表8-5(Ⅳ)蛋白质及某些微量营养素的EARs EARs of protein and some micronutrients 维生素A维生素D繼生素B生素B2维生素C 岁Year蛋白质 Protein /(g/)mgRE·“ mg /mg /mg购gD 2.25~1.25 375888° 13.8· 7417300 22320 男M女F 男M女F男M女F 13.110.836700 320 13.911240 10.91.31 18 0.92 12013.28.341 141.31.217: 145 孕妇 Pregnant womer 520 早期 1208.350 中期2m 晚期 乳母 lactating mothers 120+1065 20 注:*0-2.9岁南方888μg,北方地区为13.8ug。0-2.9 years,8.8 ug for north,13.8 ug forsooth china RE为视黄醇当量。 RE is retinol equivalent (凡表中数字缺如之处表示未制定该参考值)
- 11 - 表 8-5(Ⅳ) 蛋白质及某些微量营养素的 EARs EARs of protein and some micronutrients 年龄 /岁 Year 蛋白质 Protein /( g/kg) 锌 硒 维生素 A维生素 D维生素 B1维生素 B2 维生素 C 叶酸 Zn Se VA VD VB1 VB2 VC Folic acid /mg /g /gRE* /g /mg /mg /mg /gDFE 0- 2.25～1.25 1.5 375 8.88* 0.5- 1.25～1.15 6.7 400 13.8* 1- 7.4 17 300 0.4 0.5 13 320 4- 8.7 20 0.5 0.6 22 320 7- 9.7 26 700 0.5 0.8 39 320 男 M 女 F 男 M 女 F 男 M 女 F 11- 13.1 10.8 36 700 0.7 1 320 14- 13.9 11.2 40 1 0.9 1.3 1 13 320 18- 0.92 120 13.2 8.3 41 1.4 1.3 1.2 1 75 320 孕妇 Pregnant women 1.3 1.45 66 520 早期 1st trimester 120 8.3 50 中期 2nd trimester 120 + 5 50 晚期 3rd trimester 120 + 5 50 乳母 lactating mothers 0.18 120 +10 65 1.3 1.4 96 450 50- 0.92 75 320 注：* 0~2.9 岁南方 8.88µg，北方地区为 13.8µg。0~2.9years,8.88µg for north,13.8µg for south china. # RE 为视黄醇当量。RE is retinol equivalent (凡表中数字缺如之处表示未制定该参考值)
第四节水溶性维生素 抗坏血酸 1.结构和化学性质 维生素C,又名抗坏血酸( Ascorbic acid),是一种十分重要的生物活性物 质。L-抗坏血酸是高度水溶性化合物,极性很强,具有酸性和强还原性,这些 性质是由于其结构中的2,3-烯二醇与内酯环羰基共轭所决定的。抗坏血酸主 要以还原型的L-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。抗坏血酸的双电子氧化和氢离子的解离反应,使之转变为L-脱氢抗 坏血酸(DHAA),DHAA在体内可以完全还原为抗坏血酸,因此,具有与抗坏 血酸相同的生物活性。L-异抗坏血酸和L-抗坏血酸的差别在于C5位上羟基所处 的位置,它们是Cs位的光学异构体,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。L-异抗坏血酸和L-抗坏血酸在食品中广泛 作为抗氧化剂使用,抑制水果和蔬菜的酶促褐变。自然界存在的抗坏血酸主要 是L-异构体,而D异构体的含量很少。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-异构体又有氧化型和还原型 两种,L-抗坏血酸和L-脱氢抗坏血酸的异构体,如下所示: CH2OH CH2OH ICOH H L抗坏血酸(还原型) L-脱氢抗坏血酸(氧化型) CH2OH OH L异抗坏血酸 L-抗坏血酸 HOHc HOH2C D-抗坏血酸 D-脱氢抗坏血酸
- 13 - 第四节 水溶性维生素 一、抗坏血酸 1．结构和化学性质 维生素 C，又名抗坏血酸（Ascorbic Acid），是一种十分重要的生物活性物 质。L-抗坏血酸是高度水溶性化合物，极性很强，具有酸性和强还原性，这些 性质是由于其结构中的 2，3-烯二醇与内酯环羰基共轭所决定的。抗坏血酸主 要以还原型的 L-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。抗坏血酸的双电子氧化和氢离子的解离反应，使之转变为 L-脱氢抗 坏血酸（DHAA），DHAA 在体内可以完全还原为抗坏血酸，因此，具有与抗坏 血酸相同的生物活性。L-异抗坏血酸和 L-抗坏血酸的差别在于 C５位上羟基所处 的位置,它们是 C５位的光学异构体，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。L-异抗坏血酸和 L-抗坏血酸在食品中广泛 作为抗氧化剂使用，抑制水果和蔬菜的酶促褐变。自然界存在的抗坏血酸主要 是 L-异构体，而 D-异构体的含量很少。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-异构体又有氧化型和还原型 两种，L-抗坏血酸和 L-脱氢抗坏血酸的异构体，如下所示： CH2OH OH OH HCOH O H O CH2OH O O O H O HCOH L-抗坏血酸(还原型) L-脱氢抗坏血酸(氧化型) CH2OH HOCH OH OH O H O CH2OH HO CH O O O H O L-异抗坏血酸 L-抗坏血酸 D-抗坏血酸 D-脱氢抗坏血酸 O H O HCOH HOH2C OH OH HOH2C HCOH H O O O O
抗坏血酸在水溶液中,C3位置上的羟基易电离(pKa=404,25℃),其游离酸水 溶液pH为2.5,C2位置上的羟基较难电离(pka=114)。在不同的pH条件下抗 坏血酸能吸收不同波长的紫外光(见表8-6)。 表8-6抗坏血酸紫外光吸收特征 最大吸收光波长(Amax)nm 2 244 6~10 10 2.稳定性 抗坏血酸极易受温度、盐和糖的浓度、p、氧、酶、金属催化剂特别是Cu 和Fe”、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 等因素的影响而发生降解。由于多种因素影响抗坏血酸的降解,因此,除了反 应历程中的最初产物外,要想确切弄清前体物与产物的关系很是困难的。现在 提出的反应机理和历程都是基于动力学和物理化学测定,以及对游离产物的结 构鉴定所得出的。这些研究大多是在p低于2的模拟体系或高浓度有机酸中进 行的,因此,它们与发生在含有抗坏血酸的特定食品中准确的降解模式不可能 完全相同 图8-2表明了氧和重金属对降解反应途径和产物的影响。在有氧存在下 抗坏血酸首先降解形成单阴离子(HA),可与金属离子和氧形成三元复合物,按 照 Buettner的观点,单阴离子HA的氧化有多种途径,取决于金属催化剂) 的浓度和氧分压的大小。一旦[HA]生成后,很快通过单电子氧化途径转变为脱 氢抗坏血酸(A),A的生成速率近似与(HA)、[O2]和[M]的一次方成正比。当 金属催化剂为Cu2或Fe”时,速率常数要比自动氧化大几个数量级,其中Cu2 催化反应速率比Fe“大80倍。即使这些金属离子含量为几个mg/kg,也会引起 食品中维生素C的严重损失。在真实的食品体系中,当金属离子与其它组分(例 如氨基酸)结合或催化其他反应时,可能生成活泼的自由基或活性氧,从而加 速抗坏血酸的氧化。在氧分压低时,非催化氧化反应与氧浓度不成正比(表8-7), 当氧分压低于0.4atm时,反应速率几乎趋向稳定,这表明它是一种不同的氧化 途径,可能是由于氢过氧自由基(HO2·)或氢过氧化物直接氧化的结果。与此相 反,在催化反应历程中,当氧分压在1.0~0.4atm时,反应速率与氧分压成正 比,而在氧分压低于0.20atm时,氧化速率与溶解氧分压无关。这一反应历程 是这样假定的,即在催化氧化反应中,金属与阴离子形成复合物MHA),此复 合物与氧结合成为金属-氧-配位体三元复合物MHAO2,后一种复合物含有
- 14 - 抗坏血酸在水溶液中，C3 位置上的羟基易电离(pKa1=4.04，25℃)，其游离酸水 溶液 pH 为 2.5，C2 位置上的羟基较难电离(pka2=11.4)。在不同的 pH 条件下抗 坏血酸能吸收不同波长的紫外光(见表 8-6)。 表 8-6 抗坏血酸紫外光吸收特征 pH 最大吸收光波长（λmax）nm 2 244 6～10 266 ＞10 296 2．稳定性 抗坏血酸极易受温度、盐和糖的浓度、pH、氧、酶、金属催化剂特别是 Cu2+ 和 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 等因素的影响而发生降解。由于多种因素影响抗坏血酸的降解，因此，除了反 应历程中的最初产物外，要想确切弄清前体物与产物的关系很是困难的。现在 提出的反应机理和历程都是基于动力学和物理化学测定，以及对游离产物的结 构鉴定所得出的。这些研究大多是在 pH 低于 2 的模拟体系或高浓度有机酸中进 行的，因此，它们与发生在含有抗坏血酸的特定食品中准确的降解模式不可能 完全相同。 图 8-2 表明了氧和重金属对降解反应途径和产物的影响。在有氧存在下， 抗坏血酸首先降解形成单阴离子(HA- )，可与金属离子和氧形成三元复合物，按 照 Buettner 的观点，单阴离子 HA-的氧化有多种途径，取决于金属催化剂(Mn+) 的浓度和氧分压的大小。一旦[HA- ]生成后，很快通过单电子氧化途径转变为脱 氢抗坏血酸（A），A 的生成速率近似与(HA- ) 、[O2]和[Mn+]的一次方成正比。当 金属催化剂为 Cu2+或 Fe3+时，速率常数要比自动氧化大几个数量级，其中 Cu2+ 催化反应速率比 Fe3+大 80 倍。即使这些金属离子含量为几个 mg/kg，也会引起 食品中维生素 C 的严重损失。在真实的食品体系中，当金属离子与其它组分（例 如氨基酸）结合或催化其他反应时，可能生成活泼的自由基或活性氧，从而加 速抗坏血酸的氧化。在氧分压低时，非催化氧化反应与氧浓度不成正比(表8-7)， 当氧分压低于 0.4atm 时，反应速率几乎趋向稳定，这表明它是一种不同的氧化 途径，可能是由于氢过氧自由基(HO2·)或氢过氧化物直接氧化的结果。与此相 反，在催化反应历程中，当氧分压在 1.0～0.4atm 时，反应速率与氧分压成正 比，而在氧分压低于 0.20atm 时，氧化速率与溶解氧分压无关。这一反应历程 是这样假定的，即在催化氧化反应中，金属与阴离子形成复合物 MHA(n-1)+，此复 合物与氧结合成为金属-氧-配位体三元复合物 MHAO2 (n-1)+，后一种复合物含有一
个双自由基共振结构(图8-2),能迅速分解为抗坏血酸自由基负离子(AH·)及 原来的金属离子(M)和(HO2·)。抗坏血酸自由基负离子(AH·)迅速与02反应生 成脱氢抗坏血酸(A)。可见在催化反应中,氧与催化剂的依赖关系是确定反应历 程的关键,而MHAO2的形成是该氧化反应机理中的限速步骤。在解释糖和其 它溶质对抗坏血酸稳定性的影响时,氧是相当重要的,髙浓度的溶质对溶解氧 有盐析效应。 表8-7抗坏血酸非催化反应的速度常数(S-)随氧分压的变化 氧分压(atm)抗坏血酸负离子的比速氧分压(atm)抗坏血酸负离子的比速 度常数×104 度常数×104 0.19 2.01 0.81 4.68 0.10 1.93 0.62 0.05 1.91 0.40275 在非催化氧化反应历程中,抗坏血酸负离子(HA)在限速步骤中是直接与分 子氧起化学反应,首先生成自由基负离子(AH·)和氢过氧自由基(HO2·),随后 又迅速生成(A)和HO。 从上述反应机理可以看出,催化反应和非催化反应历程都有共同的中间体, 用分析产物的方法是很难区分的。由于抗坏血酸易氧化成脱氢抗坏血酸,脱氢 抗坏血酸又易经温和的还原反应再还原成抗坏血酸。而脱氢抗坏血酸的氧化是 不可逆的,尤其在碱性介质中,它可以使内酯水解形成2,3-二酮基古罗糖酸 (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,抗坏血酸pK值随着pH值增大而相应的不断增加,当p大于6时,曲线 趋向平坦,速率常数为6×10s,说明在中性pH值时,抗坏血酸的氧化降解可 以忽略不计。但是当有痕量的金属离子存在时,将加快抗坏血酸的降解。同时 也表明首先是单阴离子( monoanion)发生氧化。在催化氧化反应中,反应速率与 [H浓度成反比,这表明HA和HA要争夺O,HA的比速率常数比H2A大1.5 3.0数量级。不同离子状态的抗坏血酸对H的亲合力大小依次为:H2A<HA<A2。 在厌氧反应条件下,抗坏血酸的氧化速率在p为4时达到最大,这是因为 25℃时抗坏血酸的pK=4.04,pH为2时降到最小,然后随着酸度的增加而增加, pH低于2时的特征反应在食品中毫无意义。但是,pH为4时的反应速率最大具 有相当重要的意义。当pH≥8时由于体系中存在足够的A(pK=11.4,25℃),因 此氧化速率提高。 图8-2为推测的厌氧降解路线。 Kurata、 Sakurai认为,抗坏血酸是经过酮 基互变异构体(H2A-Keto)进行反应的,该互变异构体与其负离子(HA-Keto)达到 平衡时,HA-Keto经去内酯化作用生成DKG。尽管在有氧存在下厌氧途径仍能
- 15 - 个双自由基共振结构（图 8-2），能迅速分解为抗坏血酸自由基负离子(AH·)及 原来的金属离子(Mn+)和(HO2·)。抗坏血酸自由基负离子(AH·)迅速与 O2反应生 成脱氢抗坏血酸(A)。可见在催化反应中，氧与催化剂的依赖关系是确定反应历 程的关键，而 MHAO2 (n-1)+的形成是该氧化反应机理中的限速步骤。在解释糖和其 它溶质对抗坏血酸稳定性的影响时，氧是相当重要的，高浓度的溶质对溶解氧 有盐析效应。 表 8-7 抗坏血酸非催化反应的速度常数(S-1 )随氧分压的变化 氧分压（atm） 抗坏血酸负离子的比速 度常数×10-4 氧分压（atm） 抗坏血酸负离子的比速 度常数×10-4 1.00 0.81 0.62 0.40 5.87 4.68 3.52 2.75 0.19 0.10 0.05 2.01 1.93 1.91 在非催化氧化反应历程中，抗坏血酸负离子(HA- )在限速步骤中是直接与分 子氧起化学反应，首先生成自由基负离子(AH·)和氢过氧自由基(HO2·)，随后 又迅速生成(A)和 H2O。 从上述反应机理可以看出，催化反应和非催化反应历程都有共同的中间体， 用分析产物的方法是很难区分的。由于抗坏血酸易氧化成脱氢抗坏血酸，脱氢 抗坏血酸又易经温和的还原反应再还原成抗坏血酸。而脱氢抗坏血酸的氧化是 不可逆的，尤其在碱性介质中，它可以使内酯水解形成 2，3-二酮基古罗糖酸 (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，抗坏血酸 pK1值随着 pH 值增大而相应的不断增加，当 pH 大于 6 时，曲线 趋向平坦，速率常数为 6×10-7 s -1 ,说明在中性 pH 值时，抗坏血酸的氧化降解可 以忽略不计。但是当有痕量的金属离子存在时，将加快抗坏血酸的降解。同时 也表明首先是单阴离子(monoanion)发生氧化。在催化氧化反应中，反应速率与 [H+ ]浓度成反比，这表明 H2A 和 HA-要争夺 O2，HA-的比速率常数比 H2A 大 1.5～ 3.0 数量级。不同离子状态的抗坏血酸对 H +的亲合力大小依次为：H2A＜HA-＜A 2-。 在厌氧反应条件下，抗坏血酸的氧化速率在 pH 为 4 时达到最大，这是因为 25℃时抗坏血酸的 pK1=4.04,pH 为 2 时降到最小，然后随着酸度的增加而增加， pH 低于 2 时的特征反应在食品中毫无意义。但是，pH 为 4 时的反应速率最大具 有相当重要的意义。当 pH≥8 时由于体系中存在足够的 A 2- (pK2=11.4,25℃),因 此氧化速率提高。 图 8-2 为推测的厌氧降解路线。Kurata、Sakurai 认为，抗坏血酸是经过酮 基互变异构体(H2A-Keto)进行反应的，该互变异构体与其负离子(HA- -Keto)达到 平衡时，HA- -Keto 经去内酯化作用生成 DKG。尽管在有氧存在下厌氧途径仍能