1、第6章 礦物質（Minerals）6.1概述所謂礦物質（Minerals）是指食品中各種無機化合物，大多數相當于食品灰化后剩余的成分，故又稱粗灰分（Crude ash，CA）。礦物質在食品中的含量較少，但具有重要的營養生理功能，有些對人體具有一定的毒性。因此，研究食品中的礦物質目的在于提供建立合理膳食結構的依據，保證適量有益礦物質，減少有毒礦物質，維持生命體系處于最佳平衡狀態。食品中礦物質含量的變化主要取決于環境因素。植物可以從土壤中獲得礦物質并貯存于根、莖和葉中；動物通過攝食飼料而獲得。食物中的礦物質可以離子狀態、可溶性鹽和不溶性鹽的形式存在；有些礦物質在食品中往往以螯合物或復合物的形式存在

2、。 礦物質的功能.1 機體的構成成分食品中許多礦物質是構成機體必不可少的部分，例如鈣、磷、鎂、氟和硅等是構成牙齒和骨骼的主要成分；磷和硫存在于肌肉和蛋白質中；鐵為血紅蛋白的重要組成成分。.2 維持內環境的穩定作為體內的主要調節物質，礦物質不僅可以調節滲透壓，保持滲透壓的恒定以維持組織細胞的正常功能和形態；而且可以維持體內的酸堿平衡和神經肌肉的興奮性。.3 某些特殊功能某些礦物質在體內作為酶的構成成分或激活劑。在這些酶中，特定的金屬與酶蛋白分子牢固地結合，使整個酶系具有一定的活性，例如血紅蛋白和細胞色素酶系中的鐵，谷胱苷肽過氧化物酶中的硒等。有些礦物質是構成激素或維生素的原料，例如碘是甲狀腺素不

3、可缺少的元素，鈷是維生素B12的組成成分等。.4 改善食品的品質許多礦物質是非常重要的食品添加劑，它們對改善食品的品質意義重大。例如，Ca2+是豆腐的凝固劑，還可保持食品的質構；磷酸鹽有利于增加肉制品的持水性和結著性；食鹽是典型的風味改良劑等。礦物質的分類食品中礦物質按其對人體健康的影響可分為必需元素（Essential element）、非必需元素（No Essential element）和有毒元素（Toxic element）三類。必需元素是指這類元素存在于機體的健康組織中，對機體自身的穩定具有重要作用。當缺乏或不足時，機體出現各種功能異常現象。例如，缺鐵導致貧血；缺硒出現白肌病；缺碘易

4、患甲狀腺腫等。但必需元素攝入過多會對人體造成危害，引起中毒。非必需元素又稱輔助營養元素，有毒元素通常指重金屬元素如汞、鉛、鎘等。食品中的礦物質若按在體內含量的多少可分為常量元素（Macro-element）和微量元素（Micro-element）兩類。常量元素是指其在人體內含量在0.01%以上的元素如鈣、磷等；含量在0.01%以下的稱為微量元素如鐵、碘、硒、鋅、錳、鉻等。無論是常量元素還是微量元素，在適當的范圍內對維持人體正常的代謝與健康具有十分重要的作用。 動物性食品中的礦物質.1 牛乳中的礦物質牛乳中的礦物質含量約為0.7%，其中鈉、鉀、鈣、磷、硫、氯等含量較高，鐵、銅、鋅等含量較低。牛乳

5、因富含鈣常作為人體鈣的主要來源。乳清中的鈣占總鈣的30%且以溶解態存在；剩余的鈣大部分與酪蛋白結合，以磷酸鈣膠體形式存在；少量的鈣與-乳清蛋白和-乳球蛋白結合而存在。有人提出，鈣之所以能維持酪蛋白的穩定主要是鈣在磷酸根和酪蛋白磷酸基團之間形成鈣橋。牛奶加熱時鈣、磷從溶解態轉變為膠體態。牛奶中的主要礦物質含量見表6-1。表6-1 牛乳中主要礦物質含量 （mg/100g）礦物質范圍平均值 溶解相分布（%） 膠體相分布（%）總鈣110.9120.3117.7 3367離子鈣10.512.8 11.4100 0鎂11.413.0 12.1 6733鈉4777 58 94 6鉀113171140 93

6、7磷79.8101.7 95.1 4555氯89.8127.0104.5100 0.2 肉中的礦物質肉類是礦物質的良好來源（表6-2）。其中鉀、鈉、磷含量相當高，鐵、銅、錳、鋅含量也較多。肉中的礦物質有的呈溶解狀態，有的呈不溶解狀態。不溶解的礦物元素與蛋白質結合在一起。肉在解凍時由于滴汁發生鈉的大量損失，而鈣、磷、鉀損失較小。表6-2 牛肉中的礦物質含量 （mg/100g）礦物質含量礦物質含量全鈣86可溶性無機鹽95.2可溶性鈣38鈉168.0全磷 24.2鉀244.0可溶性磷 17.7氯48.0全無機磷233.0 .3 蛋中的礦物質蛋中的鈣主要存在于蛋殼中，其他礦物質主要存在于蛋黃中。蛋黃中

7、富含鐵，但由于卵黃磷蛋白（Prosvitin）的存在大大影響了鐵在人體內的生物利用率。此外，雞蛋中的伴清蛋白（Conalbumin）可與金屬離子結合，影響了在體內的吸收與利用。雞蛋中的伴清蛋白與金屬離子親和性大小依次為Fe3+>Cu2+>Mn2+>Zn2+。 植物性食品中的礦物質植物性食品中的礦物質分布不均勻，其鉀的含量比鈉高。谷類食品中的礦物質主要集中在麩皮或米糠中，胚乳中含量很低（表6-3）。當谷物精加工時會造成礦物質的大量損失。豆類食品鉀、磷含量較高，是人體的優質來源（表6-4），但大豆中的磷70%80%與植酸結合，影響了人體對其他礦物質如鈣、鋅等的吸收。表6-3 小麥

8、不同部位中礦物質含量部位P（%）K（%）Na（%）Ca（%）Mg（%）Mn（mg/kg）Fe（mg/kg）Cu（mg/kg）全胚乳0.100.130.00290.017 0.01624138全麥麩0.380.350.00670.0320.11323111中心部分0.350.340.00510.025 0.08629407胚尖0.550.520.00360.0510.1377818殘余部分0.410.410.00570.0360.13444612整麥粒0.440.420.00640.0370.1149548表6-4 大豆（干重）中礦物質含量（%）礦物質范圍平均值灰分3.306.354.60鉀0.

9、812.391.83鈣0.190.300.24鎂0.240.340.31磷0.501.080.78硫0.100.450.24氯0.030.040.03鈉0.140.610.24蔬菜中的礦物質以鉀最高（表6-5），而水果中的礦物質含量低于蔬菜（表6-6） 。不同品種、產地的蔬菜和水果中礦物質含量有差異，主要是與植物富集礦物質的能力有關。雖然蔬菜和水果中水分高，礦物質含量低，但它們仍然是膳食中礦物質的一個重要來源。表6-5 部分蔬菜中礦物質含量（mg/100g）蔬菜鈣磷鐵鉀菠菜 72 531.8502萵筍 7 312.0318茭白 4 430.3284莧菜（青）180 463.4577莧菜（紅）2

10、00 464.8473芹菜（莖）160 618.5163韭菜 48 461.7290毛豆1002196.4579表6-6 部分水果中礦物質含量（mg/100g）水果鎂磷鉀橘子10.215.8175蘋果 3.6 5.4 96葡萄 5.812.8200櫻桃16.213.3250梨 6.5 9.3129香蕉25.416.4373菠蘿 3.9 3.01426.2 食品中主要的礦物質 常量元素（Macro-elements）.1 鈉和鉀鈉（Sodium，Na）和鉀（Potassium，K）的作用與功能關系密切，二者均是人體的必需營養素。鈉作為血漿和其他細胞外液的主要陽離子，在保持體液的酸堿平衡、滲透壓和

11、水的平衡方面起重要作用；并和細胞內的主要陽離子鉀共同維持細胞內外的滲透平衡，參與細胞的生物電活動，在機體內循環穩定的控制機制中起重要作用；在腎小管中參與氫離子交換和再吸收；參與細胞的新陳代謝。在食品工業中鈉可激活某些酶如淀粉酶；誘發食品中典型咸味；降低食品的Aw，抑制微生物生長，起到防腐的作用；作為膨松劑改善食品的質構。鉀可作為食鹽的替代品及膨松劑。鈉的主要來源是食鹽和味精，鉀的主要食物來源是水果、蔬菜和肉類。人們一般很少出現鈉、鉀缺乏癥，但當鈉攝入過多時會造成高血壓。表6-7列出了動物性食品中的鈉、鉀含量。表6-7 動物性食品中鈉和鉀的含量（mg/100g）食物名稱鉀鈉豬肉（后腿）330 1

12、1.0豬肝230 20.0牛肉（后腿）330 11.0牛奶157 49.0雞肉340 12.0雞蛋 60 73.0鴨蛋 60 82.0帶魚220112.0鯉魚359 44.0黃鱔325 47.0對蝦150 20.0.2 鈣和磷鈣（Calcium，Ca）和磷（Phosphorus，P）也是人體必需的營養素之一。體內99%的鈣和80%的磷以羥磷灰石的形式存在與骨骼和牙齒中。鈣對血液凝固、神經肌肉的興奮性、細胞的粘著、神經沖動的傳遞、細胞膜功能的維持、酶反應的激活以及激素的分泌都起著決定性的作用。磷作為核酸、磷脂、輔酶的組成部分，參與碳水化合物和脂肪的吸收與代謝。由于鈣能與帶負電荷的大分子形成凝膠如

13、低甲氧基果膠、大豆蛋白、酪蛋白等，加入罐用配湯可提高罐裝蔬菜的堅硬性，因此，在食品工業中廣泛用作質構改良劑。磷在軟飲料中用作酸化劑；三聚磷酸鈉有助于改善肉的持水性；在剁碎肉和加工奶酪時使用磷可起到乳化助劑的作用。此外，磷還可充當膨松劑。鈣的主要來源有乳及其制品、綠色蔬菜、豆腐、魚和骨等；磷主要來源于動物性食品。植物性食品中含有大量的磷，但大多數以植酸磷的形式存在（表6-8），難以被人體消化與吸收。可通過發酵或浸泡方式將其水解，釋放出游離的磷酸鹽，從而提高磷的生物利用率。人體缺鈣時，幼年易患佝僂病，成年或老年易患骨質疏松癥。一般很少出現磷缺乏癥。表6-8 食品中植酸磷的含量 （g/kg干物質）食

14、品總磷植酸磷食品總磷植酸磷大米3.52.4豌豆3.81.7小米3.51.91大豆7.13.8小麥3.32.2土豆1.00玉米2.81.9燕麥3.62.1高粱2.71.9大麥3.72.2.3 鎂鎂（Magnesium，Mg）雖然是常量元素中體內總含量較少的一種元素，但具有非常重要的生理功能。鎂是骨骼和牙齒的重要組成成分之一，它與鈣、磷構成骨鹽，與鈣在功能上既協同又對抗。當鈣不足時鎂可部分替代；當鎂攝入過多時，又阻止骨骼的正常鈣化。鎂是細胞內的主要陽離子之一，和Ca、K、Na一起與相應的陰離子協同，維持體內的酸堿平衡和神經肌肉的應激性。細胞內大多數鎂集中線粒體中作為輔基參與體內的各種磷酸化反應；通

15、過對核糖體的聚合作用，參與蛋白質的合成，使mRNA與70S核糖體連接；參與DNA的合成與分解，維持核酸結構的穩定。食品工業中鎂主要用作顏色改良劑。在蔬菜加工中常因葉綠素中的鎂脫去生成脫鎂葉綠素，使色澤變暗。膳食中的鎂來源于全谷、堅果、豆類和綠色蔬菜中。一般很少出現缺乏癥。.4 硫硫（Sulphur，S）對機體的生命活動起著非常重要的作用，在體內主要作為合成含硫氨基酸如胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸的原料。食品工業中常利用SO2和亞硫酸鹽作為褐變反應的抑制劑；在制酒工業中廣泛用于防止和控制微生物生長。硫分布廣，富含含硫氨基酸的動植物食品是硫的主要膳食來源。 微量元素.1鋅鋅（Zinc，Zn）主要通過

16、體內某些酶類直接發揮作用來調節生命活動，例如Cu/Zn超氧化物歧化酶、 RNA聚合酶（、）等。作為負責調節基因表達的反式作用因子的刺激物，參與DNA、RNA和蛋白質的代謝。鋅與胰島素、前列腺素、促性腺素等激素的活性有關；鋅具有提高機體免疫力的功能，與人的視力及暗適應能力關系密切。此外，鋅可能是細胞凋亡的一種調節劑。一般動物性食品中鋅的含量較高，肉中鋅的含量約為20mg/kg-60mg/kg，而且肉中的鋅與肌球蛋白緊密連接在一起，提高肉的持水性。除谷類的胚芽外，植物性食品中鋅含量較低如小麥含20mg/kg-30mg/kg，且大多與植酸結合，不易被吸收與利用。水果和蔬菜中含鋅量很低，大約2mg/k

17、g。有機鋅的生物利用率高于無機鋅。 .2 鐵鐵（Iron，Fe）是人體必需的微量元素，也是體內含量最多的微量元素。機體內的鐵都以結合態存在（表6-9），沒有游離的鐵離子存在。鐵是血紅素的組成成分之一（圖6-1）；鐵參與血紅蛋白和肌紅蛋白的構成；參與細胞色素氧化酶、過氧化物酶的合成；維持其他酶類如乙酰輔酶A、黃嘌呤氧化酶等活性以保持體內三羧酸循環順利進行。在機體氧的運輸、交換與組織呼吸中發揮重要作用。鐵還影響體內蛋白質的合成，提高機體的免疫力。此外，鐵在“隔室封閉破壞（Descompartmentalized）”及“自由基（Free radical）”致病理論中占有重要地位。鐵失去隔室封閉可能是

18、許多嚴重疾病如風濕熱、惡性腫瘤、多發性壞死、先天性畸形及分子水平的發病機制。表6-9 人體內鐵的分布名稱總量（g）含鐵量（mg）含鐵百分率（%）血紅蛋白900310073肌紅蛋白40 140 3.3細胞色素0.8 3.4 0.08過氧化氫酶5.0 4.5 0.11鐵傳遞蛋白7.5 3.0 0.07鐵蛋白和血鐵黃素3.069016.4未鑒定成分300 7.1食品工業中鐵主要有以下幾方面的作用。1、通過Fe2+ 與Fe3+催化食品中的脂質過氧化。2、顏色改變劑。與多酚類形成綠色、藍色或黑色復合物，在罐頭食品中與S2-形成黑色的FeS；在肌肉中以其價態不同呈現不同的色澤如Fe2+呈紅色，而Fe3+呈

19、褐色。3、營養強化劑。在越來越多的食品中使用鐵進行營養強化。不同化學形式的鐵，其強化后的生物可利用性也不同（表6-10）。表6-10 不同化學形式鐵的生物有效性（%）化學形式相對生物有效性硫酸亞鐵 100檸檬酸鐵銨 107硫酸鐵銨 99葡萄糖酸亞鐵 97檸檬酸鐵 73焦磷酸鐵 45還原鐵 37氧化鐵4碳酸亞鐵2動物性食品如肝臟、肌肉、蛋黃中富含鐵，植物性食品如豆類、菠菜、莧菜等中含鐵量稍高，其他含鐵較低，且大多數與植酸結合難以被吸收與利用。.3 銅人體中的銅（Copper，Cu）大多數以結合狀態存在，如血漿中大約有90%的銅以銅蘭蛋白的形式存在。銅通過影響鐵的吸收、釋放、運送和利用來參與造血過

20、程。銅能加速血紅蛋白及卟啉的合成，促使幼稚紅細胞成熟并釋放。銅是體內許多酶的組成成分如超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）；對結締組織的形成和功能具有重要作用；與毛發的生長和色素的沉著有關；促進體內釋放許多激素如促甲狀腺激素、促黃體激素、促腎上腺皮質激素和垂體釋放生長激素等；影響腎上腺皮質類固醇和兒茶酚胺的合成，并與機體的免疫有關。食品加工中銅可催化脂質過氧化、抗壞血酸氧化和非酶氧化褐變；作為多酚氧化酶的組成成分催化酶促褐變，影響食品的色澤。但在蛋白質加工中，銅可改善蛋白質的功能特性，穩定蛋白質的起泡性。綠色蔬菜、魚類和動物肝臟中含銅豐富，牛奶、肉、面包中含量較低

21、。食品中鋅過量時會影響銅的利用。.4 碘碘（Iodine，I）在機體內主要通過構成甲狀腺素而發揮各種生理作用。它活化體內的酶，調節機體的能量代謝，促進生長發育，參與RNA的誘導作用及蛋白質的合成。面粉加工焙烤食品時，KIO3作為面團改良劑，能改善焙烤食品質量。機體缺碘會產生甲狀腺腫，幼兒缺碘會導致呆小病。海帶及各類海產品是碘的豐富來源（表6-11）。乳及乳制品中含碘量在200g/kg400g/kg，植物中含碘量較低。食品加工中一些含碘食品如海帶長時間的淋洗和浸泡會導致碘的大量流失。內陸地區常會出現缺碘癥狀，沿海地區很少缺碘。一般可通過營養強化碘的方法預防和治療碘缺乏癥。目前，通常使用強化碘鹽即

22、在食鹽中添加碘化鉀或碘酸鉀使每克食鹽中碘量達70g。表6-11 部分食品中碘的含量（g/kg）食品含量食品含量海帶（干）240,000蟶干1,900紫菜（干） 18,000干貝1,200發菜（干） 11,000淡菜1,200魚肝（干） 480海參（干）6,000蚶（干） 2,400海蟄（干）1,320蛤（干） 2,400龍蝦（干） 600.5 硒硒（Selenium，Se）是1837年由瑞典科學家Berzelius發現的第一種非金屬元素。長期以來，人們一直認為它是有毒物質，直到1957年研究發現硒是機體重要的必需微量元素。硒參與谷胱苷肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase，

23、GSH-Px）的合成，發揮抗氧化作用，保護細胞膜結構的完整性和正常功能的發揮。硒的抗氧化功能是通過GSH-Px來實現的。GSH-Px催化還原型谷胱苷肽轉變成氧化型的谷胱苷肽，將脂肪酸氧化產生的氫過氧化物（ROOH，H2O2）還原成羥基脂肪酸，并使H2O2分解。其反應模式如圖6-2。GSH-PxROOH+2GSHROH+GSSG+H2O GSH-PxROOH+2GSHGSSG+2H2O圖6-2 谷胱苷肽過氧化物酶（GSH-Px）抗氧化反應硒能加強維生素E的抗氧化作用，但維生素E主要防止不飽和脂肪酸（Unsaturated fatty acid，UFA）氧化生成氫過氧化物（ROOH），而硒使氫過氧

24、化物（ROOH）迅速分解成醇和水。硒還具有促進免疫球蛋白生成和保護吞噬細胞完整的作用。硒可能通過誘發神經細胞凋亡而降低細胞存活率。硒的生物利用率與硒化合物的形態有關（表6-12），最活潑的是亞硒酸鹽，但它化學性質最不穩定。許多硒化合物有揮發性，在加工中有損失。例如脫脂奶粉干燥時大約損失5%的硒。硒的食物來源主要是動物內臟，其次是海產品、淡水魚、肉類；蔬菜和水果中含量最低。硒缺乏與中毒與地理環境有關。我國黑龍江克山縣一帶是嚴重缺硒地區，土壤中的含硒量僅為0.06mg/kg，這些地區的人易患白肌病（White muscle disease，WMD）或大骨節病；而陜西的紫陽和湖北的恩思部分地區為高硒

25、區，硒的含量變化為0.08 mg/kg45.5 mg/kg，平均為9.7 mg/kg，常會出現硒中毒現象。表6-12 無機化合物中硒的生物利用率（%）化合物硒的價態利用率硒化鈉-244硒0 3亞硒酸鈉4100硒酸鈉6 74.6鉻自1957年Schwarz和Mertz首次提出并證實啤酒酵母中含有葡萄糖耐量因子（Glucose Tolerance Factor，GTF）的假設，并與1959年進一步證實了GTF中具有重要生物活性的結構部分是Cr3+后，鉻（Chromium，Cr）的生物學功能引起了人們的廣泛關注。現已證明，鉻是人和動物必需的微量元素，在體內具有重要的生理功能。鉻通過協同和增強胰島素的

26、作用，影響糖類、脂類、蛋白質及核酸的代謝。目前尚未完全清楚GTF的化學結構，普遍認為它是一種鉻的煙酸鹽，含有Cr3+、煙酸和另外三種氨基酸（谷氨酸、胱氨酸和甘氨酸）（圖6-3）。Cr3+在葡萄糖磷酸變位酶中起著關鍵性的作用。鉻作用于細胞上的胰島素敏感部位，增加細胞表面胰島素受體的數量或激活胰島素與膜受體之間二硫鍵的活性，加強胰島素與其受體位點的結合，刺激外周組織對葡萄糖的利用，維持體內血糖的正常水平。鉻可增強脂蛋白脂酶和卵磷脂膽固醇酰基轉移酶的活性，促進高密度脂蛋白（High density lipoprotein,HDL）的生成。鉻可促進氨基酸進入細胞，影響核蛋白、RNA和核酸的合成，保護R

27、NA免受熱變性，維持核酸結構的完整性。Cr3+可能具有改變和調節基因的功能。 鉻與DNA作用的色譜學研究表明，Cr3+催化核苷三磷酸分子脫去焦磷酸，并且通過DNA-DNA交聯而促進DNA的聚合。鉻的最豐富來源是啤酒酵母；制品、動物肝臟、胡蘿卜、紅辣椒等中含鉻較多。有機鉻易被吸收，Fe、Zn、V及植酸鹽等妨礙鉻的吸收，而Mn、Mg及草酸鹽可促進鉻的吸收。膳食中缺鉻時導致一系列的代謝紊亂。例如，缺鉻時血清膽固醇及血糖均升高，產生動脈粥樣硬化，這主要與內皮細胞通透性增高有關。表6-13列舉了部分食物中鉻的含量。表6-13部分食物中鉻的含量（ng/kg）食物含量食物含量麥麩2.18粗紅塘0.

28、240.35粗面粉2.19精白糖0.020.13全小麥1.75糖漿0.75細面粉0.60玉米糖0.15精面粉0.23葡萄糖0.03黑面包0.40蜂蜜0.29白面包0.14.7 鈷鈷（Cobalt，Co）是早期發現的人和動物體內必需的微量元素之一。1879年Azary指出鈷對機體造血有利；1933年Filmer首次報道了缺鈷動物可產生嚴重貧血；1935年鈷被正式認定為人和動物營養中必需的微量元素。鈷可增強機體的造血功能，可能的途徑有：1、直接刺激作用。鈷促進鐵的吸收和貯存鐵的動員，使鐵易進入骨髓被利用。2、間接刺激作用。鈷能抑制細胞內許多重要的呼吸酶的活性，引起細胞缺氧，從而使促紅細胞生成素的合

29、成量增加，產生代償性造血機能亢進。鈷在造血過程中的作用及機制見圖6-4。鈷通過維生素B12參與體內甲基的轉移和糖代謝；鈷還可以提高鋅的生物利用率。食物中鈷的含量變化較大。豆類中含量稍高，大約在1.0mg/kg，玉米和其他谷物中含量很低，大約在0.1mg/kg。.8 其他微量元素（1）錳。1931年人們發現缺錳會引起嚙齒動物的生長不良和生殖功能障礙，從而確定了它是一種必需的元素。現已證明，錳（Manganese，Mn）是體內精氨酸酶、丙酮酸羧化酶和MnSOD等的組成成分以及轉葡萄糖苷酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶和谷氨酰胺合成酶等的激活劑。錳參與體內蛋白質代謝，清除體內過多的O2-2，與粘多糖中硫

30、酸軟骨素的合成有關；參與凝血酶原的合成以及抑制惡性腫瘤等作用。茶葉和咖啡中含量最高，范圍是300g/ml600g/ml；谷物、堅果、干果等含錳豐富，大約為20g/g；肉、魚中含量較低（0.2g/g），蔬菜中含量為0.5g/kg2g/kg。圖6-5描述了錳在糖代謝中的作用。（2）氟。氟（Fofluorine，F）是人體必需的微量元素，對牙齒和骨骼的形成和結構有重要作用，是唯一能降低兒童和成人齲齒患病率或減輕齲齒病情的營養素。適量的氟可促進鐵的吸收，有利于體內鈣、磷的利用，增強鈣、磷在骨中的沉積，加強骨骼的形成，增強骨骼的硬度。此外，適量的氟能被牙釉質中的羥磷灰石吸附，形成堅硬質密的氟磷灰石表面保

31、護層，具防齲齒作用。海魚中氟的含量高達5mg/kg10mg/kg，干旱地區茶葉中含氟量為100mg/kg。過量的氟會損害牙齒和骨骼，典型癥狀為“牙氟中毒”。（3）鉬。鉬（Molybdenum，Mo）發現于1778年。1953年因發現黃嘌呤氧化酶是含鉬的金屬酶而首次確定了它是一種必需的微量元素。鉬在體內作為黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶和亞硫酸氧化酶的組成成分。其中黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶參與細胞內電子傳遞，加速細胞色素C的還原作用；黃嘌呤氧化酶在核酸代謝中具有關鍵作用，主要催化體內的嘌呤化合物的氧化代謝，催化肝內的鐵蛋白釋放鐵，加速鐵進入血漿的過程，使Fe2+很快氧化成Fe3+，并迅速與1球蛋白結合形成

32、運鐵蛋白運送至肝臟、骨髓以及其他細胞利用；鉬還具有一定的防齲齒作用。一般谷物種子、豆類、乳及其制品、動物肝臟、腎臟富含鉬，水果中含量很低。（4）砷。一直以來，人們認為砷（Arsenic。As）是有毒物質的同義詞，但砷制劑作為治療厭食、營養障礙、梅毒、神經痛、風濕病、哮喘、糖尿病、瘧疾、結核病、皮膚病和各種血液學疾病的特效藥被人們廣泛接受。砷影響蛋氨酸、精氨酸形成的各種代謝物；影響不穩定甲基的代謝和某些酶的活性，使未致敏和植物血凝素刺激的人淋巴細胞DNA合成增加。此外，砷可能調節基因表達。亞砷酸鹽可誘導細胞內產生某些蛋白質如熱休克蛋白應與應激反應蛋白。谷類、豆類、蔬菜一般含砷在0.1mg/kg以

33、下，但海產品含砷量較高（表6-14）。表6-14 幾種海產品中含砷量（mg/kg干重）海產品總砷量有機砷量無機砷量海帶51.2±14.920.8±0.4743.6±13.8紫菜30.4±9.50.5±0.4828.8±15.32蝦皮30.9±15.30.130.8±15.32淡菜9.25±11.30.29.1±1.33（5）硼。1923年Warrington提出硼（Boron，B）是植物的必需元素。現已證明硼也是包括人在內的高等動物必需的營養素。硼的生物學功能目前尚未完全清楚，但硼可能是代謝調節

34、劑，通過與多種在有利部位有羥基的底物或反應物形成復合物起作用，從而改變某些酶的活性。另外，硼影響細胞外鈣的轉運、由凝血酶激活大鼠血小板在細胞內釋放鈣以及植物細胞膜轉運中的氧化還原作用。硼以硼砂或硼酸的形式在食品中常用作防腐劑。植物性食品中以非柑橘類水果葉菜、果仁、豆類含硼豐富，肉、魚、奶類含硼較少。（6）鎳。鎳（Nickel，Ni）是1751年發現的。研究發現鎳能促進紅細胞的再生，調節體內激素的釋放，增強體內某些酶的活性，影響體內礦物質的代謝，具有DNA和RNA結構的功能。富含鎳的食物主要有巧克力、果仁、干豆和谷類。（7）硅。硅（Silicon，Si）主要通過影響軟骨成分及最終的軟骨鈣化來影響

35、骨的形成。缺乏時主要表現骨代謝異常。硅的最豐富來源是含高纖維的未精制的谷類及其制品、根莖類蔬菜。（8）礬。礬（Vanadium，V）在元素周期表中位于第23位，是一種白色的過渡性金屬，性質極活潑。礬對造血有影響，參與蛋氨酸和體內甲基化的代謝過程，抑制膽固醇的合成，促進骨骼和牙齒的鈣化。（9）鋁。鋁（Aluminum，Al）在地殼中含量很豐富，僅次于氧和硅。在體內鋁對于各種元素的平衡和相互間的作用意義重大。鋁可阻礙磷的吸收。有人提出鋁與人的衰老有關，對此方面還需進行深入研究。（10）鍺。研究表明，鍺（Germanium，Ge）的最突出生理功能是有機鍺的抗腫瘤活性。其豐富來源有麥麩、蔬菜及豆科種子

36、等。（11）錫。在體內，錫（Stannum，Sn）主要影響血紅素氧化酶的活性，與胸腺免疫及體內穩態平衡功能有關。其主要來源是罐頭食品。（12）鍶。食品中的鍶（Strontium，Sr）進入人體后，作為骨骼和牙齒的正常組成成分參與骨骼的形成；鍶與神經和肌肉的興奮性有關。（13）鈦。鈦（Tetanium，Ti）在自然界分布很廣，在地殼中含量僅次與鋁和鐵。鈦主要影響糖類、脂類和蛋白質的代謝，抑制體內酪氨酸酶的活性。主要來源于綠色蔬菜的葉片。（14）鎘。微量元素鎘（Cadmiun，Cd）是1817年冶金學家F. Stromyer在提煉氧化鋅中發現的一種重金屬元素。WHO確定為優先研究的食品污染物，聯合

37、國環境規劃署提出12種具有全球性意義的危險化學物質，鎘被列為首位。鎘與銅、鐵、鋅具有拮抗作用，鎘降低小腸對鐵的吸收，抑制前運鐵蛋白轉化為鐵蛋白，鎘嚴重中毒時表現的普遍明顯癥狀是貧血。雖然鎘具有毒性作用，但在生理劑量內發揮一定的生物學功能。例如，鎘是體內某些酶的激活劑和抑制劑；可降低和消除黃曲霉素的毒害作用等。（15）汞。汞（Hydroargyrum，Hg）是一種白色液狀金屬，在室溫下能蒸發。常見的有機汞主要用于農業殺菌劑。魚是最能富集汞的生物，環境中某些微生物能將無機汞化合物轉化成甲基汞化合物，甲基汞的毒性比無機汞大，當水源被汞污染后，水中微生物能將汞甲基化再轉給魚類，并通過食物鏈造成對人的危

38、害。日本發生的兩起嚴重的水俁病就是由環境汞污染所引起的（表6-15）。硒酸鹽和亞硒酸鹽能緩解汞的毒性。被汞污染的糧食，無論用碾磨和不同烹調方法都不能將所含的汞除凈；魚體內的甲基汞，用凍干、油炸、干燥等方法均不能除凈。所以長期食用被汞污染的食物容易發生中毒。表6-15 1958年1960年日本水俁灣魚貝類含汞量（mg/kg）魚貝類含量魚貝類含量黃花魚14.9海螺10.9鱸魚16.6蛤仔20.6黑鯛魚24.1蟹14.0（16）鉛。鉛（Lead，Pb）是一種有毒的金屬元素，它常常通過污染的食物和飲水進入體內。在大劑量下引起慢性中毒，導致神經系統、造血系統和血管的病變，而且還抑制血紅蛋白的合成代謝以及

39、一定程度的溶血，造成貧血。6.3 礦物質的生物可利用性6.3.1 概念礦物質的生物可利用性是指食品中的礦物質實際被機體吸收和利用的程度。機體對食品中礦物質的吸收與利用，依賴于食品提供的礦物質總量以及可吸收程度，并與機體的機能狀態等有關。因此，礦物質的生物可利用性受許多因素的影響。測定礦物質生物可利用性的方法有化學平衡法、生物檢驗法、離體試驗以及放射性同位素示蹤技術等。6.3.2 影響礦物質生物可利用性的因素影響礦物質生物可利用性的因素主要有礦物質本身的化學形式、溶解性、食品組成、食品加工、機體的狀態等。6.3.2.1 礦物質的化學形式同一礦物元素處于不同的化學形式，其生物可利用性不同。例如，F

40、e2+比Fe3+更易被機體利用；血紅素中鐵的生物可利用率遠高于無機鐵離子；與酶蛋白結合的鋅更易被吸收和利用。6.3.2.2 溶解性由于礦物質消化與吸收需要水，在體內轉運和發揮功能也常以水為媒介。因此，礦物質的溶解性影響著其生物利用性。例如，多價離子的磷酸鹽和碳酸鹽難被吸收，而鉀、鈉、氯等元素的化合物吸收率較高。6.3.2.3 食品組成食品中含有大量膳食纖維時會與礦物質形成螯合物，影響其吸收如鐵、鋅、鈣等；食品中某一礦物質含量過高會抑制另外的一些礦物質的吸收。例如，過多的鐵抑制了鋅、錳等的吸收。此外，蛋白質、脂類和維生素也會影響到某些礦物質的生物可利用性。例如，維生素C可將Fe3+還原成Fe2+

41、，促進鐵的吸收；蛋黃中的卵黃磷蛋白抑制了鐵的吸收，從而降低了蛋黃鐵的生物有效性；脂類攝入過量時會影響鈣的吸收等。6.3.2.4 食品加工食品加工也會影響到礦物質在體內的利用。例如，餅干在焙烤后使面粉中強化的Fe2+轉變成Fe3+，降低鐵的生物有效性。添加維生素C或除去植酸鹽均可提高鐵的生物可利用性。6.3.2.5 生理因素人體的機能狀態對礦物質的吸收與利用影響較大。缺鐵者對鐵的吸收增加；消化系統疾病可影響礦物質的吸收，如胃酸分泌不足阻礙鐵和鈣的吸收。此外，年齡、性別也會影響礦物質的生物可利用性。女性對鐵的吸收量男性大；老人對礦物質的吸收與利用較低。6.4 礦物質在食品加工和貯藏過程中的變化6.

42、4.1 遺傳因素和環境因素食品中礦物質在很大程度上受遺傳因素和環境因素的影響。有些植物具有富集特定元素的能力；植物生長的環境如水、土壤、肥料、農藥等也會影響食品中的礦物質。內地與沿海地區比較，食品碘的含量低。動物種類不同，其礦物質組成有差異。例如，牛肉中鐵含量比雞肉高。同一品種不同部位礦物質含量也不同，如動物肝臟比其他器官和組織更易沉積礦物質。6.4.2 食品加工中變化食品中礦物質的損失與維生素不同。在食品加工過程中不會因光、熱、氧等因素分解，而是通過物理作用除去或形成另外一種不易被人體吸收與利用的形式。6.4.2.1 預加工食品加工最初的整理和清洗會直接帶來礦物質的大量損失如水果的去皮、蔬菜

43、的去葉等。6.4.2.2 精制精制是造成谷物中礦物質損失的主要因素，因為谷物中的礦物質主要分布在糊粉層和胚組織中，碾磨時使礦物質含量減少。碾磨越精，損失越大（表6-16）。需要指出的是由于某些谷物如小麥外層所含的抗營養因子在一定程度上妨礙礦物質在體內的吸收。因此，需要適當進行加工，以提高礦物質的生物可利用性。表6-16 碾磨對小麥礦物質含量的影響礦物質含量（mg/kg）相對損失率（）全麥面粉麥胚麥麩鐵4310.5 67477876鋅3581015413077錳46 6.51376411986銅 52 771760硒 0.6 0.5 1.10.50.8166.4.2.3 烹調過程中食物間的搭配溶

44、水流失是礦物質在加工過程中的主要損失途徑。食品在燙漂或蒸煮等烹調過程中，遇水引起礦物質的流失，其損失多少與礦物質的溶解度有關（表6-17）。烹調方式不同，對于同一種礦物質的損失影響也不同（表6-18）。烹調中食物間的搭配對礦物質也有一定的影響。若搭配不當時會降低礦物質的生物可利用性。例如，含鈣豐富的食物與含草酸鹽較高的食物共同煮制，就會使形成螯合物，大大降低鈣在人體中的利用率。表6-17 菠菜燙漂后礦物質的損失礦物質含量（g/100g）損失率（）未燙漂燙漂鉀6.93.056鈉0.50.343鈣2.22.30鎂0.30.236磷0.60.436硝酸鹽2.50.870表6-18 不同烹調方式對馬鈴

45、薯中銅含量的影響烹調方式含量（mg/100g鮮重）生鮮0.21±0.10煮熟0.10烤熟0.18油炸薄片0.29馬鈴薯泥0.10法式油炸0.276.4.2.4 加工設備和包裝材料食品加工中設備、用水和包裝都會影響食品中的礦物質。例如，牛乳中鎳含量很低，但經過不銹鋼設備處理后鎳的含量明顯上升；罐頭食品中的酸與金屬器壁反應，生產氫氣和金屬鹽，則食品中的鐵和錫離子的濃度明顯上升，但這類反應嚴重時會產生“脹罐”和出現硫化黑斑。6.5 礦物質的營養強化礦物質營養強化概況一種優質的食品應具有良好的品質屬性，主要包括安全性、營養、色澤、風味和質地。其中營養是一重要的衡量指標。但是，沒有一種天然食物

46、含有人體需要的各種營養素，其中也包括礦物質。此外，食品在加工和貯藏過程中往往造成礦物質的損失。因此，為了維護人體的健康，提高食品的營養價值，根據需要有必要進行礦物質的營養強化。對此，我國有關部門專門制定了食品營養強化劑使用標準（附錄1）。 根據營養強化的目的不同，食品中礦物質的強化主要有三種形式：1、礦物質的恢復（Restoration）。添加礦物質使其在食品中的含量恢復到加工前的水平。2、礦物質的強化（Fortification）。添加某種礦物質，使該食品成為該種礦物質的豐富來源。3、礦物質的增補（Enrichment）。選擇性地添加某種礦物質，使其達到規定的營養標準要求。6.5.2 礦物質

47、強化的意義人們由于飲食習慣和居住環境等不同，往往會出現各種礦物質的攝入不足，導致各種不足癥和缺乏癥。例如，缺硒地區人們易患白肌病和大骨節病。因此，有針對性的進行礦物質的強化對提高食品的營養價值和保護人體的健康具有十分重要的作用。通過強化，可補充食品在加工與貯藏中礦物質的損失；滿足不同人群生理和職業的要求；方便攝食以及預防和減少礦物質缺乏癥。6.5.3 食品礦物質強化的原則食品進行礦物質強化必須遵循一定的原則，即從營養、衛生、經濟效益和實際需要等方面全面考慮。6.5.3.1 結合實際，有明確的針對性在對食品進行礦物質強化時必須結合當地的實際，要對當地的食物種類進行全面的分析，同時對人們的營養狀況

48、作全面細致的調查和研究，尤其要注意地區性礦物質缺乏癥，然后科學地選擇需要強化的食品、礦物質強化的種類和數量。6.5.3.2 選擇生物利用性較高的礦物質在進行礦物質營養強化時，最好選擇生物利用性較高的礦物質。例如，鈣強化劑有氯化鈣、碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣、檸檬酸鈣、葡萄糖酸鈣和乳酸鈣等。其中人體對乳酸鈣的生物利用率最好。強化時應盡量避免使用那些難溶解、難吸收的礦物質如植酸鈣、草酸鈣等。另外，還可使用某些含鈣的天然物質如骨粉及蛋殼粉。因為骨粉含鈣30%左右，其鈣的生物可利用性為83%；蛋殼粉含鈣38%，其生物可利用性為82%。6.5.3.3 應保持礦物質和其他營養素間的平衡食品進行礦物質強化時，除

49、考慮選擇的礦物質具有較高的可利用性外，還應保持礦物質與其他營養素間的平衡。若強化不當會造成食品各營養素間新的不平衡，影響礦物質以及其他營養素在體內的吸收與利用。6.5.3.4 符合安全衛生和質量標準食品中使用的礦物質強化劑要符合有關的衛生和質量標準，同時還要注意使用劑量。一般來說，生理劑量是健康人所需的劑量或用于預防礦物質缺乏癥的劑量；藥理劑量是指用于治療缺乏癥的劑量，通常是生理劑量的10倍；而中毒劑量是可引起不良反應或中毒癥狀的劑量，通常是生理劑量的100倍。6.5.3.5 不影響食品原來的品質屬性食品大多具有美好的色、香、味等感官性狀，在進行礦物質強化時不應損害食品原有的感官性狀而致使消費

50、不能接受。根據不同礦物質強化劑的特點，選擇被強化的食品與之配合，這樣不但不會產生不良反應，而且還可提高食品的感官性狀和商品價值。例如，鐵鹽色黑，當用于醬或醬油強化時，因這些食品本身具有一定的顏色和味道，在合適的強化劑量范圍內，可以完全不會使人們產生不快的感覺。6.5.3.6 經濟合理，有利于推廣礦物質強化的目的主要是提高食品的營養和保持人們的健康。一般情況下，食品的礦物質強化需要增加一定的成本。因此，在強化時應注意成本和經濟效益，否則不利于推廣，達不到應有的目的。思考題1 礦物質字生物體內的功能有哪些？2 解釋肉在腌制中添加食鹽的作用。3 肉制品中添加三聚磷酸鈉的作用。4 為什么面粉發酵后可提

51、高礦物質的利用率？5 鐵的生理功能及在食品中的應用。6 簡述碘的生理功能、缺乏癥以及防止方法。7 硒的生理功能及典型缺乏癥。8 礦物質在食品加工中的損失途徑。9 礦物質的生物利用性以及影響因素。10、鉻的生理功能以及來源。11、礦物質營養強化的三種方式。12、礦物質營養強化應注意哪些問題？附錄1 食品礦物質強化劑使用衛生標準（GB14880-1994）及2000年增加品種或擴大使用品種品種使用范圍每公斤使用量備注鐵：硫酸亞鐵谷類及其制品120240mg以元素鐵計強化量：谷類及其制品飲料乳制品、嬰幼兒食品夾心糖各種鐵鹽中鐵元素含量：硫酸亞鐵（含個結晶水）乳酸亞鐵（含個結晶水）檸檬酸鐵（含個結晶水

52、）富馬酸亞鐵葡萄糖酸亞鐵檸檬酸鐵銨鐵源也可采用豬血中提取的血紅素鐵，強化時以鐵元素計；其他鐵鹽如碳酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、延胡索酸亞鐵、琥珀酸亞鐵、還原鐵、電解鐵也可用，強化時以鐵元素計飲料50100mg乳制品、嬰幼兒食品300500mg高鐵谷物及其制品（每日限食這類食品50g）860960mg食鹽、夾心糖30006000mg葡萄糖酸亞鐵谷類及其制品200400mg飲料80160mg乳制品、嬰幼兒食品480800mg高鐵谷物及其制品（每日限食這類食品50g）14001600mg食鹽、夾心糖48006000mg檸檬酸鐵谷類及其制品150290mg飲料60120mg乳制品、嬰幼兒食品360600mg高

53、鐵谷物及其制品（每日限食這類食品50g）10001200mg食鹽、夾心糖36007200mg富馬酸亞鐵谷類及其制品70150mg飲料3060mg乳制品、嬰幼兒食品180300mg高鐵谷物及其制品（每日限食這類食品50g）520580mg食鹽、夾心糖18003600mg含乳固體飲料（2000）28.938mg/100g檸檬酸鐵胺谷類及其制品160330mg飲料70140mg乳制品、嬰幼兒食品400800mg高鐵谷物及其制品（每日限食這類食品50g）12001350mg食鹽、夾心糖40008000mg焦磷酸鐵（1997）乳粉60200mg（以Fe元素計）鐵卟啉（1997）作為鐵源按GB14880有關規定執行乙二胺四乙酸鐵鈉（1999）按GB14880鐵