第六节  维生素(Vitamins)

 

    食品中维生素含量是评价食品营养价值的重要指标之一。维生素是支配动物营养、调节正常生理机能、促进完全代谢的微量有机化合物。如果维生素供给量不足,就会出现营养缺乏的症状或某些疾病,摄入过多也会产生中毒。目前已发现有几十种维生素和类维生素物质,但对人体营养和健康有直接关系的约为20种,其中以VADB1B2B6C最重要,人体最易缺乏 维生素分为水溶性和脂溶性两大类,其主要的维生素的分类、功能及来源见表6-1。  

6-1主要维生素的分类、功能及来源

分类

名称

俗名

生理功能

主要来源

VAA1A2

抗干眼病醇、抗干眼病维生素、视黄醇

替代视觉细胞内感光物质、预防表皮细胞角化、促进生长,防治干眼病

鱼肝油、绿色蔬菜

VDD1D3

骨化醇、抗佝偻病维生素

调节钙、磷代谢、预防佝偻病和软骨病

鱼肝油、奶油

VE

生育酚、生育维生素

预防不育症

谷类的胚芽及其中的油

VKK1K2K3

止血维生素

促进血液凝固

菠菜、肝

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

VB1

   

VB2

 

VPP  

 

  VB6

 

 

VB11

 

VB12

 

VH

 

VH1

硫胺素,抗神经类维生素

 

核黄素

 

烟酸、尼克酸、抗癞皮病维生素

 

吡咯醇、抗皮炎维生素

   

叶酸

   

氰钴素

 

生物素

 

 

-氨基苯甲酸

抗神经类、预防脚气病

 

预防唇、舌发炎

 

预防癩皮病、形成辅酶ⅠⅡ的成分

 

与氨基酸代谢有关

 

 

预防恶性贫血

 

预防恶性贫血

 

预防皮肤病,促进脂类代谢

 

有利于毛发的生长

酵母、谷类、肝、胚芽

 

酵母、肝

 

酵母、米糠、谷类、肝

 

酵母、米糠、谷类、肝

   

肝、植物的叶

 

 

肝、酵母

 

   

肝、酵母

C

 

VC

   

VP

抗坏血酸、抗干眼病维生素

 

芦丁、渗透性维生素、柠檬素

预防及治疗坏血病、促进细胞间质生长  

增加毛细血管抵抗力,维持血管正常透过性

蔬菜、水果

 

柠檬、芸香

 

一、脂溶性维生素

1、维生素A

维生素A是一系列具有视黄醇(VA1)生物活性的β-紫罗宁衍生物的统称。由于有许多共轭双键的存在,故视黄醇有多种顺、反异构体。普通存在的视黄醇主要是反式,生物效价最高。

视黄醇是胡萝卜素在动物的肝及肠壁中的转化物,而胡萝卜素是存在于植物中的一种多烯色素,有多种异构体及衍生物,其中以β-胡萝卜素(左图)的生物效价最高。这种能在生物体内转化为维生素的物质,称为前维生素或维生素元。

然存在的类胡萝卜素都是以全反式构象为主,当食品在热加工时转变为顺式构象,也就失去了维生素A活性。类胡萝卜素的这种异构化在不适当的贮藏条件下也常发生。水果和蔬菜的罐装将会显著引起异构化和维生素A活性损失。此外,光照、酸化、次氯酸或稀碘溶液都可能导致热异构化,使类视黄醇和类胡萝卜素全反式转变为顺式结构。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

视黄醇广泛存在于高等动物及海产鱼类体中,尤以肝、眼球及蛋黄中最多,胡萝卜素广泛存在于绿叶蔬菜、胡萝卜、棕榈油等植物性食物中。

缺乏VA会导致夜盲、干眼、表皮细胞角质化、失明等。

2、维生素D(calcitriol)

VD是所有具有胆钙化醇生物活性的类固醇的统称,VD2D3是最重要的VD。这是一组结构上与甾醇有关、功能上可防治佝偻病的维生素,人及动物皮肤中的7-脱氧胆固醇经紫外光照射后即可以转变为胆钙化醇(VD3),因此,凡能经常接受阳光照射者不会发生VD 缺乏症。VD在食物中与VA伴存。7-脱氢胆固醇在肉、奶中含量较少,而鱼、蛋黄、奶油中的含量丰富,尤以海产鱼肝油中特别丰富。

  

 
 

VD3                        7-脱氢胆固醇  

维生素D的生理功能是促进钙、磷的吸收,维持正常血钙水平和磷酸盐水平;促进骨骼和牙齿的生长发育;维持血液中正常的氨基酸浓度;调节柠檬酸的代谢。缺乏时,会引起儿童得佝偻病,成人得软骨病。

 

 

 

VDO2、热、酸、碱均较稳定,一般在加工中不会引起维生素D的损失。

3VE

维生素E是所有具有α-生育酚生物活性的色满衍生物的统称,有α-、β-、γ-、δ-VE等数种,结构通式如下:

         VE

VE是淡黄色的油状物,对热和酸比较稳定,虽加热至200℃也不失去效力,但在碱性下,对加热和UV的抗性较弱。它易被氧化,在油脂中起抗氧剂作用。

生素E是生命有机体的一种重要的自由基清除剂,具有较强的抗氧化活性,能有效地阻止食物和消化道内脂肪酸酸败,保护细胞免受不饱和脂肪酸氧化产生毒性物质的伤害,同硒能产生协同效应,并可部分代替硒的功能。此外,还能提高机体的免疫能力,保持血红细胞的完整性,调节体内化合物的合成,促进细胞呼吸,保护肺组织免遭空气污染。缺乏VE,将不能生育,还会引起肌肉萎缩,肾脏损伤等。

绿色植物及种子胚芽(如小麦、胚芽油、棉子油、花生油、大豆油、芝麻油等)为维生素E丰富的来源。,食品中天然存在的α-生育酚的生物活性是最重要的。但是其他天然存在的异构体也具有重要的维生素活性和抗氧化活性。

 

二、水溶性维生素

1、VB1

VB1又称为硫胺素(Thiamin),能与盐酸生成盐酸盐,已能人工合成,VB1在自然界常与焦磷酸结合成焦磷酸硫胺素(TPP)。

     硫胺素

 VB1可参与糖代谢,能量代谢,并具有维持神经系统和消化系统正常功能,以及促进发育的作用。 缺乏VB1会得脚气病,患者先双腿麻木,最后感觉无力,消瘦及瘫痪。

VB1存在于谷物的胚及糠麦中、酵母、肉类、豆类及蛋中,食精白米及精白面者易得VB1缺乏症(deficiency)。

硫胺素是所有维生素中最不稳定的一种。VB1很易被破坏,其水溶液煮沸1h就有1/2被分解,在碱性条件下加热及用SO2(食品加工中常用的漂白剂及消毒剂)处理可使其破坏,也常因热烫、预煮而损失。但VB1在酸性条件下相当稳定。在低水分活度和室温时,硫胺素相当稳定。例如早餐谷物制品在水分活度为0.1~0.65和37℃以下贮存时,硫胺素的损失几乎为零。

6-2   贮存食品中硫胺素的保留率

品种

贮藏12个月后的保留率(%)

35℃            1.5℃

品种

贮藏12个月后的保留率(%)

35℃            1.5℃

杏子

绿豆

利马豆

35                72

8                 76

48                92

番茄汁

豌豆

橙汁

60               100

68               100

78               100

 

6-3  各类食品经加工处理后硫胺素的保留率

产品

加工处理

保留率(%)

谷物

土豆

大豆

粉碎的土豆

蔬菜

冷冻、油炸鱼

挤压烹调

水中浸泡16h后油炸,在亚硫酸溶液浸泡16h后油炸

用水浸泡后在水中或碳酸盐中煮沸  

各种热处理

各种热处理

各种热处理

48~90

55~60

19~24

23~52

82~97

80~95

77~100

 

2、VB2

   VB2又称核黄素(Riboflavin),通常医药用的VB2为人工合成品。

    VB2缺乏的主要症状是得口角炎、皮肤炎。它在溶液中,特别是碱性溶液中极易分解,对光辐射也极敏感,牛奶在阳光下晒2hr可损失50%B2。富含VB2的食物有酵母、肝、牛奶、蛋黄、豆类及豆芽等。

核黄素具有热稳定性,不受空气中氧的影响,在酸性溶液中稳定,但在碱性溶液中不稳定,光照射容易分解。若受光辐射,可导致核糖醇部分的光化学裂解生成非活性的光黄素(右图)及一系列自由基。光黄素是一种比核黄素更强的氧化剂,它能加速其它维生素的破坏,特别是抗坏血酸的破坏。在出售的瓶装牛乳中,由于上述反应,会造成营养价的严重损失,并产生不适宜的味道,称为“日光臭味”。如果用不透明的容器装牛乳,就可避免这种反应的出现。

 在大多数加工或烹调过程中,食品中的核黄素是稳定的。一些报道研究了各种加热方法对六种新鲜或冷冻食品中核黄素稳定性的影响,结果表明核黄素的保留率常大于90%,其中豌豆或利马豆无论是经过热烫或其他加工,核黄素保留率仍在70%以上。

VB2有荧光性,可利用此特性进行VB2的定量。

VB2缺乏症—“花舌头或地图舌

3. 维生素B6

    VB6通常有三种存在形式:吡哆醛(pyridoxal)[I],吡哆素或称吡哆醇(pyridoxine或pyridoxol)[Ⅱ]以及吡哆胺(pyridoxamine)[Ⅱ],其结构式为:

Ⅰ—CHO         吡哆醛 (PL)

R=Ⅱ—CH2OH       吡哆醇 (PM)

CH2NH2         吡哆胺 PN

 

维生素B6的三种形式都具有热稳定性,遇碱则分解,对光敏感。其中吡哆醛最为稳定,通常用来强化食品,维生素B6在氧存在下,经紫外光照射后即转变为无生物活性的4- 吡哆酸。在食品加工过程中,一般食品中的维生素B6都较易损失。如牛乳在灭菌后,维生素B6活性比加工前减少一半,且在贮藏的7~10d内仍继续下降。

食品中以肝脏、酵母、米糠、谷物、豆类、牛乳等含量较多。

其它B族维生素还有烟酸( Niacin )、泛酸(Pantothenic Acid,又称维生素B5)、叶酸(Folic acid)、VB12、维生素H、胆碱(Choline )、肌醇、生物素Biotin等。

4、维生素C

又称抗坏血酸Ascorbic Acid),Vc广泛存在于水果及蔬菜中,人缺乏Vc的症状是牙龈部出血,牙齿松脱,同时皮下出血,形成瘀斑。患者倦怠,特别易感染疾病。

Vc为己糖的衍生物,共有四种异构体,有还原型和氧化型两种,一般说的Vc是指L-抗坏血酸。化学结构与维生素相似,并有维生素活性的物质称为同效维生素、化学结构类似而与维生素竞争,具有对抗作用的物质称为抗维生素。

L-抗坏血酸的生物效价最高,而其异构体中仅D-异抗坏血酸有1/20的L-型抗坏血酸效价,其余两种均无活性。

Vc中烯二醇的结构极不稳定,很易氧化为二酮结构,这就形成了Vc的极强的还原性。

食品工业中利用抗坏血酸的还原性将其用作抗氧化剂。由于D-异抗坏血酸的成本低于L-抗坏血酸,因此多采用D-异抗坏血酸。

  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+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。因此抗坏血酸在食品加工过程中很易损失。左图为豌豆加工中抗坏血酸的保存率。各种食品和饮料中的维生素C的稳定性数据见表6-4。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。

一种可减少抗坏血酸损失的加工方法是用二氧化硫(SO2)进行处理,例如果品蔬菜产品经SO2处理后,可减少在加工贮藏过程中抗坏血酸的损失。此外,糖和糖醇也能保护抗坏血酸免受氧化降解,这可能是它们结合金属离子从而降低了后者的催化活性。

  6-4  在23℃贮藏12个月后强化食品和饮料中抗坏血酸稳定性

 

产品

 

样本数

保留(%)

平均

范围

方便米饭

4

71

60~87

干果汁饮料混合物

3

94

91~97

可可粉

3

97

80~100

全脂奶粉(空气包装)

2

75

65~84

全脂奶粉(充气包装)

1

93

 

干豆粉

1

81

 

土豆片

3

85

73~92

冻桃

1

80

 

冻杏

1

80

 

苹果汁

5

68

58~76

红莓汁

2

81

78~83

葡萄汁

5

81

73~86

菠萝汁

2

78

74~82

番茄汁

4

80

64~93

葡萄饮料

3

76

65~94

橙饮料

5

80

75~83

碳酸饮料

3

60

54~64

浓炼乳

4

75

70~82

                  a.    23℃贮藏6个月   b.    冷藏5个月后解冷

 

常见维生素的稳定情况总结在表6-5中。

6-5  维生素的稳定性

营养素

一般条件

空气

烹饪时损失率(%)

维生素A

S

U

S

U

U

U

40

抗坏血酸

U

S

U

U

U

U

100

生物素

S

S

S

S

S

U

60

胡萝卜素

S

U

S

U

U

U

30

维生素B类

S

S

S

U

S

S

5

维生素B12

S

S

S

U

S

10

10

维生素D

S

S

U

U

U

U

40

叶酸

U

U

U

U

U

U

100

维生素K

S

U

U

S

U

S

5

尼克酸

S

S

S

S

S

S

75

泛酸

S

U

U

S

S

U

50

维生素B6

S

S

S

S

U

U

40

核黄素

S

S

U

S

U

U

75

硫胺素

U

S

U

U

S

U

80

维生素E

S

S

S

U

U

U

55

S:稳定   U:不稳定

 

维生素的每日参考摄入量

如何正确评估维生素每日的摄入量应该根据不同人群个体的差异来决定。综合考虑国际上对每日膳食中营养素供给量(RAD)的局限性和膳食营养素参考摄入量(Dietary Reference Intakes简称DRIs),中国营养学会和中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所制定出了中国居民的DRIs值(表8-5)。DRIs是在RDAs的基础上发展起来的一组每日平均膳食营养素摄入量的参考值,包括四项内容:平均需要量(EAR,Estimated Average Requirement)、推荐摄入量(RNI, Recommended Nutrient Intake)、适当摄入量(AI,adequate Intake)和可耐受最高摄入量(UL,Tolerable upper Intake Lever)。

   在研究维生素的摄入量时,必须考虑维生素的生物利用率和影响生物利用率的因素。因此,在食品加工和贮藏过程中必须注意上述问题。维生素的生物利用率与机体的吸收代谢等有关,这个概念不是指维生素的损失,而主要是指可能存在的消耗利用作用。对于一种食品的营养充足性描述必须注意以下三点。

      食品在消费时维生素的含量;

      食品在消费时维生素的存在状态和特性;

      食品在食用时维生素的生物利用率;

影响维生素利用率的因素包括:

① 膳食的组成会影响其在肠道停留的时间、黏度、乳化特性和pH值等;

② 维生素的存在形式和状态不同,使之在体内的吸收速率、吸收程度与转变为代谢活性形式(例如辅酶)的难易程度,或者代谢功能作用的大小等都会有所差别;

③ 维生素和其他食物成分(例如蛋白质、淀粉、膳食纤维、脂类物质)之间的反应会影响维生素在肠内的吸收。  

6-6     脂溶性和水溶性维生素的RNIsAIs

 

RNIs or AIs of some vitamins

 

 

 

年龄Age /Year

维生素A

维生素D

维生素E

维生素B1

维生素B2

维生素B6

维生素B12

维生素C

泛酸

叶酸

烟酸

胆碱

生物素

 

VA

VD

VE

VB1

VB2

VB6

VB12

VC

 

  

 

 

 

 

RNI

RNI

AI 

RNI

RNI

AI 

AI 

RNI

AI 

RNI

RNI

AI 

AI 

 

/mgRE

/mg

 / mgα-TE*

/mg

/mg

/mg

/mg

/mg

/mg

/mgDFE

/mgNE

/mg

/mg

 

0

400AI

10

3

0.2(AI)

0.4(AI)

0.1

0.4

40

1.7

65(AI)

2(AI)

100

5

 

0.5

400AI

10

3

0.3(AI)

0.5(AI)

0.3

0.5

50

1.8

80(AI)

3(AI)

150

6

 

1

500

10

4

0.6

0.6

0.5

0.9

60

2.0

150

6

200

8

 

4

600

10

5

0.7

0.7

0.6

1.2

70

3.0

200

7

250

12

 

7

700

10

7

0.9

1.0

0.7

1.2

80

4.0

200

9

300

16

 

11

700

5

10

1.2

1.2

0.9

1.8

90

5.0

300

12

350

20

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

14

800  700

5

14

1.5

1.2

1.5

1.2

1.1

2.4

100

5.0

400

15

12

450

25

 

18

800  700

5

14

1.4

1.3

1.4

1.2

1.2

2.4

100

5.0

400

14

13

450

30

 

50

800  700

10

14

1.3

1.4

1.5

2.4

100

5.0

400

13

450

30

 

孕妇

 

 

 

 

1.7

 

 

 

 

 

  早期

800

5

14

1.5

1.7

1.9

2.6

100

6.0

600

15

500

30

 

中期

900

10

14

1.5

1.7

1.9

2.6

130

6.0

600

15

500

30

 

晚期

900

10

14

1.5

1.7

1.9

2.6

130

6.0

600

15

500

30

 

乳母

1200

10

14

1.8

1.7

1.9

2.8

130

7.0

500

18

500

35

 

*α-TE=α-生育酚当量。α-TE is tocopherol equivalent.

 

 

(凡表中数字缺如之处表示未制定该参考值)

 

 

食谱分析

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