人类需要的营养素:
人类为了维持生命和健康,必须摄取食物。食物的成分主要有蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水六大类,通常称为六大基本营养素。
六大营养素的特性:1.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。
(1)蛋白质的多样性:蛋白质是由多种氨基酸构成的极为复杂的有机化合物,相对分子质量很大,从几万到几百万。构成氨基酸的基本元素有氢、氧、碳、氮,但不同种类的蛋白质中可能含有其他元素,如血红蛋白。
(2)蛋白质的存在:主要存在于动物肌肉、皮肤、毛发、蹄、角、血液和各种酶中,许多植物(如大豆、花生) 的种子里也含有丰富的蛋白质。
(3)氨基酸在人体内的转化: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。氨基酸通过肠壁进入血液循环,一部分氨基酸被氧化,生成尿素、二氧化碳和水等排出体外,同时放出热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。另一部分氨基酸再重新形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。
(4)蛋白质的功能:
a. 血红蛋白的作用:人体内氧气的传输者,起载体作用。正常呼吸时,在肺部,血红蛋白中血红素的Fe
2+与氧结合成为氧合血红蛋白,随着血液流到机体的各个组织和器官,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+O
2→氧合血红蛋白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。结合了一氧化碳的血红蛋白很难再与氧气结合,人就会因缺氧而中毒,甚至窒息死亡。
b. 酶的作用: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。一种酶只能催化一类反应,而且反应一般是在体温和接近中性的条件下进行的。酶的催化具有专一性、高效性的特点。
(5)蛋白质的变性当蛋白质分子受到某些物理因素(如高温、紫外线、超声波、高电压等)和化学因素(如酸、碱、有机溶剂、重金属盐等)的影响时,其结构会被破坏,导致其失去生理活性(称为蛋白质的变性)。如甲醛(防腐剂福尔马林的主要成分)会与蛋白质中反应,使蛋白质分子结构发生变化,从而失去生理活性并发生凝固。
(6)蛋白质与健康
a.蛋白质缺乏成年人:肌肉消瘦、机体免疫力下降、贫血,严重者将发生水肿。成人每天需从食物中摄取60.70g的蛋白质。未成年人:生长发育停滞、贫血、智力发育差、视觉差。。青少年每天需从食物中摄取75—90g的蛋白质。
b.蛋白质过量蛋白质在体内不能储存,多了机体无法吸收,过量摄入蛋白质,将会因代谢障碍产生蛋白质中毒甚至死亡。
2.糖类
(1)糖类的组成糖类是人类食物的重要成分,由C、H、O三种元素组成,又称碳水化合物。
(2)糖类的生理功能为机体活动提供能量,糖类所提供的能量占人类食物所提供的总能量的60%~70%;构成机体的重要物质;调节食品风味;维持大脑功能必需的能量;调节脂肪代谢;提供膳食纤维。
(3)食物中的糖类分成两类:人可以吸收利用的有效糖类如单糖,多糖,双糖和人不能消化的无效糖类如纤维素。
(4)常见的糖类物质
a. 淀粉:它是绿色植物光合作用的产物,化学式为(C6H10O5)n。
存在 |
植物种子或块茎中,如水稻,小麦,马铃薯等 |
消化 |
食物淀粉在人体内经酶的作用,与水作用最终变成葡萄糖,然后再被人体吸收
|
检验 |
淀粉遇到碘单质(常用碘水或碘酒做试验)会变蓝色,以此检验淀粉的存在 |
b.葡萄糖
葡萄糖的化学式为C
6H
12O
5。葡萄糖经过肠壁吸收进入血液成为血液,输送到人体的各个组织和器官,为人体组织提能量.又在酶的作用下,转变为糖原贮藏在肝脏和肌肉中。在人体组织里,葡萄糖在酶的作用下经缓慢氧化转变成二氧化碳和水,同时放出能量,机体活动和维持恒定体温的需耍。
注意:葡萄糖与新制Cu(OH)
2悬浊液反应生成红色氧化亚铜沉淀.医疗上用此反应原理检验血糖。
c.蔗糖
存在 |
贮藏在某些植物(如甘蔗、甜菜等)中,化学式为C12H22O11 |
用途 |
日常生活中常用的白糖、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 |
(5)糖类与健康
人体中缺乏糖类会导敛全身无力、头帚、心悸、脑功能障碍等,低血糖严重者会导致昏迷。因为葡萄糖不经过转化即可为人体吸收,所以低血糖患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方法迅速补允营养,时间允许时可以服用蔗糖水临水临时代替。当糖类过多时,人体组织吸收不了,就会转化成脂肪储存于体内,使人过于肥胖而诱发各种疾病,如高血脂、冠心病等。
3.油脂
(1)油脂的分布在常温下,植物油脂呈液态,如花生油、豆油等;动物油脂呈固态,如牛油等。
(2)功能:油脂是重要的供能物质,每克油脂在人体内完全氧化时放出约39kJ的能量,比糖类多一倍以上,因此它是重要的供能物质。在正常情况下,每人每日需摄人50~60g油脂,它供给人体每日所需能量的 20%~25%。
(3)油脂与健康
一般成人体内贮存的脂肪约占人体质量的10%~20%,它是维持生命活动的备用能源。当人进食量小、摄入食物的能量小足以支付机体消牦的能量时,就要消耗自身的脂肪来满足机体的需要,此时人就会消瘦。但是过多地摄入油脂容易诱发心脑血管疾病、肥胖症,还会诱发高血压、糖尿病等。
4. 维生素
种类 |
维生素有20多种,多数在人体内小能合成,需要从食物中摄取 |
存在 |
水果、蔬菜、种了食物、动物肝脏、鱼类、鱼肝油、蛋类、牛奶等均含丰富的维生素 |
功能 |
调节新陈代谢,预防疾病,维持身体健康。如维生素C有防癌作用,它能促进人体生长发育,增强对疾病的抵抗力 |
缺乏的后果 |
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;缺乏维生素B,会引起皮炎、贫血、肌肉萎缩等;缺乏维生素D,会使青少年发育不良而得佝偻病,老年人会发生骨质疏松 |
注意:维生素并非“多多益姜”
维牛素A超量摄入的副作用:导致中毒,急性中毒表现为头晕、嗜睡、头痛、呕叶、腹泻等症状。超量服用维生素B。在200mg以上,将会产生药物依赖,严重者能出现步态不稳、手足麻木等。
维生素C如果每次服用超过1g时,就可能为病毒提供养料,可谓得不偿失,还可能导致腹痛、腹泻、尿频,影响儿童生长发育、影响孕妇的胎儿发育,甚至患先天性坏血病等。
维生素D长期超量服用在1800mg后,就会出现生长停滞,影响儿童生长发育。
维生素E每日用量400~800mg后,可引起视力模糊,乳腺肿大,头痛,头晕,恶心等。长期服用超过800mg,将改变分泌代谢,免疫功能下降等。
5.无机盐
(1)人体内无机盐的作用无机盐是人体内的营养元素之一,含量虽少但对正常生理活动有重要影响。主要有以下作用:为构成人体组织的重要成分;维持机体的渗透压和体液酸碱平衡;维持神经细胞兴奋性;构成酶的成分或激活酶的活性;参与体内物质代谢等。
(2)人体内无机盐的获取及缺乏症机体在新陈代谢过程中,随时都有一定量的矿物质以不同的途径排出体外,如汗液、尿液,因此必须及时适量补充。矿物质在食物和水中广泛存在,一般不易引起缺乏。不同的生理状况和不同的地理环境或其他特殊件会引起某些元素的缺乏或过量,导致诸如克山病、骨节病等地方病的发生。
6.水
(1)水在人体内的作用水在人体中的功能是维持细胞状态,增强代谢能,调节血液的正常循环,溶解营养素,使之易于吸收和运输;水还能帮助机体排泄废弃物,散发热量,调节体温,并使血液保持酸碱平衡;水在食物消化、促进血液循环、润滑关节和各内脏器官保持它们正常的生理机能中起着重要作用;人体内的水还能使体内器官减缓震荡。
(2)人体内水的流失和获取途径
a.人体内水的流失途径:排尿、呼吸、体表排汗排粪。
b.人体内水的获取途径:饮水、食物、体内物代谢。
c.如果身体摄入水分不足,开始时人体可通过节机体减少水分的排出量,保持机体水平衡,但严重不足时,自身就无法控制了。当体内水分减少达体重的2%时,身体可因脱水而造成代谢障碍;减少7%—14% 时,出现严重的脱水症状;减少15%以上,即有生命危险。
知识点拨:
1. 纤维和纤维素:
很多学生常常存在一个认识上的误区,认为“纤维:纤维素”,其实这是两个不同的概念。纤维素是指一种特定的化学物质。纤维素通常为白色、无臭、无味、不溶于水,也不溶于一般的有机溶剂,其化学式为 (C
6H
10O
5)n,属于多糖物质。纤维素广泛存在于自然界的植物体中,木材中有一半是纤维素,棉花是自然界中较纯粹的纤维素,脱脂棉和滤纸差不多是纯粹的纤维素纤维是指细而柔软的一类物质,分为天然纤维和化学纤维:天然纤维有植物纤维、动物纤维和矿物纤维化学纤维分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是指利用含有纤维素的原料经化学处理和机械加工而制成的纤维。合成纤维是指利用石油、灭然气、煤为原料制成单体,再经聚合反应而生成的高分子化合物最后经拉丝工艺获得的纤维。
2. 人不能消化纤维素的原因
纤维素[(C
6H
10O
5)
n]也属于糖类,主要存存于植物体内.如树木的茎主要成分是纤维素,棉花的主要成分也是纤维素。同样是糖类,人可以从食物中摄食淀粉,并在体内将淀粉最终消化成葡萄糖加以吸收利用,但人不能消化纤维素,原因在于人体内没有纤维素酶,不能使纤维素在人体内水解。
3. 几种维生素的生理功能及来源
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维生素A (视黄醇) |
促进人体的生长发育和防止角膜炎、夜盲症等疾病 |
鱼肝油、绿色蔬菜 |
维生素B1 (硫胺素) |
促进人体发育,帮助消化,防止脚气病、神经炎,可治疗皮肤病 |
酵母、谷类、肝、豆类、瘦肉 |
维生索B2 (核黄索) |
可防治口角炎、皮肤炎、舌炎等,能参与体内生物氧化作用 |
酵母、肝、蛋、蔬菜 |
维生素C (抗坏血酸) |
降低毛细血管的脆性,促进外伤的愈合,并能增强机体的抵抗力,促进胆固醇代谢 |
新鲜蔬菜和水果 |
维生素D (抗佝偻病) |
可预防佝偻病、软骨病和小儿出齿迟,牙齿不健全等疾病,能调节Ca、P 代谢 |
鱼肝油、蛋黄、乳类、酵母 |
维生素E (生育酚) |
对防止记忆力减退、抗机体早衰、预防不育症和习惯。降流产有一定作用 |
鸡蛋、肉、肝、鱼、植物油 |
知识拓展:1. 食品添加剂:
(1)食品添加剂的界定根据1962年FAO/WHO食品法典委员会(CA 对食品添加剂的定义,食品添加剂是指:有意识地一以少量添加于食品,以改善食品的外观、风味和组织构或贮存性质的非营养物质。
(2)分类根据我国的《食品添加剂使用卫生标准》将其为:防腐剂、抗氧化剂、发色剂、漂白剂、酸味剂、凝剂、疏松剂、增稠剂、消泡剂、甜味剂、着色剂、乳化剂品质改良剂、抗结剂、增昧剂、酶制剂、被膜剂、发泡剂保鲜剂、香料、营养强化剂以及其他添加剂。
2. 认识服装的标签
当你买衣服时,怎样知道服装面料的种类呢?看服装上的标签。服装标签一般包括服装的型号、面料的纤维种类及含量、洗涤熨烫说明等内容。如果服装面料是由一种纤维材料制成的,则用“纯×”或“100% x”来表示,如“纯棉…‘纯毛”或“100%毛”;如果服装是由两种或两种以上的纤维制成的,标签上应注明每种纤维的含量,如“涤纶20%、棉80%”等。
3. 各种纤维素的燃烧鉴别法
织物 |
现象 |
尼龙 |
易燃,燃烧时有臭味,有火焰,余烬为灰褐色 |
涤纶 |
近火焰即熔缩,燃烧时边熔化边冒黑烟,燃烧后呈黑褐色块状.可压碎 |
腈纶 |
近火时先收缩,后燃烧,冒黑烟,有臭味,余烬呈黑色圆球 |
棉布 |
易燃烧,燃烧时无异味,余烬呈灰白色 |
羊毛 |
燃烧时发泡,有火焰,有烧焦羽毛的气味,余烬呈黑褐色 |
丝绸 |
燃烧缓慢,有臭味,余烬为黑色小球,容易压碎 |
粗盐提纯:
粗盐中含有泥沙等不溶性杂质,以及可溶性杂质如:Ca2+,Mg2+,SO42-等。不溶性杂质可以用过滤的方法除去,可溶性杂质中的Ca2+,Mg2+,SO42-则可通过加入BaCl2、NaOH和Na2CO3溶液,生成沉淀而除去,也可加入BaCO3固体和NaOH溶液来除去。然后蒸发水分得到较纯净的精盐。
粗盐提纯实验:
1. 实验过程:
(1)溶解
(2)在天平上称量剩下的粗盐,计算在10毫升水中大约溶解了多少克粗盐。
(3)加入过量BaCl2(去除硫酸根离子)BaCl2+Na2SO4==BaSO4↓+2NaCl
(4)加入过量NaOH(去除镁离子)MgCl2+2NaOH==Mg(OH)2↓+2NaCl
(5)加入过量Na2CO3(去除钙离子及BaCl2中的钡离子)Na2CO3+CaCl2==CaCO3↓+2NaCl
(6)Na2CO3+BaCl2==BaCO3↓+2NaCl
(注:3,4两步可互换。)
(7)过滤
向滤液中加入适量HCl(除去过量NaOH,Na2CO3,可选择用pH试纸控制加入的量,或是直接蒸发)
(8)蒸发结晶
2. 实验步骤:
(1)溶解:
用托盘天平称取5克粗盐(精确到0.1克),用量筒量取10毫升水倒入烧杯里,
用药匙取一匙粗盐加入水中,观察发生的现象,用玻璃棒搅拌,并观察发生的现象。
接着再加入粗盐,边加边用玻璃棒搅拌,一直加到粗盐不再溶解时为止,观察溶液是否浑浊。
(2)过滤:
将滤纸折叠后用水润湿使其紧贴漏斗内壁并使滤纸上沿低于漏斗口,溶液液面低于滤纸上沿,
倾倒液体的烧杯口要紧靠玻璃棒,玻璃棒的末端紧靠有三层滤纸的一边,漏斗末端紧靠承接
滤液的烧杯的内壁。慢慢倾倒液体,待滤纸内无水时,仔细观察滤纸上的剩余物及滤液的颜色,
滤液仍浑浊时,应该再过滤一次。
(3)蒸发:
把得到的澄清滤液倒入蒸发皿,把蒸发皿放在铁架台的铁圈上,用酒精灯加热同时用玻璃棒
不断搅拌滤液,等到蒸发皿中出现较多量固体时,停止加热,利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
(4)用玻璃棒把固体转移到纸上,称量后,回收到教师指定的容器,比较提纯前后食盐的状态
并计算精盐的产率。
(5)去除可溶性杂质:溶解,依次加入过BaCl2,NaOH,Na2CO3过滤。向滤液中加入适量HCl,
蒸发,结晶。
产率计算:
将提纯后的氯化钠与粗盐作比较,计算精盐的产率。
(误差分析:明显偏低:A.溶解时将粗盐一次全部倒入水中,立即过滤B.蒸发时,有一些液体、固体溅出。
偏高:提纯后的精盐尚未完全干燥就称其质量.粗盐中含有其他可溶性固体。)
元素变化:
反应前:NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4
加入BaCl2(过量)产生BaSO4沉淀溶液内还剩:NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2
加入Na2CO3(过量)产生CaCO3沉淀和BaCO3沉淀溶液内还剩:NaCl、MgCl2、Na2CO3
加入NaOH(过量)产生Mg(OH)2沉淀溶液内还剩:NaCl、Na2CO3、NaOH
加入HCl(过量)产生CO2、H2O溶液内还剩:HCl、NaCl
蒸发后:NaCl
实验现象:
溶解:粗盐固体为灰色,加入水中所得液体呈浑浊状。
过滤:滤液是无色透明液体,滤纸上的残留物呈黑色。
蒸发:随着加热,蒸发皿中液体的量减少;当蒸发到一定程度时,蒸发皿底部有固体析出。蒸发得到的固体为白色。
过程中玻璃棒的作用:
(1)溶解时:搅拌,加速溶解
(2)过滤时:引流
(3)蒸发时:搅拌,使液体均匀受热,防止液体飞溅
定义:
硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
水的硬度:
水的硬度常用一种规定的标准来衡量,这个标准是:把1L水里含10mgCaO(或相当于10mgCaO)称为1度。
硬水和软水的检验:
(1)用肥皂水来检验硬水和软水,把肥皂水滴在水里搅拌,产生泡沫多的是软水,产生泡沫少或不产生泡沫的是硬水
(2)用加热煮沸的方法检验硬水和软水。水加热煮沸时,有较多沉淀的是硬水,不产生沉淀或者产生沉淀较少的是软水。
硬水的软化:
就是设法除去硬水中的钙、镁化合物。
硬水软化的方法:生活中常用煮沸法,工业上常用离子交换法和药剂软化法,实验室常用蒸馏法,蒸馏法是净化程度较高的水,蒸馏时应注意以下几点:
①蒸馏瓶中的液体不能超过其容积的2/3.
②加热时,应在烧瓶中放几粒沸石(或碎瓷片)。
③装置气密性良好
④水银温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口附近。
使用硬水造成的危害:
饮用水中含有微量的钙、镁成分,对人体健康是有益的。但是,水中含太多的钙、镁成分,对生活和生产都有危害。
①用硬水洗涤,不仅浪费肥皂,而且会在织物上积有肥皂跟钙、镁反应后生成的沉淀,不容易洗干净,还会使纤维变脆、易断。
②硬水有苦涩味,长期饮用硬水会使人的胃肠功能紊乱,出现不同程度的腹胀、腹泻和腹痛。
③锅炉用水硬度太大,会产生水垢,这会大大降低锅炉的导热能力,造成燃料的浪费。另外,当水垢爆裂脱落时,会造成炉壁局部受热不均,易引起锅炉爆炸。
离子交换法:
离子交换法是工业生产软化水的重要方法之一。离子交换法的原理:离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团(一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子),当含钙、镁离子较高的硬水经过离子交换树脂时,离子交换树脂即可以释放出钠离子,其功能基团与钙、镁离子结合。这样水中的钙、镁离子含量下降,水的硬度降低,硬水即可被软化为软水。离子交换法的流程为:工作(即交换)、反洗、再生、清洗四个过程。
概念:
气体的溶解度是指在压强为101kPa和一定温度时,气体溶解在3体积水里达到饱和状态时的气体体积。如氮气在压强为101kPa和温度为0℃ 时,1体积水里最多能溶解0.024体积氮气,则在0℃ 时,氮气的溶解度为0.024。
影响气体溶解度的因素:
①压强:气体的溶解度随着压强的增大而增大,随若压强的减小而减小。
②温度:气体的溶解度随着温度的升高而减小,随着温度的降低而增大。
应用气体溶解度的知识来解释的现象:
①夏天打开汽水瓶盖时,压强减小,气体的溶解度减小,会有大量气泡冒出。
②喝汽水后会打隔,是因为汽水到胃中后,温度升高、气体的溶解度减小。
③养鱼池中放几个水泵,把水喷向空中,增大与氧气的接触面积,增加水中氧气的溶解量。
④不能用煮拂后的凉开水养鱼,因为温度升高,水巾溶解的氧气减少,因而凉开水中几乎不含氧气。
概念:元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。
对元素概念的理解: ①元素是以核电荷数(即核内质子数)为标准对原子进行分类。只讲种类,不讲个数。
②质子数是划分元素种类的标准。质子数相同的原子和单核离子都属于同一种元素。如Na+与Na都属于钠元素,但Na
+与NH
4+不属于同一种元素。
③同种元素可以有不同的存在状态。如游离态和化合态。
④同种元素的离子因带电荷数不同,性质也不同。如Fe
2+与Fe
3+。
⑤同种元素的原子可以是不同种原子。如碳元素有三种不同中子数的碳原子:
612C、
613C、
614C.
元素与原子的比较
|
元素 |
原子 |
概念 |
具有相同核电荷数〔即核内质子数)的一类原子的总称 |
化学变化中的最小粒子 |
区分 |
只讲种类,不讲个数 |
既讲种类,又讲个数 |
使用范围 |
用于描述物质的宏观组成 |
用于描述物质的微观构成 |
举例 |
水由氢元素和氧元素组成,或说水中含有氢元素和氧元素 |
每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成 |
联系 |
元素和原子是总体和个体的关系,原子是元素的个体,是构成并体现元素性质的最小微粒;元素是一类原子的总称一种元素可以包含几种原子 |
元素、原子、分子与物质间的关系:
物质的组成可以从宏观和微观两个方面进行描述,其中元素是从宏观上对物质组成的描述,分子、原子是从微观上对物质构成的描述。其关系如下图;
在讨论物质的组成和结构时,应注意规范地运用这些概念,现举例如下:
(1)由分子构成的物质,有三种说法(以二氧化碳为例):
①二氧化碳是由氧元素和碳元素组成的。
②二氧化碳是由二氧化碳分子构成的。
③每个二氧化碳分子是由2个氧原子和I个碳原子构成的。
(2)由原子(或离子)直接构成的物质(如汞、食盐),有两种说法:
①汞是由汞元素组成的;食盐是由钠元素和氯元素组成的。
②汞是由汞原子构成的;食盐是由钠离子和氯离子构成的。
同位素: 同位素指具有相同的质子数,但中子数不同的同一元素的不同原子,如氢有3种同位素,分别称为氕(H)、氘(D)、氚T),即原子核内质子数均为1,但中子数分别为0,1,2的氢原子。同位素有天然存在的,也有人工合成的。同一元素的同位素虽然中子数不同,但它们的化学性质基本相同。