营养学--第四章 糖类:糖、淀粉、糖原和纤维
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淀粉的重要作用:淀粉不仅为植物供能,还为种子提供能量,也是人类的 营养物质。例:玉米种子 糖原:动物体内储存葡萄糖的形式 糖原又称为肝糖,和淀粉组成相似,都是由葡萄糖连成长链组成,只是糖 原的链较长且多分支。 在哺乳动物体内,糖原主要存在于骨骼肌2/3和肝脏1/3中,其他部分组织 如心肌、脑、肾脏等也有少量糖原。在骨骼肌和肝脏中,糖原主要以颗粒 形式。存在于肌细胞和肝细胞的细胞质中。 与植物中大量存在淀粉不同,糖原在肉类中几乎不可测。因为糖原易溶于 水,且在动物屠杀过程中会很快降解。 纤维素:也是由葡萄糖连成的长链 纤维素在植物体内形成了叶、茎、种子的支撑结构 少量纤维可被人体消化道的酶降解,大部分则穿肠而过,可帮助消化、排 泄 富含纤维的食物:大麦、水果、豆类、蔬菜等
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什么是叶绿体? 叶绿体是植物细胞内进行光合作用的细胞 器,长径5-10um,短径2-4um,厚2-3um, 多呈扁平椭球形。高等植物的叶肉细胞中一 般含50-200个叶绿体。 叶绿体的起源:古生物学家认为,真核细胞 吞噬蓝藻,蓝藻通过光合作用为其提供能量, 逐渐衍生为叶绿体,出现了植物。 叶绿体的结构:外被、类囊体、基质 外被:叶绿体由双层膜构成,膜间为1020nm的间隙。外膜渗透性大,许多营养物质 如蔗糖、核苷等可自由进出外膜进入膜间隙。 内膜对物质选择性很强,CO2、O2、H2O等 可透过内膜,葡萄糖、果糖等透过速度慢, 蔗糖、焦磷酸等不能透过内膜。 类囊体:由单层膜构成的扁平小囊,许多类 囊体像圆盘一样叠在一起称为基粒。一个叶 绿体中约有40-60个基粒,一个基粒由10100个类囊体构成。 基质:内膜与类囊体之间的空隙,包括酶、 DNA、淀粉粒等。
三、描述谷类和糖类的术语 1. 谷类:一类麦仁即完整的谷粒包括4个主要部分:胚芽、胚乳、麸和壳。 壳:是最外面干燥的一层,不能被人食用,但能喂动物。 麸:包被在谷粒外起保护作用的纤维层,是谷粒中的主要纤维供体,富含营养素和 纤维。 胚乳:谷粒中大部分可食用的、富含淀粉的部分,用来给种子发芽提供养分。 胚芽:谷粒中富含营养的结构。将来发育成一颗新的植株,所以它带有形成新生命 所需的高浓度营养食物,它特别富含维生素和矿物质。 白面粉:由胚乳磨成的面粉,经过精炼和漂白使其最大限度地软化、脱色。 未经漂白的面粉:米黄色的胚乳粉,质地和营养价值与普通的白面粉接近。 全麦粉:由没有加工过的只去除果壳而保留其他部分的谷粒磨成的面粉。 碾磨:用石磨把谷粒或加工过的谷粒碾磨成面粉的过程。 精加工:把食物中粗糙部分去除的过程。例如把小麦加工成面粉的过程,包括去除 麦粒中的果壳、麸和胚芽,只剩下主要成分为淀粉和少量蛋白质的胚乳。 强化、增补:向精加工后的食品中加入营养成分。加入VB1、VB2、尼克酸、叶酸等 使它们的含量达到一定水平。 建议:白面粉与全麦比,失去很多营养素,如铁、硫胺素、核黄素、尼克酸,虽可添加, 但仍缺乏镁、锌、VB6、VE、纤维。 全麦即营养,又可控制体重,是既健康又时尚的选择。
总结:植物并不会用 尽它们储存的葡萄糖, 葡萄糖还可被植食性 动物或人类利用。因 此,糖类将太阳辐射 能转化为一种生命能 利用的形式,驱动生 命过程,形成食物链 的第一环节,支撑地 球上所有的生命。
二、常见的糖类 1. 单糖:不能再水解的糖类 ① 葡萄糖:是自然界分布最广的单糖,含 五个羟基、一个醛基。纯净的葡萄糖为 无色晶体,有甜味但不如蔗糖,易溶于 水。葡萄、无花果、蜂蜜中,游离的葡 萄糖含量较多。正常人血浆中葡萄糖含 量为3.89-6.11mmol/L,血液和尿液中葡 萄糖含量的检测,是临床常规检测的一 个项目。 ② 果糖:葡萄糖的同分异构体,含一个酮 基,是所有糖中最甜的一种,比蔗糖甜 一倍,以游离的形式大量存在于水果的 浆汁和蜂蜜中。 ③ 半乳糖:葡萄糖、果糖的同分异构体, 自然界中不以游离形式存在,而是和葡 萄糖结合形成乳糖,主要存在于奶类产 品和甜菜中。婴儿所需能量的20%由乳 糖提供,正常情况下乳糖进入肠道后即 被水解为半乳糖和葡萄糖经肠粘膜吸收。 人体肝脏将半乳糖转化为葡萄糖的能力 很强,摄入血中的半乳糖半小时内即有 50%被转化。
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三、从糖类到葡萄糖 1. 糖类的消化和吸收 ① 体内各系统的主要任务就是制造细胞可以利用的葡萄糖,并以稳 定的速度提供。 体内细胞并不能直接利用食物,如面包、甚至整个乳糖、蔗糖或 淀粉分子来提供能量,但需要的是这些分子中的葡萄糖,而且要 连续不断地供应。消化系统必须先将食物中的淀粉和多糖转化为 单糖,才能由小肠壁细胞吸收。 ② 以馒头为例,说明淀粉转变为葡萄糖的过程 淀粉的消化从口腔开始,唾液淀粉酶将淀粉部分水解为麦芽糖 当食物抵达胃时,唾液淀粉酶仍在发挥作用 食物与胃酸和其他消化液充分混合后,淀粉的消化在胃中终止 胰腺分泌的淀粉酶进入小肠,将大部分淀粉水解为双糖 小肠壁细胞表面的酶将双糖分解为单糖 单糖被小肠壁吸收后,通过毛细血管经门静脉进入肝脏 肝脏将半乳糖和果糖转化为葡萄糖,以肝糖原形式储存
2. ①
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双糖:由两个单糖结合而成 乳糖:哺乳动物乳汁中的双糖, 因此而得名,在各类植物性食物 中是没有乳糖存在的。是由一份 子葡萄糖和一份子半乳糖缩合而 成,味微甜,牛奶中乳糖约含4%, 人乳中约含5%-7%。乳糖的主要 作用是为人体供热,可促进小孩 对钙的吸收。 麦芽糖:由两分子葡萄糖构成, 同时也是淀粉水解的主要水解产 物,咀嚼馒头时有甜味即是麦芽 糖。常见的麦芽糖是没有结晶的, 在烹调时由于加入了蔗糖,令白 色的麦芽糖转变为黄色,增加色 香味。饴糖是以高粱、大麦、大 米等为原料发酵制成,主要含麦 芽糖。
糖类作用 植物中,葡萄糖为根、茎、花、果实的所有细胞提供能量。如根 吸收叶合成的部分葡萄糖,用于生长、繁殖,并将多余的能量储 存起来。 植物并不会用尽它们存在的葡萄糖,葡萄糖还可被植食性动物或 人类利用。 动植物体如何利用糖类 细胞呼吸:细胞在有氧条件下从食物分子中获取能量的过程。 C6H12O6 +O2 CO2+H2O+ATP 细胞呼吸的场所 线粒体:为各种细胞提供能量的细胞器。形状多样,一般呈线状、 也有粒状或短线状,线粒体直径一般在0.5-1.0um,在长度上变化 很大,一般为1.5-3.0um,长的可达10um,肝细胞中约有1300个 线粒体。
线粒体的结构: • 外膜:具有孔蛋白构成的亲水 通道,5kD以下的分子可自由 通过。 • 内膜:通透性很低,仅允许不 带电荷的小分子通过 • 基质:内膜和嵴包围的空间, 基质中含有线粒体DNA。 线粒体DNA:除精子细胞 以外,人体中所有的细胞都有 线粒体,但只有女性的线粒体 基因能通过卵子遗传给后代, 男人的线粒体只伴随其一生然 后终结。因此要弄清古人民族、 迁移路线等,需检验线粒体。
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水被植物根部吸收,提供H、O;C2O被叶片吸收,提供C、O;太 阳能变为C6H12O6里将六个C原子连接在一起的化学能。 叶绿体在糖类产生中的作用 光合作用的发现 1771年英国化学家J.Priestley发现植物可净化空气,他实际上发现 了植物放氧 1779年荷兰人Jan Ingenhousz发现植物只有在光下才净化空气, 证明光的参与; 1782年瑞士科学家J.Sennebier发现CO2可以促进植物在光下产生 “纯净”空气; 1864年J.Sachs观察到光照下叶绿体中的淀粉粒增大,证明光合中 有有机物产生; 1941年Ruben等用H2O*证明氧气来源于水光解 光合作用的部位:叶绿体
第二节 对糖类的需求
一、减肥是否应少吃糖类 1. 葡萄糖是身体很多功能的最佳能 源。 2. 以每克计,糖类产生的能量比脂 肪少,以一份糖类为主的搭配合 理的食物比高脂肪食物的热量少。 3. 若将葡萄糖转化为脂肪,需消耗 葡萄糖原有的大部分能量。 误区:复合糖类与精制糖不同,后者 不含蛋白质、维生素、矿物质或 纤维,属纯能量食品。 结论:复合糖类并不会使人发胖,很 多国家、政府鼓励民众消费含糖 类丰富的食品。
二、食物中纤维如何影响人体健康 1. 含淀粉的食物中,如果含有纤维,对人体健康好处更多 ① 使身体更好地控制葡萄糖和胰岛素 ② 减少患结肠癌的危险 ③ 通过降低血液中胆固醇的含量,减少患心血管疾病的危险 当食物富含纤维时,多数胆固醇以胆汁的形式排出体外。 肝脏利用血液中的胆固醇制造胆汁 胆囊储存胆汁 小肠中胆汁帮助消化,与纤维结合 纤维和胆汁随粪便排 出体外 胆汁中一小部分胆固醇被重新吸收进入血液。 当食物中纤维含量低时,由于胆汁无法与纤维结合排出体外,因 此大部分胆固醇被重吸收回血液。 ④ 有益于控制体重 ⑤ 它们吸水膨胀,会使人产生饱腹感,更耐饿。
2.
描述糖类的术语 红糖:在白糖中加入了糖蜜,蔗糖纯度为95%。 糖蜜:甘蔗中榨取的蔗糖精炼后剩下的糖浆,糖蜜中的主要营养物质是制 作过程中机器留下的沾染污-铁。 白糖:纯蔗糖,由粗糖溶解、浓缩、重结晶制成。 粗糖:制糖过程中第一批收获的晶体。由于粗糖含有诸如泥土之类的污物, 所以仍需精炼。 砂糖:通常的食糖,蔗糖的结晶,纯度99.9%。 精致细砂糖:精致的细粉末状蔗糖,纯度为99.9%。 枫糖:从枫糖树的树液中提取的蔗糖的浓缩液,主要含蔗糖。这种糖曾经 很流行,现已被蔗糖取代。 转化糖:工业生产过程中,蔗糖断裂后生成的葡萄糖和果糖的混合物。只 以液体形式出售,比蔗糖甜。 蜂蜜:蜜蜂用酶消化花蜜中的蔗糖,使其成为浓缩的葡萄糖和果糖的溶液。 玉米增甜剂:从玉米中提炼的玉米糖浆和糖溶液。 玉米糖浆:主要含葡萄糖,还有部分麦芽糖。是通过酶作用在玉米淀粉上 制得的一种糖浆。
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3. ①
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蔗糖:由葡萄糖和果糖构成,是人类食品 的基本添加剂之一,已有几千年历史。广 泛分布于植物体内,甜菜和甘蔗中含量最 高。以蔗糖为主要成分的食糖根据甜度的 高低又分为:冰糖、白砂糖、绵白糖和赤 砂糖(红糖或黑糖)。 蔗糖的生产:原料主要是甜菜或甘 蔗,将其用机器压碎,收集糖汁,过滤后 用石灰处理,去除杂质,再用二氧化硫漂 白;将经过处理的糖汁煮沸,抽去沉底的 杂质,刮去浮在表面的泡沫,然后冷却为 结晶成为蔗糖。 多糖:数以千计的葡萄糖基形成的长链 淀粉:植物体内储存葡萄糖的形式 淀粉是葡萄糖的高聚体,水解到二糖阶段 为麦芽糖,完全水解后为葡萄糖。 淀粉是植物体中贮存的养分,贮存在种子 和块茎中,各类植物的淀粉含量都很高。 大米中含淀粉62%-86%,小麦中含淀粉 57%-75%,马铃薯中超过90%。 淀粉的分类:直链淀粉、支链淀粉 直链淀粉:天然淀粉中直链淀粉占20%26%,含几百个葡萄糖单元,是可溶于水 的,遇碘变蓝。 支链淀粉:一般含几千个葡萄糖单元,难 溶于水,遇碘变棕红色。
光反应与暗反应 光反应需要光,暗反应 无需光,类囊体是光能吸 收、传递和转化的场所。 光和色素是类囊体中吸收 光能并用于光合作用的色 素。 • 光和色素包埋在类囊体的 膜中,以非共价键与蛋白 质结合在一起 • 光和色素有两类:叶绿素 和橙黄色的类胡萝卜素, 通常其比例为3:1
3. ① ② 4. ① ②
第四章 糖类:糖、淀粉、糖原和 纤维
第一节 走近糖类
一、糖类的产生 1. 富含糖类的食物 ① 富含糖类的食物几乎都是植 物 ② 牛奶是唯一源于动物的此类 食品,包含大量糖类 2. 糖类产生的途径:光合作用 ① 绿色植物(叶绿素、光) 糖类 ② CO2+H2O 光 C6H12O6
③ 3. ①
2. 纤维的分类 ① 可溶性纤维:可溶于水 大麦、水果、豆类、燕麦、燕麦麸、黑麦、种子、蔬菜 可溶性纤维的主要作用 • 降低血液中的胆固醇 • 减缓葡萄糖吸收速度和食物通过上呼吸道的速度 • 防止便秘,部分发酵为身体可利用的碎片 ② 不溶性纤维:难溶于水 褐色大米、豆类、水果、种子、蔬菜、小麦麸、全部谷类 不溶性纤维的主要作用 • 控制肠蠕动 • 加速食物通过小肠 总结:最好选用多种纤维并引用足量水让纤维产生作用,建议每人每天 20-40g纤维