第六章 矿物质（Mineral）6-1 食品中矿物质的分类和存在形式6-2 人体对矿物质的吸收和代谢6-3 矿物质的生物有效性6-4 食品加工方法对矿物质的影响6-5 矿物质的 DRI5-1 食品中矿物质的分类和存在形式一、分类构成生物体的所有元素中，除C、H、0、N以外的元素统称为矿物质。 食品中的矿物质，按含量多少可分为常量元素和微量元素。含量在0.01%以上的为常量元素，如钙、镁、钾、钠、磷、氯、硫；含量低于 0.01%的为微量元素，如铁、锌、铜、锰、碘、氟、钼、硅、镍、钴、硒、锡 铬、钒。二、矿物质的生理功能1、构成机体组织的重要成份：钙、磷、镁-骨骼、牙齿。缺乏钙、镁、磷、锰、铜， 可能引起骨骼或牙齿不坚固。2、为多种酶的活化剂、辅因子或组成成份：钙-凝血酶的活化剂、 锌-多种酶的组成 成份。3、某些具有特殊生理功能物质的组成部分：碘-甲状腺素、铁-血红蛋白4、维持机体的酸碱平衡及组织细胞渗透压：酸性（氯、硫、磷）和碱性（钾、钠、镁）无 机盐适当配合，加上重碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，维持着机体的酸碱平衡；无机盐与蛋白 质一起维持组织细胞的渗透压；缺乏铁、钠、碘、磷可能会引起疲劳等。5、维持神经肌肉兴奋性和细胞膜的通透性：钾、钠、钙、镁是维持神经肌肉兴奋性和 细胞膜通透性的必要条件。人体内矿物质不足可能出现许多症状。6、矿物质如果摄取过多，容易引起过剩症及中毒。所以一定要注意矿物质的适量摄取。三、矿物质在食品中的存在形式矿物质在食品中大多数是以无机盐的形式存在。一价元素一一可溶性盐，大部分解离成离子的形式，如阳离子K+、Na+，阴离子Cl 、 等。多价元素一一离子、不溶性盐和胶体粒子形成动态平衡而存在，还常常以螯合态形式存 在，如磷酸螯合物、草酸螯合物、聚磷酸螯合物、a-氨基酸螯合物。食品组分中的叶绿素、 血红素、维生素B12、钙酪蛋白等化合物均螯合有相应的矿物质。四、食品中的矿物质（一）牛乳中的矿物质牛乳中含矿物质0.7%0.75%。 钾大部分以氯化物、磷酸盐及柠檬酸盐的可溶性状态存在。钙、镁则与酪蛋白、磷酸、柠檬酸结合，一部分呈胶体状态，一部分呈溶解状态。牛乳中钙 含量高，其2/3形成酪蛋白酸钙、磷酸钙及柠檬酸钙，呈胶体状态，其余1/3为可溶性钙。 无机成分在加工上对牛乳的稳定性起着重要的作用牛乳中的钙、镁与磷酸盐、柠檬酸盐之间保持适当的平衡，是保持牛乳热稳定性的必须条件。 如果钙、镁含量过高，牛乳在较低温度下就产生凝聚，这时加入磷酸盐或柠檬酸盐就可防止 牛乳凝固。生产炼乳时常用磷酸盐或柠檬酸盐作稳定剂。另外，乳中的无机成分加热后可溶性变成不溶性，在接触乳的器具表面形成一层乳垢。它会 影响热的传导和杀菌效率。（二）肉及肉制品中的矿物质 肉中矿物质的含量一般为0.8%1.2%。肉中常量元素以钠、钾和磷含量较高，微量元素中铁的含量较多。因此，肉类是饮食中 磷和铁的重要来源。肉中汁液流失时，常量元素损失主要是钠、钾，而钙、磷损失较少。肉中的矿物质一部分以无机盐呈可溶性状态存在，另一部分则与蛋白质结合而呈不溶性 状态。在肉类组织中，离子平衡对肉的持水性起重要作用。肉的持水性对肉的滋味、质构等有 着十分重要的关系，在肉制品加工时常添加三聚磷酸钠、焦磷酸钠等，以增加肉的持水性， 同时还可防止脂肪酸败。（三）植物性食品中的矿物质 植物中矿物元素除少部分以无机盐形式存在外，大部分都与植物中的有机化合物相结合 而存在，或者本身就是有机物的组分。粮食中含量较高的矿物元素磷，是磷酸糖类、磷脂、核蛋白、辅酶、核苷酸以及植酸盐 等化合物中的一部分。果蔬中含有多种矿物质，以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐或与有机物结合的盐类存在。 植酸盐是谷类、豆类中磷存在的主要形式。小麦麬皮植酸形式的磷分别占总磷量的 85.96%。大豆中有 70%80%的磷以植酸形式存在。植酸是肌醇和磷酸组成的酯，植酸盐是肌醇磷酸酯的钾钙镁复合盐。 植酸盐中的磷不易被动物充分利用，人体中植酸盐中的磷有60%被排出体外。植酸盐在 植酸酶作用下水解成肌醇和磷酸，从而提高磷的生物有效性。植酸肌醇5-2 人体对矿物质的吸收和代谢一、人体对矿物质的吸收和代谢 无机盐类与水分一起在肠内被吸收。与水一起经肠吸收后的盐类，一部分贮存于器 官、组织内，一部分进入血液的组分内，剩余的盐类则以不同方式排出体外，一部分通过尿 及粪便，一部分通过汗腺经皮肤排出。二、矿物质的生理酸碱性反应人体体液的pH为7.357.45,食物的代谢产物会影响体液的pH值。有的食物中S、P、Cl等非金属元素的含量较高，在体内的代谢产物为S042 、P043、 Cl 等，可降低体液pH值，这类食品称为酸性食品，如，鱼、肉、禽、蛋等动物性食品（含 丰富的含硫蛋白），主食米、面及其制品（含磷较多）。有的食物含钾、钠、钙、镁等金属元素较高，在体内代谢后的产物为阳离子形式的碱性 物质，如Na+、K+、Mg2 +等，可使体液pH升高，这类食品称为（生理）碱性食品，如水 果、蔬菜，一些豆类、海带。有的食品对体液pH值不产生影响，称为（生理）中性食品，如，纯净的糖、脂肪。 酸性食品、碱性食品的酸碱度不是以pH值表示，而是以每100g食品灼烧后的灰分被中 和时所需O.lmol/L氢氧化钠或O.lmol/L盐酸的毫升数来表示。一些食品的酸碱度大小为，酸性食品：鸡肉猪肉牛肉鱼肉蛋糙米大麦蚕豆面粉； 碱性食品：海带黄豆甘薯土豆萝卜柑桔番茄苹果。酸中毒，碱中毒生物可利用性是指食物中的某种营养成分在经过消化吸收之后在人体内的利用率，包括吸收 率、转化成活性形式的比例以及在代谢中发挥的功能。影响矿物元素生物可利用性的关键是它被人体小肠吸收入血的效率，也称为生物有效性。 5-3矿物质的生物有效性一、影响矿物质生物有效性的因素（一）食物的可消化性一般，食物营养成分的生物有效性与食物的可消化性成正比关系。动物肝脏、肉类中的 矿物质生物有效性高，人体可充分吸收利用，而麩皮、米糠中虽含有丰富的铁、锌等必需营 养素，但这些物质可消化性很差，生物有效性很低，即动物性食品中矿物质的生物有效性高 于植物性食品。矿物质的化学形态对矿物质的生物有效性影响很大，甚至有的矿物质只有某一化学形态 才具有营养功能；不同食品中的矿物质，由于化学形态的差异，生物有效性相差很大。例如， 钻只有以氰钻胺素（维生素B12）供应才有营养功能，血色素铁生物有效性比非血色素铁高。矿物质颗粒的大小会影响溶解性和可消化性，因而影响生物有效性。若用难溶性物质来 补充营养时，应特别注意颗粒大小。（二）矿物质的化学形态（三）矿物质与其他营养素的相互作用矿物质与其他营养素相互作用可提高或降低矿物质的生物有效性。例如，两种元素会竞 争在蛋白载体上的同一个结合部位而影响吸收，或者一种过剩的矿物质与另一种矿物质化合 后一起被排泄掉，造成后者的缺乏。氨基酸可促进铁的吸收，维生素A、C也有利于铁的利用，乳酸可促进钙的利用。螯合物的形成可能提高或降低矿物质的生物有效性。植酸-金属螯合物的形成会降低矿物质的生物有效性。在低有效锌的食物中添加lOOppm的EDTA，相当于增加8ppm的锌， 但却干扰了对铁、锰的利用。（四）螯合作用加工方法也影响矿物质的生物有效性。磨细可提高难溶元素的生物有效性。发酵后 面团中锌、铁的生物有效性显著提高。（五）加工方法5-4 食品加工方法对矿物质的影响食物从原料到加工成成品，采取了一系列加工手段，矿物质在加工过程中可能从一 种形式转变成另一种形式，也可能从某一部位转移到另一部位。 这种变化可能会提高某些食品中矿物元素的可利用率，如豆类食品经发酵以后，其中的磷从 植酸中释放出来，提高了可溶性而有利于吸收。 但食品加工的很多手段往往会造成矿物质的损失，即不可利用。 一、预处理对食品中矿物质的影响食品加工中一些预处理过程对食品中矿物质含量有一定的影响。果蔬原料在加工制 作前，都要进行修整，比如去皮、去叶等，这给矿物质带来直接的损失。清洗、泡发、烫漂 等处理也会造成矿物质的溶解损失，这一损失与矿物质的水溶性直接相关。 海带是碘的良好来源，但海带食用前，习惯于用大量水长时间浸泡，造成碘的大量损失。 蔬菜在速冻加工、罐制加工时一般都需进行热水烫漂或蒸气热烫，以达到钝化酶的目的，同 时减少一部分水分，有利于冻结，但烫漂操作必然会引起水溶性矿物质的损失。热处理的方式有多种，如煮、炒、油炸等，一般情况下，热处理总体上会引起矿物 质含量的减少，比如长时间煮沸牛乳会造成钙、镁等矿物质的严重损失，这可能与牛乳中的 凝胶态被破坏、蛋白质沉淀有关 。二、热处理对食品中矿物质的影响尤其必须注意，在家庭烹调中，一些食品的不合理配伍可能降低某些矿物质的 生物可利用性。比如富含钙的食品与富含草酸的食品同煮时，大部分的钙会形成沉淀而不利 于吸收。谷类的矿物质主要分布于糊粉层和胚组织中，在胚乳中含量较小，因而碾磨过程很 容易造成此食品矿物质含量的降低，而且碾磨的精度越高，矿物质损失量越大。精碾大米损 失 75%的有铬和锌，锰、铜和钴损 26%45%。三、碾磨食品中矿物质的影响5-5矿物质的 DRI人体矿物质缺乏、过多均会导致生理功能失常，尤其是微量元素过多时危害更大。 每人每日每种矿物质的最适摄入量与个人的年龄、生理状况、膳食结构、矿物质的 生物有效性、所在地区等有关。许多国家制定了矿物质的推荐日膳食允许摄入量 (Recommended Dietary Allowance , RDA)以供参考。2000年中国制定了膳食营养素参考摄 入量(Dietary Reference Intakes, DRI)。DRI 包括 4 项指标：EAR(es timated average requiremen ts)平均需要量。RNI(Recommended Nutrient Intakes)推荐摄入量，相当于传统使用的RDA，AI (Adequate intakes)适宜适入量，UL(Tolerable upper int ake levels)可耐受最高摄入量。在食品加工时，针对矿物质的损失，或为了生产有特殊目的的食品时，有必要进行矿 物质的还原、增补和强化。还原(Res tora tion)加入营养素使之恢复到加工之前的水平。增补(Enrichment)按一定的标准加入营养素。强化(For tifica tion)加入一定量的营养素，使其在食品中的含量超过加工前已有的水平。思考题1、常量元素与微量元素？2、酸性食品与碱性食品？3、影响矿物质生物有效性的因素？4、食品加工方法对矿物质的影响？