7.2 食品中的营养素 沪教版（上海）九年级第二学期化学知识精讲

7.2 食品中的营养素 知识精讲
“民以食为天”，生命活动离不开食物。在食物中有构成细胞的基本物质——蛋白质，有分布最广的糖类，人体内的燃料——脂肪，以及维持正常生命活动不可缺少的维生素、无机盐和水等六大类，这六类物质统称为营养素。
【课前复习】
※会做了，学习新课有保障
1．下列物质中，少量摄入体内就会使人中毒的是（　　）
A．二氧化碳 B．醋酸 C．一氧化碳 D．食盐
2．下列说法中，在科学上没有错误的是（　　）
A．吸带过滤嘴的香烟，对人体无害
B．纯天然物质配成的饮料，不含任何化学物质
C．水可以变为油
D．保护环境就是保护人类自己
答案：1．选C　2．选D
※先看书，再来做一做
1．营养素包括_____________、_____________、_____________、_____________、_____________和水六大类。
2．蛋白质是构成___________的基本物质，是____________和____________的主要原料。
3．在人体内经氧化放出热量，为机体活动和维持恒定体温提供能量的是_____________
和_____________。
4．1997年，第一只“克隆羊”在英国诞生。“克隆羊”的关键技术之一是找到一些特殊的酶，它们能激活普通体细胞，使之像生殖细胞一样发育成个体。下列有关酶的叙述中错误的是（　　）
A．酶是具有催化功能的蛋白质
B．酶的催化作用具有选择性和专一性
C．酶通常在强酸或强碱条件下发挥作用
D．高温及紫外线照射会降低酶的活性
5．日常生活中食用的白糖、冰糖和红糖的主要成分是（　　）
A．淀粉 B．葡萄糖 C．蔗糖 D．果糖
【学习目标】
1．了解食物中的营养素是指蛋白质、油脂、糖类、维生素、无机盐和水六类物质。
2．了解蛋白质、糖类、油脂以及维生素与人类健康的关系。
3．增强自我保健的意识和能力，减少盲目性，进一步提高生活质量。
【基础知识精讲】
※课文全解
人类为了维持生命与健康，除了阳光与空气外，必须摄取食物。食物的成分主要有糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水六大类，通常被称为营养素。它们和通过呼吸进入人体的氧气一起，经过新陈代谢过程，转化为构成人体的物质和维持生命活动的能量。所以，它们是维持人体的物质组成和生理机能不可缺少的要素，也是生命活动的物质基础。表8－1列出了有关人体内主要物质含量的数据。
表8－1　人体内主要物质含量
糖类、油脂和蛋白质都是天然的有机化合物，在自然界分布很广。它们除了供人类食用外，还可以作为工业原料，用来制造纺织品、日用品、药物和某些化工产品等。下面就来学习有关它们的知识。
糖类
光合作用是世界上涉及物质数量最多的化学反应，据估计，每年由光合作用合成的糖类（主要是淀粉和纤维素）约为二十五亿吨。
首先强调一点，这里提到的糖类决不仅仅局限于日常以为的蔗糖，而是范围很广的一个群体。
糖是一种碳水化合物，它们的化学式大多是(CH2O)n。其中C就是碳，H2O是水的化学式，这也是他们被称为碳水化合物的原因所在。糖可以分为四大类：单糖（葡萄糖等），寡糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖等等），多糖（淀粉、纤维素等）以及糖化合物（糖蛋白等等）。
可以看到，糖类物质包括的不只有蔗糖，作为主食之一的淀粉（面粉，米饭的主要营养成分）也属于糖类。
许多人对糖类的营养存在误解，如多吃糖会得糖尿病等等。无可否认，糖尿病患者因为体内代谢系统无法正常进行糖代谢，故此不宜吃高糖食品。但是糖尿病的病因却并非真的来自于糖类，更多的还是因为遗传或者其他因素导致人体代谢系统的缺陷才导致无法正常代谢从而造成高血糖。
相反的，对于正常人来说，糖类是一种不可缺少的营养物质。肌肉组织的营养来源主要是糖类而不是脂肪物质。而且单糖对于体弱的病患者来说则是最主要最快捷的营养来源，这正是医院里为无法进食的病人输葡萄糖的原因。糖类食物可提高人体的血糖水平，并向肌肉供能。多糖食物能够向脉搏率达到每分钟120～150次的中等运动程度的运动员提供直接的能量。糖类还可使身体更有效地利用蛋白质，并有助于保持体内适宜的酸碱平衡。
脂类
脂肪是人体的重要组成部分，又是含热量最高的营养物质，脂肪是由碳、氢、氧元素所组成的一种很重要的化合物。有的脂肪中还含有磷和氮元素，是机体细胞生成、转化和生长必不可少的物质。我国成年男子体内平均脂肪含量约为13.3%，女性稍高。人体脂肪含量因营养和活动量而变动很大，饥饿时由于能量消耗可使体内脂肪减少。
脂肪是贮备人体能量的形式，脂类更多的营养价值在于它是机体代谢所需能量储存运输的主要方式，与糖类所提供营养的区别主要体现在被利用的快慢上。显而易见的，没有人身上会有许多糖类物质作为能量储存，反而如果血糖浓度过高还是一种病态——糖尿病，而几乎所有人都会有多余的脂肪组织，在需要的时候，这些脂肪可以被利用来“燃烧”产生人体所需能量。
但是过多食用高脂肪食品，往往会引起各种疾病，如脂肪肝、肥胖症等等。西方人的饮食结构比较单一，多是高脂肪的食品（烤肉、汉堡、牛奶等等），所以相对肥胖的人要比中国多得多，从而各种所谓“富贵病”的发病率也往往高于中国。
一般来说，多食用植物油（如花生油）比多食用动物油对人体更有好处。
蛋白质
蛋白质由氨基酸组成，是另一种重要的供能物质，每克蛋白质提供4卡路里的热量。但蛋白质的更主要的作用是生长发育和新陈代谢。过量的摄入蛋白质会增加肾脏的负担。因此蛋白质的摄入要根据营养状况、生长发育要求达到供求平衡。通常摄入的蛋白质所产生的热量约占总热量的20%左右为宜。
蛋白质种类：
动物蛋白：是蛋白质的主要来源，如肉类及禽蛋类等，这些食物在提供蛋白质的同时也会使我们食入饱和脂肪和胆固醇等对身体不利的成分。因此选用瘦肉、鱼、去皮鸡肉和蛋清最佳，它们被称为“优质蛋白”。
植物蛋白：是蛋白质的另一来源，主要存在于豆类食物中，植物蛋白含饱和脂肪及胆固醇都很低，同时含有大量膳食纤维，而且物美价廉，适合糖尿病病友食用。
血红蛋白：血红蛋白又称血色素，是红细胞的主要成分。
主要作用：血红蛋白的主要生理功能是在体内输送氧气，能把氧输送到体内各组织，组织在利用氧来氧化糖、脂肪等能源物质，释放能量供运动需要。氧运输多，运动时供氧就多，所以血红蛋白的数量和运动能力相关。
蛋白质分子结构
蛋白质是一种对健康至关重要的营养物质，是生命的物质基础，我们的皮肤、肌肉、内脏、毛发、韧带、血液等都是以蛋白质为主要成分的形式存在的。食物中蛋白质的功用主要有两个方面：一是维持人体组织的生长、更新和修复，以实现其各种生理功能；二是供给能量。
血红蛋白（Hb）是人和其他脊椎动物红细胞的成分，主要功能是运输O2和CO2。Hb能与氧迅速结合成氧合血红蛋白（HbO2），也能迅速分离。其结合与分离取决于血液中氧分压的高低，当血液流经肺部时，氧分压增高，使得大部分Hb与O2结合成HbO2，血液颜色鲜红，为动脉血；血液流经组织时，氧分压下降，一部分HbO2解离，释放出O2，供组织利用，血液变为颜色暗红的静脉血。此外Hb也能与CO结合，其与CO的亲合力比与O2的亲合力高约200倍，所以空气中只要有少许CO存在，即可有大量一氧化碳血红蛋白（HbCO为鲜红色）生成，而且结合后不易分离，这样Hb就失去与O2结合的机会，造成组织缺氧，即CO中毒。
随着食品科学的发展，人类对酶的认识逐渐深入。酶是由生物的活细胞产生的具有催化作用的特殊蛋白质，是极为重要的活性物质。存在于人、动植物及微生物体内的细胞和组织中，各种食品都有酶。酶是控制并能加速食品中物质代谢反应，而本身并不发生变化。如对酶不加控制，则在周围环境适宜的条件下，将使物质分解代谢食品，营养质量和感官质量将急剧下降。将食品进行低温冷冻贮藏，其中一个重要的原理，即是抑制食品酶的活性，控制生物体内的化学变化，从而能在一定时期内保持食品的新鲜度和质量。
人们消化吸收食物就是靠酶的催化作用完成的。
维生素
维生素（Vitamin），也叫做维他命，是另一种重要的营养物质。与糖类和脂类不同的是它不是直接供应能量的营养物质，与蛋白质不同的是它不是生命的基本单位，而且最关键的一点在于它无法通过人体自身合成。
化学角度看维生素是一种有机化合物，在天然的食物中含量很少，但这些极微小的量对人体来说却是必须的。当人体缺乏维生素时，会出现各种维生素缺乏症。比如坏血病、脚气病（不是俗称的真菌感染所引起的“脚气”）等等。说明这些有机化合物在生命活动中有着重要的作用。
维生素对于生命的重要作用主要是参与体内的各种代谢过程和生化反应途径，参与和促进蛋白质、脂肪、糖的合成利用。许多维生素还是多种酶的辅酶重要成分，所谓的维生素缺乏症就是因为维生素缺乏时，酶的合成就会受阻，使人体的代谢过程发生紊乱，从而引起的身体疾病。轻者症状不明显，但会降低身体的抵抗力和工作效率，重者会表现出血、脚气、夜盲等各种典型症状，甚至导致死亡。维生素对人类生命的重要性是不容置疑的。
维生素A：防止夜盲症和视力减退，有助于对多种眼疾的治疗（维生素A可促进眼内感光色素的形成）；有抗呼吸系统感染作用；有助于免疫系统功能正常；促进发育，强壮骨骼，维护皮肤、头发、牙齿、牙床的健康；有助于对肺气肿、甲状腺机能亢进症的治疗。
维生素B1：促进成长；帮助消化。
维生素B2：促进发育和细胞的再生；增进视力。
维生素B5：有助于伤口痊愈；可制造抗体抵抗传染病。
维生素B6：能适当的消化、吸收蛋白质和脂肪。
维生素C：治疗受伤、灼伤、牙龈出血；具有抗癌作用；可治疗普通的感冒；预防坏血病。
维生素D：提高肌体对钙、磷的吸收；促进生长和骨骼钙化。
维生素E：有效地阻止食物和消化道内脂肪酸的酸败，是极好的自由基清除剂，有效的抗衰老营养素；提高肌体免疫力；预防心血管病。
※问题全解
有人用甲醛水溶液浸泡水产品并出售，这样做有什么危害？
答：甲醛会和蛋白质发生反应，破坏蛋白质的结构，使其变质，用甲醛水溶液浸泡水产品，破坏了水产品中的蛋白质，降低了营养价值，而且甲醛对人体也有直接危害。
【学习方法指导】
1．本课题的内容与我们的生活，与我们的健康息息相关，要学会从生活中发现问题，并尝试用学过的知识解决问题。
［例1］近年来，在某些药物牙膏中掺有少量甲醛以保护牙周，从而消除牙受热、冷、酸过敏而引起的疼痛，请你说出原因。
分析：甲醛能使牙周围组织中蛋白元纤维和造牙本质细胞原浆中的蛋白质变性凝固，从而使牙周组织形成保护膜。
点拨：“凡事有利有弊”，研究一种物质也是这样，在科学研究中，要学会用辩证的、一分为二的观点来研究物质，甲醛能破坏蛋白质的结构使其变质，有对人类生活有利的一面，也有有害的一面，我们学习的目的是“扬其利而避其害”。
［例2］黄瓜中含有多种营养成分，尤其是维生素C和B的含量比西瓜高出1～5倍。已知高温时维生素会被破坏，维生素C在酸性环境时较稳定。根据上述内容，你认为应如何合理的食用黄瓜？
分析：因在酸性条件下，维生素C较稳定，因此食用黄瓜时可向其中加入少量的醋；高温时黄瓜中维生素损失较大，所以黄瓜不宜炒吃，以凉拌为佳。
点拨：此题是一道信息给予题，但也是生活中的常识，凉拌能保持黄瓜内的维生素不被破坏，有利于人体的健康。
2．对于信息给予题，要准确把握题给信息，并与以前所学紧密联系，思维要发散。
［例3］过氧化氢（俗称双氧水，化学式为H2O2）可自行分解成水和氧气，但速率很小。如果在捣碎的生的马铃薯中加入3%的H2O2溶液，则发现立即有大量的气泡产生。如果将3%的H2O2溶液加入到煮熟的马铃薯块中，则见不到有气泡产生。请据此回答下列问题：
（1）写出将3%的H2O2溶液，加入到捣碎的生的马铃薯中产生气体的有关反应的化学方程式。
（2）试分析H2O2在生马铃薯和熟马铃薯中为什么会出现不同的现象。
点拨：H2O2可自行分解成H2O和O2，但分解速率小，而放入生马铃薯中，因生马铃薯的活细胞中含有一种能催化H2O2分解的物质——酶，所以双氧水分解速率大大提高。加热煮熟的马铃薯，细胞死亡，酶发生变性，因而失去催化功能。
生马铃薯中的酶对H2O2的分解有催化功能。加热煮沸时马铃薯细胞死亡，酶变化失去了生物活性。
［例4］在全球性减肥热潮中，脂肪在人们心目中的地位可以说是每况愈下，甚至“谈脂色变”，别说摄入了，就连身上的脂肪都“恨不得除之而后快”，这种看法科学吗？请说说你的观点。
点拨：脂肪是人体必需的一种营养物质，能为身体提供热量。在正常情况下，每日需摄入50 g～60 g油脂，它能提供人体日需能量的20%～25%，是重要的供能物质。同时它能促进脂溶性维生素的吸收，起到保护体内脏器的作用。因此应每天吃点含脂肪的物质。
【知识拓展】
卵磷脂——人类的脑黄金
卵磷脂作为21世纪维生素，已成为维持人们健康所必不可少的营养品，不仅具有很高的营养价值，还具有生理调节功能，能促进人体新陈代谢，增强免疫力，预防疾病；正如美国唐诺·布朗博士所说：“没有哪一种营养素像磷脂一样能在那么多方面来增进、保持人们的健康和青春活力。卵磷脂确实是人类重要的保健品。
卵磷脂在脑、神经组织、肝脏和红细胞中含量较多，蛋黄中含量特别多，大豆中也有不少卵磷脂，卵磷脂作为营养素，在增进健康及预防疾病方面所起到的重要作用，早已赢得了世界营养专家、药物学家和医学家的普遍认同。
卵磷脂有许多重要作用：
※构建细胞膜：细胞是生命的最小结构单位，而控制营养物质与代谢废物进出细胞的关键，就是细胞膜上的磷脂质。卵磷脂中富含的磷脂质，就像是个尽忠职守的守门员，为我们的健康筑起一道重要的防线。卵磷脂组成细胞膜，对细胞活化、生存及功能维持有重要作用，尤其是对脑神经系统、心血管、血液、肝脏等重要脏器的功能保持、肌肉、关节的活力和脂肪代谢都有重要作用。
※预防心脏疾病：在20世纪60年代，科学家们就发现卵磷脂可能具有保护心脏的作用，在进一步的研究中，终于证实卵磷脂对心脏健康有积极作用。这是因为它能调节胆固醇在人体内的含量、有效降低胆固醇、高血脂及冠心病的发病率。
※促进大脑发育，增强记忆力：美国北卡罗来纳州DUKE大学心理学教授药学博士沃伦来克在报告中提到：用卵磷脂饲育怀孕的大鼠，其后代在智力测验（迷宫测试）中，记忆力显著优于未饲育卵磷脂的大鼠的后代。北卡罗来纳大学营养学部教授及主任，会议的首席专家，医学博士、药学博士史蒂文泽瑟尔在大会贺词中说：“总结有关卵磷脂的所有研究成果，我们应当特别建议怀孕妇女服用适量的卵磷脂，这对于她们的婴儿的智力发育是很重要的。”美国食品与药物管理委员会（FDA）规定，所有婴儿食谱中都要适量补充卵磷脂。
※预防动脉硬化症（高血压、心肌梗塞、脑溢血）：卵磷脂具有乳化分解油脂的作用，可增进血液循环、改善血清质，清除过氧化物，使血液中的胆固醇及中性脂肪含量降低，减少脂肪在血管内壁的滞留时间。促进粥样硬化斑的消散，防止由胆固醇引起的血管内膜硬化，卵磷脂对高血脂和高胆固醇有显著的功效，可预防和治疗动脉硬化。据资料表明，动脉硬化的患病率几乎与人的年龄同步增长。通常，动脉硬化是从中年开始的，但是随着人们大量摄入肉食和脂肪，动脉硬化的发病有年轻化的趋势，而且男性多于女性，动脉硬化患者通常都患有高脂血症，胆固醇含量较高，同时高血压、冠心病、心肌梗塞、脑溢血的患病率也相应较高，实验表明，食用卵磷脂能显著降低高血脂、高胆固醇，从而预防动脉硬化。
※预防皮肤病：卵磷脂是人体每一个细胞不可缺少的物质，如果缺乏，就会降低皮肤细胞的再生能力，导致皮肤粗糙、有皱纹。如能适当摄取卵磷脂，皮肤再生活力就可以保障，再加上卵磷脂良好的亲水性和亲油性，皮肤当然就有光泽了。另外，卵磷脂所含的肌醇还是毛发的主要营养物，能抑制脱发，使白发慢慢变黑。
※预防老年痴呆症：老年性痴呆又称阿尔茨海默病，是由于脑部血管病变导致脑缺氧，脑细胞死亡致使此处传递障碍而引起的意识障碍性疾病。补充卵磷脂可提高脑细胞中乙酰胆碱的含量，活化和再生脑细胞，从而恢复和改善大脑的功能。所以卵磷脂是脑疾患者的物美价廉的功能性食品。脑部的神经传导物质（乙酰胆碱）减少是引起老年痴呆的主要原因，而“胆碱”是卵磷脂的基本成分，卵磷脂的充分供应将保证机体内有足够的胆碱与人体内的乙酰结合为“乙酰胆碱”，从而为大脑提供充分的信息传导物质，有效地防止老年痴呆症的发生。
※糖尿病患者的营养品：卵磷脂不足会使胰脏机能下降，无法分泌充分的胰岛素，不能有效地将血液中的葡萄糖运送到细胞中，这是导致糖尿病的基本原因之一。如每天食用20克以上的卵磷脂，则对糖尿病的康复作用是相当显著的。很多病人甚至可不必再注射胰岛素。特别是对糖尿坏疽及动脉硬化等并发症患者更为有效。
※可消除青春痘、雀斑并滋润皮肤：人体内含有许多毒素，特别是在肠道内。当这些毒素含量过高时，便会随着血液循环沉积在皮肤上，从而形成色斑或青春痘。卵磷脂正好是一种天然的解毒剂，它能分解体内过多的毒素，并经肝脏和肾脏的处理排出体外，当体内的毒素降低到一定的浓度时，脸上的斑点和青春痘就会慢慢消失。卵磷脂还具有一定的亲水性，并有增加血红素的功能。如果每天服用一定量的卵磷脂，就能为皮肤提供充分的水分和氧气，使皮肤变得光滑柔润。
另外，卵磷脂在化解胆结石、防治肝病、防治便秘、利尿护肾、促进胎儿、婴儿神经发育、改善因神经紧张而引起的急躁、易怒、失眠等方面都起到了重要作用。
【问题点拨】
1．指导建议：食物蛋白质是构成细胞的基本物质，是机体生长及修补受损组织的主要原料；血红蛋白又称血红素，是红细胞的主要成分，它的主要生理功能是在体内输送氧气，能把氧输送到体内各组织，组织再利用氧来氧化糖、脂肪等能源物质，释放能量供运动需要；酶是一类重要的蛋白质，是生物催化剂，能催化生物体内的反应。
2．指导建议：人们消化吸收淀粉是靠酶的催化作用完成的。首先淀粉食物在人的口腔里遇到淀粉酶，被部分催化水解成麦芽糖；余下的淀粉由小肠中的胰淀粉酶催化水解为麦芽糖；麦芽糖在肠液中麦芽糖酶的催化作用下，水解为人体可吸收的葡萄糖。
3．指导建议：此人1年中因此而消耗的脂肪大约为5 km/天×170 kJ/km×365天/32200 kJ/kg＝9.6 kg