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人教版高中化学必修2《基本营养物质》知识梳理

在我们每日的饮食中，米饭、面包、肉类、油脂、鸡蛋、牛奶等是不可或缺的组成部分。这些食物为我们提供了维持生命活动和日常劳作所需的能量与原材料，它们的主要成分便是我们化学上所研究的“基本营养物质”。本章将聚焦于糖类、油脂和蛋白质这三类与人类生命活动密切相关的有机物，深入探讨它们的组成、结构特点、主要性质以及在生命活动中的重要作用。

一、糖类：生命的主要能源物质

糖类，常被称为碳水化合物，这一名称源于早期人们发现它们的组成大多可以用通式C?(H?O)?来表示。然而，随着化学研究的深入，人们发现有些糖的组成并不完全符合这一通式，而有些符合该通式的物质却并非糖类，因此“碳水化合物”这一称呼虽沿用至今，但其内涵已更为丰富。

1.糖类的组成与分类

糖类是由碳、氢、氧三种元素组成的一类有机化合物。根据其能否水解以及水解产物的不同，糖类可分为单糖、二糖和多糖。

*单糖：不能再水解生成更简单糖分子的糖类。常见的单糖有葡萄糖和果糖，它们的分子式均为C?H??O?，但结构不同，互为同分异构体。葡萄糖是一种多羟基醛，而果糖是一种多羟基酮。

*二糖：水解后能生成两分子单糖的糖类。蔗糖和麦芽糖是常见的二糖，它们的分子式均为C??H??O??，同样互为同分异构体。蔗糖在酸性条件下水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖；麦芽糖水解则生成两分子葡萄糖。

*多糖：水解后能生成多个单糖分子的糖类。淀粉和纤维素是自然界中含量最为丰富的多糖，它们的分子式均可表示为(C?H??O?)?，但由于n值的不同以及结构上的差异，它们并非同分异构体。

2.糖类的主要性质与应用

*葡萄糖：

葡萄糖是一种白色晶体，易溶于水，有甜味。它是人体内最重要的供能物质，在人体组织中通过氧化反应放出能量，以维持体温和各项生理活动的需要。

从化学性质上看，葡萄糖分子中含有醛基（-CHO），因此具有还原性。它能与银氨溶液在水浴加热条件下发生银镜反应，也能与新制的氢氧化铜悬浊液在加热条件下反应生成砖红色沉淀。这些反应是实验室中检验葡萄糖存在的常用方法。

*淀粉与纤维素：

淀粉是植物细胞中储存能量的物质，我们日常食用的大米、面粉的主要成分就是淀粉。淀粉为白色粉末，不溶于冷水，但在热水中会膨胀形成胶状淀粉糊。淀粉在酸或酶的催化作用下可以发生水解反应，最终产物是葡萄糖。我们在咀嚼米饭或馒头时，会感觉到有甜味，这就是因为唾液中的淀粉酶将淀粉初步水解为麦芽糖的缘故。淀粉遇碘（I?）会变蓝色，这一特性常用于淀粉的检验。

纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，木材、棉花的主要成分都是纤维素。纤维素是白色、没有甜味的纤维状物质，一般不溶于水和有机溶剂。与淀粉类似，纤维素在酸或酶的催化下也能水解，最终产物同样是葡萄糖，但纤维素的水解比淀粉困难得多。虽然人体不能消化纤维素，但它在促进肠道蠕动、帮助消化等方面起着重要作用，因此也是膳食中不可或缺的成分。

生活中的化学：糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，医生可通过特定的化学试剂检测其含量来辅助诊断。淀粉在工业上可用于制造葡萄糖、酒精等。

二、油脂：重要的储能物质与结构材料

油脂是我们饮食中另一类重要的营养物质，常见的动物脂肪（如猪油、牛油）和植物油（如花生油、豆油）都属于油脂。它们不仅为人体提供能量，还是构成细胞的成分之一，并能促进脂溶性维生素的吸收。

1.油脂的组成与结构

从组成上讲，油脂是由高级脂肪酸和甘油（丙三醇）通过酯化反应生成的酯类物质。其结构可以表示为：高级脂肪酸的羧基（-COOH）与甘油的羟基（-OH）脱水缩合，形成酯基（-COO-）。组成油脂的高级脂肪酸种类较多，有的含有碳碳双键（不饱和脂肪酸），有的则不含（饱和脂肪酸）。

*如果形成油脂的高级脂肪酸中不饱和键较多，那么这种油脂在常温下通常呈液态，称为油，如植物油。

*如果形成油脂的高级脂肪酸中饱和键较多，那么这种油脂在常温下通常呈固态，称为脂肪，如动物脂肪。

2.油脂的主要性质与应用

*水解反应：油脂在酸、碱或酶的催化作用下都能发生水解反应。

在酸性条件下水解，生成高级脂肪酸和甘油。

在碱性条件下水解（又称为皂化反应），生成高级脂肪酸盐和甘油。高级脂肪酸盐就是我们日常生活中使用的肥皂的主要成分。

*加成反应（氢化）：含有不饱和键的油脂（如植物油），可以与氢气发生加成反应，使不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸，从而使油脂的熔点升高，由液态变为固态。这个过程称为油脂的氢化，也叫油脂的硬化。通过氢化处理，可以将植物油转化为硬化油，便于储存和运输，同时也能改变油脂的风味和物理性质，常用于制作人造奶油、起酥油等。

生活中的化学：油脂是人体重要的储能物质，相同质量的油脂氧化分解时释放的能量比糖类和蛋白质都要多。但过量摄入油脂，尤其是饱和