Transcript 基礎化學B-5

第五章
食品與化學
醣類
由碳、氫、氧三種元素所組成，通式為Cm(H2O)n，故又稱碳水化合物。
分類：
單醣
分子式 C6H12O6
雙醣
C12H22O11
葡萄糖(血糖)、 蔗糖、麥芽糖、乳糖
果糖、半乳糖
(同分異構物)
實 例
(腦組織的成分
(同分異構物)
組 成 單醣
多醣
(C6H10O5)n
澱粉(n=200～1000)、纖維素
(n=1500以上)、幾丁質、肝
醣(動物澱粉)、寡醣(n=2～
10)(非同分異構物)
二個單醣脫去一個H2O n個單醣脫去(n-1)個水
單醣不被酵素或 蔗糖
水解
稀酸所催化水解 麥芽糖＋水
縮合
乳糖
水 解
葡萄糖＋果糖
葡萄糖＋葡萄糖
葡萄糖＋半乳糖
以澱糖為例
水
水
澱粉
糊精 +
酸或酵素
H
水
麥芽糖 H+ 葡萄糖 (水解)
=>(C6H10O5)n＋nH2O→nC6H12O6
澱粉
葡萄糖
單醣
雙醣
多醣
結晶性 白色結晶
白色結晶或無定形
無定形
溶解性 易溶於水
可溶於水
多不溶於水
有
無
甜 味
有
果糖>蔗糖>葡萄糖>半乳糖>麥芽糖>乳糖
檢 驗 1.澱粉遇到碘液呈藍色。
2.醣類遇濃硫酸會產生焦黑的碳。
3.所有單醣、雙醣(蔗糖除外)遇到熱的本氏液或斐林試液(藍色，含
Cu2+離子)都產生紅色氧化亞銅沉澱(Cu2O)=>均為還原醣。
[補充教材]
(1)對於腦組織發展重要的物質之ㄧ => 半乳糖(母乳
高於牛乳)。
(2)不能被人體所吸收的醣類，但可促進腸胃蠕動
=>纖維素。
(3)人體以何種醣類來儲存能量 => 肝醣。
(4)各種糖甜度的比較：(以蔗糖為準定為100或1)
果醣(173) > 蔗糖(100) > 葡萄糖(74) > 麥芽糖
(32) > 乳糖(15)
(5)人工甘味劑
?糖精(saccharin)：苯甲醯磺醯亞銨(C7H5NO3S)，甜度
為蔗糖的300～400倍，高劑量餵食大白鼠，發現確實
會導致膀胱腫瘤。
?阿斯巴達(aspartame)：又稱阿斯巴甜(C14H18N2O5)，
甜度約為蔗糖的180～220倍，苯酮尿症患者不宜使用。
(6)血榶：人體血液中約含0.1%葡萄糖，稱為血榶。
蛋白質
組 成
1.蛋白質主要由碳、氫、氧、氮等元素組成，構成蛋白質的基本
單位為胺基酸。
2.胺基酸聚合時會脫去小分子，為縮合聚合，形成醯胺鍵
O H
(－C－N－ =>或謂?鍵)結合成蛋白質，而α-胺基酸的通式
NH2
為：R－C－COOH (R表示不同的取代基)，例如：最簡單的αNH2
H
胺基酸為甘胺酸H－C－COOH
H
3.組成蛋白質所需的20餘種胺基酸中，8種身體無法自行合成，
必須從食物中攝取，稱為必需胺基酸。
[補充教材]
1.分子量最小的蛋白質是胰島素(分子量為5733)。
2.形狀
球狀 => 易溶於水(如：血液、牛乳)
纖維狀 => 不溶於水(如：指甲、毛髮)
3.蛋白質不能直接被人體吸收，必須經由消化作
用，分解成各種不同的簡單胺基酸分子後，才由
小腸吸收到人體內。
4.人體代謝食物的次序首先是醣類、其次為脂肪，
最後才是蛋白質。
5.生物組織中一些蛋白質的生理功能：
結構 => 毛髮、皮膚、肌肉組織
輸送 => 血紅素等
酵素 => 水解酵素、氧化等
荷爾蒙 => 胰島素、生長激素
抗體 => 免疫球蛋白
茶與咖啡
1.茶的分類：
製作過程
分類
發酵茶
茶葉 萎凋
揉捻 氧化酵素發酵 焙炒
實例
製成
不發酵茶 茶葉 蒸氣或焙炒，破壞茶的氧化酵素 乾燥 製成
半發酵茶 茶葉 氧化酵素作用達某一程度 焙炒 製成
紅茶
綠茶
烏龍茶
2.茶的成分與特性：
(1)咖啡因(C8H10N4O2)、茶鹼(C7H8N4O2)：
使茶具苦味，有興奮及利尿的功能，濃茶有助於
中毒症狀之解除。
(2)鞣酸(單寧)：
使茶具澀味，與亞鐵離子(Fe2+)會形成藍黑色的
鞣酸亞鐵。
(3)揮發油：
使茶具有香味及顏色，包括茶黃素、茶玉紅等多
元酚，可以阻斷氧的自由基，幫助預防心臟病、
肝病和中風。
(4)黃酮醇：
無色可溶於水，與尿激?結合，而抑制癌細胞所
需尿激?的活性(綠茶含量較紅茶多)。
(5)其他：
灰分(含錳、鉀、磷酸)、少量的維生素B及C。
3.咖啡：由咖啡樹的種子(咖啡豆)經加工製成的飲料。
製法
成熟果實→日晒乾燥(或果實浸水) →脫殼機分離果皮及果肉
中之果核→青咖啡→焙炒。
成分
咖啡因、咖啡鞣酸、揮發油、糖分、蛋白質、脂肪等。
4.「無咖啡因咖啡」的製造：把濕豆放入壓力鍋內加
熱到70°C將超臨界二氧化碳流體通過，把咖啡因
萃取帶走，免除傳統用有機溶劑萃取而殘留溶劑
的缺點。可讓您享受咖啡的香味，又不用攝取太
多的咖啡因。
咖啡因結構
(C8H10N4O2)
H3C
O
O
CH3
N
N
N
N
CH3
[補充教材]
營養素攝取不足時，可能發生的症狀或疾病
營養素種類 缺少時可能產生的症狀
蛋白質
醣類
脂肪
發育不良、水腫、對疾病抵抗力弱、易疲倦、
孕婦蛋白質供應量不足，易導致流產、早產、
貧血及嬰兒出生體重不足。
沒有活力、蛋白質及脂肪在體內的作用及代謝
情況也會受到影響。
皮膚粗燥、身材瘦小。
種類
實例
天然纖維
植物纖維
棉、麻
動物纖維
(蠶)絲、(羊)毛
人造纖維
再生纖維
醋酸纖維
纖維素與乙酐
作用後生成。
蛋白質
註：
組成元素
O
蠶絲：C、H、O、N
CH3—C
纖維素
主要
羊毛：C、H、O、
成分 (C6H10O5)n
O
N 、S
CH3—C
(羊毛含硫原子作
O
橋樑，有韌性)
(乙酐)
合成纖維
螺縈
耐綸、達克綸、
(人造絲) 奧綸
溶解纖
維素後
抽絲。
石油化學產品
為原料。
耐綸-聚醯胺
(單體：己二胺、
己二酸)
達克綸-聚脂
(單體：己二醇、
對苯二甲酸)
奧綸-聚丙烯?
(單體：丙烯?)
種類
加酸
檢
驗 加鹼
天然纖維
植物纖維
動物纖維
人造纖維
再生纖維
合成纖維
遇硝酸呈黃色
遇硫酸脫 (因含蛋白質)。
較耐酸。
水呈黑色 遇濃硫酸呈褐色
到紫色。
耐鹼
皺縮(不可在肥
皂水中清洗)。
耐鹼。
不生臭味 捲曲、臭味(微
點火
(生成
氨臭及硫化物的 末端呈小球狀。
燃燒
CO2、H2O) 刺鼻味)。
加氯漂白
特性
可
不可(只可用稀
H2O2(aq)漂白)。
柔軟、舒 彈性、保暖。
適透氣
耐綸：可。
達克綸：不可。
易洗快乾、不受蟲害、強韌不易皺、
不透氣、易生靜電。
[補充]
聚醯胺纖維 => 人造絲
聚酯纖維 => 人造棉
聚丙烯?纖維 => 人造毛
如何分辨毛、絲、棉麻
織品？
肥皂（Soap）
將油脂在氫氧化鈉溶液中加熱，則發生水解反
應，生成長鏈脂肪酸鈉鹽和甘油，此反應叫皂化反應。
合成清潔劑（Detergents）
洗衣用的合成清潔
劑，主要的成分不外是界
面活性劑、增強劑、螢光
增白劑等，界面活性劑在
結構上也都具有可接近油
垢的親油性部分，及可接
近水的親水性部分。
[補充] 乾式清潔劑：
是一種具有揮發性，能溶解油脂而去污的有機溶
劑。因不使用水，所以清潔過程稱為乾洗。
(1)成分：揮發油及四氯化碳(其中揮發油為石油分
餾所得，沸點在120～150°C之間)。
(2)可溶解物質：油脂、樹脂、煤?等。
※注意=>乾式清潔劑具有毒性。
常用塑膠的名稱、分類與用途
分類
性質
聚
烯
類
熱塑性
塑膠(線
狀分子
結構)
高溫時，
分子比較
能夠自由
的運動，
因此受熱
即軟化，
冷卻後凝
固，可塑
造成型。
塑膠名稱
英文
簡稱
聚乙烯
PE
加成 塑膠袋、玩具、保鮮膜
聚丙烯
PP
加成 奶瓶、地毯、衣料
聚氯乙烯
PVC
加成
聚苯乙烯
PS
加成 聚苯乙烯泡沫(保利綸)
聚甲基丙烯
酸甲脂
(壓克力)
PMA
或
PMMA
聚四氟乙烯
(特夫綸)
聚 聚乙烯對苯
脂
類 二甲酸脂
聚合
方式
用途
雨衣、地板、水管、椅
子、塑膠座墊
高品質透明塑膠製品、隱
加成
形眼鏡、防風玻璃、浴缸
加成 不沾鍋的塗膜、絕緣體
PET
縮合 保特瓶、達克綸
分類
性質
塑膠名稱
英文
簡稱
聚異戊二烯
(天然橡膠)
熱固性
塑膠(網
狀分子
結構)
高溫時，分
子不能自由 尿素甲醛樹脂
運動，因此
(?樹脂)
受熱不會軟
酚甲醛樹脂
化變形。
(電木)
聚合
方式
用途
加成
汽車輪胎(天然橡膠中
添加硫8%以增加彈性)
UF
縮合 電線插頭、炊具把手
PF
縮合 電器的插頭、絕緣材料
三聚氰胺樹脂 美奈皿
縮合 餐具
[補充] 乾式清潔劑：
1.環保塑膠：在塑膠中添加藥劑，使其易被分解。
添加劑
澱粉
效用
掩埋後可加速細菌分解速度
光催化劑 照光後可被分解
應用
(1)農業覆蓋布
(2)包裝袋
2.減少塑膠用量的方法：3R
Reduce(減少用量)、Reuse(重複使用)、
Recycle(回收再生)
3.ABS樹脂
單體為丙烯?(CH2=CHCN)、丁二烯(CH2=CH-CH=CH2)
苯乙烯(
CH=CH2
)，主要用做汽車零件及電器外殼。
4.樹脂：由兩種不同單體聚合而成的塑膠，在兩單體之
名稱後面加樹脂。
一、熱塑性塑膠
PE塑膠容器
PP保險桿
PVC塑膠管
PE塑膠袋
PP人工草皮
保麗龍製品
PE保鮮膜
可以分解的塑膠
二、熱固性塑膠
美耐皿製品
為了解決塑膠所帶來的汙染問題，
化學家經過多年的研究，目前已經有
了初步成果，他們把光催化劑或細菌
喜歡吃的澱粉、黃豆、蔗糖等加入塑
膠中。加入光催化劑的塑膠，經日照
一段時間後，會被分解成小分子；而
加入澱粉等物質的塑膠，經長時間掩
埋後，也會被細菌分解成一段一段的，
可 以 降 低 對 環 境 的 汙 染 。
玻璃（Glass）
玻璃是一種質硬而無明確熔點的物質，它是一種混合物。
[補充]
膠合玻璃
在兩片玻璃之間夾一層聚
乙烯醋酸塑膠
強化玻璃 表面急速冷卻
破裂時，碎片不 汽車、商店櫥窗的
會亂飛
玻璃
破裂時，呈豆狀 汽車、商店櫥窗的
小顆粒，不傷人 玻璃
在適宜厚度的玻璃熔漿中，
乘熱壓入鐵鎳合金網(由
夾網剝離
耐高壓、耐碰撞 防彈玻璃
於其膨脹係數與玻璃相似，
所以適合做為夾網)
[相關資料-氫氟酸會腐蝕玻璃]
玻璃不耐熱，但是耐酸，所以不能用來盛裝鹼液，
但可以裝一般的酸溶液，氫氟酸(HF)為例外。氫氟酸
會腐蝕玻璃，因此不能用玻璃容器盛裝，需用塑膠瓶
保存。
SiO2(s)+4HF(aq)→SiF4(aq)+2H2O()l
陶、瓷、磚瓦 水泥
鐵的氧化物
含量：
瓷<陶<磚瓦
石英
精密陶瓷
超導體
灰石：黏土=4:1
高純度的 碳化矽=>磨輪
特性：零電阻、
混合加熱至1600°C 二氧化矽 氮化硼、氮化矽 永久電流、電
絕緣。
=>陶瓷引擎。
冷卻後加入2～3% (SiO2)
特性：韌性大、 原料：釔鋇銅
石膏。
強度大、耐磨、 氧化物(為精
主成分：矽酸鈣、
耐高溫、耐蝕及 密陶瓷的一
矽酸鋁。
良好的絕緣性， 種)。
用於各領域。
[補充] 精密陶瓷：
類型
例子
特性及應用
金屬氧化物 釔鋇銅氧化物(YBa2Cu3O7)
高溫超導體
金屬氮化物 氮化硼、氮化矽
耐高溫的陶瓷引擎
金屬碳化物 碳化矽
高硬度的切割、磨輪材料
奈米（nanometer）是指十億分之一公尺，牛頓
雜誌曾經將「一米」與「一奈米」的大小相比較，
相當於地球的直徑與地球上的一顆玻璃彈珠。
奈米碳管
(1)分子結構：由二級石墨片捲成三級分子圓管，直
徑範圍在1～數百奈米之間，長度介於數百奈米到數
百微米。
(2)特性：
?質量輕、高強度、高韌性、體積小(2～8nm)，可
撓曲性、高表面積、高導電度、高導熱度等特性。
?導電度：導電速率優於金屬材質，且不會消散。
?導熱性：至目前為止，為最佳的導熱材料，可冷卻
個人電腦內部密閉空間。
?強度：重量為鋼鐵的六分之ㄧ，強度卻高出500倍
以上。
?韌性：可彎曲成120°不斷裂，損壞率非常低。
?自行組成：奈米碳管若有催化元素存在就可自行
組成電路。
(3)缺點：產量低、成本高。
二氧化鈦（Titanium Dioxide,Ti02）
二氧化鈦又名氧化鈦或鈦白，俗稱鈦白粉，具
有強大的氧化還原能力，化學穩定度高、無毒及價
格低廉等優點，是光觸媒的主要原料。
Light
CO2
Light
H2
TiO2
O2
O2
H2O
H2O
葉綠素吸收光線，
進行光合作用。
二氧化鈦吸收光線，
進行水分解反應。
色料
色料是為物品做上色的化學藥劑。使用的產業
如：食品加工業、紡織染整業、陶瓷工業、油漆塗
料工程等。
電子封裝材料
封裝是各種電子元件製作出來後的最後一道技
術，主要在於保護脆弱的電子元件內部，進行固
定、密封，或更增強電與散熱性能的作用，以防止
空氣中的雜質對晶片電路的腐蝕，或是運行中產生
的廢熱，造成電子元件性能下降。應用於：半導
體、LED、太陽能電池、DRAM……等多項產業中。
分為兩種：
1.樹脂材質：常見的有：環氧樹脂矽橡膠樹脂等。
優點在於成本低廉，更由於是高分子彈性體，比
起陶瓷材料，可塑性更佳。缺點是不耐高溫，容
易影響包覆其中電子元件的運作效率。
2.陶瓷材質：優點是性質穩定，熱膨脹係數低，在
高溫下也不易變形，製造單價稍貴，介電係數偏
高則是它有待解決的缺點。
特用化學材料
(一)光阻劑（Photoresist）
光阻劑是一種會對光發生反應的化學感光材
料，一般光阻劑可分為正型、負型兩大類；正型光
阻劑暴露在光線照射的部分將會溶於顯影液中，常
見代表為酚醛樹脂、環氧樹脂，負型光阻劑被光罩
遮蔽的部分，沒有產生交聯作用，會被顯影液洗
去，聚異戊二烯橡膠就是一種常用的負型光阻劑。
光阻劑具備以下的特性：
(1)高光源吸收率 (2)高解析度
(4)抗蝕劑性
(5)高附著性
(7)高對比性
(3)高無感度
(6)低黏滯性
(二)導電高分子
用碘摻雜的聚乙炔薄膜具有金屬導電的性質，
電導率達到 10-5μs/cm，這是史上第一個導電的高
分子材料，相繼開發出了聚乙炔、聚苯硫醚、聚
?咯、聚?吩、聚苯胺等能導電的高分子材料。
凡是用來診斷、治療、預防疾病之物質，均可
稱為藥物。
磺胺類藥物與抗生素之比較：
磺胺藥物
抗生素
首先發現
杜買克發現磺胺劑
弗萊明發現青黴素
常見形式
H2N
青黴素(盤尼西林)、土黴素、鍊
黴素、四環黴素
作用
抑制細菌的繁殖
由微生物產生的化合物，可殺死
或抑制另一微生物的生長
來源
由化學方式合成
多由微生物培養液提取
適用病症
梅毒、葡萄球菌等發炎症狀
病毒、心內膜炎、肺炎、霍亂、
尿道炎
SO2NHR(R為取代基)
止痛劑
定義
能夠阻斷身體神經傳導，使其失去知覺者稱之。
非麻醉型
種類
名稱
結構式
阿斯匹靈
(學名：乙醯柳酸)
O
O-C-CH3
麻醉型
普拿疼
鴉片 嗎啡
(學名：乙醯胺基苯酚)
CH3
N
嗎啡
O
CH3-C-N
古柯鹼
OH
H
COOH
OH
功能
解熱鎮痛劑。
註：因呈酸性，故
胃酸高者服用時需
要醫師指示。
解熱鎮痛劑，可降低
阿斯匹靈的副作用。
註：傷肝。
O
OH
麻醉劑。
註：造成幻覺，長期
使用會成癮。
[註] 阿斯匹靈作用
有抑制血小板凝集的作用，也可做為預防血管阻塞的
藥物。患有血友病或其他流血問題的患者，則不能用
阿斯匹靈。(可改用乙醯胺基苯酚)
胃藥(製 具有吸收胃液和抑制胃酸分泌的功能，並能夠中和胃酸中的鹽酸，
酸劑) 提高胃內的pH值到5左右，進而促進潰瘍的瘉合。
種類
碳酸氫鈉
碳酸鈣
氫氧化鋁
氧化鎂、氫氧化鎂
化學式
Na2HCO3
CaCO3
Al(OH)3
MgO、Mg(OH)2
溶解度
及藥性
易溶於水
(速效型)
難溶於水
(長效型)
難溶於水
(長效型)
難溶於水
(長效型)
特性
中和產生CO2 中和產生CO2 有便祕、噁心、嘔 不會脹氣，有輕瀉
易脹氣。
易脹氣。
吐等副作用，不適 作用，可用於便祕
於血液透析病患。 者。
香菸與毒
1.香菸：點燃的香煙可釋放出四千多種有害的物
質，如尼古丁、焦油、CO、CO2、微粒……。
香菸三大殺手
特性及危害
尼古丁
(C10H14N2)
無色黏稠油狀物，液態的植物鹼，能使中樞及末
稍神經興奮、血管收縮、血壓上升，是香煙成癮
的主要物質，劑量超過50mg，會使人致死。
焦油
黃咖啡色的黏性物質，使牙齒留有黃漬，且易引
起呼吸器官病變，引發各種癌症。
CO
阻礙血紅素與氧氣結合，造成體內缺氧。
2.毒品：有些物質或藥物，除了可作為藥品之用，
但經濫用之後，會危害人體生理和心理的健康或
死亡，就稱為毒品。
植物性毒品
合成毒品
其他
嗎啡(鴉片主要成分)、 安非他命、快樂丸MDMA 強力膠、速賜康、紅中、
海洛因、大麻、古柯鹼
青發、白板等。