第7章 基礎營養(yǎng)物質(zhì)

第7章基礎營養(yǎng)物質(zhì)糖類7.1蛋白質(zhì)7.2糖類主要由碳、氫、氧三種元素組成，由于絕大多數(shù)糖的化學式中氫、氧元素的個數(shù)比為2∶1，與水的組成一樣，所以人們習慣將其稱為碳水化合物，以通式Cm（H2O）n表示。但是后來隨著科學的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)許多糖類并不合乎上述通式，如鼠李糖（C6H12O5）；而有些物質(zhì)符合上述分子式但不是糖類，如甲醛（CH2O），所以碳水化合物這一名稱并不準確。從分子結構上看，糖類一般都含有多個烴基，包括多烴基醛和多烴基酮。另外，蔗糖、淀粉和纖維素等水解后也能生成葡萄糖、果糖等。所以糖類可以定義為多烴基醛或多烴基酮以及它們的脫水縮合物。7.1糖類7.1.1糖類的組成和分類根據(jù)能否水解及水解生成的產(chǎn)物，糖類化合物可以分為單糖、低聚糖和多糖。單糖是不能被水解的糖類，主要包括葡萄糖、果糖、核糖和脫氧核糖等；低聚糖是由2～10個單糖分子縮合而成的化合物，能水解生成單糖。按照水解后生成單糖的數(shù)目，低聚糖可分為雙糖、三糖和四糖等。麥芽糖、蔗糖和乳糖都是雙糖。多糖是由多個單糖分子縮合失水而成的化合物，能水解生成許多個單糖分子，主要包括淀粉、纖維素等。7.1.2葡萄糖果糖葡萄糖和果糖都是單糖，二者互為同分異構體。它們的分子式為C6H12O6。1．葡萄糖葡萄糖又稱為玉米葡糖、玉蜀黍糖，甚至簡稱為葡糖，是自然界分布最廣且最為重要的一種單糖。它是一種多羥基醛。純凈的葡萄糖為無色晶體，有甜味但甜味不如蔗糖，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。葡萄糖廣泛存在于生物體內(nèi)，如葡萄、無花果等甜果及蜂蜜中。葡萄糖分子中含有醛基，其結構簡式如下：

CH2OH―CHOH―CHOH―CHOH―CHOH―CHO跟其他醛一樣，葡萄糖具有還原性，能與銀氨溶液和新制的氫氧化銅溶液發(fā)生反應。因此，葡萄糖又稱為還原糖。淀粉等食用糖類在人體內(nèi)能轉化為葡萄糖。由于葡萄糖可以不經(jīng)消化而直接被人體吸收和利用，醫(yī)學上往往通過靜脈注射葡萄糖溶液的方法來迅速補充營養(yǎng)。葡萄糖在工業(yè)上廣泛用于制鏡業(yè)、糖果制造業(yè)和醫(yī)藥業(yè)等。2．果糖純凈的果糖為白色晶體，不易結晶，通常為黏稠性液體，易溶于水、乙醇和乙醚。果糖存在于蜂蜜和水果中，和葡萄糖結合構成日常食用的蔗糖。果糖是最甜的單糖，具有供給熱能、補充體液及營養(yǎng)全身的作用。果糖的結構簡式為：果糖是一種多烴基酮，分子中有酮基，沒有醛基，但在堿性條件下可以轉變成醛基，具有還原性，能夠發(fā)生銀鏡反應。7.1.3蔗糖麥芽糖蔗糖和麥芽糖都是雙糖，二者互為同分異構體，它們的分子式為C12H22O11。1．蔗糖蔗糖為白色晶體，易溶于水，有甜味。蔗糖分子是由1分子葡萄糖和1分子果糖脫水形成的。蔗糖是光合作用的主要產(chǎn)物，廣泛分布于植物體內(nèi)，特別是甜菜、甘蔗和水果中含量極高。我們平時食用的白糖、紅糖的主要成分都是蔗糖。蔗糖分子中不含有醛基，沒有還原性，不能發(fā)生銀鏡反應，但其水解后生成葡萄糖和果糖，水解產(chǎn)物能發(fā)生銀鏡反應。蔗糖是重要的食品調(diào)味劑，醫(yī)藥上常用其制造糖漿。2．麥芽糖7.1.4淀粉

纖維素淀粉和纖維素是最重要的多糖，它們的通式都是（C6H10O5）n，但分子中所含單糖單元的數(shù)目不同，結構也不相同。1．淀粉淀粉是綠色植物進行光合作用的產(chǎn)物，是人類的主要食物。各類植物中的淀粉含量都較高主要貯存在種子和塊莖中。例如，大米中含淀粉62%～86%，麥子中含淀粉57%～75%，馬鈴薯中含淀粉9%～20%。淀粉是食物的重要組成部分。我們在咀嚼米飯或饅頭時會感到有些甜味，是因為唾液中的淀粉酶將淀粉水解成了雙糖——麥芽糖。淀粉是白色、無味的粉末狀物質(zhì)，不溶于冷水，也不溶于一般有機溶劑，性質(zhì)比較穩(wěn)定。在適當溫度下（各種來源的淀粉所需溫度不同，一般為60～80℃），淀粉顆粒會在水中膨脹分裂，有一部分淀粉溶解在水里，另一部分懸浮在水中，形成膠狀淀粉糊，這一過程稱為糊化。糊化是淀粉食品加熱烹制時的基本變化，也就是食物由生到熟的過程。淀粉中含有幾百到幾千個單糖單元，其相對分子質(zhì)量很大，從幾萬到幾十萬，屬于天然有機高分子化合物。淀粉是非還原性糖，但在催化劑（酸或酶）作用下容易發(fā)生水解，水解的最終產(chǎn)物是葡萄糖。實驗通過實驗可以看到，淀粉溶液和馬鈴薯片上與碘液接觸的地方都呈現(xiàn)藍色，這說明淀粉和碘發(fā)生了反應?；瘜W上常用該反應來檢驗淀粉，或用淀粉檢驗碘的存在。淀粉除食用外，工業(yè)上常用于生產(chǎn)糊精、麥芽糖、葡萄糖和酒精等。在試管中加入少量新制的淀粉溶液，然后向該試管中滴入幾滴稀碘液，觀察現(xiàn)象。再在切開的馬鈴薯上滴1滴碘液，觀察現(xiàn)象。2．纖維素纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50%以上，不溶于水及一般的有機溶劑。它存在于一切植物體內(nèi)，是植物細胞壁的主要成分。棉花的纖維素含量接近100%，為天然的最純纖維素來源；一般木材中，纖維素占40%～50%，還有10%～30%的半纖維素和20%～30%的木質(zhì)素；蔬菜中也含有較多的纖維素。纖維素是白色、無味且具有纖維狀結構的物質(zhì)，不溶于水，也不溶于一般的有機溶劑，性質(zhì)比較穩(wěn)定。纖維素是由多個葡萄糖單元連接而成的沒有分支的長鏈分子，分子式為（C6H10O5）n，相對分子質(zhì)量約為幾十萬至幾百萬，也是一種天然有機高分子化合物。纖維素雖可以發(fā)生水解，但比淀粉要困難得多；所以纖維素雖由葡萄糖單元組成，但不能作為營養(yǎng)物質(zhì)被吸收。相對于其他糖類，纖維素可以大量食用，雖然它在人體內(nèi)無法水解，但有助于消化，刺激腸道蠕動和消化液分泌，有助于食物的消化和排泄。纖維素的用途非常廣泛，棉麻纖維大量用于紡織工業(yè)；一些富含纖維素的物質(zhì)，如木材、稻草、麥稈、蘆葦和甘蔗渣等都可用來造紙。此外，纖維素還可用于制造纖維素硝酸酯、纖維素乙酸酯和黏膠纖維。

7.2蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是一切生命的物質(zhì)基礎，是機體細胞的重要組成部分，是人體組織更新和修補的主要原料。人體的每個組織：毛發(fā)、皮膚、肌肉、骨骼、內(nèi)臟、大腦、血液、神經(jīng)和內(nèi)分泌等系統(tǒng)都是由蛋白質(zhì)構成的。植物體中的葉綠素、根莖、種子和果實等也含有一定量的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)與生命及各種形式的生命活動緊密聯(lián)系在一起，機體中的每一個細胞和所有重要組成部分都有其參與，可以說，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。蛋白質(zhì)是一種非常復雜的有機化合物，主要由碳、氫、氧和氮等元素組成，有些蛋白質(zhì)中還含有硫、磷、鐵、銅、錳、鋅和碘等元素，其中氮元素是蛋白質(zhì)的特征元素。各種蛋白質(zhì)的含氮量都差不多，一般為15%～17%（質(zhì)量分數(shù)），平均為16%。蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量很大，從幾萬到幾千萬，因此，蛋白質(zhì)屬于天然有機高分子化合物。蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下能夠發(fā)生水解，最終產(chǎn)物為α-氨基酸?？梢哉f，氨基酸是組成蛋白質(zhì)分子的基本單位。一般的氨基酸，則是指構成蛋白質(zhì)的結構單位。在生物界，構成天然蛋白質(zhì)的氨基酸具有其特定的結構特點，即其氨基直接連接在α-碳原子上，這種氨基酸被稱為α-氨基酸。在自然界中共有300多種氨基酸，其中α-氨基酸約21種。α-氨基酸的結構通式可表示為：氨基酸是無色晶體，熔點極高，一般在200℃以上。不同的氨基酸味道不同，有的無味，有的味甜，有的味苦。谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶于有機溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。7.2.1氨基酸1．氨基酸的命名氨基酸的系統(tǒng)命名法與烴基酸一樣，但天然氨基酸常根據(jù)其來源或性質(zhì)命名。例如，天冬氨酸和谷氨