任务六 了解矿物质的种类、加工及储藏
矿物质又称无机盐，是人体必需的七大营养素[蛋白质、脂肪、碳水化合物、糖类（含膳食纤维）、维生素、矿物质、水]之一，占人体重量的4%～5%。矿物质是无法通过人体自身产生、合成的，必须经膳食补充。每天人体对矿物质的摄取量也是基本确定的，但随年龄、性别、身体状况、环境、工作状况等因素而有所不同。
体液
一、矿物质的概念和种类
（一）矿物质的概念
人体内的元素除去C、H、O、N四种构成水分和有机物质的元素以外，其他元素统称为矿物质元素，简称矿物质，又称无机盐。
人体内的矿物质一部分是以无机化合物的形式存在（如NaCl、KCl等）。一部分是游离态的离子的形式存在（如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-、HPO42-等）；还有少部分以有机物的形式存在（如血红素、甲状腺素等）。
（二）矿物质的分类
1.按其在人体中的含量或摄入量分
矿物质按其在人体中的含量或摄入量可分为常量元素和微量元素。常量元素是指体内含量较多（＞0.01%体重）或每日膳食需要量在100 mg以上者，如钾、钠、钙、镁、氯、硫、磷等。微量元素又称痕量元素，是指体内含量较少（＜0.01%体重）或每日需要量在100 mg以下，以微量计算者，如铁、锌、铜、碘、锰、钼、钴、硒、硅等。
2.按其在人体的生理作用分
矿物质按其在人体生理作用可分为：必需营养元素（如铁、碘、锌、硒、铜等）、非营养非毒性元素（如铝、硼、锡等）、非营养有毒元素（常见的有汞、镉、铅、砷等）。
各种矿物质在人体内的分布极不均匀，大多数矿物质在人体内会随年龄增长而增加。它们不会在体内代谢过程中消失，也不能转化为其他物质，只能通过一定途径排出体外。矿物质过量摄入对人体是有害的，即使必需元素也如此。摄取矿物质的唯一途径只有饮食。
二、食品中的重要矿物质
（一）常见食品中的矿物质
1.动物性食品中的矿物质
肉：K、Na、Fe、P含量较高，Cu、Zn等也有少量。
蛋：含人体所需的各类矿物质。
奶：主要含Ca，也含有少量K、Na、Mg、P等。
2.植物性食品中的矿物质
水果：K含量高，以磷酸盐、草酸盐的形式存在。
豆类：矿物质含量最丰富，K、P、Fe、Mg、Zn、Mn等含量均较高，其中P主要以植酸盐形式存在。
谷物：矿物质含量较少，主要存在于种子外皮。
（二）常见的重要矿物质
1.常量元素
（1）钠
钠（Na）约占人体重量的0.15%。人体内Na的44%～50%存在于细胞外液，40%～47%存在于骨骼中，仅9%～10%的Na存在于细胞内液。Na+是细胞外液中的主要阳离子，约占细胞外液阳离子总数的90%以上。细胞外液的量及其酸碱平衡、渗透平衡主要由Na+、Cl-、HCO3-共同维持。
如果体内血液中Na+含量过高时，身体会保留更多的体液，其中的水分会更多地进入血液以维持其渗透压的平衡，从而导致血容量增加、心脏负担加重，严重时会导致高血压等。此外，摄入钠过多会导致体内钾的不足，引发高血压和心脏病等。研究证实，K与Na的摄入量应保持在2∶1的水平。所以，饮食不宜太咸，成年人每天钠元素需要量为5～6 g。
Na+主要由尿液排出体外，小部分随汗液和粪便排出。人体内钠一般不易缺乏。
（2）钾
钾是细胞内液中的主要阳离子，约占人体重量的0.20%，其中70%存在于肌肉，10%在皮肤，其余在红细胞、骨髓和内脏中。全身钾总量的98%分布于细胞内液。当人体钾的摄取不足时，钠会带着许多水分进入细胞中，使细胞破裂导致水肿。成年人每天钾需要量大约为4 g。钾广泛存在于各种物食物中，因此不必专门补钾。
（3）钙
①存在形式。钙是人体内含量最多的矿物质，在人体中的矿物质约占体重的5%，钙约占体重的2%。身体的钙大多分布在骨骼和牙齿中，约占总量的99%，其余1%分布在血液、细胞间液及软组织中，这统称为混溶钙。血钙起着“蓄水库”的作用，当摄入的钙不足时，血钙降低，混溶钙池中的蓄钙就进入血液，骨骼中的钙不断地释放出来，进入混溶钙池，使血钙维持在稳定的水平，同时混溶钙也不断地沉积在骨骼中。正常情况下骨钙的释放和混溶钙的沉积是动态平衡的。
人体中的钙主要来自食物。含钙较多的食物有豆类、奶类、蛋黄、骨头、深绿色蔬菜、米糠、麦麸、花生、海带、紫菜等。食物中的钙主要以钙盐的形式存在，摄入后在胃酸作用下溶解，而后以离子形式在肠道中被吸收。钙只有在水溶液状态才能被吸收，吸收钙的主要部位是十二指肠。一般人对食物中的钙只能吸收20%左右，80%左右的钙都被排泄出去了。
②生理作用。钙在身体中能强化神经系统的传导功能，维持肌肉神经的正常兴奋，降低（调节）细胞和毛细血管的通透性，促进体内多种酶的活动，维持酸碱平衡，参与血液的凝固过程。缺钙会造成人体生理障碍，进而引发一系列严重疾病。日常生活中，如果钙摄入不足，人体就会出现生理性钙透支，造成血钙水平下降。膳食中的钙主要在pH较低的小肠上段吸收。钙的吸收与年龄有关，随年龄增长其吸收率下降，婴儿钙的吸收率超过50%，儿童约为40%，成人仅为20%左右。一般在40岁以后，钙吸收率逐年下降，老年骨质疏松与此有关。
③补钙过量对健康的危害。钙虽然重要，但并非多多益善，如果过量也会造成许多危害，主要表现为身体浮肿多汗、厌食、恶心、便秘、消化不良；同时还会使血压偏低、影响视力和心脏功能、增加肾结石的风险；肠道中过多的钙会抑制铁、锌等二价离子的吸收，造成继发性的缺锌和缺铁，引起孩子贫血。长期补过多的钙会造成血尿、高钙尿症，影响长骨发育（婴幼儿骨骼过早钙化，骨骺提前闭合等）。
（4）镁
镁是生命活动的激活剂。成年人体内镁含量为20～30 g，主要分布于骨髓（约70%）和脑、心、肝、肾、骨骼肌等组织细胞内，少量（约1%）分布于细胞外液。镁是人体内部分酶的辅助因子或激活剂（体内约有100个以上的重要代谢必须有镁参与）；也是人体细胞内非常重要的阳离子，有维持生物膜电位的作用，并影响钾、钠、钙离子细胞内外移动的“通道”。镁能维持神经肌的组成兴奋和心肌的组成生理功能。此外，目前研究发现，镁在碳水化合物代谢方面扮演着重要角色，患糖尿病的人，血中的含镁量特别低。镁缺乏的主要症状为虚弱、恶心、震颤及心律失常等。正常情况下，一般不易发生镁缺乏症。
镁的需要量一般成年人每天200～400 mg。食物中镁最好的来源是绿色蔬菜及水果，肉和脏器中也富含镁，奶中则较少。其中紫菜中镁的含量尤为丰富（大约460 mg/100 g）。此外含有镁离子的饮用水是镁的重要来源。镁在一般情况下不会缺乏，但膳食中钙、蛋白质及磷酸盐含量高时，镁的吸收会减少；慢性腹泻、蛋白质与能量同时缺乏及成年人的饥饿都可能导致镁的缺乏；一些药物，包括利尿剂，将增加镁的丢失。
（5）磷
磷是人体中仅次于钙的丰富矿物质，约占人体重量的1%，正常成人体内含磷为600～900 g。其中85%存在于骨中，与钙共同形成骨盐沉积。磷也是核酸、蛋白质、磷酸和辅酶的组成成分，参与非常重要的代谢过程。几乎所有的生物或细胞的功能都直接或间接与磷有关。一方面，磷可保护细胞，增强细胞膜的功能；另一方面，它作为一种生物性伴侣，帮助各种营养物质、激素及化合物发挥作用。有证据显示，磷可使B族维生素发挥最大效用。摄取过多的磷并没有直接的坏影响。但有些专家警告，长时期摄入过多的磷，可能阻止钙的吸收。现尚未确定这种情况会导致威胁骨骼健康的缺钙症。
磷在食物中分布很广，无论动物性食物或植物性食物，在其细胞中，都含有丰富的磷，动物的乳汁中也含有磷，所以磷是与蛋白质并存的。在瘦肉、蛋、奶、肉家禽、鱼、动物的肝和肾中含磷量都很高，海带、紫菜、芝麻酱、花生、干豆类、坚果、粗粮中含磷也较丰富。不含酒精的饮料，特别是各种可乐，往往含有大量的磷。但粮谷中的磷为植酸磷，若不经过加工处理，吸收利用率较低。
2.微量元素（见表5-1）
表5-1 人体必需微量元素主要生理功能
人体所需要的各种元素都可从食物中得到补充，而且人体所需的微量元素的含量会随年龄的增长而逐渐减少。由于各种食物所含的元素种类和数量不完全相同，所以在平时的饮食中要做到粗粮与细粮结合以及荤素搭配，不偏食，不挑食，就能基本满足人体对各种元素的需要，微量元素一般也不会缺乏。但是，在特殊的情况下，人体某些微量元素可能缺乏。目前，在我国人群中，比较容易缺乏的微量元素有铁、锌。在特殊地理环境条件下，可能缺碘、硒等微量元素。
（1）铜(https://www.daowen.com)
铜是血、肝、脑等铜蛋白的组成部分，是几种胺氧化酶的必需成分。缺铜动物中出现的血管弹性硬蛋白、结缔组织和骨骼胶原蛋白的合成障碍，就是由于组织中胺氧化酶活性下降的结果。在铜缺乏后期，肝脏、肌肉和神经组织中，细胞色素氧化酶的活性显著减弱。人体缺乏铜的临床表现，首先是贫血，预计随着长时间、高营养静脉输液技术的应用，在成人中因铜缺乏引起贫血的例数可能增加。此外，铜缺乏也可发生腹泻和Menkes卷发综合征。但若是铜过量，其表现是Wilson氏症，是一种常染色体隐性疾病，疑似由于体内的重要脏器如肝、肾、脑沉积过量的铜所引起。人体对铜的需要量为：婴幼儿膳食中每日每公斤体重为80 μg，少年儿童为40 μg，成人为30 μg。在牛羊肝、牡蛎、鱼及绿叶蔬菜中含铜较多。镉可明显减低铜的利用，饲料中的镉即使低至3 μg/g，对铜的吸收仍有不利影响。
（2）碘
海洋中的鱼类及海藻是含碘较丰富的食物。加碘的食盐，根据美国医疗协会证实，其中碘的含量与天然海盐相近。在日常饮食中加入含碘的食盐，就足够供给人体所需要的碘，并且不会有明显害处，因为碘会不断地从尿液、汗水甚至呼出的空气中流失。碘的生理功能其实就是甲状腺素的生理功能。它促进能量代谢：促进物质的分解代谢，产生能量，维持基本生命活动，维持垂体的生理功能；促进身体发育：发育期儿童的身高、体重、骨骼、肌肉的增长发育和性发育都有赖于甲状腺素，如果这个阶段缺少碘，则会导致儿童发育不良。促进大脑发育：在脑发育的初级阶段（从怀孕开始到婴儿出生后2岁），人的神经系统发育必须依赖于甲状腺素，如果这个时期饮食中缺少了碘，则会导致婴儿的脑发育落后，严重者在临床上面称为“呆小症”，而且这个过程是不可逆的，以后即使再补充碘，也不可能恢复正常。
食物中含有的矿物质能有效地起到强身健体的作用，人们在日常生活中应该注意食用一些富含矿物质的食物。
三、矿物质在食品加工和储藏过程中的变化
食品中矿物质元素的含量主要受到食品原料和加工储藏方式的影响。首先是加工中，原料最初的淋洗及整理、除去下脚料的过程以及烹调或热烫过程，其中的矿物质会有大量损失，这是食品中矿物质损失的主要途径。谷物中的矿物质分布不均匀，使谷类在加工过程中随精度的增加，矿物质元素的损失也增大。当然不当的烹调方式也会产生这种效果。
对食品进行营养强化处理，也会带来矿物质变化。另外加工用水、加工设备、加工辅料以及添加剂也会影响食品中矿物质元素的含量。
食品与包装材料的相互作用也会使矿物质含量受到影响，如金属与食品中的含硫氨基酸反应，生成硫化黑斑，造成食品中含硫氨基酸和硫元素的损失；马口铁罐头食品中，铁和锡离子含量明显升高。
四、矿物质的生物有效性与烹饪中的变化
考察一种食物的营养质量时，不仅要考虑其中营养素的含量，还要考虑这些成分被生物体利用的实际可能性，即生物有效性。测定矿物质生物有效性的方法有化学平衡法、实验动物的生物检验法、离体试验及放射性同位素法等。
（一）影响矿物质营养生物有效性的因素
1.食物的可消化性
如果食物不易消化，即使营养成分丰富也得不到利用。如麸皮、米糠中含很多铁、锌，但这些物质的可消化性很差，因而不能利用。
2.矿物质的物理、化学形态
在消化过程中，矿物质必须呈溶解状态才能被吸收。矿物质颗粒的大小会影响其溶解度，进而影响消化性，因而也是影响生物有效性的因素。若用难溶物质来补充营养，颗粒大小特别重要。
3.与其他营养物质的相互作用
饮食中一种矿物质过量往往会干扰到另一种必需矿物质的利用，如钙和镁。此外，草酸、植酸等会与钙离子形成不溶物而减少钙离子的吸收，而钙与乳酸成盐，铁与氨基酸成盐，都使这些矿物质形成可溶态，有利于吸收。
4.加工方法
加工方法也能改变矿物元素的生物有效性。如：发酵面团中锌的有效性增加；磨碎、增加细度能够提高难溶性元素的生物有效性。一般来说，动物性食品中矿物元素的生物有效性优于植物性食品。
（二）矿物质在食品加工中的变化
1.烫漂、烹调和沥滤
食品加工中，原料的烫漂和沥滤对矿物元素的影响很大，这主要与其溶解度有关。烹调时矿物质主要是从汤汁中流失，由于很多矿物质能溶于水，水煮食物后将汤倒掉，大量的矿物质会流失。
2.碾磨和丢弃
矿物元素在谷物种子中主要分布在谷物的胚芽、表皮或麸皮中，谷物在碾磨时会损失大量矿物质，碾磨得越细，微量元素损失就越多。因此加工精白米和精白面时会导致矿物质的严重损失。
某些食品的加工方法可明显影响最终产品中矿物质的含量，如在制作干酪时，钙会随着乳清的排出而流失。
（三）接触金属材料
有时在加工过程中矿物质的含量不会减少，反而会有所增加，这可能是由于加工用水的加入而导致的，或接触金属容器和包装材料而造成的，如罐头食品中锡含量的增加就与食品罐头镀锡有关，而牛乳中镍含量的增加则主要是由于加工过程中所用的不锈钢容器所引起的。
一、名词解释
1.结合水
2.蛋白质变性
3.焦糖化反应
4.淀粉的糊化
5.油脂酸败
二、填空题
1.烹饪中接触较多的动物蛋白是____________和____________；植物蛋白是____________和____________。
2.蛋白质在烹饪中的变化包括__________、__________、__________。
3.根据糖能否水解及水解产物的不同，可将糖分为________、________、________。
4.烹饪中常根据食用油脂的制作方法及来源分为________、________、________。
5.油脂（脂肪）的主要物理性质是___________________________________。
6.油脂在烹饪中的变化主要有______、______、______。
三、简答题
1.食物中水的存在形式有哪些？水在烹饪中是如何变化的？
2.烹饪与储藏对食物蛋白质、糖、油脂各有何影响？
3.简述淀粉在烹饪、储藏中的变化与应用。
4.简述单糖和低聚糖在烹饪、储藏中的变化与应用。