第五章 化学与营养 第二节 营养元素（化学与营养维生素和无机盐） 化学与人类生活(柳一鸣) 教学课件

化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 五、维生素 维生素是指生物的生长和代谢所必需的一类 微量小分子有机化合物，它是人体生长和健康所 必不可少的营养素。据不完全统计，现被列为维 生素的物质约有30余种，其中被认为对人体的发 育和健康至关重要的有20余种。它们的结构各不 相同，有些是醇、脂，有些是胺、酸，还有些是 酚和醛。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素在人体内不能提供能量，也不参与人 体细胞、组织的构成，但却参与调节人体的新陈 代谢，促进生长发育，预防某些疾病，并能提高 人体抵抗疾病的能力。人体对维生素的需要量很 小，日需要量常以mg或ug计算，但一旦缺乏就会 引发相应的维生素缺乏症，对人体健康造成损害 。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 （1）维生素的分类 按其溶解性质分 水溶性 脂溶性 （维生素C、维生素 B1 等） （维生素、维生素 D等） 脂溶性维生素都溶于脂肪和脂溶剂，而不溶于 水，可随脂肪为人体吸收并在体内储积，排泄率不 高。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 水溶性维 生素能溶于 水而不溶于 脂肪或脂溶 剂，吸收后 体内贮存很 少，过量的 多从尿中排 出 。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 脂溶和水溶性维生素的特点：脂溶和水溶性维生素的特点： 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 分类 名称 主要生理功能 来源 脂溶 性维 生素 VA（视黄醇） 合成视紫红质，防治干 眼病、夜盲症、视神经 萎缩，促进生长 鱼肝油、绿色蔬菜 VD（抗佝偻病） 调节钙、磷代谢，预防 佝偻和软骨病 鱼肝油、蛋黄、乳类、酵母 VE（生育酚） 预防不育症和习惯性流 产，抗氧化剂 鸡蛋、肉、肝、鱼、植物油 VE（生育酚） 凝血酶原和辅酶合成， 促进血液凝固 菠菜、苜蓿、白菜、肝 表5-4 重要维生素的分类、主要功能和来源 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 水 溶 性 维 生 素 VB1（硫胺素）抗神经炎，预防脚气病 酵母、谷类、肝、豆 、瘦肉 VB2（核黄素）预防舌及口角炎，促进生长酵母、肝、蛋、蔬菜 VPP（尼克酸、烟 酸） 预防癞皮病，形成辅酶、的成分酵母、米糠、谷类、 肝 VB6（砒哆醇）预防皮炎，参与氨基酸代谢酵母、肝、蛋、乳 VB11（叶酸）预防恶性贫血肝、植物的叶酸 VB12（钴胺素、辅 酶） 预防恶性贫血肝、肉、蛋、鱼 VC（抗坏血酸）预防坏血病，还原剂，促进胆固醇代 谢 新鲜蔬菜和水果 VH（生物素）预防皮肤病，促进脂类代谢肝、酵母 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 1. 维生素A 早在1000多年前，唐朝孙思邈在千金方中 记载动物肝脏可治疗夜盲症。1913年，美国台维斯 等4位科学家发现，鱼肝油可以治愈干眼病。1920 年英国科学家曼俄特将其正式命名为维生素A（ vitamin A），亦名视黄醇(retinol)或抗干眼醇， 它是所有紫萝酮衍生物的总称。是一种在结构上 与胡萝卜素相关的脂溶性维生素，有维生素A1及维 生素A2两种 。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素药品 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 图514 维生素A1的结构 维生素A纯品为 淡黄色结晶体,属脂 溶性维生素，在空气 中易被氧化，也易被 紫外光破坏，与三氯 化锑混合产生深蓝色 ，可以此特征鉴别维 生素A。其前身为胡 萝卜素。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素A是视网膜内感光色素（视紫质）的 组成成分，其主要生理功能是促进眼内感光色素 的形成，维持眼睛在黑暗情况下的视力，防止夜 盲症和视力减退。同时也是上皮组织细胞和骨骼 细胞分化时的调节因素，能维持上皮组织和骨骼 的正常生长发育，能保持组织或器官表层的健康 。增加对传染病的抵抗力，并能促进儿童生殖器 功能的正常发育，有助于对肺气肿、甲状腺机能 亢进症的治疗。 维生素维生素A A的功能的功能 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素维生素A A不可或缺不可或缺 缺乏它时可引起生殖功能衰退，骨骼成长不 良、生长发育受阻以及眼部、呼吸道、泌尿道和肠 道对感染的抵抗力降低等。长期缺乏维生素A，容 易被化学致癌物质所侵蚀，会造成皮肤、粘膜的上 皮细胞萎缩、角质化坏死，引起癌症。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 一些常见食物中维生素A的含量 (每100克食物中所含的维生素Amg数） 食品名称 维生素A含量 (mg/100g) 食品名称 维生素A含量 (mg/100g) 食品名称 维生素A含量 (mg/100g) 花茶885芒果0.15鸡0.048 酥油426母鸡0.139冰淇淋0.048 鸡蛋234甘薯0.125韭黄0.043 松花蛋215浓缩橘汁0.122豇豆0.042 奶油297咸鸭蛋0.134火腿0.046 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 奶油奶酪152猪网油0.089鹅0.042 全脂牛奶粉141猪板油0.089炼乳0.041 鸽肉53蛋糕0.086刀豆0.04 牛奶24番茄沙司0.079鹌鹑肉0.04 荞麦3西瓜0.075辣椒油0.038 绿茶0.967海带0.067大豆0.037 鸡黄蛋粉0.776黄豆粉0.063羊油0.033 地笋1.055野鸡0.075鸡爪0.037 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 鸡蛋黄0.438鸡血0.056鸽蛋0.033 豆瓣辣酱0.417牛油0.054鲜栗子0.032 干蘑菇0.273鸭0.052鸡翅0.028 紫菜0.228鸭肉0.052炼猪油0.027 杏脯0.157菠菜0.048兔肉0.026 哈密瓜0.15柿饼0.048黑鱼0.026 橘子0.15公鸡0.048李子0.025 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 含维生素A的蔬菜 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素A中毒 急性慢性 皮肤瘙痒 软组织肿胀 恶心 骨肿大 骨痛 奢睡 呕吐口唇干裂 颅内压增高 骨缝分离 食欲减退 头发变粗，脱发 两眼内斜视 肝，脾肿大 常见维生素常见维生素A A中毒症状中毒症状 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素成人日推荐量为1000g。维生 素A只存在于动物的组织中，在蛋黄、奶、奶 油、鱼肝油以及动物的肝脏中含维生素A较多 。植物体中虽然不含维生素A，但它所含的胡 萝卜素在人和动物的肝脏和肠壁中胡萝卜素酶 的作用下，能转变成维生素A。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素B1（vitamin B1）亦称“硫胺素”、“ 抗神经炎素”或“噻嘧胺”，B1是最早被人们提纯的 维生素，1896年荷兰王国科学家伊克曼首先发现， 1910年为波兰化学家丰克从米糠中提取和提纯人从 植物性食物中摄取的维生素B1将会在体内转化为焦 磷酸硫胺素。 2. 2. 维生素维生素B B 1 1 图515维生素B1的 结构 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素维生素B B 1 1 Christiaan Eijkman (1858-1930) Vitamin B1 hydrochloride Thiamine hydrochloride (盐酸硫胺素) 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 一些常见食物中维生素B1的含量 (每100克食物中所含的维生素B1mg数 ） 食品名称 维生素B1含量 (mg/100g) 食品名称维生素B1含量 (mg/100g) 糙籼米0.34生花生仁1.07 精籼米0.15猪 肝0.40 富强粉0.13瘦猪肉0.53 标准粉0.46猪 心0.34 小 米0.57鸡蛋黄0.27 黄玉米0.34牛 奶0.04 黄 豆0.79干酵母6.56 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素B1由于是水溶性维生素，多余的 B1 不会贮藏于体内会完全排出体外。所以，必须每 天补充 。 维生素B1 促进糖类 等新陈代谢 增进食欲 与消化功能 维护心脏 和神经健康 维生素维生素B B 1 1 的生理作用的生理作用 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 1933年，美国科学家哥尔倍格等从1000多 公斤牛奶中得到18mg这种物质，后来人们因 为其分子式上有一个核糖醇，命名为核黄素。 维生素B2（vitamin B2）亦称“维生素G”。 是桔黄色针状晶体，味苦，微溶于水，极易溶 于碱性溶液中，且遇碱容易分解，对光不稳定 。 3. 维生素B2 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 图516维生素B2的结构 维生素B2的主要生理功能 是参与碳水化合物、蛋白质 、核酸和脂肪的代谢可提高 肌体对蛋白质的利用率，促 进生长发育 。 轻微缺乏维生素B2不会引起人体任何 严重疾病。但是严重缺乏时，体内的物质 代谢会发生紊乱，出现口角炎、皮炎、舌 炎、脂溢性皮炎、结膜炎和角膜炎等。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 建议成人每日 摄取量是1.7mg，但 常处于紧张状态的人 及服用避孕药、妊娠 中、哺乳期的妇女需 要适当应当增加维生 素B2的摄取量。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 表5-7 一些常见食物中维生素B2的含量 (每100克食物中所含的维生素Bmg数 ） 食品 名称 维生素B2含量 (mg/100g) 食品 名称 维生素B2含量 (mg/100g) 食品 名称 维生素B2含量 (mg/100g) 猪 肝 2.11 鲜牛奶 0.13 蚕 豆 0.27 猪 肾 1.11 牛奶粉 0.69 花 生 0.14 鸡 肝 1.63 乳 酪 0.50 葵花籽 0.20 鳝 鱼 0.95 酵 母 3.25 干口蘑 2.53 鸡 蛋 0.31 黄 豆 0.25 紫 菜 2.07 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 4.维生素B6 维生素B6是所有呈现吡哆醛生物活性的3- 羟基-2-甲基吡啶衍生物的总称，主要是吡哆 醛、吡哆胺和吡哆醇。它为无色晶体，易溶于 水及乙醇，在酸液中稳定，在碱液中易破坏， 吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺不耐高温。在自 然界广泛分布，其磷酸化形式是氨基酸代谢过 程的辅酶，如转氨酶的辅酶。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素B6是肌体内 许多重要酶系统的辅 酶，其主要生理功能 除参与神经递质、糖 原、神经鞘磷脂、血 红素、类固醇和核酸 的代谢外，还参与氨基酸的脱羧作用，色氨酸的 合成，含硫氨基酸的代谢和不饱和脂肪酸的代谢 等生理过程。是动物正常发育、细菌和酵母繁殖 所必需的营养物。 图517维生素B6的结构 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 人体每日需要量约 1.52mg。缺乏维生 素B6时会有食欲不振、食物利用率低、失重 、呕吐、下痢等毛病，严重缺乏会有粉刺、 贫血、关节炎、小孩痉挛、忧郁、头痛、掉 发、易发炎、学习障碍、衰弱等。孕妇在怀 孕期间应适当补充维生素B6，以供给胎儿发 育的需要。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 在米糠中含有 较丰富的维生素B6 ，在各种谷类、豆 类、蛋类、肝脏和 酵母中，都含有维 生素B6。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 食物中维生素食物中维生素B B 6 6 的含量的含量 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 5.维生素B12 维生素B12是所有呈现氰钴胺素生物活性的类 咕啉的总称。是含钴的复杂有机化合物，属水溶 性维生素，为深红色结晶，有吸湿性，遇氧化还 原性物质能使之失效，对酸、碱及光照不稳定。 维生素B12可从抗菌素发酵液中提取或由丙酸菌 发酵而制得，它是唯一需要一种胃壁细胞分泌物 (内因子)帮助才能被吸收的一种维生素。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 图518维生素B11的结构 维生素B12 作为 辅酶参与脂肪、糖 类的代谢和核酸、 胆碱、蛋氨酸的合 成过程，具有广泛 的生理功能 ，尤其 为细胞分裂和维持 神经组织髓鞘完整所必需。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 若维生素B12 缺乏，甲基丙二酞辅酶A 积 聚，导致异常脂肪酸合成，影响正常神经髓鞘 脂质合成，出现神经系统症状。维生素 B12 缺 乏的主要表现是巨幼红细胞贫血和高同型半胱 氨酸血症，如恶性贫血（红血球不足）等。也 可引起恶心，食欲不振，体重减轻，唇、舌及 牙龈发白，牙龈出血，头痛，记忆力减退，痴 呆等。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 人体对B12的需要量极少，人体每天约需 12g，人在一般情况下不会缺少 。维生素B12 在动物的肝脏中含量最多，其次为心脏、肾脏 、肉、奶和蛋。因此不吃肉食可造成维生素 B12 缺乏。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素C又叫抗坏血酸，它的发现过程也就 是坏血病的发展过程。 1912年波兰裔美国科学 家卡西米尔冯克发表了维生素的理论，并认定 自然食物中有四种物质可以防治夜盲症，脚气病 ，坏血病，和佝偻病。这四种物质分别被称为维 生素A，维生素B，维生素C和维生素D。 6.维生素C 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 Vitamin CVitamin C Albert von Szent- Gy rgyi (1893-1986) (L-Ascorbic acid) 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 The Nobel Prize in Chemistry 1937 The Nobel Prize in Chemistry 1937 Walter Norman Haworth (1883-1950), English Paul Karrer (1889-1971),Swiss “for his investigations on carbohydrates and vitamin C“ “for his investigations on carotenoids, flavins and vitamins A and B2“ 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素C为无色晶体，味酸，易溶于水和乙 醇，属于水溶性维生素，其水溶液呈酸性。性质 不稳定，不耐热，易被空气氧化，对光稳定性差 。在酸性溶液中稳定，在中性或碱性溶液中易被 氧化分解。铁、铜等金属离子能够加速其氧化速 度。因此，维生素C在贮存、腌渍和烹调中都易 破坏。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素C在体内的主要功能是：参加体内氧 化还原过程，维持结缔组织的正常代谢，促进 人体各种支持组织的生长发育，增强人体对疾 病的抵抗能力； 图519维生素C的结构 近年来，科学家 们还发现，维生素C 能阻止亚硝酸盐和仲 胺在胃内结合成致癌 物质亚硝胺，从而降 低癌症的发病率。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 人须依赖食物供给维生素C，据测定，成年 男子每天约需摄取维生素C 65 mg，成年女子每天 约需摄取维生素C 60 mg 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 一些常见食物中维生素C的含量 (每100克食物中所含的维生素Cmg数) 食品名称 维生素C含量 (mg/100g) 食品名称 维生素C含量 (mg/100g) 猕猴桃汁150400南 瓜4.14 红辣椒159黄 瓜4.12 苦 瓜84山 楂8.9 生板栗60鲜 枣5.4 草 莓35广 柑5.4 白萝卜1130芹 菜6.0 大白菜20油 菜5.1 冬 瓜16鸭 梨4.0 绿辣椒89沙田柚12.3 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素D的发现是 人们与佝偻症抗争的结 果。1932年经过紫外线 照射麦角固醇而得到的 维生素D2的化学特性被 阐明，维生素D3的化学 特性是1936年才被确定 维生素D的结构。 7.维生素D 图为维生素D的结构 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素D亦称“抗软骨病维生素”，为类 固醇化合物。已确知的有维生素D2、D3、D4和 D5。这四种维生素的分子具有共同的核心结构 ，仅支链R不同。其中维生素D2和D3的生理活性 较高。维生素D2亦称“骨化醇”，和维生素D3 分别由麦角固醇和7-脱氢胆固醇经紫外线照射 转化而成。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素D为无色晶体，不溶于水而溶于 油脂及脂溶剂，性质稳定，不易被酸、碱或 氧化剂所破坏。 维生素D的主要功能是：促进肠内钙和磷 的吸收，调节体内钙、磷代谢，维持血液中 钙、磷正常浓度，从而促进骨胳、牙齿的正 常钙化，使牙齿、骨胳正常发育。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 摄取维生素D过多，使钙在肠内的吸收过多， 会在心脏、肾小管等软组织内不规则地沉积而钙 化，引起过度口渴、体弱、便秘、血钙过多等综 合症。因此，只要坚持户外活动或者经常进行日 光浴，并食用含维生素D的食物，就不必另外补充 维生素D。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 建议成年人的每日摄取 量是5g，但妊娠期和哺乳 期女性应当增加1倍左右的摄 入量。维生素D在牛奶、肝、 肾、脑、皮肤组织中都含有 ，但鱼肝油和蛋黄中含量最 丰富，而植物体内不含维生 素D。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素D中毒 低 热 厌 食 精 神 不 振 体 重 下 降 多 尿 贫 血 肌 张 力 降 低 视 网 膜 结 膜 病 变 血 压 升 高 肾 肝 血 管 等 钙 化 维生素维生素D D中毒中毒 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素维生素D D缺乏症缺乏症 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 1922年人们发现一种脂溶性膳食因子对大白 鼠的正常繁育必不可少，1924年被命名为维生素 E，在1936年分离出结晶体，1938年被人工合成 。 维生素E亦称“生育酚”，是不溶于水的脂溶 性维生素，因为它能促进人体内黄体激素的分泌 ，具有抗不育活性，所以又称“抗不育维生素” 。它对酸、碱、热都比较稳定，即使在高温下加 热也不易被破坏。但可以被紫外线破坏。 8.维生素E 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素维生素E E的生理作用的生理作用 维生素E 抗氧 化作 用延 缓衰 老 保持 红细 胞完 整性 与某 酶活 性有 关 与精 子生 长和 繁殖 能力 有关 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素E成人的建议 每日摄取量是810mg， 它在植物油料、豆类、谷 芽、麦芽、麦皮、鸡蛋、 牛肝等中含量极高。应经 常食用这些食物。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 食品 名称 维生素E含量 (mg/100g) 食品 名称 维生素E含 量 (mg/100g) 食品 名称 维生素E含量 (mg/100g) 棉籽油 90 全牛奶 0.036 番 茄 0.40 玉米油 87 青 豆 2.1 苹 果 0.31 花生油 22 蛋 2.0 鸡 肉 0.25 甘 薯 4.0 牛 肝 1.40 香 蕉 0.22 鲜奶油 2.4 胡萝卜 0.45 土 豆 0.06 表为 一些常见食物中维生素C的含量 (每100克食物中所含的维生素Cmg数) 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素K亦称“凝血维生素”，为萘醌类化合 物。为黄色晶体，熔点5254，呈油状液体或 固体，不溶于水，能溶于油脂及醚等有机溶剂。维 生素K化学性质较稳定，能耐热耐酸，但易被碱和 紫外线分解。 9.维生素K 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素K的分类 维生素K分为二大类： 一类是脂溶性维生素，即从绿色植物中提取的维 生素K1和肠道细菌（如大肠杆菌）合成的维生素K2。 另一类是水溶性的维生素，由人工合成即维生素 K3和K4。最重要的是维生素K1和K2。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 Vitamin KVitamin K Laureates of the Nobel Prize in Physiology or Laureates of the Nobel Prize in Physiology or Medicine 1943 Medicine 1943 Edward Adelbert Doisy (1893-1986), American Henrik Dam (1895-1976), Dane 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素维生素K K的结构的结构 VK1 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 维生素K对人体的主要功能是：参与并促使 体内凝血酶原等凝血因子的生成，是四种凝血因 子在肝内合成必不可少的物质。溶于线粒体膜的 类脂中，起着电子转移作用，可增加肠道蠕动和 分泌功能，缺乏维生素K时平滑肌张力及收缩减 弱，它还可影响一些激素的代谢。在临床上维生 素K缺乏常见于胆道梗阻、脂肪痢、长期服用广 谱抗菌素以及新生儿中，使用维生素K可予纠正 。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 建议成年人的每日摄取量是70140mg ，人 类维生素K的来源有二方面：其一是由从肠道细菌 合成（维生素K2），占5060%。其二是从食物中 来（维生素K1），占4050%，绿叶蔬菜含量高， 其次是奶及肉类，水果及谷类含量低。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 总而言之，维生素是人体为了维持正常的生 理功能而必需从食物中获得的一类微量物质，在人 体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。一 旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症或摄取过多， 都会对人体健康造成损害。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 六 矿物质（无机盐） 无机盐也称矿物质，也是人体代谢中的必 需物质。由于人类生命与自然界环境之间的物 质交换能量转换都是通过化学元素来实现的， 因此，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。到 目前为止，发现人体内存在81种元素，其中20 余种是构成人体组织、维持生理功能、生化代 谢所必需的。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 粗略地认为认为 人体是由肌肉和骨骼组组成的。人体内 所有的软组织软组织 与肌肉有着非常相似的元素部分，均由 氢氢、碳、氮、氧、钠钠、镁镁、磷、硫、氯氯、钾钾、钙钙等 组组成。占人体总总重量99.95的肌体组织为组织为 有机化合 物,是由碳、氢氢、氧、氮元素组组成的；其少也合的含 硫、钾钾、钠钠、镁镁、氯氯是体液和细细胞质质中的成分。钙钙 、磷、 镁镁是构成骨路、牙齿齿的重要元素。 1. 1. 构成身体的各个部分构成身体的各个部分 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 2. 2. 调节生理功能调节生理功能 人的血液总总是恒定在微碱性状态态(pH值为值为 7.35 -7.45)，变动变动 极小，钾钾、钠钠元素起着巨大作用。人 有敏锐锐的味觉觉离不开元素锌锌。人体肌肉维维持紧张紧张 与 弛缓缓的平衡状态态、心脏脏保持一定的节节律，都离不 开 元素钙钙和镁镁。一旦人体缺钙钙，肌肉就要抽筋或痉痉 挛挛，心跳也要加快。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 3.3.参加酶的活动参加酶的活动 酶是人体活细细胞产产生的一种生物催化剂剂，催化生 物体内各种生物化学反应应的进进程。人体内有2000多种 酶，它们们将食物分解成营营养素，然后，或者组组合成肌 肉、血液等新的身体组织组织 ，或者经经加工后储储存备备用 ，或者将它们变们变 成热热能，用来维维持体温和脑脑力、体 力劳动劳动 的能量。酶可对对老的或死亡的组织组织 、新陈陈代 谢谢的产产物和进进入身体的有害物质进质进 行清理。参加酶 活动动的有 铁铁、铜铜、锌锌、镁镁、钴钴、钼钼6种元素。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 4. 4. 运送氧的任务运送氧的任务 人体中有大量血管组组成的循环环系统统，血液在其中用 而复始地按一定方向流动动，称为为血液循环环。血液循环环 的主要作用就是由血液作为为运输输工具，把每天从食物中 吸取的营营养物质质和从肺吸入的新鲜鲜氧气输输送到人体的 各种组织组织 和细细胞中，供其完成重要的生理功能；经细经细 胞利用后产产生的废废物和二氧化碳，再随血液携带带到肺、 肝、肾肾、皮肤等器官和组织组织 排出体外；氧到肺中以后， 与含在血红红蛋白里的铁结铁结 合，随血液流送到大脑脑和全 身，铁铁 元素担负负着运载载氧的任务务。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 5. 5. 参与人体中激素的活动参与人体中激素的活动 人体内的激素是由内分泌细细胞产产生的一种物质质， 它对对生物体起控制和调节调节 体内各项项生命活动动的作用 。例如，调节调节 人体血糖浓浓度的激素是胰岛岛素，要充分 发挥发挥 胰岛岛素的功能，需要有微量元素铬铬、锗锗参加才 能有效。因此，临临床试验给犊试验给犊 尿病人服用氯氯化铬铬， 有40一50的患者病状有明显显好转转。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 一一 常量营养元素常量营养元素 人体中竟有八十多种元素与地壳中天然存在的元 素相同。人体中质量分数在0.01以上的元素叫常量 元素，包括O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、Mg 共十一种(约占人体质量的9995)这十一种常量元 素中，O、C、H、N、P、S是蛋白质、核酸和脂类的组 成部分；O、C、H、N约占人体总质量的95。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 十一种常见必需元素分数见下表：十一种常见必需元素分数见下表： 元素 质量 分数() 元素 质量 分数() 元素 质量 分数() O C H N 65.00 18.00 10.00 3.00 Ca P K S 1.50 1.00 0.35 0.25 Na O Mg 0.15 0.15 0.05 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 1. 1. 钠与人体钠与人体 钠是人体内最重要的常量元素之一，是细胞外液 中主要的阳离子。成人体内所含钠离子总量约为60 克，其中50存在于细胞外液中，40存在于骨骼 中，仅有10存在于细胞内。Na+占血液中碱性离子 的93，是构成血浆和细胞外液总碱性的最主要成 分，对调节体液呈中性起着至关重要的作用。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 NaNa、K K 、ClCl 在人体内的功能在人体内的功能: : 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 人体随钠摄取量的增加，骨癌、食道癌、膀胱癌 的发病率亦增高；如果增加钾盐的摄取量，则胃癌、 肠癌的发病率成比例下降。也有报告说，在饮食中摄 人部分钾盐和镁盐以取代钠盐，对糖尿病、高血压和 骨质疏松症都有一定的疗效。 提倡低钠饮食作为预防高血压发展的综合措施之 一，也就是说每天钠摄人量最好不超过5克。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 2. 2. 钾与人体钾与人体 钾是维持人体健康、保持正常生理功能的重要元 素，它参与调节体内酸碱平衡、维持渗透压，神经组 织的兴奋性、神经冲动的传导以及各类肌肉的收缩都 受钾浓度的影响。钾广泛分布于各类食物中，肉类、 鱼类、家禽、各种水果和蔬菜都是钾的良好来源。正 常膳食中的钾足以满足机体的需要。正常成人每月钾 需要量约为2.5克，就能满足钾的需要量。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 3. 3. 人体内的镁人体内的镁( (植物中的叶绿素植物中的叶绿素) ) 在植物中也有类类似血红红素结结构的物质质叶绿绿 素，只不过过叶绿绿素中的金属原子不是铁铁，而是镁镁。 镁镁不但是植物的必需元素，也是人体必需元素。 人每天摄摄入的镁镁30一50在小肠肠内吸收。镁镁 的吸收受钙钙、磷、草酸、植酸盐盐和消化不完全的脂 肪的干扰扰，而蛋白质质、乳酸、维维生素D、生长长激素 和抗菌素有加强镁镁吸收的作用。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 镁几乎参与人体内所有的新陈代谢过程。镁有多 种特殊的生理功能，它能激活体内多种酶系统，抑制 神经异常兴奋，维持核酸结构的稳定性，参与体内蛋 白质的合成，进行肌肉收缩及体温调节。镁会影响 钾、钠、钙离子细胞内外移动的“通道”，并有维持 生 物膜电位的作用。镁会影响钾、钠、钙离子细胞内外 移动的“通道”，并有维持生物膜电位的作用。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 镁的主要生理功能镁的主要生理功能 (1).参与体内糖的代谢谢及呼吸酶的活性，镁镁是细细 胞内液的阳离子，主要浓浓度集中于线线粒体中，镁镁离子 是糖代谢谢呼吸不可缺少的辅辅因子。 (2).镁镁离子与乙酰辅酰辅 酶A的形成有关，还还与脂肪 酸的代谢谢有关。 (3).参与蛋白质质的合成。镁镁离子主要在RNA联结联结 核蛋白体上进进行蛋白合成时时起催化作用。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 (4)细细胞外液中的镁镁离子与钙钙、钾钾、钠协钠协 同作用 ， 共同维维持肌肉神经经系统统的兴奋兴奋 性。 (5)维维持心肌的正常结结构和功能，镁镁缺乏可引起心 肌坏死。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 缺镁使人产生疲劳感，心跳加快，易激动、抑郁 , 易抽搐，缺镁导致肥胖，对高血脂症、高血压、糖尿 病及心脑血管病均有影响。 镁在人体中正常含量为25克。人对镁的需要量每 日大约为300700毫克。 茄子缺镁沿下 叶脉发黄失绿 马铃薯缺镁 叶中失绿 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 4. 4. 钙与人体钙与人体 在人体中钙的含量仅次于N、O、C、H，正常成人 体内共约有1000-1200克钙，约为人体重的2，其中 99以上的钙都存在于骨骼中。 骨骼中有两类磷酸钙：一类是不定形或非晶相 体，此类磷酸钙在人体幼年时期占优势，含有水合的 磷酸三钙和次磷酸钙；另一类是粗糙的结晶相，通常 以羟基磷灰石化Ca10(P04)6(OH)2形式存在。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 钙的生理作用钙的生理作用: : 钙 构 成 骨 骼 与 牙 齿 调节正 常细胞 生理状 况及神 经肌肉 兴奋性 参 与 凝 血 过 程 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 常量元素的生理功能常量元素的生理功能 CaCa在人体内的功能在人体内的功能: : 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 钙是构成骨、牙的重 要部分。缺钙可能会导致 生长缓慢或身高不够理想 有多种原因。但是过多的 补钙也会得病。 婴幼儿抽搐大多是由于 低血钙引起的，钙对心肌有 特殊的影响，钙与钾拮抗， 有利于心肌收缩，维持心跳 节律。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 缺钙的原因缺钙的原因 食物中含有过过多的碱性磷酸盐盐等，在肠肠腔内与 钙钙 结结合成不溶性钙盐钙盐 ，会减少钙钙的吸收。 过过高的脂肪摄摄入或消化不良，大量脂肪酸与钙钙 结结 合成不溶性钙钙化合物。 不吃牛奶、猪肝、豆制品，而爱爱吃零食，钙钙的摄摄 入不足； 怕晒太阳，造成体内维维生素D合成不足，而维维生 素D是促进钙进钙 吸收的主要因素。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 影响钙吸收的因素影响钙吸收的因素: : (1).维维生素D能促进钙进钙 的吸收。食物中含有充足 维维生素C也能增加钙钙的吸收率。 (2).乳糖可促进钙进钙 的吸收，乳糖的浓浓度与钙钙吸收 程度成正比。乳糖在小肠肠中形成，可以溶性的乳糖和 钙质结钙质结 合体，有利于钙钙透过肠过肠 壁；乳汁中乳糖高， 所 以乳汁中的钙钙易吸收。 (3).膳食中蛋白质质供给给充足有利于钙钙的吸收酸可 以增加钙钙的吸收。 A.有利于钙吸收的因素： 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 B.B.妨碍钙吸收的因素：妨碍钙吸收的因素： (1).谷物中的植酸可与钙钙形成难难溶的植酸钙钙。 (2).蔬菜中的草酸与钙结钙结 合可形成难难溶的草酸钙钙 。 (3).膳食纤维过纤维过 多时时，其中的糖醛醛酸可与钙结钙结 合 。 (4).膳食中脂肪过过多或消化不良时时，脂肪酸与钙钙 结结合形成钙钙皂。 钙钙的吸收与年龄龄有关，随年龄龄增长长吸收率下降。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 成年男女（ mg) 孕妇（mg)乳母（mg) 中国60015002000 英国50012001200 美国80012001200 世界卫生 组织(WHO) 200500 1000 1200 1000 1200 钙的食物来源及每日供给量钙的食物来源及每日供给量 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 食物名称含量食物名称含量 大米 标准粉 鸡蛋 核桃 牛奶 猪排骨 10 38 55 109 120 178 紫菜 豆腐 芝麻酱 海地 小虾皮 青菜 229 277 870 1119 2000 163 某些食物中某些食物中钙钙钙钙的含量的含量 (每100克食物中所含钙钙的毫克数) 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 补钙的基本措施补钙的基本措施 1.多吃富钙钙食物(牛奶、鱼鱼、虾虾皮、大豆、豆腐等 ) (1)乳及乳制品含钙钙量高，且容易被吸收。 (2)豆类类、油料种子、蔬菜含钙钙也较较高， (3)骨粉、牡蛎、壳粉常为钙为钙 的来源。 2.采取适当的措施去除妨碍钙钙吸收利用的因素， 避免菠菜、苋苋莱与豆腐、牛奶、高脂饮饮食同餐。 3.通过过食物和多晒太阳保证证足够够的维维生素D；经经 常运动动，有效地预预防骨质质疏松。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 5. 5. 磷与人体磷与人体 磷是组成人体的中心元素，是主宰生命的元素。 人体内含磷约1.4其中90以无机磷酸盐(PO43) 形式存在。人体中的磷大多数作为不溶性羟基磷灰石 的无机钙盐晶体存在于骨骼和牙齿中，其余以有机磷 酸酯(P-O-C)存在于脑及各种神经组织和细胞中。磷 在人体中的分布：骨骼25，牙齿0.4，软组织14 ，血液0.3，体液0.3。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 P P在人体内的功能在人体内的功能 : : 牙釉质 Ca10(OH)2(PO4) 6 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 口腔中牙釉质的矿化平衡口腔中牙釉质的矿化平衡 糖发发酵，产产生H使平衡向右移动动 牙釉质质溶解，牙齿齿腐蚀蚀。 F取代Ca10(OH)2(PO4)6中的OH 产产生Ca10F2(PO4)6，抗腐蚀蚀。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 遗传物质DNA和RNA都是磷酸酯。磷占了核酸中元 素总量的910。细胞核内的核酸，含有磷酸盐 基因，它能保存和传递生物信息，起遗传等作用。生 命体系中的能量大都来源于磷，磷是重要的“能量库 ”。成人每天需磷约11.3克，磷作为人体必需的元素 ，在食物中分布很广，易从食物中获得，含磷较丰富 的食物有牛肉、鱼、鸡蛋、牛奶、花生、谷物以及 水果和蔬菜。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 磷的来源磷的来源 丰富来源：丰富来源：可可粉、棉子粉、南瓜子、米糠、大 豆粉、向日葵 良好来源：良好来源：牛肉、干酷、鱼鱼、海产产6花生酱酱、猪 肉、禽肉和全谷粉。 一般来源：一般来源：面包、谷物、干果、蛋、数的蔬菜和白 面粉。 微量来源：微量来源：脂肪、油、果汁、饮饮料、新鲜鲜水果和 糖。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 1.1.微量元素在人体内的分布微量元素在人体内的分布 7.0 7.0 1.31.4 2.32.9 4.34.3 4.31.1 1.4 1.4 2 0.050铌0.050镧 0.090锑0.100砷 0.016钡0.020锰 0.030镉0.030碘 0.030锡0.080铅 0.100铝0.100铜 0.14锶0.00171.200铷 0.00332.300锌0.00574.0铁 人体含量 (g) 元 素 占人体重（% ） 人体含量 (g) 元 素 10-4 10-4 10-5 10-5 10-5 10-5 10-4 10-4 10-4 10-4 10-5 10-5 10-5 占人体重（%） （二）微量元素 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 钛0.0152.110-5镍0.0101.410-5 硼0.0101.410-5铬0.0068.610-5 钌0.0060.006铊0.0068.610-5 锆0.0068.610-5钼0.0057.010-6 钴0.0034.310-6铍0.0023.010-6 金0.0011.410-6银0.0011.410-6 锂9.010-41.310-6铋3.010-44.310-7 钒1.010-51.410-8铀2.010-52.910-8 铯1.010-51.410-8镓2.010-62.910-9 镭1.010-111.410-14 * *人体总重量按人体总重量按70kg70kg计算计算 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 钴与造血功能和代谢有关，是组 成VitB12 的成分，对血红蛋白 合成有重要影响。 巨细胞性贫血、白血病、白内障 和锌有相互促进具有抗衰老作用。 硅能活化酶、参与糖代谢，与结 缔组织弹 性及结构有关。 只在动物实验中已经证明会引起 发育不全。 镍能激活肽酶，促细胞生成，具 有剌激生血功能的作用。 有降血糖作用、可治疗各贫血和 肝硬化。 锡与黄色酶有关，能促生长、蛋 白质和核酸合成。 发育不良，严重者发生侏儒症。 钒剌激造血功能，抑制胆固醇合 成，可能影响生长发育。 对出血性和再生性贫血及抗动脉 硬化有作用。 锶和钙的作用相似，影响神经肌 肉的兴奋性和骨骼的发育成 长，促进钙化。 预防龋齿、心血管疾病及骨质疏 松症，和钙有协同作用。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 2. 2. 微量元素的生理功能微量元素的生理功能: : 元素 主要生理功能缺乏引起的疾病及 用途 锌参与多种酶激素的组成、活化， 促进生长、发育，改善味觉， 对免疫功能有营养和调节作用。 营养性侏儒症、肠原性肢 体皮炎、原发性男性不育 症，对肝脏有保护作用。 铜参与30多种活性酶的组成和活 化，能影响能量代谢、对机体 的防御功能有重要意义。 细胞性贫血、骨骼改变、 冠心病、白癜风及女性 不孕症。 锰参与精氨酸酶等多种酶的组成和 激活、脂和糖代谢、遗传信息的 传递以及甲状腺和性腺的分泌 对儿童贫血、侏儒症、骨 骼疾病患者有治疗作用。 铁参与血红蛋白等多种活性酶的组 成、激活，是血红蛋白中O2的载 体，改善免疫功能。 缺铁性贫血、溶血性贫血 及再生性贫血。 化学与人类系列讲座 化学与营养 第五章化学与营养 湖南理工学院化学与化工学院 碘参与甲状腺素的合成，影响儿童智