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關(guān)于食品化學(xué)-礦物質(zhì)內(nèi)容概述食品中礦物質(zhì)吸收利用的一些基本性質(zhì)常見的常量元素常見的微量元素礦物質(zhì)在食品加工儲(chǔ)藏過程中的變化第2頁,共56頁,2024年2月25日,星期天教學(xué)目的了解食品中礦物質(zhì)的分類及存在形式;礦物質(zhì)在生物體內(nèi)的功能,食品中重要礦物質(zhì)的營養(yǎng)功能;礦物質(zhì)對(duì)食品性狀的影響;酸性食品或堿性食品。掌握幾種重要的礦物質(zhì)對(duì)食品性狀的影響;礦物質(zhì)的生物有效性及影響生物有效性的因素。第3頁,共56頁,2024年2月25日,星期天概述1.定義——食品中除去C、H、O、N等四種構(gòu)成水和有機(jī)物質(zhì)元素外,其他元素統(tǒng)稱為礦物質(zhì),又稱灰分、無機(jī)質(zhì)。2.分類常量元素:KNaCaMgFSP7種體內(nèi)>0.01%
必需元素:FeCuZn
ISeMo
CoCr微量元素:非營養(yǎng)非毒性元素:AlBSn
非營養(yǎng)有毒性元素:HgPbAsCdSb第4頁,共56頁,2024年2月25日,星期天特點(diǎn)數(shù)量:隨年齡增長而增加,但元素間比例變動(dòng)不大分布:極不均勻代謝:不能在體內(nèi)生成,必須通過膳食補(bǔ)充,且除非被排出體外,不可能在體內(nèi)消失。過量攝入常不僅無益而有害,特別要注意用量不宜過大。礦物質(zhì)相互之間存在協(xié)同或拮抗作用第5頁,共56頁,2024年2月25日,星期天3.礦物質(zhì)在生物體內(nèi)的功能(1)機(jī)體的重要組成成分骨骼CaMgP蛋白質(zhì)組成S酶(Zn酶)體液NaK(2)維持細(xì)胞的滲透壓及機(jī)體的酸堿平衡體內(nèi)滲透壓主要由Na、K等維持,體內(nèi)pH值為7.35~7.45。有機(jī)緩沖體系(蛋白質(zhì)、氨基酸);無機(jī)緩沖體系(碳酸鹽、磷酸鹽等)。第6頁,共56頁,2024年2月25日,星期天(3)保持神經(jīng)、肌肉的興奮性Na、K↑Ca、Mg↓(一定比例)(4)對(duì)機(jī)體具有特殊的生理功能如鐵對(duì)血紅蛋白、細(xì)胞色素酶系的重要性,碘對(duì)甲狀腺素合成的重要性等。參與體內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)(5)對(duì)食品感官質(zhì)量的作用。如磷酸鹽對(duì)肉制品的保水性、結(jié)著性作用鈣離子對(duì)凝膠的形成和食品質(zhì)地的作用等3.礦物質(zhì)在生物體內(nèi)的功能第7頁,共56頁,2024年2月25日,星期天食品中礦物質(zhì)吸收利用的一些基本性質(zhì)1.溶解性所有的生物系統(tǒng)都含有水,幾乎所有的營養(yǎng)元素也都是溶解于水中并在水中為生物所代謝利用所以礦物質(zhì)的生物利用率和活性在很大程度上取決于它們?cè)谒械娜芙庑浴5V物質(zhì)在食品中的存在形式很大程度上取決于元素本身的性質(zhì)第8頁,共56頁,2024年2月25日,星期天2.礦物質(zhì)的存在形式以游離態(tài)存在:可溶性離子,如Na+K+Cl–等存在;絡(luò)合或鰲合態(tài)Ca2+Mg2+等以膠體溶液與不溶性多價(jià)鹽形成動(dòng)態(tài)平衡氨基酸、葉綠素、血紅素、VB12等形成螯合物含氧陰離子PO43–、SO42-、NO3-鹽類第9頁,共56頁,2024年2月25日,星期天礦物質(zhì)的生物利用率定義:也稱生物有效性,是指食品中礦物質(zhì)被機(jī)體吸收、利用的比例。影響因素:1、可消化性(植酸、草酸等影響消化)2、存在形態(tài)(可溶、粒細(xì)易被吸收)3、相互作用(競(jìng)爭(zhēng)、化合,協(xié)同、拮抗,Ca與Zn拮抗)4、螯合作用(有的有利于吸收,提高生物有效性如:M—氨基酸、血紅素、Zn—EDTA;有的干擾、降低生物有效性如:M—植酸)第10頁,共56頁,2024年2月25日,星期天礦物質(zhì)缺乏的原因地球環(huán)境中各種元素的分布不平衡食物中含有天然存在的礦物質(zhì)拮抗物食物加工過程中造成礦物質(zhì)的損失攝入量不足或不良飲食習(xí)慣生理上有特殊營養(yǎng)需求的人群第11頁,共56頁,2024年2月25日,星期天植物性食品水果:K含量高,大部分與有機(jī)物結(jié)合,或是有機(jī)物的組成部分,常以磷酸鹽、草酸鹽的形式存在。豆類:礦物質(zhì)含量最豐富,K,P,Fe,Mg,Zn,Mn等含量均較高,其中P主要以植酸鹽形式存在。谷物:礦物質(zhì)含量相對(duì)較少,主要存在于種子外皮。食品中的礦物質(zhì)元素第12頁,共56頁,2024年2月25日,星期天植物性食品中的礦物質(zhì)元素,除極少數(shù)以無機(jī)鹽形式存在外,大部分與植物中的有機(jī)物相結(jié)合而存在,或者本身就是有機(jī)物的組成成分。如糧食中含量較高的礦物質(zhì)元素磷,就是磷糖、磷脂、核蛋白、輔酶、核苷酸、植酸鹽等有機(jī)物的組成成分。植酸鹽中的磷,不易被動(dòng)植物利用,人體內(nèi)60%被排除體外。植物性食物中礦物元素第13頁,共56頁,2024年2月25日,星期天植酸鹽在植酸酶作用下,水解成磷酸和肌醇,把磷酸從植物中分解出來,成為無機(jī)磷,所以植酸鹽是糧食中磷的作用來源。在小麥、稻谷及其他谷物類糧的糠麩中含有豐富的植酸酶;許多微生物如酵母也含有較多的植酸酶。所以經(jīng)過發(fā)酵的面團(tuán),有利于人體對(duì)磷的吸收,糧食在貯藏期間,由于植酸酶的作用,無機(jī)磷含量增加。植物性食物中礦物元素第14頁,共56頁,2024年2月25日,星期天植物性食物中礦物元素糧食中的礦物質(zhì)元素有30多種,其中含量較多的有P、K、Mg、Ca、Fe、Si、Cl。礦物質(zhì)在糧食中分布不均勻,例如谷物類糧食,其殼、皮、糊粉層及胚部含量較多,而胚乳含量較少,因此糧食加工制品中,精度越高,灰分越少。大豆中的P、K含量很高,其中70-80%的P以植酸(肌醇磷酸)狀態(tài)存在。植酸會(huì)影響蛋白質(zhì)的溶解度,并能干擾人對(duì)膳食中Ca和Zn的吸收。水果中的礦物質(zhì)含量不如蔬菜的豐富,一般含量都比較低。而且與地產(chǎn)有很大關(guān)系。第15頁,共56頁,2024年2月25日,星期天動(dòng)物性食品肉類:Na,K,Fe,P,Mn含量較高,Cu,Co,Zn,等也有少量,以可溶性氯化物,磷酸鹽,碳酸鹽形式存在或與蛋白質(zhì)結(jié)合。牛乳:主要含Ca,也含有少量K,Na,Mg,P,Cl,S等。蛋類:含人體所需的各類礦物質(zhì)。食品中的礦物質(zhì)元素第16頁,共56頁,2024年2月25日,星期天肉中礦物質(zhì)因素肉中礦物質(zhì)含量一般為0.8~1.2%,Na、K、Fe、P、Mn、因此肉類是飲食中磷和鐵的重要來源。肉中礦物質(zhì)一部分以氯化物、磷酸鹽、碳酸鹽呈可溶性狀態(tài)存在,另一部分與蛋白質(zhì)結(jié)合成非溶性狀態(tài)存在瘦肉中要比脂肪組織中含有較多的礦物質(zhì)。當(dāng)肉汁流失后,常量元素?fù)p失的主要是鈉、鉀,而鈣、磷損失較少,因?yàn)殁c、鉀幾乎全部存在軟組織及體液中,在動(dòng)物活體中鉀主要分布與細(xì)胞內(nèi)液,而鈉在細(xì)胞外液,當(dāng)動(dòng)物死后,均勻地分布在細(xì)胞內(nèi)外。肉中還含有錳、銅、鈷、鋅、聶等微量元素,其中鋅對(duì)肉的持水性起著較大的作用。第17頁,共56頁,2024年2月25日,星期天乳品中的礦物元素1.存在形式乳品中礦物質(zhì)含量一般為0.7~0.75%,乳中鉀的含量較鈣高三倍。鉀、鈉大部分以氯化物、磷酸鹽及檸檬酸鹽,呈可溶性狀態(tài)存在。鈣、鎂與酪蛋白、磷酸和檸檬酸結(jié)合,一部分呈膠體狀態(tài),一部分呈溶解狀態(tài)存在。第18頁,共56頁,2024年2月25日,星期天(1)乳中總鈣量與離子比例,能影響酪蛋白在乳品中的穩(wěn)定性(2)乳品在加工過程中,如熱處理和蒸發(fā)能改變鹽的平衡,因而改變蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。如乳品熱后,鈣、磷由可溶性變?yōu)槟z體狀態(tài)。(3)pH值變化也可使鹽的平衡遭到破壞例如,pH降低時(shí),鈣、磷由膠體狀態(tài)變?yōu)榭扇苄誀顟B(tài);當(dāng)pH5.2時(shí),乳品中所有鈣、磷都變成可溶性狀態(tài)。乳在加熱和攪拌過程中,可是二氧化碳損失,因而使pH增加。這些因素都可導(dǎo)致牛乳中酪蛋白的不穩(wěn)定。2.乳品中礦物元素的作用第19頁,共56頁,2024年2月25日,星期天1、判斷方法采取灰化的方法,再用酸或堿中和來確定。100g食品的灰分→水,用0.1N酸或堿滴定,所消耗的ml數(shù)即為食品灰分的酸、堿度?!?”表示堿度“-”表示酸度酸性食品與堿性食品第20頁,共56頁,2024年2月25日,星期天2、酸性食品—含有陰離子(P、S、Cl)酸根的非金屬元素較多的食品,在體內(nèi)代謝后的產(chǎn)物大多呈酸性,故在生理上稱為酸性食品。大部分的肉、魚、禽、蛋因?yàn)楹S富的含硫蛋白質(zhì),米、面粉制品含磷多,所以屬酸性食品。豬肉-5.6,稻米-11.7,牛-5.0,面粉-6.5,雞-7.6面包-0.8,雞蛋黃-18.8,花生-3.0,蝦-1.8酸性食品與堿性食品第21頁,共56頁,2024年2月25日,星期天3、堿性食品—金屬元素在人體內(nèi)氧化生成Na2OK2OCaOMgO,含金屬陽離子較多的食品生理上稱為堿性食品
大部分果、蔬、豆類屬堿性食品。大豆+2.2,西瓜+9.4,豆腐+0.2,海帶+14.6,菜豆+5.2,香蕉+8.4,馬鈴薯+5.2,梨+8.4,菠菜+12.0,蘋果+8.2,胡蘿卜+8.3,柿子+6.2黃瓜+4.6,牛乳+0.324酸性食品與堿性食品第22頁,共56頁,2024年2月25日,星期天4、生理酸、堿平衡血液pH=7.35~7.45,適當(dāng)量酸性食品與堿性食品在生理上可以達(dá)到酸、堿平衡。一般情況下,易引起酸中毒(主食為酸性食品)。血液顏色加深、粘度增加,胃酸過多,胃潰瘍,動(dòng)脈硬化,疲勞等。酸性食品與堿性食品第23頁,共56頁,2024年2月25日,星期天常見的大(宏)量元素鈣磷鎂鉀鈉氯第24頁,共56頁,2024年2月25日,星期天鈣在人體內(nèi)的分布成人體內(nèi)含鈣總量約為1200g,相當(dāng)于體重的2%99%骨骼、牙齒(羥磷灰石、未定形鈣)“鈣庫”0.5%結(jié)合狀態(tài)(與蛋白質(zhì)、檸檬酸結(jié)合)0.5%離子狀態(tài)血液、細(xì)胞外液和軟組織(混溶鈣池)第25頁,共56頁,2024年2月25日,星期天鈣(calcium)的生理功能
構(gòu)成骨骼和牙齒的成分
促進(jìn)體內(nèi)酶的活動(dòng)
維持神經(jīng)和肌肉的活動(dòng)
其他功能參與血液凝固激素分泌維持體液體酸堿平衡調(diào)節(jié)細(xì)胞正常生理功能第26頁,共56頁,2024年2月25日,星期天鈣的吸收和代謝吸收鈣的吸收主要在小腸。膳食中鈣的吸收率為20%—30%。膳食中鈣含量高,其吸收率相對(duì)下降,而且鈣吸收率可隨年齡增長而降低如嬰兒>50%兒童
40%成年人
20%老年人
15%
第27頁,共56頁,2024年2月25日,星期天影響鈣吸收的有利因素影響鈣吸收的不利因素維生素D乳糖膳食蛋白質(zhì)有機(jī)酸(乳酸、醋酸)氨基酸(精氨酸、賴氨酸)高鈣濃度草酸鹽與植酸鹽膳食纖維高脂肪膳食鈣磷比第28頁,共56頁,2024年2月25日,星期天含鈣豐富的食物mg/100g食物含量食物含量食物含量蝦皮蝦米河蝦泥鰍紅螺河蚌鮮海參991555325299539306285苜蓿薺菜雪里蕻莧菜烏塌菜油菜苔黑芝麻713294230187186156780
酸棗棘花生仁紫菜海帶(濕)黑木耳全脂牛乳粉酸奶435284264241247676118第29頁,共56頁,2024年2月25日,星期天磷磷在成人體內(nèi)的總量為600-900克,占體重1%,85%的磷與鈣一起成為骨骼和牙齒的重要組成部分,其中鈣/磷比值為2/1。第30頁,共56頁,2024年2月25日,星期天磷的生理功能構(gòu)成骨骼和牙齒的重要成分參與能量代謝:(Pi+APPATP)構(gòu)成生命物質(zhì)成分:磷酸、磷蛋白
酶的重要成分調(diào)節(jié)酸堿平衡第31頁,共56頁,2024年2月25日,星期天磷的吸收吸收從膳食攝入的磷70%在小腸吸收。正常膳食中磷吸收率為60%―70%維生素D可促進(jìn)磷的吸收合理的鈣磷比例有利于磷的吸收。鈣、鎂、鐵、鋁等金屬離子及植酸可與磷酸形成難溶性鹽類而影響磷的吸收。第32頁,共56頁,2024年2月25日,星期天磷的來源蛋類、瘦肉、魚類、干酪及動(dòng)物肝、腎的磷含量都很豐富,而且易吸收;谷類及大豆中的磷主要以植酸鹽形式存在,不易被人體消化,但若能預(yù)先通過發(fā)酵或?qū)⒐攘?、豆粒浸泡在熱水中,植酸能被酶水解成肌醇與磷酸鹽時(shí)就可提高磷的吸收率。第33頁,共56頁,2024年2月25日,星期天鎂成人體內(nèi)含鎂20-30克,其中60%-65%以磷酸鹽和碳酸鹽的形式存在于骨骼和牙齒中,27%的鎂存在于軟組織中。鎂的生理功能①鎂是多種酶的激活劑;②鎂是心血管系統(tǒng)的保護(hù)因子;③鎂與神經(jīng)肌肉活動(dòng)、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)作用密切相關(guān);④維持骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能。第34頁,共56頁,2024年2月25日,星期天鎂(Mg)鎂缺乏的特征可表現(xiàn)為肌肉痙攣(顫抖、抽搐)、心率過快、倦怠、惡心等,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致精神錯(cuò)亂。鎂的來源許多食品中含鎂,尤其是綠色植物中,小麥中鎂的含量豐富,但主要集中在胚及糠麩中,胚乳中含量較少,此外某些海產(chǎn)品如牡蠣中鎂的含量也很高。第35頁,共56頁,2024年2月25日,星期天鉀(K)鉀主要存在于細(xì)胞內(nèi),它可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透壓,且激活許多酵解酶和呼吸酶。K由食品供給,并由腎臟、汗、糞排出。腎排K能力相當(dāng)強(qiáng)。富含K的食品有水果,蔬菜等,面包、油脂、酒、土豆、糖漿。第36頁,共56頁,2024年2月25日,星期天鈉(Na)人體內(nèi)鈉的含量約為1.4/kg。鈉可能維持人體體液的滲透壓攝入的食鹽會(huì)被胃腸道吸收;鈉一般由尿、糞便、汗液排出。腎對(duì)鈉的調(diào)節(jié)能力很強(qiáng)(多食多排、少食少排、不食不排),通過此原理可以判斷是否缺鹽脫水及缺鹽程度有幫助。從營養(yǎng)觀點(diǎn)上:人們比較關(guān)心避免Na的過多攝入導(dǎo)致高血壓,但食鹽能改善食品的風(fēng)味,一般選擇“低鈉鹽膳食”。第37頁,共56頁,2024年2月25日,星期天1、鐵(Fe)鐵是血紅素和某些酶的成分。食物中的鐵元素可分為血紅素鐵和非血紅素鐵血紅素鐵來自于有血的動(dòng)物食品,吸收率為20~40%,直接吸收,不受食物因素影響;非血紅素鐵的吸收率為3~5%,受植酸和草酸的影響非血紅素鐵在吸收前,必須與結(jié)合的有機(jī)物分離,如蛋白質(zhì)、氨基酸和有機(jī)酸等。鐵鹽以二價(jià)離子的形式被吸收,并以有機(jī)鐵鹽為最佳吸收。常見的微量元素第38頁,共56頁,2024年2月25日,星期天影響非血紅素鐵吸收的因素有利因素不利因素維生素C某些單糖有機(jī)酸動(dòng)物肉類核黃素貯存量少草酸鹽與植酸鹽茶葉及咖啡中多酚類物質(zhì)胃酸缺乏過多服用抗酸藥物無機(jī)鋅貯存量多第39頁,共56頁,2024年2月25日,星期天一些動(dòng)物性食品含鐵較高且易于吸收。雞蛋中可吸收的鐵少的原因是因?yàn)殍F與蛋黃磷蛋白中的磷結(jié)合所致。鐵可作為面粉與其它谷物食品中的強(qiáng)化劑,但兩價(jià)的鐵容易使食品褪色或氧化。而元素鐵不但容易吸收,而且不會(huì)影響食品質(zhì)量,所以一般宜用元素鐵來強(qiáng)化面粉。第40頁,共56頁,2024年2月25日,星期天食物吸收率大米玉米和黑豆萵苣小麥、面粉魚血紅蛋白動(dòng)物肉、肝蛋類1%3%4%5%11%25%22%3%一些食物鐵的吸收率第41頁,共56頁,2024年2月25日,星期天2、鋅(Zn)存在與骨骼、皮膚、頭發(fā)和血液中,其中有25~85%在紅細(xì)胞中。①生理功能鋅是某些酶(如碳酸酐酶LDH)的輔助因子;鋅參與蛋白和核酸的合成;存在于胰島素分子中;與唾液蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白相結(jié)合。第42頁,共56頁,2024年2月25日,星期天②缺Zn的表現(xiàn)當(dāng)缺鋅時(shí)可表現(xiàn)為食欲低下,厭食、偏食、異食癖、生長發(fā)育落后、味覺功能減低以及免疫功能下降,嚴(yán)重時(shí)可表現(xiàn)出智力低下。③富含Zn的食品:動(dòng)物性食品中鋅含量較高,例如,肉、內(nèi)臟、蛋類、海產(chǎn)品。第43頁,共56頁,2024年2月25日,星期天3、碘(I)碘是合成甲狀腺素的原料,碘缺乏時(shí)居民易患甲狀腺腫大癥,克汀?。ㄙ宕粜“Y)。碘化食鹽、海產(chǎn)品如魚和貝殼類中碘的含量非常豐富。在食品加工中碘的大量損失可能是由于加工不當(dāng)(長時(shí)間煮、漂洗次數(shù)多)第44頁,共56頁,2024年2月25日,星期天作為谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分,防止氧過氧化物在細(xì)胞內(nèi)堆積及保護(hù)細(xì)胞膜。
保護(hù)心血管和心肌的健康,機(jī)體缺硒可引起以心肌損害為特征的克山病
有毒重金屬的解毒作用
其他促進(jìn)生長,保護(hù)視覺,抗腫瘤等4、硒
第45頁,共56頁,2024年2月25日,星期天硒缺乏與過量克山病克山病分布我國14個(gè)省、自治區(qū)的貧困地區(qū),大多發(fā)生在山區(qū)和丘陵。主要易感人群為2―6歲的兒童和育齡婦女。是以心肌壞死為特征的地方性心臟病大骨節(jié)病該病主要是發(fā)生在青少年期的一種骨關(guān)節(jié)疾病。硒缺乏會(huì)使免疫功能、機(jī)體抗氧化能力下降。第46頁,共56頁,2024年2月25日,星期天含硒較高的食物μg/100g食物含量食物含量食物含量魚子醬海參牡蠣蛤蜊鮮淡菜鮮赤貝蟶子章魚203.09150.0086.6477.1057.7757.3555.1441.68青魚泥鰍黃鱔鱈魚豬腎豬肝羊肉豬肉37.6935.3034.5624.8111.7728.7032.2011.97瘦牛肉干蘑菇小麥胚粉花豆(紫)白果豌豆扁豆甘肅軟梨10.5539.1865.2074.0614.5041.8032.008.43
海產(chǎn)品和動(dòng)物內(nèi)臟是硒的良好食物來源。第47頁,共56頁,2024年2月25日,星期天食物中礦物元素的生物有效性1、動(dòng)物食品與植物食品一般:動(dòng)物食品>植物食品的生物有效性2、Ca人對(duì)Ca的吸收很不完全,70~80%排泄,易受食物中植酸、草酸、脂肪酸、磷酸鹽、pH影響有利因素:VD、乳糖(可溶)、氨基酸3、Fe人對(duì)Fe的吸收率極低(1—22%),大米1%,玉米3%,小麥5%,蛋3%,魚11%,肉、肝臟22%。只有Fe2+才被吸收,受植酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽、pH、碳酸鹽、多酚類的影響。VC、VB2、半胱氨酸有利于吸收。第48頁,共56頁,2024年2月25日,星期天利用礦物質(zhì)元素改變食品狀況1.肉制品中添加三聚磷酸鈉或焦磷酸鈉可增加肉的持水性,并可防止脂肪酸敗。因?yàn)槿庠趐H5.5左右持水性最低(接近肉蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)),當(dāng)pH向酸性或堿性偏移時(shí),持水性提高。聚磷酸鹽水溶液呈堿性,而且它本身具有緩沖作用,它的加入使肉的pH值增加,所以持水性增加。此外,聚磷酸鹽可與金屬離子螯合,使原來與肌肉蛋白質(zhì)牢固結(jié)合的鈣、鎂、離子與聚磷酸鹽螯合,使蛋白質(zhì)松弛,可吸收較多的水。聚磷酸鹽的使用量一般為0.1~0.4%,使用過高則影響肉品的顏色。第49頁,共56頁,2024年2月25日,星期天利用礦物質(zhì)元素改變食品狀況2.煉乳中,添加磷酸氫二鈉,可保持鹽平衡,改善煉乳的熱穩(wěn)定性。3.蠶豆罐頭中添加磷酸鹽可促進(jìn)豆皮軟化(與皮中鈣結(jié)合);4.磷酸鹽還可以穩(wěn)定色素和防止啤酒混濁;5.鈣鹽可以提高果蔬的硬度,同時(shí)鹽對(duì)抑制蘋果褐變也有一定的作用。第50頁,共56頁,2024年2月25日,星期天一、礦物質(zhì)在食品及加工中的作用好的方面是:1、用于果蔬的硬化處理,如Ca、Al與果膠反應(yīng)形成果膠酸鈣,能在細(xì)胞間隙起到使
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