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为什么氯化钠是咸的而氯化钾有苦味

已有 187 次阅读 2024-9-5 07:23 |个人分类:科学与生活|系统分类:科普集锦

为什么氯化钠是咸的而氯化钾有苦味

氯化钠就是食盐,是我们每天都要食用的调味食品,大家都知道,它是咸的。那么我们为什么要吃食盐呢?因为我们需要它,我们的身体不能缺少它,它是我们身体不能缺少的营养素。

氯化钠是离子化合物,固体的食盐是由钠离子和氯离子形成的晶体。氯化钠晶体中并不存在氯化钠分子,只是由一个个带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子组成。把氯化钠晶体放到水里,氯化钠晶体会溶解在水中,解离为钠离子和氯离子。水中的离子被称为电解质,离子的溶液称为电解质溶液。

我们都有这样的经验,把极少量的食盐放在水里,当食盐都溶解之后,一杯食盐水里到处都味道都是一样的。不可能杯子左边的水咸一点,右边的水淡一点。因为这些离子有一个性质,就是哪里的溶液更稀,离子就往哪里跑,最后的结果是各处的浓度都一样。

把一些食盐放在青菜上,我们会发现一会儿青菜就“蔫”了,出水了。一开始的时候,青菜的细胞里有水,青菜外面的食盐上基本上没有水,青菜的细胞壁两边食盐的浓度不一样。细胞里的食盐浓度很小,而细胞外食盐浓度很大。钠离子、氯离子和水分子都是很小的,他们可以在青菜细胞内外穿梭而行。由于要求各处离子浓度相同,在经过一段时间之后,许多钠离子、氯离子进入到青菜的细胞中,而细胞中的水则被“抽提”出来一些。如果“腌”的时间足够长,青菜就被腌成了咸菜。

青菜腌成了咸菜,就不容易腐烂了。青菜的腐烂,是由于各种细菌作用的结果。由于有食盐的存在,这些细菌的细胞中进去了食盐,把细菌细胞中的水也抽提出来,细菌无法生存和繁殖,青菜也就不容易腐烂。

这种情况,从离子的方面说,是离子从离子浓度高的地方向浓度低的地方迁移;从水的方面说,是水从离子浓度低的地方向离子浓度高的地方渗透。这种性质,从离子的角度说,称电解质浓度的平衡;从水的角度说,称渗透压的平衡。

我们人体是由一个个的细胞组成的,人体内部到处都有体液例如血液,在人体内部各处,也需要保持电解质的平衡或渗透压的平衡。

钠离子和氯离子进入我们的消化道,很容易被吸,它们参与了身体内细胞和体液之间的渗透压平衡也参与了体液的酸碱平衡。

人体细胞里要进行很多生物化学反应,需要多种酶,而很多酶都需要钾离子,所以一般而言,人体细胞中钾离子的浓度比较高。如果血液中电解质浓度很低,那么,血液中的水就将向细胞里渗透,细胞就将越撑越大,最后可能会把细胞撑破。这当然是不能允许的。所以,血液中就也需要有电解质,当血液中的电解质浓度与细胞中的电解质浓度相同,各种细胞才能够与血液保持“和平共处”。

血液中的这种电解质就需要钠离子等来充当。细胞里钾离子浓度高,而细胞外钠离子浓度高,二者浓度平衡,血液才正常。这样,我们就需要摄取氯化钠,以使体液有与细胞相同的渗透压。

其次,我们身体里的各种生物化学反应都需要在适当的酸碱性环境中进行,这要求我们的血液的酸碱度基本上是中性的。但是,我们的身体又始终发生着各种化学反应,产生或酸性或碱性的产物。如果我们的体液一会儿是酸性,一会儿是碱性,显然对身体不利。我们的血液中,需要有防止酸碱度出现大幅度“颠簸”的机制,也就是说需要有酸碱的缓冲溶液。钠离子参与了这种缓冲作用。调节酸碱度,还要靠肺部的呼吸去除二氧化碳和肾脏来排出碳酸氢根等离子,而在肾脏调节碳酸氢根和重新吸收原尿中的水分等过程中,钠离子都起着重要的作用。

所有这些,都说明钠离子、钾离子都是我们人体不可缺少的营养成分。成人体内一般有钠元素77~100克,钾元素140~150克。这些元素当然只能从食物中得到,它们都是人体所需营养素矿物质中的重要元素。

那么我们的食物中,钾元素和钠元素的含量如何?下面分别列举一些通常的代表性食物中的钾元素和钠元素的含量,单位都是毫克/百克食物:

小麦:钾289 钠 6.8;玉米:钾238 钠 3;大豆:钾 1503 钠 2.2;稻米:钾 25 钠3.8;马铃薯:钾 342 钠 2.7;油菜:钾 210 钠 55.8;小白菜:钾 178 钠73.5;猪肉:钾 204 钠 59.4。

在所有的这些食物中,钾元素的含量都比钠元素多得多。在小麦、大豆等种子和马铃薯等薯芋类食物中,钠的含量极少而钾含量丰富;在茎叶类食物和动物性食物中,钾含量也丰富但钠钾含量之比略接近于但仍然低于人体中二者之比。

由此可见,如果我们只是以植物的种子根茎叶等为食物,钠元素的含量将严重不足。这样,氯化钠对于人类就是一种需求。

相反,对于钾元素,一般情况下,人们完全可以通过食物来满足需要。任何营养素,超过了一定的量就是毒害。人们并不需要用氯化钾来补充体内的钾元素。无端地大量补充氯化钾是有害的。

人们的味觉,是千百万年以来自然形成的。人们需要糖类作为营养身体的能量,所以葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖都有甜味,淀粉多咀嚼一会也有甜味。许多含糖的物质在氧化后会产生酸,所以人们有酸的味觉。人们需要蛋白质,而有蛋白质水解而产生的一些氨基酸给人们带来鲜味。很多生物碱对人体有害的,人们需要避开这些生物碱,于是产生了苦味。人们需要氯化钠,于是产生了咸的味觉,而以氯化钠的咸味最为纯正。氯化钾虽然也有咸味,但是带苦味,浓度的高的氯化钾更是苦得厉害。因为一般情况下人们不需要它,而且大量食用会有毒害。

人们产生味觉,是自然选择的结果。这个道理,也可以参见2014-5-6的博文《为什么高糖、高脂肪、高蛋白的食品口味好》(链接地址:https://blog.sciencenet.cn/blog-612874-791742.html)因此,氯化钠的味道是纯正的咸,氯化钾则带有苦味,这是人类自然进化的结果。

陆生食草动物,实际上都需要在食物之外另外摄入钠元素,它们往往舔舐土壤,希望在土壤的盐碱中得到一些钠元素。而食肉动物则是在食草动物的体内(肌肉、血液等)得到这些盐分的。从陆生动物得到这些盐分的途径可知,它们得到盐分的过程确实比较艰难。正因为如此,所以,在长期的进化过程中,陆生动物身体的代谢过程中有一整套节约盐分的机制,这种机制也理所当然地遗传给了我们人类。

我们血液中的钠离子在经过肾脏的过滤时,绝大多数都会重新吸收回来。这是与钾离子很不相同的地方。植物生长需要钾,所以大多数植物中都含有较为丰富的钾。这样,食草动物得到钾离子并不困难,多余的钾离子也就容易排出体外。而钠离子是就不是这样的,如果我们在一段时间并不食用钠离子,通过尿液排出的钠离子将降到最低的程度。

也正因为在亿万年的进化过程中,对于陆生动物,氯化钠是稀缺的,才形成了它们(最后包括我们)对咸味的敏感、期盼和爱好。如果我们在一些地方撒一些食盐,很多动物如羊、鹿等都会来舔舐。

千百万年进化的过程,形成了我们身体的节约食盐的机制,但是近代以来我们获得食盐的途经已经非常容易,食盐是非常便宜的调味食品。这样,我国老百姓的盐摄入量大大超过了实际需要的数量。《中国居民膳食指南》推荐的正常成人每人每天食盐摄入量不超过5克,而实际上的摄入量超过了10克。过量的食盐摄入可能引起疾病,这已经得到了广泛的宣传,但是人们似乎不在乎这些科学的宣传。

人吃惯了咸的食品,再吃略淡一点的,会觉得淡而无味。所以,如今饭店、食堂的菜品都很难淡下来。我是一个老人,味觉的退化是不争的事实。但是,我吃了如今市场上很热门的某大众食品店的菜品(包括肉食和蔬菜),都仍然觉得咸得难以入口。营养和卫生部门宣传吃得淡点,而商业却做不到,因为淡了就卖不出去。

我想,很多年轻人成年累月吃这样的大油大盐的食品,身体得病是大概率的事情。我们暂时又改变不了饮食业使用食盐大量超标的现实,所以,我主张年轻的科学和教育工作者,有条件的,不妨自己做菜做饭。作为一种休息的方式,自己做菜还可以调节和愉悦心情,又可以实践科学的饮食方法,动手动脑,有益于健康,何乐而不为之!



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