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化学与生活:人类重要的营养物质

    人类为了维持生命和健康,必须摄取食物。 粮食、蔬菜、水果、肉类、豆制品等食物是我们日常营养的主要来源。 各种食物看似千差万别,但从营养的角度 看,其基本成分只有六种, 分别是蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐(也被称为矿物质。)和水,它们通常 被称为六大基本营养素。

一 、蛋白质:
    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。 动物肌肉、皮肤、毛发、蹄、角以及蛋清等的主要成分都是蛋白质,许多植物(如大豆、花生)的种子里也含有丰富的蛋白质。

    蛋白质是由多种氨基酸(如甘氨酸、丙氨酸等)构成的极为复杂的化合物,相对分子质量从几万到几百万。
蛋白质是重要的营养物质,成人每天需摄取60~70 g, 处于生长发育期的青少年需要量更大。 人体通过食物获得的蛋白质,在胃肠道里与水发生反应,生成氨基酸。 一部分氨基酸再重新组成人体所需要的各种蛋白质,维持人体的生长发育和组织更新; 另一部分氨基酸可被氧化,生成尿素、二氧化碳和水等排出体外,同时放出能量供人体活动的需要。 每克蛋白质完全氧化放出约18kJ的能量。

    机体中的蛋白质具有多种功能,如血液中的血红蛋白在吸入氧气和呼出二氧化碳的过程中起着载体的作用。 血红蛋白是由蛋白质和血红素构成的。在肺部,血红蛋白中血红素的Fe²+与氧结合成为氧合血红蛋白, 随血液流到机体的各个组织器官,放出氧气,供体内氧化用。同时血红蛋白结合血液中的二氧化碳,携带到肺部呼出。 人的呼吸作用就是这样反复进行的过程。
 


    血红蛋白也能与一氧化碳结合,而且结合能力很强, 大约是氧气的200~300倍, 一旦结合便不容易分离, 且不能再与氧气结合,人就会缺氧窒息死亡。这就是煤气中毒的原因。 香烟的烟气中含有几百种有毒物质,其中就有一氧化碳。
资料卡片:吸烟的害处

    吸烟是不良嗜好。香烟的烟气中含有几百种对人体有害的物质, 毒害作用最大的有一氧化碳、尼古丁(烟碱)和含有致癌物〔苯并芘(音bǐ)、 二噁(音è)英等〕的焦油等。 长期吸烟的人,易患冠心病、肺气肿、肺癌等疾病,大量吸烟能使人中毒死亡。 青少年一定不要吸烟。

    有些物质如甲醛等会与蛋白质发生反应,破坏蛋白质的结构,使其变质, 因此甲醛对人体健康有严重危害。 但利用甲醛的这个性质,可用甲醛水溶液(福尔马林)浸泡动物标本,使标本能长期保存。
资料卡片:酶

    酶是生物催化剂,能催化生物体内的反应。 一种酶只能催化一种或一类反应, 而且一般是在体温和接近中性的条件下进行的。例如,人们消化吸收食物就是靠酶的催化作用完成的。 当在口中咀嚼米饭和馒头时感到有甜味,这是因为唾液中含有淀粉酶, 它能将食物中的部分淀粉催化水解为麦芽糖的缘故;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下,水解为人体可吸收的葡萄糖。 淀粉酶、麦芽糖酶等绝大多数酶都是蛋白质。


二、糖类
    糖类是由C、H 、O 三种元素组成的化合物, 是人类食物的重要成分。 淀粉属于糖类,它主要存在于植物种子或块茎中,如稻、麦、玉米、 马铃薯等。淀粉的化学式 为( C₆H₁₀O₅)n, 随着 n值的不同,相对分子质量从几万到几十万。 食物淀粉在人体内经酶的催化作用,与水发生一系列反应, 最终变成葡萄糖,葡萄糖的化学式 为C₆H₁₂O₆ 。 葡萄糖经过肠壁吸收进入血液成为血糖,为人体组织提供营养。 在人体组织里,葡萄糖在酶的催化作用下经缓慢氧化转变成二氧化碳和水,同时放出能量,供机体活动和维持恒定体温的需要。
    酶
    C₆H₂O₆+6O₂=6CO₂+6H₂O
    在上述反应中,每克葡萄糖放出约16kJ 的能量。在人类食物所供给的总能量中,有60%~70%来自糖类。
    蔗糖是储藏在某些植物(如甘蔗、甜菜等)中的糖,它的化学式为 C12H22O11 。 日常生活中食用的白糖、冰糖和红糖的主要成分就是蔗糖,它是食品中常用的甜味剂。
资料卡片:纤维素

    纤维素是构成植物细胞的基础物质,它也属于糖类。 棉花含纤维素高达90%以上。纤维素可被牛、羊、马等动物消化吸收,不能被人体消化,但它在人体消化过程中起着特殊的作用。 因此应保证每天摄入一定量的蔬菜、 水果和粗粮等含纤维素较多的食物。


三 、油 脂
    油脂是重要的营养 物质。常见的油脂有花生油、豆油、菜子油、牛油和奶油等。在常温下,植物油脂呈液态, 称为油; 动物油脂呈固态,称为脂肪,二者合称油脂。
    每克油脂在人体内完全氧化时放出约39 kJ 的能量,比糖类多一倍以上,它是重要的供能物质。 在正常情况下,人每日需摄入50~60 g 油脂,它供给人体日需能量的20%~25%。
    一般成人体内储存约占人体质量10%~20%的脂肪,它是维持生命活动的 备用能源。 当人进食量小、摄入食物的能量不足以支付机体消耗的能量时,就要消耗自身的脂肪来满足机体的需要,此时人就会消瘦。 而当人体摄入过多的 油脂后,容易引发肥胖和心脑血管疾病。

四 、维生素
    维生素有20多种,它们多数在人体内不能合成,需要从食物中摄取。 维生素在人体内需要量很小,但它们可以起到调节新陈代谢、预防疾病、维持身体健康的重要作用。 缺乏某种维生素会使人患病,如缺乏维生素A, 会引起夜盲症;缺乏维生素C, 会引起坏血病。 蔬菜、水果、种子食物、动物肝脏、蛋类、牛奶、鱼类、 鱼肝油等是人体获取维生素的主要来源。
资料卡片:黄曲霉毒素对人体的危害

    大米、花生、面粉、玉米、薯干和豆类等,应储存在干燥通风的地方, 因为它们在温度为30~38 ℃,相对湿度超过80%时, 容易发生霉变,滋生含有黄曲霉毒素的黄曲霉菌。黄曲霉毒素十分耐热,蒸煮不能将其破坏, 只有加热到280 ℃以上才能破坏它。 黄曲霉毒素能损害人的肝脏,诱发肝癌等疾病。因此,绝对不能食用霉变食物。

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