《我们需要化学》系列科普片第二集：饮食之基

当公众视线被某些新闻事件所影响，人们对于“化学”越来越敏感。面对公众疑惑，舆论争论，公众对于科学认知的缺失，上海教育电视台联合中科院上海药物研究所、中科院上海有机所、中科院上海生命科学研究院、华东理工大学等单位联合推出《我们需要化学》系列科普片，汇聚多位化学权威、中科院院士，一同为科学正名，为科学发声！

《我们需要化学》自7月2日起，每天10:50在上海教育电视台播出，科普化工也将同步宣传，今天推出第二集《饮食之基》。

第二集 饮食之基

<时长15min，请在wifi下观看，五星推荐>

这是繁华城市中的又一个夜晚，

流淌的霓虹灯下，

归人熙攘，行色匆匆，

又一个属于大家的晚餐时刻到来，

无论身处何方，无论是否丰盛，

饮食总是能带给人们强烈的满足感，

千万年来，人们从自然中获得食材，

并为之着迷，

进而开始农业生产，

时至今日，越来越多奇妙的加工，

让我们打破四季的限制，

品尝着更多的味道。

酒乡绍兴一年一度的冬酿之日，

搅拌，封缸，贮存，发酵，

古往今来，爱酒之人的无限衷情，

都起于这一系列的动作，

无论果品发酵，粮食酿造，还是蒸馏提纯，

人类饮酒的历史，

正是不自觉地利用化学反应的过程。

（洪然 中国科学院上海有机化学研究所研究员）

洪然：“酿酒的原材料一般是两种比较多的，

一种是水果类的，

比如葡萄这些，还有苹果都可以，

还有一种是我们吃的谷物，

大米，小米，高粱这种，

这个过程是很类似的，

基本上都是从葡萄糖，

通过一些酵母的酶把它切断成乙醇，

就是我们说的酒精，

按照分子式的角度来说，

六个碳的葡萄糖会分解成两分子的乙醇，

然后会产生两分子的二氧化碳，

这个分解乙醇含量的高低会决定酒精度怎么样，

它原材料的来源不同的组份，

会导致最终酒品的口感都会不一样。”

酿造，转化，

几千年来，

人类早已开始了利用化学参与饮食的脚步，

酸、甜、苦、咸、鲜

其实，人类对于味觉的感知，

进食的饱腹感，饮酒的快感，

都是源自体内物质化学转化的过程。

洪然：“比如说我们吃的糖份，

纯粹的大米这个东西不能作为营养成分的，

经过各种各样的酶，

把它分解成葡萄糖，

然后这种葡萄糖再把它分解成小的切块，

这种分子的话重新组合到人体的各种酶反应里面去，

然后把我们组装到人体所需的各个组的成分里面去，

这个都是一步一步的化学反应转化过去的。”

通过化学的转化，获得自身的满足，

人类开启化学与饮食结缘的脚步，

更在科学的进步中，

得到越来越多来自化学的帮助。

四大洋五大洲，

人类繁衍生息的共同主题，

核心就是先要保证充足的粮食供给，

到今天为止，72亿人口共享着地球的食物资源，

这无疑压力巨大，

人类发展的脚步如此迅速，

当城市不断被兴建，耕地越来越少，

需求却越来越大，

人们很难想象，

在今天的地球上仍然有

近10亿人口正在面临饮食的困境，

人类与饥饿的赛跑从未结束。

（吕龙 中国科学院上海有机化学研究所研究员）

吕龙：“现在一般的统计，

全世界大概有15%到20%的人口

是处于饥饿状态。”

古语有云“民以食为天”，

在曾经漫长的岁月中，

严重的饥荒问题阻碍着世界人口的发展，

但是人类并未在困难面前倒下，

因为，化学改变了这一切。

春光明媚，万物复苏，春耕来临，

作为农作物的家长，

每一个种植者都非常关心它们的生长问题，

与过去“汗滴禾下土”的场面不同，

现代农业的核心问题，

不再是人手与劳力的充足。

吕龙：“现在农业一定是一个系统过程，

种子的培育技术是其中农业的一个核心技术，

你没有一个好的种子，

那你不谈农业生产。

有了种子以后，你要有合适的土壤，

这个土壤里面涉及的面也很宽的，

我个人认为我们常见说的比较多的是，

种子、化肥、农药以及系统管理，

是我们农业生产中的最关键的几个因素。”

“好雨知时节，雷电发庄稼”，

在19世纪以前人类帮助粮食增产的武器十分有限，

靠天吃饭和有限的天然肥料。

幸运的是，人类迎来了化学的诞生和发展，

化学家开始将目光投向了

“雷电发庄稼”的原理研究之中。

吕龙：“雷电发庄稼这是我们古代的一个说法，

什么意思呢？通过闪电，

闪电是用电极在短时间高压高电的情况下，

它把空气当中的氮打了以后，

变成一个氮的元素进入到庄稼中去了。

打了闪电以后，这个地方的氮的含量增加了，

它促进了作物的生长。”

聪明的人类观察到身边的神奇转化，

于是开始垂涎头顶漂浮的空气，

那里面五分之四的成分都是氮气，

可是人类是否可以成功呢？

合成氨，一个神奇的化学反应式，

也被称为人类历史上最重要的反应。

全人类一百五十年的智慧结晶，

超过3位化学家因为研究它获得诺贝尔奖，

它真正将“天雷”变成了“地肥”。

吕龙：“十八世纪末期到十九世纪，

合成氨是一个最热门的科学研究，

按现在讲这叫战略，

当时全世界著名的科学家都是扑在了合成氨上。

弗里茨哈伯就是一个有名的科学家，

他就是利用了高压的方法，

把氢和氮在高压通过铁催化剂变成了合成氨。

现在我们的合成氨大概百分之七八十都是用在氮肥上。

现在一般讲化肥对农业的增长大概在40%到50%，

这个是非常惊人的，

应该说对保障整个世界的粮食安全

起了非常大的作用。”

受人类照顾的粮食作物迎来了加速生长，

氮、磷，钾，

百年的化学科研带来的化肥，

让人类终于有了对抗饥饿的重要武器，

但是，还有其他的考验在等待着欣喜的人类。

吕龙：“还有一个农业中最常见的病、虫，草害，

这三大害，我们有初步的统计，

如果你不使用农药的话，

大概病虫草害让们的粮食减产至少30%。

那你想想看，

我们中国的农业产量粮食产量

降低30%是个什么概念，

是个非常可怕的事。”

即便有化肥助力，如果不施农药，

世界粮食产量仍将减产三分之一，

价格接近翻倍。

以中国为例，

使用化学农药每年挽回的粮食损失就多达5800万吨。

但是与粮食增产带来的巨大促进相反，

农药和化肥正在公众心目中成为妖魔化。

在“无农药，无残留”的说法面前，

我们应该向左走，还是向右走呢？

吕龙：“我觉得要把它的残留控制在某一个多少范围内，

这是一个科学的说法。

我们大家不要把绿色食品和粮食安全挂钩，

或者说和食品安全挂钩。

食品安全什么意思就是说一定要让食品它的有害物质，

这里面可能有残留，

这些有害物质符合国家的标准就是粮食安全。”

与之类似，“添加剂”这个名词，

也正在面临着社会舆论的考验。

盐，在人类历史上

绝对称得上是最重要的调味品，

如果没有盐 人类世界难以想象。

20世纪，日本人池田菊苗发现了“鲜味”，

并通过生物发酵得到了味精，

与盐一样，我们生活中的调味品，

其实都是如今让很多人谈之色变的添加剂。

洪然：“食物链里面一直会存在着食品添加剂，

其实另外一种蔬菜里面化学物质释放出来，

让你原来的菜品鲜味更好，

这个其实也是添加剂，

从这个角度来讲，

只是说你的来源不一样，

但是从分子的水平来讲，

它的分子都是一样的。”

（常雅宁 华东理工大学副教授）

常雅宁：“对食品添加剂，

大家可能有一些误区，

我们国家食品添加剂的法规上

颁布的食品添加剂的种类，

现在是22大类，差不多是6000多种，

但实际上我们常用到的只有2000多种，

这里面包含的种类其实很多，

就比如我们日常用的一些香辛料

也是属于食品添加剂。”

在化学质检室中，

检测人员正对这些现代食品进行成分检测，

与配料表一致，

这些饮料和食品中含有这些添加剂，

但是，这真的可怕吗？

常雅宁：“在我们的食品添加剂行当里有一句话叫

‘没有食品添加剂，就没有现代食品工业’，

饮料里面的添加剂，

有一些是为了调味，

还有一些是为了饮料保存的，

应该讲这些饮料，

如果是在食品添加剂的

安全范围里都没有问题的。

食品添加剂在它的研发过程里面，

有一个法规规定，

我们会规定一个ADI的值，

人有副反应的最小的用量，

但我们食品添加剂里规定，

只能用这个ADI的1%作为你这个品种的上限。

反过来也就讲你一天大概

要吃100种以上的添加剂，

而且是达到最大量才有可能超出安全范围，

一般我们食品添加剂里面

每天的总和是不会达到的，

大家还是可以比较安心的去食用。”

添加剂，被誉为现代食品工业的灵魂，

远到太空食品制造，近到生活调味品，

正是化学发酵和提取技术的不断进步，

才有了今天便捷又丰富美味的世界。

那么添加剂为何成为了人们的恐惧呢？

常雅宁：“所曝光的关于

食品添加剂的食品安全事件，

绝大部分都是由于一些非法添加剂所引起的，

随着我们现在《食品安全法》的颁布和实施，

这些现象越来越杜绝在源头，

使大家能够更加放心的食用到安全食品。”

从远古到现代，

一切饮食的来源本身都引起于化学反应，

天然发酵，人工合成，

而正是得益于对化学越来越深入的研究，

才让人类掌握了进步的魔力，

可以不断满足我们的生存需求，

进而进步到味蕾的满足。

化学，

筑就了人类生存的饮食之基，

并还将在未来人类的岁月中，

不断继续下去！

本期名家介绍

洪然

中国科学院上海有机化学研究所 研究员

出生于1975年10月，上海有机化学研究所“百人计划”项目研究员，课题组长。主要研究方向包括：天然产物(仿生)全合成和酶模拟物的设计以及在不对称催化反应中的应用；天然产物的(仿生)全合成；基于“阳离子-π电子相互作用”概念的催化剂的设计；酶类似物的设计、合成和应用。

吕龙

中国科学院上海有机化学研究所 研究员

1964年12月出生于江苏省南京市，目前任中国科学院上海有机化学研究所研究员，国家精细化工产业技术创新战略联盟专家委员会副主任，博士生导师，副所长。主要研究领域包括：环境友好的新农药创制研究；含氟功能材料的研究和开发，如含氟质子交换膜、高性能氟橡胶、聚全氟苯等；有机氟化学反应研究：新型含氟砌块的合成、反应和应用研究。

常雅宁

华东理工大学 副教授

1969年生于上海，华东理工大学生物工程学院副教授，食品科学专业硕士生导师。国家级精品课程“酶工程”的主要完成者，上海市化工区理工类教学奖。主要研究领域包括：动物血液的资源化利用，食品添加剂的研制（色素领域），固体废弃物的资源化利用。曾参与国家二类新药的研制。

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