书城教材教辅中学理科课程资源-感受化学生活
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第2章 营养健康与化学(1)

人体中的化学

化学与人类的生活密切相关。众所周知,我们周围的事物都是由许许多多的化学元素组成的,包括人体都是由氧、氢,碳、氮、硫、磷,钙等众多元素组成的。这些元素的组成情况,在一定程度上反应了人体的健康状况。例如,可通过测定身体中钙元素的水平来评价全身骨质的情况。而这些元素又组合形成水、蛋白质、糖、脂肪和矿物质等,这些物质在人体内发挥着各自的作用,保证了人体机能的正常运转。

生命的基础——蛋白质

蛋白质主要由碳、氢、氧、氮四种元素组成。将这些元素按一定结构组成氨基酸,氨基酸是蛋白质的组成单位。自然界中的氨基酸有20多种,这20多种氨基酸以不同数目和不同顺序连接构成种类繁多,千差万别的蛋白质,发挥它们各自不同的生理功能。

蛋白质广泛存在于人体肌肉、血液、内脏、神经、骨骼、韧带、毛发、指甲和皮肤等组织内,成年人体重的16.3%都是蛋白质。蛋白质是人体生命的基础,人体许多与生命活动有关的活性物质,如酶、抗体、激素等,都是由蛋白质或蛋白质的衍生物构成。人体有几千种酶,酶虽然量很小,但缺一不可,否则人体的代谢就不能进行。

蛋白质可分为优质蛋白质和一般蛋白质,优质蛋白质除了影响健康外,还能促进生长发育;食物中的蛋白质通过消化分解为氨基酸,然后它们被吸收且通过血液分布到机体细胞中,机体细胞利用这些氨基酸重新建造机体蛋白质。必需氨基酸是人体本身不能合成的,必须从食物中摄取,而且主要从动物性蛋白质里获取。例如粮食中就不含没有必需氨基酸。

人体的主要能源——糖类

糖类又称碳水化合物,根据分子结构式分为:单糖(如葡萄糖、果糖、半乳糖等)、双糖(如蔗糖、麦芽糖、乳糖等)、多糖(如淀粉,大多数的粮食作物都属多糖类);单糖在体内可被直接吸收进入血液,多糖和双糖则必须在葡萄糖苷酶(一种消化酶)的作用下,分解成单糖后被吸收进入血液。

糖类是人体的主要能源物质,人体所需要能量的70%以上由糖类供给。它参与人体细胞的多种代谢活动,且是构成机体组织的重要物质;糖类在体内主要以葡萄糖或糖原形式存在。在机体需要和组织供氧充足时,才能氧化分解释放全部能量,其最终代谢产物是二氧化碳和水,二氧化碳从肺中呼出,水从肾脏排出,当组织供氧不足时,释放出部分能量后生成乳酸。另外,糖类还有润滑骨关节、防止细胞间的粘着,以及赋于动物细胞表面以生物专一性等作用。

人体的燃烧物——脂类

脂类是机体内的一类有机大分子物质,它包括范围很广,由于其化学结构的差异,其生理功能也各不相同。脂类一般分为脂肪和类脂两大类。脂肪是贮存能量和供给能量的主要物质。一般情况下,脂肪贮存在脂肪组织内,当机体需要时,贮存的脂肪分解供给机体能量。另外,脂肪组织还可起到保持体温,保护内脏器官的作用。

类脂包括磷脂,糖脂和胆固醇及其酯三大类。磷脂是含有磷酸的脂类,包括由甘油构成的甘油磷脂和由鞘氨醇构成的鞘磷脂。糖脂是含有糖基的脂类。这三大类类脂是生物膜的主要组成成分,构成疏水性的“屏障”,分隔细胞水溶性成分和细胞器,维持细胞正常结构与功能。此外,胆固醇还是脂肪酸盐和维生素D3以及类固醇激素合成的原料,对于调节机体脂类物质的吸收,尤其是脂溶性维生素(A,D,E,K)的吸收以及钙磷代谢等均起着重要作用。

人体的催化剂——维生素

“维生素”是人们司空见惯的一个名词,它有一个庞大的家庭:维生素A、B族维生素(维生素B1、维生素B2、泛酸、烟酸、维生素B6、生物素、维生素B12、叶酸)、维生素C、维生素D、维生素E、维生素K等。这些维生素的化学结构、理化性质和生理功能虽各不相同,但都是机体新陈代谢必不可少的物质。

维生素A是维生素家族中第一个被发现的成员,多存在于哺乳动物和鱼的肝脏中、蛋类及乳品中。维生素A能维持皮肤粘膜的健康,合成视紫质,维护正常视力,防治夜盲症。它还能促进人体的生长发育,增加对传染病的抵抗力。近年来发现维生素A有一定的抗癌作用。

各种黄、绿色蔬菜如胡萝卜、菠菜、油菜、等内含有丰富的胡萝卜素,胡萝卜素可以在体内可转变为维生素A,称为维生素A原。

维生素D能调节钙和磷的代谢,增加钙、磷在体内的吸收,促进牙齿和骨骼的正常发育。维生素D不仅来源于食物,还可以通过阳光中的紫外线直射皮肤,在体内自制产生,故有“太阳维生素”的美称。

维生素E在发现之初就被应用在保健医疗上,从只用于不孕症、习惯性流产等妇产科疾患,到现在的保护心脏和血管、抗衰延寿、抵御致癌因子的侵袭、加速伤口愈合等等。维生素E逐渐成为维生素家族中一颗闪亮的明星。

维生素B1又称为硫胺素。它主要参与碳水化合物的代谢,可刺激胃、肠收缩蠕动,增加食欲,而且对人体的生长发育有一定的促进作用。

维生素C是维生素家庭中最重要的成员之一,主要参与体内多种氧化——还原反应,参加细胞间粘合物质的形成,与红细胞生成有关;它可以增加抗病能力,促进伤口愈合;具有抗坏血病的功效,被称为“抗坏血酸”;维生素C还是“解毒剂”,能减轻砷、汞对肝脏的毒害,防止铅、苯中毒。

据一些科学家研究表明,维生素C有抗癌作用,其机理为它能阻断致癌物——亚硝胺的生成,合成“透明质酸抑制物”以防止癌细胞繁殖。并能减轻抗癌药物的副作用。

由于大部分维生素在体内不能合成或合成量很少,无法满足机体的需要,所以必须从食物中摄取。假如某种维生素长期摄入不足或损失过多,就会导致疾病,如夜盲症(维生素A缺乏症)、佝偻病(缺少维生素D、钙)、脚气病(维生素B1缺乏症)、坏血病(维生素C缺乏症)、癞皮病(尼克酸缺乏症)。

然而由于维生素对人体健康有着重要的作用,一些人不管身体是否需要,盲目地大剂量服用,这种做法是不科学的。大量事实证明,维生素使用过多,不但无益反而有害,有的还可能发生中毒。例如,大量服用维生素A,可引起暂时性颅内压增高而发生恶心、呕吐、嗜睡、前囱隆起等急性中毒症状;服用维生素C过多,则可能引起尿酸尿、高钙血症、低钠血症。因此,维生素类药物要根据身体和病情的需要合理使用,最好在医生的指导下科学服用。

平衡生命的砝码——无机盐

无机盐是体内各种物质的组成成分,在人体内仅占体重的4%,但是却是维持人体正常生理功能所不可却少的,同时还能参与人体内的代谢活动。人体主要通过食物或饮水获得各种无机盐,如果膳食搭配不当,可以引起无机盐缺乏症。根据我国人民的饮食习惯,膳食中比较容易引起缺乏的是含钙、铁和碘的无机盐。主要介绍以下几种:人体内缺钙会影响肌肉、神经的功能,儿童缺钙会导致佝偻病。奶类制品、蔬菜、豆类、小虾皮中含有较丰富的钙,人们应该多食用此类食物。

含铁较多的食物有动物肝脏、肉类、蛋黄、豆类等。缺铁可能会引起血细胞中血红蛋白含量减少而患贫血症。

含碘丰富的食物有海带、紫菜及各种海产品。人体内缺碘可能会引起地方性甲状腺肿病。

铁:铁是血液中交换和输送氧所必需的一种元素,生物体内许多氧化还原体系都离不开它。体内大部分铁分布在特殊的血细胞内。没有铁生物就无法生存。铁参与血红蛋白、细胞色素及各种酶的合成,激发辅酶A等多种酶的活性,能促进造血、能量代谢、生长发育和杀菌等功能。人体缺铁或利用不良时,将导致发生贫血、免疫功能障碍和新陈代谢紊乱等。

锌:锌是一种与生命攸关的元素,它在生命活动过程中起着转换物质和交流能量的“生命齿轮”作用。它是构成多种蛋白质所必需的。眼球的视觉部位含锌量高达4%,可见它具有某种特殊功能。锌普遍存在于食物中,只要不偏食,人体一般不会缺锌。锌能提高人体免疫功能,并能达到抗衰老的作用;锌可加速创伤愈合,刺激性机能;微量锌可强化记忆力,延缓脑的衰老;锌能保护心肌免遭异丙肾素导致的心肌损害;锌与利尿剂合用能加强降压作用,有利于控制高血压、冠心病的发生。对生长发育中的婴儿、儿童和青少年具有更重要的营养价值。人体缺锌,将引起锌酸活力减退而产生营养不良、嗅味觉丧失、视力下降、贫血、肝脾肿大、生殖器官发育不全等症状,同时还可引起心血管疾病。

铜:铜元素对于人体也至关重要,它是生物系统中一种独特而极为有效的催化剂。铜是30多种酶的活性成分,对人体的新陈代谢起着重要的调节作用。

据报道,冠心病与缺铜有关。铜在人体内不易保留,需经常摄入和补充。茶叶中含有微量铜,所以常喝茶是有益的。

铜在人体内尤其是心脏中主要以含铜蛋白酶和血浆细胞素存在,影响造血过程,促进铁的吸收和利用,加速细胞成熟。人体缺铜将引起心脏增大,血管变弱,心肌变性和肥厚,以及主动脉弹性组织变性,导致动脉病变,引起胆固醇增高,导致冠心病发生等。

微量元素对人类健康的作用,同样不容忽视。例如,铬:铬在由胰岛素参与的糖或脂肪的代谢过程中,铬是必不可少的一种元素,也是维持正常胆固醇所必需的元素。它是人体必需的微量元素之一,具有造血、影响铁代谢、强壮骨骼、软化血管、增强防御机能等功能。

铬:铬可使胰岛素的活动性增加,防治粥样动脉硬化,促进人体生长发育。同时,还可防治糖尿病,胆固醇增高,导致心血管疾病的发生。

锰:锰参与许多酶催化反应,是一切生物离不开的,在人体内参与精氨酸酶等多种酶的合成作用,激活核米酶合成核酸,参与造血过程,并在胚胎的早期发挥作用,具有促生长发育、强壮骨骼、防治心血管疾病等功效。它可促进维生素B1的集蓄,提高蛋白质代谢率。人体缺锰时,会发生骨骼畸形和不育症,导致贫血、动脉硬化及肿瘤。

钼:钼是某种酶的一个组分,这种酶能催化嘌呤转化为尿酸。钼也是能量交换过程所必需的。微量钼是眼色素的构成成分。在豆荚、卷心菜、大白菜中含钼较多。多吃这些蔬菜对眼睛有益。

钙:钙是组成人体骨骼的必需元素,对青少年的生长发育起着主要控制作用。钙的含量影响水的硬度,而水的硬度与心血管发病率呈现相关,常饮含钙水可增强心肌活力。

镁:镁是人体营养的必需物质,是一种催化剂,促使人体中各种酶的形成,具有强心镇静的作用。据国内外一些文献报导,缺镁可导致食道肿瘤的发生。

锶:是人体必需的微量元素,但含量甚少,它是人体骨骼及牙齿的正常组成成分。锶与心血管的功能及构造有关,锶在人体内有强壮骨骼、防治心血管疾病之功效,锶的聚集程度可以作为观察骨折愈合的情况。人体缺乏锶,将会阻碍新陈代谢、产生牙齿和骨骼发育不正常等症状。

钴:钴是人体内维生素的主要组成成分,具有治疗恶性贫血和刺激造血,改善锌的活性,促进生长发育,预防冠心病、心肌炎、贫血、动脉硬化和白内障等,还可延年益寿。人体缺钴时,可导致恶性贫血、神经系统产生广泛性神经脱鞘髓,同时也可出现舌及口腔炎症。钴是维生素B12分子的一个必要组分,B12是形成红细胞所必需的成分。

硒:也是人体必需的微量元素,被称为“生命的奇效元素”。硒是谷甘肽过氧化酶的必需成份,它能阻止或减慢体内脂质自动氧化过程,使细胞寿命延长,故而能益寿。硒是心肌健康的必需物质,有改善线粒体的功能,对高血压,肠、胃病有治疗作用;对高血压、心肌梗塞、肾脏损害具有重要的康复作用。

锂:锂在自然界多以化合物形式出现,它至今未列入人体必需元素。锂对中枢神经系统活动有调节作用,能安定情绪,改善造血功能,提高人体免疫机能。美国一些地区研究证明,饮水含锂高的地区,人们性格稳定,精神病患者少,当地人群中心血管疾病死亡率也较低。美国亚利桑那州-印地安人居住区饮含锂0.1mg/L水的人,胃及十二指肠溃疡发病率低。

钼:是人体黄嘌呤氧化酶、醛氧化酶等的重要组成成份。参与细胞内电子的传递,影响肿瘤的发生,具有防肿瘤的作用。

绿色食品

绿色食品是指安全、优质的无污染、营养类食品,需要遵循可持续发展原则,按照特定生产方式生产,并经专门机构认定,使用统一的绿色食品标志商标。绿色食品必须同时具备以下条件:1.产品或产品原料产地必须符合绿色食品生态环境质量标准。

2.农作物种植、畜禽饲养、水产养殖及食品加工必须符合绿色食品的生产操作规程;3.产品必须符合绿色食品质量和卫生标准;4.产品外包装必须符合国家食品标签通用标准,符合绿色食品特定的包装、装潢和标签规定。

安全、优质是绿色食品的特征。安全是指在绿色食品生产、加工过程中,通过严密监测、控制,防范农药残留、放射性物质、重金属、有害细菌等对食品生产各个环节的污染,以确保绿色食品产品的洁净。绿色食品的优质特性不仅包括产品的外表包装水平高,而且还包括内在质量水准高;产品的内在质量又包括两方面:一是内在品质优良,二是营养价值和卫生安全指标高。

为了保证绿色食品产品安全、优质的特性,开发绿色食品有一套较为完整的质量标准体系。绿色食品标准包括产地环境质量标准、生产技术标准、产品质量和卫生标准、包装标准、储藏和运输标准以及其它相关标准,它们构成了绿色食品完整的质量控制标准体系。

发展绿色食品,必须遵循可持续发展原则。从保护、改善生态环境入手,以开发无污染食品为突破口,将保护环境、发展经济、增进人们健康紧密地结合起来,促成环境、资源、经济、社会发展的良性循环。

绿色食品特定的生产方式是指按照标准生产、加工;对产品实施全程质量控制;依法对产品实行标志管理。

绿色食品的标志是一个特定的图形:上方是太阳、下方是叶片和蓓蕾。整个标志呈正圆形,意为保护、安全,从而描绘了一幅明媚阳光照耀下的和谐生机;告诉人们绿色食品是出自纯净、良好生态环境的安全、无污染食品,能给人们带来蓬勃的生命力。