化学是你 化学是我 化学是我们大家伙儿

『时间:2015.04.22』『主讲:酚酞』『 整理:夕照』

我名字起的是化学试剂名,省的自我介绍专业了。学化学的人跟学习其他学科的朋友最大的不同是什么呢?——我们去超市买东西一定要看成分。

吃西药总喜欢看一眼说明书里的分子式。买饮料食品油盐酱醋洗发水擦脸油总喜欢看成分!当然这样也很麻烦容易导致选择障碍!吃饭时候能不能看出来是否是化学系学生呢?当然!要是喝东西的话学化学的人总是喜欢拿着瓶子在手里转。为什么?因为倾倒溶液时需要标签冲手心,学化学的人觉得手里瓶子标签不冲手心就难受,下意识的转啊转的——可是啤酒什么的标签围着瓶子贴一圈儿,怎么转都不可能完全对着手心!(这是我大学同学一起吃饭时的真人真事)

在食堂里吃饭也很容易鉴别学化学的人——某甲:今天这肉怎么这么硬啊,煮时间长了吧?某乙:对啊,应该先用淀粉裹浆会好点吧?某丙:应该先用水焯一下吧?某丁实在忍不住:这是蛋白质变性的问题啊,含水量少就会太硬……其他聊天的人脑门自带黑线,默默吃饭鸟……

化学系老师家里厨房都跟做实验差不多,大学时量子化学老师家里热牛奶都用烧杯。真的,大家可能觉得可笑,初听不可思议是吧?量子化学老师的逻辑是:第一,烧杯有量度,喝多少有准头,有利于控制饮食;第二,分析化学对仪器要求高,用的烧杯量筒之类的肯定不会添加铅汞之类的,否则影响测定,所以人用更安全。

1、饮水

先说下饮水问题,我们一般喝的饮用水主要是地下水,土壤岩石含有钙离子镁离子等等,不同地方的水质不一样,钙镁离子多了就是所谓的“硬水”。一般水中还有碳酸根离子,钙镁离子水溶液可以发生水解,水溶液显微弱的碱性(水解就是说,盐溶液电离出阴阳离子,钙离子对应的氢氧化钙是强碱性,镁离子对应的氢氧化镁是中强碱,碳酸根对应的是碳酸,弱酸,碳酸根容易和水中的氢离子结合,促进了水的电离,导致水分子电离出的氢氧根离子浓度多于氢离子,因此水溶液显碱性)。

如果没有人为污染的话,假定这种水微生物也不超标,水的碱性大约不超过8.5,都可以喝。我国标准是饮用水的pH值在6.5-8.5之间。煮沸之后水中不溶的物质,就是水碱。加热促进水解,反应倾向于向难溶物方向移动,水碱就是碳酸钙和氢氧化镁的混合物。水碱确实不好,北京的水质比较硬,很容易出水碱,这跟水的消毒方法没关系。水碱可以用煮沸后过滤的方法去掉。

个人认为,水质的问题最需要担心的,不是钙镁离子,而是有机物的污染。现在咱们国家环境污染太严重了,重金属离子国家还有标准可以检测,很多有机物及有机物被氧化的产物千奇百怪,种类不可想象,因此难以检测,更没有足够多的时间做相关实验测试,根本没有人知道的东西才最危险。例如汞,一般人都知道直接接触单质汞液体的危害,较少有人知道汞容易和农药等形成相应的有机汞,比无机汞(离子,无机化合物,单质)更易被生物吸收,吸收率是无极汞的几百倍,生物富集就更不用说了。还有亚硝酸盐的影响,这个更麻烦,我有同学是分析化学研究生,北京地区对各等级水质里亚硝酸盐的标准量已经大大提高,这个没办法,水体已经都污染了,只能改指标了。

学校现在都有所谓净水机,挺大一金属桶,号称能出纯净水,实际上就是高分子膜过滤钙镁离子——其实都除去是不可能的,科学没有百分百绝对的——对亚硝酸盐一般没能力除去。不过要把钙镁离子都除去也没有必要,人体没那么脆弱的。

以前有语文老师跑过来说化学老师给我们一些pH试纸,我们要测水质。这是根本没用的,试纸不能测水质,如果pH试纸这么粗糙的检验手段都能检验出水的酸碱性不对,那就出麻烦了。我们的人体其实很脆弱的,生活中所谓什么酸啊碱的,都是pH值接近7的才能接受,长期饮用pH值9以上的水就会对身体健康有较大损害(甚至导致死亡),常温下pH值4左右的醋就够酸了。

关于水质那个事儿,前两天跟另一个化学老师聊天:咱们到底去接自来水自己加热呢,还是直接饮水机接纯净水呢?自来水的话钙镁离子太高!纯净水亚硝酸盐高!——还是选择障碍,哈哈。

2、食物酸碱性

食物的酸碱性指的是,设想把某种食物——例如肉——完全燃烧,理想状态下将其产物都变成相应元素的灰渣渣。我们知道食物中都含有水——烧完没了;矿物质无机盐——烧完是对应的金属阳离子形成的化合物,其水溶液水解显碱性;蛋白质——含有大量氮、硫、磷元素,对应的物质水溶液是显酸性为主。如果肉类高蛋白什么的,显然含氮硫磷更多,属于酸性食物。植物类食物一般矿物质无机盐更多,就属于碱性食物。因此,食物的所谓酸碱性,跟食物的pH值完全不相干!

有朋友问醋和柠檬改善水质的事情,食醋最主要成分就是水、醋酸,如果天然粮食发酵还有很多种氨基酸、酯类物质产生美味的味道;因此就pH值来说纯粹就是酸性的物质。柠檬吃起来是酸味的,但是不是酸性食物,应属于碱性食物,柠檬泡水也不可以去除水碱。水壶里的水垢可以用高浓度食醋浸泡除去。

温度可以改变pH值,但是不改变酸碱性。中学化学告诉我们,80摄氏度左右时中性水pH值接近6,因为加热促进水电离出氢离子,但是水依然是中性的。

pH值6-8一般尝不太出来,每人敏感度不一样,有的人会感觉不同。为什么舌头会尝出不同的味道呢,很多人提出不同的解释。例如有人认为味蕾上负责接收分子的蛋白质有一定三维立体结构,符合相应结构的受体就反馈出相应味道,类似酶和底物的钥匙锁模型。有人提出氢键的接收原理,这个解释某些甜味食品可行,例如葡萄糖果糖甘油都有很多羟基,易于形成氢键,人吃起来就感到甜味。关于解释这个问题的公认、统一理论还没有,前些年有科学家研究鼻子辨别气味原理,貌似还得了诺贝尔奖,希望能给味觉原理的研究提供一些启发。

总之呢,食物酸碱性跟其味道没关系,更不可能有什么“酸碱体质”的事情,这个很多朋友科普过了可是还能在很多地方看到类似谣言。人什么营养物质都需要,只要不是尿酸过高人士或者酸中毒碱中毒患者,食物的酸碱性对一般人没什么影响。当然要是都中毒了也不用想吃什么了,必须已经昏迷住院了。

有位朋友对腌菜有疑问,对白菜腌制有很多研究实验,目前公认的数据是,腌菜至少要腌制7天以上其中亚硝酸盐量才会减少,(当然不会完全消失)。建议少吃腌制食品,以前医学调查东北某地人民癌症高发,结论是跟当地长时间只能吃腌菜直接相关。

3、护肤品里的化学

柠檬水美白问题:柠檬中维生素c含有较多,皮肤黑因为被氧化了(当然这只是其中一部分原因哈),vc有还原性,于是就变成柠檬美白了?可是您的脸不是试管烧杯反应容器啊。vc是水溶性,先不说酸性会影响皮肤自身pH值平衡,皮肤表面有皮脂所以容易吸收脂溶性物质而不是水溶性。Vc具有还原性,在空气中就被氧化了,抹在皮肤上能吸收多少?个人认为柠檬水直接上脸有效性值得怀疑。如果一定要用vc应该是给分子做了修饰,用VC的其他衍生物。

护肤品成分也可以聊哈,可以上成分表,挨个分析:

(以上成分表由【麦冬】提供)

首先,酒精是化妆品行业最常用、最重要的基础物质之一,决不是说所有人或者所有敏感皮肤对酒精都过敏。酒精除了可以作为良好溶剂,还易挥发可以使皮肤产生清爽感,还有一定收敛、消毒的作用,看见酒精就否定,不可取。

第二,果酸不是调节pH值用的,pH值一般都用盐酸氢氧化钠(钾)调节,没有标出是因为最后成分不会被检出,就不会标,作为工业产品用盐酸氢氧化钠很正常的。果酸的作用是去除皮肤表面角质层,露出里面的肌肤,让你看起来又白又嫩,所谓“去角质”。所以,这个化妆品真正的美白功效是“果酸”造成的。

4、“神奇”的酵素和DIY

日本叫酵素,中国叫“酶”。说一下diy的事情,像这种自己家做泡菜酸菜酸奶果酒什么的,有一个最大的问题就是我们没有科学的检验方法看它是否产生了不好的化合物或者杂菌。例如,我们知道醇类在空气中就会被缓慢氧化成醛类物质,甲醛乙醛对人体有害,但是我们自己制作酒是没办法检验的。还有酸奶里的杂菌,如果已经长毛发霉了就不可挽救了,可是如果没有明显菌丝也可能不良微生物超标。以前有一阵说中国啤酒甲醛超标,媒体以为是添加的,其实不是,是酒中的醇类物质自己产生的,如果自制酒的醛类太高,甚至产生甲醇,敏感的人可能有死亡危险。对于自制发酵食品,(这就体现传统经验的宝贵之处了),如果没有代代相传的好手艺,建议还是直接买现成的,注意看成分表就成。

下面再说下DIY肥皂,不知道什么时候这东西突然就火了。制作过程没有危险性,可是一般人恐怕不会计算氢氧化钠的用量。不同的油脂需要不同浓度的氢氧化钠进行皂化反应,还有说用抽油烟机的废油的,用多少碱合适谁知道啊。网上很多人说自制皂清洁度好,其实是氢氧化钠放多了,碱性强清洁能力就强了,还敢往脸上抹?!也有人说我做的最水润了,那是没完全皂化好么,直接抹油就成。手工皂自己做着玩儿没问题,多高兴的事儿啊,还有成就感,跟家人朋友一起还增进感情。可是碱性不好控制。网上的皂化值很多都不对,建议用科学论文提出的。我们说的“皂”不论手工还是工业产的,都是油脂皂化的产物,原理完全一样,使用目的也一样——清洁作用(不是包治百病的万能药),不一样的是其他添加剂。比如香精啊二氧化钛弄白啊什么的,还有防腐剂,因为油脂可能会变质。现在的问题就是人们盲目追求漂亮有香气味道鲜美,没有必要的添加剂放的太多了。

5、食物中的乳化作用

首先来讲一下什么是乳化作用。中学化学学过乳浊液,就是油滴在水中,肯定互不相溶,会分层。如果剧烈振荡试管,油滴会变成很多很多细小的小油滴,分散在水中,乍一看好像溶解了一样,但并不完全澄清透明。这时候形成的就是乳浊液。乳浊液并不稳定,放置一段时间油水就会分离,因为很多很多细小的小油滴跟水接触的表面积太多了,也就是表面能太大,所以油滴有趋势再次聚汇在一起,降低表面能。

我们在超市看到很多乳饮料,广告上说具有双重营养!我们如果在家里把果汁和牛奶混在一起呢?不仅是分层,还会马上产生大量絮状沉淀。果汁pH值酸性,牛奶里的蛋白质很容易析出,油脂也会与水溶液分层。为什么超市里的饮料不会沉淀,还可以放很久呢?当然,这些饮料里没有多少真牛奶真果汁,都是各种香精调味的产物,并且必须添加稳定剂、乳化剂。关于食品添加剂我们可以做专门的专题,这里先说一下成分表。我们国家规定,成分顺序是从多到少排列的,如果色素香精防腐剂很靠前就说明该饮料主要是这些物质勾兑的。

下面是朋友们贴图饮料成分:

饮品成分举例一:某乌龙茶

维生素c是抗氧化剂,因为茶饮料中的茶多酚很容易被氧化,导致饮料变色。碳酸氢钠就是小苏打,水解成弱碱性,一般含有叶绿素的物质有好看的颜色。叶绿素很容易被氧化变色,碱性条件下保持绿色。

饮品成分举例二:某乳饮料

看这个成分表,最主要是糖水(位置靠前),然后其它成分的作用如下:

*羧甲基纤维素钠(这也是水剂面膜的成分,也可以做胶水)。纤维素具有很多羟基,易于产生氢键,水溶性好,使产品黏稠。增稠剂

*柠檬酸:听起来多么天然健康!美白?这就是人们的心理作用啊。杏仁醛听起来比较天然,苯甲醛名字里带有化工味儿,大部分人一定会选择前者——其实这是一种物质。超市产品原料一般都是化工产品,不管叫什么名字。柠檬酸主要作调味用,顺便调酸碱度。

*柠檬酸钠:柠檬酸的钠盐,比柠檬酸更容易储存,好用。水解产物就是柠檬酸。

*乳酸:调味,增加酸味、奶味

*聚磷酸钠:易水解呈弱碱性,能与水溶液中的钙镁离子等形成可溶性络合物,(就是增溶作用,使液体、固体微粒易溶于溶剂水)。可做乳化剂、增稠剂、酸碱度调节剂等,所以是应用广泛的改良剂。除了各种食品,洗衣粉里也有这种成分。

*瓜尔胶:增加粘稠感(瓜尔胶与瓜一点关系也没有!化妆品也可以有这个成分)。

*阿斯巴甜、安赛蜜都是甜味剂,甜度是蔗糖的几百倍。(阿斯巴甜、安赛蜜虽然都甜但是甜味很奇怪,让人产生不适感。因此多加几种你就感觉不出来了!如果不是糖尿病患者且极其喜欢吃糖建议不用这些)

*黄原胶:增加浓稠感。也是化妆品常用成分

*浓缩果汁:听起来会让人误以为是果汁蒸发水分制作而成,其实是果汁、各种糖浆勾兑的,有的含有色素香精防腐剂(因为这不是厂家做的,他不负责成分,所以就这么写了)

*牛磺酸、ve、烟酰胺、柠檬酸锌都是营养成分,非常靠后,当然维生素本来也不需要那么多哈。

以上可以看出来该饮品营养成分就是糖水,喝了不至于低血糖马上晕倒。这种饮料中的增稠剂非常多,含量多、种类多。

可惜刚才朋友们发的饮料成分中都没有典型的乳化剂,(聚磷酸钠可以起到乳化作用)没关系,大家可以先看看怎么看懂成分表哈。后来我注意到“椰树椰汁”中添加了“脂肪酸单甘油酯”,它就是典型的乳化剂。以后大家可以注意看一下食品成分中典型的乳化剂:脂肪酸单甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、磷脂类等等。

一般乳化剂成分都有共同的特点:分子比较大,有“亲水基”“疏水基”(也有叫憎水基的),中学化学也叫“亲水头”“疏水尾”。

所有乳化作用都是这样,乳化剂分子一边抓住水剂一边抓住油剂,二者就能互溶了。想要得到稳定的乳液,就需要保持乳浊液的状态,不能让它分层!这就需要加入乳化剂,减少油滴和水之间的表面张力。例如肥皂能洗去油污,就是因为肥皂主要成分脂肪酸盐分子具有“亲水头”“疏水尾”可以作为乳化剂。肥皂就是一种表面活化剂,就是起到乳化作用。

我们胆汁消化油脂,也是使油脂形成乳糜微粒。乳化作用非常常见、重要。表面活性剂都是两亲性分子,但是有的更亲水,有的更亲油。通常说的乳浊液有“油包水”(水滴分散在油里)和“水包油”(油滴分散在水里)之分,牛奶就是典型的“水包油”,化妆品里的乳液状或者乳霜状产品这两种形式都有。

吃普通水煮蛋,蛋黄是细腻的,就是蛋白质将蛋黄中的油脂乳化了,因此水煮蛋看不出油。咸鸭蛋的蛋黄能出油是因为大量的盐使蛋白质盐析出来,乳化作用大大降低,油脂就流出来了。

有的朋友喜欢吃炖煮成奶白色的汤,认为这样说明汤里的营养物质都煮出来了。很多媒体宣传说要煮十几个小时才能煮成奶白色,好像这样的汤多么难得珍贵似的。其实这就是油脂在汤水中乳化的结果而已。如果喜欢自己制作这样的汤,首先把你喜欢的食材油炸或者油煎一下,虽然不太健康,但是乳化作用需要油脂。之后再凉水下锅,记得要得到奶白汤汁最好不要把炸熟的食品直接放进热汤,冷水才好用。炖煮时间越长越美味,并不是营养丰富,而是人类喜欢油脂的味道(进化的结果)。乳化作用使油脂的口感更加醇厚细腻不油腻,加上蛋白质食物经过较长时间炖煮(半小时左右就足够了,没必要煮几小时,除非有特殊需要)。蛋白质水解为美味的氨基酸,很多氨基酸具有鲜香的味道,汤自然好吃!蛋白质本身就是一种天然好用的乳化剂。营养还在固体食物里,又不是实验室专门溶剂萃取,哪能溶出那么多呢。所以这种汤就是满足美味口感用的,什么美容养颜强身健体的不过是心理安慰。单纯蛋白质的肉煮汤一般应该是清汤,油脂含量高的更容易乳化变白。

我们所说的“乳化剂”又叫“塑化剂”,台湾叫“起云剂”,是一种东西。

之前报到大陆白酒含有塑化剂。做白酒的朋友说,因为白酒都是高浓度原浆酒加水做成的,以前都用陶瓷玻璃做容器,现在为了便宜都用塑料桶,因此塑料成分溶在酒精里了。塑料做有机物的容器容易出现这样的问题,不是添加,而是储存白酒时产生的。

总之,学化学或者生化的人总喜欢从微观的角度看待这个世界。

学术角度来说,北师大研究化学教育的学者认为,化学这门科学的要义有三点:宏观现象——例如煮肉可能会使肉很硬;微观解释——肉在煮熟的过程中可能发生了什么变化;符号表达——用化学式将微观解释表述出来,当然这里还需要用数理逻辑帮助推理分析。所以化学元素符号、分子式、结构式就是化学的语言。写诗作文的人用文字语言抒情抒怀;学数学的人用数学语言表达对世界的理解;学化学的人呢,喜欢从微观原理角度看待这个世界。要是说具体问题的分析,离不开化学式,但是不太好打字。但是微观角度思考问题这个思考方式我觉得挺重要的,对我们看待事物很有帮助。

6、生活小窍门

1)炖煮某些有特殊腥膻气味的肉类可以放少量白酒,醇类和产生腥膻气味的胺类物质作用可以去掉胺类的气味,肉会鲜香。

2)买一大罐子凡士林,简直抹什么都行,擦皮鞋擦皮衣擦一切皮具,超便宜的。就用纯凡士林,不要带香味的护肤品什么的。医用凡士林吃了都没问题。要是觉得手脚粗糙了就用凡士林抹一层,别嫌油,带上布套子睡觉,第二天会非常细腻光洁的,以前医科院大夫都这么做。以前做手术刷手特别损伤皮肤。

3)含有叶绿素的蔬菜很容易被氧化变色,它在碱性条件下可以保持绿色。所以我们做绿叶蔬菜食物时可以放一点点小苏打在水里,用这个水焯一下再做菜,注意炒菜温度别太高。(补充:食物颜色的问题,绿色主要是叶绿素;紫红色系的,如紫色甘蓝紫薯,含有花青素,像石蕊一样,弱酸性红色,弱碱性蓝色;红黄色系的主要是类胡萝卜素,还有番茄红素,它们分子很像,都是脂溶性的色素,如果有朋友希望加强这种色调(例如制作红色的番茄酱)可以适当加油脂进去)

4)做红烧肉等食物需要炒糖色,建议可以用白砂糖冰糖一类代替绵白糖,这些糖含有结晶水,制作出的食物非常红亮好看。

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