第五章 生活中的物質 5-1 食品與化學 5-2 衣料與化學 5-3 材料與化學 5-4 藥物與化學

5-1 食品與化學 5-1.1 醣類 5-1.2 蛋白質 5-1.3 茶與咖啡

食物最主要功能 六大營養素 建造身體 組織 與調節生理機能 水 醣類 脂肪 蛋白質 維生素 礦物質 提供身體熱量來源 熱量大小 脂肪>蛋白質>醣類 建造身體 組織 與調節生理機能

成年女性每日的熱量需求約為2000 大卡，其中理想的醣類攝取量，應占每日所需總熱量的50～60%。請計算一位成年女性每日的醣類攝取量應為若干克？(每克醣類提供3.7大卡熱量) [解]每日醣類提供的熱量 2000大卡×50％=1000大卡 2000大卡×60％=1200大卡 由醣類提供的熱量為1000~1200大卡 而每克醣類約可提供3.7大卡熱量 所以1000~1200大卡相當於醣類克數 1000÷3.7=270 1200÷3.7=324 故所需攝取之醣類為270~324克

醣類 功能：供給能量最主要的來源 氫、氧兩種原子的數目比為2:1 又稱碳水化合物(Cｍ(H2O)ｎ) 分類：單醣、雙醣、寡醣、多醣、

單醣 (C6H12O6) 3種同分異構物 葡萄糖 (glucose) －水果、蜂蜜 －血糖 果糖 (fructose) －細胞代謝所需能量來源 C6H12O6 + 6O2 →6CO2+6H2O －可發酵為酒精及醋酸 單醣 (C6H12O6) 3種同分異構物 果糖 (fructose) －水果、蜂蜜 －所有醣類中甜度最高：果糖＞葡萄糖 半乳糖 (galactose) －乳汁、洋菜 －腦、組織的營養成分

蔗糖的相對甜度規定為100

雙醣 分子式C12H22O11，計有麥芽糖、蔗糖與乳糖等三種同分異構物 2單醣－1水 = 雙醣 葡萄糖＋果糖 蔗糖 水 葡萄糖＋葡萄糖 葡萄糖＋半乳糖 蔗糖 麥芽糖 乳糖 水 ＋ 縮合 水 ＋ 水解 水 ＋

寡醣 由3-9個單醣所構成，甜度只有蔗糖的20％~70%。 由於寡醣無法被酵素分解，因此，寡醣不會造成血糖值上升，可以用作低熱量的甜味劑，或供糖尿病患使用。寡醣還具有協助排便、降低血脂肪等諸多功能。 豆類、洋蔥、大蒜等食物中皆含有寡醣

多醣 多醣的分子式均為(C6H10O5)n，n為數十到數千，重要的有澱粉、肝醣與纖維素 n單醣－(n-1)水 = 多醣 澱粉 纖維素 肝醣 直鏈澱粉：易溶於水 支鏈澱粉：難溶於水 與碘作用產生藍色錯合物 n=900~6000 葡萄糖 存在植物體中 促進腸道蠕動、協助排便 葡萄糖的聚合物 存在肝、肌肉組織中

澱粉水解 (C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 澱粉 葡萄糖 水解

糖尿病 人工甜味劑(不是醣類) 缺乏胰島素，血糖偏高 滿足甜味，不增加血糖濃度 糖精 阿斯巴甜 糖的替代品 分子式：C7H5NO3S 甜度是等重量蔗糖的300倍 有致癌危險 分子式：C14H18N2O5 甜度是等重量蔗糖的180倍 無糖可樂、無糖口香糖

阿斯巴丹 （aspartame，舊稱阿斯巴甜）

無糖口香糖～原料 含木糖醇口香糖 含山梨醇口香糖

蛋白質 蛋白質 組成 α-胺基酸  主要元素 碳 (C)、氫 (H) 氧 (O)、氮 (N) 硫 (S)、磷 (P)   胺基酸 （單體） 縮合聚合 蛋白質 （聚合物） 脫水 蛋白質 組成 天然的胺基酸約有20種，最簡單的為甘胺酸 R C H NH2 O OH α-胺基酸 H(甘胺酸) 或 複雜碳鏈 羧基 胺基

蛋白質

食物中的胺基酸 人體中需要20種胺基酸 必需胺基酸：有8種胺基酸(為人體無法自行合成)，需由食物中攝取 完全蛋白質：可以提供足夠的必需胺基酸，例如肉品、魚品、蛋品、奶品 不完全蛋白質：必需胺基酸的比例不適當，甚或缺少其中一兩種，例如榖類或蔬菜

茶 成分：咖啡因、單寧類化合物(茶多酚)、碳水化合物、脂質、維生素、胺基酸、芳香油、微量的礦物質 作用：包括消除口臭、具抗氧化作用、抑制細菌生長、抑制腫瘤發生、降低血脂等。

茶的種類 製茶時是利用茶葉本身所含的酵素，與外界的氧氣作用，使茶葉內的成分(兒茶素)氧化 大量氧氣存在的環境下，進行氧化作用 在氧氣不足的環境下進行氧化作用 未經氧化作用 (未發酵茶) (發酵茶) (半發酵茶)

咖啡 成分：咖啡因外，醣類、脂質、蛋白質、礦物質、單寧酸、揮發物質(香氣)等。 孕婦、發育中的兒童、胃疾患者、腎臟病患等，更應限制咖啡的攝取量

5-2 衣料與化學 5-2.1 天然纖維 5-2.2 人造纖維 5-2.3 肥皂與清潔劑

2 1 3 1.純棉襯衫（植物纖維） 2.毛衣（動物纖維） 3.風衣（合成纖維）

纖維的分類 纖維 (聚合物) 天然纖維 人造纖維 植物纖維 動物纖維 合成纖維 再生纖維 棉、麻 醋酸纖維、嫘縈 耐綸、奧綸、達克綸 絲、毛

植物纖維 處理後的棉、麻衣料，各含有90％以上的纖維素。

動物纖維 絲、毛皆為動物纖維，主要成分是蛋白質，另含有極少量的脂肪 容易遭受蟲蛀 蛋白質會與鹼性物質起化學作用，洗滌動物纖維製成的衣料時，應使用中性的洗潔劑 點火會捲曲、臭味（氨及硫化物）

再生纖維 (纖維素纖維) 嫘縈 醋酸纖維 天然纖維素處理製得

合成纖維 耐綸(尼龍) 例如耐綸－6,6：己二酸與己二胺合成，皆含有6個碳原子 尼龍絲襪 釣魚線 漁網 網球拍線

合成纖維 達克綸 聚酯纖維 由乙二醇和對苯二甲酸經酯化反應聚合而成。 衣料、塑膠拉鍊、寶特瓶、人造花等成品。是全球產量最大的合成纖維。

奧綸 奧綸：聚丙烯腈 保暖性佳、具蓬鬆感、且易於染色。 毛衣、毛毯、地毯都是常見的奧綸製品

肥皂 界面活性劑：使兩個原本互不相溶的物質，混合成一個相態。 分子具有親油端和親水端，此分子的兩端可以同時與油分子及水分子結合 成分：脂肪酸鈉。利用油脂與強鹼溶液反應可製得肥皂 與鈣、鎂離子形成沉澱 親水 親油

肥皂清潔原理（油/水的乳化作用） 乳化攪動 乳化攪動

清潔劑(不與鈣、鎂離子形成沉澱) 軟性清潔劑：其碳鏈不具分枝，這類洗潔劑可被微生物分解 硬性清潔劑：碳鏈結構中有許多分枝的清潔劑成分，這類的洗潔劑無法被微生物分解(泡沫污染)

5-3 材料與化學 5-3.1 聚合物 5-3.2 陶瓷玻璃材料 5-3.3 奈米材料

聚合物 又稱為高分子，是由許多小分子以共價鍵連結所構成的巨大分子。 單體：這些構成聚合物的小分子 同元聚合物：由同一種單體組成的聚合物。如澱粉(多醣)與纖維素都是由葡萄糖所構成 ex：A-A-A-A-A-A-….. 共聚合物：若組成聚合物的單體為兩種或兩種以上 。耐綸－6,6與達克綸 ex：A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-…..

聚合物分子的結構 直鏈：受熱時，分子間最容易滑動 分枝：受限於側鏈，分子間的滑動受到較大的阻力 網狀交連：分子彼此間的鍵結牢固 熱塑性聚合物(加熱重新塑形) 熱固性聚合物(受熱無法塑型)

　常見的塑膠 (石油化學產品)

聚乙烯結構 低密度(LDPE)有支鏈，密度與強度低 高密度直鏈型(HDPE)，堆積較緻密，強度較高 網狀交連：較佳的機械強度

瓷器

陶器 土器

陶瓷器 原料：黏土(鋁矽酸鹽) 紅色：氧化鐵含量高

精密陶瓷 利用人工合成之高純度的微細粉末末（如碳化矽、氧化鋁等粉體）燒結而成 陶瓷髖關節 碳化矽的各種製品

玻璃 製造：矽砂(SiO2)，添加碳酸鹽與氧化物，可燒結製成玻璃 會被氫氟酸及強鹼溶液腐蝕 物性方面，電絕緣體，熱導性不佳，質地脆而易碎，良好的透光性，且硬度大 氫氟酸蝕刻而得的玻璃藝術品 節目錄

特殊玻璃 複合玻璃：與其他材料結合，以改良其特質；如常用於車輛擋風玻璃或防彈玻璃的膠合玻璃，即是藉由在兩片玻璃間，夾入塑膠樹脂薄膜而製成 耐熱玻璃：加入硼

奈米材料 奈米(nanometer，nm)是一種長度單位，其中奈(nano)代表10-9，米(meter)則是公尺 1nm = 10-9 m 奈米材料粒徑越小表面原子的數目就越多，使得奈米材料比塊材具有更高的化學反應性 奈米金溶液

奈米材料的維度 零維：三維尺度均在奈米尺度，形狀是點狀 一維：兩個方向在奈米尺度內，其形狀是長條狀 二維：僅有一個方向在奈米的尺度內，其形狀是平面

常見奈米材料 (碳的同素異形體) 奈米碳管 富勒烯-60(碳-60)

碳的同素異形體 金剛石 石墨

奈米碳管 結構：由石墨捲曲而成的中空管狀結構，是一維奈米材料。 特性：質量輕，優異彈性、機械強度、熱傳導性、化學穩定性與吸附氣體能力等特性 應用：可應用於顯示器、化學感測器、奈米溫度計、燃料電池的儲氫材料、高強度複合材料等

光觸媒作用原理 原理：吸收紫外光後，電子轉變為較高的能量狀態，與周遭的水分子或氧氣作用，產生氫氧自由基(‧OH)等活性物質，能殺菌或除臭 無毒 CO2 H+ Cl- 光 CHCl3 光觸媒 (TiO2) ．OH 電洞 OH- 電子

光觸媒功能 應用：可用於淨化空氣、除臭、殺菌、汙水處理等相關產品。也可利用其不沾附油污的特性，開發自潔瓷磚、奈米塗料及防霧處理等各種商品 大氣淨化 脫臭 抗菌 光觸媒 (TiO2) 淨水 防污

5-4 藥物與化學 5-4.1 胃藥、消炎劑與止痛藥 5-4.2 毒品

胃藥 制酸劑：胃酸分泌量過多時，服用制酸劑可以中和胃酸 常見的成分有碳酸鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁、磷酸鋁等弱鹼 由於鈣鹽會刺激胃酸的分泌細胞。目前常用的制酸劑為鎂鹽(腹瀉)與鋁鹽(便秘)的混合物

止痛藥 嗎啡：藥效極強，易成癮，只用於癌症或特殊病症的患者 普拿疼：單純的止痛藥不具消炎 。不宜與酒精一起服用，否則會造成肝臟的傷害(傷肝) 阿斯匹靈：鎮痛與消炎功能，對胃具有刺激性，容易引起胃黏膜受損 (傷胃)

消炎劑 類固醇：學名是腎上腺皮質素，用來治療發炎、疼痛、搔癢、氣喘等症狀，又稱為美國仙丹。副作用很多，如腸胃出血、圓臉、體重增加等

抗生素 功能：可抑制細菌生長或消滅細菌 磺胺類：抗菌性化學合成藥物的始祖 盤尼西林：(青黴素)第一種以微生物對抗病菌的製劑，可以抑制葡萄球菌、梅毒螺旋菌等病菌的生長 四環黴素：治療青春痘等疾病 副作用：嚴重的過敏反應、對肝腎的傷害、聽力障礙等問題 抗藥性：病菌產生，造成抗生素對細菌感染失去療效

毒品 成癮性：指長期使用藥物後，對其產生高度的心理與生理的依賴感 耐藥性：須要持續增加藥物的用量，才能達到初期服毒少量時的相同效用

罌粟製品 鴉片：罌粟果實的汁液經乾燥凝固而得，含有二十餘種生物鹼。 嗎啡：鴉片精製成的白色針狀晶體，有鎮痛的醫療用途 海洛英：嗎啡再經化學處理後製成之白色結晶粉末 特性：成癮性極強的毒品，症狀血壓降低與瞳孔變小，吸食過量更可能導致猝死

其他毒品 安非他命：合成的化學品，為中樞神經興奮劑 搖頭丸：結構與安非他命類似，症狀為體溫過高與心律不整 大麻：印度大麻的葉片製成。具有麻醉作用

香菸 非管制級毒品，含有害物質對健康均影響甚大，其主要成分為 尼古丁：植物鹼、造成菸癮 焦油：引發呼吸道疾病 一氧化碳：身體缺氧