《化学与食品》PPT课件.ppt

第一章 食品与化学,民以食为天,日常活动的能量消耗： 成年人的一般活动，每天约消耗1万千焦能量。一个重60公斤的男生，日均消耗能量约12600 kJ；一个重55 公斤的女生，日均消耗能量约8820 kJ。 国际卫生组织规定人均日摄取热量达到1万千焦(合约2400千卡)，就算达到了温饱线。,按上述温饱水平的日摄取能量要求，一个成年人每天需要摄取： 糖，300400克，占总能量的3545 1克糖约提供17千焦能量。 蛋白质，80120克 1克蛋白质也大约可提供17千焦能量，每天应摄入适量的瘦肉、鸡蛋和豆质品等。 脂类，100150克，占总能量的3550 每克脂肪可提供37千焦能量。,1、糖 也被称为碳水化合物。 是人体热能最主要的来源。 主要由大米、面粉、玉米、小米等含淀粉的食物供给。,糖是多羟基醛或酮以及能水解生成多羟基醛或酮的一类化合物。,单糖 低聚糖 多糖,不能水解成更小分子的多羟基醛或酮，如葡萄糖、果糖等,含210个单糖结构的缩合物，能水解成几分子单糖，如蔗糖、麦芽糖、乳糖和纤维二糖等,含10个以上单糖结构的缩合物，能水解成较多分子单糖，如淀粉、纤维素等,溶于水，有甜味,多数不溶于水，无甜味,D-(+)-葡萄糖,D-果糖,-D-(+)-葡萄糖,-D-(+)-葡萄糖,-D-呋喃果糖,-D-呋喃果糖,蔗糖,麦芽糖,-葡萄糖和-果糖通过一个C-O-C相连接。,两个-葡萄糖通过一个C-O-C相连接。,淀粉、纤维素和糖原是3种人们最为熟悉的多糖。 淀粉是包括土豆在内的好几种食物的主要成分。 纤维素是植物细胞壁的主要纤维成分，也是纸的主要成分。 糖原是人体内储存糖类的多糖形式。,直链淀粉,直链淀粉遇碘显深蓝色，可用于鉴定淀粉的存在。,支链淀粉,纤维素,糖是快速能源。 在酶催化下，被吸收后转化产生的单糖（如葡萄糖）才被“氧化”（燃烧），提供人体所需要的能量。 葡萄糖氧化的反应式为： C6H12O6 + 6O2 = 6CO2+ 6H2O + 2889 kJ,乳糖不耐症 是一种常见功能障碍，与对淀粉和纤维素的消化能力不同相关。 患者缺少乳糖酶或它的浓度不足。多数患者对消化奶制品有困难。食用这些食物经常会造成腹泻和排气。,医学上用班尼迪特试剂或试纸（硫酸铜、氢氧化钠和柠檬酸钠混合液）来检测糖尿病。 试剂由蓝色变红，说明尿液中有一定量的葡萄糖存在。,2、蛋白质 蛋白质是聚酰胺或多肽，由氨基酸单体组成的聚合物。绝大部分的蛋白质是由20个天然存在的不同氨基酸的各种不同组合构成的。,R: H，羟基，芳环，杂环,氨基酸,牛胰岛素的一级结构,2NH2CH2COOH ,饮食中的蛋白质的需要量通常以每天每公斤体重多少克蛋白质的方式来表达，而这随年龄、体型和能量需求而变化。 婴儿每天需要1.8g蛋白质/kg体重， 中学儿童大约1.0蛋白质/kg体重， 成人0.8蛋白质/kg体重。,氮平衡,九种人体必需氨基酸,含必需氨基酸越多的蛋白质，其营养价值就越高。,牛肉、鱼、禽和其它肉类含有所有的各种必需氨基酸，且与人体内发现的比例大致相同。 肉类被称为全蛋白质。 素食者要注意食物的互补性。,蛋白质在胃中的分解 食物蛋白质在胃酸的协助下，由胃蛋白酶对其进行初步消化，使蛋白质的细胞壁结构变松，能使吞下的小肉块变小。此外，胃液盐酸还能使溶解蛋白变性。测定结果表明，在胃中只有不足15%的蛋白质被分解成氨基酸。 经胃加工后出来的蛋白质，在十二指肠中经胰蛋白酶和糜蛋白酶等作用最后分解为氨基酸，通过肠壁吸收。,苯丙酮尿症（PKU） 基因遗传疾病。苯内氨酸是在人体内转化为酪氨酸的一种必需氨基酸。患者缺乏催化这一反应的酶。 体内苯内氨酸的浓度增加，为补偿苯丙氨酸的升高，身体将它转化为苯丙酮酸，并由尿液中排出大量这种酸。,阿斯巴甜（比蔗糖大约甜200倍）,“一个人的美食是另一个人的毒药”,蛋白质的颜色反应,1）缩二脲反应 蛋白质与新配置的碱性硫酸铜溶液反应，呈紫色，称为缩二脲反应。 3）茚三酮反应 蛋白质与稀的茚三酮溶液共热，即呈现蓝色。,2）蛋白黄反应 蛋白质中含有苯环的氨基酸，遇浓硝酸发生硝化反应而生成黄色硝基化合物的反应称为蛋白黄反应。,3、脂类 包括脂肪和类脂。类脂是指性质类似脂肪的物质，包括磷脂、糖脂、固醇等。,脂肪即油脂。油脂的主要成分为三分子高级脂肪酸与甘油形成的酯。,亚油酸,人和动物营养中必需的脂肪酸。 缺乏亚油酸，会使动物发育不良，皮肤和肾损伤，以及产生不育症。 在医药上用于治疗血脂过高和动脉硬化。,红花油,菜籽油,亚麻籽油,葵花籽油,玉米油,橄榄油,豆油,花生油,棉籽油,猪油,棕榈油,牛油,黄油,椰子油,饱和的,百分含量，%,单不饱和,多不饱和,其他,油脂的科学食用：,少食动物脂肪 肥胖（高血压，糖尿病等），胆固醇增高，动脉硬化，胆结石，肝硬化/肝癌 禁食原油 原油中含大量杂质、水分、磷脂、有毒物质(如硫化物、黄曲霉素等)。 地沟油 提倡食用油的多样化 WHO（世界卫生组织）推荐：多饱和脂肪酸:单不饱和脂肪酸:多不饱和脂肪酸=1:1:1 慎食油炸食品,索氏提取器,与糖和蛋白质不同，脂肪的消化主要在肠道中进行。 唾液中不含脂肪分解酶，此时脂肪不被水解；进入胃后，在胃液中脂肪分解酶作用下，一部分脂肪分解为甘油与脂肪酸。 只有在十二指肠内，脂肪才在胰脂酶作用下开始被大量消化，并由小肠脂肪酶继续作用直至消化完毕。胆汁含有胆汁酶及胆汁酸盐，在脂肪消化中具有重要作用。,从化学观点看，消化作用是指被摄入的食物通过水解得到断裂产物，进而通过肠壁吸收到体液中并参与新陈代谢的过程。,糖、蛋白质和脂肪的水解分别产生单糖、氨基酸和脂肪酸，进而在酶的催化下氧化（或称燃烧）释放出热量。,4、食物代谢中得到的能量,光合作用 （能量储存）,新陈代谢（能量释放）,6CO2 + 6H2O,C6H12O6 + 6O2,能量,来自光合作用和新陈代谢的能量,每次心脏跳动消耗1J能量。 人的基础新陈代谢大约为每小时1cal/kg体重。,最重要的辅酶三磷酸腺苷（ATP） 所有的细胞都有115毫摩尔的ATP。它的特点是随时可发生反应，释出193千焦/摩尔的反应热： ATP + H2O =ADP + H3PO4 + 193 kJ 这个热量就是我们赖以生存的能量。,酶,充分的能量来源 调节能量释放的速度,所以ATP被戏称为生物体内的能量通货，相当于将难以花费的大钞(食物)，兑换成常用的硬币(ATP)。,1.2、维生素和矿物质,1、维生素,是维持正常生命过程所必需的一类有机物。需要量很少，但对维持健康十分重要。,维生素缺乏曾经是引起人类疾病和造成死亡的重要原因之一。,维生素的共性： 维生素或其前体都在天然食物中存在，但是没有一种食物含有人体所需的全部维生素； 在体内不提供热能； 主要功能是通过作为酶的成分调节机体的代谢，需要量少却又绝不可缺少； 一般不能在体内合成或合成量少，不能满足机体需要，必须由食物供给。,缺维生素A会导致皮肤粗糙、夜盲症； 缺维生素D会生佝偻病； 缺维生素E会导致不孕； 缺维生素B1会引发脚气； 缺维生素C会贫血、坏血病等。,例如：,1492年意大利人哥伦布航海 1519年葡萄牙人麦哲伦环球航行,1405年郑和七次下南洋,人体摄入的维生素并非愈多愈好。 如超量的维生素D会引起乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等，还可使总血脂和血胆固醇量增加，妨碍心血管功能。,维生素C过量有害： 生长期儿童用大剂量维生素C，可使儿童日后易患骨病。 降低妇女的生育力，且影响胚胎的发育。 易患贫血等等 。,2、矿物质 人体组织中几乎含有自然界存在的各种元素，而且与地球表层元素组成基本一致。,根据对人体的生理作用，分为三类： 必需元素（包括常量元素和微量元素） 有毒元素：镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、锑(Sb)、锗(Ge)、铍(Be)、铊(Tl)等。 未知作用元素：钡(Ba)、硼(B)、溴(Br)、锂(Li)、钛(Ti)等。,1、人体内的必需元素,参与人体的各种生理作用，是人体营养不可缺少的成分。 包括常量元素和微量元素。,1)、常量元素,在人体内含量超过0.01%的元素。 碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)四种元素占人体总质量的96%，钠(Na)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、氯(Cl)、硫(S)、磷(P)七种元素占人体总质量的3.95%。,构成人体的细胞与组织，参与多种生化过程，如神经传导、体液平衡、肌肉收缩的调节等。,获得能量：C、H、O、N、S等糖类、油脂和蛋白质 维持体内电解质平衡：K、Na、Mg、Cl等盐类 形成骨骼：Ca、P,人体中的常量元素含量,Na+、K+、Cl- 的主要作用： 控制细胞、组织液和血液中的电解质平衡； 有助于正常的肌肉收缩和神经细胞的反应； 参与产生助消化分泌物； 是眼对光的正常反应所必须的,Na+、K+、Cl- 的食物来源： Na+和Cl- 主要来源于食盐；每日建议摄入量g K+主要来源于水果、蔬菜等植物性食物。,正常成人体内总共约有1000g1500g的钙，约占人体总重的2%，其中99%以上的钙都存在于骨骼中。另有1%的钙存在于软组织、细胞外液和血液中。,钙的主要生化功能： 骨、齿的主要成分； 正常的肌肉收缩所必需的成分； 对刺激作出正常的神经反应所必需的成分； 矿物元素之间的协调者； 血液凝固所必需的成分。,钙：,钙的食物来源： 芝麻酱、虾皮、发菜、牛奶(奶粉)、虾米、海带、黄花菜、花生仁(炒)、南瓜子(炒)、西瓜子(炒)、黑豆、黄豆、苋菜(绿)、芥蓝、河蟹、鸡蛋等。,影响钙吸收的因素： 维生素D、乳糖、蛋白质都有利于钙的吸收； 肠内的酸度有利于钙的吸收； 胆汁有利于钙的吸收； 脂肪供给过多会影响钙的吸收； 年龄和肠道状况与钙的吸收有关； 蔬菜中的草酸和谷类中的植酸会影响钙的吸收。,缺钾可对心肌产生损害，引起心肌细胞变性和坏死，还可引起肾、肠及骨骼的损害，出现肌肉无力、水肿、精神异常等。 钾过多则可引起四肢苍白发凉、嗜睡、动作迟笨、心跳减慢以至突然停止。 每人每日宜从食物摄取2-4g 钾。,每100克食物含钾量 钾（毫克）,蔬菜类：深色蔬菜类、紫菜、海带、胡萝卜、香菇。 水果类：香蕉、蕃茄、龙眼、香瓜、枣、橙、芒果等。 其它：巧克力、可可、花生、瓜子、坚果类等。,含钾多的食物有：,谷类：全谷类、小麦肧芽。 奶类：各类调味乳奶。,肉类：鹅肉、沙丁鱼。 豆类：红豆、绿豆。,通常指铁(Fe)、氟(F)、锌(Zn)、铜(Cu)、碘(I)、硒(Se)、锰(Mn)、钒(V)、锡(Sn)、镍(Ni)、铬(Cr)、钴(Co)、钼(Mo)等元素，是动植物生命体系的营养元素或必需元素，有重要的生理功能。,2) 微量元素,人体必须的微量元素,如缺铁会导致贫血； 缺氟会导致骨质疏松、龋齿、贫血； 缺碘会导致甲状腺肿等； 缺锌会导致生长发育不良、白内障、肝硬化等； 缺硒会导致大骨节病等。 ,必需元素含量与生理机能的关系,合理摄取人体必需元素,含铁丰富的食物,含锌丰富的食物,人体摄取锌主要通过食物。 食物中锌含量的排列次序为： 动物性食物 豆类 谷类 水果 蔬菜 如：肉类、动物肝脏、蛋、海产品、牛奶、麦片、玉米、南瓜子等。,加碘盐与补碘,成人每天需碘量为150g。我国从1994年起推出全民食用加碘盐工程，规定每千克加碘盐中含碘量为2050 mg。至今，全国食用加碘盐的地区覆盖率超过95，补碘成效显著。,甲状腺肿大的患者,成人每天需摄入钙约0.7g，需摄入磷约1.4g。 人体内99以上的钙和85左右的磷以羟基磷酸钙Ca5(PO4)3OH的形式存在于骨骼和牙齿中。,人若吃糖过多，糖在酶的作用下生成酸性物质，导致上述溶解平衡向Ca5(PO4)3OH溶解的方向移动，使牙质受损，长此以往将出现龋齿。 适当使用含氟牙膏能防止龋齿。牙膏中的F-能和Ca2+及PO43-反应生成更难溶的 Ca5(PO4)3F，使牙齿更坚固。 但如果氟摄入过多，可能导致氟斑牙。因此，生活在水中含氟量较高地区的人（易患氟斑牙），不宜使用含氟牙膏。,家庭熬制骨头汤时常用其中加少量食醋，why？,当加入少量食醋后，会中和上述化学平衡产物中的OH-，使反应向正反应方向移动，促进Ca5(PO4)3OH(s)溶解，使汤中含有更多的钙元素。,1.3 常见食物的化学特征,根据我国的实际情况，将食物分为主食和副食两类。,1、主食 即通常的粮食，包括谷物和豆类，其共同特点是均为干品。湿存水含量一般在2%以下。,1)谷物 谷物包括米、面、玉米、高梁、荞麦等，它们的主成分为糖质，以淀粉为多。 通常大米、小麦、玉米等主要为直链淀粉。粳米与糯米淀粉结构略异，前者支链占20，后者则几乎全为支链。 由于支链物加热后易缠结，所以糯米饭粘性比粳米饭好。,常见谷物的化学成分（）,米,麦,杂粮,2). 豆类 包括大豆、花生、芝麻、葵花子及杂豆等，其化学成分较为复杂。 （1）大豆 所含的氨基酸中除胱胺酸及甲硫胺酸较少外，其它与动物性蛋白相似，故有植物蛋白之称。 （2）花生 营养价值很高，其所含蛋白质中含有人体必需的8种氨基酸，脂肪含量也很高，还有约占1的钾、磷和较丰富的维B及菸碱酸。唯缺维C。,常见豆类的化学成分（）,2、副食 副食可分肉、蔬菜及果品三类。按其来源可分为陆产与水产两类；按宗教习惯分为荤、素两类；有的西方国家则分为动物与植物性两大类。,1). 肉 2). 蔬菜 3). 果品,1). 肉,常指鸡、鸭、鱼及其它禽、兽（家养及野生）的可食用部分，包括肌肉、结缔组织、脂肪及脏器（脑、舌、心、肺、肝、脾、肾、肠、胃等）以及血、骨、筋、胶原等，以肌肉为主。,（1）肌肉 即瘦肉，其主成分为蛋白质（20），干物中约占80，氨基酸甚多，且组成匹配好，因而肉成为营养之必备品。,（2）鱼及水产品 不论是淡水或海水产品，除含高蛋白外，均以维生素多及无机微量元素高为特点。 例如乌贼的肝脏含铜占其灰分的4，还含相当多的锌、钴、镍。 另一特点是水产品的蛋白质中的硫等非氮化合物约占30，赋予其味道鲜美。,（3）蛋,蛋白,水,蛋白质,蛋黄,各类禽蛋主成分均为蛋白质，其中鹌鹑蛋和鹅蛋的含量较高。,几种蛋的一般成分,有人把胆固醇同心血管病联系起来，只吃蛋白不吃蛋黄，完全是一种误解。,蛋含的氨基酸品种最全（18种），消化率95%以上，胃内停留时间最短。蛋的维生素丰富（维A、维B、菸碱酸、泛酸），微量元素也很多，如铁7毫克%，主要存在于蛋黄中。营养价值很高。,2). 蔬菜,指含水分90以上，可作维生素、无机质和纤维之源的植物。按外观可分叶（白