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食品药品与化学开门七件事柴米油盐酱醋茶件件不离化学说起食品，你的脑海里立即会闪现出怎样的词汇？你能提出几个与食品有关的问题吗？你为什么会选这门课，你想从这门课里获得些什么？你认为这门课会对你有怎样的影响？了解食品中的化学知识，指导合理饮食，促进身心健康，探究部分食品成分。了解部分药品的作用机理，探究某些药品的成分。关注身边的化学，用化学指导生活练习常见化学仪器的使用，培养观察、实践、合作、探究的能力，培养提出问题、分析问题、解决问题的能力能的来源一、日常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。对高中生而言，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）。二、能量的来源人体能量来源于食物。食物通常包括主食、维生素和无机物质（特别是微量元素）三种成分。其中食物主体指糖、蛋白质和脂肪，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。1．主食糖、油脂和蛋白质都属于主食。它们被氧气氧化成二氧化碳和水，同时放出大量的热。我们平时讲的消化，实质上就是这种氧化。由于每种成分的作用不同，因而食物需要保证适当的配比。按温饱水平的日摄取能量要求，一个成年每天需要摄取：①糖，300～400克1克糖约提供17千焦能量，300～400克糖理论上可提供5100～6800千焦能量，即可满足人体需要。其中1/3为食糖，2/3为淀粉，占总能量的35－45％。②蛋白质，80～120克1克蛋白质也大约可提供17千焦能量，每天摄入46～56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80～120克蛋白质，放出1360～2040千焦能量，相当于饮食总热量的10～15％。③油脂，100～150克每克油脂可提供37千焦能量，每天摄取100～150克油脂，可放出3700～5550千焦，占总能量的35～50％。由于油脂的摄入量与心脏病有关，故有人建议应将其降至30～35％。2．微量成分维生素和微量元素被称为生物催化剂，起促进化学反应、转换能量及维持各种代谢的重要作用。①维生素上世纪初就认识到吃蔬菜、水果不仅是为了调味，而且是为了吸取维生素。1907年维丹斯（德，1928年诺贝尔奖得主）在研究胆固醇过程中合成了维D3，从而开创了维生素研究的新纪元。维生素在机体内的作用与酶有密切关系，缺乏某种维生素会引起特定的疾病。例如，缺维生素A会导致夜盲症；缺维生素D会生佝偻病；缺维生素E导致不孕；缺维生素B、C会贫血等。哥伦布是16世纪意大利伟大的航海家，他常常带领船队在大西洋上乘风破浪，远航探险。那时，航海生活不光非常艰苦，而且充满危险。船员们在船上只能吃到黑面包和咸鱼。最可怕的是在航海期间很容易得一种怪病，病人先是感到浑身无力，走不动路，接着就会全身出血，然后慢慢地死去。船员们都把这种怪病叫做“海上凶神”。有一次，船队又出发了。不久，“海上凶神”就悄悄地降临了。船队才航行不到一半的路程，已经有十几个船员病倒了。望着四周一片茫茫的海水，哥伦布的心情十分沉重。那些病重的船员为了不拖累大家，对哥伦布说：“船长，您就把我们送到附近的荒岛上吧。等你们返航归来的时候，再把我们的尸体运回家乡。”哥伦布噙（qín）着眼泪点了点头……几个月过去了，哥伦布的船队终于胜利返航了。船离那些重病船员所在的荒岛越来越近，哥伦布的心情也越来越沉重。这次探险的成功，是用十几个船员的生命换来的呀！哥伦布这么想着，船不知不觉已经靠岸。正在这时，十几个蓬头垢面的人从岛上向大海狂奔过来。这不是那些船员吗？他们还活着！哥伦布又惊又喜地问道：“你们是怎么活下来的？”“我们来到岛上以后，很快就把你们留下的食物吃完了。后来，肚子饿的时候，我们只好采些野果子吃。这样，我们才一天天活下来。”“难道秘密在野果子里面？”哥伦布一回到意大利，就把这些船员起死回生的奇迹讲给医生听。后来经过研究，人们发现野果子和其他一些水果、蔬菜都含有一种名叫维生素Ｃ的物质，正是维生素Ｃ救了那些船员的生命。原来，所谓的“海上凶神”就是“坏血病”，它是由于人体内长期缺乏维生素Ｃ引起的。当身体内补充了适量的维生素Ｃ，坏血病就不治而愈了。三、能量的转换和利用食物主体和微量成分虽可提供能量，但它们本身还不是能量，需要经过转换而加以利用。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．消化和吸收（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。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：C6H12O6（s）＋6O2（g）===6CO2（g）＋6H2O（l）＋2889千焦（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。食物蛋白质在胃酸的协助下，由胃蛋白酶分解为朊及胨。食物在胃内的滞留时间，随蛋白质的质地而异。肉的蛋白质含量高，停留3～4小时，此时胃液酸性强；蔬菜和水果的蛋白质含量低，停留1.5～2小时，胃液酸度亦低。吃肉不容易肚子饿，就是这个原因。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）油脂与糖和蛋白质不同，油脂的消化主要在肠道中进行。帮助油脂水解的酶是水溶性的，然而油脂又不溶于水，这个矛盾怎么解决呢？靠肝脏分泌的胆盐使油乳化生成的小油珠，为酶提供了化学反应的表面，其作用很像洗涤剂分子。主要的胆盐（如甘氨胆酸钠）就具有亲油、亲水的双亲结构。唾液中不含脂肪分解酶，所以此时油脂不被水解。进入胃后，在胃液中脂肪分解酶的作用下，一部分脂肪分解为甘油与脂肪酸。但该酶的最适宜PH为5.0，而胃液的PH约为1～2，故其作用很弱。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。酶的基体是蛋白质，但光有基体，还不具备活性。须有活动辅助剂存在或分子结构中有相当于此辅助剂的活性基团才可产生效力。前者称为酶朊，后者称为辅酶。要使酶活化（即发生作用），酶朊必须先和辅酶结合。正像要打开银行保险箱需要两把钥匙一样。被酶作用的物质称为底物。酶催化作用除了具有极好的专一性外，还有一个显著的优点是速率巨大。据测算，一个β－淀粉酶分子一秒钟能催化断裂直链淀粉中4000个键。（2）最重要的辅酶――三磷酸腺甙（ATP）1980年日本学者葛西道生在研究生物体运动(包括从肌肉运动到精神活动)中的能量转换问题时指出，所有的细胞都有1～15毫摩尔的ATP。它的特点是随时可发生反应，释出193千焦/摩尔的反应热：ATP＋H2O===ADP＋H3PO4＋193千焦这个热量就是我们赖以生存的能量。ATP被戏称为生物体内的能量通货，相当于将难以花费的大钞（食物）兑换成常用的硬币（ATP）。人体消化液中的这种酶，虽能将食物中的主成分淀粉水解成为人体能吸收的葡萄糖。但不能催化纤维素水解。牛、羊等吃草动物的消化系统中寄生了某些衍生物，可以分泌出使纤维素水解的酶，这种酶可使纤维素迅速水解转化为葡萄糖。用这种酶催化的专一性理论可以解释人不能靠吃草过活而牛羊可以靠吃草生活的原因。C.J.斐德逊等人，在酶和底物相互作用（契合）的基础上逐步发展形成了主客体化学和超分子化学因而荣获1987年诺贝尔化学奖。