7-4基本营养物质(讲)(人教版2019必修第二册)(原卷版)

第4节基本营养物质生命活动需要一系列复杂的化学过程来维持，食物中的营养物质是这些过程的物质和能量基础。我们已经知道，营养物质主要包括糖类、蛋白质、油脂（脂肪）、维生素、无机盐和水。除了水，人们每天摄入量较大的是糖类、蛋白质和油脂这三类有机物，它们既是人体必须的基本营养物质，也是食品工业的重要原料。知识点1、糖类糖类定义：糖类是多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。糖类组成:由___________三种元素组成。人们最初发现的这一类化合物的化学组成大多符合Cn(H2O)m的通式，因此糖类也被称为碳水化合物。(n、m可以相同，也可以不同，有的糖类不符合通式，如鼠李糖的分子式为C6H12O5。有些有机化合物的分子中氢氧原子个数之比恰好是2∶1,如甲醛(CH2O)、乙酸(C2H4O2)，但不是糖类。)分类及用途糖类根据其__________以及___________来分类。类别单糖低聚糖(以双糖为例)多糖特点不能再水解成更小的糖分子1mol双糖能水解成2mol单糖1mol多糖能水解成nmol(n>10)单糖化学式C6H12O6C12H22O11(C6H10O5)n常见物质葡萄糖、果糖蔗糖、麦芽糖淀粉、纤维素用途可用于制造药品、糖果等可用作甜味剂淀粉可用于制造葡萄糖和酒精;纤维素可用于制造无烟火药、电影胶片的片基、纸张等是否为同分异构体葡萄糖和果糖分子式相同，但它们结构却不同，互为同分异构体。蔗糖和乳糖也是相同。但淀粉和纤维素，由于分子式中n的值不确定，所以它们不是同分异构体。【归纳提升】单糖的分类：①按照分子中所含__________的多少，单糖可以分为丙糖、丁糖、戊糖（如核糖、脱氧核糖）和己糖（如葡萄糖、半乳糖、果糖）等；②按照与羰基连接的_________________________的情况不同，单糖又可以分为醛糖和酮糖，最简单的醛糖是甘油醛，典型的醛糖是葡萄糖。4.单糖的性质及应用葡萄糖是广泛存在于水果中的一种“还原性糖”，所以具有还原性。【实验7-7】（1）在试管中加入2mL10％NaOH溶液，滴加5滴5％CuSO4溶液，得到新制的Cu(OH)2。再加入2mL10％葡萄糖溶液，加热，观察现象。（2）在洁净的试管中加入1mL2％AgNO3溶液，然后一边振荡试管，一边逐滴加入2％氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解为止，得到银氨溶液[Ag(NH3)2OH氢氧化二氨合银]。再加入1mL10％葡萄糖溶液，振荡，然后放在水浴中加热。观察现象。实验现象：（1）葡糖糖溶液与新制氢氧化铜反应，生成砖红色沉淀；（2）与银氨溶液反应时，生成银，在试管内壁形成光亮的银镜。 葡萄糖与氢氧化铜反应 葡萄糖与银氨溶液反应（银镜反应）反应方程式：葡萄糖与氢氧化铜反应：CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2→CH2OH(CHOH)4COOH＋Cu2O↓＋2H2O葡萄糖与银氨溶液反应：CH2OH(CHOH)4CHO＋2Ag(NH3)2OH→H2O＋2Ag↓＋3NH3↑＋CH2OH(CHOH)4COONH4两个实验均可说明葡萄糖具有还原性，都可以用来检验葡萄糖，也能证明有机物分子中含有醛基（—CHO）。【知识归纳】（1）葡萄糖和果糖的分子组成和结构分子式最简式结构简式官能团葡萄糖C6H12O6CH2OCH2OH(CHOH)4CHO—OH、—CHO果糖C6H12O6CH2OHOCH2(CHOH)3COCH2OH—OH、（2）葡萄糖的结构特点①与果糖分子式相同，但结构_________，两者互为同分异构体。②属于多羟基醛，官能团有_________________，既有________的性质，又有______的性质。（3）化学性质a.氧化反应①生理氧化：C6H12O6(s)+6O2(g)eq\o(,\s\up7(酶))6CO2(g)+6H2O(l)。②银镜反应：CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OHeq\o(,\s\up7(△))CH2OH(CHOH)4COONH4(葡萄糖酸铵)+2Ag↓+3NH3+H2O③与新制Cu(OH)2悬浊液反应应用:这一反应可用于尿糖的检测。CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2eq\o(,\s\up7(△))CH2OH(CHOH)4COOH(葡萄糖酸)+Cu2O↓+2H2O④葡萄糖也能被KMnO4(H+)溶液氧化。b.加成反应CH2OH(CHOH)4CHO+H2eq\o(,\s\up7(△))CH2OH(CHOH)4CH2OH（己六醇）c.酯化反应：分子中含有醇羟基，可与羧酸发生酯化反应。d.发酵反应：C6H12O6eq\o(,\s\up7(酒化酶))2CH3CH2OH+2CO2↑。5.低聚糖的性质及应用(1)低聚糖a.概念：通常把由不到_________单糖缩合形成的糖类化合物称为低聚糖，低聚糖彻底水解后将得到__________。b.二糖：①二糖由_________单糖分子之间脱去_____________形成。②常见的二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖互为同分异构体，分子式都为C12H22O11。(2)低聚糖的性质a.水解反应：①蔗糖在硫酸催化作用下水解生成葡萄糖和果糖。C12H22O11+H2Oeq\o(,\s\up7(硫酸),\s\do5(△))C6H12O6+C6H12O6蔗糖葡萄糖果糖②麦芽糖、纤维二糖水解后都只得到葡萄糖，乳糖水解后则得到半乳糖和葡萄糖。b.麦芽糖、乳糖、纤维二糖能发生银镜反应和与新制氢氧化铜悬浊液反应。6.淀粉和纤维素的性质及应用【实验7-8】（1）回忆生物中学习的检验淀粉的方法。将碘溶液滴到一片馒头或土豆上，观察现象。（2）在试管中加入0.5g淀粉和4mL2mol/LH2SO4溶液，加热。待溶液冷却后向其加入NaOH溶液，将溶液调至碱性，再加入少量新制氢氧化铜，加热。观察现象。实验现象：①碘溶液与淀粉变蓝；②加入新制氢氧化铜后，出现砖红色沉淀。实验说明：①碘与淀粉能生成蓝色物质；②淀粉在稀硫酸作用下水解生成葡萄糖。蔗糖、淀粉、纤维素等在稀酸的催化下能发生水解反应，最终生产单糖。工业上一般利用淀粉水解的方法生产葡萄糖。摄入人体内的淀粉在淀粉酶的催化作用下也可以发生逐步水解，最终生产葡萄糖。葡萄糖在人体内代谢的化学方程式：C6H12O6+9O2→6CO2+6H2O。淀粉水解程度的判断（1）实验原理用银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液和碘水来检验淀粉在水溶液中是否发生了水解及水解是否已进行完全。①水解产物中葡萄糖的检验：欲要检验糖类水解产物中的葡萄糖，必须先加入_________溶液中和其中的酸，再加入银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液进行检验。②水解产物中淀粉的检验：取水解液加入碘水，不能取中和液进行检验。（2）实验步骤淀粉溶液eq\o(,\s\up7(硫酸),\s\do5(△))水解液eq\o(,\s\up7(NaOH溶液))中和液eq\o(,\s\up7(新制氢氧化铜悬浊液),\s\do5(△))现象A碘水现象B（3）实验现象及结论现象A现象B结论①未出现砖红色沉淀溶液变蓝色淀粉尚未水解②出现砖红色沉淀溶液变蓝色淀粉部分水解③出现砖红色沉淀溶液不变蓝色淀粉完全水解（4）淀粉水解程度的检验注意事项①检验水解产物时,首先要加入NaOH溶液中和H2SO4后再进行实验,否则新制氢氧化铜悬浊液会与硫酸反应而无法得到正确的结论。②要验证混合液中是否还有淀粉应直接取水解后的混合液加碘水,而不能在加入NaOH溶液后再加碘水,否则因碘与NaOH反应而不能得到正确的结论。③淀粉在酸性条件下水解,酸仅仅起到催化剂的作用,故水解后是葡萄糖和酸的混合液体,而在使用新制的氢氧化铜悬浊液来检验葡萄糖时,必须是在碱性环境下进行,故水解后的产物应先用碱中和酸至溶液显碱性后再检验。【知识总结】(1)淀粉和纤维素的组成淀粉和纤维素组成都可以用___________表示。都是高分子化合物，二者______同分异构体。(2)化学性质a.水解反应淀粉在淀粉酶催化下水解生成_______，在酸催化下水解则生成_____________。纤维素完全水解得到葡萄糖。化学方程式为：(C6H10O5)n+nH2Oeq\o(,\s\up7(硫酸),\s\do5(△))nC6H12O6纤维素葡萄糖b.纤维素的硝化纤维素在一定条件下可与浓硝酸发生酯化反应得到纤维素硝酸酯(俗称硝化纤维)，化学方程式为：+3nHNO3+3nH2O(3)淀粉和纤维素的存在及用途a.属于天然高分子化合物,是构成植物细胞壁的基本成分。一切植物都含纤维素。人体不能消化纤维素。淀粉属于天然高分子化合物,主要存在于植物的________或块根里,淀粉在酸或酶的催化作用下可以逐步水解,最终生成_________。淀粉是植物贮存能量的主要形式。b.人类对纤维素利用历史悠久，其中造纸术是杰出代表。c.硝化纤维是一种烈性炸药，醋酸纤维用于生产电影胶片片基，黏胶纤维用于生产人造丝或人造棉。d.在常温下,淀粉遇碘变蓝,可用于检验食物中是否含有淀粉。纤维素在一定条件下水解能生成葡萄糖。【跟踪练习】1．下列关于糖类的说法中，正确的是()①糖类物质中只含有C、H、O三种元素②糖类都能发生水解反应③淀粉和纤维素分子式均为(C6H10O5)n，两者互为同分异构体④淀粉遇加碘盐变蓝色⑤麦芽糖及其水解产物均能发生银镜反应⑥淀粉和纤维素在人体内被水解为葡萄糖，是重要的营养物质⑦麦芽糖和蔗糖互为同分异构体，二者水解产物相同⑧葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇A．①②③ B．①④⑥ C．①⑤⑧ D．⑤⑦⑧2..糖原[(C6H10O5)n]是一种相对分子质量比淀粉更大的多糖,主要存在于肝脏和肌肉中,所以又叫动物淀粉和肝糖。下列关于糖原的叙述正确的是()A.糖原与淀粉、纤维素互为同分异构体B.糖原与淀粉、纤维素互为同系物C.糖原水解的最终产物是葡萄糖D.糖原具有还原性,能发生银镜反应3.(2021·江西新余检测)核糖是合成核酸的重要原料，其结构简式为HOCH2(CHOH)3CHO，下列关于核糖的叙述中，不正确的是()A.与葡萄糖既不是同系物也不是同分异构体B.可以与银氨溶液作用形成银镜C.1mol核糖最多可以和4mol乙酸发生酯化反应D.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色4.(2021·河北石家庄期末)葡萄糖和淀粉是两种重要的糖类物质,下列方法无法鉴别二者水溶液的是()A.光束分别通过两溶液B.分别向两溶液中滴加碘水C.分别向两溶液中滴加NaOH溶液D.分别向两溶液中滴加银氨溶液并水浴加热知识点2、蛋白质 【实验】3（1）向鸡蛋清溶液中加入几滴氯化钠溶液，观察现象。再加入蒸馏水，振荡试管，观察现象；（2）向鸡蛋清溶液中加入几滴醋酸铅溶液，观察现象。再加入蒸馏水，振荡试管，观察现象；（3）向鸡蛋清溶液中加入几滴浓硝酸，加热，观察现象；（4）在酒精灯火焰上分别灼烧头发或丝织品，小心闻气味。实验现象：（1）蛋白质凝固，加入蒸馏水后，振荡试管，蛋白质重新溶解；（2）蛋白质凝固，加入蒸馏水后，振荡试管，蛋白质不溶解；（3）蛋白质变黄；（4）有烧焦羽毛的气味。实验分析：蛋白质在接入氯化钠溶液后出现凝固，后又溶解，说明蛋白质的化学性质没有发生变化，这个过程成为盐析；而加入醋酸铅溶液后，或加热后，蛋白质的化学性质发生变化，这个过程称为蛋白质的变性；蛋白质遇浓硝酸，变黄，这个过程称为蛋白质的显色反应（主要检验蛋白质）。消毒过程也是利用强氧化剂、酒精等物质使病菌的蛋白质发生变性，使其失去活性。【知识总结】1.存在广泛存在于________内,是组成_________的基础物质。动物的肌肉、皮肤、毛发等的主要成分都是蛋白质。2.组成及形成过程（1）由C、H、O、N、S等元素组成,是一类结构非常复杂、相对分子质量很大(几万到几千万)的有机化合物。（2）形成过程蛋白质是由氨基酸通过________等相互连接而形成的一类具有特定结构和一定生物学功能的生物大分子。3.性质(1)两性在多肽链的两端存在着自由的________和_________，因此蛋白质既能与酸反应，又能与碱反应。(2)水解①水解原理：+H2O②水解过程：蛋白质多肽氨基酸③蛋白质水解生成各种氨基酸。如常见的氨基酸：甘氨酸（氨基乙酸）：丙氨酸（α-氨基丙酸）：谷氨酸（2-氨基-1，5-戊二酸）：苯丙氨酸（α-氨基苯丙酸）：(2)盐析①定义：浓的轻金属盐溶液或铵盐溶液,能使蛋白质的溶解度降低而使蛋白质从溶液中析出的过程。实质：向蛋白质溶液中加入浓的________溶液（如饱和硫酸铵溶液、硫酸钠溶液等），能够破坏蛋白质溶解形成的胶体结构而降低蛋白质的___________，使蛋白质转变为沉淀析出。②特点：盐析是一个可逆过程，继续加水时能使沉淀______,不影响蛋白质的生理活性。③应用：多次盐析和溶解可以____________蛋白质。(3)变性①概念：蛋白质遇到重金属盐、强酸、强碱、甲醛、酒精等物质，或用紫外线、X射线等照射蛋白质，会生成沉淀。②特点：变性后的蛋白质不能重新溶解，失去原有的__________，发生了不可逆的变化。实验操作实验现象实验结论加热后,试管中出现沉淀,再加水,沉淀不溶解加热、紫外线照射或加入某些有机化合物、酸、碱、重金属盐等,能够使蛋白质失去生理活性而聚沉,而且不可逆,这种现象叫做蛋白质的变性加入CuSO4溶液后,试管中出现沉淀,再加水,沉淀不溶解加入乙醇水溶液后,试管中出现沉淀,再加水,沉淀不溶解(4)显色反应含有苯环的蛋白质与浓硝酸作用时会产生黄色固态物质。(5)蛋白质的灼烧蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味,常用此性质来鉴别蛋白质。4．存在和作用(1)存在：蛋白质是细胞和组织结构的重要组成部分，存在于一切生物体中。(2)作用：有些蛋白质负责输送氧气，激素或酶在新陈代谢中起调节或催化作用，抗体能预防疾病的发生，核蛋白与遗传相关。5．酶的催化特点绝大多数的酶是蛋白质，具有催化作用，其催化反应具有条件温和、效率高、高度专一等特点。6.蛋白质的盐析和变性比较项目盐析变性概念蛋白质在某些盐的浓溶液中因溶解度降低而析出蛋白质在加热或加入酸、碱、重金属盐等条件下性质发生改变而失去生理活性特征可逆不可逆实质溶解度降低,物理变化性质改变,化学变化条件碱金属、镁、铝等轻金属盐和铵盐的浓溶液紫外线照射、加热或加入酸、碱、强氧化剂、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等用途提纯蛋白质杀菌消毒【跟踪练习】1．（2021·云南丽江质检）下列关于蛋白质的说法正确的是()A．向蛋白质溶液中加入CuSO4、Na2SO4浓溶液，均会使其变性B．天然蛋白质仅由碳、氢、氧、氮四种元素组成C．蛋白质、纤维素、油脂都是高分子化合物D．紫外线照射时会变性 2.2018年诺贝尔化学奖在10月3日揭晓,弗朗西斯·阿诺德、乔治·史密斯和格雷戈里·温特尔共同获奖,以表彰他们在酶的定向演化以及用于多肽和抗体的噬菌体展示技术方面取得的成果。如图所示是木瓜蛋白酶(蛋白质)的结构,下列说法不正确的是()A.醋酸铅可使木瓜蛋白酶变性B.木瓜蛋白酶含有苯环,属于芳香烃C.木瓜蛋白酶能发生水解反应D.木瓜蛋白酶能与碳酸钠溶液反应生成CO2气体3.(2021·江苏镇江中学期中)化学在抗击新冠肺炎中起了重要作用。下列叙述错误的是()A.传播新冠病毒的气溶胶分散质粒子直径大小在1nm～100nm之间B.免洗洗手液的有效成分活性银离子能使蛋白质变性C.医用消毒剂使用的酒精浓度越高消毒效果越好D.制作口罩的熔喷布的主要原料聚丙烯(PP)是一种有机高分子材料知识点3、油脂 油脂是重要的营养物质，我们日常食用的花生油、大豆油、猪油、牛油等都属于油脂。室温下，植物油脂通常呈液态，叫做油；动物油脂通常呈固态，叫做脂肪。油脂的密度都比水的小，黏度比较大，触摸时有明显的油腻感。油脂难溶于水，易溶于有机溶剂。食品工业根据这一性质，常食用有机溶剂来提取植物种子里的油，例如大豆油的浸出工艺；也常用水来代替植物种子中的油，例如芝麻油的水代法。1．组成油脂是由_________和甘油形成的酯，属于酯类化合物。2．结构和分类(1)油脂的结构油脂可以看作是高级脂肪酸(如硬脂酸C17H35COOH、软脂酸C15H31COOH、油酸C17H33COOH等)与甘油(丙三醇)经酯化反应生成的酯,其结构简式可表示为,其中R1、R2、R3代表烃基,可以相同,也可以不同。(2)分类①根据脂肪酸的种类：当脂肪酸相同时，形成的甘油酯称为同酸甘油三酯（单甘油酯）；当脂肪酸不同时，形成的甘油酯称为异酸甘油三酯（混甘油酯）。天然油脂主要是异酸甘油三酯。②根据状态：a.油:植物油脂通常呈________,如:豆油、花生油等。b.脂肪:动物油脂通常呈____________,如:牛、羊等的脂肪。c.一般情况下，脂肪水解得到的主要是饱和脂肪酸，烃基为饱和烃基；油水解得到的主要是不饱和脂肪酸，烃基中含有较多的__________键。3.物理性质油脂都难溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,密度一般比水小。4.化学性质(1)水解反应硬脂酸甘油酯在脂肪酶催化的条件下水解，方程式为+3H2O(2)皂化反应在碱性条件下油脂与碱作用生成高级脂肪酸盐和甘油的反应称为皂化反应，产物高级脂肪酸盐可用于制造肥皂。+3NaOHeq\o(,\s\up7(△))(3)氢化反应含有不饱和键的油脂可以通过催化加氢的方法转变为饱和高级脂肪酸甘油酯。我们把此过程称为“油脂的氢化”或“油脂的硬化”，得到的产物可以用来制肥皂，也可以用于生产人造奶油。5.油脂和矿物油的比较物质油脂矿物油脂肪油组成多种高级脂肪酸的甘