第7章 基础营养物质

第7章基础营养物质糖类7.1蛋白质7.2糖类主要由碳、氢、氧三种元素组成，由于绝大多数糖的化学式中氢、氧元素的个数比为2∶1，与水的组成一样，所以人们习惯将其称为碳水化合物，以通式Cm（H2O）n表示。但是后来随着科学的发展，人们发现许多糖类并不合乎上述通式，如鼠李糖（C6H12O5）；而有些物质符合上述分子式但不是糖类，如甲醛（CH2O），所以碳水化合物这一名称并不准确。从分子结构上看，糖类一般都含有多个烃基，包括多烃基醛和多烃基酮。另外，蔗糖、淀粉和纤维素等水解后也能生成葡萄糖、果糖等。所以糖类可以定义为多烃基醛或多烃基酮以及它们的脱水缩合物。7.1糖类7.1.1糖类的组成和分类根据能否水解及水解生成的产物，糖类化合物可以分为单糖、低聚糖和多糖。单糖是不能被水解的糖类，主要包括葡萄糖、果糖、核糖和脱氧核糖等；低聚糖是由2～10个单糖分子缩合而成的化合物，能水解生成单糖。按照水解后生成单糖的数目，低聚糖可分为双糖、三糖和四糖等。麦芽糖、蔗糖和乳糖都是双糖。多糖是由多个单糖分子缩合失水而成的化合物，能水解生成许多个单糖分子，主要包括淀粉、纤维素等。7.1.2葡萄糖果糖葡萄糖和果糖都是单糖，二者互为同分异构体。它们的分子式为C6H12O6。1．葡萄糖葡萄糖又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖，甚至简称为葡糖，是自然界分布最广且最为重要的一种单糖。它是一种多羟基醛。纯净的葡萄糖为无色晶体，有甜味但甜味不如蔗糖，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。葡萄糖广泛存在于生物体内，如葡萄、无花果等甜果及蜂蜜中。葡萄糖分子中含有醛基，其结构简式如下：

CH2OH―CHOH―CHOH―CHOH―CHOH―CHO跟其他醛一样，葡萄糖具有还原性，能与银氨溶液和新制的氢氧化铜溶液发生反应。因此，葡萄糖又称为还原糖。淀粉等食用糖类在人体内能转化为葡萄糖。由于葡萄糖可以不经消化而直接被人体吸收和利用，医学上往往通过静脉注射葡萄糖溶液的方法来迅速补充营养。葡萄糖在工业上广泛用于制镜业、糖果制造业和医药业等。2．果糖纯净的果糖为白色晶体，不易结晶，通常为黏稠性液体，易溶于水、乙醇和乙醚。果糖存在于蜂蜜和水果中，和葡萄糖结合构成日常食用的蔗糖。果糖是最甜的单糖，具有供给热能、补充体液及营养全身的作用。果糖的结构简式为：果糖是一种多烃基酮，分子中有酮基，没有醛基，但在碱性条件下可以转变成醛基，具有还原性，能够发生银镜反应。7.1.3蔗糖麦芽糖蔗糖和麦芽糖都是双糖，二者互为同分异构体，它们的分子式为C12H22O11。1．蔗糖蔗糖为白色晶体，易溶于水，有甜味。蔗糖分子是由1分子葡萄糖和1分子果糖脱水形成的。蔗糖是光合作用的主要产物，广泛分布于植物体内，特别是甜菜、甘蔗和水果中含量极高。我们平时食用的白糖、红糖的主要成分都是蔗糖。蔗糖分子中不含有醛基，没有还原性，不能发生银镜反应，但其水解后生成葡萄糖和果糖，水解产物能发生银镜反应。蔗糖是重要的食品调味剂，医药上常用其制造糖浆。2．麦芽糖7.1.4淀粉

纤维素淀粉和纤维素是最重要的多糖，它们的通式都是（C6H10O5）n，但分子中所含单糖单元的数目不同，结构也不相同。1．淀粉淀粉是绿色植物进行光合作用的产物，是人类的主要食物。各类植物中的淀粉含量都较高主要贮存在种子和块茎中。例如，大米中含淀粉62%～86%，麦子中含淀粉57%～75%，马铃薯中含淀粉9%～20%。淀粉是食物的重要组成部分。我们在咀嚼米饭或馒头时会感到有些甜味，是因为唾液中的淀粉酶将淀粉水解成了双糖——麦芽糖。淀粉是白色、无味的粉末状物质，不溶于冷水，也不溶于一般有机溶剂，性质比较稳定。在适当温度下（各种来源的淀粉所需温度不同，一般为60～80℃），淀粉颗粒会在水中膨胀分裂，有一部分淀粉溶解在水里，另一部分悬浮在水中，形成胶状淀粉糊，这一过程称为糊化。糊化是淀粉食品加热烹制时的基本变化，也就是食物由生到熟的过程。淀粉中含有几百到几千个单糖单元，其相对分子质量很大，从几万到几十万，属于天然有机高分子化合物。淀粉是非还原性糖，但在催化剂（酸或酶）作用下容易发生水解，水解的最终产物是葡萄糖。实验通过实验可以看到，淀粉溶液和马铃薯片上与碘液接触的地方都呈现蓝色，这说明淀粉和碘发生了反应。化学上常用该反应来检验淀粉，或用淀粉检验碘的存在。淀粉除食用外，工业上常用于生产糊精、麦芽糖、葡萄糖和酒精等。在试管中加入少量新制的淀粉溶液，然后向该试管中滴入几滴稀碘液，观察现象。再在切开的马铃薯上滴1滴碘液，观察现象。2．纤维素纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上，不溶于水及一般的有机溶剂。它存在于一切植物体内，是植物细胞壁的主要成分。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源；一般木材中，纤维素占40%～50%，还有10%～30%的半纤维素和20%～30%的木质素；蔬菜中也含有较多的纤维素。纤维素是白色、无味且具有纤维状结构的物质，不溶于水，也不溶于一般的有机溶剂，性质比较稳定。纤维素是由多个葡萄糖单元连接而成的没有分支的长链分子，分子式为（C6H10O5）n，相对分子质量约为几十万至几百万，也是一种天然有机高分子化合物。纤维素虽可以发生水解，但比淀粉要困难得多；所以纤维素虽由葡萄糖单元组成，但不能作为营养物质被吸收。相对于其他糖类，纤维素可以大量食用，虽然它在人体内无法水解，但有助于消化，刺激肠道蠕动和消化液分泌，有助于食物的消化和排泄。纤维素的用途非常广泛，棉麻纤维大量用于纺织工业；一些富含纤维素的物质，如木材、稻草、麦秆、芦苇和甘蔗渣等都可用来造纸。此外，纤维素还可用于制造纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯和黏胶纤维。

7.2蛋白质蛋白质是一切生命的物质基础，是机体细胞的重要组成部分，是人体组织更新和修补的主要原料。人体的每个组织：毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经和内分泌等系统都是由蛋白质构成的。植物体中的叶绿素、根茎、种子和果实等也含有一定量的蛋白质。蛋白质与生命及各种形式的生命活动紧密联系在一起，机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有其参与，可以说，没有蛋白质就没有生命。蛋白质是一种非常复杂的有机化合物，主要由碳、氢、氧和氮等元素组成，有些蛋白质中还含有硫、磷、铁、铜、锰、锌和碘等元素，其中氮元素是蛋白质的特征元素。各种蛋白质的含氮量都差不多，一般为15%～17%（质量分数），平均为16%。蛋白质的相对分子质量很大，从几万到几千万，因此，蛋白质属于天然有机高分子化合物。蛋白质在酸、碱或酶的作用下能够发生水解，最终产物为α-氨基酸。可以说，氨基酸是组成蛋白质分子的基本单位。一般的氨基酸，则是指构成蛋白质的结构单位。在生物界，构成天然蛋白质的氨基酸具有其特定的结构特点，即其氨基直接连接在α-碳原子上，这种氨基酸被称为α-氨基酸。在自然界中共有300多种氨基酸，其中α-氨基酸约21种。α-氨基酸的结构通式可表示为：氨基酸是无色晶体，熔点极高，一般在200℃以上。不同的氨基酸味道不同，有的无味，有的味甜，有的味苦。谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。7.2.1氨基酸1．氨基酸的命名氨基酸的系统命名法与烃基酸一样，但天然氨基酸常根据其来源或性质命名。例如，天冬氨酸和谷氨