第六章 维生素和矿物质 第一节 概 述 食品中维生素和矿物质的含量是评价食品营养价质的重要指标之一。人类在 长期进化 过程中，不断地发展和完善对营养的需要，在摄取的食物中，不但需要 蛋白质、糖类化合 物和脂肪，而且需要维生素和矿物质，如果维生素或矿物质供 给量不足，就会出现营养缺 乏的症状或某些疾病，摄入过多也会产生中毒。维生 素是多种不同类型的低分子量有机化 合物，它们有着不同的化学结构和生理功能，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。目前已发现有几十种维生素和类维生素物质，但 对人体营养和健康有 直接关系的约为 20 种。其主要的维生素的分类、功能及来源见表 8 －1。 食品加工(例如烹调)虽然有悠久的历史，但工业化的食品加工仅有几十年历 史。随 着科学的进步，加工技术的改进，交通运输的发达及冷冻技术的发展，人们可以在任何一个 地区或一年中的任何季节获得有营养价值的各种食品。因此， 由于营养不均衡所造成的疾 病已逐渐减少。本章主要讨论各种维生素的化学性质 以及在食品加工、贮藏过程中导致维 生素和矿物质损失的基本原因
第六章 维生素和矿物质 第一节 概 述 食品中维生素和矿物质的含量是评价食品营养价质的重要指标之一。人类在 长期进化 过程中，不断地发展和完善对营养的需要，在摄取的食物中，不但需要 蛋白质、糖类化合 物和脂肪，而且需要维生素和矿物质，如果维生素或矿物质供 给量不足，就会出现营养缺 乏的症状或某些疾病，摄入过多也会产生中毒。维生 素是多种不同类型的低分子量有机化 合物，它们有着不同的化学结构和生理功能，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。目前已发现有几十种维生素和类维生素物质，但 对人体营养和健康有 直接关系的约为 20 种。其主要的维生素的分类、功能及来源见表 8 －1。 食品加工(例如烹调)虽然有悠久的历史，但工业化的食品加工仅有几十年历 史。随 着科学的进步，加工技术的改进，交通运输的发达及冷冻技术的发展，人们可以在任何一个 地区或一年中的任何季节获得有营养价值的各种食品。因此， 由于营养不均衡所造成的疾 病已逐渐减少。本章主要讨论各种维生素的化学性质 以及在食品加工、贮藏过程中导致维 生素和矿物质损失的基本原因
第二节 维生素的稳定性 维生素是有机体中极其重要的微量营养素，它的生物活性功能表现在许多方 面，例如 辅酶或它们的前体物质（包括烟酸、硫氨素、核黄素、生物素、泛酸、 维生素 B6、维生素 B12 和叶酸）。维生素还是很好的抗氧化物质，如抗坏血酸、某 些类胡萝卜素和维生素 E 等。有的维生素如维生素 A 和维生素 D 等是遗传调节因子。 而有的维生素具有某些特殊功 能，例如维生素 A 与视觉有关，血凝过程中许多凝 血因子的生物合成依赖于维生素 K。然 而，维生素在食品中的含量非常少，食品 经过收获、贮藏、运输和加工处理后，维生素都 会有不同程度的损失。因此食品 在加工过程中除必须保持营养素最小损失和食品安全外， 还须考虑加工前的各种 条件对食品中营养素含量的影响，如成熟度、生长环境，土壤情况、 肥料的使用、 水的供给、气候变化、光照时间和强度，以及采后或宰杀后的处理等因素。 关于 维生素的性质虽然已经知道了很多，但是对于它们在复杂食品体系中的特性却了 解很 少。研究维生素的稳定性大多数采用的是模拟体系，这与复杂的食品体系有 很大的差别。 但这对于了解食品的性质仍然是有帮助的。表 8-2 总结了维生素在 不同条件下的稳定性。 每一种维生素有各种不同的形式，因此，稳定性也各不相同
第二节 维生素的稳定性 维生素是有机体中极其重要的微量营养素，它的生物活性功能表现在许多方 面，例如 辅酶或它们的前体物质（包括烟酸、硫氨素、核黄素、生物素、泛酸、 维生素 B6、维生素 B12 和叶酸）。维生素还是很好的抗氧化物质，如抗坏血酸、某 些类胡萝卜素和维生素 E 等。有的维生素如维生素 A 和维生素 D 等是遗传调节因子。 而有的维生素具有某些特殊功 能，例如维生素 A 与视觉有关，血凝过程中许多凝 血因子的生物合成依赖于维生素 K。然 而，维生素在食品中的含量非常少，食品 经过收获、贮藏、运输和加工处理后，维生素都 会有不同程度的损失。因此食品 在加工过程中除必须保持营养素最小损失和食品安全外， 还须考虑加工前的各种 条件对食品中营养素含量的影响，如成熟度、生长环境，土壤情况、 肥料的使用、 水的供给、气候变化、光照时间和强度，以及采后或宰杀后的处理等因素。 关于 维生素的性质虽然已经知道了很多，但是对于它们在复杂食品体系中的特性却了 解很 少。研究维生素的稳定性大多数采用的是模拟体系，这与复杂的食品体系有 很大的差别。 但这对于了解食品的性质仍然是有帮助的。表 8-2 总结了维生素在 不同条件下的稳定性。 每一种维生素有各种不同的形式，因此，稳定性也各不相同
一、成熟度的影响 关于成熟度对食品中营养素含量影响的资料不多，目前仅对西红柿有较多 的研究。抗 坏血酸含量随成熟期的不同而变化，西红柿中维生素 C 的含量在其未 成熟的某一个时期 最高(表 8-3)。 二、采后及贮藏过程中的影响 食品从采收或屠宰到加工这段时间，营养价会发生明显的变化。因为许多维 生素的衍 生物是酶的辅助因子(cofactor)，它易受酶，尤其是动、植物死后释放 出的内源酶所降解。 细胞受损后，原来分隔开的氧化酶和水解酶会从完整的细胞 中释放出来，从而改变维生素 的化学形式和活性。例如维生素 B6、硫胺素或核黄素辅酶的脱磷酸化反应维生素 B6 葡萄 糖苷的脱葡萄糖基反应和聚谷氨酰叶酸酯 的去共轭作用都会导致植物或动物采收或屠宰后
一、成熟度的影响 关于成熟度对食品中营养素含量影响的资料不多，目前仅对西红柿有较多 的研究。抗 坏血酸含量随成熟期的不同而变化，西红柿中维生素 C 的含量在其未 成熟的某一个时期 最高(表 8-3)。 二、采后及贮藏过程中的影响 食品从采收或屠宰到加工这段时间，营养价会发生明显的变化。因为许多维 生素的衍 生物是酶的辅助因子(cofactor)，它易受酶，尤其是动、植物死后释放 出的内源酶所降解。 细胞受损后，原来分隔开的氧化酶和水解酶会从完整的细胞 中释放出来，从而改变维生素 的化学形式和活性。例如维生素 B6、硫胺素或核黄素辅酶的脱磷酸化反应维生素 B6 葡萄 糖苷的脱葡萄糖基反应和聚谷氨酰叶酸酯 的去共轭作用都会导致植物或动物采收或屠宰后
的维生素的分布和天然存在的 状态发生变化，其变化程度与贮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 的 引起抗坏血酸含量损失。对豌豆的研究表明，从采收到运往加工厂贮水槽的一小 时内， 所含维生素会发生明显的还原反应。新鲜蔬菜如果处理不当，在常温或较 高温度下存放 24 小时或更长时间，维生素也会造成严重的损失。 植物组织经过修整或细分(如水果除皮)均 会导致营养素的部分丢失。据报 道，苹果皮中抗坏血酸的含量比果肉高，凤梨心比食用部 分含有更多的维生素 C， 胡萝卜表皮层的烟酸含量比其他部位高，土豆、洋葱和甜菜等植 物的不同部位也 存在营养素含量的差别。因而在修整这些蔬菜和水果以及摘去菠菜、花椰 菜、绿 豆、芦笋等蔬菜的部分茎、梗和梗肉时，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。 食品在加 工、贮藏过程中，许多反应不仅会损害食品的感官性状，而且也会 引起营养素的损失。除 了前面已提及的酶反应，还要考虑食品在配料时，由于其 他原料的加入而带来酶的污染， 例如加入植物性配料会将抗坏血酸氧化酶带入成 品，用海产品作为配料可带入硫胺素酶。 当食品中的脂质成分发生氧化时，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。对其他易被氧化的维生素， 如叶酸、维生素 B、 维生素 H 和维生素 D 等的反应虽然研究不多，但是导致的损失是 可以预见的。氢 过氧化物分解产生的含羰基化合物，能造成其他一些维生素如硫胺素、维 生素 B 和泛酸等的损失。此外糖类化合物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。 三、谷类食物在研磨过程中维生素的损失 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（图 8 －1）。 人们对谷类在研磨过程中所造成的维生素和矿物质的损失十分重视，早在二 十世纪 40 年代就提出了在食品加工的最后阶段增补或添加营养素的设想。经过 长期的讨论，许多 国家的食品药物管理局规定了富强面包添加营养素的标准，规 定了硫胺素、烟酸、核黄素 和铁的需要量，但钙和维生素 D 的添加量却视情况而定
的维生素的分布和天然存在的 状态发生变化，其变化程度与贮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 的 引起抗坏血酸含量损失。对豌豆的研究表明，从采收到运往加工厂贮水槽的一小 时内， 所含维生素会发生明显的还原反应。新鲜蔬菜如果处理不当，在常温或较 高温度下存放 24 小时或更长时间，维生素也会造成严重的损失。 植物组织经过修整或细分(如水果除皮)均 会导致营养素的部分丢失。据报 道，苹果皮中抗坏血酸的含量比果肉高，凤梨心比食用部 分含有更多的维生素 C， 胡萝卜表皮层的烟酸含量比其他部位高，土豆、洋葱和甜菜等植 物的不同部位也 存在营养素含量的差别。因而在修整这些蔬菜和水果以及摘去菠菜、花椰 菜、绿 豆、芦笋等蔬菜的部分茎、梗和梗肉时，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。 食品在加 工、贮藏过程中，许多反应不仅会损害食品的感官性状，而且也会 引起营养素的损失。除 了前面已提及的酶反应，还要考虑食品在配料时，由于其 他原料的加入而带来酶的污染， 例如加入植物性配料会将抗坏血酸氧化酶带入成 品，用海产品作为配料可带入硫胺素酶。 当食品中的脂质成分发生氧化时，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。对其他易被氧化的维生素， 如叶酸、维生素 B、 维生素 H 和维生素 D 等的反应虽然研究不多，但是导致的损失是 可以预见的。氢 过氧化物分解产生的含羰基化合物，能造成其他一些维生素如硫胺素、维 生素 B 和泛酸等的损失。此外糖类化合物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。 三、谷类食物在研磨过程中维生素的损失 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（图 8 －1）。 人们对谷类在研磨过程中所造成的维生素和矿物质的损失十分重视，早在二 十世纪 40 年代就提出了在食品加工的最后阶段增补或添加营养素的设想。经过 长期的讨论，许多 国家的食品药物管理局规定了富强面包添加营养素的标准，规 定了硫胺素、烟酸、核黄素 和铁的需要量，但钙和维生素 D 的添加量却视情况而定
四、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、冷却和烹调等亦会造成营养素 的损失，其损失特性 和程度与 pH、温度、水分含量、切口表面积、成熟度以及 其他因素有关。 在食品加工过 程中，如食物暴露在空气中，易受空气的氧化或微量元素的污 染，有时在浸渍过程中，亦 可增加食品的矿物质含量，如浸渍在硬水中，会增加 食品中钙的含量。在上述加工过程中， 漂烫可导致许多重要的营养素损失。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。罐装食品中维生素含量的有关数据（表 8-4）已经证实 了这一点
四、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、冷却和烹调等亦会造成营养素 的损失，其损失特性 和程度与 pH、温度、水分含量、切口表面积、成熟度以及 其他因素有关。 在食品加工过 程中，如食物暴露在空气中，易受空气的氧化或微量元素的污 染，有时在浸渍过程中，亦 可增加食品的矿物质含量，如浸渍在硬水中，会增加 食品中钙的含量。在上述加工过程中， 漂烫可导致许多重要的营养素损失。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。罐装食品中维生素含量的有关数据（表 8-4）已经证实 了这一点