化学与生活

刘辉,北京大学有机化学博士

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 课程简介
    • 1.2 化学发展简史;化学是一门中心科学
    • 1.3 火的使用与人类文明
    • 1.4 燃烧与爆炸极限
    • 1.5 灭火与阻燃
  • 2 化学与能源
    • 2.1 能源概述与分类
    • 2.2 化石能源
    • 2.3 化学电源
    • 2.4 新能源
  • 3 化学与环境
    • 3.1 大气环境化学
    • 3.2 水环境化学
    • 3.3 绿色化学
    • 3.4 室内污染
  • 4 舌尖上的化学之化学与营养
    • 4.1 营养物质概述
    • 4.2 营养物质的代谢
    • 4.3 脂肪与蛋白质
  • 5 舌尖上的化学之化学与食品
    • 5.1 课外学习专题:舌尖上的中国
    • 5.2 食品安全
    • 5.3 食品添加剂1
    • 5.4 食品添加剂2
    • 5.5 奶茶的真相
  • 6 化学与药物
    • 6.1 药物概述
    • 6.2 感冒及解热镇痛类药
    • 6.3 抗菌药
    • 6.4 抗癌药物
  • 7 化学与新材料
    • 7.1 金属材料
    • 7.2 高分子材料
  • 8 化学与日用品
    • 8.1 洗涤剂
    • 8.2 化妆品
  • 9 化学与国防
    • 9.1 化学与武器
    • 9.2 化学武器
  • 10 化学与文艺
    • 10.1 文学作品中的化学
    • 10.2 影视中的化学
  • 11 化学文献检索
    • 11.1 常用数据库
    • 11.2 常用网站
  • 12 化学化工前沿
    • 12.1 《化学化工前沿》视频
脂肪与蛋白质

继上节课学习了营养物质概述和碳水化合物,本节课重点学习另外两类营养物质:脂肪和蛋白质。


本节课的重点是:

1、脂肪的结构和种类,特别是不饱和脂肪酸、氢化植物油、反式脂肪酸的概念

2、人体必需氨基酸

3、如果从化学的角度进行科学地减肥/健身


关于可乐和酸奶的测验题,有66%的同学选择了可乐,可见大多数同学对可乐还是有偏见的,^_^。

其实一般来说,不考虑零度可乐,单位质量(体积)的可乐和酸奶,酸奶中糖(碳水化合物)的含量更高一些。

可乐中糖含量在11克/100克左右,而酸奶中普遍大于12克/100克。

有图为证(图片来自网络,涉及到商品名或商标的,仅为教学服务,非广告):


(需要注意的是,我们只是比较可乐和酸奶中碳水化合物中的含量,并没有说明哪个健康或不健康)

综上所述:

特别不建议睡觉前一杯酸奶!

可以睡觉前一杯牛奶。




一、脂肪

1、脂肪概述

动物油脂通常呈固态,为脂肪;

植物油脂呈液态,称为油。

二者统称为油脂,由高级脂肪酸和甘油组成。

油脂在小肠里由于受酶的催化而发生水解,生成脂肪酸和甘油,被小肠吸收,作为人体的营养。

不饱和脂肪酸是人体必须的脂肪酸,人体自身不能合成,包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸,人体缺乏时,会影响固醇类代谢。

来源:花生、芝麻、榛子


2、脂肪结构

脂肪酸一般由4个到24个碳原子组成,自然界中约有40多种脂肪酸

根据脂肪酸的结构内是否含有双键,分为饱和脂肪酸不饱和脂肪酸

含不饱和脂肪酸较多的在常温下通常呈液态,称之为“油”

含饱和脂肪酸较多的在常温下一般呈固态,称之为“脂”

表:常见脂肪酸的名称与结构(手机观看需要左滑)


 

缩写

 

 

系统命名

 

 

俗名

 

 

备注

 

 

4∶0

 

 

丁酸

 

 

酪酸

 

 

6∶0

 

 

己酸

 

 

己酸

 

 

8∶0

 

 

辛酸

 

 

辛酸

 

 

10∶0

 

 

癸酸

 

 

癸酸

 

 

12∶0

 

 

十二酸

 

 

月桂酸

 

 

14∶0

 

 

十四酸

 

 

肉豆蔻酸

 

 

16∶0

 

 

十六酸

 

 

棕榈酸

 

 

16∶1

 

 

9-十六烯酸

 

 

棕榈油酸

 

 

18∶0

 

 

十八酸

 

 

硬脂酸

 

 

18∶1

 

 

9-十八烯酸

 

 

油酸

 

 

18∶2

 

 

9,12-十八二烯酸

 

 

亚油酸

 

 

必需,ω-6

 

 

18∶3

 

 

9,12,15-十八三烯酸

 

 

亚麻酸

 

 

必需,ω-3

 

 

20∶0

 

 

二十酸

 

 

花生酸

 

 

20∶4

 

 

5,8,11,14-二十碳四烯酸

 

 

花生四烯酸

 

 

必需,ω-6

 

 

20∶5

 

 

5,8,11,14,17-二十碳五烯酸

 

 

EPA

 

 

必需,ω-3

 

 

22∶1

 

 

13-二十二烯酸

 

 

芥酸

 

 

22∶5

 

 

7,10,13,16,19-二十二碳五烯酸

 

 

DPA

 

 

必需,ω-3

 

 

22∶6

 

 

4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸

 

 

DHA

 

 

必需,ω-3

 





3、α-亚麻酸

α-亚麻酸 (α-Linolenicacid,  ALA),以甘油酯的形式存在于深绿色植物中,是构成人体组织细胞的主要成分,可转化为机体必需的 EPA (EicosaPentaenoicAcid,EPA,二十碳五烯酸)和 DHA (DocosaHexaenoicAcid,DHA,二十二碳六烯酸) 。

人体一旦缺乏,即会引导起机体脂质代谢紊乱,导致免疫力降低、健忘、疲劳、视力减退、动脉粥样硬化等症状的发生。尤其是婴幼儿、青少年如果缺乏亚麻酸,就会严重影响其智力正常发育。

中国营养学会发布2013版《中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIs)》,首次增加了α-亚麻酸推荐值,规定中国居民(孕妇)每天摄入1600~1800毫克α-亚麻酸为宜。

α-亚麻酸主要存在于核桃,牡丹籽油,亚麻籽油和紫苏油中,其它如大豆油、小麦胚芽油,含量一般较低。


4、氢化植物油

氢化植物油是一种人工油脂,包括人们熟知的奶精、植脂末、人造奶油、代可可脂、起酥油、人造黄油等。

(需要特别注意的是,关于氢化植物油的各种“马甲”一定要记牢,不然很容易被商家忽悠,因为这些马甲的名字听起来非常好,只是听起来非常好。

普通植物油在一定的温度和压力下催化氢化制成

经过氢化的植物油硬度增加,保持固体的形状,可塑性、融合性、乳化性都增强,可以使食物更加酥脆

延长食物的保质期,被广泛地应用于食品加工


5、反式脂肪

反式脂肪酸(Transfatty acids,TFA)又名反式脂肪,被称为"餐桌上的定时炸弹"主要来源是部分氢化处理的植物油

部分氢化油具有耐高温、不易变质、存放久等优点,用于制作蛋糕、饼干、速冻比萨饼、薯条、爆米花等食品

过多摄入反式脂肪酸可使血液胆固醇增高,从而增加心血管疾病发生的风险

2015年6月16日,美国食品和药物管理局宣布,将在3年内完全禁止在食品中使用人造反式脂肪,以助降低心脏疾病发病率


6、胆固醇

血液中脂质成分的总称叫血脂,包括胆固醇、甘油三酯、磷脂、脂肪酸、少许脂类维生素等。

胆固醇广泛存在于动物体内,其溶解性与脂肪类似,不溶于水,易溶于乙醚、氯仿等溶剂

胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质,它不仅参与形成细胞膜,而且是合成胆汁酸、维生素D以及甾体激素的原料


脂肪摄取量:

        成人脂肪摄入量占每日能量供给量的20%~25%左右,即50~60g就能满足机体的需要,过多或过少都将不利于我们的身心发展。而饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的比例最好各占1/3,即动物脂肪和植物油的比例接近于1﹕2是最好的。

7、鹅肝


鹅肝因其丰富的营养和特殊功效,使得鹅肝成为补血养生的理想食品。法国著名的料理鹅肝(法文:Foiegras,直译为:肥肝)。

欧洲人将鹅肝与鱼子酱、松露并列为“世界三大珍馐”。




在自然界,鹅和鸭这样的候鸟,在长途飞行之前会大肆进食,储备能量。古埃及人早在四五千年前就发现它们的肝更加美味,就想方设法让它们长肝。

于是,那些被圈养起来的鹅,生存地全部意义就仅仅是长出更大的肝来。

鹅肥肝是在活鹅体内培育的脂肪肝。




野生的鹅和鸭在"增肥"期间一般每天吃一公斤左右的食物。

把一根二三十厘米长的管子插到它们的食道里,拿个漏斗往里灌。

在"长肝"后期,每天会被灌进两三公斤的食物。

最终,鹅肝急剧膨胀,最大的可以达到野生鹅肝的十倍大小。这些鹅肝一般重达700克至900克。




鹅肝非常美味,而且有入口即化的感觉,为什么呢?











在加热至35℃的时候,鹅肝中的脂肪即开始融化,故有入口即化之感觉(因为人的口腔温度高于35℃啊)。


为什么吃其他动物脂肪没有这种感觉呢?











对比一下其他脂肪,一般需要高于42℃才融化,也就是说人体发高烧的时候,吃其他脂肪才有入口即化的感觉。



二、蛋白质

作用

蛋白质是生物体内一切组织的基础物质,在生命现象和过程中起决定性作用,生命的产生、存在和消亡都与蛋白质有关。

蛋白质是生命的物质基础,是人类生命之本。


“生命是蛋白体的存在方式” ——恩格斯



人体必需氨基酸,指人体不能合成或合成速度远不适应机体的需要,必需由食物蛋白供给。

人体必须氨基酸的简单记忆方法:“甲携来一本亮色书”:硫氨酸、氨酸、氨酸、亮氨酸、丙氨酸、氨酸、氨酸、氨酸


摄入蛋白质过少:

容易感染细菌和病毒

皮肤也易出现皱纹,失去光泽

容易疲劳,精力不集中

骨骼可能会发育不良或容易老化

头发易干涩、分叉,甚至脱落

血压会不正常,易贫血或出血不易凝结

内分泌容易失调。。。


摄入蛋白质过多:

增加肾脏负担

过量的蛋白质会转化为脂肪贮存起来,加重肝脏的负担,导致脂肪肝

无法消化的蛋白质则会在肠内腐败发酵,加重氮质血症、氮中毒,促发肝昏迷


日常生活中蛋白质的摄入量:成年人每天每人每公斤体重1.2g蛋白质。其中,应有30%的动物蛋白,70%的植物蛋白。 

来源:动物肌肉、皮肤、毛发、蹄、角等的主要成分是蛋白质;大豆、花生等的种子


补充材料:

2012年,有报道称湖北某地高考班集体打吊瓶(静脉输液)复习,称补充氨基酸。

从科学的角度,多方位思考这样做有必要吗?



三、维生素

1、概述

维生素包括许多种低分子量的有机物,是生物有机体内代谢过程中不可缺少的一类。

在机体内的需要量很少,但生理作用却很大;作为一些重要酶的辅助成分参与广泛的生化反应,决定着一个个非常重要的代谢过程,对人体的生长发育和调节各种生理功能起着至关重要的作用。

人体内不能合成,只能从食物中摄取补充,因而在体内容易缺乏。

目前已发现有20多种维生素,而我们人体每天所需的维生素也大约有13种,它们是:维生素A、C、D、E、K、B1、B2、B5、B6、B12、叶酸、泛酸以及生物素。


2、常见的维生素及其功能

维生素A:帮助人体生长和组织修补,对眼睛保健很重要,能抵御细菌以免感染,保护上皮组织健康,促进骨骼与牙齿发育。能够预防和治疗干眼症。

维生素B1:促进碳水化合物之新陈代谢,能维护神经系统健康,稳定食欲,刺激生长以及保持良好的肌肉状况。

维生索B2:促进碳水化合物、脂肪与蛋白质之新陈代谢,并有助于形成抗体及红血球,维持细胞呼吸。

维生素B3(烟草酸、烟碱酸):强健消化系统,有助于皮肤的保健及美容,改善偏头痛、高血压、腹泻、加速血液循环,治疗口疮,消除口臭,减少胆固醇。

维生素B5(泛酸、nthenol):加速伤口痊愈,建立人体的抗体以防止细菌感染,治疗手术后的颤抖,防止疲劳。

维生素B6:可帮助维持钠、钾的平衡,调节体液,增进神经和骨骼肌肉系统正常功能,是天然的利尿剂。

维生素B12:制造及换新体内的红血球,可防止贫血,有助于儿童的发育成长,保持健康的神经系统,减除过敏性症状,增进记忆力及身体的平衡力。

维生素D:促使人体适当使用钙质及磷质,以产生强壮的骨骼及牙齿,配合维生素A与C同时服用,可防治感冒,治疗膜炎,可使人体增强吸收维生素A的能力。

维生素E:延缓细胞老化,增强耐力,配合维生素A可保护肺部不受空气污染,预防及溶解血栓,消防疲劳,加速烫伤复健,预防伤疤,天然利尿剂,降低血压,防止早产及流产。

3、摄入维生素“多多益善”吗?

大量的摄入维生素或维生素排泄不畅会导致中毒。一般水溶性维生素中毒机会较少,脂溶性维生素中毒情况较为常见。

VC:引起腹涨、皮疹、胃酸过多或泌尿系统结石,严重者可致溶血,甚至致命。如大剂量长期服用而突然停药,可能出现坏血病症状。

VD:维生素D中毒可表现为无力、疲劳、食欲不振、恶心及呕吐等症状。在肾脏,有可能因此而产生尿结石,从而引起肾病。

表:成年人每日维生素的推荐摄入量

4、维生素使用注意事项

维生素和矿物质等营养素,彼此关系密切,只有达到它们之间的均衡,其作用才能充分发挥,人体才可能健康。一些营养物质离开了它们的协同伙伴就无法充分发挥作用。

维生素A得到维生素E的保护;

维生素A防止维生素C的氧化;

维生素B群、维生素D、维生素E及钙、磷、锌要成一定的比例。


小专题:维生素C

又称抗坏血酸,分子式:C6H8O6,酸性,具有较强的还原性,易氧化分解,最终产物主要为CO2和草酸。小肠吸收进入人体血液循环系统,肾上腺和视网膜中含量最高,其次是肝、脾、肾、肌肉等。

维生素C的功能

关于维生素C的商品,目前主要有两种:药品和保健品,如下图所示:


约2元一瓶的药品维生素



(图片来自网络)



四、合理膳食

世界卫生组织提出:“人的健康15%取决于遗传,10%取决于社会条件,8%取决于医疗条件,7%取决于自然环境,而剩下的60%取决于生活方式。”


(图片来自网络)

纠正不良饮食习惯:

习惯一:炒菜时多放油、糖、盐等调料,重口味、讲美食却忽视营养。

习惯二:肉类食品猛增,饮食结构西化。

习惯三:明知熏烤、油炸食品不健康却贪图美味照吃不误。

习惯四早餐吃太少、晚餐吃太饱,一日三餐分布不均。


科学膳食建议:

⑴食物多样化,以谷类为主,粗细适当搭配;

⑵多食蔬菜、水果和薯类;

⑶每天吃奶类、豆类及其制品;

⑷经常吃适量鱼、禽、蛋、瘦肉,少吃肥肉和荤油;

⑸食量和体力活动要平衡,保持适宜体重;

⑹吃清淡少盐的膳食;

⑺饮酒应限量;

⑻食清洁卫生、不变质的食物,减少疾病传染的机会。



表:我国人民油脂和盐的摄入量


       标准摄入量

(克/每人每天)

      实际摄入量

(克/每人每天)


 

油脂

 
 

≤25

 
 

40

 
 

 
 

世界卫生组织:≤6

 

中国营养学会:≤10

 
 

15~20

 

不要一味追求口味,吃得清淡些吧(手机观看需要左滑)




五、关于减肥



(图片来自网络)


关于减肥的扩展阅读资料(整理自“学习强国”平台)



1、减肥肯定是要减肥肉,对吧?!

如果你一身的肌肉,应该没有减肥的烦恼。


既然是肥肉,主要成分就是脂肪。

所以减肥主要就是减少脂肪的摄入和生成。


2、大家知道吗?

单位质量的脂肪的能量是糖和蛋白质的2倍多!


每克葡萄糖提供热量17kJ,~1小时

每克蛋白质提供热量16.7kJ,1~3小时

每克脂肪提供热量38 kJ,> 4小时


3、如何减肥呢?

(1)早睡早起

(2)减少碳水化合物和脂肪的摄入!

(3)蔬菜(生吃或水煮)、水果

(4)适度运动。


蛋白质摄入建议:

低脂牛奶

鸡蛋、鸡肉、鱼、虾

蛋白质粉


为什么把早睡早起列在第一位呢?

习总书记劝年轻人不要老熬夜

2015年1月12日上午,习近平在人民大会堂,跟206名中央党校第一期县委书记研修班学员座谈。会上,习近平回忆起自己担任县委书记的往事,并告诫大家不要熬夜。



有研究表明:

两种内源性大麻素化合物2AG和2OG的血液水平对食物选择起到关键作用,特别是在睡眠不足的情况下,内源性大麻素化合物2OG血液水平升高,诱导参与者偏爱高热量食物。

当睡眠不足时,嗅觉系统将出现“超速驾驶”的状态,对食物的气味更加敏感和渴求,通俗来说就是“越熬夜越想吃”!





最近又一项研究:试验参与者们每隔一天禁食一次,一个月后,试验结果令人惊讶!平均减重达到4.5%!


但是:

科学家们表示,虽然“隔天禁食”这个“大招”优点很多,但是要谨慎使用,不建议大家都采用这种方法。

“隔天禁食”对身体的长期影响还需进一步的研究、分析和验证。


4、减肥误区


网上的那些速效减肥(不节食、不运动,仅靠吃点东西、贴点什么就能减肥)都是不靠谱的,理性消费,不要花冤枉钱。






(图片来自网络)


5、关于减肥的终极建议



(图片来自网络)




课外拓展视频


(视频来自网络,版权归原作者)






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