食品资源学主讲教师,曹建国绪 论
资源
生物资源与食品生物资源
生物资源是自然资源的一个重要组成部分,是地球生物圈中植物、动物、微生物组成的生物群落的总和。
食品生物资源是生物资源中可食用或与饮食相关的部分,食品生物资源的丰富程度与人们的生活水平密切相关。
生物资源的价值
直接价值:直接利用的价值
消费使用价值,吃、烧、治病
生产使用价值:穿、住
间接价值:
生态价值
选择价值
存在价值
科学价值
生物资源的主要特点
1,再生性
2,地域性
3,有限性
4,多用性
5,可代替性生物资源的特点
1,再生性,生物资源是可再生资源,可通过自然更新或人工繁殖再生,能够持续利用。
有了这些产油植物,再也不怕地下没有石油了!
麻疯树蓖麻
2,地域性,地理环境的差异,导致不同的植物群落类型和植物种类,影响到植物资源的特点。
各个地方的植物大不相同!
地域性地域性地域性地域性生物资源的特点
3.多用性:
生物都都含有初生代谢产物和次生代谢产物,但这些产物的含量和比例在不同的生物中不同,即使是同一生物不同部位也不同,
决定了生物资源的多用性。
如 红松 (pinus koraiensis),树干可以材用,
种子可以食用、药用,树皮可以提炼树胶、
鞣质等。
柏树浑身都是宝树脂、树油、果实、枝节、树叶均能入药使用。
柏子仁性味甘、平,有养心安神、润肠通便的功用。
柏叶性味苦、涩,寒,有凉血、止血、祛风湿、
散肿毒的功用。
柏树发出的芳香气体具有清热解毒、燥湿杀虫的作用,可祛病抗邪,培养人体正气。
竹子浑身都是宝竹笋:可食用竹竿:脚手架,晒衣架,运输管道。
竹盐:治疗疾病竹盐生物资源的特点
4,有限性,生物资源虽属于可更新资源,但其更新能力是有限的,尤其是野生生物,并不能无限的增长下去,这就是生物资源的有限性。
野生水稻野生植物,人参、五加、甘草、黄芪等生物资源的特点
5,可代替性,生物资源是可以相互代替的,如在果酒酿造中,越桔可以代替葡萄。但任何生物之间的代替都是相对的、有一定限度的。
临床上常用的治疗咳嗽的较为有效的偏方、秘方主要如下。
[方一 ]
紫苏、杏仁、生姜、红糖各 lO克。将紫苏与杏仁捣成泥,生姜切片共煎,取汁去渣,调人红糖再稍煮片刻,令其溶化,日分 2--3次饮用。本方散风寒,止咳嗽,对外感风寒引起的咳嗽有效。
[方二 ]
苦杏仁 6--10克,生姜 3片,白萝卜 100克。上药打碎后加水 400毫升,文火煎至 100毫升,可加少量白糖调味,每日 1剂,分次服完。本方散寒化痰止咳,适用于外感风寒咳嗽。
[方三 ]
橘红 60克,生姜 30克,蜂蜜 250克。先将橘红,生姜二味用水煎煮,15分钟取煎液 1次,加水再煎,
共取煎液 3次,合并煎液,以小火煎熬浓缩,至稠粘时,兑人蜂蜜,至沸停火,装瓶备用。每日服 3
次,每次 3汤匙。本方散寒温肺,化痰止咳,适用于风寒咳嗽
[方四 ]
生姜 10克,饴糖适量。将生姜洗净,切丝,放人瓷杯内,用滚开水冲泡,加盖温浸 10分钟,再加人饴糖适量,代茶频频饮服,不拘时间和次数,无须出汗。本方适用于风寒咳嗽。
[方五 ]
葱白 5— 10节,淡豆豉 10克,苏梗或陈皮 3克,红糖适量。将葱洗净,取葱白,与淡豆豉、陈皮等人砂锅共煎取汁,再调入红糖。日分数次,酌量饮用。
本方适用于风寒咳嗽。
[方六 ]
鲜橄榄 4枚,冰糖 15克。将橄榄洗净,劈开加入冰糖和适量的水,煎到出味,一次或分次温服。
本方清热止咳,适用于风热咳嗽。
[方七 ]
金银花 20克,薄荷 5克,蜜糖少量。先煎银花,取汁约 2小碗,药成前,下薄荷约煎 3分钟,贮瓶内,
分次与蜜糖冲匀饮用。本方适用于风热所致咳嗽。
……
共 33个配方,所用植物等均不同,说明植物资源的利用是可替代的。
食品生物资源学的主要学习内容
a) 主要包括植物、动物的基础知识;
b) 生物的营养成分和营养价值;
c) 食品生物资源的分类,开发、利用和保护等。
食品生物资源学的主要学习目的通过学习食品生物资源学的基础知识,
营养价值,生物资源的种类及其特征等知识,
为进一步学习食品专业的其他课程、为开发和利用食品资源奠定生物学基础。
第一章 生命的物质基础
1.1生物的元素组成
C,H,O,N,P,S,Ca 99.35%,
其中 C,H,O,N 96%
它们是构成各种有机化合物的主要成分。
其他元素,Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,Mg等仍是生命构成的重要元素。
主要成分微量元素同样重要:
Chlorophyll a hemoglobin
1.2生物分子组成
(2)组成生物体的化合物大分子化合物,
核酸 蛋白质 多糖 脂类小分子化合物,
核苷酸 氨基酸 可溶糖 脂肪酸低分子活性物质(维生素 激素)
色素 有机酸 水 无机盐
30种基本分子 生物大分子 分子复合结构 细胞器
20 种氨基酸 蛋白质 膜结构成分 细胞核
5种含氮碱基 核酸 核蛋白 线粒体
(嘌呤 嘧啶) ( 染色体、核糖体)
2种 单糖 多糖 糖蛋白 叶绿体
(核糖、葡萄糖) 内质网
1种 脂肪酸 脂蛋白 溶酶体
(棕榈酸) 脂类 微粒体高尔基体
1种多元醇(甘油) 酶系统 液泡
1种胺(胆胺) 收缩系统细胞非生物小分子,水 无机盐
1.水
地球上最早的生命是在原始海洋中孕育的,所以生命从一开始就离不开水。
水是生命的介质,没有水就没有生命。如干燥种子的有了足够的水才能萌发生长;陆生生物,甚至干旱沙漠地带的生物,已经适应了在空气中生活,它们体内的一切组织依然都是浴于水中的。
水的特性:
① 水是极性分子
② 水的比热大
③ 固态水 (冰 )比液态水的密度低
④ 水是稳定性最好的溶剂。
2.无机盐细胞中的无机盐一般都是以离子状态存在的,
如 Na+,K+,Ca2+,Mg2+,C1-,HPO42-,HCO3-
等。
作用:
① 它们对细胞的渗透压和 pH起着重要的调节作用。
② 有些离子是酶的活化因子和调节因子,如
Mg2+,Ca2+等。
③ 有些离子是合成有机物的原料,如 PO43-是合成磷脂、核苷酸等的原料,Fe2+是合成血红蛋白的原料等。
1.2.2糖类一,定义:
糖类最初是绿色植物通过光合作用产生的物质。
糖类的通式,Cm(H2O)n 从公式看:
化合物是由碳和水组成故称为 碳水化合物二,分类按水解产生的最终产物的个数分类:
单糖 不能水解的多羟基醛或多羟基酮,如葡萄糖、
果糖、半乳糖、核糖等双糖 水解生成 2个单糖,如蔗糖、麦芽糖、乳糖等寡糖 水解生成 3个至 9个单糖多糖 10个以上单糖分子缩聚而成的物质,又称多 聚糖。如淀粉、纤维素、糖原等
CO2+H2O C6H12O6+O2光单糖按醛或酮分类,
醛糖,葡萄糖、半乳糖、核糖等酮糖,果糖多羟基醛 多羟基酮单糖按甘油醛的构型分类,
D - (+) - 甘油醛 L - ( - ) - 甘油醛
C
( C H O H ) n
CH
2
OH
OH
C
( C H O H ) n
CH
2
OH
CH
2
OH
O
CH
2
OH
O HH
OH
CH
2
OH
HOH
H
O
有还原性 无还原性单糖是多羟基的醛或酮,化学通式为( CH2O) n,是多羟基的醛或酮,n通常为 3-7。 丙、丁糖 (、戊糖、己糖,庚糖。
二糖一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个单糖分子的羟基(醇羟基或半缩醛羟基)之间缩去一分子水的产物二糖蔗糖麦芽糖乳糖纤维二糖麦芽糖
O
O H
H
H
H
O H
H O H
H
CH
2
OH
O
H
H
H
OH
O H
H O H
H
CH
2
OH
O
α -1,4苷键半缩醛羟基还原性:麦芽糖分子有半缩醛羟基,为还原性糖
α -D-葡萄糖残基 α -D-葡萄糖残基乳糖
O
H
H
O H
H
O H
H O H
CH
2
OH
H
O
O
O H
H
H
H
O H
H O H
H
CH
2
OH
β -1,4苷键半缩醛羟基
β -D-半乳糖残基 -1,4苷 β -1,4苷键键还原性,乳糖有半缩醛羟基,为还原性糖
D-葡萄糖残基蔗糖
O
H
H
H
OH
O H
H O H
H
CH
2
OH
O
O
CH
2
OH
H
OH H
OH
CH
2
OH
H
还原性:蔗糖无半缩醛(酮)羟基,为非还原性糖葡萄糖 + 果糖
α -1,2苷键
寡糖
由少数 (3~ 9)几个单糖缩合而成的糖称为寡糖 (oligosaccharides)。
三糖(甘露三糖、龙胆三糖)、四糖(水苏糖)、五糖(毛蕊草糖)等。
多糖
是自然界数量最多的糖。多糖分子是由很多单糖分子 (通常为葡萄糖分子 )缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子。常见的多糖有淀粉、纤维素和糖原等。
淀粉,以 α-1,4(直链) ; α-1,4或 α-1,
6苷键(支链)连接纤维素,β-1,4苷键糖原,α-1,4 和 α-1,6苷键
1.2.3脂类
主要指中性脂肪 (fat)
和油 (oil)。
两者都是甘油 (丙三醇 )和脂肪酸 (fatty
acid)结合而成的酯。
性质:脂肪分子没有极性集团,所以称为中性脂肪,中性脂肪是高度疏水的。
脂肪酸是长链羧酸
分为 饱和脂肪酸 和 不饱和脂肪酸 两类。饱和脂肪酸的 C,H链上没有双键,分子可以伸直,
紧密并列,需较多热能才能散开,熔点高,室温下为固态。
不饱和脂肪酸的 C,H链上至少有一个双键,
并部分扭曲成小弯,分子不能紧密排列,
易散开,熔点低,室温下为液态。
磷脂类
磷脂 (phospholipids) 和脂肪不同之处在于甘油的一个 α-羟基不是和脂肪酸而是和磷酸结合成酯(磷脂酸),它是最简单的磷脂,在细胞中含量很少。
多数情况下磷酸中的 H会被 胆碱、胆胺、丝氨酸 等所取代,
则分别成为卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂等。
磷脂主要存在于细胞的膜系统中,在脑、肺、肾、心、骨髓、卵及大豆细胞中含量最高。
类固醇
这是一类具有特殊芳香族结构的物质,它们不含脂肪酸,但它们的理化性质与脂肪相近。它们不溶于水,而易溶于非极性的有机溶剂,所以习惯上将它们和脂类放在一起。类固醇 (steroids)分子的基本结构是一个由 4个碳环构成的环戊烷多氢菲。
脂类的生物学功能
① 是生物膜的重要成分;
② 是贮存能量的分子。
脂肪氧化时产生的能约 2倍于糖氧化时产生的能,所以细胞贮存脂肪比贮存糖经济得多;
③ 构成生物表面的保护层如皮肤和羽毛以及果实外表的蜡质;
④ 是很好的绝缘体,动物皮下脂肪有保持正常体温的作用;
⑤ 有些脂类是重要的生物学活性物质,如维生素 A、维生素 D、睾酮、肾上腺皮质激素、前列腺素等。
1.2.4蛋白质
蛋白质是由不同的氨基酸分子通过 -氨基与 -羧基脱水缩合而成的氨基酸长链,由于氨基酸的结构和排列顺序不同,组成的蛋白质也千差万别。
氨基酸
氨基酸 (aminoacids)是蛋白质的结构单体。
主结构上的一个共同特点是,在与羧基 -
COOH相连的碳原子 (α-碳原子 )上都有一个氨基,因而称为氨基酸,它们的不同之处在于它们的侧链各有不同。
蛋白质的空间结构
①一级结构:由氨基酸构成的连续的线形的结构既是蛋白质的一级结构( primary
structure)。
②二级结构:是指蛋白质分子中的肽链向单一方向卷曲而形成的有周期性重复的主体结构或构象。
③ 蛋白质的二级结构进一步卷曲成为三级结构。例如,肌红蛋白( Myoglobin)。
④有些球蛋白分子有
2个以上肽链,这些肽链都成折叠的 α—
螺旋,它们互相挤在一起,并以弱键互相连接,形成一定的构象,这就是四级结构。
例如,血红蛋白
(hemaglobin) 。
1.2.5核苷酸和核酸
核酸是生物大分子中最重要的一类,最早是瑞士的 P,Miescher于 1870年从脓细胞的核中分离出来的,由于它们是酸性的,并且最先是从核中分离的,故称为核酸。
核酸分为脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleicacid,DNA)
和核糖核酸 (ribonucleicacid,RNA)两大类。其基本构成单位是核苷酸。
每一核苷酸分子含有一个戊糖 (核糖或脱氧核糖 )分子、一个磷酸分子和一个含氮的碱基。这些有机碱 (碱基 )分为两类:一类是嘌呤,是双环分子;一类是嘧啶,是单环分子。嘌呤一般包括腺嘌呤
(adenine,A)和鸟嘌呤 (guanine,G)2种,嘧啶有胸腺嘧啶 (thymine,T)、胞嘧啶 (cytosine,C)和尿嘧啶 (uracil,U)3种。