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1、天然高分子材料天然高分子材料自然合成的高分子1扬州炒饭日本寿司美国汉堡法国披萨意大利面英国热狗各国美食各国美食2上面都是世界各地的美食。俗话说的上面都是世界各地的美食。俗话说的好好“民以食为天民以食为天”，人类只有通过摄入食，人类只有通过摄入食物才能维持正常的生理活动。那么你们知物才能维持正常的生理活动。那么你们知道食物中都含有哪些营养物质呢？道食物中都含有哪些营养物质呢？蛋白质、脂肪、糖类（蛋白质、脂肪、糖类（淀粉、葡淀粉、葡萄糖、纤维素等萄糖、纤维素等）、矿物质、维生素）、矿物质、维生素和水等六大营养物质。和水等六大营养物质。想一想3天然高分子天然高分子天然高分子是指没有天然高分子是指没有
2、经过经过人工合成，天然存在人工合成，天然存在于于动动植物和微生物体内的大分子有机化合物。植物和微生物体内的大分子有机化合物。天然高分子都是天然高分子都是处处在一个完整而在一个完整而严谨严谨的超分子的超分子体系内，一般是多种天然高分子以高度有序的体系内，一般是多种天然高分子以高度有序的结结构排列起来。构排列起来。天然高分子作天然高分子作为为可再生、可持可再生、可持续发续发展的展的资资源，源，在能源在能源问题问题日益日益紧紧迫的今天，开始表迫的今天，开始表现现出越来出越来越重要的越重要的经济经济和和战战略意略意义义。4天然高分子的发展天然高分子的发展人人类对类对天然高分子的利用始天然高分子的利用始
3、终终伴随着人伴随着人类类的的进进化与化与发发展。与人的社会生展。与人的社会生产产和生活密不可分。和生活密不可分。衣衣5天然高分子的发展天然高分子的发展食食6天然高分子的发展天然高分子的发展住住7天然高分子的发展天然高分子的发展行行8天然高分子的优势天然高分子的优势价格低廉、来源广泛，在自然界价格低廉、来源广泛，在自然界动动植物中广泛植物中广泛存在。存在。9天然高分子的优势天然高分子的优势绿绿色、清色、清洁洁、具有可生物降解性和可再生性，、具有可生物降解性和可再生性，农作物农作物农作物农作物二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳水水水水阳光阳光农产品农产品农产品农产品天然高分子天然高分子天然高分子天然
4、高分子提取提取可降解制品可降解制品可降解制品可降解制品堆肥堆肥10天然高分子的缺点天然高分子的缺点一般的天然高分子加工性能都很差，一般的天然高分子加工性能都很差，难难以通以通过过常用塑料的加工方法成型；常用塑料的加工方法成型；力学性能、耐力学性能、耐环环境性能等存在缺陷，境性能等存在缺陷，应应用范用范围围较较窄；窄；因此因此为为了拓展天然高分子的了拓展天然高分子的应应用范用范围围、提高其、提高其使用性能，研究者使用性能，研究者们们开始致力于天然高分子的开始致力于天然高分子的改性研究，并已成改性研究，并已成为为近年来的研究近年来的研究热热点。点。11天然高分子的种类天然高分子的种类多聚糖多聚糖类
5、类淀粉、淀粉、纤维纤维素、木素、木质质素、甲壳素、素、甲壳素、多聚多聚肽类肽类蛋白蛋白质质、酶酶、激素、蚕、激素、蚕丝丝。遗传遗传信息物信息物质质DNADNA、RNARNA动动植物分泌物植物分泌物生漆、天然橡胶、虫胶。生漆、天然橡胶、虫胶。12多聚糖多聚糖13多聚糖多聚糖糖糖类类通称通称为为碳水化合物，分碳水化合物，分为单为单糖、低聚糖糖、低聚糖和多聚糖三大和多聚糖三大类类。单单糖是最糖是最简单简单的碳水化合物，如葡萄糖、果的碳水化合物，如葡萄糖、果糖、木糖等。糖、木糖等。低聚糖是由二个至十个低聚糖是由二个至十个单单糖分子糖分子经经由糖苷由糖苷键键连连接而成的化合物。接而成的化合物。多糖是由十
6、个以上的多糖是由十个以上的单单糖分子糖分子经经由糖苷由糖苷键连键连接而成的碳水化合物。接而成的碳水化合物。14多聚糖多聚糖自然界存在自然界存在着大量的多着大量的多糖类高分子糖类高分子淀粉淀粉淀粉淀粉纤维素纤维素纤维素纤维素壳聚糖壳聚糖壳聚糖壳聚糖15纤维素纤维素纤维纤维素是自然界中存在量最大的天然高分子化素是自然界中存在量最大的天然高分子化合物。合物。纤维纤维素由很多素由很多 D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖单单元以元以 (1-4)(1-4)苷苷键键连连接而成。接而成。纤维素是高等植纤维素是高等植物细胞壁的主要物细胞壁的主要成分，主要来源成分，主要来源为木材等。为木材等。16纤维素的来源纤维素的来
7、源棉花：是棉属植物种棉花：是棉属植物种子的表皮毛，是自然子的表皮毛，是自然界界纯纯度最高的度最高的纤维纤维。木材：是自然界中纤木材：是自然界中纤维素最主要的来源。维素最主要的来源。草类：包括禾本科和草类：包括禾本科和竹科等植物的茎。竹科等植物的茎。17纤维素的特性纤维素的特性纤维纤维素具有一定的素具有一定的结结晶性；晶性；纤维纤维素的分子素的分子间间存在非常存在非常强强烈的烈的氢键氢键，使得其，使得其具有更高度的具有更高度的结结构有序性，耐化学腐构有序性，耐化学腐蚀蚀性和耐性和耐溶溶剂剂性。性。18纤维素的改性纤维素的改性纤维纤维素改性可以使之具有更好的溶解性和加工素改性可以使之具有更好的溶解
8、性和加工性等，从而性等，从而应应用于不同用于不同领领域。域。酯酯化化无机无机酯酯包括碳酸包括碳酸酯酯、硝酸、硝酸酯酯、磷酸、磷酸酯酯等；有等；有机机酯酯包括醋酸包括醋酸酯酯、磺酸、磺酸酯酯、氨基甲酸、氨基甲酸酯酯等。等。醚醚化化羧羧甲基甲基纤维纤维素、素、羟烷羟烷基基纤维纤维素、甲基素、甲基纤维纤维素素芳基和芳芳基和芳烷烷基基纤维纤维素等。素等。接枝与交接枝与交联联卤卤化与氧化化与氧化19纤维素的应用纤维素的应用造造纸纸20纤维素的应用纤维素的应用纺织纺织品品21纤维素的应用纤维素的应用纤维纤维素通素通过过水解可用于生水解可用于生产产微晶微晶纤维纤维素和葡萄素和葡萄糖糖浆浆；通通过过接枝共聚等
9、改性可得到具有各种新功能的接枝共聚等改性可得到具有各种新功能的材料，如抗材料，如抗酶酶抗菌材料、离子交抗菌材料、离子交换换材料、膜材材料、膜材料、高吸水性材料等；料、高吸水性材料等；通通过过化学和生物技化学和生物技术术，将有可能生，将有可能生产产出食品、出食品、燃料及多种基本有机合成原料。燃料及多种基本有机合成原料。22淀粉淀粉淀粉是自然界中淀粉是自然界中产产量量仅仅次于次于纤维纤维素的碳水化合素的碳水化合物，是由物，是由 D-D-葡萄糖葡萄糖通通过过 - -糖苷糖苷键键组组成的多聚糖。成的多聚糖。未未经经改性改性处处理的淀粉称理的淀粉称为为原淀粉，呈原淀粉，呈颗颗粒粒结结构构有一定大小和形状
10、，水分含量高，蛋白有一定大小和形状，水分含量高，蛋白质质少的少的淀粉淀粉颗颗粒粒较较大。大。淀粉颗粒具有结晶结构，淀粉颗粒具有结晶结构，结晶结构占颗粒体积结晶结构占颗粒体积25% 25% 50% 50%。23淀粉的来源淀粉的来源淀粉淀粉24淀粉的改性淀粉的改性热热塑性淀粉塑性淀粉淀粉本身不具有熔点，加淀粉本身不具有熔点，加热热后容易后容易发发生分解生分解和氧化反和氧化反应应，因此需要，因此需要进进行改性行改性处处理。理。淀粉的热塑性改性方法与淀粉的热塑性改性方法与纤维素类似，包括醚化、纤维素类似，包括醚化、酰化、酯化、接枝、交联酰化、酯化、接枝、交联等等。等等。水、甘油等也常被用做淀水、甘油等
11、也常被用做淀粉热塑性加工中的增塑剂粉热塑性加工中的增塑剂25淀粉的应用淀粉的应用可降解日用品可降解日用品26淀粉的应用淀粉的应用食品、食品、药药品添加品添加剂剂另外在石油工业、造纸工业、纺织工业等领域另外在石油工业、造纸工业、纺织工业等领域中淀粉也常被用做增稠剂、粘合剂、胶凝剂等中淀粉也常被用做增稠剂、粘合剂、胶凝剂等不同的用途。不同的用途。27乙乙醇醇（俗俗称称酒酒精精，化化学学式式为为C2H5OH或或C2H6O），无无色色透透明明、具具有有特特殊殊香香味味的的液液体体。易易挥挥发发、能能与与水水以任意比例互溶，是一种常用的有机溶剂。以任意比例互溶，是一种常用的有机溶剂。酿酒的过程：淀粉先转
12、化为葡萄糖，葡萄糖发酿酒的过程：淀粉先转化为葡萄糖，葡萄糖发酵生成酒精酵生成酒精 C6H12O6 2C2H5OH（乙醇）（乙醇）+2CO2 酶酶淀粉虽无甜味，但是人们食用的最主要的糖淀粉虽无甜味，但是人们食用的最主要的糖类。大米、糯米、玉米、高梁、小麦等五谷类。大米、糯米、玉米、高梁、小麦等五谷杂量富含淀粉，可用来酿酒。杂量富含淀粉，可用来酿酒。淀粉的应用淀粉的应用28壳聚糖壳聚糖甲壳素用甲壳素用强强碱或碱或酶酶水解脱去部分或全部乙水解脱去部分或全部乙酰酰基基就就转转化化为为壳聚糖壳聚糖 (chitosan)(chitosan)。清洗，去除清洗，去除无机盐和蛋白质无机盐和蛋白质漂白、晾干漂白、
13、晾干水解水解虾蟹壳虾蟹壳甲壳素甲壳素壳聚糖壳聚糖29壳聚糖的性质壳聚糖的性质壳聚糖的化学名称壳聚糖的化学名称为为： - -(1,4)-(1,4)-聚聚-2-2-胺基胺基-D-D-葡葡萄糖。萄糖。壳聚糖具有壳聚糖具有较强较强的的刚刚性性结结构和构和强强烈的分子烈的分子间氢间氢键键作用，具有作用，具有稳稳定的定的结结晶晶结结构因此具有构因此具有较较好的好的耐溶耐溶剂剂性和耐化学腐性和耐化学腐蚀蚀性。性。壳聚糖分子壳聚糖分子结结构构单单元中含有氨基，因此具有元中含有氨基，因此具有较较好的生理活性和吸附性。好的生理活性和吸附性。30壳聚糖的应用壳聚糖的应用 壳聚糖具有壳聚糖具有较强较强的吸附性，的吸附
14、性，可用于：可用于： 香烟香烟过滤过滤嘴嘴 絮凝剂絮凝剂 絮凝澄清专用壳聚糖絮凝澄清专用壳聚糖具有天然、安全、无具有天然、安全、无毒、无害等特点毒、无害等特点31壳聚糖的应用壳聚糖的应用壳聚糖由于具壳聚糖由于具备备良好的成膜性和抑菌性，因此良好的成膜性和抑菌性，因此被被应应用在以下用在以下领领域：域：医用材料：医用医用材料：医用纤维纤维和膜功能材料。和膜功能材料。保保鲜剂鲜剂：壳聚糖具有明：壳聚糖具有明显显的保的保鲜鲜、防腐作用。、防腐作用。32多聚肽多聚肽33中国工程院院士、中国工程院院士、广州医学院呼吸疾病研究所所广州医学院呼吸疾病研究所所长抗抗“非典非典”最前沿领军人物最前沿领军人物钟钟
15、南南山山34SARSSARS病毒的电子图片病毒的电子图片 SARSSARS病病的的凶凶手手冠冠状状病病毒毒， 有有自自己己的的核核酸酸和和蛋蛋白白质质。它它进进入入人人体体后后，借借助助人人体体内内的的原原料料合合成成病病毒毒。当当我我们们人人体体发发病病时时，就就是它的蛋白质对我们起了作用。是它的蛋白质对我们起了作用。 35多聚肽多聚肽蛋白蛋白质质由由 C C、 H H、O O、N N、S S等元素等元素组组成，一般成，一般含碳含碳 50%-55%50%-55%、氢氢 6%-8%6%-8%、氧、氧 20%-23%20%-23%、氮、氮 15 %-18 %15 %-18 %、硫、硫 0-4 %
16、0-4 %。有些蛋白。有些蛋白质还质还含有含有铜铜、铁铁、磷、磷、铂铂、锌锌、碘等元素。、碘等元素。组组成蛋白成蛋白质质的的单单体体为为氨基酸氨基酸类类，蛋白，蛋白质质水解得水解得到各种到各种-氨基酸的混合物。氨基酸的混合物。自然界中存在二十八种氨基酸，不同的自然界中存在二十八种氨基酸，不同的组组合方合方式使蛋白式使蛋白质质具有众多不同的种具有众多不同的种类类，从而也具有，从而也具有不同的性能。不同的性能。36-氨基酸氨基酸蛋白质是由天然产生的不同种类的蛋白质是由天然产生的不同种类的 L- -L- -氨基酸以酰氨基酸以酰胺键胺键( (COCONHNH) )结合生成的共聚物，这些酰胺键也结合生成
17、的共聚物，这些酰胺键也被称为肽键被称为肽键(peptideIinkages)(peptideIinkages)。-氨基酸的结构氨基酸的结构如右图所示如右图所示37蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构蛋白蛋白质质多多肽链肽链的二的二级结级结构描述其构象或形状，构描述其构象或形状，主要有两种形式：主要有两种形式：(1) - (1) - 螺旋螺旋结结构：蛋白构：蛋白质质分子的分子的肽链肽链不是伸直不是伸直展开的，而是展开的，而是盘绕盘绕曲折成曲折成为为螺旋形。螺旋形。(2) - (2) - 片层结构：也称片层结构：也称折叠结构，由相邻两条折叠结构，由相邻两条肽链或一条肽链内两个肽链或一条肽链内两个氨基酸
18、残基间的碳基和氨基酸残基间的碳基和亚氨基形成氢键所构成亚氨基形成氢键所构成的结构。的结构。38蛋白质的分类蛋白质的分类蛋白蛋白质质有多种分有多种分类类方法，一般可依其形状分方法，一般可依其形状分为为两大两大类类：一：一类类是能溶于水的球状蛋白是能溶于水的球状蛋白质质；一；一类类是不溶于水的是不溶于水的纤维纤维状蛋白状蛋白质质。39清蛋白清蛋白又称白蛋白，分子量又称白蛋白，分子量较较小，溶于水、中性小，溶于水、中性盐类盐类、稀酸和稀碱，可被稀酸和稀碱，可被饱饱和硫酸和硫酸铵铵沉淀。清蛋白在沉淀。清蛋白在自然界分布广泛，如小麦种子中的麦清蛋白、自然界分布广泛，如小麦种子中的麦清蛋白、血液中的血清蛋
19、白和血液中的血清蛋白和鸡鸡蛋中的卵清蛋白等都属蛋中的卵清蛋白等都属于清蛋白。于清蛋白。40球蛋白球蛋白球蛋白（球蛋白（globulinsglobulins）一般不溶于水而溶于稀）一般不溶于水而溶于稀盐盐溶液、稀酸或稀碱溶液，可被半溶液、稀酸或稀碱溶液，可被半饱饱和的硫酸和的硫酸铵铵沉淀。球蛋白在生物界广泛存在并具有重要的沉淀。球蛋白在生物界广泛存在并具有重要的生物功能。大豆种子中的豆球蛋白、血液中的生物功能。大豆种子中的豆球蛋白、血液中的血清球蛋白、肌肉中的肌球蛋白以及免疫球蛋血清球蛋白、肌肉中的肌球蛋白以及免疫球蛋白都属于白都属于这这一一类类。41硬蛋白硬蛋白硬蛋白（硬蛋白（scleropr
20、oteinsscleroproteins）不溶于水、）不溶于水、盐盐溶液、溶液、稀酸、稀碱，主要存在于皮肤、毛稀酸、稀碱，主要存在于皮肤、毛发发、指甲中，、指甲中，起支持和保起支持和保护护作用，如角蛋白、胶原蛋白、作用，如角蛋白、胶原蛋白、弹弹性蛋白、性蛋白、丝丝蛋白等。蛋白等。42组蛋白组蛋白组组蛋白（蛋白（histoneshistones）可溶于水或稀酸。）可溶于水或稀酸。组组蛋白蛋白是染色体的是染色体的结结构蛋白，含有丰富的精氨酸和构蛋白，含有丰富的精氨酸和赖赖氨酸，所以是一氨酸，所以是一类类碱性蛋白碱性蛋白质质。43其它常见蛋白质其它常见蛋白质 精蛋白（精蛋白（protaminespr
21、otamines）易溶于水或稀酸，是一）易溶于水或稀酸，是一类类分子分子量量较较小小结结构构简单简单的蛋白的蛋白质质。精蛋白含有。精蛋白含有较较多的碱性氨多的碱性氨基酸，缺少色氨酸和酪氨酸，所以是一基酸，缺少色氨酸和酪氨酸，所以是一类类碱性蛋白碱性蛋白质质。精蛋白存在于成熟的精精蛋白存在于成熟的精细细胞中，与胞中，与DNADNA结结合在一起，合在一起，如如鱼鱼精蛋白。精蛋白。 醇溶蛋白（醇溶蛋白（prolaminesprolamines）不溶于水和）不溶于水和盐盐溶液，溶于溶液，溶于70%70%80%80%的乙醇，多存在于禾本科作物的种子中，如玉的乙醇，多存在于禾本科作物的种子中，如玉米醇溶蛋
22、白、小麦醇溶蛋白。米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白。 谷蛋白（谷蛋白（glutelinsglutelins）不溶于水、稀）不溶于水、稀盐盐溶液，溶于稀酸和溶液，溶于稀酸和稀碱。谷蛋白存在于植物种子中，如水稻种子中的稻稀碱。谷蛋白存在于植物种子中，如水稻种子中的稻谷蛋白和小麦种子中的麦谷蛋白等。谷蛋白和小麦种子中的麦谷蛋白等。44球状蛋白质球状蛋白质多多肽链肽链自身扭曲折叠成特有的球形，如肌自身扭曲折叠成特有的球形，如肌红红蛋蛋白、血白、血红红蛋白、蛋白、酶酶等，都是球状蛋白等，都是球状蛋白质质。这类蛋白质具有较这类蛋白质具有较高的生理活性，因高的生理活性，因此常被应用于药物、此常被应用于药物、保健品中
23、。保健品中。45纤维状蛋白质纤维状蛋白质纤维纤维状蛋白状蛋白质质分子的形状分子的形状为线为线形。按构象分形。按构象分为为三三类类: :-螺旋螺旋结结构，如羊毛角蛋白、肌蛋白、血构，如羊毛角蛋白、肌蛋白、血纤维纤维蛋白、胶原蛋白；蛋白、胶原蛋白；-片片层结层结构，如羽毛中的构，如羽毛中的p-p-角蛋白、蚕角蛋白、蚕丝丝中的中的丝丝心蛋白心蛋白(silkfibroin)(silkfibroin)；无无规线团规线团，如花生蛋白、酪蛋白和卵蛋白。，如花生蛋白、酪蛋白和卵蛋白。这类这类蛋白蛋白质质可一可一应应用到食品、化用到食品、化妆妆品、服装以品、服装以及及环环境友好材料中。境友好材料中。46蛋白质的应用蛋白质的应用蛋白蛋白类药类药物物激素、激素、酶酶、抗体。、抗体。47蛋白质的应用蛋白质的应用基因治基因治疗疗48蛋白质的应用蛋白质的应用纺织纺织物物羊毛、羊毛、丝绸丝绸、羽、羽绒绒服服49
