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Fennema's Food Chemistry · 第 8 章 · 維生素

維生素
Vitamins

微量、必需,卻最容易在加工中流失

脂溶 vs 水溶穩定性矩陣加工流失含 6 款小遊戲
一把青菜下鍋燙 3 分鐘……
維生素 C 可能流失 一半以上,葉酸幾乎全沒
為什麼有些維生素一碰熱、光、氧、水就垮,有些卻很耐?答案藏在它們的化學裡。
8.1 導論

維生素:四種「身分」

從食品化學的角度,我們最關心:如何把保留率拉到最高——少瀝洗、少氧化、少與食品成分反應。

輔酶 Coenzymes

B 群:硫胺素、核黃素、菸鹼酸、B6、B12、葉酸、生物素。

抗氧化防禦

維生素 C、類胡蘿蔔素、維生素 E。

基因調控

維生素 A、D(如荷爾蒙般作用)。

專一功能

A 於視覺、抗壞血酸於羥化、K 於羧化反應。

8.7 / 8.8

兩大家族:脂溶 vs 水溶

脂溶性 Fat-soluble:A · D · E · K

  • 儲存於體脂與肝臟 → 過量有毒性風險(A、D)
  • 隨脂肪一起氧化流失;多半怕光、怕氧
  • 加工以脂肪氧化、油炸、精煉為主要損失途徑

水溶性 Water-soluble:C · B 群

  • 不易儲存 → 需每日攝取;過量多隨尿排出
  • 最大殺手是瀝洗(leaching)——溶進燙煮水裡
  • 許多對熱、鹼敏感(硫胺素、葉酸、維生素 C)
🎮 小遊戲 · 分類#1
這個維生素是脂溶還是水溶?
點每一列右側的按鈕分類。
維生素 A (retinol)
維生素 C (抗壞血酸)
維生素 D
硫胺素 B1 (thiamin)
維生素 K
核黃素 B2 (riboflavin)
🎉 完成!記法:脂溶 = A·D·E·K(DEKA),會儲存、怕氧化、過量有毒;其餘都是水溶(C+B 群),怕瀝洗、需每日補充。
表 8.1 · 點欄位可排序

維生素穩定性矩陣(Fennema 表 8.1)

維生素中性空氣/氧最大烹煮損失
Vitamin ASUSUUU40%
Ascorbic acid (C)USUUUU100%
BiotinSSSSSU60%
CarotenesSUSUUU30%
CholineSSSUSS5%
Vitamin B12SSSUUS10%
Vitamin DSSUUUU40%
FolateUUUUUU100%
Vitamin KSUUSUS5%
Niacin (B3)SSSSSS75%
Pantothenic acidSUUSSU50%
Vitamin B6SSSSUU40%
Riboflavin (B2)SSUSUU75%
Thiamin (B1)USUUSU80%
Tocopherols (E)SSSUUU55%

S=穩定、U=不穩定(會明顯破壞)。注意菸鹼酸對熱/光/氧全穩定,烹煮卻仍流失 75%——因為它會「瀝洗」進水裡。穩定 ≠ 保留。

🎮 小遊戲 · 選擇題#2
依表 8.1,哪種維生素對中性、酸、鹼、氧、光、熱幾乎全都穩定 (S)
✔ 正解:菸鹼酸——化學上極穩定(全 S)。但別忘了它烹煮仍流失 ~75%:因為它是水溶性、會瀝洗進水裡。'化學穩定' 不等於 '高保留'。相對地,C 與葉酸對幾乎所有條件都不穩定(最大損失 100%)。
🎮 小遊戲 · 配對#3
把維生素與它的缺乏症配對
先點左欄維生素,再點右欄缺乏症。
維生素
缺乏症
🎉 全對!正是這些缺乏症(如美國南方曾盛行的糙皮病)推動了穀物製品的營養強化政策。
🎮 小遊戲 · 排序#4
把這些維生素按「最大烹煮損失」由高到低排序
拖曳列來重新排序,再按「驗收」。
↑ 流失最多最耐 ↓
維生素 K
5% — 很耐(脂溶、耐熱)
6
硫胺素 B1
80% — 對熱與鹼敏感
2
維生素 C
最大損失 100% — 對熱/氧/光全不穩,又瀝洗
1
維生素 B12
10% — 相對耐熱
5
維生素 A
40% — 怕氧與光(脂溶)
4
核黃素 B2
75% — 怕光、會瀝洗
3
🎉 順序正確!水溶 + 多重敏感(C、B1、B2)流失最多;脂溶且穩定(K、B12)最耐。
⚠ 順序有誤。提示:對照表 8.1 的「最大烹煮損失」欄——水溶又怕熱/氧/光的流失最多。
8.6 流失原因

維生素從哪裡流失?

🌱

先天差異

品種、成熟度、產地、氣候(番茄維生素 C 隨熟度變動)。

✂️

採後/前處理

酵素(抗壞血酸氧化酶、脂氧合酶)、修整與去皮。

💧

瀝洗 Leaching

水溶性維生素溶進洗、燙、煮的水裡——最大損失途徑。

🌾

碾磨 Milling

胚芽與麩皮被移除,帶走大量 B 群(見右圖)。

🔥

熱處理

熱燙、殺菌:氧化 + 瀝洗;HTST 可改善保留。

📦

儲存

殘氧、光照、時間累積——緩慢但顯著。

圖 8.1(示意)

碾磨越精,B 群流失越多

麩皮與胚芽富含 B 群。磨得越白(萃取率越低),保留率越低。

  • 流失最多:硫胺素 B1
  • 較耐:維生素 E、泛酸
  • 正因如此 → 強化(enrichment)把 B1、B2、菸鹼酸、鐵、葉酸加回精製麵粉。

示意重繪:麵粉中各營養素保留率 vs 萃取率(萃取率越低=磨得越精)。硫胺素流失最多,維生素 E 最耐——這正是穀物強化(加回 B1、B2、菸鹼酸、鐵、葉酸)的理由。

8.6.4 熱處理

熱降解是一級反應:溫度越高,垮得越快

熱燙的兩個流失機制:氧化瀝洗(熱是次要因子)。

一級:C = C₀·e−kt;溫度↑ → k↑(Arrhenius)
  • HTST:高溫短時,總熱暴露反而較少 → 保留率較高。
  • 蒸氣熱燙比熱水熱燙少瀝洗

示意:維生素隨加熱時間的一級衰減,121°C 比 100°C 快得多。HTST(高溫短時)正是利用『時間夠短』來搶救熱敏維生素。

🎮 小遊戲 · 計算#5
某維生素的熱降解為一級反應,半衰期 t½ = 30 分鐘。加熱 60 分鐘後,理論保留率為多少?
提示:60 ÷ 30 = 2 個半衰期。
%
✔ 正解:60 分 = 2 個半衰期 → 100% → 50% → 25%。每過一個 t½ 就減半,這就是一級反應。
✗ 再想想:每 30 分鐘減半。60 分鐘 = 2 次減半 → 100→50→? 單位是 %。
8.2 營養添加

營養添加的四個詞

1998 年起,美國強制在濃化穀物製品中加入葉酸,使神經管缺陷(脊柱裂、無腦症)顯著下降。

回復 Restoration

把加工損失的關鍵營養素「加回原本濃度」。

強化 Fortification

加到「好/優良來源」的量,可含原本沒有的營養素。

濃化 Enrichment

依 FDA 認同標準加入特定量(如麵粉加 B1/B2/菸鹼酸/鐵)。

營養添加 Nutrification

泛指任何向食品添加營養素的行為。

🎮 小遊戲 · 選擇題#6
1998 年起,美國強制在濃化穀物製品中添加哪種維生素,以降低神經管缺陷風險?
✔ 正解:葉酸。選用合成的 folic acid(比天然 tetrahydrofolate 穩定得多),添加量刻意控制以避免遮蔽 B12 缺乏。此政策大幅降低脊柱裂與無腦症發生率。
8.5 / 8.1.3

生物利用率 與 毒性

生物利用率 Bioavailability (8.5)

攝入後真正被吸收 + 利用的比例。取決於三件事:

  • 食用當下的濃度
  • 維生素的化學型態
  • 食物基質的交互作用(蛋白、纖維、脂質)

毒性 Toxicity (8.1.3)

過量也有害,尤以 A、D、B6 為甚。

  • 幾乎都來自營養補充品過量,而非天然食物。
  • 也可能來自過度強化(曾有維生素 D 強化牛奶事件)。
  • → 需要持續的法規與公衛監測。
8.10 最佳化

要把維生素「留住」,三個出手點

你想最大化維生素保留率——先攻哪裡?
① 對抗熱

縮短高溫時間

用 HTST(高溫短時);別過度烹煮。

② 對抗瀝洗

少水、少切面

蒸代替煮、整株處理、利用煮汁。

③ 對抗氧化/光

隔絕氧與光

除氧包裝、避光、加抗氧化劑。

穩定 ≠ 保留:化學決定一切

每種維生素都有自己的「弱點」——怕熱、怕光、怕氧、怕鹼、或單純怕水。讀懂表 8.1,你就能預測加工會發生什麼、並設計出保留率最高的製程。

A·D·E·K
脂溶:儲存·氧化·毒性
C·B
水溶:瀝洗·每日補充
100%
C/葉酸 最大烹煮損失
HTST
高溫短時保留法

自評:我能分辨脂溶/水溶、說出 3 種流失途徑、並用表 8.1 預測哪種維生素最該擔心嗎?