生物化学与食品

生物化学与食品
摘要：生物化学是研究生物的化学组成和生命过程中各种化学变化的科学，是研究生命的化学本质的科学。

生物化学主要研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及
遗传信息传递的分子基础与调控规律。

同时，生物化学的学习也对食品研究有至关
重要的作用。

希望我们都能在以后的生活中多多学习这方面的知识，打下良好的专
业知识基础，肩负起我们食品行业担负的责任，为建造一个营养、安全、绿色的食
品环境而努力奋斗！
关键字：生物化学、食品质量与安全、
正文：
我是食品科学与营养工程学院食品质量与安全专业的学生，大二上学期学习了生物化学，生物化学在生活中包括在我的专业中都应用挺广泛的，在此仅从几个方面谈谈我的认识。

生物化学是研究生物的化学组成和生命过程中各种化学变化的科学，是研究生命的化学本质的科学。

生物化学主要研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。

生物体的化学组成
除了水和无机盐之外，活细胞的有机物主要由碳原子与氢、氧、氮、磷、硫等结合组成，分为大分子和小分子两大类。

前者包括蛋白质、核酸、多糖和以结合状态存在的脂质；后者有维生素、激素、各种代谢中间物以及合成生物大分子所需的氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和甘油等。

在不同的生物中，还有各种次生代谢物，如萜类、生物碱、毒素、抗生素等。

生物化学中这方面的学习有助于我们更清晰的了解生物体物质的化学组成，更好的将生物的这些特性运用到学习研究中。

新陈代谢与代谢调节控制
新陈代谢由合成代谢和分解代谢组成。

前者是生物体从环境中取得物质，转化为体内新的物质的过程，也叫同化作用；后者是生物体内的原有物质转化为环境中的物质，也叫异化作用。

同化和异化的过程都由一系列中间步骤组成。

中间代谢就是研究其中的化学途径的。

如糖元、脂肪和蛋白质的异化是各自通过不同的途径分解成葡萄糖、脂肪酸和氨基酸，然后再氧化生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环，最后生成二氧化碳。

在物质代谢的过程中还伴随有能量的变化。

生物体内机械能、化学能、热能以及光、电等能量的相互转化和变化称为能量代谢，此过程中ATP起着中心的作用。

新陈代谢是在生物体的调节控制之下有条不紊地进行的。

这种调控有3种途径:①通过代谢物的诱导或阻遏作用控制酶的合成。

这是在转录水平的调控，如乳糖诱导乳糖操纵子合成有关的酶；②通过激素与靶细胞的作用，引发一系列生化过程，如环腺苷酸激活的蛋白激酶通过磷酰化反应对糖代谢的调控；③效应物通过别构效应直接影响酶的活性，如终点产物对代谢途径第一个酶的反馈抑制。

生物体内绝大多数调节过程是通过别构效应实现的。

生命体的自我复制
核酸的结构与功能的研究为阐明基因的本质，了解生物体遗传信息的流动作出了贡献。

碱基配对是核酸分子相互作用的主要形式，这是核酸作为信息分子的结构基础。

脱氧核糖核酸的双螺旋结构有不同的构象，沃森和克里克发现的是B-结构的右手螺旋，后来又发现了称为 Z-结构的左手螺旋。

DNA还有超螺旋结构。

这些不同的构象均有其功能上的意义。

核糖核酸包括信使核糖核酸(mRNA)、转移核糖核酸(tRNA)和核蛋白体核糖核酸(rRNA)，它们在蛋白质生物合成中起着重要作用。

新近发现个别的RNA有酶的功能。

前面只是简单总结了一下生物化学课程的内容，下面我想从几个具体的方面说一下生物化学在食品方面的应用。

糖类
生物体的糖类物质包括多糖、寡糖和单糖。

在多糖中，纤维素和甲壳素是植物和动物的结构物质，淀粉和糖元等是贮存的营养物质。

单糖是生物体能量的主要来源。

寡糖在结构和功能上的重要性在20世纪70年代才开始为人们所认识。

寡糖和蛋白质或脂质可以形成糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。

由于糖链结构的复杂性，使它们具有很大的信息容量，对于细胞专一地识别某些物质并进行相互作用而影响细胞的代谢具有重要作用。

糖类在生活中有很高的研究利用价值。

如啤酒、白酒生产，原理是糖化过程用霉菌把淀粉水解为小分子糖，进而酵母将糖发酵成乙醇。

醪糟原理解淀粉微生物降解淀粉为糖（甜味），且发酵糖为乙醇（酒味）属于混合发酵。

面包和馒头是酵母利用的产气、产酸发酵产生糖类。

蛋白质与酶
蛋白质的主要功能有催化、运输和贮存、机械支持、运动、免疫防护、接受和传递信息、调节代谢和基因表达等。

由于结构分析技术的进展，使人们能在分子水平上深入研究它们的各种功能。

酶的催化原理的研究是这方面突出的例子。

生物体内几乎所有的化学反应都是酶催化的。

酶的作用具有催化效率高、专一性强等特点。

这些特点取决于酶的结构。

酶与人类生活和生产活动关系十分密切，如加酶洗衣粉：利用酶催化原理，可以洗去衣服上的血迹等蛋白类污迹。

这是由于加酶洗衣粉中加有蛋白酶等水解蛋白类的酶，可以与底物形成中间产物，大大降低了蛋白质水解的活化能，将蛋白质水解，污点除去。

农药除害虫利用蛋白质变性原理除害虫。

这是由于农药的物理和化学因素使害虫体内蛋白质分子的空间构象发生变化或破坏，导致其生物活性丧失活性和和一些理化性质的改变，将害虫致死。

此外，泡菜、浆水菜是乳酸细菌产乳酸发酵，酸奶也由乳酸菌发酵产生。

蛋白质在生活中有至关重要的作用，所以很多食品都会要求蛋白质含量在一定水平。

但有些不法商家为追求高额利润，投机取巧。

“三鹿奶粉”事件就是一个很好的例子。

商家为了提高奶粉中蛋白质的含量，加入高氮含量的三聚氰胺，而长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统的损害，膀胱、肾部结石，并可进一步诱发膀胱癌。

作为食品质量与安全专业的我们，有权利也有义务好好学习，好好研究，为改善食品成分检测方法，营造一个更健康的食品环境作出贡献。

激素与维生素
激素是新陈代谢的重要调节因子。

激素系统和神经系统构成生物体两种主要通讯系统，二者之间又有密切的联系。

许多激素的化学结构已经测定，它们主要是多肽和甾体化合物。

一些激素的作用原理也有所了解，有些是改变膜的通透性，有些是激活细胞的酶系，还有些是影响基因的表达。

维生素对代谢也有重要影响，可分水溶性与脂溶性两大类。

它们大多是酶的辅基或辅酶，与生物体的健康有密切关系。

维生素大部分不能在人体内合成，或者合成量不足，不能满足人体的需要。

因而，必须从食物中摄取。

食物中维生素的含量较少，人体的需要量也不多，但却是绝不可少的物质。

膳食中如缺乏维生素，就会引起人体代谢紊乱，以致发生维生素缺乏症。

如缺乏维生素A会出现夜盲症、干眼病和皮肤干燥；缺乏维生素D 可患佝偻病；缺乏维生素B1可得脚气病；缺乏维生素B2可患唇炎、口角炎、舌炎和阴囊炎；缺乏PP可患癞皮病；缺乏维生素B12可患恶性贫血；缺乏维生素C可患坏血病。

故现在很多食品中都会加些维生素，尤其是饮料。

核酸
生物大分子的化学结构一经测定，就可在实验室中进行人工合成。

生物大分子及其类似物的人工合成有助于了解它们的结构与功能的关系。

有些类似物由于具有更高的生物活性而可能具有应用价值。

通过DNA化学合成而得到的人工基因可应用于基因工程而得到具有重要功能的蛋白质及其类似物。

所以我们可以利用基因工程合成比原来品种更优良的转基因作物或合成原有食物含更多营养物质转基因食物。

也可以利用RNA逆转录的特性合成我们需要的DNA，同时逆转录也在研究逆转录病毒的研究方面发挥重要作用。

总之，生物化学是一门有着丰富内容，与我们息息相关的科学，也在食品研究中有着至关重要的作用。

“民以食为天”，食品质量与安全是食品科学的关键。

简单的从生物化学课本中学到的知识远远不够，希望我们都能在以后的生活中多多学习这方面的知识，打下良好的专业知识基础，肩负起我们食品行业担负的责任，为建造一个营养、安全、绿色的食品环境而努力奋斗！
参考文献：
《基础生物化学》—中国农业大学出版社出版。