6.1 重要的食品加工原料——糖类（教学设计）-【中职专用】高中化学同步精品课堂（高教版2023·加工制造类）

主题六 常见生物分子及合成高分子 第一节 重要的食品加工原料——糖类 （教学设计） 课程标准 1. 认识糖类的组成结构特点和主要性质； 2. 知道葡萄糖的结构特点，主要性质及应用； 3. 了解淀粉、纤维素及它们与葡萄糖的关系； 4. 了解糖类在食品加工和生物质能源开发中的应用 教学目标 1.通过糖类的结构特点和主要性质，培养学生宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任等化学学科核心素养； 2.通过观察淀粉、纤维素及它们与葡萄糖的关系、糖类在食品加工和生物质能源开发中的应用等，培养变化观念和平衡思想、科学态度与社会责任等化学学科核心素养 教学过程 【创设情境，生成问题】 粮食安全是国家安全的重要基础。工业用粮也包括于粮食中，主要用于生产酒精、药物、淀粉等。例如，食品工业常用小麦、大麦、高梁等粮食作物作为原料，通过发酵生产白酒、啤酒、食醋等产品。你知道发酵过程中主要是粮食作物中的哪些物质发生了变化吗? 糖类是自然界中数量最多、分布最广泛的一类有机化合物，普遍存在于各种生物体中，在食品加工业中应用广泛。 常见的糖类主要有葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉和纤维素等，在食品加工业中应用广泛。 【板书】 一、糖类的组成和分类 【观察与认知】 图6-1-1所示是葡萄糖、果糖和脱氧核糖等常见单糖分子的链状结构，运用学过的知识，指出这些糖类分子中含有的官能团，并据此探析糖类的组成。 图 6-1-1  几种常见单糖分子的链状结构 【新课讲授】 1、 糖类的组成和分类 1. 糖类的组成 (1)糖类分子均由碳、氢、氧3种元素组成，且分子结构中都含有多个羟基，分别为多羟基醛和多羟基酮。 (2)糖类可定义为：多羟基醛或多羟基酮以及水解后生成多羟基醛或多羟基酮的一类化合物。 (3)糖类的分类： 根据能否水解以及水解生成的产物，可将糖类分为单糖、低聚糖和多糖。 分类 概念 示例 单糖 不能被水解的糖类 葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖等 低聚糖 由2~10个单糖分子脱水缩合而成的糖 类，能水解生成单糖 按水解后生成单糖的数目，可分为双糖、三糖、四糖等。其中，最重要的是双糖，如蔗糖和麦芽糖等 多糖 由多个单糖分子脱水缩合而成的糖类， 能水解生成单糖 淀粉、纤维素等 单糖的分类 (1)按照分子中所含碳原子数的多少：分为丙糖、丁糖、戊糖(如核糖、脱氧核糖)和己糖(如葡萄糖、半乳糖、果糖)等 (2)按照所含官能团的不同：分为醛糖和酮糖，最简单的醛糖是甘油醛，典型的醛糖是葡萄糖。 【交流与讨论】 人们常用C6(H2O)6表示糖类的分子组成。那么乙酸[C2(H2O)2]和乳酸[C3(H2O)3]也属于糖吗? 【新课讲授】 二、单糖的代表——葡萄糖 1.葡萄糖存在形式 (1)葡萄糖是自然界分布最广的单糖，因最初是从葡萄汁中分离得到而得名，它广泛存在于生物体内。存在于血液中的葡萄糖，称为血糖。 (2)葡萄糖是自然界中分布最广的己醛糖，因最初是从葡萄汁中分离得到而得名。它广泛存在于生物体内，如葡萄、无花果等甜味果实及蜂蜜中。医学上常用葡萄糖作营养剂;在食品工业中，常用来制作糖果和糖浆。 2.物理性质 (1)易溶于水的无色晶体，熔点为146℃，有甜味，但甜度不如蔗糖，易溶于乙醇。 【观察与认知】 葡萄糖的分子式为C6H12O6，观察结构式和球棍模型，如图6-1-2所示，分析葡萄糖分子的结构特点，推测其基本性质，并用系统命名法命名葡萄糖分子。 图 6-1-2  葡萄糖分子球棍模型 【新课讲授】 二、单糖的代表——葡萄糖 3..葡萄糖的结构 【实验与探究】 ①在1支试管中，加入2 mL银氨溶液，再加入1 mL 10%的葡萄糖溶液，振摇试管，水浴加热。观察试管壁是否有银镜生成； ② 在1支试管中，加入费林试剂A溶液和B溶液各2 mL，再加入1 mL 10%的葡萄糖溶液，振摇试管，水浴加热。观察沉淀颜色； 【探究结构】 (1) 葡萄糖具有还原性，能和托伦试剂发生银镜反应和费林试剂作用生成氧化亚铜砖红色沉淀 【新课讲授】 二、单糖的代表——葡萄糖 4..葡萄糖的化学性质 (1)氧化反应：葡萄糖具有还原性，能和托伦试剂发生银镜反应和费林试剂作用生成氧化亚铜砖红色沉淀 1　 银镜反应：CH2OH(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]OH→CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O 2　 费林试剂： CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOH→CH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O 3　 与高锰酸钾、溴水等强氧化剂反应 特别提示: 在糖类物质中，凡能发生银镜反应和费林反应的称为还原糖，单糖都属于还原糖。 (2)葡萄糖是糖类物质在生物体内吸收、运输和代谢利用的主要形式，1mol葡萄糖在体内完全氧化时可产生2804kJ的热量。葡萄糖是人类生命活动所需能量的重要来源。、 (3)加成反应 CH2OH(CHOH)4CHO+H2→CH2OH(CHOH)4CH2OH 【实践活动】 查阅资料或者去附近的食品加工企业参观，了解糖类在食品加工行业的应用，分小组收集和整理资料，制作一期展板或手抄报在学校宣传。 【拓展延伸】 水解后能产生2分子单糖的糖类称为双糖，又称二糖，是2分子单糖脱水缩合的结果。 常见的双糖有蔗糖、麦芽糖等，它们的分子式都是C12H22O11，互为同分异构体。 蔗糖主要存在于甜菜和甘蔗（图6-1-3）中；纯净时为白色晶体，易溶于水，有甜味；不能发生银镜反应和费林反应，属于非还原性双糖。 图 6-1-3  甜菜与甘蔗 在稀酸或酶的作用下，1分子蔗糖能水解生成1分子葡萄糖和1分子果糖。 蔗糖是重要的食品调味剂，日常生活中人们食用的红糖、白糖的主要成分都是蔗糖。蔗糖加热制成的褐色焦糖，可用作食品着色剂。蔗糖也广泛应用于肉制品加工中，能赋予甜味，并具有矫味、去异味、保色、缓和咸味、增鲜、增色的作用，在调制中使肉质松软、适口。 麦芽糖因主要存在于发芽的谷粒，特别是麦芽中而得名。纯净的麦芽糖是白色晶体，易溶于水，有甜味，甜度约为蔗糖的70%。麦芽糖具有还原性，能与银氨溶液和费林试剂反应。在稀酸或酶的催化下，1分子麦芽糖水解可生成2分子葡萄糖。麦芽糖可用作营养剂和某些细菌的培养基，也可制成饴糖等糖果食品。麦芽糖浆具有良好的发酵性，大量用于面包、糕点、啤酒的制造。麦芽糖浆有防止淀粉凝沉和老化作用，可以增加果冻、果酱和添加淀粉的罐头的保质期。 【交流讨论】如何鉴别葡萄糖和蔗糖？ 因为蔗糖为非还原性糖，所以不和银氨溶液、斐林试剂反应，可以用此区分葡萄糖和蔗糖。 【新课讲授】 三、天然高分子——淀粉和纤维素 水解能生成10个以上单糖分子的糖类物质称为多糖。多糖在自然界分布很广，是生物体的重要组成成分。 淀粉和纤维素是自然界中最常见的多糖，它们都可用(C6H10O5)n表示，是分子量很大的天然高分子化合物。 1..淀粉 淀粉是植物储存能量的主要方式，主要存在于植物的种子、根和块茎中，许多水果中也含有淀粉。淀粉是最重要的多糖，是人类主要的食物来源，更是人体重要的能源物质。 物理性质：白色粉末状物质，没有甜味，不溶于冷水，在热水中淀粉会部分溶解，形成胶状的淀粉糊 【实验与探究】 ①在盛有少量新制的淀粉溶液的试管中，滴入几滴稀碘液。 ②如图6-1-5所示，在马铃薯新切开的断面上滴1滴稀碘液。 ③取A、B两支洁净试管，各加入约0.5g淀粉，再向试管A中加入5 mL 20%硫酸溶液，试管B中加入5 mL蒸馏水，将两支试管放入沸水浴中5 min，然后向试管A中滴加氢氧化钠溶液至中性。 ④另取两支洁净的试管，各加入2 mL银氨溶液，取③中溶液各1 mL分别加入试管中，水浴加热。 ⑤再取两支洁净的试管，各加入费林试剂A溶液和B溶液各2 mL，取③中溶液各1 mL分别加入试管中，沸水浴加热。 【探究结果】 ①淀粉遇碘显蓝色。马铃薯因富含淀粉遇碘也会显色。 ②在稀酸或酶的催化作用下，淀粉容易发生水解，水解的最终产物是葡萄糖。 ③淀粉充分水解后的溶液可以发生银镜反应和费林反应。 淀粉可看作许多个葡萄糖分子脱水缩合而成的有机高分子化合物，其分子式可写作(C6H10O5)n 【新课讲授】 三、天然高分子——淀粉和纤维素 1..淀粉 天然淀粉是由直链淀粉和支链淀粉组成的混合物，且比例在不同的植物中有所不同。大多数情况下，直链淀粉的含量为15% ~ 35%。 直链淀粉分子一般是由数百个到数千个葡萄糖单位，通过a-1,4糖苷键连接而成的链状分子，链状分子弯曲盘绕形成螺旋状结构，如图6-1-6所示。 支链淀粉分子一般是由数千个到数万个葡萄糖单位，通过a-1,4糖苷键结合成链状分子，再通过a-1,6糖苷键引出支链。在支链淀粉分子中，每隔20~25个葡萄糖单位就出现1个分支，呈树枝形分支结构，如图6-1-7所示。 直链淀粉遇碘显深蓝色，能溶于热水，称为可溶性淀粉。支链淀粉遇碘显红色，不溶于热水，在热水中只能膨胀形成胶状淀粉糊，称为胶淀粉。 图6-1-6直链淀粉结构示意图 图6-1-7支链淀粉结构示意图 2、纤维素 (1)纤维素是自然界分布最广、蕴藏量最丰富的一种多糖，是构成植物细胞壁的基础物质，也是植物体的支撑物质。 (2)纤维素分子是由许多个葡萄糖分子脱水缩合而成的高分子化合物。其分子结构中，数百到数千个葡萄糖单位通过β-1,4糖苷键连接成没有支链的直链结构并形成束状纤维束，纤维束又像麻绳一样拧在一起呈绳索状。 (3)物理性质：纤维素是白色纤维状物质，无臭、无味，没有甜味，不溶于水，也不溶于一般的有机溶剂。 (4)化学性质： 1　 化学性质稳定，但在一定条件下，某些酸、碱和盐的水溶液可使纤维素溶胀或溶解。 2　 纤维素在一定条件下可与乙酸或乙酸酐作用生成纤维素乙酸酯（俗称醋酸纤维），是生产电影胶片片基的纤维材料,淀粉和纤维素在食品加工行业广泛应用。 3　 在一定条件下，纤维素还可与浓硝酸发生酯化反应生成纤维素硝酸酯（俗称硝化纤维），当含氮量较低时，可用于制赛璐珞；而当含氮量较高时，可用于制造无烟火药，俗称火棉。 (5)用途 1　 将纤维素依次用氢氧化钠溶液、二硫化碳处理制得黏胶液，再将黏胶液压入稀硫酸中还可制得高质量的黏胶纤维。 2　 纤维素在一定条件下可与乙酸或乙酸酐作用生成纤维素乙酸酯（俗称醋酸纤维），是生产电影胶片片基的纤维材料,淀粉和纤维素在食品加工行业广泛应用。 4　 在一定条件下，纤维素还可与浓硝酸发生酯化反应生成纤维素硝酸酯（俗称硝化纤维），当含氮量较低时，可用于制赛璐珞；而当含氮量较高时，可用于制造无烟火药，俗称火棉。 【思考与应用】 测定还原糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖等含有游离醛基或酮基的糖类）的基本原理是：在沸腾条件下，直接滴定已知准确浓度的费林试剂，费林试剂被还原析出氧化亚铜后，过量的还原糖立即将次甲基蓝还原，使蓝色褪去，根据样品消耗体积，计算还原糖含量。滴定时需要在沸腾条件下的原因是什么？（已知：次甲基蓝变色反应可逆，还原性次甲基蓝遇氧气又会被氧化为蓝色氧化型；另外，氧化亚铜也容易被氧气氧化。） 【练一练】 1.生活中的一些问题常涉及化学知识,下列叙述正确的是(　　) A.棉花的主要成分是纤维素 B.过多食用糖类物质如淀粉等不会导致人体发胖 C.淀粉在人体内直接水解生成葡萄糖,为人体组织提供营养 D.纤维素在人体消化过程中起重要作用,纤维素可以作为人类的营养物质 2.下列物质中,在一定条件下既能发生银镜反应,又能发生水解反应的是(　　) A. 乙酸甲酯 B.蔗糖 C.葡萄糖 D.麦芽糖 3．青苹果汁遇碘水显蓝色，熟苹果汁能还原银氨溶液，这说明（ ）。 A．青苹果中只含淀粉不含糖类 B．熟苹果中只含糖类 不含淀粉 C．苹果转熟时淀粉水解为单糖 D．苹果转熟时单糖时合成淀粉 4．人们把食品分为绿色食品、蓝色食品、白色食品等。绿色植物通过光合作用转化的食品叫做绿色食品，海洋提供的食品叫蓝色食品，通过微生物发酵制得的食品叫白色食品。下面属于白色食品的是（ ）。 A．食醋 B．面粉 C．菜油 D．海带 【答案】 A D C B 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$