史前时期,人类就已知道从鲜果、蜂蜜、植物中摄取甜味食物。后发展为从谷物中制取饴糖,继而发展为从甘蔗甜菜中制糖等。制糖历史大致经历了早期制糖、手工业制糖和机械化制糖3个阶段。
早期制糖阶段 中国是世界上最早制糖的国家之一。早期制得的糖主要有饴糖、蔗糖,而饴糖占有更重要的地位。
制饴 将谷物用来酿酒造糖是人类的一大进步。中国西周的《诗经·大雅》中有“周原膴膴,堇荼如饴”的诗句,意思是周的土地十分肥美,连堇菜和苦苣也象饴糖一样甜。说明远在西周时就已有饴糖。饴糖被认为是世界上最早制造出来的糖。饴糖属淀粉糖,故也可以说,淀粉糖的历史最为悠久。
饴糖是一种以米(淀粉)和以麦芽经过糖化熬煮而成的糖,呈粘稠状,俗称麦芽糖。自西周创制以来,民间流传普遍,广泛食用。西周至汉代的史书中都有饴糖食用、制作的记载。其中,北魏贾思勰所著的《齐民要术》(第89篇“饧�”)记述最为详尽。书中对饴糖制作的方法、步骤、要点等都作了叙述,为后人长期沿用。时至今日,这类淀粉糖的甜味剂仍有生产,也有较好的市场,在制糖业中仍有一定地位。但通常所说的制糖是指以甘蔗、甜菜为原料制糖。
甘蔗制糖 甘蔗制糖最早见于记载的是公元前 300年的印度的《吠陀经》和中国的《楚辞》。这两个国家是世界上最早的植蔗国,也是两大甘蔗制糖发源地。在世界早期制糖史上,中国和印度占有重要地位。
在中国,最早记载甘蔗种植的是东周时代。公元前4世纪的战国时期,已有对甘蔗初步加工的记载。屈原的《楚辞·招魂》中有这样的诗句:“胹鳖炮羔,有柘浆些”。这里的“柘”即是蔗,“柘浆”是从甘蔗中取得的汁。说明战国时代,楚国已能对甘蔗进行原始加工。
西晋陈寿所著的《三国志·吴书·孙亮传》中,有"亮使黄门以银椀并盖,就中藏吏取交州所献甘蔗饧……"的记述。交州在现今的广东、广西一带,与上述的楚国同是中国的南方,是甘蔗制糖最早的地区。甘蔗饧是一种液体糖,呈粘稠状,是将甘蔗汁浓缩加工至较高浓度(粘稠),便于储存食用。这里的加工技术已经提高了一大步。
东汉张衡著的《七辨》中,有“沙饴石蜜”之句。这里“沙饴”二字,是指制得的糖有微小的晶体,可看作是砂糖的雏形。
6世纪时陶弘景著的《名医别录》中写到:“蔗出江东为胜,卢陵也有好者,广州一种数年生,皆大如竹,长丈余,取汁为沙糖,甚益人。”这里描述的种蔗区域更加广阔了,种蔗的技术也已提高,且已经制出砂糖。这种砂糖是将蔗汁浓缩至自然起晶,成为带蜜的糖。比先前的甘蔗饧的加工技术又提高一步。
手工业制糖阶段 自战国时代开始从甘蔗中取得蔗浆以后,种植甘蔗日益兴盛,甘蔗制糖技术逐步提高,经近千年的发展,至唐宋年间,已形成了颇具规模的作坊式制糖业。
公元647年,唐太宗派人去印度学习熬糖法。欧阳修、宋祁撰的《新唐书》中有这样的记载:“……贞观二十一年,始遣使自通天子,献波罗树,树类白杨。太宗遣使取熬糖法,即诏扬州诸蔗,柞沈如其剂,色味愈西域远甚。”说明在中、印频繁的文化、科技交流中,其中也有制糖技术的经验交流。
从唐宋开始形成的手工业制糖以来,制糖技术逐步得到发展,一些新的技术、新的工艺相继出现,土法制取的白糖、冰糖等新品种也相继出现,同时也产生了一些制糖的理论著作。
公元674年,中国发明用滴漏法制取土白糖。该法用一套漏斗形的陶器,配以瓦缸和其他小设施,将蔗汁熬至相当浓度后倒入瓦溜(漏斗形陶器)中,从上淋入黄泥浆,借助黄泥浆的吸附脱色制取土白糖。白糖的出现,标志着制糖技术达到了一个新的高度。这种土法制糖在中国沿用了千余年。
唐大历年间(766~779),四川遂宁一带出现用甘蔗制取冰糖。冰糖的制作,为制糖业增添了独特的产品。
唐宋制糖手工业昌盛,所产之糖的品种和质量都达到相当高的水平。糖产品不仅销售国内各地,还远销波斯、罗马等地,促进了国际间的贸易往来。广泛兴起的制糖手工业,扩展至全国的很多区域,如现今的广东、广西、福建、四川等地。宋、元期间,大量的闽、粤移民至台湾,同时也带去了种蔗制糖技术。由于台湾气候适宜于种植甘蔗,制糖业很快得到发展,并成为中国主要制糖基地之一。
8世纪中叶,中国制糖技术传到日本。13世纪左右,传入爪哇,成为该岛糖业的起源。15~16世纪,中国的侨民也在菲律宾、夏威夷等地传播制糖法。
当中国的甘蔗制糖技术向外传播的时候,世界上的另一个甘蔗制糖发源地印度,也不断向各国传播甘蔗制糖技术。7世纪,阿拉伯人把印度的甘蔗种植技术传入西班牙、意大利。自此,地中海沿岸开始有甘蔗种植,随后甘蔗的种植技术又传入北美洲的一些国家。15世纪末,哥伦布将甘蔗制糖技术传至西印度群岛,很快又传至古巴、波多黎各。15世纪20~30年代,甘蔗制糖技术先后传到墨西哥、巴西、秘鲁等,不久,甘蔗制糖业在南北美洲都发展起来。
在长期的制糖实践中,很多制糖方法逐步被总结出来。 北宋王灼于 1130年间撰写出中国第一部制糖专著——《糖霜谱》。全书共分7篇,内容丰富,分别记述了中国制糖发展的历史、甘蔗的种植方法、制糖的设备(包括压榨及煮炼设备)、工艺过程、糖霜性味、用途、糖业经济等。1637年初刊的明代宋应星所著《天工开物》卷六(《甘嗜》)中,记述了种蔗、制糖的各种方法,比《糖霜谱》一书更系统、更详尽。这些方法,在中国民间一直沿用到20世纪。书中记述的采用牛拉石辘(或木辘)多次压榨取汁的方法(压榨法),与现代的甘蔗多重压榨原理相似。在蔗汁澄清方面,书中首次总结了石灰法澄清工艺,其原理在现代的制糖业中仍有沿用。“甘嗜”中总结的具有系统性的压榨取汁、石灰法澄清、浓缩煮糖等手工业制糖工艺,成为现代机械化制糖的工艺基础。
机械化制糖阶段 18世纪末至19世纪初,甜菜制糖的成功极大地推动了制糖业的发展,直接导致了制糖业的机械化。
甜菜制糖业的兴起 长期以来,用来制糖的主要原料是甘蔗,而甘蔗只能生长于热带、亚热带地区,寒冷地区则不能种蔗制糖。18世纪末期,一种新的制糖原料——甜菜终于被发现,给制糖业的发展带来重大突破。
1747年,德国化学家A.马格拉夫发现甜菜块根中含有蔗糖,但未受到重视。1786年,马格拉夫的学生F.K.阿哈尔德在柏林近郊试种甜菜成功,实现了从甜菜中提取蔗糖并开始进行甜菜的选择和育种工作。1799年阿哈尔德发表论文,宣告可以用甜菜制糖。1802年,阿哈尔德在东欧西里西亚附近的库内恩建立了世界上第一座甜菜糖厂。同年,俄国也建成一座甜菜糖厂。1811年,法国又建成一座甜菜糖厂。此后,欧洲各国相继建厂,甜菜制糖业很快兴起。1810年,俄国的甜菜糖厂已达10座。1824年,乌克兰开始建立甜菜糖厂,此后15~20年间,已发展到67座,乌克兰遂成为俄国的主要产糖区。
甜菜制糖业在欧洲的迅速崛起和发展,有着重要的政治、经济原因。19世纪初,拿破仑对不列颠岛实行封锁,英国则从海上对欧洲大陆实行经济封锁,欧洲海上运输因之受阻,一些急需物资和食品如甘蔗糖等无法从海上运往欧洲大陆,这种情形客观上促使了欧洲甜菜制糖业的迅速发展。不久,甜菜制糖技术便越过大西洋,传播到美洲,继而传播到亚洲,遍及世界各地。
机械化制糖业的发展 甜菜糖的发源和生产主要是在欧洲,而19世纪又是欧洲资本主义发展的时代,先进的工业和发达的科学技术,给制糖业实行机械化提供了很多有利条件。现代机械化制糖的工艺和设备大多始于欧洲的甜菜制糖业。19世纪初至19世纪60年代的这段时间,是机械化制糖工业的主要形成时期,许多制糖新工艺新设备不断涌现。甜菜制糖业在这段时间里,完成了渗出提汁、糖汁加灰二次碳酸饱充清净、多效蒸发、真空煮糖结晶和离心分蜜成糖等基本技术。
19世纪初期,良好的吸附剂骨炭已应用于甜菜糖汁的脱色,并取得了较好效果。1821年,M.de东巴勒将甜菜块根切成薄片,以热水浸渍提取糖分,改变了早期用压榨甜菜取汁的做法,成为渗出法的先导。到1830年,东巴勒发明渗出法。但由于未找到理想的澄清方法,取得的糖汁不易澄清。1840年,库尔曼发明二氧化碳饱充法,在澄清糖汁方面取得突破性的进展。1843年多效蒸发罐的发明使糖汁得以蒸浓。同时,采用高效能的离心分蜜工艺使糖膏中糖晶粒和糖蜜完全分离,得到的不再是带蜜的糖,而是干净的砂糖。1849年,卢梭发明了碳酸法制糖工艺。1849年,应用二氧化硫漂白糖汁取代成本较高的骨炭,糖汁的清净技术进一步提高。1859年,佩里耶和波塞茨将碳酸法改良为双碳酸法,澄清效果显著提高,但糖汁的沉淀颗粒仍不易除去。1864年,德耐克发明过滤机使糖汁沉淀颗粒得以分离。同年,奥地利人J.罗伯特制成间歇式渗出罐组,它与双碳酸法清净工艺相配合后被普遍采用。20世纪发展了连续渗出器,逐渐取代了罗伯特渗出罐。至此,较完善的碳酸法制糖工艺基本形成,成为现代制糖技术的先导。
由于甜菜制糖大部分工艺也适用于甘蔗制糖,因而很快被甘蔗制糖业所采用,但甘蔗制糖和甜菜制糖在澄清工艺上有较大的不同。在取汁方面,甘蔗糖厂仍基本上采用压榨取汁方式。18世纪末甘蔗制糖已采用了三辊压榨机。
19世纪初期,真空结晶(煮糖)罐制造成功。中期,已开始用蒸汽机带动压榨机,并开始采用离心分蜜机。此后,随着制糖工艺渐趋成熟和适合于工业化生产的设备不断出现,制糖业遂进入大规模工业化生产阶段。
中国机械化制糖 19世纪末至20世纪初,是中国机械化制糖的酝酿、探索时期。20世纪30年代,中国兴起机械化制糖热潮,但未形成机械化制糖工业体系,制糖业基本上还处于手工业阶段。1949年后,不断发展成为完整的现代制糖工业体系。
1878年,英商怡和洋行在香港设中华精糖公司,机器购自英国,以土糖为原料生产精炼糖,每日能处理4000担土糖。1880年,怡和洋行又在广东汕头角石开设分厂。此外,英国商人在香港的太古洋行也创办太古炼糖公司。继英国之后,美国、日本等商人也来中国建立机械制糖厂,制糖工艺、技术、设备均从外国引入。由于社会动荡、经营管理不善等原因,这些糖厂未能长久生存下去。
1905年,中国东北开始种植糖用甜菜。1908年建成一座日加工甜菜350吨的甜菜制糖厂(阿城糖厂)。
1915年又建成一座日加工甜菜 350吨的甜菜制糖厂(呼兰糖厂)。
1916年,日本人在中国东北成立“南满洲制糖株式会社”,并在沈阳郊区建立一座日加工500吨甜菜的奉天糖厂,1917年投产。1922年又在铁岭建成铁岭糖厂,这两座糖厂都于1926年停产。
1920年,北京溥益公司在山东济南兴建溥益糖厂,于1921年投产,1929年停产。
20世纪30年代以前,不论是甜菜制糖厂,或是甘蔗制糖厂,或是精炼糖厂;不论是外资兴办,或是民族资本创办的糖厂,都没有成功,中国的机械化制糖业未能形成,仍然处于手工业制糖阶段。牛拉石辘压取甘蔗的古老制糖法依然盛行,土糖寮、土糖房、小作坊式的制糖遍布城乡民间。糖的产量及质量都不及先进国家。尚需大量进口食糖。1929年,食糖进口量达最高峰(7.4亿千克),价值银一万万两,居全国进口货物的第二位。
30年代开始,中国限制洋糖任意进口,保护国内糖业的发展。1929~1933年,资本主义世界爆发严重经济危机,许多公司、商人急于推销滞销的货物和积压设备。中国成为他们资本输出的一大市场。例如,美国的檀香山铁工厂,捷克斯可达工厂,即在此时来到广东,推销他们积压的制糖设备。广东省的军阀企图通过创办糖业,充实自己经济实力,巩固和扩大自己的政治地位,极力支持、兴办机械化制糖业。广东制糖历史悠久,制糖原料(甘蔗)丰富,客观上也利于制糖业的发展。1933年8月至1936年1月,在檀香山铁工厂、捷克斯可达厂两家厂商的承包下,在广东建成了市头、顺德、东莞、新造、惠阳、揭阳等 6座机械化制糖厂。其设计的总生产能力为每天压榨甘蔗7000吨,每天产白糖700吨。机器设备全部由外国进口,工艺技术、设备规模都是空前的。广东遂成为全国机械化制糖业的重要基地。
广东兴办机械化制糖业的热潮,也波及可以用甘蔗制糖的其他省份,继之纷纷建立机械化糖厂。但由于时局动乱,工业基础薄弱,这些新式的机械化制糖厂,未能得到发展和繁荣,不少糖厂被迫关闭、停业。
20世纪以来,台湾省机械化制糖业发展较快。最早的机器制糖厂建立于1901年,至1945年,全省已有42家机械化制糖厂。1934~1943年间,台湾糖业发展迅速,糖产量剧增,并有大量出口。1938~1939年制糖期,机制糖产量达到137万吨。
1949年后,中国大陆的制糖业不断得到发展。甘蔗制糖业主要分布在广东、广西、云南、福建、海南、四川等地。甜菜制糖业集中在黑龙江、内蒙古、吉林、新疆等地。甘蔗糖与甜菜糖的产量之比约4:1。发展到 80年代,中国已成为世界上制糖大国之一。
我国糖料和食糖生产发展情况
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1、糖料亩产、面积和食糖产量波动中上升
经过建国以来五十多年、特别是改革开放以来的建设,中国糖业获得了巨大的发展。全国糖料播种面积由1949年186.2万亩扩大到2003年2485.5万亩。其中,甘蔗从162.3万亩增加到2113.5万亩,甜菜从23.9万亩增加到372万亩(见图2)。值得注意的是我国甜菜种植面积近几年呈萎缩趋势,这是由于近年甜菜比较效益逐年下降,在新疆与棉花和西红柿争地,在东北和粮食,也就是大豆和玉米争地。2004年农产品价格全面上涨,许多糖农改种其他作物,甜菜糖厂很难征到定单,闲置了很多压榨能力。
甘蔗亩产从1949年的1.6吨提高到2003年的4.27吨,甜菜亩产从0.8吨提高到1.67吨。总体上看糖料亩产近20年来都呈比较平稳的上升趋势(见图3)。甘蔗亩产最高地区是广西,每亩达到4.6吨;甜菜亩产最高的地区是新疆,由于高糖甜菜品种推广速度较快,亩产已经高达3.12吨。随着高糖品种推广速度的增加,甘蔗和甜菜亩产还有望进一步提高。
与糖料面积同步起伏的是糖料和食糖的产量。全国食糖产量由1949/1950榨季的26.1万吨提高到2002/2003榨季的1063.7万吨(其中,甘蔗糖产量由24万吨提高到940.6万吨,甜菜糖产量由2万吨提高到124.1万吨)。如图4所示,我国甘蔗糖产量一路上升,03/04榨季达历史最高水平944万吨;而甜菜糖产量近年却呈下滑趋势,目前只有59万吨,占总产量的份额只有5.9%,相当于历史最高水平1991年的36%。
2、蔗糖生产向优势地区集中
90年代以来,我国甘蔗生产区域布局发生了剧烈变化。由于东南沿海地区产业结构升级和农业结构调整,甘蔗生产局逐渐向西部地区转移。甘蔗原产地如广东、海南、福建的种植面积在过去十年间大幅度下降。广东和福建的蔗糖产量分别比10年前下降46%和77%。全国甘蔗业生产进一步向优势地区集中。目前最大的蔗糖基地广西种植面积已在1000万亩以上,占全国总面积的45%以上;广西、云南、广东、海南和新疆五大产区产糖量为960万吨,占全国产糖总量的96%,其中广西和云南产量占全国的58%和19%。
3、制糖企业发展迅猛
我国制糖企业也获得了长足的发展。全国机制糖厂由1949年的3家增加到2000年的539家。2000年我国糖业进行了史无前例的结构调整,国家拿出120多亿资金关闭破产150家制糖企业。经过结构调整,淘汰落后生产能力,全国糖厂由539家减少到359家,保留制糖能力780万吨,其中甘蔗和甜菜糖厂分别为340家和19家、制糖能力分别为695万吨和85万吨,主要分布在广西、云南、广东、海南、新疆、内蒙和黑龙江等省区。2002/2003榨季,全国共有制糖生产企业(集团)213家,开工糖厂315家,其中:甜菜糖生产企业(集团)39家,糖厂40家;甘蔗糖生产企业(集团)165家,糖厂266家;炼糖企业9家。目前,产糖量超过10万吨的糖业集团已有20个,合计产糖670万吨,占全国产糖量的67%。
目前制糖业共有工业职工20多万人,与糖业生产相关的农业人口近4000万人;已经建成了包括糖业教学、科研、设计、设备制造、土建安装的体系,可以自主进行糖业研发、建设。糖厂综合利用也获得了巨大发展,以食糖副产品蔗渣、废(菜)丝、废蜜为原料的产品有:纸、纸浆板,纤维板,食用、药用、饲料酵母,甜菜颗粒粕,柠檬酸,味精,糖蜜酒精等。据不完全统计,在我国以食糖为原料或辅料的食品共有3000多个品种。
糖的化学分类
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糖类物质是多羟基醛或酮,据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。
糖还可根据碳原子数分为丙糖(triose),丁糖(terose),戊糖(pentose)、己糖(hexose)。最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示,所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物,称为碳水化合物。现在已经这种称呼并不恰当,只是沿用已久,仍有许多人称之为碳水化合物。
糖还可根据结构单元数目多少分为:(1)单糖(monosaccharide):不能被水解称更小分子的糖。(2)寡糖(disaccharide):2-6个单糖分子脱水缩合而成,以双糖最为普遍,意义也较大。(3)多糖(polysaccharide):均一性多糖:淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)不均一性多糖:糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)(4)结合糖(复合糖,糖缀合物,glycoconjugate):糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等(5)糖的衍生物:糖醇、糖酸、糖胺、糖苷
糖类的生物学功能
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(1) 提供能量。植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。 (2) 物质代谢的碳骨架,为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。 (3) 细胞的骨架。纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分,肽聚糖是原核生物细胞壁的主要成分。 (4) 细胞间识别和生物分子间的识别。细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链,构成细胞的天线,参与细胞通信。红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
糖怎么被人体吸收
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糖包括蔗糖(红糖、白糖、砂糖、黄糖)、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、糊精和糖原棉花糖等。在这些糖中,除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人体直接吸收久,其余的糖都要在体内转化为葡萄糖后,才能被吸怀利用。
糖对人体的功能
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糖的主要功能是提供热能。每克葡萄糖在人体内氧化产生4千卡能量,人体所需要的70%左右的能量由糖提供。此外,糖还是构成组织和保护肝脏功能的重要物质。
下午2点吃糖减少车祸
许多研究人员研究证实,只要适量摄入,掌握好吃糖最佳时机,对人体是有益的。如洗浴时,要大量出汗和消耗体力,需要补充水和热量,吃糖可防止虚脱;运动时,要消耗热能,糖比其他食物能更快提供热能;疲劳饥饿时,食糖可迅速被吸收提高血糖;当头晕恶心时,吃些糖可升血糖稳定情绪,有利恢复正常;饭后进食点糖食品,可使人在学习和工作时,精神振奋,精力充沛。据报道,美国科学家对千余名中小学生实验表明,饭后吃一些巧克力,下午1-2节课打瞌睡者才2%,而对照者(不吃巧克力)却高达11%。此外,对数百名驾驶员试验发现,当他们按要求每天下午2点吃点巧克力、甜点心或甜饮料时,车祸要少得多。
糖对人体的危害
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蔗糖是含有最高热值的碳水化合物,过量摄入会引起肥胖、动脉硬化、高血压、糖尿病以及龋齿等疾病。
吃糖过多影响小孩长高
吃糖过多可影响体内脂肪的消耗,造成脂肪堆积;吃糖过多,还可以影响钙质代谢。有些学者认为吃糖量如果达到总食量的16-18%,就可使体内钙质代谢紊乱,妨碍体内的钙化作用。据日本一项调查表明,小儿骨折率有所增加,他们认为糖过多是造成骨折的重要原因。
吃糖过多,会使人产生饱腹感,食欲不佳,影响食物的摄入量,进而导致多种营养素的缺乏。儿童长期高糖饮食,直接影响儿童骨骼的生长发育,导致佝偻病等。儿童多吃糖如果又不注意口腔卫生,则为口腔的细菌提供了生长繁殖的良好条件,容易引起龋齿和口腔溃疡。
为了避免龋齿、近视、软骨症、消化道等疾病,世界卫生组织呼吁:家长不要让孩子吃太多的甜食。
糖是人类赖以生存的重要物质之一
糖是人体三大主要营养素之一,是人体热能的主要来源。糖供给人体的热能约占人体所需总热能的60~70%,除纤维素以外,一切糖类物质都是热能的来源。
糖是自然界中最丰富的有机化合物。糖类主要以各种不同的淀粉、糖、纤维素的形式存在于粮、谷、薯类、豆类以及米面制品和蔬菜水果中。在植物中约占其干物质的80%,在动物性食品中糖很少,约占其干物质的2%。
甜食吃得太多易患各种疾病
有些专家认为,糖比烟和含酒精的饮料对人体的危害还要大。世界卫生组织曾对23个国家人口死亡原因作了调查后得出结论:嗜糖之害,甚于吸烟,长期食用含糖量高的食物会使人的寿命缩短20年。因此,世界卫生组织于1995年提出“全球戒糖”的新口号。世界卫生组织调查发现,食糖摄人过多会导致心脏病、高血压、血管硬化症及脑溢血、糖尿病等。
长期高糖饮食,会使人体内环境失调,进而给人体健康造成种种危害。由于糖属酸性物质,吃糖过量会改变人体血液的酸碱度,呈酸性体质,减弱人体白血球对外界病毒的抵御能力,使人易患各种疾病。
长期嗜好甜食的人,容易引发多种眼病。有关专家还提出老年性白内障与甜食过多也有关。他们调查了50例白内障患者,发现其中有34%的患者有酷爱甜食的习惯,他们认为,这与葡萄糖代谢障碍有关。
吃糖引发肥胖病没有依据
我国许多食品营养及医学界专家认为,单纯性肥胖是由于总热量的摄入与消耗之间失去平衡所致,不能把肥胖归结于糖。美国食品和药物管理局特别工作小组对食糖研究的结果,认为食糖引发肥胖是没有根据的。理由是:每汤匙食糖含热量16卡,而每汤匙黄油或其他脂类食物含热量是100卡,所以食糖不是使人发胖的原因。
瑞典几位医学家的研究更进一步证实,食用糖不会导致人体内形成脂肪层,这一研究成果被称为“小型革命”。根据医学家的观察,胖人的食物中脂肪总是比糖多,所以减肥的人首先应减少食用脂肪性食物。欧洲的主要饮食营养学家、瑞典的阿斯特鲁认为,如果不滥食过多脂肪食物,那就可以安心地提高糖的用量,而不必担心肥胖。
食用适量,不会影响健康
近年来,由于报道糖对人体健康危害的文章越来越多,一些片面宣传的舆论使人们对进食糖顾虑重重,感到“吃糖可怕”。美国食品和药物管理局特别工作小组对食糖研究的结论是:食糖除导致龋齿外,对引起其他疾病是没有根据的。作为合理搭配饮食的一部分,吃糖如同吃其他东西一样,只要食用适量,是不会有碍健康的。
耿美玉所获得的科研成果包括研制了国际上第一个靶向Aβ抗阿尔茨海默病的寡糖类药物971,并于2009年实现了成果转让。 在国内率先建立了符合国际规范的集分子、细胞、整体动物于一体的靶向受体酪氨酸激酶c-Met、ALK、FGFR抗肿瘤药物的筛选及系统药效学评价平台。开发了国际上第二个乙酰肝素酶抑制剂JG3,其抗肿瘤活性全方位优于第一个抑制剂PI88。 发现Pl g R是肝癌早期复发转移的重要标志物。
一.简介
耿美玉,女,1963年8月生。1980为山东大学医学院、医学系、医学学士;1986为山东大学医学院、医学系、药理学硕士;1993为日本东京大学药学部、药学博士。还是中国科学院上海药物研究所学术所长、研究员、课题组长;国家“973”计划“糖化学糖生物学研究”项目首席科学家、“国家杰出青年科学基金”。
二.担任职位
曾任中国海洋大学医药学院常务副院长、海洋药物与食品研究所副所长,973首席科学家。现任中国科学院上海药物所党委书记、副所长、研究组长、博士生导师,兼任中国药理学会理事、中国药理学会海洋药物专业委员会主任委员、中国药理学会肿瘤药理专业委员会委员、 中国抗癌学会抗癌药物专业委员会委员、中国药学会海洋药物专业委员会副主任委员。还是Marine Drug副主编,《Acta Pharmacologica Sinica》、《 J Biol Chem》《中国药理学报》、《中国药理通讯》、《海洋科学》等杂志编委。
三.主要工作
主要从事糖链结构与功能和海洋糖类药物的分子作用机制研究。近年来,主持完成国家"863"计划、国家自然科学基金等课题5项;目前主持承担我国糖化学与糖生物学研究领域第一个国家"973"计划项目及国家"863"计划、国家自然基金项目等课题10余项。近年来,发表论文近百篇,其中SCI收录38篇;部分成果发表在Mol. Pharmacol.、J. Neurochem.、Glycobiology、 Ame J Gastroent、Biochem Pharmacol.、Biochime.等国际著名学术期刊。获授权国家发明专利3项,申请国家发明专利8项。已培养研究生26名。
耿美玉用她的科研成果为世界医学界做出了重大贡献。
糖基化在真核生物中是一个高度保守并广泛存在的蛋白质修饰类型,主要分为N糖基化修饰、O糖基化修饰、C糖基化修饰以及GPI锚定修饰等,在维持蛋白稳定性、构型、细胞信号转导、与其他分子或蛋白的识别和结合的方面发挥着决定性的作用。
尽管糖基化修饰在生命过程中非常重要,但其在植物病原真菌致病过程中的功能却远未得到足够的认识。
2021年6月30日,由上海中科新生命生物科技有限公司主办的“Omics云课堂 —— 系统生物多组学研究策略分享会”线上讲座完美落幕,该讲座有幸邀请到华中农业大学植物科学技术学院的陈小林副教授为大家做了主题为《蛋白质糖基化修饰在植物病原真菌中的研究进展》的成果分享。
陈老师现已在Ann Rev Phytopathol,Plant Cell等期刊发表论文30多篇,先后主持国家自然科学基金4项,其研究课题主要以稻瘟菌-水稻作为模式系统,综合运用蛋白组学、修饰蛋白组学、基因组学等手段,进行稻瘟菌致病分子机制、水稻抗病分子机制以及病原真菌-植物互作分子机制研究。下面关于陈老师的精彩报告进行回顾总结。
糖基化
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该项研究课题结合糖基化蛋白质组学技术,对模式病原真菌-稻瘟菌营养菌丝、分生孢子以及附着胞各阶段的N糖基化蛋白进行了大规模鉴定和比较,发现N糖基化可以通过修饰不同类别的靶标蛋白,来协调菌丝、分生孢子以及附着胞分化等不同生物学发育过程。
研究还发现参与细胞内质网质量控制(ERQC)系统的绝大部分关键蛋白均被鉴定为N糖基化蛋白,暗示N糖基化修饰对保证分泌蛋白的正确翻译和折叠等质量起着关键调控功能。
糖基化
分享主题二
关于N糖基化修饰与寄主防卫机制的研究中发现Alg3介导的Slp1的N-糖基化修饰影响Slp1的蛋白稳定性和几丁质结合能力,从而帮助病原真菌规避寄主的防卫机制,进而成功侵染寄主。该项目首次发现N糖基化修饰是调控效应因子蛋白功能的新方式。
糖基化
分享主题三
GPI锚定修饰也是糖基化修饰的主要类型之一。研究发现GPI锚定修饰通过调控Gel家族蛋白的丰度和细胞壁定位来调控细胞壁功能参与穿透寄主表皮,同时GPI锚定修饰可以保护细胞壁内层病原相关分子PAMPs不被寄主防卫机制识别,从而规避了寄主的防卫反应。该研究首次发现GPI锚定修饰帮助植物病原真菌实现免疫逃避的机制。
糖基化
分享主题四
陈老师在讲座中强调糖基化修饰中O-GlcNAc糖基化修饰参与了多个物种的生命过程,对于生命过程具有非常重要的意义,比如在拟南芥配子形成和胚芽发育过程中的意义、对酵母细胞完整性的意义。O糖基化修饰会是现在也是将来研究的热点。
最后,陈老师以病原真菌侵染循环过程为线索,梳理了糖基化修饰调控真菌致病过程,以及真菌与植物互作的主要机制,为该领域未来的研究厘清了思路。蛋白质糖基化修饰的研究加深了对植物病原真菌发病机理的理解,有助于找到真菌病害防治的新策略,同时糖基化修饰的关键酶和关键靶标,也可能为开发新型杀菌剂提供新思路。
参考文献
[1] Emerging Roles of Posttranslational Modifications in Plant-Pathogenic Fungi and Bacteria. Annu Rev Phytopathol. 2021.
[2] Protein glycosylation during infection by plant pathogenic fungi. New Phytol. 2021; 230(4): 1329-1335.
[3] Quantitative proteomics analysis reveals important roles of N-glycosylation on ER quality control system for development and pathogenesis in Magnaporthe oryzae. PLoS Pathog. 2020; 16(2).
[4] GPI7-mediated glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchoring regulates appressorial penetration and immune evasion during infection of Magnaporthe oryzae. Environ Microbiol. 2020; 22(7): 2581-2595.
随着质谱技术的快速发展,翻译后修饰组学的研究也呈现井喷式的增长。糖类重要的生物学功能不容忽视,例如细胞外的糖被是由糖蛋白和糖脂组成。糖被中的糖蛋白通常带有多聚糖类型的糖基化修饰,糖被不仅能保护和润滑细胞,而且与细胞表面的识别以及细胞的黏连都有关系,因此在植物胁迫应答、植物病菌感染等过程中具有非常重要的作用,因此也逐渐成为近几年的研究热点。如果要从糖基化角度进行研究的话,一定要确定好研究目的:如是某样品中糖基化位点,还是对感兴趣的糖型组成,或是位点特异性糖型,可能所采用的技术路线有较大差异。
生物化学课理论课程具有抽象难懂、反应复杂等特点。下面是我为大家整理的生物化学论文,供大家参考。
食品生物化学高效 教学 方法 探索
生物化学论文摘要
摘要 总结 了食品生物化学的高效教学方法,包括:突出专业特点,合理设置教学内容;跟踪科学发展,及时更新教学材料;增强师生互动,使用新型教学模式;提高学习兴趣,注重理论联系实际,提高授课效率,合理利用计算机和网络资源等,以供参考。
生物化学论文内容
关键词食品生物化学;高效;教学方法
中图分类号G642文献标识码A 文章 编号 1007-5739(2011)01-0027-02
生物化学是生命科学相关领域一门重要的学科基础课。它是运用化学的原理、技术和方法,结合其他学科的原理与技术来研究生命现象的科学。其课程设置的任务是培养学生用辩证的观点正确认识生命现象的本质,使学生系统地学习现代生物化学的基本理论、基本知识和掌握生物化学的基本实验技术。相对而言,食品生物化学是一门研究人与食品化学变化关系的科学,其主要研究:生物体基本成分组成、结构、性质和功能;作为食品成分的相关物质在加工、贮存等条件下的变化;食品在人体中的代谢及营养功能;食品的化学组成及结构;加工过程对食品的影响等。这门课程是食品加工、食品质量与安全、食品检验等专业必修的一门专业基础课,是各专业的主干课程之一。该课程在加强基础理论的同时强调基本技能的训练,以培养学生分析、解决问题的能力,对食品专业学生学习后续专业课程以及将来从事食品加工和贮存等方面的研究有非常重要的影响[1]。笔者通过多年的教学研究和实践,探索出了一些行之有效的教学方法,现分析如下,以供同行借鉴。
1突出专业特点,合理设置教学内容
生物化学是一门涉及知识面广、研究相当深入的科学。这门课程的学习对生物技术和生物科学专业的学生来说是个很大的挑战,而食品科学相关专业学生的生物科学相关基础更十分薄弱,其学习难度更为明显[2]。考虑到这些因素,食品生物化学的课程体系设置必须兼顾生命科学前导、生物化学基础和食品科学特色3个方面。没有前导知识,就使得学生难以接受新学科;忽视生化基础,就失去了课程根基;缺少食品科学特色,就偏离了教学目的。综合以上因素,笔者将食品生物化学理论课的总学时设置为50学时。包括绪论、碳水化合物、脂类、蛋白质、核酸化学、维生素与激素、食品色素、酶、物质代谢、能量代谢、食品成分的变化等。通过对这些章节的合理安排,基本达到了知识系统、特色突出、易吸引学生兴趣的要求,教学效果良好。
2跟踪科学发展,及时更新教学材料
生物化学一直是生命科学研究的领头羊,大多数生命科学的重大进展都属于生物化学或者以该领域为基础。本着“以人为本”的科研理念,食品生物化学的发展日新月异,已成为生物化学的一个重要分支。但新出版的教材中,最新的内容来源也是2年以前的文献,学生使用的多数为近1~2年以前出版的教材或版本。这些内容在学生实际应用时显得过于陈旧,甚至有些在实践中已经证明是错误的。因此,高校教师必须及时更新教学材料,这就需要教师努力参与科学研究、积极参加国内外有关科研或教研会议、经常去中外文数据库查阅相关文献。教师在课堂上可讲授食品生物化学研究中的新进展,同时将所讲授的内容按章节分别整理、装订,并分发给学生,以方便学生的学习。
3增强师生互动,使用新型教学模式
在我国,“教师讲,学生听”是十分传统而普遍的教学模式。但这种教学模式有着很大的弊端,造成学生“课前不预习、上课不积极、课后不复习、考前搞突击”。近些年,我国许多高校教师开始尝试提高学生主动性的主体性教学模式[3]。作者在食品生物化学的教学过程中设计并实践了这种模式,认为在模式的具体实施中应遵循3个“根据”:根据学生兴趣选择适当章节、根据学生班级大小选择实施方式、根据实际情况选择实施学时。学生的 爱好 和基础有所差异,因此在实施主体性教学时应允许学生自主选择该小组喜欢的章节。在高校,小班可能是30人左右,也可能在100人以上,针对不同的上课人数应该选择不同的实施方式。此外,考虑到我国学生的实际情况,不应该把所有课时都选择主体性模式,应该根据学生的反馈情况等适当调整课时数。
4提高学习兴趣,注意理论联系实际
食品生物化学教材中充满了概念、原理、过程和反应式等,是一门十分枯燥的课程,学生很难连续集中注意力。可将理论与实际相联系,将学生的注意力拉回课堂。例如,在讲授基因的表达调控时,可以提及“鸟类是恐龙的后裔,其外形的差异是由于恐龙的部分基因为适应环境的变化而被沉默,人类有望从改变鸟类的基因表达入手克隆出恐龙”;在讲授蛋白质定量方法时,可以联系“三聚氰胺奶粉事件”;在讲授酶时,可以联系不法牛奶厂家为逃避有关部门对其进行的青霉素超标检测,在牛奶中添加β-内酰胺酶等,这样可以有效地活跃课堂气氛并适当放松学生的紧张情绪。但是应当注意的是,要合理把握每堂课联系实际的次数和时间,不可影响课程进度和打乱课堂节奏。
5提高授课效率,合理利用 计算机和 网络资源
近些年来,计算机和互联网技术飞速 发展,科学技术已逐渐改变了人们的 工作和交流方式。计算机和其他硬件设备一起已经发展成为一种集视频、声音、文字、数据和通讯为一体的多媒体工具[4]。食品生物化学的大部分内容是从分子及亚分子层面来解析科学的奥秘,其中牵涉到大量的分子结构、化学反应、代谢过程;另一方面,这门课程的知识点多、内容抽象,若采用传统的黑板教学,对教师来说费时、费力,对学生来说则是难理解、难记录。相对而言,计算机多媒体教学具有如下优势:信息量大,直观生动,方便修改和完善等。但是在教学过程中要注意加强和学生的交流,适当掌握课堂节奏,幻灯片不可过于花哨,字数不可过多,注意与板书相结合等。
6从结果 体会抽象,重视学生实验环节
生物化学是一门十分抽象的课程。人类对生物化学研究对象的认识主要是通过科学实验来获得间接认识。针对学生开展的系统的实验课程,不 但可以使空泛的理论落到实处,而且可以培养学生的实际操作能力和科学创新能力[5]。根据河南 农业大学的实际,笔者为学生安排的实验包括:醋酸纤维薄膜电泳分离核苷酸、菜花(花椰菜)中DNA的提取分离,甲醛滴定法测定氨基氮,蛋白质的盐析和透析,蛋白质等电点的测定,脂肪酸价的测定,抗坏血酸含量的测定,用阳离子交换树脂摄取氯化钠,食品中灰分的测定等内容。
7综合考察学习情况,建立复合型考核体系
课程结束后的考核是教师对学生学习情况的一种评估。我国传统的考核方式一般是试卷式的笔试[6]。笔者认为针对食品生物化学这门课程,应当使用复合型的考核模式,需考虑如下几个方面:对知识点的识记情况、对知识的灵活运用与分析能力、对实验操作的掌握情况以及课堂表现等。根据这个标准并结合学校要求,笔者确定课程最终成绩的计算方法,即在总成绩中,平时成绩占30%,笔试成绩占70%。平时成绩的计分项包括:学生的出勤情况、课堂答问情况、实验操作和实验 报告 等;笔试成绩的计分项包括:结课后学生上交的学习 总结和试卷。这种考核方式以考核学生对知识的掌握为基础,综合学生多个方面的能力和表现,相对公平和公正,能够较为客观地反映学生对课程内容的掌握情况。
生物化学论文文献
[1] 赖建平,顾采琴,罗军,等.高校《食品生物化学》教学现状调查分析与思考[J].广州化工,2009,37(1):145-146.
[2] 管骁,徐斐,李岱禧,等.食品专业生物化学教学工作中的创新与 实践[J].科技信息,2009(4):326,328.
[3] 林鹏.《生物化学》互动式课堂教学模式的探索与实践[J].高教论坛,2008(6):125-127.
[4] 张平平.食品生物化学多媒体课件的制作和教学中的几点体会[J].天津农学院学报,2007,14(2):58-60.
[5] 罗建平,周建芹,姜绍通,等.改革生物化学实验教学提高学生动手能力[J].实验技术与 管理,2003,20(4):101-104.
[6] 曾虹燕,刘跃进,张小云,等.构建工科生物化学教学体系的探索与实践[J].湘潭师范学院学报:自然科学版,2008,30(4):173-175.
生物化学教学法新探
生物化学论文摘要
【摘 要】本文对生物化学教学方法进行了研究,研究结果表明,应用“中西结合”的方法,比较中医和生物化学两者之间的异同,可以激发学生的学习兴趣;运用先进的多媒体技术,可以帮助学生形象直观地掌握课程的重难点,并激发学生的 想象力 。
生物化学论文内容
【关键词】生物化学 教学方法 比较法 多媒体辅助教学法
【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2011)12-0178-02
随着职业 教育 规模的不断扩大,导致一些职业学校出现学生基础参差不齐的现象。又由于生物化学主要是从分子水平揭示生命活动的规律,涉及的概念较抽象,分子结构较复杂且代谢途径错综交织,所以,学生往往觉得学习内容多而琐碎、学习难度较大。为了全面提高学生的综合素质,针对生物化学复杂且抽象的特点,确定了以“学生为主体,教师为主导”的教学模式,在此基础上,应用“中西结合”的方法,提高学生的学习兴趣;运用先进的多媒体技术,将抽象的基本概念用形象直观的形式表现出来,使学生能在短时间内掌握课程中较抽象的基本概念。
一 以比较法为基础,通过比较中医和生物化学两者之间的异同,激发学生的学习兴趣
中医有数千年的历史,是中华民族在长期的生产与生活实践中,认识生命、维护健康、战胜疾病的宝贵 经验 总结,是中国 传统 文化 的结晶。中医在长期的医疗实践中积累了丰富的防治疾病的经验,并在此基础上形成了独特的理论体系。中医属于自然科学的范畴,人们在生活中或多或少地接触到中医的有关知识,耳濡目染,对中医并不陌生。因此,在教学过程中,首先引入中医医疗常识,这些知识通俗易懂,学生易于接受。通过学生喜闻乐见的中医知识过渡到抽象的生物化学知识,这给老师引入新内容带来很大的帮助。按照生物化学这门课程的安排,可以从以下几个方面入手:
1.生物体组成的比较教法
中医认为,气、血、津、液是人体脏腑经络、形体官窍进行生理活动的物质基础,是构成人体和维持人体生命活动的基本物质。而生物化学认为蛋白质、核酸等生物大分子才是构成人体的基本物质,是生物体区别于自然界的标志。为什么会出现如此大的差异呢?因为中医是古人通过对人体自身的某些显而易见且至关重要的生命现象,如呼吸时气的出入、活动时随汗而出的蒸蒸热气等观察,产生对这些物质朴素而直观的认识。生物化学则不同,它是在科学的基础上,通过对自然界中约150多万种生物体的主要构成分析,得出蛋白质和核酸是生命的主要物质基础的精确科学理论,而且也通过对蛋白质和核酸的空间结构分析,揭示了这些大分子的结构与功能的关系,在生命活动过程中起着十分重要的作用。如催化代谢反应的酶,对代谢起调节作用的某些激素,具有免疫作用的抗体等都是蛋白质。此外,躯体的运动、肠蠕动、心肌的收缩、呼吸运动、体内某些物质的运输与储存、血液凝固、遗传信息的调控、细胞膜的通透性以及高等动物的记忆、识别功能等都与蛋白质有关。核酸则是遗传的物质基础,与遗传信息的储存、传递及表达有关,而体内蛋白质的生物合成则受核酸控制。核酸的代谢及功能的发挥又需要蛋白质的参加,所以,核酸代谢与蛋白质的生物合成密切相关。核酸代谢和蛋白质的生物合成与生物的生长、繁殖、遗传、变异等生命现象的基本过程有关。所以对其深入研究,对了解机体的免疫现象及免疫性疾病、病毒性疾病、放射病、遗传病、肿瘤、抗生素及某些药物的作用机制等有重要意义。
2.代谢方面的比较教法
中医认为,人体是以五脏为中心的整体,气、血、津、液是构成人体的基本物质,是脏腑经络等组织器官进行生理活动的物质基础,经络是运行气血,沟通表里上下的通道,六淫七情影响人体机能引起疾病。但中医的肺、脾、肾为主的水液代谢理论不能解释尿的浓缩和重吸收机制,不能反映人体代谢过程中的酸碱平衡。而生物化学能解释糖、脂类、蛋白质和核酸等物质的代谢及水、酸碱平衡的代谢,解释了尿的浓缩和重吸收机制,并且能解释各物质代谢的相互联系及调控,它们之间并非杂乱无章,而是井然有序地进行,以适应生理状态的变化,形成一整套复杂且精确的调节机制,使它们保持着动态平衡,保证了生命活动的正常进行。物质代谢的调节与生理需要保持一致的能力是在生物进化过程中逐步形成的。如果物质代谢调节发生紊乱,就会导致疾病。
3.遗传方面的比较教法
中医认为,子女是由父母的肾精决定,肾精是构成胚胎的原始物质。古人通过对生殖繁衍过程的观察和体验,认识到男女生殖之精的相结合则能产生一个新的生命个体。而生物化学则科学地论证了“种瓜得瓜,种豆得豆”及“一母生九子,九子各不同”的遗传变异经验。因为它是从蛋白质的生物合成遵循的“分子生物学的中心法则”,即DNA的复制、转录、翻译及蛋白质的合成来解释的。DNA的复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA,将遗传信息按照碱基 配对 的原则准确地传递到子代DNA分子中。转录是以DNA分子为模板,合成与DNA某段碱基排列顺序互补的RNA分子,从而将遗传信息传递到RNA分子。翻译是以mRNA为模板,以其密码指导蛋白质生物合成。这些都精确地解释了遗传这一深奥而又复杂的自然现象。
通过以上方面的比较,让学生懂得中医和现代科学理论之间的差异,知道中医的理论是由当时的认识水平决定的,层次较低,而且其中许多随着科学和医学的发展大多已过时而不再有意义,是旧事物。而生物化学理论是建立在观察和科学实验的基础上,符合客观规律,是新事物。我们应该努力学好本课程,用新的知识来发掘中医有价值的东西,让几千年来的民族璀璨更加发光发亮,否则,我们就会落伍,这也是新一代青年肩负的重担。有了压力才有动力,从而消除学生的畏难情绪,有效地激发学生的学习兴趣及求知欲望。
二 利用多媒体辅助教学让知识“动”起来
学生学习生物化学反映的普遍问题是:生物化学内容太复杂、太抽象、太枯燥,老师费尽心思地讲解,到头来学生还是困惑不已,效果很差。有时培养起来的学习兴趣又由于某个抽象概念出现,而使得学生的学习兴趣消失殆尽。近年来,随着多媒体课件的普遍 应用, 计算机辅助教学已在改变着传统教学的统一模式。利用多媒体辅助教学,图文并茂,能将单一的文字转化成生动和多彩的画面,有逼真的三维图像和动画效果,使抽象的知识“动”起来。通过多媒体辅助教学,可以最大限度地展示生物分子的立体结构和化学变化 过程,给予学生多种感官刺激,变抽象为直观、变复杂为简明、变枯燥为生动活泼。这种教法可帮助学生形象直观地掌握课程的重难点,并激发学生的想象力。充分发挥学生的学习积极性和创造性,提高学生的学习效率,改变学生“背多分”的状况。
生物化学论文文献
[1]孙广仁主编.中国传统 医学丛书.中医基础理论[M].北京:科学出版社,1994
[2]马如骏主编.生物化学(第三版)[M].北京:人民卫生出版社,2007
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