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第9章 矿物质(5学时)
9.1 概述（概念、分类、存在形式等）
9.2 食品中的主要矿物质（生理功能、供给量与生物有效性等）
9.3 食品加工贮藏中矿物质的变化
# 9.4 食品中矿物质含量的测定
[目的要求]
掌握：1）常见矿物质的存在形式、性质、贮藏加工中的稳定性，影响矿物质生物利用率的因素； 2）常见矿物质的生理功能、膳食供给量；
了解：1）酸、碱食品的概念；
2）主要矿物质的食品来源；
3）常见矿物质的分析测定方法。
[重点]
食品中常见的矿物元素的存在形式、主要性质、生理功能与加工贮藏中的稳定性及影响因素；
[难点]
矿物质在食品加工中的应用，矿物质的营养平衡。
第9章 矿物质
9.1 概述
9.1.1 矿物质的概念
○ 定义 构成生物体的所有元素中，除去C、H、O、N四种构成水和有机物质的主要元素外，其余元素都称为矿物质 。矿物质中有少量元素参与有机物组成（如S、P），多数仅以无机盐的形式存在，所以矿物质又称无机盐（或无机质）。由于机体组织经过燃烧后，有机物可彻底燃烧成为气体挥发到空中，而无机物则残留在灰分残渣中，所以矿物质又被称为灰分。
Definition: Elements other than C、H、O and N that are present in foods.
9.1.2 人体矿物质的来源与吸收
植物主要从土壤中吸收矿物质并贮存于根、茎、叶等器官，动物则通过食物获得矿物质.
○ 人体矿物质的来源 人体内的矿物质，一部分从食物中（动植物组织）摄取，一部分从饮水、食盐中得到。当然，广义上水和盐也属食品之列。
○ 人体矿物质的吸收 无机盐类与水分一道，进入消化道后主要在小肠被吸收。吸收2 后：—— 一部分进入血液循环；
—— 一部分运至并贮于器官组织；
—— 一部分通过尿液、粪便排出体外。
无机盐不似有机营养素，它们既不能在体内合成，除排泄外，也不能在体内代谢中消失。
9.1.3 矿物质的主要生理功能(Function)
人体重量的95-96% 是由C、H、O、N等构成的有机物和水分，矿物质总量不到体重的4－5％，但却是人体不可缺少的六大营养素之一。矿物质不为机体提供能量，但却是构成机体和维持正常生理功能的重要成分。
○ 矿物质在生物体内的功能主要体现在以下几方面：
9.1.3.1 矿物质是构成机体组织的重要成分。人和动物体中，99％的钙Ca集中在骨骼；大量的磷P、镁Mg也在骨骼；硫S参与蛋白质组成；钾K、钠Na分布于细胞内外；铁Fe参与血红蛋白的组成。
9.1.3.2 维持体液渗透压。矿物质与蛋白质一起维持细胞内外液的一定的渗透压，对体液的移动和储留起重要作用。依靠肾来调节渗透压的恒定（或排出无机盐，或排出水分）。
9.1.3.3 维持机体的酸碱平衡。生理PH的恒定主要依靠体内几类缓冲体系维持，一是蛋白质和氨基酸形成的有机缓冲系，一是K、Na的酸性碳酸盐、磷酸盐组成的无机缓冲系。
9.1.3.4 保持神经、肌肉的兴奋性与细胞膜的通透性。K、Na离子可提高神经、肌肉的兴奋性，而Ca、Mg离子则降低兴奋性。
9.1.3.5 参与体内生物化学反应，发挥某些特殊的生理功能。P参与磷酸化作用；许多无机离子是酶的辅助因子或激活剂如Fe、Cu、Cl；I参与甲状腺素的作用等。
此外，某些对食品的感官质量有重要作用。
9.1.4 矿物质的分类与食品中的存在形式
9.1.4.1 分类
食物中矿物质在60种以上，从人体营养需要和食物含量的角度两方面对矿物质分类。
（1）一般将矿物质分为三类：
必需元素：所有健康机体组织中都存在，含量较恒定的元素，缺乏时会引起生理上的异常，补充后又可恢复正常。但过量摄入会中毒；
非必需元素：非营养非毒元素Al、B、Ni、Sn等；
有毒元素：主要指重金属元素，以Hg、Cd、Pb、As为主。
（2）常量与微量元素： 3 ——身体内含量在0．01％（韩中定为50㎎/㎏）、或者每日需要量在100㎎以上（王43）的称为大量元素或常量元素，主要有Ca、Mg、K、Na、P、Cl、S等7种（见Chinese DRIs 2000表AI值）；
——在此以下的称微量元素，如I、F、Fe、Cu、Zn、Mn、Br、Al、Si、Ni、Co；
——还有微克级的Pb、Hg、Au等称超微量元素（或痕量元素）。
9.1.4.2 存在形式：
食品中的矿物质主要以无机盐形式存在，如NaCl；其次是有机酸盐，如酒石酸钾钠、植酸盐；还有与有机物形成结合、螯合态的形式，如B12中的Co、叶绿素中的Mg等。
大部分的盐是可溶性的，如K＋、Na＋、Cl－等；部分盐是难溶或不溶的，如磷酸钙、草酸盐等；螯合态有可溶性的，也有不溶的。
Classification： Major(macro): Ca、Mg、K、Na、P、Cl、S et al.
Trace: I、F、Fe、Cu、Zn、Mn et al.
Harmful Hg、Cd、Pb、As et al.
9.1.5 酸性食品与碱性食品（黄203）
9.1.5.1 酸性食品(Acid food） 指燃烧（或人体消化吸收代谢）后的灰分残渣呈酸性的食品。主要是含有丰富蛋白质、脂肪等的食品，由于含P、Cl、S多，在燃烧或代谢后形成酸性物质或阴离子酸根（PO4-3，CL-，SO4-2）。大多数的动物性食品，如肉、鱼、蛋类含丰富的含S蛋白质，而谷物一类的主食，如面包、啤酒、大米由于含P较多，它们属于酸性食品。少数的菜类如紫菜、芦笋属微酸性食品。
9.1.5.2 碱性食品(Alkaline food) 指燃烧（或人体消化吸收代谢）后的灰分残渣呈碱性的食品。主要是含有Ca、Mg、K、Na等成碱元素的食品。大部分蔬菜、水果、豆类属此类，如大豆、豆腐、藕、海带、茶、马铃薯、胡萝卜、柿子、苹果等，较为特殊的是牛乳，也属此类。
需要特别指出：很多人平常认为带“酸”味的食品，如,水果，从代谢生理上划分为碱性食品，而非酸性食品，因为这类食品的食用“酸”味来自有机酸,如,柠檬酸、苹果酸，有机酸可以彻底氧化为CO2和H2O，而不会在体内留下“酸”。
摄入食物时，成酸、成碱食品最好能按一定的比例搭配，以保持体内的酸碱平衡。
实际分析中也可据食物燃烧后灰分的酸碱滴定分析判断：100 g食物燃烧→收集灰分、水溶→用0.1MOL／L的HCL或0.1MOL／L的NaOH滴定灰分，看消耗HCL、NaOH的量的多少――HCL多于NaOH的为碱性食品，反之为酸性食品。 Essential 4 ＃ 9.1.6 各种食品中的矿物质
9.2 食品中重要的矿物质
主要介绍食品中存在的主要矿物质成分对人体的生理功能、膳食供给量、生物有效性。
○ 生物有效性：即生物可利用性，指食品中各种营养素实际被机体吸收、利用的可能性。对于矿物质而言，它不仅依赖于食品中某矿物质的总量，更取决于促进和抑制其吸收的因素，包括:化学形式、颗粒大小、食品中其它共存成分的作用、加工工艺中的PH与发酵工序等、人体自身状态如年龄、性别、消化功能等。
9.2.1 大量元素
9.2.1.1 K、Na、Cl
○ 生理功能 K、Na在体内主要以离子态存在，与Cl离子共存。
1) K以细胞内多，而Na在细胞外液（血浆、淋巴、消化液），是维持渗透压的重要阳离子；
2) Cl是是维持渗透压的重要阴离子，还是胃液的主要成分，对唾液淀粉酶起激活作用。
3) K、Na有加强神经、肌肉的应激性的作用，与钙相拮抗。
○ 主要来源与缺乏症、过量症
1）Na、Cl
——Na、Cl主要来自食盐，Na还可来自肉、鱼、花生等。
——一般不缺乏。但大量出汗则应补充淡盐水，否则出现腿部抽筋、虚脱、神智不清等症状。
——Na长期过多摄入，可能导致高血压。
2）K
——K主要来自水果、蔬菜等植物性食物。
——缺K可对心肌产生损害，肌肉无力、心跳减慢、低血压等症；
——但过量则导致血管收缩，心跳加快等。由于植物性食物中丰富，一般不缺乏。
3） K、Na的量要有一定比例，否则不能维持体内正常渗透压。如果摄入K多，则相应需要较多的食盐，以补充Na。一般植物性食品含K多，素食者易补Na。
○ 生物有效性与供给量
影响三者的生物有效性的因素不明显。
——Chinese DRIs 2000中
成人AI分别为K 2000、Na 2200、Cl 3400（mg/d）。 5
9.2.1.2 Ca、Mg、P
人体中此3种元素在骨骼中最多。Ca、Mg、P主要以磷酸盐形式存在于骨骼、牙齿中。
1）Ca的生理功能、缺乏症、生物有效性与供给量
○ Ca的生理功能
——人体中的总Ca 量占体重的1．5－2．0％。其中99％的Ca在骨骼和牙中，成年后以化合态羟基磷灰石[Ca3（PO4）2．3 Ca（OH）2或Ca10（PO4）6（OH）2／慈44 ]存在，维持一定的硬度；
——1％的Ca以2+离子存在血液中，以及与蛋白质结合存在于软组织等部位，统称为“混溶钙池”，血浆钙高时有抑制神经组织及肌肉应激性（兴奋性）的作用（与K、Na相反），血钙低时则应激性加大，如抽搐。
——Ca2＋还参与多种酶的作用，如ATP酶、参与某些激素的分泌、血液凝固。
——骨钙与混溶钙池之间的钙含量保持动态平衡，血钙浓度通常稳定在2.2－2.5mmol/L。
○ Ca的缺乏症
幼儿、青少年缺乏，出现软骨症、发育不良等，严重时产生佝偻病；老人则出现骨质疏松、抽筋等症。
○ Ca的生物有效性 Ca是人体内含量最多、又最易缺乏的一种无机盐。缺Ca并非供应不足，主要在于吸收率低，一般仅在20－60％。
原因：我国膳食以粮食、蔬菜为主，谷类含植酸较多，蔬菜含草酸较多，易在体内形成不溶性钙盐，会妨碍Ca的吸收。膳食纤维也有影响，脂肪过高、活动量少、年龄老化等不利于钙吸收。（食保84/王45）
○ Ca的供给量
一般成年人AI为800mg/d以上，青少年、儿童、孕妇、乳母按需要增加（→1000→1200mg/d），婴幼儿适当减少（→600→300mg/d）。
○ 最好来源与有利的吸收因素
最好来源——牛奶（Ca、P）、肉类、豆类、水产品，如，虾皮；
有利因素——VD有利于Ca的吸收；
——乳糖、氨基酸有利于Ca的吸收；
——肠液酸性增加和适宜的钙磷比有利于钙的吸收；
——钙强化剂，如骨粉、乳酸钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、磷酸钙等。
