表所示：,29,30,实验操作,1,、在预先恒重且精确称重的铝皿或玻璃皿中，准确称取,1.00g,均匀切碎的样品，迅速放入康威氏扩散皿内室中。,2,、在外室预先放入标准饱和溶液,5ml,，或标准的上述各式盐,5.0g,，加入少许蒸馏水湿润。,3,、在扩散皿磨口边缘均匀涂一层凡士林，加盖密封，在,250.5,的恒温箱中放置,20.5h(,平行作,2-4,份不同,Aw,值的标准饱和溶液及样品,),。,实验操作1、在预先恒重且精确称重的铝皿或玻璃皿中，准确称取1,31,4,、取出铝皿或玻璃皿，用分析天平迅速称量，分别计算各样品的质量增减数。,5,、以各种标准饱和溶液在,25,时的,Aw,值为横坐标，样品的质量增减数为纵坐标作图（如下图），将各点连结成一条直线，这条线与横坐标的交点即为所测样品的水分活度值,Aw,。,4、取出铝皿或玻璃皿，用分析天平迅速称量，分别计算各样品,32,Aw,值测定图解,Aw值测定图解,33,食物中矿物质的分类、存在形式及其功能,食物中矿物质成分的生物有效性,2,第二节 矿物质,几种重要的矿物质营养素,食物中矿物质的分类、存在形式及其功能食物中矿物质成分的生物有,34,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。,在人和动物体内，矿物质总量占人体重的百分数较小，但却是不可缺少的成分。,概念：,35,1,、食品中矿物质元素的分类,（,1,）按矿物质在人体内的含量和人体对膳食中矿物质的需要量进行分类,常量元素（含量在,0.01,以上），如钙、磷、硫、,钾、钠、氯和镁。,微量元素（含量在,0.01,以下）,，如铁、碘、锌。,一、食品中矿物质的分类、存在形式及其功能,1、食品中矿物质元素的分类一、食品中矿物质的分类、存在形式及,36,（,2,） 按矿物质在人体营养需要的关系分类,所有必需元素摄取过量后都会有毒。,矿物质元素,必需元素,非必需元素,有毒元素,有毒元素只在超过一定量（阈值）后才会有毒。,缺乏则可使机体组织或功能出现异常。,汞、镉、铅、砷等,（2） 按矿物质在人体营养需要的关系分类所有必需元素摄取过量,37,2,、食品中矿物质的存在形式,矿物质中一价离子都以可溶性盐的形式存在，如钾、钠、氯离子。,多价离子则以离子、不溶性盐和胶体溶液的形式存在。,2、食品中矿物质的存在形式,38,矿物质的生理功能,1,构成人体组织的重要成分,如钙、磷、镁为组成骨骼、牙齿的成分，铁为血红蛋白的组成成分等。,2,调节细胞膜的通透性,矿物质可调节细胞膜的通透性，以保持细胞内、外液中酸性和碱性无机离子的浓度，,维持细胞正常的渗透压和体内的酸碱平衡。,矿物质的生理功能1构成人体组织的重要成分,39,3,维持神经和肌肉的兴奋性,钙为正常神经冲动传递所必需的元素，钙、镁、钾对肌肉的收缩和舒张均具有重要的调节作用。,4,组成激素、维生素、蛋白质和多种酶类的成分,如谷胱甘肽过氧化物酶中含硒和锌，细胞色素氧化酶中含铁，甲状腺素中含碘及维生素,B12,中含钴等。,矿物质的生理功能,3维持神经和肌肉的兴奋性 矿物质的生理功能,40,几种重要的矿物质营养素,重点：,各种矿物质的主要食品来源,几种重要的矿物质营养素重点：各种矿物质的主要食品来源,41,（一）钙,1.,含量、分布,成人体内含钙总量约为,1200g,，相当于体重的,2%,99%,骨骼、牙齿（羟磷灰石、未定形钙）,“钙库”,0.5%结合状态,（与蛋白质、 柠檬酸结合）,0.5%离子状态,血液、细胞外液和软组织（混溶钙池）,（一）钙1.含量、分布成人体内含钙总量约为1200g，相,42,2.,钙的作用：,（,1,）构成骨骼、牙齿,（,2,）降低毛细管及细胞膜通透性,（,3,）降低神经肌肉正常兴奋和心跳节律,（,4,）参与血液凝固,缺钙可导致心悸、手足抽搐,2.钙的作用：（1）构成骨骼、牙齿缺钙可导致心悸、手足抽搐,43,骨质疏松症：骨痛、驼背、骨折,生活质量明显下降,骨质疏松症：骨痛、驼背、骨折,44,骨质疏松者的骨骼的内部变化,骨质疏松者的骨骼的内部变化,45,3.,吸收,人体钙吸收主要在小肠近端，大部分是被动吸收。,（,1,）食物中的钙有,70%,80%,以不溶性钙盐形式随粪便排出。,草酸钙、脂肪酸钙等,（,2,）维生素,D,、乳糖、蛋白质、氨基酸等有利于钙的吸收。,形成可溶性螯合物,成人后，钙的吸收等于排泄，呈钙平衡；,40岁以后，钙的排泄大于吸收，呈负钙平衡，,3.吸收人体钙吸收主要在小肠近端，大部分是被动吸收。草酸钙、,46,4.,钙的来源：,富含钙的食品：乳制品、小虾、小鱼、海带、紫菜等。,米的钙含量很低 以米为主食的人必须通过其它食品来满足钙的需求。,乳制品是钙的极好来源。,4.钙的来源：富含钙的食品：乳制品、小虾、小鱼、海带、紫菜等,47,磷,磷在成人体内的总量为,600-900,克，占体重1%，85%的磷与钙一起成为骨骼和牙齿的重要组成部分，,其中钙/磷比值为2/1,。,磷 磷在成人体内的总量为600-900克，占体重1%，85,48,磷的生理功能,构成骨骼和牙齿的重要成分,参与能量代谢,构成生命物质成分,酶的重要成分,调节酸碱平衡,磷的生理功能构成骨骼和牙齿的重要成分,49,磷的,吸收,吸收,从膳食摄入的磷,70在小肠吸收,。,正常膳食中磷吸收率为6070,维生素D可促进磷的吸收,合理的钙磷比例有利于磷的吸收。,磷的吸收 吸收,50,磷的供给,食物来源,蛋类、瘦肉、鱼类、干酪及动物肝、肾的磷含量都很丰富，而且易吸收；,植物性食品中海带、芝麻酱、花生、坚果及粮谷类含量也比较高。,磷的供给食物来源,51,（三）铁,1.,含量、分布,（,1,）成人体内含铁分布：,血液：,55,肌肉：,10,其余脏器：,35,猪血的利用率高,（三）铁1.含量、分布血液：55猪血的利用率高,52,铁,铁在体内的分布,3-5g,血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类(如细胞色素氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等)、辅助因子及运载铁,铁蛋白、含铁血黄素,存在于肝、脾和骨髓中,功能性铁(70%),贮存铁 (30%),铁铁在体内的分布3-5g血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类(如细,53,铁的食物来源,动物性食物含有丰富的铁,如猪肝含铁量为22.6mg100g，瘦肉、鸡蛋、动物全血、禽类、鱼类等也均是铁的良好来源。,蔬菜和牛奶及奶制品中含铁量不高，且生物利用率低。,铁的食物来源 动物性食物含有丰富的铁,54,（四）锌,1.,含量、分布,（,1,）含量仅次于铁，为,1.42.3g,2.,作用：,参与很多酶的组成成分，这些酶在组织呼吸和蛋白质、脂肪、糖、核酸等物质的代谢中都起重要作用。,100,多种酶含锌锌广泛参与体内的代谢,（四）锌1.含量、分布100多种酶含锌锌广泛参与体内的代谢,55,3.,补锌,（,1,）动物性食品的锌的利用率高,（,2,）破坏植酸，有利于锌的吸收,各类肉制品、海产品,（,3,）葡萄糖酸锌、硫酸锌,豆类发芽、面粉发酵,3.补锌（1）动物性食品的锌的利用率高（2）破坏植酸，有利于,56,（五）碘,1.,含量、分布,20,30,集中于甲状腺,孕妇缺碘新生儿,“,呆小症,”,2.,作用：甲状腺素（,促进机体代谢，促进机体生长发育,）的成分,3.,补碘：海带、紫菜等,（五）碘1.含量、分布孕妇缺碘新生儿 “呆小症”2.作用：,57,（六）硒,1.,人体内含量少，分布广泛（除脂肪组织）,2.,作用：,是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，可防止过氧化氢及氧化脂对细胞的损害。,对人体组织起保护作用。,缺硒易引起克山病、诱发糖尿病等多种疾病。,（六）硒1.人体内含量少，分布广泛（除脂肪组织）2.作用：是,58,硒,：（,1,）谷胱甘肽过氧化物酶的组分,H,2,O,2,2H,2,O,2GSH,GSSG,谷胱甘肽过氧化物酶（硒）,（,2,）结合金属,硒：（1）谷胱甘肽过氧化物酶的组分H2O22H2O2GSHG,59,大骨节病,大骨节病,60,3.,硒的来源,海产品、肉类、蛋类,3.硒的来源海产品、肉类、蛋类,61,硒（,Se,）：,每日摄入量：,50g,200g,1000g,导致心肌炎、克山病、免疫功能低下、老年性白内障,安全摄入量,中毒,死亡,服药：遵医嘱，不要随意加大剂量。,毒物：,“,所有物质都是毒物，没有不是毒物的物质，只是剂量决定了它是药物还是毒物。,”,安全限量,无害或有益,有害,硒（Se）：每日摄入量：50g200g1000g导致心,62,三、食品中矿物质成分的生物有效性,生物有效性：,代谢中可被利用的营养素的量与摄入的营养素的量的比值。,影响矿物质生物有效性的因素如下：,食物的可消化性,矿物质的化学与物理形态,与其它营养物质的相互作用,加工方法,个体生理状态,三、食品中矿物质成分的生物有效性 生物有效性：代谢中,63,影响矿物质生物有效性的因素,矿物质的物理化学形态 ：如,Fe,3+,难溶，不利吸收，而,Fe,2+,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,鳌合作用：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,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+,64,3.,加工对食品中矿物质成分的影响,导致食品中矿物质损失的最重要因素是谷物的碾磨。,1),一般加工对其含量的影响,矿物质在加工中不会因为光热，氧等因素而分解，但加工会改变其生物利用性。如，精制，烹调，溶水等会使其含量下降。,2),加工时因容器带入会使其含量增加如铁锅炒菜等。,3),加工后生物有效性提高如面粉发酵后生物有效性提高,30-35%,。,4.,矿物质的强化,在食品中补充某些缺少或特需的营养成分称为食品的强化。,3. 加工对食品中矿物质成分的影响,65,Thank you!,Thank you!,66,