大学化学第08章-食品化学基础

现代大学化学ModernCollegeChemistry 第8章食品与营养化学Chapter8Food Nutrition 本章概要8 1人体的化学组成与代谢8 1 1人体的化学组成 8 1 2糖 脂 蛋白质的代谢8 2营养物质分论8 2 1水 8 2 2蛋白质与氨基酸 8 2 3脂肪 8 2 4糖类 8 2 5维生素 8 2 6矿物质 8 2 7营养素之间的协同关系8 3常见食品的营养成分8 3 1科学的营养观 8 3 2常见食品的营养成分 8 3 3营养不良与营养过剩8 4食品添加剂8 4 1食品添加剂的定义 8 4 2食品添加剂的分类 8 4 3常用食品添加剂 8 4 4食品加工中的滥用化学品 8 5保健 食 品8 5 1保健食品的定义 8 5 2保健食品的分类 8 5 3保健食品的功能 8 5 4保健食品的基料8 6健康与长寿8 6 1关于衰老的概念 8 6 2延缓衰老的化学物质 8 6 3营养与减肥复习 第14章预习 第15章习题 14 1 14 8 14 13 14 18 8 1人体的化学组成与代谢8 1 1人体的化学组成8 1 1 1组成人体的常量化学元素8 1 1 2组成人体的化合物 重量比 8 1 1 3人的消化系统 图8 1人的消化系统 8 1 1 4人体中与代谢有关的器官及其功能口腔 接受实物 咀嚼 磨碎 分泌唾液 搅拌 唾液中的淀粉酶开始降解淀粉 吞咽 胃 膨胀能力很强的J型消化器官 胃每天分泌约2L分泌物 分泌物中含盐酸 胃蛋白酶等 酶和激素在酸性条件下被激活 蛋白质中的部分肽键被水解 小肠 总长约5 5m 分十二指肠 空肠和回肠三部分 小肠是食物消化和吸收的主要场所 肠黏膜表面上拥有大量的微绒毛因而拥有很大的吸收面积 200 400m2 正常情况下有90 95 的营养在小肠内被吸收 胰脏 胰脏所分泌的消化液 含蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 核酸酶 多种无机盐等 通过胰脏管直接进入小肠 肝与胆 肝区包括肝 胆囊和胆管 肝的主要消化功能之一是分泌胆汁 然后储存在胆囊中 胆汁中含有大量胆酸类盐 有助于对脂肪的溶解和吸收 肝脏的功能还包括 贮存和释放葡萄糖 贮存维生素A D K E和B12 对有害化合物的解毒 产生血浆蛋白 等 大肠 大肠总长约1 5m 分盲肠 结肠和直肠三部分 食物在小肠中停留时间为30 90min 在大肠中的停留时间为1 7d 大肠的作用包括吸收水分和排便 8 1 2糖 脂 蛋白质的代谢8 1 2 1糖代谢 CO2 H2O E肝糖原肌糖原脂肪 淀粉酶 消化 水解 葡萄糖 糖类 8 1 2 2脂代谢8 1 2 3蛋白质代谢 脂类 甘油脂肪酸 消化 分解 氧化 分解 CO2 H2O E 转变 肝糖原 肌糖原 合成 脂肪 合成 组织 蛋白质 酶 激素 等 转氨酶 合成新的氨基酸 非必须氨基酸 直接吸收 必须氨基酸 8种 赖 色 苯丙 亮 异亮 苏 缬 蛋 非必须氨基酸 其它12种 消化 分解 氨基酸 合成 糖类 脂肪 氧化 分解 CO2 H2O E 含氮部分 尿素 脱氨基 蛋白质 8 1 2 4新陈代谢与ATP新陈代谢中包含有多种化学反应 这些化学反应的进行不但需要酶的参与 而且需要消耗一定的能量 生物体中所贮存的能量糖和脂肪均不能被直接利用 新陈代谢所需要的能量是由ATP提供的 三磷酸腺苷 Adenosinetriphosphate ATP 是各种细胞内普遍存在的高能磷酸化合物 能量转化反应式为 ATP H2O ADP H3PO4 E 30kJ mol 8 2营养物质分论人体需要的六类营养素是 水 蛋白质 脂肪 糖类 维生素和矿物质 8 2 1水水占人体重量的60 以上 血液中含水约80 人体缺水或失水过多将使内环境紊乱而产生病态 失水超过20 即有生命危险 在1atm下 水的凝固点为0 沸点较高 为100 4 时水的密度最大 水的密度近似为d 1 00g cm3 水具有很高的热容 为4 184J gK 对环境具缓冲作用 水的主要生理功能是 细胞和体液的主要成分 帮助肌体进行消化 吸收 循环与排泄等生理活动 保持和调节体温 作为体腔 关节和肌肉的润滑剂 8 2 2蛋白质与氨基酸占人体重量的15 以上 位居第二 是生命的基础 生理功能主要包括 构成肌肉 血液 皮肤 毛发等机体 修补组织 是构成酶 激素 抗体等的成分 调节生理机能 给机体提供能量 E 17kJ g 人体必须氨基酸 8 1 8 2 3脂肪8 2 3 1脂类的生理功能构成机体组织 人体脂肪约占14 脑髓和神经组织含磷脂和糖脂 细胞膜由磷脂 糖脂和固醇组成 促进脂溶性维生素 A D E K 等 的吸收 保护机体 保温 保护内脏器官 滋润皮肤 为机体提供能量 E 38kJ g 过多的摄入会使人发胖 增加饱腹感 能改变食品感官和性状 8 2 3 2脂的结构与性质醇 酸 酯 C2H5OH CH3COOH CH3COOC2H5 H2O油脂在化学上称为甘油三酸酯 油脂的性质由R1 R2和R3决定 天然油脂是R C4 C26 均为偶数 的混合物 在室温下 对饱和脂肪酸 当210时为固态 所有的不饱和脂肪酸在室温下皆呈液态 并且活性较高 容易发生氧化和加成反应 因此在贮存时容易出现脂肪酸败现象 不饱和脂肪酸具有还原性 具有防脂质沉积 消除自由基等功能 不饱和脂肪酸经过加氢反应可以使双键消失 在实际加工业中可以通过这个原理使脂肪硬化 所得到的油脂称为 氢化油 对饱和脂肪酸 四碳酸又称为酪酸 六碳酸称为羊油酸 八碳酸称为羊脂酸 十碳酸称为羊蜡酸 十二碳酸称为月桂酸 十四碳酸称为肉豆蔻酸 十六碳酸称为软脂酸或棕榈酸 十八碳酸称为硬脂酸 二十碳酸称为花生酸 二十二碳酸称为山榆酸 等 在不饱和脂肪酸中 9 十六碳烯酸又称为棕榈油酸 9 十八碳烯酸又称为油酸或红油 9 12 十八碳二烯酸又称为亚油酸 9 12 15 十八碳三烯酸又称为亚麻酸 5 8 11 14 二十碳四烯酸又称为花生四烯酸 5 8 11 14 17 二十碳五烯酸 EPA 二十二碳五烯酸 DPA 4 7 10 13 16 19 二十二碳六烯酸 DHA 等主要存在于鱼油 海豹油等海洋动物中 表8 5a常见油脂的组成一览 w 8 2 3 3必须脂肪酸 essentialfattyacid EFA 必须脂肪酸是指机体本身不能合成 又是机体活动必需的一类脂肪酸 人体必须的三种必须脂肪酸是 亚油酸 亚麻酸和花生四烯酸 其中亚麻酸和花生四烯酸无明显的缺乏症状 C18 2CH3 CH2 3 CH2CH CH 2 CH2 7COOHC18 3CH3 CH2CH CH 3 CH2 7COOHC20 4CH3 CH2 3 CH2CH CH 4 CH2 3COOH亚油酸的生理意义 是组织 细胞的组成成分 参与磷脂的合成 可保护皮肤免受射线伤害 可降低血液中胆固醇 防止动脉粥样硬化 降低血小板的黏附性 亚油酸缺乏症 引起不孕或哺乳困难 人体抵抗力下降 生长速度减慢 易发皮炎 8 2 3 4磷脂卵磷脂 胆碱磷酸甘油脂 占人体总磷脂的一半左右 是肝脏合成脂蛋白的原料 当卵磷脂相对不足时易发生脂肪肝 脑磷脂 与卵磷脂结构相近 与卵磷脂密切相关 神经磷脂 存在于脑和神经组织中 是神经鞘的主要成分 参与神经的信息传递过程 卵磷脂 脑磷脂 8 2 3 5胆固醇人体中胆固醇的含量约为0 2 主要来源于动物性食物 肝脏可以合成少量胆固醇 并以脂蛋白的形式转移给血液 胆固醇的生理作用 为细胞膜的组成成分 是合成多种激素的原料 当血液中胆固醇浓度过高时 易引发动脉粥样硬化 脂类代谢紊乱等心脑血管疾病 8 2 4糖类8 2 4 1糖的分类 单糖 双糖 多糖 五碳糖或戊糖 核糖 木糖 六碳糖或己糖 葡萄糖 果糖 半乳糖 蔗糖 葡萄糖 果糖 麦芽糖 葡萄糖 葡萄糖 可消化多糖 淀粉 糖原 乳糖 葡萄糖 半乳糖 不可消化多糖 纤维素 果胶 8 2 4 2与生命体有关的几种糖的性质葡萄糖 是机体吸收 利用最好的单糖 是机体内多种物质 如糖蛋白 糖脂 等 的组成成分 是血糖中的糖型 大脑 骨髓 肺组织 红细胞等完全依靠葡萄糖来供能 果糖 存在于水果 蜂蜜中 甜度高 是蔗糖的1 7倍 代谢不需胰岛素 故糖尿病人可适量食用果糖 蔗糖 广泛存在于植物 如甘蔗 甜菜 等 的根茎花叶果中 是棉白糖 白砂糖 红糖 含色素 钙 铁等杂质 冰糖 方糖等的绝对主要成分 乳糖 乳糖是哺乳动物乳汁的主要成分 牛奶中含5 人乳中含7 乳糖能促进人体对钙的吸收 淀粉 淀粉在肠道中水解速度较慢 因而血糖水平上升较慢 故淀粉对于绝大多数人均合适 8 2 4 3糖的生理功能供能并节约蛋白质 糖作为供能物质具有经济 快速的特点 食物中糖的供应充足可降低蛋白质作为能量的消耗 保证蛋白质用在更重要的地方 作为重要的机体组成成分参与细胞的多种生命过程 糖蛋白是某些抗体 激素和酶的组成成分 核糖是RNA DNA的组成成分 糖脂是细胞膜和神经组织的组成成分 维持神经系统的功能与解毒 脑 神经 肺组织只能以葡萄糖作为能源物质 糖可以增加肝糖原的储存 增强肝脏功能 可提高肝脏对酒精 四氯化碳 砷等的解毒作用 调节脂肪代谢 糖缺乏时 脂肪不能在体内氧化彻底而使反应中间产物酮大量堆积 进而导致酮症酸中毒 而糖的充分代谢能使所生成的酮被完全代谢 消除酸中毒现象 8 2 5维生素8 2 5 1定义与概念定义 维生素是维持人体正常生理功能所必须的一类有机化合物 外源性 维生素一般不能在生物体内合成 生物只能通过食物获取维生素 微量性 虽然维生素对生物体必不可少 但维持机体正常的生理功能所需要的维生素量只需10 3 10 6克的量级 特异性 每种维生素都具有特异的功能 缺乏特定维生素的机体往往要产生特异的病症 无热性 维生素在生物体内不提供热能 一般也不是机体的组成部分 8 2 5 2维生素的分类脂溶性维生素 不溶于水而溶于油脂的维生素称为脂溶性维生素 共有维生素A D E K四种 脂溶性维生素可储存于人体脂肪中 水溶性维生素 不溶于油脂而溶于水的维生素称为水溶性维生素 主要有维生素C和维生素B系列 9种 水溶性维生素很难在身体中贮存 类维生素物质 机体中存在的生物活性非常类似维生素的一类物质 如胆碱 生物类黄酮 VP 肉毒碱 VBT 辅酶 肌醇 对氨基苯甲酸 PAPA 等 8 2 5 3维生素的俗名与来源 维生素分类 名称 俗名与来源 维生素A E B1 C的结构式 8 2 5 4维生素的功能与缺乏症 待续 维生素的功能与缺乏症 待续 维生素的功能与缺乏症 续完 8 2 6矿物质 无机盐 微量元素 8 2 6 1定义与概念定义 人体中除C H O N外其它元素均称为无机盐或矿物质 常量元素与微量元素 通常将质量分数大于0 01 的称为常量元素 包括C H O N Ca P K S Cl Na Mg 将质量分数小于0 01 的称为微量元素 包括铁 锌 碘 铜 硒 氟 钼 钴 铬 锰 镍 锡 钒和硅计14种 矿物质的功能构成机体组织 如钙磷镁是骨骼和牙齿的主要成分 维持体液酸碱平衡 维持肌肉神经的兴奋性和细胞膜的通透性 是体内很多酶的激活剂和许多特殊功能物质的组成成分 8 2 6 2微量元素的功能与缺乏症 8 2 7营养素之间的协同关系维生素与矿物质等营养元素之间互相联系 只有达到它们之间的均衡 其作用才能充分发挥 人体才可能健康 8 2 7 1中国人的营养状况 缺 不缺 过量 8 2 7 2营养素之间的相关性 营养素之间的相关性 8 3食品添加剂8 3 1食品添加剂的定义食品添加剂是指为改善食品品质 色 香 味以及防腐和加工工艺的需要加入食品中的化学合成物质或者天然物质 绝对说来 食品添加剂的使用对身体是没有好处的 但大量试验证明在一定的使用范围及限量的情况下 对人体是安全的 8 3 2食品添加剂的分类食品添加剂按其用途分为 防腐剂 抗氧化剂 发色剂 漂白剂 调味剂 凝固剂 疏松剂 增稠剂 消泡剂 甜味剂 着色剂 乳化剂 品质改良剂 拮抗剂 增味剂 保鲜剂 酶制剂 被膜剂 香料 营养强化剂及其它等类 8 3 2常用的食品添加剂 tobecontinued 常用的食品添加剂 continuing 8 3 3食品加工中的滥用化学品添加剂批准使用程序 组成成分及结构分析 卫生学调查 毒理学试验 每日允许摄入量 ADl 确定 每日实际摄入量确定 一系列审批手续 违法使用非食品添加剂 如用剧毒农药敌敌畏加工的火腿 用化工燃料 碱性品绿 染色的毒海带 在辣椒制品中添加苏丹红等等 超范围使用食品添加剂 如在酒精和水中添加香精 甜味剂 色素 从而勾兑出假葡萄酒等 超限量使用食品添加剂 使用劣质添加剂 或采用工业品代替食品级制剂 在大米 蔬菜等加工中滥用化学试剂 8 4保健 食 品8 4 1保健食品的定义适用于特定人群 具有调节机体功能和特定保健功能 不以治疗为目的的食品 8 4 2保健食品的分类健康食品 以增进人体健康和各项体能为目的的食品 如延缓衰老食品 抗疲劳食品 益智食品 等 疗效食品 供健康异常人服用 以防病 辅助治疗为目的的保健食品 如降血脂食品 降糖食品 减肥食品等 8 4 3保健食品的功能卫生部公布的有关保健食品的功能范围包括 免疫调节 延缓衰老 改善记忆 减肥 抗突变 调节血脂 改善睡眠 润肠通便 美容 改善骨质疏松等24项 8 4 4保健食品的基料保健食品中真正起生理作用的成分称为生理活性成分 也称为保健食品的基料 已被公认的生理活性物质有以下9类 活性多糖 具有某些生物活性的多糖化合物 具有通肠利便 预防肥胖 糖尿病 消化系统疾病 预防肠癌 降低血液中的胆固醇 如麦麸 豆腐渣 花生壳粉等 活性油脂 不饱和脂肪酸 如亚油酸等 油脂替代品 磷脂和胆碱 功能性甜味剂 非胰岛素依赖性 低热性甜味剂 自由基清除剂 非酶类清除剂 如VC VE等 酶类清除剂 如超氧化物歧化酶SOD 过氧化氢酶等 肽与蛋白质 如降血压肽 促进钙吸收肽 大豆肽 免疫球蛋白 大豆蛋白等 维生素 包括维生素A B C D E等 微量活性元素 包括硒 锗 铬 铁 铜和锌等 乳酸菌 如双歧杆菌等 其它活性物质 如植物黄酮 多酚类化合物 皂苷等 8 4 5常见的营养品与保健品8 4 5 1水自来水 去离子水 蒸馏水 矿泉水 磁化水 纯净水 太空水 超纯水 富氧水 活性水8 4 5 2市售营养保健品概述 表8 6市场常见保健品一览表 8 4 5 3垃圾食品所谓垃圾食品是指经过炸 烤 烧等加工工艺使营养成分部分或完全丧失 或在加工过程中添加 生成对人体有害物质 以及低营养价值高热量的食品 世界卫生组织公布的十大垃圾食品包括 油炸类食品 腌制类食品 加工类肉食品 肉干 肉松 香肠 火腿等 饼干类食品 不包括低温烘烤和全麦饼干 汽水可乐类饮料 方便类食品 主要指方便面和膨化食品 罐头类食品 包括鱼肉类和水果类 话梅蜜饯果脯类食品 冷冻甜品类食品 冰淇淋 冰棒 雪糕等 烧烤类食品 8 5健康与长寿2005年全国工职人员体检统计结果 导致亚健康的原因 污染因素 水污染 空气污染 食品污染 精神因素 学习压力 就业压力 工作压力 生活压力 等 营养因素 饮食结构不合理 三餐搭配不当 偏食 等 垃圾食品过多 疲劳因素 生活无规律 劳逸结合不够 8 5 1衰老过程8 5 2地区平均寿命与人类的寿命极限寿命 成长期法则 自然寿命 5 6 成长期 由此推断 人类的自然寿命为100 120岁 理想状况下为120 150岁 8 5 3影响人体衰老的因素遗传因素 遗传基因是决定生物寿命与衰老过程的根本原因 长寿常具有家族史 某些疾病也常具有家族史 精神与性格因素 笑一笑十年少 愁一愁白了头 思想情绪与精神状况影响着机体的代谢和激素的分泌 不好的情绪和状态常导致代谢紊乱和身体疾病 营养因素 营养与衰老 营养与疾病之间存在着相关性 年龄因素 随着年龄的增长 免疫能力下降 内分泌失调 可加速衰老过程 工作与职业因素 合适的工作环境与劳动强度可延缓衰老 个人素质与生活习惯因素 其它因素 自然因素 社会制度 家庭关系 环境污染 经济状况 等等 8 5 4延缓衰老的化学物质8 5 4 1氧化剂 自由基与自由基清除剂在生命体中 氧化性物质尤其是自由基对生命体的伤害最大 生命体中的超氧自由基 O2 可以与蛋白质 脂肪 核酸反应 破坏这些物质的化学结构 干扰细胞功能或使细胞功能衰退 加速人体的衰老过程 自由基清除剂可分为两类 酶类清除剂 抗氧化酶 非酶类