第六章 维生素与矿物质

稳定性影响因素
pH4-7稳定 中性下长时间加热发生损失 酸、碱性条件下降解 维生素C、亚硫酸盐、硫胺素和烟酸促进 降解 Fe2+促进降解
维生素B12的结构
维生素B12在食品中的存在
各种动物性食品 微生物食品 发酵食品 植物性食品中不存在。
6.2.6.8 d-生物素
结构：脲和噻吩组成的五员骈环。 活性形式：N-生物素-L-赖氨酸，生物胞 素 稳定性：温和条件下稳定，强酸强碱条件 下，特别是强酸加热时发生降解。 食物来源：各种食物中均含生物素，动物 性食品和全谷类较多。
维生素A1和A2的结构
CH2OR
视黄醇/醛/酸/酯
CH2OR
β-胡萝卜素的分子结构
alpha-carotene
维生素A的单位
1 IU = 0.344μg视黄醇 = 0.600μgβ-胡萝卜素 胡萝卜素可转化为维生素A，但转化率有 争议，具体数值与维生素A营养状况和胡 萝卜素摄入量有关。
维生素A在食品中的存在
叶酸的结构
OH N N H2N N N COOH NH C O NH CH COOH
蝶呤
对氨基苯甲酸
谷氨酸
蝶酰谷氨酸的结构
叶酸稳定性的影响因素
形式：叶酸最稳定，四氢叶酸最不稳定。 N5N10取代物较稳定。 pH：四氢叶酸仅在pH7和3时稳定，pH46最易降解。 氧气：氧化后发生裂解而失活。 氧化还原剂：C9-N10键断裂而失活
硫胺素的食物来源
动物内脏 瘦猪肉 鸡蛋 豆类 坚果 全谷类
6.2.6.2 维生素B2
化学名：核黄素riboflavin 结构：带有核糖醇侧链的异咯嗪衍生物 活性形式：FAD, FMN 生理作用：氧化还原辅酶 稳定性：烹调加工中较稳定，储藏中损失 小。
维生素B2的结构
核黄素稳定性影响因素
pH：酸性下稳定，碱性下不稳定 光照：光照下快速分解，特别是紫外光。 生成光黄素或光色素，为强氧化剂和自由 基生成剂 加热：酸性条件下稳定 氧气：稳定
6.2.6.1 维生素B1
名称：硫胺素thiamin 结构：取代的嘧啶环通过亚甲基和噻唑环 相连，季铵碱可以与酸形成盐。 活性形式：焦磷酸硫胺素 生理作用：羧化辅酶 稳定性：是B族维生素中最不稳定者。嘧 啶环上的N1可以得到或失去质子，pK为 4.8。
维生素B1的结构
硫胺素稳定性的影响因素（1）
核黄素的降解
核黄素的食物来源
奶类 蛋类 内脏 瘦肉 豆类 坚果 全谷类 绿叶菜
6.2.6.3 维生素B6
化学名：吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺 结构：吡啶衍生物 活性形式：磷酸吡哆醇/醛/胺 稳定性：烹调加工中有一定损失。
维生素B6的结构
维生素B6的稳定性影响因素
加热：吡哆醇较稳定，醛和胺易破坏 光照：碱性条件下对光和紫外线敏感，形 成4-吡哆酸。 pH：吡哆醛在pH5损失最大，吡哆胺pH7 损失最大。 氨基酸：形成Schiff’s base而部分失活 自由基：形成无活性产物。
食品中维生素损失的环节
前处理 加热处理 储藏条件 添加各种化学物质
谷类精制中的维生素损失
热烫中的维生素C损失
蔬菜罐头灭菌后的维生素损失%
食 物 维生素C 硫胺素 核黄素 青豆 豌豆 菠菜 番茄 45 28 48 7 29 46 76 4 4 18 24 0 尼克酸 胡萝卜素 8 35 22 2 13 3 0 20
牛乳中的矿物质
总体特点
矿物质含量高，种类丰富 钾比钠高3倍之多，而铁、铜、锌的含量较低
维生素E的稳定性
氧气、氧化剂使其降解 脂类氧化使其损失 金属离子催化氧化 强碱性条件下降解
生育酚受单线态氧攻击而降解
维生素E的自由基型氧化降解
6.2.4 维生素K
为2-甲基-1，4-萘醌衍生物，常见为叶绿 醌(维生素K1)。 酚类物质，具有还原性。
维生素K的化学结构
O
R O
维生素K在食品中的存在
矿物质
食品中矿物质的存在形式及其生物利用性 矿物质在食品加工中的变化和作用
食品中矿物质的存在形式
可溶性盐 难溶或不溶性盐 螯合物
植物性食品中的矿物质
共ຫໍສະໝຸດ Baidu特点：钾和镁含量丰富，矿物质多以 有机酸的形式存在。 谷类食品 豆类食品 蔬菜水果
肉类食品中的矿物质
是多种矿物质的良好来源 可溶性矿物质如钾和钠主要存在于体液部 分 铁、铜、锌等矿物质与蛋白质相结合存 在，加工中不宜损失，生物利用率高。 脂肪组织中矿物质含量很少。
生物素的结构
O HN NH
COOH S
6.3 维生素稳定性的主要影响因素
维生素 主要损失因素 烹调损失 % 维生素C 热，碱，光，氧化剂，金属 100 离子 30 胡萝卜 氧化剂，光 素 100 硫胺素 碱性，加热，二氧化硫 75 核黄素 光，碱性 40 吡哆醇 光，加热，氨基酸 叶 酸 酸，碱，加热，氧化剂，金 100 属 10 维生素 酸，碱，加热，氧化还原剂 B12
叶酸稳定性的影响因素（续）
Vc、亚铁离子、还原糖可提高其稳定性 次氯酸盐：造成分子断裂。 亚硫酸盐：发生还原裂解。 亚硝酸：促进氧化降解。 Cu2+和Fe3+催化其氧化。 有机酸螯合剂减少氧化。 维生素C和硫醇可防止其氧化。
6.2.6.7 维生素B12
名称：钴胺素 结构：类咕啉化合物，含钴元素 活性形式：5’-脱氧腺苷酸钴胺素 稳定性：较易降解
肉罐头灭菌后的维生素损失%
食物名称 牛肉丁 牛肉块 原汁猪肉 绞羊肉 硫胺素 67 81 67 84 核黄素 0 24 0 0 尼克酸 0 44 23 13
食品中保护维生素稳定性的措施
低温、阴凉处储藏 控制加热温度和加热时间 加热后迅速降温 避光、避射线 隔氧、吸氧、加入抗氧化剂，避免脂肪氧化 控制酸碱性条件 加入金属螯合剂 减少溶水流失 控制加工精度，减少富含维生素部位的损失 注意其它添加剂，如亚硫酸盐和氧化剂的影响
pH：酸性条件下质子化的硫胺素稳定性 最高。碱性下硫胺素的噻唑环开环形成硫 醇，稳定性低。 加热：导致亚甲基桥断裂。pH6以上降解 速度上升，pH8以上噻唑环完全断裂。油 炸的高温可以使硫胺素完全破坏。 氧化剂：会使硫胺素断裂降解。 硫胺素酶或某些蛋白质：催化硫胺素分 解。
硫胺素稳定性的影响因素（2）
第六章
维生素与矿物质
中国农业大学 食品科学与营养工程学院
维生素
维生素的命名与分类 维生素ADEKC的化学性质和稳定性
6.1 维生素的主要性质与分类
维生素的特点：
小分子有机物质，许多是含N或S的杂环类 需要量很少 必须从食品中摄入
类维生素：非必需，有一定生理作用
维生素的命名（代表性化学物质）
字母名 VB1 VB2 VB3 VB5 VB6 VB11 VB12 化学名 硫胺素 核黄素 泛酸 尼克酸 吡哆醇 叶酸 钴胺素 化学特点 含SN杂环 异咯嗪 含氨基酸 吡啶类 吡啶类 含喋呤 含卟啉环 字母名 VH VC VA VD VE VK 化学名 生物素 抗坏血酸 视黄醇 胆钙化醇 生育酚 叶绿醌 化学特点 含NS 内酯 不饱和烃 甾醇类 酚类 醌类
SO2/SO32-：亚硫酸离子取代了噻唑环而 失活。pH6时破坏力最大。 单宁类物质：生成加成物而失活。 胆碱：使硫胺素分子开裂而降解。 水分活度：水分活度0.4以下损失小。 0.5~0.65损失最大。 溶水流失：硫胺素极易溶于水损失。
硫胺素的降解机理
硫胺素的保存率
pH3.5以下时，硫胺素可以耐受高温加 热。 保存率% 产品 加工处理方法 48-90 谷物 挤压烹调 55-60 土豆 浸泡后油炸 大豆 蔬菜 冷冻油炸 鱼 浸泡后水中煮沸 热处理 热处理 23-52 80-85 77-100
尼克酸和尼克酰胺的结构
C O O H C O N H 2
N
N
NAD的结构
6.2.6.5 泛酸
结构：D-(+)-N-(2,4-二羟基-3,3-二甲基-丁 酰)-β-丙氨酸 活性形式：辅酶A 稳定性：较稳定。pH5-7之间稳定，酸性 条件下加热降解。有溶水流失问题。 食物存在：各种食物中均含有泛酸。
肝脏、蛋黄、乳类、 鱼脂肪为主要来源 植物性食品不含维生 素A
胡萝卜素在食品中的存在
黄橙色和绿色植物 性食品富含胡萝卜 素，包括蔬菜、水 果、薯类、谷类等
维生素A和胡萝卜素的稳定性
氧化：有氧、光照、较低水分活度下易发 生，脂氧合酶的作用和脂类氧化促进维生 素A和胡萝卜素的损失。 顺反异构：加热、光照、酸性条件下异构 成顺式产物，生物活性下降。 降解：高温下分解为烃类 关键影响因素：氧气，氧化剂，脂氧合酶
AH2
[H]
AHA
-H2O H2O -CO2
A2二酮古洛糖酸
-H2O
2-呋喃甲酸 2-呋喃醛
脱氧戊酮糖
氨基酸
木酮糖 还原酮
褐色物质
有利抗坏血酸保存的条件
酸性 除去氧气 螯合金属离子 添加糖和淀粉等物质 低温 避光 热烫灭酶 亚硫酸盐 其他还原剂
6.2.6 维生素B族
维生素B族均为水溶性维生素，在体内的 主要作用是作为辅酶发挥生物活性。 维生素B族有游离形式、辅酶形式和与酶 蛋白结合的形式。 维生素B族多为杂环小分子化合物，含氮 或硫原子。其中B12含有金属原子。 维生素B1、B2、叶酸和维生素B12在膳 食中发生缺乏的现象较为常见，其稳定性 受到重视。
维生素的分类
脂溶性维生素
A、D、E、K
水溶性维生素
B complex, C
类维生素
类黄酮，胆碱，肌醇，肉碱等
6.2 维生素介绍
化学名称，字母缩写 代表性物质的化学结构特点 溶解性 国际单位和换算 食物中的存在 化学稳定性 主要影响因素及机理 储藏加工烹调中的变化
6.2.1 维生素A的结构特点
20个C构成的不饱和碳氢化合物 多个共轭双键，异戊二烯生物合成 而来 双键为全反式结构时活性最高 可以是醇、醛、酸或酯的形式
胡萝卜素的降解
5,6-环氧化物
化学氧化
氧化物
光氧化
β-carotene
热，光，酸 高温
顺式异构体
裂解产物
6.2.2 维生素D
具有胆钙化醇生物活性的类固醇
D2，麦角钙化醇，植物性食品中存在 D3，胆钙化醇，由皮下组织中7-脱氢胆固醇 转化而来
阳光照射是获得维生素D的主要方式
维生素D的单位
1 IU = 0.025μg胆钙化醇 1 μg胆钙化醇 = 40 IU
维生素D在食品中的存在
VD3主要来源为肝脏、蛋黄、黄油、奶制 品 酵母、香菇等食品含有少量麦角固醇
维生素D的稳定性
对热较稳定，但油脂氧化酸败会使其破 坏。光、氧会导致损失。
6.2.3 维生素E
6-羟基苯骈二氢吡喃（母育酚）的衍生物
生育酚类：α-，β-，γ-，δ-，其中以α-活 性最大 生育三烯酚类
维生素B6和氨基酸的反应
维生素B6的食物来源
牛奶：吡哆醛 内脏：吡哆醛和吡哆胺 瘦肉：吡哆醛和吡哆胺 鸡蛋：吡哆醛和吡哆胺 全谷类：吡哆醇-5’糖苷 蔬菜：吡哆醇-5’糖苷
6.2.6.4 尼克酸/烟酸
化学结构：吡啶-3-羧酸及其酰胺 活性形式：NAD, NADP 稳定性：最稳定的一种维生素。 存在形式：游离型和结合型 主要损失途径：溶水流失
主要存在于蔬菜和水 果当中。动物性食品 除肝脏之外，均不是 维生素C的来源。 富含VC的食品包括绿 叶蔬菜、椒类、花苔 类、番茄、柑桔类、 莓类、猕猴桃、鲜 枣、山楂等。
维生素C的降解因素
加热 中性和碱性条件不稳定 氧气 氧化酶 金属离子促进氧化 光照和射线
维生素C的氧化降解
维生素C的氧化降解与褐变
酚类物质，可提供氢，具有抗氧化性质
生育酚的结构
R3 HO
R1 α β
R2
R3
CH3 CH3 CH3 CH3 H H H CH3
R2 R1
O
CH2X
γ δ
CH3 CH3 H CH3
维生素E在食品中的存在
植物种子中均含有维生素E。
全谷类食品 各种豆类 坚果类 蔬菜类
植物油为维生素E的主要膳食来源，精炼 后破坏部分维生素E
绿叶蔬菜是维生素K的最佳来源。 酵母、鱼肉中含有维生素K。
维生素K的稳定性
主要降解因素：光和射线。 对加热和酸性稳定，碱性下不稳定。
6.2.5 维生素C
羟基羧酸的内酯 烯二醇结构具有强还原性 可以解离出两个氢离子 脱氢形式和还原形式可以相互转变 脱氢形式不稳定易降解
维生素C的结构
维生素C在食品中的存在
泛酸的结构
OH COOH HO O
D-(+)-N-2,4-二羟基-3,3-二甲基丁酰-β-丙氨酸
N H
辅酶A的结构
6.2.6.6 叶酸
结构：谷氨酸与对氨基苯甲酸的羧基相 连，后者与2-氨基-4-羟基喋呤相连。 活性形式：一碳单位取代的四氢叶酸 稳定性：是最不稳定的维生素之一。
叶酸和多谷氨酸叶酸的结构