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第五章 生活中的物質 第一節 食品與化學 人們必須攝取食物中的六大營養素，以維持人類生理作用，這些營養素可分為： 醣、蛋白質、脂肪、水、礦物質和維生素。 A)醣類 醣類是食物中熱量的主要來源。由碳、氫、氧三種元素所組成，而且大部分氫與氧元素的比例為2：1，與水(H2O)相同，故又稱為碳水化合物。 由於在結構上的差異，醣可分為單醣、雙醣及多醣三類。 單醣： (1)葡萄糖( C6H12O6) :葡萄糖存於一些水果中，亦存於我們的血液中，存於我們血中的葡萄糖稱為血糖。血糖的濃度必須維持在一定值，過多或過少，對身體都有不良的影響。葡萄糖為白色結晶，易溶於水(可與水形成氫鍵之故)，水溶液有甜味但不及果糖。 (2)果糖( C6H12O6) :果糖是一種很甜的糖，甜度約為蔗糖的2倍，蜂蜜、水果中含果糖。由蔗糖水解產生葡萄糖及果糖。 (3)半乳糖( C6H12O6) :半乳糖是腦組織中的一種成分，所以是一種很重要的營養素，母乳中之乳糖含量高於牛乳，乳糖(C12H22O11)水解產生葡萄糖及半乳糖，此為母乳優於牛乳的理由之一。 這三種單醣的化學式都是C6H12O6，但分子內原子的排列方式不同。此類分子式相同而結構式不同的化合物，稱為同分異構物。 下圖列出種單醣的結構： 雙醣： 雙醣的分子式均為C12H22O11，互為同分異構物，易溶於水，具有甜味的結晶物質， 在少量的無機酸下會水解成單醣。 (1)蔗糖(C12H22O11) :蔗糖由一分子葡萄糖與一分子果糖去一分子水而成。蔗糖水解之後，產生葡萄糖和果糖。蔗糖約比乳糖甜六倍，比麥芽糖甜三倍，較葡萄糖略甜，但只有果糖的半倍甜味。 C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖 (2)麥芽糖(C12H22O11) :麥芽糖由二分子葡萄糖脫去一分子水而成，麥芽糖是澱粉部分水解產物，用於糖果或作為食品添加物。與稀酸共熱可水解產生二分子葡萄糖。 C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6 麥芽糖 葡萄糖 (3)乳糖(C12H22O11) :乳糖由一分子葡萄糖與一分子半乳糖脫去一分子水而成，存在於動物乳中的主要醣類，乳糖水解產生葡萄糖與半乳糖 C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 乳糖 葡萄糖 半乳糖例 : 當34.2公克的蔗糖(C12H22O11，分子量342)水解後可得幾公克的單醣？又其中含幾公克的葡萄糖？ 解 : 由1C12H22O11＋1H2O1C6H12O6＋1C6H12O6知，一分子蔗糖加一分子水可得一分子葡萄糖及一分子的果糖。因此，34.2公克的蔗糖 (0.1莫耳)，水解時需0.1莫耳的水分子(即需0.1莫耳×18公克/莫耳＝1.8 公克)。水解後，單醣總重量為34.2公克＋1.8公克＝36.0公克。 其中葡萄糖占一半，為18.0公克。 多醣：分子式為(C6H10O5)n。 多醣是由脫去水分子縮合的巨大分子。 澱粉(C6H10O5)n :澱粉是人類獲取熱量的最重要來源，在消化過程中經由水解反應，先分解為分子量較小的糊精，再繼續分解為麥芽糖，最後分解成可供小腸吸收的葡萄糖，再經複雜的氧化作用，產生能量。(C6H10O5)n →(C6H10O5)m →C12H22O11 →C6H12O6 →CO2 + H2O +能量 澱粉 糊精 麥芽糖 葡萄糖 (澱粉遇到碘呈藍色，可用以檢驗澱粉的存在。 纖維素:存在於植物的木質部、表皮及樹葉中，棉花中的纖維素幾乎是純粹的 纖維素。縮合纖維素不能被人體消化，但可促進腸胃蠕動，幫助消化排泄，有助身體健康。肝醣 :大多存在於動物的肝臟及肌肉組織中。人體中未代謝的葡萄糖常在肝臟 肌肉中縮合成肝醣儲存，必要時可在最短時間內分解氧化，立即提供所需的能量。人工甜味 醣類經消化吸收後會由血液傳到各組織的細胞中。人體的胰臟會分泌胰島素，其主要的功能是將血液中的葡萄糖轉存於組織細胞中。人體若缺乏足夠的胰島素，則血液中過多的葡萄糖會經由腎臟與尿液同時排出，而罹患糖尿病。 人工甜味不但可滿足人們對甜味的需求，又不增加葡萄糖在血液中的濃度，因此在食品中的使用日漸增加。目前常見的人工甜味有下列兩種： (1)糖精：分子式為C7H5NO3S，其甜度為等重量蔗糖的300倍，但甜中略帶苦味。 (醫學實驗證實，糖精可能致癌，因此使用日益減少。 (2)阿斯巴甜：分子式為C14H18N2O5，其甜度為等重量蔗糖的180倍。分子結構 類似蛋白質，食用後不會產生太多的能量。目前已取代糖精而 成為最廣泛使用的人工甜