[科普]生活中常见物品的化学成分:厨房/调料篇

[科普]生活中常见物品的化学成分:厨房/调料篇

厨房/调料

食用盐

盐乃百味之首。食用盐指的是以“氯化钠(化学式:\( \text{NaCl} \) )”为主要成分的食品添加剂。

氯化钠对于地球上的生命非常重要。大部分生物组织中含有多种盐类。血液中的钠离子浓度直接关系到体液的安全水平的调节。由信号转换导致的神经冲动的传导也是由钠离子调节的。 氯化钠在人体生理上的功能主要为:钠离子维持细胞外液的渗透压,氯离子在体内参与胃酸的生成。氯化钠是无毒性化工产品,不易燃,对消防无特殊要求。无有害燃烧产物。

世界卫生组织建议:钠摄入量高(>2克/天,相当于每天5克食盐)和钾摄入不足(低于每天3.5克)导致高血压,增加心脏病和脑卒中风险 。

味精

味精,化学名称是谷氨酸钠(是一种有机盐类,分子式比较长 \( \text C_5 \text H_8 \text N \text {Na} \text O_4\) ),是人体所需的22种氨基酸之一的谷氨酸与钠结合形成的盐。 味精能对舌头上的味蕾产生刺激,引起鲜味的感觉,于是被作为一种调味料而广泛应用。 由于谷氨酸钠也是一种钠离子构成的盐,所以它在溶液中也会水解出钠离子,摄入过多味精同样会导致高血压风险。 高汤、鸡肉、鸡蛋、水产品等本身已经富含谷氨酸,含有这些成分的菜肴中就不必再放味精了。

蔗糖

白糖、红糖、冰糖、方糖、糖霜的主要成分都是蔗糖(分子式:\( \text C_{12} \text H_{22} \text O_{11} \) ),常见的食用糖都是蔗糖。

食用蔗糖的最大健康问题是龋齿, 这是由于口腔的细菌可将蔗糖发生反应形成的物质会侵蚀牙齿。

摄取过量蔗糖容易引起肥胖。

化学上的“糖”的概念不局限于蔗糖,含有多羟基的醛或酮都可以称为“糖”(由于这种化学结构必定含有碳氢氧元素,并且氢和氧的比例为2:1,所以糖的另一个名字是“碳水化合物”)。最有名的糖当然是生物的主要供能物质——葡萄糖(分子式:\( \text C_6 \text H_{12} \text O_6 \) ) 。与葡萄糖结构相近的一种糖是果糖 (分子式:\( \text C_6 \text H_{12} \text O_6 \) ,原子组成与葡萄糖相同,但排列结构不一样)。葡萄糖和果糖都是一分子的糖。葡萄糖与果糖在1:1的比例下发生化学反应,就生成蔗糖。换言之,一个蔗糖分子是由一个葡萄糖分子和一个果糖分子组成的。其中果糖是主要发挥甜味的物质,果糖以游离状态大量存在于水果的浆汁和蜂蜜中 。

\[ \text C_6 \text H_{12} \text O_6 + \text C_6 \text H_{12} \text O_6 = \text C_{12} \text H_{22} \text O_{11} +\text H _2 \text O \]

像葡萄糖、果糖这种一个分子的糖,发生反应也不能再分解成糖的“最基本的糖结构”,称为“单糖”。像蔗糖为样,由两个单糖发生反应结合形成的一个糖结构,它发生反应分解可以分解出两个单糖的,叫作“二糖”。 麦芽糖也是一种二糖,它是由两个单位的葡萄糖反应形成的。而如果由多个单糖分子组成的,发生反应分解又能分解出单糖的物质,就叫“多糖”,淀粉和纤维素都是常见的多糖。

面粉

面粉是指小麦粉,最主要的成分是淀粉纤维素蛋白质。其中淀粉和纤维素一般占70%以上。

淀粉是一种“多糖”。多糖会反应分解成许多单糖。淀粉是由葡萄糖构成的单糖,摄入后会在体内分解成葡萄糖为人体提供活动所必需的能量,所以说它是人体能量的主要来源。

纤维素也是一种“多糖”,它也是由葡萄糖构成的单糖,但人类不能将纤维素分解为葡萄糖(人类的消化系统中缺少分解纤维素的相应物质),所以纤维素并不能直接为人类提供能量。不过,纤维可以吸收水分。因此它可以使食物残渣膨胀变松,更容易通过消化道,所以食用高纤维的食物可以降低患肠癌、糖尿病和憩室疾病的可能性。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖,占植物界碳含量的50%以上,棉花的纤维素含量接近100%。

蛋白质是一种非常复杂的有机化合物,它是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。 蛋白质是大分子长链化合物,难以直接通过细胞而被人体吸收,实际上,蛋白质在胃酸的作用下,分解成蛋白质的单体——氨基酸,氨基酸可以通过细胞经血液运输到身体各处,再通过化学反应将许多氨基酸“缩合”成为新的蛋白质长链。有一些氨基酸人体可以自己合成,这称为“非必需氨基酸”,还有一些氨基酸人体无法自己合成,必须通过外界食物摄入来补充,这称为“必需氨基酸”, 食物中蛋白质营养价值的高低,主要取决于所含必需氨基酸的种类、含量及其比例是否与人体所需要的相近。因此,动物蛋白质和植物蛋白质混合食用,不同的植物蛋白质混合食用,可以提高植物性蛋白质的营养价值。

小苏打

燃气

气体燃料统称燃气,家用燃气灶中的燃气是天然气,其主要是甲烷(分子式:\( \text C \text H _4 \)),它无色无味无毒,不过人体在高浓度甲烷下会导致“缺氧窒息” 。甲烷易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。甲烷的燃烧会形成二氧化碳和水,是一种清洁的能源。另一种常用的燃气叫作液化石油气,其主要成分是丙烷丁烷

这几种物质都是“某烷”的形式,实际上它们的化学结构和性质近似,都是仅含有碳和氢的一类有机化合物,区别只是分子中含碳数目不同。根据含碳的数目,从1到10分别按十个天干叫作“甲乙丙丁戊己庚辛壬癸”,丁烷就是含有4个碳,而含有9个碳的就叫就作“壬烷”。

另一种常用的燃气是煤气,它的主要成分是一氧化碳(化学式:\( \text{CO}\))。 一氧化碳燃烧后会反应生成二氧化碳。 一氧化碳无色无味难溶于水,对人体有毒。为了使人能及时察觉到煤气泄露,一般会在煤气中掺入有臭味的硫化氢(化学式:\( \text H_2 \text S \))。一氧化碳中毒就是俗称的煤气中毒,它的中毒的原理是,一氧化碳占据了血红蛋白上原本与氧分子结合的位点,导致血红蛋白无法将氧气运输到人体各处, 危害人体的大部分器官。

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