第一章-食品与化学(上课用)..ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,1.1人体中化学元素概述,1.1.1人体内化学元素的分类,必需元素：生命过程某一环节必须的元素；生物体具有主动摄入并调节其体内分布和水平的元素；构成体内生物活性化合物的有关元素；缺乏该元素时会引起生化生理变化补充后又能恢复的元素。,常量元素 约占99.95%碳氢氧氮硫磷氯钙镁钠钾,微量元素 约占0.05%铁锰锌铜硒氟碘铬铝硅等,非必需元素：约20-30种，普遍存在于人体组织中对生命 影响不大,有毒元素：铅镉汞,微量元素与有害元素的区别。,1.1.2人体内化学元素的功能,人体内化学元素及其主要功能,元 素,功 能,C,有机物的组成成分,H,水、有机物的组成成分,O,水、有机物的组成成分,N,有机物的组成成分,F,鼠的生长因素，人骨骼的成长所必需,Na,细胞外的阳离子，Na+,Mg,酶的激活，叶绿素的构成，骨骼的成分,Si,在骨骼、软骨形成的初期阶段所必需,P,S,Cl,K,Ca,V,Cr,Mn,Fe,Co,P,在骨骼、软骨形成的初期阶段所必需,S,蛋白质的组分，组成Fe-S蛋白,Cl,细胞外的阴离子，Cl-,K,细胞外的阳离子，K+,Ca,骨骼、牙齿的主要组分，神经传递和肌肉收缩所必需,V,促进牙齿的矿化,Cr,促进葡萄糖的利用，与胰岛素的作用机制有关,Mn,酶的激活,Fe,最主要的过渡金属，组成血红蛋白、细胞色素、铁-硫蛋白等,Co,红血球形成所必需的维生素B12的组分,营养素是指食物所含的能保障身体生长发育、维护生理功能、供给机体所需热能的物质，食物的成分中要有六大类：糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。,1.2.1 糖类,包括葡萄糖、果糖、乳糖、淀粉、纤维素等。,糖类物质最重要的生理功能是供给机体活动所需的能量。1克葡萄糖在体内完全氧化能释放出17千焦耳的热量。,糖代谢的中间产物又可转变成氨基酸、脂肪酸、核苷等化合物。糖的磷酸衍生物可以生成DNA、RNA、ATP等重要的生物活性物质。,膳食纤维的作用：锻炼牙齿、增加唾液分泌、帮助食物消化；充饥填料作用，达到减肥；刺激肠壁，促进胃肠蠕动、消化液分泌、正常消化；吸水作用，预防便秘，减少癌变。,1.2 营养素,1.2.2油脂,什么是油脂 在室温下，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。油和脂肪统称油脂。,日常食用的动物油 猪油、牛油、杨友、鱼肝油、奶油等。,日常食用的植物油 花生油、豆油、菜籽油、芝麻油、棉籽油、玉米油、葵花籽油和精加工的色拉油等。,脂肪的主要功能 供给人类生活所需的能量，1克脂肪在体内完全氧化释放出39千焦耳热量，是蛋白质和糖的2-3倍；促进脂溶性维生素的吸收；保温、隔热、保护脏器、关节等组织免受剧烈震动和摩擦等作用。,一个人每天油脂摄入量以每公斤体重维持在12克（0.020.04两按人们习惯的说法，有60克120克（1.22.4两）就足够了。其中包括烹调食用油，中国营养学会推荐的平衡参数中烹调食用油每人每天25克（0.5两）左右。,油脂的组成 主要是由一分子甘油三分子脂肪酸形成的甘油三酯组成。,油脂的分类 不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸两类。,必须脂肪酸 人体正常生长所不可缺少而体内又不能合成、必须从食物中获得的脂肪酸。例如：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等。,必须脂肪酸的功能：是磷脂的重要组成部分；亚油酸是合成前列腺素的前体，后者具有使血管扩张和收缩、神经刺激的传导等多种生理功能；与胆固醇代谢有关。,1.2.3蛋白质,蛋白质的组成 是由不同数目的氨基酸以肽键连接成的生物大分子化合物。,必需氨基酸 人体本身不能合成必须从食物中得到：异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、苏氨酸、缬氨酸,完全蛋白质 是指含有8种氨基酸的蛋白质。,不完全蛋白质 是指含氨基酸少于8种的蛋白质。,蛋白质的摄入量 成人每日不低于1克/千克体重。,奶类、乳制品、牛肉、鸡蛋等食物中的动物蛋白是完全蛋白质。,谷类、豆类(大豆除外)、硬果类、薯类、蔬菜类等食物的植物蛋白属于不完全蛋白质。,1.2.4维生素,维生素 是维持正常生命过程所必需的一类微量低分子有机物,主要功能 作为酶的成分调节机体代谢。,分 类 脂溶性维生素：维A、维D、维E、维K。,水溶性维生素B族（硫胺素B,1、,核黄素B,2、,B,3,泛酸,、,B,6、,B,12,、B,11,叶酸、B,7,生物素),维生素C等。,1.2.5无机盐,人体中的碳氢氧氮元素主要以有机化合物形式存在，其他元素构成的化合物主要为无机盐（约占人体体重的4%），主要存在于骨骼中。,无机盐又称矿物质，人体及动物所需的矿质元素有钾、钠、钙、镁、铜、锰、钴、磷、硫、氯、碘、氟、硒等，是构成骨、齿和体液（血液、淋巴）的重要成分。,体内许多生理作用也靠无机盐来维持。例如酸、碱平衡的调节和渗透压等就需要Na+、K+参与。含有Mg2+、Mn2+、Na+、Fe3+、Ca2+的矿物质还有促进酶活性的功能。有的酶本身就含有金属元素如Fe、Cu、Zn、Mn、Mo等。人体内的酶有近1000种之多，60%以上含有微量元素。,无机盐的分类：,常量元素 钙、磷、钾、硫、氯、钠、镁七种。,微量元素 铁、铬、铜、氟、碘、锰、铝、硒、硅、锌、钒、钴、钼、锡14种。,1.3生活中的能量及其来源,1.3.1人体的能量消耗（1）基础代谢率（BMR）人体空腹静卧于1825环境中，维持体温和器官最基本生命活动所需的能量称为基础代谢能量。每千克体重每小时所耗的能量称为基础代谢率（BMR）。相当于人绝对休息时的能耗，正常成年人的相应功率为6787焦/秒。,（2）一些主要活动的能量消耗开展一般活动的成年人，每天约消耗1万千焦能量。对大学生而言，一个60千克体重的男生，平均每天能量消耗大约为12600千焦（按1千卡4.184千焦，大约为3000千卡）能量；一个55千克体重的女生，平均每日能量消耗大约为8820千焦（2100千卡）。,国际卫生组织规定的温饱线：人均日摄取热量达到1万千焦。,我国于1992年第三次营养调查结果：平均日摄入热量为0.97万千焦。,体力活动所消耗的热能约占人体总热能消耗的1530%。,1.3.2、能量的来源,人体能量来源于食物。,食物通常包括：主体食物、维生素和无机物质（特别是微量元素）。,其中食物主体指糖、蛋白质和脂肪（被氧化成二氧化碳和水同时放出热量，所以有人将它们称为热量素。），是它们提供人体正常能量需求。维生素及微量元素则在能量的转换和保证机体的正常运行中发挥独特作用。,主体食物,糖，轻体力劳动者每人每天约需400450克，重体力劳动者为500-600克。1克糖约提供17千焦能量，400450克糖理论上可提供68007650千焦能量，即可满足人体需要。占总能量的6070。蛋白质，80120克1克蛋白质也大约可提供17千焦能量，每天摄入4656克蛋白质（相当于310克瘦肉或3个鸡蛋）就可达到要求。但考虑到实际吸收效率，一般每天应供给80120克蛋白质，放出13602040千焦能量，相当于饮食总热量的1015。,脂肪，6075克每克脂肪可提供37千焦能量，每天摄取6075克脂肪，可放出22202780千焦，占总能量的20-25。（以前较高，由于脂肪的摄入量与心脏病有关）.,1.3.3、能量的转换和利用1.3.3.1消化和吸收从化学观点看，消化作用是指被摄入的食物通过水解得到断裂产物，进而通过肠壁吸收到体液中并参与新陈代谢的过程。这些水解反应需要酶催化，每种水解反应都有特定的酶作催化剂。糖、蛋白质和脂肪的水解分别产生单糖、氨基酸和脂肪酸，进而在酶的催化下氧化（或称燃烧）释放出热量。,（1）糖糖是快速能源。,唾液中的淀粉酶作用于淀粉或糖元，产生二糖(如麦芽糖)，这是消化作用的第一步。进入胃后，食物被胰脏分泌的酶作用，使糖继续水解成麦芽糖，再水解成葡萄糖，最后形成一些单糖的混合物。,（C,6,H,12,O,5,）,n,（C,12,H,22,O,11,）C,6,H,12,O,6,淀粉 麦芽糖 葡萄糖,然后这些单糖被吸收进入血液，成为血糖，其浓度受激素胰岛素的调节和控制。,如果血糖含量过高，单糖将在肝中转化为多糖糖元，成为肝糖，在人肝中约为6。,如果血糖含量太低，则肝中贮藏的糖元被水解，从而提高血糖水平。,在酶催化下，被吸收后转化产生的单糖(如葡萄糖)才被“氧化”(燃烧)，提供人体所需要的能量。葡萄糖氧化的反应式为：C,6,H,12,O,6,（s）6O,2,（g）=6CO,2,（g）6H,2,O（l）热,（2）蛋白质在胃蛋白酶的作用下，蛋白质的水解从胃中开始，并且延续到小肠中。,蛋白质 朊 胨 肽 氨基酸,经胃加工后出来的蛋白质，经多种蛋白酶的作用最后分解为氨基酸，通过肠壁吸收。,（3）脂肪,脂肪的消化主要在肠道中进行。,脂肪分解为甘油与脂肪酸。,1.3.3.2能量的转换,在能量的转换中，酶起专一的催化作用，参与一切生化过程。(1)酶的作用 酶=蛋白质+辅酶,（2）最重要的辅酶三磷酸腺甙（ATP）,C,6,H,12,O,6,6O,2,34ADP34H,3,PO,4,=6CO,2,34ATP40H,2,O,C,6,H,12,O,6,2ADP2H,3,PO,4,=2CH,3,CHOHCOOH2ATPH,2,O,食物产生能量的反应可以归结为：,食物O2ATP（CO2H2O）HADP,H3PO4）式中，H生化合成肌肉运动热（体温）其它能耗,1.4常见食物的化学成分,1.4.1主食,即通常的粮食，包括谷物和豆类，其共同特点是均为干品。湿存水含量一般在2%以下。,1.4.1.1谷物,谷物包括大米、小麦、玉米、高梁、小米、荞麦等，它们的主成分为糖类，基本以淀粉的形式存在。谷类含一定量蛋白质，缺少赖氨酸、苏氨酸、色氨酸不高。谷类含脂肪较少。含维生素以B组较多，B,1、,B,2、,B,3,。淀粉是由葡萄糖为单元连接而成的大分子，结构上有直链与支链之分。,1.4.1.2.豆类,豆类包括大豆、花生、芝麻、葵子及杂豆等，其化学成分较为复杂。下面仅择大豆和花生略作分析。,（1）大豆大豆所含的氨基酸中除胱胺酸及甲硫胺酸较少外，其它与动物性蛋白相似，故有植物蛋白之称。且含大量维B及多种别的维生素、较多的磷脂质（达1.5，大部分为卵磷质及少量脑磷脂），所以其营养价值很高。其中的磷脂质呈浆状，提取后可作食品加工的乳化剂；经精制后可作营养强壮剂、高血压预防剂等。,（2）花生营养价值很高，其所含蛋白质中含有人体必需的8种氨基酸，脂肪含量也很高，还有约占1的钾、磷和较丰富的维B及菸碱酸。唯缺维C。此外其消化率仅次于牛肉及蛋类，优于大豆。消化时间较谷类长一些。,1.4.1.3薯芋类,薯芋类主要包含：马铃薯、甘薯、凉薯、山药、芋等，主要成分为淀粉。,蛋白质含量1-3%；,含维生素B,1,和维生素C比较多；,无机质中含钾、钙较少，含磷较多。,1.4.2副食,副食可分肉、蔬菜及水果三类。按其来源可分为陆产与水产两类；按宗教习惯分为荤、素两类；有的西方国家则分为动物与植物性两大类。,1.4.2.1肉类,（1）畜禽肉类常指鸡、鸭、鱼及其它禽兽（家养及野生）的可食用部分，包括肌肉、结缔组织、脂肪及脏器（脑、舌、心、肺、肝、脾、肾、肠、胃等）以及血、骨、筋、胶原等，以肌肉为主。,瘦肉，其主成分为蛋白质（20），干物中约占80，氨基酸甚多，且组成匹配好，因而肉成为营养之必备品。肝脏中富含维生素，特别是鸡肝、牛肝中最丰富，其维A可达400500毫克。,（2）鱼及水产品不论是淡水或海水产品，除含高蛋白（10-20%），低脂肪（1-10%）外，均以维生素多及无机微量元素高（1-2%）为特点。另一特点是水产品蛋白质中的硫等非氮化合物约占30，赋予其味道鲜美。,（3）蛋各类禽蛋主成分均为蛋白质（约18），其中鹌鹑蛋和鹅蛋的含量较高。,蛋清和蛋黄，二者成分不同。,蛋含氨基酸品种最齐全（18）种。,1.4.2.2蔬菜、水果,（1）蔬菜,指含水分90以上，可作维生素、无机质和纤维之源的植物。,蔬菜的价值还在于其特殊成分及其特殊作用。纤维素和果胶质使肠蠕动，促进消化；蔬菜中酶含量较多，有助于消化及各种生理功能；多种维生素（尤其是维C）有鲜味及各种刺激性成分，如葱类之辛辣味等。,1.5食物的贮存和保鲜,1.5.1食物贮存中的生物化学作用,食物腐败主要原因是氧化作用和微生物作用引起变质和分泌毒素。,1.5.1.1氧化作用。,包括大气氧化和呼吸作用。,（1）大气氧的作用。大气氧是破坏脂肪、糖、蛋白质、维生素的主要因素。例如脂肪，氧与脂肪作用生成过氧化物，高温生成聚合物、脂肪酸、醛及烃类化合物。,糖。加热氧化时拌随有脱水分解成羟甲基糠醛，进而与氨基酸作用生成褐色物，常用于酱油等着色。,蛋白质。加热后部分变性，生化功能并未显著改变，主要是溶解度减小甚至凝固。加热会破坏鸡蛋白中的卵粘蛋白及抗生物素蛋白和大豆中的抗胰蛋白酶及凝结红血球蛋白，从而消除了生蛋白毒性。但过度加热，氨基酸损失，与糖共存则损失更多。,维生素。在空气中加热会使各类维生素不同程度地破坏。如维A对热相当稳定，但易氧化成环氧维A，进而分解。维B，虽油炸几天无损失但文火燉煮，可破坏50。维C本身对热稳定，但因蔬菜中常含维C氧化酶，初热时易破坏。该酶分解后，维C分解减少。,（2）呼吸作用。植物类食物如谷物、蔬菜、水果等在存放期间继续其呼吸作用（植物体在有氧情况下将有机物分解成二氧化碳、水、释放能量的过程，植物的呼吸作用。萝卜放久了要空心，是因为呼吸作用分解了大量有机物）。减少空气中的氧气与增加二氧化碳的浓度，可抑制蔬菜及果体的呼吸，降低其氧化分解，以保持其鲜度，称为充气贮藏法。,（2）水果分浆果（葡萄、草莓、凤梨）、仁果（苹果、柿、枇杷、柑桔）、核果（桃、梅、杏、李）、坚果（栗、核桃、白果、榛子）四类，除后者为干果外，前三者约含90水分，故称水果。主要成分为糖（10），发热量约200焦/克，多数缺脂肪及蛋白质，但含某些特殊营养成分。,1.5.1.2微生物作用,微生物可分酶和细菌两类。,（1）酵解 指食物在酶作用下的分解现象。生物体中本来含有多种酶（果蔬中多），如氧化酶、过氧化酶、酚酶等，特别是维C氧化酶分布甚广，易使维C氧化失效，导致物质腐败。,动物酶 脂酶在-30 仍有活性，故肉、油脂即使冷藏仍可变质。,植物酶,（2）细菌作用 在合适的湿度（1070）和温度（2540或1060）以及不同的pH值条件下，细菌迅速繁殖。,1.5.2 贮存的一般方法,1.5.2.1 物理方法,低温冷藏,高温杀菌,脱水或干燥,辐射杀菌,提高渗透压,密封罐装,1.5.2.2 化学方法,防腐剂 亦称保存剂、抗微生物剂、抗菌剂，应用于食物贮存时，其效果随食品之pH值、成分、保存条件而异。通常微生物在pH5.58.0最易繁殖，故加入适量酸使pH低于5。,分无机和有机两大类,常用无机防腐剂：,漂白剂：兼有去色、杀菌作用，如亚硫酸盐、过氧化氢、溴酸钾、过氧化二苯甲酰保色剂：兼有护色、防腐，硝酸钾、硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸钠，使用量分别为：0.5克/千克、0.15克/千克。,常用有机防腐剂：,苯甲酸及其盐、对羟基苯甲酸酯、山梨酸及其盐等三大类。,其毒性大小：苯甲酸类对羟基苯甲酸酯 山梨酸类,抗氧化剂 阻止或延迟食品氧化,动植物原体中常含天然抗氧化剂如没食子酸、抗坏血酸、黄色素类以及小麦胚芽中的维E、芝麻油中芝麻油酚、丁香酚等。,人工抗氧化剂有：,L抗坏血酸及其盐、丁基羟基甲苯（BHT）、丁基化羟基甲氧苯（BHA）、没食子酸丙酯、维E等。,当它们的用量为0.005时即可以防止油脂酸败。,（3）脱氧剂 游离氧吸收剂或驱除剂,保鲜作用机制,食物的保存和防腐，通常思路是：阻止腐蚀剂的作用。这类腐蚀剂通常是大气、灰尘、水分、盐及各种化学药品，办法是改善包装，如充以惰性气体等。防止细菌作用。办法是阻挠微生物细胞膜透过食物或营养素，使细菌饿死。设法干扰其遗传机制，抑制细菌繁殖；阻挠细菌内酶的活性，停止代谢过程；清除菌源，杀灭细菌。,1.5.3一些食物的贮存办法,（1）谷类。谷类在贮存中因氧化、呼吸、酶作用而发生各种变质。,小麦、稻米贮存切忌受潮,（2）肉、乳、蛋类。即荤食类，其特点是蛋白质及脂肪含量高，贮存时易发生细菌作用和酵解。肉类贮藏的主要问题是控制腐败细菌的活动。通用的方法是酸化（因酸性环境不利细菌生长。如醋泡猪蹄、香肠等）、排除空气（或充二氧化碳、氮气包装，以防氧化）、干燥（烘干、风干、速冻以降低水分）、腌制（盐、糖渍）、辐射等。用芥末油大蒜汁涂抹鲜肉，其中的大蒜素可有效抑制细菌活动，加入其它香料还可掩盖臭味，这是值得推荐的家用香料调制法。,1.5.3.3 蔬菜、水果类,蔬菜水果通用的存放办法是在10以下保干（因10以下酶及细菌活动减弱），但随物而异。,思考题,1.谈谈钙、镁、锌、硒、铜元素在人体中起的生理、生化作用，缺乏时会引起什么疾病？如何预防？,视频思考题：,1、人类消化系统进化至今大约有多长时间？,2、食物在人胃中停留多长时间？3、反刍动物是如何消化食物的？牛有几个胃囊？,4、谈谈在人类进化史上熟食的作用？,(五亿年),（,3-4,小时）,（4个）,指牛、羊等反刍动物的特殊消化过程。,包括已在瘤胃（第一囊）经过初步微生,物消化后的食物经食管再返逆呕回口中重新,咀嚼这一反刍过程。,