九年级化学下册 9.4 保健与化学素材粤教版

保健与化学
健康长寿是人类的共同愿望。

许多资料表明，危害人类健康的疾病都与体内某些元素的平衡失调有关。

因此，了解生命元素的功能，并正确理解饮食、营养与健康的关系，树立平衡营养观念，对于预防疾病、增强体质、保持健康具有重要意义。

人体内的化学元素概述
一、人体中化学元素的分类
存在于人体内的元素大致可分为必需元素（按其体内的含量不同，又可分为常量元素和微量元素）、非必需元素和有毒（有害）元素三种。

人体内大约含30多种元素，其中有11种为常量元素，如碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钙、镁、钠等，约占99.95％，其余0.05％为微量元素或超微量元素。

必需元素主要指以下四类：（1）生命过程的某一环节需要该元素的参与，即元素存在于所有健康的组织中；（2）生物体具有主动摄入并调节其体内分布和水平的元素；（3）存在于体内的生物活性化合物的有关元素；（4）缺乏该元素时会引起生化生理变化，当补充后又能恢复的元素。

哪些是构成人体的必需元素呢？19世纪初，化学家开始分析有机化合物，清楚地认识到活组织主要由碳、氢、氧和氮4种元素组成。

仅这4种元素就约占人体体重的96％。

此外，体内还有少量磷。

将人体内这5种元素的化合物挥发后就会留下一些白灰，大部分是骨骼的残留物，这些灰乃是无机盐的集合，在灰里可找到普通的食盐（NaCl）。

食盐不单是增进食物味道的调味品，而且是人体组织中的一种基本成分。

食草动物有时为了弥补食物中所缺的盐竟要舔吃盐渍地。

有20～30种普遍存在于组织中的元素，它们的浓度是变化的，而它们的生物效应和作用还未被人们所认识，所以称它们为非必需元素。

另外一些是能显著毒害机体的元素。

如血液中非常低浓度的铅、镉或汞，对人体有害，就称为有毒或有害元素。

二、人体内化学元素的功能
人类在漫长的进化中，逐渐形成一套摄入、排泄和适应这些元素的保护机制，即人体内的元素，维持平衡状态是经过人类长期进化形成的。

许多元素是否是必需还是有害，和摄入量（即在体内的浓度）有关。

每一种必需元素在体内都有其合适的浓度范围，超过或不足都不利于人体健康。

例如，人们对碘的最小量为0.1毫克/天，耐受量为1000毫克/天，当大于10000毫克/天时就会中毒。

若人体自身用以维持稳定状态的调节机制出现障碍，便会发生疾病。

有时元素的过量可能比缺乏更令人担忧，因为某个元素的缺乏易于补充，而过量往往难以排除，或排除过程中会产生副作用。

另外，在生物体内还存在协同作用或拮抗作用，即一种元素促进或抑制另一种元素的生物学作用的现象。

例如，铜可以促进、锌可以抑制镉的毒性和吸收。

在人体中，除碳、氢、氧、硫和氮参与各种有机化合物外，其他生物元素各具有一定的化学形态和功能，这些形态包括它们的游离水合离子、与生物大分子或小分子配体的配合物，以及构成硬组织的难溶化合物等。

这些元素在人体内所起到的生理和生化作用，主要有以下几个方面：
（1）结构材料。

无机元素中钙、磷构成硬组织，碳、氢、氧、氮、硫构成有机大分子结构材料，如多糖、蛋白质等。

（2）载体作用。

人对某些元素和物质的吸收、输送以及它们在体内的传递等物质和能量的代谢过程往往不是简单的扩散或渗透过程，而需要载体。

金属离子或它们所形成的一些配合物在这个过程中担负重要作用。

如含有Fe2+的血红蛋白对O2和CO2的运载作用等。

（3）激活作用。

人体内约有1/4的酶的活性与金属离子有关。

有的金属离子参与酶的固定组成，称为金属酶。

有一些酶必需有金属离子存在时才能被激活以发挥它的催化功能，这些酶称为金属激活酶，金属离子充当了酶的激活剂。

（4）调节作用。

体液主要是由水和溶解于其中的电解质所组成。

生物体内大部分生理、生化活动是在体液中进行的，因此需要维持体液中水、电解质平衡和酸碱平衡等。

存在于体液中的Na+、K+、Cl-等离子在调节体
液的物理、化学特性方面发挥了重要作用。

（5）"信使"作用。

生物体需要不断地协调机体内各种生物过程，这就要有各种传递信息的系统。

细胞间的沟通即信号的传递需要接受器。

化学信号的接受器是蛋白质。

Ca2+作为细胞中功能最多的信使，它的主要受体是一种由很多氨基酸组成的单肽链蛋白质，称钙媒介蛋白质（分子量为16700）。

氨基酸中的羧基可与Ca2+结合。

钙媒介蛋白质与Ca2+结合而被激活，活化后的蛋白质可调节多种酶的活力。

因此Ca2+能激活多种酶起到传递生命信息的作用。

钙既具有信使作用，还是骨骼和牙齿的主要成分，能调控人体正常肌肉收缩和心肌收缩。

如果血液中Ca2+过多，就会造成神经传导和肌肉反应的减弱，使人对任何刺激都无反应；如果血液中Ca2+太少，又会造成神经和肌肉的超常激活，即便微小的刺激，比如一个响声、咳嗽，就会使人陷入痉挛性抽搐。

磷也是骨骼和牙齿的一种重要元素。

体内90％的磷是以磷酸根（PO43-）的形式存在的。

如牙釉质中的主要成分是羟基磷灰石Ca20(OH)2(PO4)6和少量的氟磷灰石Ca20F2(PO4)6、氯磷灰石Ca10Cl2(PO4)6等。

磷酸可以和有机化合物中的羟基形成磷酸脂。

如ATP就是三磷酸腺苷。

磷的化学控制着核糖、核酸以及氨基酸、蛋白质的化学规律，从而控制着生命的化学进化。

K+、Na+和Cl- 在体内的作用是错综复杂而又相互关联的。

K+和Na+ 常以KCl和NaCl形式存在。

K+、Na+和Cl- 的首要作用是控制细胞、组织液和血液内的离子浓度、渗透压和电解质平衡。

这种平衡对保持体液的正常流通和调节、维持体内的酸碱平衡都是必要的。

K+和Na+（与Ca2+和Mg2+一起）有助于使神经和肌肉保持正常应激水平。

KCl和NaCl的作用还在于能使蛋白质大分子保持在溶液之中，并调节血液的粘性或稠度处于适当状态。

消化食物的胃酸和其他胃液、胰液及胆汁内某些助消化化合物的形成，都有血液里的钠盐和钾盐的参与。

另外，视网膜对光脉冲反应的生理过程，也依赖于K+、Na+和Cl- 有适当的浓度。

微量元素与人体健康关系极大、情况复杂。

它们的浓度、价态、摄入肌体的途径等对人体健康都有影响。

有些疾病的发生和微量元素的平衡失调关系密切。

体内任何一种离子浓度失衡，都会对身体产生影响。

例如，过度运动或炎热天气里大量出汗，在流失水分的同时就会带走K+、Na+和Cl-等许多离子。

因此出汗太多会导致这些离子浓度下降，破坏离子平衡，使肌肉和神经反应发生异常，出现恶心、呕吐、衰竭或肌肉痉挛现象。

因此，运动员在训练或比赛前后，需喝特别配制的饮料，用以补充失去的盐分。

再如，缺碘会引起甲状腺肿等。

微量元素还和人体免疫功能、生理缺陷、肿瘤、血液病、眼疾等有关。

人体中也含有非必需微量元素，甚至有害元素，如镉、汞、铅等。

这和食物、水质及大气的污染关系很大。

如经口腔、呼吸道吸收的镉通过血液转移后，大部分蓄积于肾脏和肝脏中，会引起肌体对有益元素锌和钙的吸收和利用的紊乱，导致骨痛病。

人体中镉的主要来源是食物。

人从环境摄取镉的途径及比率大致为：食品约占50％，饮用水约占1％，空气约占1％，香烟约占46％。

烟草中含镉量很高，一包香烟含镉达30毫克，长期吸烟造成的人体内镉积累会对健康带来影响。

营养与健康
世界卫生组织给予健康的定义是："一个人只有在躯体健康、心理健康、社会适应良好和道德健康四个方面健全，才是健康的人。

"我们平时常讲的身体健康一般指人体生理上的健康，要求能抵抗一般性感冒和传染性疾病等。

改善营养是增强民众体质的物质基础，人民的营养状况是衡量一个国家经济和科学文化发达程度的标志。

近代营养学是在生理学和生物化学的基础上逐渐形成的一门综合性学科。

营养学研究不同人的不同营养要求，以便使儿童发育健壮、聪明，使成年人精力充沛，使老年人健康长寿。

营养素就是食物的组分，主要包含糖类、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐和水等六类物质。

兹将人体需要的主要营养素简介如下：
1．糖类
糖类包括葡萄糖、果糖、乳糖、淀粉、纤维素等，它们是人体重要的能源和碳源。

糖分解时释放能量，供生命活动的需要。

糖代谢的中间产物又可以转变成其他的含碳化合物如氨基酸、脂肪酸、核苷等。

糖的磷酸衍生物可以生成DNA、RNA、ATP等重要的生物活性物质。

植物光合作用产生的糖类是动物的重要营养来源，因为动物体自身没有产生这些糖类的机能。

2．脂肪
脂肪属于类脂物质。

类脂包括的范围很广。

这些物质在化学组成和化学结构上有很大差异，但是它们都有一个共同的特性，即不溶于水、易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂中。

脂类具有重要的生物功能，它是构成生物膜的物质。

类脂物质（主要是油脂）是代谢所需燃料的贮存形式和运输形式。

人们吃的动物油脂（如猪油、牛油、羊油、鱼肝油、奶油等）、植物油（如豆油、菜油、芝麻油、棉子油等）和工业、医药上用的蓖麻油和麻仁油等都属于类脂物质。

动物（包括人类）腹腔的脂肪组织、肝组织、神经组织和油料作物种子中的脂质含量都很高。

脂肪酸是生物体的重要能源。

由它组成的甘油三酯（三脂酰甘油）可在动物的脂肪组织、植物种子果实中大量储藏。

动物性食物的脂类主要是甘油三酯。

最普通的脂肪是烹饪用的油脂如猪油、豆油、菜籽油、花生油、麻油和肥肉等。

每种食物也都含有或多或少的脂肪。

脂肪的主要功能是供给人类生活所需的能量及促进脂溶性维生素的吸收。

体重为70千克成人贮存的脂肪可产生2008320千焦的能量，而贮存的蛋白质和葡萄糖相应可产生105000和168千焦的能量。

脂肪的热值较高，在体内氧化1克脂肪所产生的热量为39千焦，是蛋白质或糖的2～3倍。

脂肪虽是营养素成分之一，但人类的一些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝等都与脂类代谢紊乱有关。

3．蛋白质
蛋白质是细胞结构里最复杂多变的一类大分子，它存在于一切活细胞中。

蛋白质（Protein）是"头等重要的"意思。

所有蛋白质都含有C、N、O、H元素，大多数蛋白质还含有如Fe、Cu、Zn等其他元素。

多数蛋白质的分子量在1.2万－100万之间。

蛋白质是氨基酸的聚合物，水解时产生的单体叫做氨基酸。

蛋白质的种类繁多，功能迥异，各种特殊功能是由蛋白质分子里氨基酸组合和顺序决定的。

蛋白质的营养价值决定于所含的氨基酸种类和数量。

人体必需的氨基酸有8种――赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和缬氨酸。

凡含有全部必需氨基酸、能维持生命正常生长的蛋白质（当然在其他营养素适当的情况下）称为完全蛋白质；缺少一种或一种以上必需氨基酸的蛋白质称不完全蛋白质。

蛋白质是构成肌体组织（特别是肌肉）的重要部分，日常食用的豆腐、大豆、瘦肉、鱼、蛋白、奶等都含较多的蛋白质。

人们膳食中的蛋白质有很大一部分是由米、麦等粮食中得来的。

加入少量鸡蛋蛋白可提高大豆蛋白质的生理价值。

人体若缺少必需蛋白质，就会导致生长发育迟缓、体重减轻、容易疲劳、对传染病抵抗力下降、病后难恢复，甚至贫血、营养不良性水肿等疾病。

实验表明，一个体重60千克的成年人，按从事劳动的轻重不同，每天约需补充80～120克蛋白质。

若以60克为需要的最低量，大约2升牛奶便可提供此量。

肉、蛋、奶等动物性食品和许多植物性食品中都含有丰富的蛋白质。

各种农作物中，大豆的蛋白质含量最高。

营养学认为，动物蛋白在总蛋白量中至少占1/3，若达不到时可尽量多吃些豆制品，使两者加起来达到总蛋白的1/3到1/2。

在一定意义上说，蛋白质在粮食中所占的比重越高，则这种粮食质量也就越好。

4．维生素
维生素是维持正常生命过程所必需的一类有机物。

需要量很少，但对维持健康十分重要。

维生素不能供给机体热能，也不能作为构成组织的物质，其主要功能是通过作为酶的成分调节机体代谢。

长期缺乏任何一种维生素都会导致某种营养不良症及相应的疾病。

人类的保健、儿童的发育都需要维生素。

人类每天必须从膳食（或维生素制剂）中摄入一定量的维生素，参阅表4－2。

不同年龄或职业的人对维生素的需求量是不同的。

例如化工厂和高温车间工人需要较多的维生素C，老年人需求维B较多，需要视力集中的人（如射手、领航员、精密机器制造工人）一般需要较多的维生素A等等。

不过，人体摄入的维生素并非愈多愈好。

例如超量的维生素D会引起乏力、疲倦、恶心、头痛、腹泻等，还可使总血脂和血胆固醇量增加，妨碍心血管功能。

5．无机盐
无机盐又称矿物质，人体及动物所需的矿质元素有钾、钠、钙、镁、铜、锰、钴、磷、硫、氯、碘、氟、硒等，是构成骨、齿和体液（血液、淋巴）的重要成分。

体内许多生理作用也靠无机盐来维持。

例如酸、碱平衡的调节和渗透压等就需要N a+、K+参与。

含有Mg2+、Mn2+、Na+、Fe3+、Ca2+的矿物质还有促进酶活性的功能。

有的酶本身就含有金属元素如Fe、Cu、Zn、Mn、Mo等。

人体内的酶有近1000种之多，60%以上含有微量元素。

酶是人体新陈代谢的生物催化剂，如果消化道中没有酶，消化一餐饭需要花费50年时间！
膳食中若长期缺乏某些无机盐就会导致营养不良症。

例如，缺铁会导致缺铁性贫血，缺钙会得佝偻病和龋齿，缺碘会导致甲状腺肿（俗称大脖子病），严重者还会影响儿童的智力发育。

人体中有30多种蛋白质、酶含有Cu。

现在已经知道Cu的最重要生理功能是人血
清的铜蓝蛋白可以协同Fe的功能，在Fe的生理代谢过程中，Fe2＋氧化为Fe3＋时需要铜蓝蛋白的催化氧化，以利Fe3＋与蛋白质结合成铁蛋白。

因此，有足够的Fe而缺乏Cu，Fe的生理代谢造血机能也会发生障碍而导致贫血。

随着我国国民温饱问题的基本解决，人们在饮食上注重营养是必然的趋势。

但要做到膳食平衡，饮食有节。

多样化的膳食既是获得各种适量基本营养素的最好办法，也是避免食品中有毒物质达到有害剂量的有效方法之一。

膳食平衡与营养效能
营养学是一门结合实际的应用科学。

合理的营养可以防治多种疾病。

食物是营养素的"载体"，人体所需要的营养素必须通过食物获得。

营养学家主张用食物来满足人体对营养的需求，提倡合理的膳食是营养之本。

合理营养是健康长寿和力量的保证。

所谓合理营养就是使人体的营养生理需求与人体通过膳食摄入的各种营养物质之间保持平衡。

一、膳食平衡
从现代化学看，人体是一个巨大而精巧的化学反应器，生化反应速度及其控制是防范这部"人体机器"出现故障的核心，也是宏观上预防和保健的重要内容，而膳食平衡是其关键关节。

对于营养的要求随年龄、性别、体质、体重、工种而异。

按照单位重量的糖、蛋白质和脂肪提供的热量及它们在总热量中应占的比例计算，一个成人每天的基本需要量大致为：碳水化合物300～400克，其中1/3为食糖，2/3为淀粉，占总能量的34～45%；蛋白质80～120克，大约相当于400克瘦肉或4个鸡蛋所提供的量，占总能量的20～35%；脂肪约需84～100克，占总能量的30～35%。

其它如维生素、矿物质也应充分供应。

对于运动训练者、重体力劳动者或各类膳食疗法用餐者，需要调整营养素配比。

例如，重体力劳动者，应根据体力消耗强度增加10～50%的营养素；胆固醇偏高者应少吃蛋；高血脂患者宜用人造黄油或植物油部分代替动物油；需要低钠饮食者则应限制盐和味精的用量。

值得指出的是现在有些地方的食物消费上存在着明显的不文明饮食、营养过剩与营养不良、营养失衡的两极状况。

在一些大中城市和富裕地区"高档膳食"备受推崇，暴饮暴食，越吃越高级，结果吃出了不少"肥胖儿"和"大肚皮"，甚至因此患病。

另一方面，一些经济落后地区的农民到集市上卖了鸡蛋换回麦乳精、巧克力给小孩吃，非但没有补充营养反而造成营养失衡。

专家认为，多样化的膳食是获得各种适量营养素的最好方法。

随着对必需营养素及其相互关系知识的丰富和深入，对有效地利用食物资源、科学加工食品、合理调配膳食和充分发挥营养效能等提供了科学基础。

表4－4列出了科学界公认的人体必需的14种微量元素功能与平衡失调症。

二、进食方法与膳食组成
科学地搭配膳食是营养学研究的中心课题。

我国小康人家的"四菜（葷、素、半素半葷、开胃菜各一）一汤"以及粗细搭配的食谱与现代饮食改革的新趋势不谋而合。

1．消化周期
胃的工作通常分三个阶段：一是早晨（5：00～12：00）。

糖的酵解作用强烈，消化快，食物一般停留3～4小时，主要消化前晚的积食和当日的早餐；二是午后（1：00～6：00）。

肠、胃的功能全面启动，适宜处理脂肪、蛋白质；三是晚上（7：00～睡前）。

消化能力较弱，易于积食，宜吃易消化的食物。

民间流传的"早吃饱，中吃好，晚吃少"、"晚餐过饱发福早"、"晚饭少一口，活到九十九"等谚语，正是这种消化周期的反映。

食物可分为易消化和难消化两类，前者为水果、蔬菜和流质等，后者为其它浓缩食物，如谷类、肉、蛋等。

在不同的消化时间段，要注意合理搭配不同类型的主、副食，以减轻胃的负担和维护合理的营养比例。

2．指导原则
主要应遵循"清淡、守时、多餐、多样、安全"的原则。

吃了过于丰盛特别是油腻的菜肴，由于需消耗大量血液用于消化，从而使脑血供应不足，导致饭后疲软，体温、血糖、工作效率下降。

定时、定量进食，可保持白天和夜晚合理的热量分配。

丰富的早餐能增加整个上午的脑力反应速度，也能使体力劳动得到改善。

"少吃多餐"比"多吃少餐"具有较高的工作效率。

任何时候都要尽量避免过食。

过食会导致肥胖、糖尿病、小儿弱智、老年痴呆等病。

丰富多样的饮食比固定单一的饮食容易满足人体多种营养成分的需要。

"安全"就是不食变质、有毒、有害物质。

1993年6月13日经国务院批准颁布实施的《九十年代中国食物结构改革与发展纲要》号召建立科学、合理的膳食与营养结构，提出了"食物要多样，粗细要搭配，三餐要合理，饥饱要适当，甜食不宜多，油脂要适量，饮酒要节制，食盐要限量"的基本原则（简称40字诀）。

总的原则是"吃得越杂，获得健康所需的全面营养的机会就越多"。

3．膳食组成
根据食物营养素的特点，现代平衡膳食的组成必须包括以下四个方面的食物：
1）谷类、薯类和杂粮。

统称粮食，是我国传统的主食。

南方以稻米为主，北方以小麦、玉米和杂粮为主。

粮食是供给碳水化合物的主要来源，碳水化合物是供给热能的热源质。

粮食中也含有蛋白质，虽含量不高，但因食用量大，故也是蛋白质的主要来源，约占人体所需蛋白质的半数。

还含有维生素B族和无机盐。

一个人每天吃多少粮食，应根据热能需要来决定，它与年龄、劳动强度等因素有关，也受副食供应量的影响。

因此，粮食的消耗应与体力消耗相适应。

从事中等体力劳动的成年人，每天需要粮食500～600克，占膳食总量的51%。

2）动物肉类和豆类。

如猪、牛、羊、兔肉，脏器类，鸡、鸭、鹅肉，水产类，蛋类，奶类及黄豆和豆制品等。

这类食物主要供给蛋白质，而且是生理价值高的优质蛋白质，以弥补主食中蛋白质供应之不足。

从事中等体力劳动的成年人，这类食物每天应供给50～100克瘦肉、50克鸡蛋和50克黄豆或相应的豆制品。

这些肉、蛋、奶、豆制品也可以互相替换，但必须保持蛋白质的数量和质量。

动物肉类和蛋、奶、豆类在膳食中的比重以6%为宜。

3）蔬菜类和水果类。

其中以新鲜蔬菜为主。

水果是辅助食品。

之所以是辅助食品，不是指它所含营养素的数量、质量及种类，而是因其来源和价格因素，以致还不能每餐或每天成为我国大众餐桌上的食品。

在合理膳食中是不能缺少新鲜蔬菜的，否则就不能满足人体所需的维生素、食物纤维和无机盐，并且也不易维持体液的酸碱平衡。

从事中等体力劳动的成年人，每天最好能吃400～500克新鲜蔬菜，其中应多用些绿叶蔬菜和橙黄色蔬菜，尽量多食不同品种的蔬菜。

可吃一些适于生吃的蔬菜，如西红柿、黄瓜、萝卜等用凉拌的方法则可减少烹饪过程中营养素的损失。

若条件许可，应每天进食1～2个水果是有益的。

蔬果类在膳食中所占的比重应为41%。

4）油脂类。

主要是烹调用油。

烹调油在膳食中一是增加食物的香味，二是补充部分热能并供给必需的脂肪酸，还可以促进脂溶性维生素的吸收。

一般烹调用油以多用植物油为好，当然也要照顾各种脂肪酸的比例。

每人每天约需烹调油25克，占膳食总量的2%。

三、营养效能
随着科学技术的迅猛发展和人们生活水平的不断提高，人们在饮食上的追求目标必然从"吃得饱"向"吃得好"攀升。

在提高食品质量的思想指导下，人们为了加强营养效能，研制了营养强化剂和强化食品。

所谓营养强化剂是指为增强营养成分而加入食品中的天然或者人工合成的属于天然营养素范围的食品添加剂。

所谓强化食品就是指在食品加工中添加营养强化剂制成的食品。

营养强化剂不仅能提高食品的营养质量，而且还可提高食品的感官质量和改善其保藏性能。

食品经强化处理后，食用较少种类和单纯的食品即可获得全面的营养，从而简化膳食。

营养强化剂主要可分为维生素、氨基酸和无机盐三大类：
1．维生素强化食品
常用的维生素有维生素A、B1、B2、C、D、PP及其衍生物。

如牛奶中加维生素A、D（AD钙奶），面粉中加维生素B，某些饮料中加维生素C等。

2．氨基酸强化食品。