大学化学食品化学基础课件.ppt
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1、第8章 食品与营养化学Chapter 8 Food & 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;人体的化学组成;8.1.2 糖、脂、蛋白质的代谢糖、脂、蛋白质的代谢8.2 营养物质分论8.2.1 水;水;8.2.2 蛋白质与氨基酸;蛋白质与氨基酸;8.2.3 脂肪;脂肪; 8.2.4 糖类;糖类; 8.2.5 维生素;维生素; 8.2.6 矿物质;矿物质; 8.2.7 营养素之间的协同关营养素之间的协同关系系8.3 常见食品的营养成分8.3.1 科学的营养观;科学的营养观;8.3.2 常见食品的营养成分;常见食品的营养成分;8.3.3 营营养不良与营养
2、过剩养不良与营养过剩8.4 食品添加剂8.4.1 食品添加剂的定义食品添加剂的定义; 8.4.2 食品添加剂的分类食品添加剂的分类; 8.4.3 常常用食品添加剂;用食品添加剂;8.4.4 食品加工中的滥用化学品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;保健食品的定义;8.5.2 保健食品的分类;保健食品的分类;8.5.3 保健保健食品的功能;食品的功能;8.5.4 保健食品的基料保健食品的基料8.6 健康与长寿8.6.1 关于衰老的概念;关于衰老的概念; 8.6.2 延缓衰老的化学物质;延缓衰老的化学物质;8.6.3 营养与减肥营养与减肥复习:第复习:第14章章预
3、习:第预习:第15章章习题:习题:14.1; 14.8;14.13; 14.188.1 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 人的消化系统元素元素HOCNCaPKSClNa MgW%962 18 2.521.0 0.35 0.14 0.16 0.10 0.06N%63 25 9.5 1.4 0.31 0.22 0.06 0.05 0.03 0.03 0.01化合物化合物水水蛋白质蛋白质脂类脂类无机盐无机盐糖类糖类含量含量(%)61.617.013.86.11.5图8.1 人的消化系统8.1.
4、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。中的淀粉酶开始降解淀粉)、吞咽。胃:膨胀能力很强的胃:膨胀能力很强的J型消化器官。胃每天分泌约型消化器官。胃每天分泌约2L分泌分泌物,分泌物中含盐酸、胃蛋白酶等。酶和激素在酸性条物,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。件下被激活,蛋白质中的部分肽键被水解。小肠:总长约小肠:总长约5.5m,分十二指肠、空肠和回肠三部分。,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
5、膜表面上拥有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(大量的微绒毛因而拥有很大的吸收面积(200400m2),),正常情况下有正常情况下有90%95%的营养在小肠内被吸收。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。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。胆汁中含有大量之一是分泌胆汁,然后储存
6、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。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和和B12;对有害化合物的解毒、产生血浆蛋白;对有害化合物的解毒、产生血浆蛋白;等。等。大肠:大肠总长约大肠:大肠总长约1.5m,分盲肠、结肠和直肠三部分。,分盲肠、结肠和直肠三部分。食物在小肠中停留时间为食物在小肠中停留时间为3090min,在大肠中的停留时,在大肠中的停留时间为间为17d。大肠的作用包括吸收水分和排便。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.
7、1 糖代谢CO2+H2O+E肝糖原肝糖原肌糖原肌糖原脂肪脂肪淀粉酶淀粉酶消化消化, 水解水解葡萄糖葡萄糖 糖类糖类8.1.2.2 脂代谢8.1.2.3 蛋白质代谢脂类脂类甘油甘油脂肪酸脂肪酸消化消化分解分解(氧化、分解氧化、分解)CO2+H2O+E(转变转变)肝糖原、肌糖原肝糖原、肌糖原(合成合成)脂肪脂肪(合成合成)组织、蛋白质、酶、激素,等组织、蛋白质、酶、激素,等(转氨酶转氨酶)合成新的氨基酸合成新的氨基酸(非必须氨基酸非必须氨基酸)(直接吸收直接吸收)必须氨基酸必须氨基酸 (8种种):赖:赖,色色,苯丙苯丙,亮亮,异亮异亮,苏苏,缬缬,蛋蛋非必须氨基酸(其它非必须氨基酸(其它12种)种
8、)消化消化分解分解氨基酸氨基酸无氮部分无氮部分(合成合成)糖类、脂肪糖类、脂肪(氧化、分解氧化、分解)CO2+H2O+E含氮部分含氮部分尿素尿素脱氨基脱氨基蛋白质蛋白质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的能量是由ATP提供的。提供的。三磷酸腺苷(三磷酸腺苷(Adenosine triphos
9、phate,ATP)是各种细胞)是各种细胞内普遍存在的高能磷酸化合物。内普遍存在的高能磷酸化合物。能量转化反应式为: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。生素和矿物质。8.2.1 水水占人体重量的水占人体重量的60%以上,血液中含水约以上,血液中含水约80%。人体缺。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。即有生命危险。在在1atm下
10、,水的凝固点为下,水的凝固点为0,沸点较高,为,沸点较高,为100;4时水的密度最大。水的密度近似为时水的密度最大。水的密度近似为d=1.00g/cm3;水具有很高的热容,为水具有很高的热容,为4.184J/gK,对环境具缓冲作用。,对环境具缓冲作用。水的主要生理功能是:水的主要生理功能是:细胞和体液的主要成分;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;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;保持和调节体温;作为体腔、关节和肌肉的润滑剂。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占人体重量的15%以上,位居第二,是生命的
11、基础;以上,位居第二,是生命的基础;生理功能主要包括: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;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;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:给机体提供能量:E=17 kJ/g。人体必须氨基酸(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:人体脂肪约占构成机体组织:人体脂肪约占14%,脑髓和神经组织含磷,脑髓和神经组织含磷脂和糖脂,脂和糖脂,细胞膜细胞膜由磷脂、糖脂和固醇组成;由磷脂、糖脂和固醇组成;促进脂溶性维生素(促进脂溶性维生素(
12、A、D、E、K,等)的吸收;,等)的吸收;保护机体(保温、保护内脏器官)、滋润皮肤;保护机体(保温、保护内脏器官)、滋润皮肤;为机体提供能量为机体提供能量 (E=38kJ/g); 过多的摄入会使人发胖;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。增加饱腹感,能改变食品感官和性状。8.2.3.2 脂的结构与性质醇醇+酸酸酯:酯:C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O油脂在化学上称为油脂在化学上称为甘油三酸酯甘油三酸酯CH2CHOCH2OOCCCR1R2R3OOOCH2CHOHOHCH2OHR1COOHR2COOHR3COOH+ 3 H2O+油脂的性质由油脂
13、的性质由R1, R2 和和 R3 决定;天然油脂是决定;天然油脂是 R=C4C26 ( 均为偶数均为偶数) 的混合物。的混合物。在室温下,对饱和脂肪酸,当在室温下,对饱和脂肪酸,当2碳原子数碳原子数10时为固态。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,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。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。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
14、加工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,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,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。二十二碳酸称为
15、山榆酸,等。在不饱和脂肪酸中,在不饱和脂肪酸中,9-十六碳烯酸又称为棕榈油酸;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,十八碳烯酸又称为油酸或红油,9,12-十八碳二烯酸又称十八碳二烯酸又称为亚油酸,为亚油酸,9,12,15十八碳三烯酸又称为亚麻酸,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;二十碳四烯酸又称为花生四烯酸;5,8,11,14,17-二二十碳五烯酸十碳五烯酸 (EPA)、二十二碳五烯酸、二十二碳五烯酸 (DPA)、4,7,10,13, 16,19-二十二碳六烯酸二十二碳六烯酸 (DHA) 等主要存在于鱼油、海豹等主要存在于鱼油、海
16、豹油等海洋动物中。油等海洋动物中。表8.5a 常见油脂的组成一览(w%)名称名称饱和脂肪酸饱和脂肪酸一烯酸一烯酸二烯酸二烯酸肉豆蔻酸肉豆蔻酸 棕榈油酸棕榈油酸 硬脂酸硬脂酸其它其它油酸油酸其它其它亚油酸亚油酸牛油牛油272630172443456(C16)14猪油猪油13242812181(C20)42483(C16)69羊油羊油2524252931 363924鲸油鲸油 8122517(C16)20花生油花生油67561656612223菜子油菜子油421953(C2022)14豆油豆油611425324951芝麻油芝麻油744(C20)4635橄榄油橄榄油92834椰子油椰子油172249
17、1550(C12)22012.58.2.3.3 必须脂肪酸 (essential fatty acid, EFA) 必须脂肪酸是指机体本身不能合成、又是机体活动必需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。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。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)7COOH C18:3 CH3 (CH2CH=CH)3(CH2)7COOH C20:4CH3(CH2)3(
18、CH2CH=CH)4(CH2)3COOH亚油酸的生理意义:亚油酸的生理意义: 是组织、细胞的组成成分;是组织、细胞的组成成分; 参参与磷脂的合成;与磷脂的合成; 可保护皮肤免受射线伤害;可保护皮肤免受射线伤害; 可降低可降低血液中胆固醇、防止动脉粥样硬化、降低血小板的黏附血液中胆固醇、防止动脉粥样硬化、降低血小板的黏附性。性。亚油酸缺乏症:亚油酸缺乏症:引起不孕或哺乳困难;引起不孕或哺乳困难;人体抵抗力人体抵抗力下降;下降;生长速度减慢;生长速度减慢;易发皮炎。易发皮炎。8.2.3.4 磷脂卵磷脂卵磷脂 (胆碱磷酸甘油脂胆碱磷酸甘油脂):占人体总磷脂的一半左右,:占人体总磷脂的一半左右,是肝脏
19、合成脂蛋白的原料。当卵磷脂相对不足时易发生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。脂肪肝。脑磷脂:与卵磷脂结构相近,与卵磷脂密切相关。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。分。参与神经的信息传递过程。CH2CHCH2OOOCCPR1R2OOOOOCH2CH2N+H3CH2CHCH2OOOCCPR1R2OOOOOCH2CH2N+(CH3)3卵磷脂卵磷脂脑磷脂脑磷脂8.2.3.5 胆固醇人体中胆固醇的含量约为人体中胆固醇的含量约为0.2%,主要来源于动物
20、性食物;,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;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;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。代谢紊乱等心脑血管疾病。HOCH3CH3CH(CH2)3CHCH3CH3CH38.2.4 糖类8.2.4.1 糖的分类单糖单糖双糖双糖多糖多糖五碳糖或戊糖:核糖、木糖五碳糖或戊糖:核糖、木糖六碳糖或己糖:葡萄糖、果糖、半
21、乳糖六碳糖或己糖:葡萄糖、果糖、半乳糖蔗糖蔗糖 (葡萄糖葡萄糖+果糖果糖)麦芽糖麦芽糖 (葡萄糖葡萄糖+葡萄糖葡萄糖)可消化多糖:淀粉、糖原可消化多糖:淀粉、糖原乳糖(葡萄糖乳糖(葡萄糖+半乳糖)半乳糖)不可消化多糖:纤维素、果胶不可消化多糖: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糖型;大脑、骨髓、肺组织、红细胞等完全依靠葡萄糖来供能。来供能
22、。果糖:存在于水果、蜂蜜中,甜度高(是蔗糖的果糖:存在于水果、蜂蜜中,甜度高(是蔗糖的1.71.7倍),倍),代谢不需胰岛素。故糖尿病人可适量食用果糖。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。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(牛奶中含乳糖:乳糖是哺乳动物乳汁的主要成分(牛奶中含5%5%,人乳中含人乳中含7%7%),乳糖能促进人体对
23、钙的吸收。),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。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。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。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
24、体、激素和酶的组成成分;核糖是是某些抗体、激素和酶的组成成分;核糖是RNA、DNA的的组成成分;糖脂是细胞膜和神经组织的组成成分。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,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。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,
25、进而导致酮症酸中毒。而糖的充分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。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。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。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的生
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