07 基本营养物质

基本营养物质

1. 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。
2. 营养物质主要包括糖类、蛋白质、油脂、维生素、无机盐和水。
3. 3. 除了水，人们每天摄入量较大的是糖类、蛋白质、油脂这三类有机物，它们既是人体必需的基本营养物质，也是食品工业的重要原料。

糖类

组成及分类

1. 组成：糖类是由 $C,H,O$ 三种元素组成，可用通式 $C_n(H_{2}O{)}_m$ 表示，也称为碳水化合物。

2. 分类（依据是否水解及水解产物的不同进行分类）

葡萄糖结构

分子式为 $C_6{H}_{12}{O}_6$，结构简式为 $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_2\mathrm{OH}(\mathrm{CHOH}){\phantom{A}}_4\mathrm{CHO}$ 或 $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_2\mathrm{OH}-\mathrm{CHOH}-\mathrm{CHOH}-\mathrm{CHOH}-\mathrm{CHOH}-\mathrm{CHO}$ 葡萄糖和果糖分子式相同而结构不同，互为同分异构体

葡萄糖考点

1 个葡萄糖具有 5 个羟基，1 个醛基。所以葡萄糖又叫多羟基醛糖。

问：1mol 葡萄糖，含有羟基多少 $N_A$？含有醛基多少 $N_A$？

有 $-OH$ 羟基 $5N_A$

有 $-CHO$ 醛基 $1N_A$

果糖考点

1 个果糖具有 5 个羟基，1 个酮基，所以果糖叫多羟基酮糖。

TIP

1 个葡萄糖分子和果糖分子都有 5 个羟基。

互为同分异构体

羰基和酮基

葡萄糖的化学性质

验证葡萄糖具有还原性。

和新制 $Cu(OH{)}_2$ 悬浊液反应

1. 第一步是为了配置氢氧化铜悬浊液。必须保证 NaOH 是过量的。这里只滴加了 5 滴硫酸铜溶液。
2. 实验结论：葡萄糖具有还原性，能被新制 $Cu(OH{)}_2$ 悬浊液氧化为砖红色沉淀氧化亚铜 $C{u}_{2}O$

和银氨溶液反应

• 实验现象：在试管壁上形成银白色光亮的银镜。

蔗糖和麦芽糖的组成和性质

1. 蔗糖和麦芽糖分子式都为 $\mathrm{C}{\phantom{A}}_{12}\mathrm{H}{\phantom{A}}_{22}\mathrm{O}{\phantom{A}}_{11}$，两者互为同分异构体

2. 蔗糖与麦芽糖的水解：

考点

葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原性糖，具有还原性，能与 $Cu(OH{)}_2$ 悬浊液反应生成砖红色沉淀 也能和银氨溶液发生银镜反应。

而蔗糖没有还原性，不能与 $Cu(OH{)}_2$ 和银氨溶液反应。

所以要鉴别麦芽糖和蔗糖，可以使用 $Cu(OH{)}_2$ 悬浊液和银氨溶液。

并且注意，虽然蔗糖没有还原性，但是且水解产物是还原性糖。

淀粉和纤维素的组成和性质

1. 淀粉和纤维素分子式都为 $(\mathrm{C}{\phantom{A}}_6\mathrm{H}{\phantom{A}}_{10}\mathrm{O}{\phantom{A}}_5)\mathrm{n}$，但两者“不是”同分异构体；属于天然高分子化合物。

2. 淀粉的化学性质：淀粉遇单质碘变蓝。

3. 淀粉的水解产物为葡萄糖

淀粉水解程度的判断检验

实验步骤：

先加稀硫酸作催化剂，让淀粉水解。然后水溶液分为两份，一份加到碘水力观察现象，

一份先加 NaOH 使溶液呈碱性，然后加银氨溶液观察现象。

实验现象及结论：

蛋白质

蛋白质的存在和组成

（1）存在：蛋白质是构成细胞的基本物质，存在于各类生物体内。

（2）组成：由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，是一类非常复杂的天然有机高分子

蛋白质的水解

蛋白质水解，先变成多肽，然后多肽继续水解，最终变为氨基酸。

• 甘氨酸，又被叫做氨基乙酸

氨基酸

氨基酸，顾明思义，既有氨基 $-C{H}_3$，又有羧基（酸）$-COOH$

蛋白质的变性

(1) 向鸡蛋清溶液中加入几滴醋酸铅溶液。现象：生成白色沉淀

(2) 变性：蛋白质在一些化学试剂或一些物理因素作用下，失去生理活性，溶解度下降而析出的过程。

(3) 变性条件：

• ①某些化学试剂如重金属盐 ($CuS{O}_4$)、强酸、强碱、乙醇、甲醛等。
• ②一些物理因素：如加热、紫外线等。

TIP

盐析是可逆的。比如鸡蛋清里加 $\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4$ 溶液，会使溶解度降低，析出白色物质。但加水又继续溶解。

蛋白质的特征反应

• 显色反应，使蛋白质呈现黄色

蛋白质在生产、生活中的作用

(1) 蛋白质存在于一切细胞中，是人类必需的营养物质。

(2) 毛和蚕丝的成分都为蛋白质，可以制作服装。

(3) 从动物皮、骨中提取的明胶可作食品增稠剂，阿胶可作中药材等。

(4) 绝大多数酶也是蛋白质，是重要的催化剂。

油脂

油脂的组成、分类及结构

1. 组成元素：碳、氢、氧。

2. 分类：根据室温下油脂状态，油脂分为油和脂肪。

TIP

常温下，油是液态，脂肪是固态。

3. 结构：

特点：

是高级脂肪酸和甘油形成的酯，

$R_1、R_2、R_3$ 可以相同也可以不相同。如果 $R_1、R_2、R_3$ 相同，这样的油脂称为单甘油酯；如果 $R_1、R_2、R_3$ 不相同，称为混甘油酯。

天然油脂大都为混甘油酯，且动、植物体内的油脂大都为多种混甘油酯的混合物，无固定熔沸点。

甘油

甘油就是丙三醇。

高级脂肪酸种类

TIP

饱和脂肪酸的碳链中不含碳碳双键。

不饱和脂肪酸的碳链中含有碳碳双键

口诀：

软十五，硬十七

油酸不饱十七烯

亚油再多一个烯

另外均含一羧基

硬脂酸甘油酯的形成过程

硬脂酸就是上面一个标题说的，甘油就是丙三醇。

如图，左边是 3 分子的硬脂酸，右边是 1 分子的丙三醇。

第一步，

最终形成的产物 3 个脂基和 1 份水。这种产物就叫高级脂肪酸甘油酯。

所以油脂绝大部分原先都来自于 3 分子的高级脂肪酸，然后配上 1 分子的丙三醇（甘油）所形成的三酸甘油酯，又叫高级脂肪酸甘油酯。

油酯的性质

1. 物理性质：在室温下，植物油通常呈液态（豆油、菜籽油、橄榄油），动物油脂通常呈固态（牛油、猪油）， 密度比水小，黏度较大，难溶于水，易溶于有机溶剂。

2. 化学性质

油脂的氢化 —— 加成反应.

工业上常将液态植物油在一定条件下和氢气发生加成反应，生成固态氢化植物油。（人造奶油）

TIP

油脂尤其像是植物油，有很多不饱和脂肪酸甘油酯，即它是由很多碳碳双键的。

有碳碳双键代表它可以与 $H_2$ 发生加成反应，可以使溴水因发生加成反应而褪色，也能使高锰酸钾溶液褪色。

所以 CC 双键具有还原性，容易被氧化。所以像植物油这种含有高级不饱和脂肪酸的油，往往保质期比较短，因为很容易被氧化，变得酸败。

所以我们为了为了提高它的保质期，会让它与氢气 $H_2$ 反应，是 CC 双键全部变为 CC 单键。

植物油的氢化（油脂的硬化）

油酸甘油酯的氢化反应：

油脂的水解（在酶、酸、碱等条件下水解）

TIP

• 酸催化水解是可逆的，不能全部转化
• 碱性条件可以完全水解，生成高级脂肪酸盐（肥皂）和甘油

高级脂肪酸盐和甘油形成皂化液，需要析出肥皂。

$\mathrm{皂}\mathrm{化}\mathrm{液}\underset{\mathrm{盐}\mathrm{析}}{\overset{\mathrm{饱}\mathrm{和}\mathrm{NaCl}\mathrm{溶}\mathrm{液}}{\to }}\mathrm{过}\mathrm{滤}$

高浓度的 $N{a}^{+}$ 会降低 $Na$ 盐的溶解度，然后过滤可以得到肥皂。

油脂和矿物油的比较

TIP

• 油脂能用碱性溶液 $N{a}_{2}C{O}_3,NaHC{O}_3$ 清洗，而烃有机物不能。因为烃类有机物不会在碱性条件下水解，所以只能用 $CC{l}_4$ 等有机溶剂洗涤。