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必修二 第七章 第四节 基本营养物质
知识点总结
知识点一:糖类、油脂、蛋白质的性质
1、基本营养物质
(1) 食物中的营养物质
食物中的营养物质
糖类 油脂 蛋白质 维生素 无机盐 水
动物性和植物性食物中的基本营养物质
(2) 糖类、油脂和蛋白质
①糖类
定义
元素组成
代表物的名称、分子式、相互关系
单糖
不能再水解生成其他糖的糖
C、H、O
双糖
一分子水解生成两分子单糖的糖
C、H、O
多糖
一分子水解生成多个分子单糖的糖
C、H、O
a. 糖类一般是多羟基醛或多羟基酮,以及能水解生成多羟基醛或多羟基酮的化合物。
b. 葡萄糖和果糖结构比较如下表
结构式
结构简式
官能团
葡萄糖
CH2OH(CHOH)4CHO
羟基和醛基
果糖
CH2OH(CHOH)3COCH2OH
羟基和醛基
必修2第七章第四节 (
1
)基本营养物质
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注意:葡萄糖含有醛基,所以是还原性糖,也因此具有不同于果糖的特征反应。
c.蔗糖和麦芽糖,二者互为同分异构体。相同之处是均易溶于水有甜味;不同之处是蔗糖分子中无醛基,为无色晶体,而麦芽糖分子中有醛基,为白色晶体。
d.淀粉和纤维素都是天然有机高分子化合物,分子由很多个葡萄糖结构单元(C6H10O5)通过化学键连接而成,化学式通常写为(C6H10O5)n。但是纤维素分子比淀粉分子n值大很多,淀粉的相对分子质量约在几万到几十万之间,纤维素的相对分子质量约在几十万至几百万之间,所以淀粉和纤维素不是同分异构体。通常所说的淀粉、纤维素是混合物。
注意:淀粉、纤维素分子式中的n值不同,分子式就不相同,因此,所有高分子化合物都不存在同分异构体,且都是混合物。
②油脂
a. 含义:油脂中的碳链含碳碳双键时,主要是低沸点的植物油(如豆油、菜籽油等),在室温下通常呈液态,简称“油”;油脂中的碳链全部为碳碳单键时,主要是高沸点的动物脂肪,通常呈固态,简称“脂”。二者统称为油脂。
b. 组成和结构:
油脂是由多种高级脂肪酸(如硬脂酸、软脂酸或油酸等)和甘油生成的甘油酯。结构可表示为:
其中R1、R2、R3代表饱和烃或不饱和烃,它们可以相同,也可以不相同。如果R1、R2、R3相同,这样的油脂称为单甘油酯;如果R1、R2、R3不相同,就称为混甘油酯。天然油脂大部分为混甘油酯。
③蛋白质
一般来说,蛋白质是以多种氨基酸为基本单位组成的天然有机高分子化合物,相对分子质量在几十万到几千万的范围之间,通常所说的蛋白质是混合物。
注意:高分子化合物是指相对分子质量很大(从几万到几千万)的一类物质。淀粉、纤维素和蛋白质等都是高分子化合物,油脂不是高分子化合物。
2、糖类和蛋白质的特征反应
(1)糖类的特征反应
(
新制
Cu(OH)
2
Δ
)①葡萄糖的特征反应:在碱性、加热的条件下,可以发生以下两个反应:
Ⅰ.葡萄糖 砖红色沉淀
(
银氨溶液
Δ
)注意:要保证实验成功,所用的Cu(OH)2悬浊液必须是新制备的,且在NaOH溶液中滴加少量CuSO4溶液,以保证碱过量;且与新制Cu(OH)2悬浊液的反应条件是加热。
Ⅱ.葡萄糖 析出银(银镜反应)
注意:(1)在加热的条件下,葡萄糖可以从银氨溶液[Ag(NH3)2OH]里还原出单质银,这个反应又叫做银镜反应。工业上常用银镜反应向保温瓶内胆上镀银。
(1) 实验室中常用新制氢氧化铜悬浊液或银氨溶液为试剂鉴别葡萄糖。
②淀粉的特征反应:在常温下,淀粉遇碘变蓝。
注意:a.用此特征反应,可用碘水检验淀粉的存在,也可用淀粉检验I2的存在。还可以利用此原理将KI和淀粉配成溶液,然后制成KI-淀粉试纸,用于检验氧化性试剂。如用湿润的KI-淀粉试纸检验Cl2,其原理就是氯气与碘化钾反应生成单质碘,淀粉遇碘显蓝色。
b.淀粉遇单质I2才有特征反应,遇其他价态的碘并不变蓝。
(2)蛋白质的特征反应
颜色反应:蛋白质遇浓硝酸显黄色。
灼烧:蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的特殊气味。
注意:上述两个特征反应,常用于蛋白质的鉴别。
3、糖类、油脂、蛋白质的水解反应
(1)糖类的水解反应
双糖、多糖、可以在稀硫酸的催化下,最终水解为葡萄糖或果糖。
注意:不是所有的碳链都能发生水解,葡萄糖、果糖等单糖就不能发生水解。
①蔗糖水解实验
实验操作
(
新制
Cu(OH)
2
NaOH
溶液
至碱性
5min后
稀硫酸
蔗糖
溶液
)
实验现象
最终有砖红色沉淀生成
实验结论
蔗糖水解生成葡萄糖和果糖,葡萄糖和新制Cu(OH)2共热生成砖红色的Cu2O
化学反应
蔗糖 葡萄糖 果糖
②麦芽糖的水解反应
③淀粉(或纤维素)的水解反应
注意:实验室中淀粉、纤维素、蔗糖等常在无机酸(一般为稀H2SO4)催化剂作用下发生水解,生成葡萄糖。欲检验水解产物葡萄糖的生成,必须先加入NaOH溶液中和作催化剂的H2SO4,否则加入的银氨溶液或新制的Cu(OH)2溶于稀H2SO4,而无法进行检验。
(2)油脂的水解
油脂是高级脂肪酸(即羧酸)与甘油(即醇类)形成的酯,属于酯类,因此能发生水解反应。在酸性或碱性条件下,均能水解。
①在酸性条件下生成高级脂肪酸和甘油:
如:
硬脂酸甘油酯 硬脂酸 甘油
②在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油:。
如:
硬脂酸甘油酯 硬脂酸钠 甘油
注意:由于高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分,所以油脂在碱性条件下的水解也称为皂化反应。
(1) 蛋白质水解
蛋白质在酶等催化剂作用下水解生成氨基酸:
知识点二:糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的作用
1、糖类的存在与作用
(
(
1
)单糖
) 葡萄糖:水果、蔬菜、动物血液——重要工业原料、食品加工、医疗输液、合成药物
果糖:水果、蔬菜中含有果糖——食品加工
(
(
2
)
二
糖
) 蔗糖:甘蔗和甜菜中——制白糖、冰糖
麦芽糖:麦芽中——甜味剂、作甜味食品
(
(
3
)
多
糖
) 淀粉:植物的种子和块茎中——用作食物,制葡萄糖和酒精等
纤维素:植物的叶、茎和果皮——加强胃肠的蠕动功能,造纸等
注意:(1)淀粉是食物的一种主要成分,是人体的重要能源,其释放能量的化学原理是:
(2)纤维素是植物的重要成分,人体中没有水解它的酶,所以它在人体中主要是加强胃肠的蠕动。
(3)糖不一定甜。甜度:果糖(是最甜的糖)>蔗糖>葡萄糖>麦芽糖>多糖(无甜味)。
(4)有甜味的,也不一定是糖。如糖精,很甜,甜度大约是蔗糖的500倍,但它不是糖。
1、油脂的作用
(1)制肥皂。
(2)油脂油保持体温和保护内脏器官的作用。
(3)油脂是产生能量最高的营养物质。在饮食中应控制油脂的摄入量,若摄入过量脂肪,可能引起肥胖、高血脂、高血压,也可能会诱发乳腺癌、肠癌等恶性肿瘤。
2、蛋白质的作用
(1)人类必需的营养物质,为人类提供氨基酸。组成人体蛋白质的氨基酸有必需和非必需之分,必需氨基酸共8种(只能从食物中补给),非必需氨基酸共12种(人体自身合成,不需从食物中补给)。
(1)
(
工业原料
)(2) 动物的毛、蚕丝——纺织原料
动物的皮——皮革
动物的骨、皮、蹄——动物胶——照相用片基
牛奶——酪素——塑料或食品
(2) 酶是一类特殊的蛋白质,是生物体内重要的催化剂。
拓展应用
拓展一:淀粉水解程度的判断
在淀粉溶液加入稀硫酸后,加热使淀粉水解。但是,淀粉是否水解、是否水解完全?
1、实验设计思路
(1)若淀粉没有水解,没产生葡萄糖,不会发生银镜反应;
(2)若淀粉完全水解,已经不存在淀粉,加I2水不会变蓝;
(3)若淀粉部分水解,既能发生银镜反应,又遇I2变蓝。
(
结论:
淀粉彻底水解
) (
若不变蓝
)2、操作流程如下:
(
淀粉部
分水解
) (
红色沉淀
或银镜
) (
若有
) (
新制的Cu(OH)
2
溶液
④Δ
) (
I
2
水
②
) (
稀硫酸
①Δ
) (
淀粉
溶液
)
(
若变蓝
) (
NaOH溶液
③
中和
)
(
若无上述现象
淀粉没有水解
) (
或银氨溶液
溶液
④
水浴
Δ
)
注意:(1)检验葡萄糖,可用银镜反应,也可用新制的Cu(OH)2。
(2)由于糖类水解常用无机酸(一般是稀硫酸)催化,在检验水解产物葡萄糖时,必须先中和酸,否则,在酸性条件下检验葡萄糖会失败。
拓展二:焰色反应与颜色反应的比较
焰色反应
颜色反应
含义
钠、钾等多种金属元素被灼烧时,使火焰呈现某种颜色。如钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色为紫色
蛋白质遇某些试剂后显示某种特殊的颜色。鸡蛋白、人的皮肤等遇浓硝酸显黄色
显色实质
物理变化
化学变化
重要应用
鉴别钠、钾等金属元素
鉴别某些蛋白质
注意:利用焰色反应只能鉴别某些金属元素,如碱金属及Ca、Ba、Cu等;利用颜色反应只能鉴别含苯环的蛋白质。
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必修2第七章第四节 基本营养物质 (
1
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必修2第八章第三节 (
1
)环境保护与绿色化学
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