大學化學第08章-食品化學基礎(chǔ).ppt

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現(xiàn)代大學化學ModernCollegeChemistry,第8章食品與營養(yǎng)化學Chapter8Food8.4.2食品添加劑的分類;8.4.3常用食品添加劑；8.4.4食品加工中的濫用化學品,8.5保健(食)品8.5.1保健食品的定義；8.5.2保健食品的分類；8.5.3保健食品的功能；8.5.4保健食品的基料8.6健康與長壽8.6.1關(guān)于衰老的概念；8.6.2延緩衰老的化學物質(zhì)；8.6.3營養(yǎng)與減肥復習：第14章預習：第15章習題：14.1;14.8;14.13;14.18,8.1人體的化學組成與代謝8.1.1人體的化學組成8.1.1.1組成人體的常量化學元素8.1.1.2組成人體的化合物（重量比）8.1.1.3人的消化系統(tǒng),,圖8.1人的消化系統(tǒng),8.1.1.4人體中與代謝有關(guān)的器官及其功能口腔：接受實物、咀嚼（磨碎、分泌唾液、攪拌、唾液中的淀粉酶開始降解淀粉）、吞咽。胃：膨脹能力很強的J型消化器官。胃每天分泌約2L分泌物，分泌物中含鹽酸、胃蛋白酶等。酶和激素在酸性條件下被激活，蛋白質(zhì)中的部分肽鍵被水解。小腸：總長約5.5m，分十二指腸、空腸和回腸三部分。小腸是食物消化和吸收的主要場所，腸黏膜表面上擁有大量的微絨毛因而擁有很大的吸收面積（200~400m2），正常情況下有90%~95%的營養(yǎng)在小腸內(nèi)被吸收。胰臟：胰臟所分泌的消化液（含蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、核酸酶、多種無機鹽等）通過胰臟管直接進入小腸。,肝與膽：肝區(qū)包括肝、膽囊和膽管。肝的主要消化功能之一是分泌膽汁，然后儲存在膽囊中。膽汁中含有大量膽酸類鹽，有助于對脂肪的溶解和吸收。肝臟的功能還包括：貯存和釋放葡萄糖，貯存維生素A、D、K、E和B12；對有害化合物的解毒、產(chǎn)生血漿蛋白；等。大腸：大腸總長約1.5m，分盲腸、結(jié)腸和直腸三部分。食物在小腸中停留時間為30~90min，在大腸中的停留時間為1~7d。大腸的作用包括吸收水分和排便。8.1.2糖、脂、蛋白質(zhì)的代謝8.1.2.1糖代謝,CO2+H2O+E肝糖原肌糖原脂肪,,淀粉酶?????消化,水解,葡萄糖,??,糖類,8.1.2.2脂代謝8.1.2.3蛋白質(zhì)代謝,脂類,甘油脂肪酸,,??,消化???分解,(氧化、分解)?CO2+H2O+E(轉(zhuǎn)變)?肝糖原、肌糖原(合成)?脂肪,,(合成)→組織、蛋白質(zhì)、酶、激素，等,(轉(zhuǎn)氨酶)→合成新的氨基酸(非必須氨基酸),(直接吸收)→,,必須氨基酸(8種)：賴,色,苯丙,亮,異亮,蘇,纈,蛋,非必須氨基酸（其它12種）,消化???分解,氨基酸,,無氮部分,,(合成)?糖類、脂肪,(氧化、分解)?CO2+H2O+E,含氮部分→尿素,脫氨基???,蛋白質(zhì),8.1.2.4新陳代謝與ATP新陳代謝中包含有多種化學反應(yīng)，這些化學反應(yīng)的進行不但需要酶的參與，而且需要消耗一定的能量。生物體中所貯存的能量糖和脂肪均不能被直接利用，新陳代謝所需要的能量是由ATP提供的。三磷酸腺苷（Adenosinetriphosphate，ATP）是各種細胞內(nèi)普遍存在的高能磷酸化合物。能量轉(zhuǎn)化反應(yīng)式為：ATP+H2O?ADP+H3PO4+E(=30kJ/mol)8.2營養(yǎng)物質(zhì)分論人體需要的六類營養(yǎng)素是：水、蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素和礦物質(zhì)。,8.2.1水水占人體重量的60%以上，血液中含水約80%。人體缺水或失水過多將使內(nèi)環(huán)境紊亂而產(chǎn)生病態(tài)，失水超過20%即有生命危險。在1atm下，水的凝固點為0℃，沸點較高，為100℃；4℃時水的密度最大。水的密度近似為d=1.00g/cm3;水具有很高的熱容，為4.184J/gK，對環(huán)境具緩沖作用。水的主要生理功能是：細胞和體液的主要成分；幫助肌體進行消化、吸收、循環(huán)與排泄等生理活動；保持和調(diào)節(jié)體溫；作為體腔、關(guān)節(jié)和肌肉的潤滑劑。,8.2.2蛋白質(zhì)與氨基酸占人體重量的15%以上，位居第二，是生命的基礎(chǔ)；生理功能主要包括：構(gòu)成肌肉、血液、皮膚、毛發(fā)等機體，修補組織；是構(gòu)成酶、激素、抗體等的成分；調(diào)節(jié)生理機能；給機體提供能量：E=17kJ/g。人體必須氨基酸（8+1）8.2.3脂肪8.2.3.1脂類的生理功能構(gòu)成機體組織：人體脂肪約占14%，腦髓和神經(jīng)組織含磷脂和糖脂，細胞膜由磷脂、糖脂和固醇組成；,促進脂溶性維生素（A、D、E、K，等）的吸收；保護機體（保溫、保護內(nèi)臟器官）、滋潤皮膚；為機體提供能量(E=38kJ/g);過多的攝入會使人發(fā)胖；增加飽腹感，能改變食品感官和性狀。8.2.3.2脂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)醇+酸?酯：C2H5OH+CH3COOH?CH3COOC2H5+H2O油脂在化學上稱為甘油三酸酯,油脂的性質(zhì)由R1,R2和R3決定；天然油脂是R=C4~C26(均為偶數(shù))的混合物。在室溫下，對飽和脂肪酸，當210時為固態(tài)。所有的不飽和脂肪酸在室溫下皆呈液態(tài)，并且活性較高，容易發(fā)生氧化和加成反應(yīng)。因此在貯存時容易出現(xiàn)脂肪酸敗現(xiàn)象。不飽和脂肪酸具有還原性，具有防脂質(zhì)沉積、消除自由基等功能。不飽和脂肪酸經(jīng)過加氫反應(yīng)可以使雙鍵消失。在實際加工業(yè)中可以通過這個原理使脂肪硬化，所得到的油脂稱為“氫化油”。,對飽和脂肪酸，四碳酸又稱為酪酸，六碳酸稱為羊油酸，八碳酸稱為羊脂酸，十碳酸稱為羊蠟酸，十二碳酸稱為月桂酸，十四碳酸稱為肉豆蔻酸，十六碳酸稱為軟脂酸或棕櫚酸，十八碳酸稱為硬脂酸，二十碳酸稱為花生酸，二十二碳酸稱為山榆酸，等。在不飽和脂肪酸中，9-十六碳烯酸又稱為棕櫚油酸；9-十八碳烯酸又稱為油酸或紅油，9,12-十八碳二烯酸又稱為亞油酸，9,12,15－十八碳三烯酸又稱為亞麻酸，5,8,11,14-二十碳四烯酸又稱為花生四烯酸；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)等主要存在于魚油、海豹油等海洋動物中。,表8.5a常見油脂的組成一覽(w%),8.2.3.3必須脂肪酸(essentialfattyacid,EFA)必須脂肪酸是指機體本身不能合成、又是機體活動必需的一類脂肪酸。人體必須的三種必須脂肪酸是：亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸。其中亞麻酸和花生四烯酸無明顯的缺乏癥狀。C18:2CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)7COOHC18:3CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOHC20:4CH3(CH2)3(CH2CH=CH)4(CH2)3COOH亞油酸的生理意義：①是組織、細胞的組成成分；②參與磷脂的合成；③可保護皮膚免受射線傷害；④可降低血液中膽固醇、防止動脈粥樣硬化、降低血小板的黏附性。亞油酸缺乏癥：①引起不孕或哺乳困難；②人體抵抗力下降；③生長速度減慢；④易發(fā)皮炎。,8.2.3.4磷脂卵磷脂(膽堿磷酸甘油脂)：占人體總磷脂的一半左右，是肝臟合成脂蛋白的原料。當卵磷脂相對不足時易發(fā)生脂肪肝。腦磷脂：與卵磷脂結(jié)構(gòu)相近，與卵磷脂密切相關(guān)。神經(jīng)磷脂：存在于腦和神經(jīng)組織中，是神經(jīng)鞘的主要成分。參與神經(jīng)的信息傳遞過程。,卵磷脂,腦磷脂,8.2.3.5膽固醇人體中膽固醇的含量約為0.2%，主要來源于動物性食物；肝臟可以合成少量膽固醇，并以脂蛋白的形式轉(zhuǎn)移給血液；膽固醇的生理作用：為細胞膜的組成成分；是合成多種激素的原料；當血液中膽固醇濃度過高時，易引發(fā)動脈粥樣硬化、脂類代謝紊亂等心腦血管疾病。,8.2.4糖類8.2.4.1糖的分類,單糖,雙糖,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),麥芽糖(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：纖維素、果膠,,,,8.2.4.2與生命體有關(guān)的幾種糖的性質(zhì)葡萄糖：是機體吸收、利用最好的單糖；是機體內(nèi)多種物質(zhì)（如糖蛋白、糖脂，等）的組成成分；是血糖中的糖型；大腦、骨髓、肺組織、紅細胞等完全依靠葡萄糖來供能。果糖：存在于水果、蜂蜜中，甜度高（是蔗糖的1.7倍），代謝不需胰島素。故糖尿病人可適量食用果糖。蔗糖：廣泛存在于植物（如甘蔗、甜菜，等）的根莖花葉果中，是棉白糖、白砂糖、紅糖（含色素、鈣、鐵等雜質(zhì)）、冰糖、方糖等的絕對主要成分。乳糖：乳糖是哺乳動物乳汁的主要成分（牛奶中含5%，人乳中含7%），乳糖能促進人體對鈣的吸收。淀粉：淀粉在腸道中水解速度較慢，因而血糖水平上升較慢。故淀粉對于絕大多數(shù)人均合適。,8.2.4.3糖的生理功能供能并節(jié)約蛋白質(zhì)。糖作為供能物質(zhì)具有經(jīng)濟、快速的特點。食物中糖的供應(yīng)充足可降低蛋白質(zhì)作為能量的消耗，保證蛋白質(zhì)用在更重要的地方。作為重要的機體組成成分參與細胞的多種生命過程。糖蛋白是某些抗體、激素和酶的組成成分；核糖是RNA、DNA的組成成分；糖脂是細胞膜和神經(jīng)組織的組成成分。維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能與解毒。腦、神經(jīng)、肺組織只能以葡萄糖作為能源物質(zhì)；糖可以增加肝糖原的儲存，增強肝臟功能，可提高肝臟對酒精、四氯化碳、砷等的解毒作用。調(diào)節(jié)脂肪代謝。糖缺乏時，脂肪不能在體內(nèi)氧化徹底而使反應(yīng)中間產(chǎn)物酮大量堆積，進而導致酮癥酸中毒。而糖的充分代謝能使所生成的酮被完全代謝，消除酸中毒現(xiàn)象。,8.2.5維生素8.2.5.1定義與概念定義：維生素是維持人體正常生理功能所必須的一類有機化合物。外源性：維生素一般不能在生物體內(nèi)合成，生物只能通過食物獲取維生素。微量性：雖然維生素對生物體必不可少，但維持機體正常的生理功能所需要的維生素量只需10-3~10-6克的量級。特異性：每種維生素都具有特異的功能，缺乏特定維生素的機體往往要產(chǎn)生特異的病癥。無熱性：維生素在生物體內(nèi)不提供熱能，一般也不是機體的組成部分。,8.2.5.2維生素的分類脂溶性維生素：不溶于水而溶于油脂的維生素稱為脂溶性維生素。共有維生素A、D、E、K四種。脂溶性維生素可儲存于人體脂肪中。水溶性維生素：不溶于油脂而溶于水的維生素稱為水溶性維生素。主要有維生素C和維生素B系列（9種）。水溶性維生素很難在身體中貯存。類維生素物質(zhì)：機體中存在的生物活性非常類似維生素的一類物質(zhì)。如膽堿、生物類黃酮（VP）、肉毒堿（VBT，輔酶）、肌醇、對氨基苯甲酸（PAPA），等。8.2.5.3維生素的俗名與來源,維生素分類、名稱、俗名與來源,維生素A,E,B1,C的結(jié)構(gòu)式,8.2.5.4維生素的功能與缺乏癥（待續(xù)）,維生素的功能與缺乏癥（待續(xù)）,維生素的功能與缺乏癥（續(xù)完）,8.2.6礦物質(zhì)（無機鹽，微量元素）8.2.6.1定義與概念定義：人體中除C、H、O、N外其它元素均稱為無機鹽或礦物質(zhì)。常量元素與微量元素：通常將質(zhì)量分數(shù)大于0.01%的稱為常量元素，包括C、H、O、N；Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg；將質(zhì)量分數(shù)小于0.01%的稱為微量元素，包括鐵、鋅、碘、銅、硒、氟、鉬、鈷、鉻、錳、鎳、錫、釩和硅計14種。礦物質(zhì)的功能構(gòu)成機體組織：如鈣磷鎂是骨骼和牙齒的主要成分；維持體液酸堿平衡；維持肌肉神經(jīng)的興奮性和細胞膜的通透性；是體內(nèi)很多酶的激活劑和許多特殊功能物質(zhì)的組成成分。,8.2.6.2微量元素的功能與缺乏癥,8.2.7營養(yǎng)素之間的協(xié)同關(guān)系維生素與礦物質(zhì)等營養(yǎng)元素之間互相聯(lián)系,只有達到它們之間的均衡，其作用才能充分發(fā)揮,人體才可能健康。8.2.7.1中國人的營養(yǎng)狀況（缺/不缺/過量）8.2.7.2營養(yǎng)素之間的相關(guān)性,營養(yǎng)素之間的相關(guān)性,8.3食品添加劑8.3.1食品添加劑的定義食品添加劑是指為改善食品品質(zhì)、色、香、味以及防腐和加工工藝的需要加入食品中的化學合成物質(zhì)或者天然物質(zhì)。絕對說來，食品添加劑的使用對身體是沒有好處的。但大量試驗證明在一定的使用范圍及限量的情況下，對人體是安全的。8.3.2食品添加劑的分類食品添加劑按其用途分為：防腐劑、抗氧化劑、發(fā)色劑、漂白劑、調(diào)味劑、凝固劑、疏松劑、增稠劑、消泡劑、甜味劑、著色劑、乳化劑、品質(zhì)改良劑、拮抗劑、增味劑、保鮮劑、酶制劑、被膜劑、香料、營養(yǎng)強化劑及其它等類。,8.3.2常用的食品添加劑(tobecontinued),常用的食品添加劑(continuing),8.3.3食品加工中的濫用化學品添加劑批準使用程序：組成成分及結(jié)構(gòu)分析?衛(wèi)生學調(diào)查?毒理學試驗?每日允許攝入量(ADl)確定?每日實際攝入量確定?一系列審批手續(xù)。違法使用非食品添加劑：如用劇毒農(nóng)藥敵敵畏加工的火腿，用化工燃料“堿性品綠”染色的毒海帶；在辣椒制品中添加蘇丹紅等等。超范圍使用食品添加劑：如在酒精和水中添加香精、甜味劑、色素，從而勾兌出假葡萄酒等。超限量使用食品添加劑。使用劣質(zhì)添加劑，或采用工業(yè)品代替食品級制劑。在大米、蔬菜等加工中濫用化學試劑。,8.4保健(食)品8.4.1保健食品的定義適用于特定人群、具有調(diào)節(jié)機體功能和特定保健功能、不以治療為目的的食品。8.4.2保健食品的分類健康食品：以增進人體健康和各項體能為目的的食品。如延緩衰老食品、抗疲勞食品、益智食品，等。療效食品：供健康異常人服用、以防病、輔助治療為目的的保健食品。如降血脂食品,降糖食品、減肥食品等。8.4.3保健食品的功能衛(wèi)生部公布的有關(guān)保健食品的功能范圍包括：免疫調(diào)節(jié)，延緩衰老，改善記憶，減肥，抗突變，調(diào)節(jié)血脂，改善睡眠，潤腸通便，美容，改善骨質(zhì)疏松等24項。,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稱為生理活性成分，也稱為保健食品的基料。已被公認的生理活性物質(zhì)有以下9類：活性多糖：具有某些生物活性的多糖化合物，具有通腸利便、預防肥胖、糖尿病、消化系統(tǒng)疾病，預防腸癌，降低血液中的膽固醇。如麥麩、豆腐渣、花生殼粉等?；钚杂椭翰伙柡椭舅?如亞油酸等)、油脂替代品、磷脂和膽堿。功能性甜味劑：非胰島素依賴性，低熱性甜味劑。自由基清除劑：非酶類清除劑（如VC、VE等），酶類清除劑（如超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶等）。,肽與蛋白質(zhì)：如降血壓肽、促進鈣吸收肽、大豆肽、免疫球蛋白、大豆蛋白等。維生素：包括維生素A、B、C、D、E等。微量活性元素：包括硒、鍺、鉻、鐵、銅和鋅等。乳酸菌：如雙歧桿菌等。其它活性物質(zhì)：如植物黃酮、多酚類化合物、皂苷等。8.4.5常見的營養(yǎng)品與保健品8.4.5.1水自來水；去離子水；蒸餾水；礦泉水；磁化水；純凈水（太空水、超純水）；富氧水；活性水8.4.5.2市售營養(yǎng)保健品概述,表8.6市場常見保健品一覽表,8.4.5.3垃圾食品所謂垃圾食品是指經(jīng)過炸、烤、燒等加工工藝使營養(yǎng)成分部分或完全喪失，或在加工過程中添加、生成對人體有害物質(zhì)，以及低營養(yǎng)價值高熱量的食品。世界衛(wèi)生組織公布的十大垃圾食品包括：①油炸類食品；②腌制類食品；③加工類肉食品(肉干、肉松、香腸、火腿等)；④餅干類食品(不包括低溫烘烤和全麥餅干)；⑤汽水可樂類飲料；⑥方便類食品(主要指方便面和膨化食品)；⑦罐頭類食品(包括魚肉類和水果類)；⑧話梅蜜餞果脯類食品；⑨冷凍甜品類食品(冰淇淋、冰棒、雪糕等)；⑩燒烤類食品。,8.5健康與長壽2005年全國工職人員體檢統(tǒng)計結(jié)果：導致亞健康的原因：污染因素：水污染，空氣污染，食品污染；精神因素：學習壓力，就業(yè)壓力，工作壓力，生活壓力，等；營養(yǎng)因素：①飲食結(jié)構(gòu)不合理，三餐搭配不當，偏食，等；②垃圾食品過多；疲勞因素：生活無規(guī)律，勞逸結(jié)合不夠。,8.5.1衰老過程8.5.2地區(qū)平均壽命與人類的壽命極限壽命-成長期法則：自然壽命=(5~6)?成長期。由此推斷：人類的自然壽命為100~120歲,理想狀況下為120~150歲。,8.5.3影響人體衰老的因素遺傳因素：遺傳基因是決定生物壽命與衰老過程的根本原因。長壽常具有家族史，某些疾病也常具有家族史。精神與性格因素：“笑一笑十年少，愁一愁白了頭”；思想情緒與精神狀況影響著機體的代謝和激素的分泌，不好的情緒和狀態(tài)常導致代謝紊亂和身體疾病。營養(yǎng)因素：營養(yǎng)與衰老、營養(yǎng)與疾病之間存在著相關(guān)性。年齡因素：隨著年齡的增長,免疫能力下降,內(nèi)分泌失調(diào)，可加速衰老過程。工作與職業(yè)因素：合適的工作環(huán)境與勞動強度可延緩衰老。個人素質(zhì)與生活習慣因素。其它因素：自然因素，社會制度，家庭關(guān)系，環(huán)境污染，經(jīng)濟狀況，等等。,8.5.4延緩衰老的化學物質(zhì)8.5.4.1氧化劑、自由基與自由基清除劑在生命體中，氧化性物質(zhì)尤其是自由基對生命體的傷害最大。生命體中的超氧自由基（O2?）可以與蛋白質(zhì)、脂肪、核酸反應(yīng)，破壞這些物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)，干擾細胞功能或使細胞功能衰退，加速人體的衰老過程。自由基清除劑可分為兩類：①酶類清除劑（抗氧化酶）；②非酶類清除劑（抗氧化物）。酶類清除劑包括超氧化物歧化酶（superoxidedismutase,SOD）、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等。SOD是人體中含量低但效率高的自由基清除劑。非酶類自由基清除劑包括維生素C、維生素E和?-胡蘿卜素等。其清除自由基的能力大約是SOD的1/3。,8.5.4.2抗衰老食物富含SOD、VC、VE和?-胡蘿卜素的食物均具有消除自由基、抗衰老的能力。8.5.5營養(yǎng)與減肥8.5.5.1肥胖的定義與病因肥胖的定義：標準體重(kg)=H（身高,cm）-100。超過標準體重10%~20%者為超重；20%~30%者為輕度肥胖；30%~50%者為中度肥胖；50%以上者為重度肥胖。致胖原因：①遺傳因素；②熱能過剩；③下丘腦與內(nèi)分泌失調(diào)。統(tǒng)計表明：長壽者的體重通常超出標準體重10%~20%。,8.5.5.2肥胖并發(fā)癥常見的肥胖并發(fā)癥包括：高血壓(4?正常體重)、心臟病、糖尿病(1.7?正常體重)、癌癥(1.15?正常體重)。此外，肥胖病人還存在著一定的心理問題、帶來一定的社會問題（如不適合從事某些職業(yè)）。8.5.5.3減肥措施控制每日總熱量（糖類、脂類、蛋白質(zhì)）的攝入。限制糖類的攝入量。每日150g~250g為宜，但不得低于100g。保證蛋白質(zhì)的攝入量。應(yīng)選用高蛋白、低脂肪的動物性食品，如瘦肉、魚類、海鮮類、禽蛋類、豆制品類等。每日攝入量以體重的0.1%（約1只雞蛋）為宜。,每日供應(yīng)充足的蔬菜和水果。蔬菜水果熱量低、纖維素含量高、飽腹感好、維生素與微量元素豐富，是減肥者的理想食品。飲食應(yīng)定時定量，做到不吃零食、睡前不進食。減慢進食速度。堅持適當?shù)捏w育鍛煉，每次鍛煉時間不少于30min。,EndofChapter8,圖8.2幾種磷酸腺苷的結(jié)構(gòu)式,表8.1人體中的8種必須氨基酸及其生理作用（?）,細胞膜的結(jié)構(gòu)示意圖,幾種維生素B的結(jié)構(gòu)式,