บทที่ 7 แร่ธาตุ

1. บทที่ 7แร่ธาตุ แร่ธาตุที่พบในปริมาณน้อย เป็นแร่ธาตุที่วัดหาปริมาณที่แน่นอนไม่ได้ เช่น Ca, Fe, P, I, Mg, Zn, Na, F, K, Cu, Cl การละลายของเเร่ธาตุในระบบน้ำ เป็นธาตุในหมู่ IA และ VIIA เช่น Na+,K+ ,Cl- ,F- มีประจุละลายน้ำได้ดี เป็นพวก Free ionic species สามารถละลายน้ำได้สูง แร่ธาตุพบได้ 2 รูปแบบ 1.รูปแบบเชิงซ้อน 2.รูปแบบคีเลต

2. แร่ธาตุและความเป็นกรด-ด่างแร่ธาตุและความเป็นกรด-ด่าง กรด คือ สารที่มีการให้โปรตอน เบส คือ สารที่มีการรับโปรตอน กรดหลายชนิดสามารถใช้ในอาหารได้เช่นเป็นสารกันเสีย เช่น acetic acid ,lactic acidcitric acid และ phospholic acid เป็น mineral acid phospholic acid จะมีคุณสมบัติ 2 อย่างคือเป็นสารที่เพิ่มความเป็นกรดและเป็นสารให้กลิ่นรสมักใช้ใน carbonated solf drinks

3. แร่ธาตุกับผลกระทบจากกระบวนการผลิต แร่ธาตุกับผลกระทบจากกระบวนการผลิต แร่ธาตุจะไม่ถูกทำลายด้วยความร้อน สารที่ทำหน้าที่ออกซิไดส์และ pH สูงๆ แร่ธาตุในอาหารจะสูญเสียโดยการบดและบีบอัดทางกล คุณค่าทางโภชนาการของแร่ธาตุ แร่ธาตุที่จำเป็นในชีวิตประจำวันที่ร่างกายต้องการใช้เพียง ug/d หรือ g/d ถ้าขาด Ca จะเป็นโรคกระดูกพรุน ถ้าขาด I จะเป็นโรคคอพอก ถ้าขาด Fe จะเป็นโรคโลหิตจาง ถ้าขาด Zn จะเบื่ออาหารและเตี้ยเเคระ

4. คุณสมบัติของเเร่ธาตุในอาหารคุณสมบัติของเเร่ธาตุในอาหาร 1. Aluminuim เป็นยาลดกรดในกระเพาะอาหาร ผงฟู 2. Bromide พบในรูป Brominate flour ในข้าวสาลี มีคุณสมบัติในการพัฒนาคุณภาพของโด

5. 3. Calcium พบในผลิตภัณฑ์จากนม ผักใบเขียว และกระดูกอ่อนของปลา แคลเซียมมีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการทางสรีระและชีวเคมี เช่น เกี่ยวข้องในกระบวนการสังเคราะห์แสง ออกซิเดทิฟฟอสโฟริเลชัน การแข็งตัวของเลือดการหดต่วของกล้ามเนื้อ การแบ่งเซลล์ การทำหน้าที่ของเมมเบน การส่งสัญญาณประสาทการหลั่งฮอร์โมนและการทำงานของเอนไซม์ การที่แคลเซียมมีบทบาทเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่าง ๆ มากมาย เพราะสามารถที่จะรวมตัวเป็นสารประกอบเชิงซ้อนได้กับโปรตีน คาร์โบไฮเดรตและลิพิด เพราะแคลเซียมเป็นไอออนที่มีประจุบวกสอง ( divalent cation ) แคลเซียมและฟอสเฟตมีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตเนยแข็ง การเติมแคลเซียมลงไปก่อนที่จะเติมเอนไซม์เรนเนตจะช่วยทำให้ระยะเวลาในการตกตะกอนโปรตีนเคเซอีนเร็วขึ้นตะกอนเคเซอีนที่มีแคลเซียมต่ำจะทำให้เนยแข็งมีลักษณะเนื้อร่วน ถ้าตะกอนโปรตีนเคเซอีนมีแคลเซียมสูงเนยแข็งที่ได้จะมีลักษณะเนื้อยีดหยุ่น

6. 4. Copper พบในเนื้อสัตว์อาหารทะเล เมล็ดถั่ว มีคุณสมบัติเป็นสารช่วยเร่งปฏิกิริยา เช่น Lipid peroxidation ,จะเป็นตัวรักษาคุณภาพของสีในเนื้อกระป๋อง เป็นโลหะที่เป็นองค์ประกอบในโมเลกุลของเอนไซม์บางชนิด เช่น พอลิฟีนอลเลสทองแดงยังเป็น prooxidant ที่มีความแรงมาก จะช่วยเร่งปฏิกิริยาออกซิเดซันกรดไขมันชนิดไม่อิ่มตัว และวิตามินซี ในอาหารที่บริโภคประจำวันจะมีทองแดงปนอยู่ด้วยประมาณ 2 - 5 มิลลิกรัม ผู้ใหญ่ต้องการทองแดงวันละประมาณ 2 – 3 มิลลิกรัม

7. 5. Iodine พบในเนื้อสัตว์และอาหารทะเล มีคุณสมบัติพัฒนาคุณภาพของโด เป็นแร่ธาตุที่พบได้น้อยมากในอาหาร ยกเว้นในอาหารทะเลมีประมาณ 400 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัม ปลาทะเลมีไอโอดีน 50 – 150 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัม การที่ไอโอดีนมีเฉพาะในอาหารทะเลเท่านั้น จึงทำให้ประชาชนส่วนใหญ่ขาดธาตุไอโอดีนกันมาก มีผลทำให้เกิดโรคคอพอก วิธีการแก้ไขจึงมีการเติมโพแทสเซียมไอโอไดด์ลงในเกลือ เรียกว่า เกลืออนามัยสำหรับบริเวณที่มีภาวะการขาดไอโอดีนรุนแรงจะหยดสารละลายไอโอดีนลงในน้ำดื่ม เพื่อแก้ปัญหาการขาดสารไอโอดีนของเด็กนักเรียนในโรงเรียน ผู้ใหญ่ต้องการไอโอดีนวันละประมาณ 150 ไมโครกรัม

8. 6.Iron พบในเนื้อสัตว์ , Cereais, ถั่ว ถ้าขาดเหล็กจะเป็นโรคโลหิตจาง คุณสมบัติของธาตุเหล็กจะช่วยเร่งปฏิกิริยาจาก Fe++  Fe+++ เป็นสารที่ใช้ปรับโทนสีอาหารจากสีแดงเป็นสีน้ำตาล ทำให้เกิดปฏิกิริยา S2-  Fes ในอาหารกระป๋อง เหล็กมีบทบาทสำคัญมากต่อการดำรงชีวิตของสิ่งที่มีชีวิต เพราะเหล็กจะอยู่ในรูปคีเลตกับโปรตีน เช่น ฮีโมโกลบินและไมโอโกลบิน ทำหน้าที่พาออกซิเจนและสะสมออกซิเจนในสัตว์ชั้นสูง นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องในการผลิต ATP คือ ไซโทโครม การสังเคราะห์ ดีเอ็นเอ และการสังเคราะห์คลอโรฟีลล์ เป็นต้น แต่เหล็กที่อยู่ในรูปอิสระจะเป็นพิษต่อเซลล์และเหล็กสามารถเร่งปฏิกิริยาลิพิดเพอร์ออกซิเดซันในอาหารได้ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเร่งทั้งปฏิกิริยาในขั้นตอน initiation และ propagation ด้วย

9. 7. Magnesium พบในผักใบเขียวพืชผักต่างๆ ถั่ว ใช้ปรับสีอาหาร เช่น Magnesium ในคลอโรฟิลล์จากเขียวเป็นน้ำตาล 8. Phosphate พบในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์ ช่วยเพิ่มความเป็นกรดในผลิตภัณฑ์ Soft drinks ช่วยเพิ่มความชุ่มชื้นในเนื้อสัตว์ฟอสเฟตที่พบในอาหารมีอยู่หลายรูป ทั้งที่เป็นองค์ประกอบของสารชีวโมเลกุลและที่เป็นสารเติมแต่งอาหารที่ทำหน้าที่เฉพาะอย่าง สำหรับฟอสเฟตที่พบภายในเซลล์ทั้งพืชและสัตว์จะอยู่ในรูป ATP ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานภายในเซลล์ที่มีมากที่สุด นอกจากนั้นผังจับกับโปรตีนเป็นฟอสโฟโปรตีน เช่น เฟอร์ริติน เป็นแหล่งสะสมเหล็ก ฟอสโฟลิพิดซึ่งเป็นองค์ประกอบของเซลล์เมมเบรน ไฮดรอกซีอะพาไทต์ [Ca10 (PO4)6 (OH)2] เป็นสารประกอบในกระดูก และอนุพันธ์น้ำตาลฟอสเฟต เช่น กลูโคส – 6 –ฟอสเฟต เป็นอินเทอร์มีเดียตในเมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต

10. ฟอสเฟต ยังมีหน้าที่เป็นสารเติมแต่งอาหาร เช่น ช่วยทำให้เครื่องดื่มมีสภาพเป็นกรดหรือเป็นบัฟเฟอร์ และยังใช้เป็น anticaking,leavening,stabilizing อิมัลซิไฟเออร์ ตัวดูดจับน้ำ (water binding ) และป้องกันไม่ให้เกิดออกซิเดซัน ฟอสเฟตที่ใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหาร ได้แก่ กรดฟอสฟอริก ออร์โทฟอสเฟต ไพโรฟอสเฟต ไตรพอลิฟอสเฟต และพอลิฟอสเฟตอื่น ๆ สูตร ฟอสเฟตเมื่ออยู่ในอาหารส่วนใหญ่จะมีประจุเป็นลบ และถ้าเป็นพอลิฟอสเฟตจะทำให้เกิดพอลิอิเล็กโทรไลต์ มีประจุลบจำนวนมาก จะทำให้ฟอสเฟตมีลักษณะของ Lewis – base และมีความสามารถที่จะจับกับโลหะไอออนประจุบวกได้ง่าย อย่างไรก็ตามยังมีข้อโต้แย้งกันเกี่ยวกับกลไกการทำหน้าที่ของฟอสเฟตในการช่วยอุ้มน้ำ ( water – holding capacity ) เมื่อใช้เป็นสารเติมแต่งในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์และเนื้อปลา

11. 9. Potassium พบในผลไม้ ผัก เนื้อสัตว์ เป็น Salt substitute แต่มีข้อเสียคือทำให้เกิดกลิ่นรสขม และใช้ทำผงฟู 10. Sodium พบในสารเติมแต่งอาหาร นม และเกลือ มีคุณสมบัติเป็นสารปรุงแต่งกลิ่นรสในรูป NaCl และยังเป็นสารกันเสียโดยช่วยลดAw ใช้เป็นผงฟู 11. Sulfur พบในอาหารทั่วไปและเป็นส่วนประกอบในกรดอะมิโนจำเป็น เช่น Met Cys เป็นสารยับยั้งการเกิดสีน้ำตาลในผักผลไม้ และยับยั้งการเกิดปฏิกิริยา Browning ทั้งที่เกิดจาก เอนไซม์และสาเหตุอื่น ยับยั้งการเจริญของเเบคทีเรียในไวน์ในรูปของ KMS(Potassium metabisulfite )

12. 12. Zinc พบในเนื้อสัตว์และ Cereals ถ้าขาดจะทำให้เบื่ออาหารและเตี้ยเเคระ ซึ่งเป็นปัญหาที่พบมากในแถบตะวันออกกลาง ใช้ ZnO ในการเคลือบ tin เพื่อป้องกันการเกิด FeS ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนในผลิตภัณฑ์จำพวกเนื้อสัตว์ และยังเติมลงในผลิตภัณฑ์ถั่วเขียวกระป๋องเพื่อคงสีเขียวของถั่ว เป็นโลหะที่ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบในโมเลกุลของเอนไซม์หลายชนิดที่สำคัญ คือ เอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮเดรส อาหารที่มีสังกะสีมาก ได้แก่ อาหารทะเล เช่น กุ้ง ปูและหอย ซึ่งอาจมีสูงถึง 400 ส่วนต่อล้านส่วน ขณะที่ในธัญพืชมีเพียง 30 – 40 ส่วนต่อล้านส่วน การใช้ภาชนะที่มีสังกะสีเป็นส่วนประกอบใส่อาหารที่เป็นกรด เช่น น้ำผลไม้หรือผลไม้ที่มีรสเปรี้ยวกรดในอาหารจะทำปฏิกิริยาทำให้สังกะสีละลายออกมาปนเปื้อนในอาหารจนอาจทำให้เกิดพิษได้ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังการเลือกใช้ภาชนะที่จะใช้ใส่อาหารที่เป็นกรดด้วย ผู้ใหญ่ต้องการสังกะสีวันละประมาณ 15 มิลลิกรัม

13. สรุป แร่ธาตุมีความจำเป็นในผลิตภัณฑ์อาหาร โดยใช้เพื่อการเปลี่ยนแปลงสี เพิ่มคุณภาพของเนื้อสัมผัสและความคงตัวในอาหารและแร่ธาตุ ใช้เพิ่มหรือลดผลที่ได้จากคุณสมบัติดดังกล่าวข้างต้น

14. จงเลือกใช้คำตอบของข้อ ก.-น.มาตอบคำถามข้อ1.-18.ให้ถูกต้องโดยใช้ซ้ำได้ 1.โรคกระดูกพรุน 2.โรคคอพอก 3.โรคโลหิตจาง 4.เบื่ออาหารเตี้ยเเคระ 5.เป็นโลหะที่ประกอบด้วยเอนไซม์บางชนิดเช่น พอลิฟีนอล 6.เป็นโลหะที่เป็นองค์ประกอบในโมเลกุลของฮีมและเอนไซม์บางชนิด 7.เป็นแร่ธาตุที่พบน้อยมากในอาหาร ยกเว้นในอาหารทะเล 8. มีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการทางสรีระและชีวเคมี เช่น เกี่ยวข้องในกระบวนการสังเคราะห์แสง ออกซิเดทิฟฟอสโฟริเลชัน 9.อยู่ในรูปของคีเลตกับโปรตีนในฮีโมโกลบิน ทำหน้าที่พาออกซิเจนและสะสมออกซิเจนในสัตว์ชั้นสูง 10.ใช้ปรับสีอาหาร 11. ช่วยเพิ่มความเป็นกรดในผลิตภัณฑ์ Soft drinks ช่วยเพิ่มความชุ่มชื้นในเนื้อสัตว์ 12. พบในผลไม้ ผัก เนื้อสัตว์ เป็น Salt substitute แต่มีข้อเสียคือทำให้เกิดกลิ่นรสขม 13. พบในสารเติมแต่งอาหาร นม และเกลือ มีคุณสมบัติเป็นสารปรุงแต่งกลิ่นรสในรูป NaCl 14. เป็นส่วนประกอบในกรดอะมิโนจำเป็น เช่น Met Cys เป็นสารยับยั้งการเกิดสีน้ำตาลในผักผลไม้ 15. ใช้ในการเคลือบ tin เพื่อป้องกันการเกิด FeS ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนในผลิตภัณฑ์จำพวกเนื้อสัตว์ และยังเติมลงในผลิตภัณฑ์ถั่วเขียวกระป๋องเพื่อคงสีเขียวของถั่ว 16.ใช้เป็นยาลดกรดในกระเพาะอาหาร 17. พบในรูป Brominate flour ในข้าวสาลี มีคุณสมบัติในการพัฒนาคุณภาพของโด 18. คุณสมบัติ 2 อย่างคือเป็นสารที่เพิ่มความเป็นกรดและเป็นสารให้กลิ่นรสมักใช้ใน carbonated solf drinks ก.โบรไมด์ ข.เเคลเซียม ค.โปแทสเซียม ง.ไอโอดีน จ.แมกนีเซียม ฉ.ซัลเฟอร์ ช.เหล็ก ซ.โซเดียม ญ.สังกะสี ฎ.เหล็ก ฏ.ทองแดง ถ.อะลูมิเนียม น. phospholic acid บ.ฟอสเฟต

15. เฉลยคำถามแร่ธาตุ 1.ข. 2.ง. 3.ช. 4.ญ. 5.ฏ. 6.ช. 7.ง. 8.ข. 9.ช. 10.จ. 11.บ. 12.ค. 13.ซ. 14.ฉ. 15.ญ. 16.ถ. 17.ก. 18.น.