《我們需要化學》系列科普片第二集：飲食之基
當公眾視線被某些新聞事件所影響，人們對於「化學」越來越敏感。面對公眾疑惑，輿論爭論，公眾對於科學認知的缺失，上海教育電視台聯合中科院上海藥物研究所、中科院上海有機所、中科院上海生命科學研究院、華東理工大學等單位聯合推出《我們需要化學》系列科普片，匯聚多位化學權威、中科院院士，一同為科學正名，為科學發聲！
《我們需要化學》自7月2日起，每天10:50在上海教育電視台播出，科普化工也將同步宣傳，今天推出第二集《飲食之基》。
第二集 飲食之基
這是繁華城市中的又一個夜晚，
流淌的霓虹燈下，
歸人熙攘，行色匆匆，
又一個屬於大家的晚餐時刻到來，
無論身處何方，無論是否豐盛，
飲食總是能帶給人們強烈的滿足感，
千萬年來，人們從自然中獲得食材，
並為之著迷，
進而開始農業生產，
時至今日，越來越多奇妙的加工，
讓我們打破四季的限制，
品嘗著更多的味道。
酒鄉紹興一年一度的冬釀之日，
攪拌，封缸，貯存，發酵，
古往今來，愛酒之人的無限衷情，
都起於這一系列的動作，
無論果品發酵，糧食釀造，還是蒸餾提純，
人類飲酒的歷史，
正是不自覺地利用化學反應的過程。
（洪然中國科學院上海有機化學研究所研究員）
洪然：「釀酒的原材料一般是兩種比較多的，
一種是水果類的，
比如葡萄這些，還有蘋果都可以，
還有一種是我們吃的穀物，
大米，小米，高粱這種，
這個過程是很類似的，
基本上都是從葡萄糖，
通過一些酵母的酶把它切斷成乙醇，
就是我們說的酒精，
按照分子式的角度來說，
六個碳的葡萄糖會分解成兩分子的乙醇，
然後會產生兩分子的二氧化碳，
這個分解乙醇含量的高低會決定酒精度怎麼樣，
它原材料的來源不同的組份，
會導致最終酒品的口感都會不一樣。」
釀造，轉化，
幾千年來，
人類早已開始了利用化學參與飲食的腳步，
酸、甜、苦、咸、鮮
其實，人類對於味覺的感知，
進食的飽腹感，飲酒的快感，
都是源自體內物質化學轉化的過程。
洪然：「比如說我們吃的糖份，
純粹的大米這個東西不能作為營養成分的，
經過各種各樣的酶，
把它分解成葡萄糖，
然後這種葡萄糖再把它分解成小的切塊，
這種分子的話重新組合到人體的各種酶反應裡面去，
然後把我們組裝到人體所需的各個組的成分裡面去，
這個都是一步一步的化學反應轉化過去的。」
通過化學的轉化，獲得自身的滿足，
人類開啟化學與飲食結緣的腳步，
更在科學的進步中，
得到越來越多來自化學的幫助。
四大洋五大洲，
人類繁衍生息的共同主題，
核心就是先要保證充足的糧食供給，
到今天為止，72億人口共享著地球的食物資源，
這無疑壓力巨大，
人類發展的腳步如此迅速，
當城市不斷被興建，耕地越來越少，
需求卻越來越大，
人們很難想像，
在今天的地球上仍然有
近10億人口正在面臨飲食的困境，
人類與飢餓的賽跑從未結束。
（呂龍中國科學院上海有機化學研究所研究員）
呂龍：「現在一般的統計，
全世界大概有15%到20%的人口
是處於飢餓狀態。」
古語有云「民以食為天」，
在曾經漫長的歲月中，
嚴重的饑荒問題阻礙著世界人口的發展，
但是人類並未在困難面前倒下，
因為，化學改變了這一切。
春光明媚，萬物復甦，春耕來臨，
作為農作物的家長，
每一個種植者都非常關心它們的生長問題，
與過去「汗滴禾下土」的場面不同，
現代農業的核心問題，
不再是人手與勞力的充足。
呂龍：「現在農業一定是一個系統過程，
種子的培育技術是其中農業的一個核心技術，
你沒有一個好的種子，
那你不談農業生產。
有了種子以後，你要有合適的土壤，
這個土壤裡面涉及的面也很寬的，
我個人認為我們常見說的比較多的是，
種子、化肥、農藥以及系統管理，
是我們農業生產中的最關鍵的幾個因素。」
「好雨知時節，雷電發莊稼」，
在19世紀以前人類幫助糧食增產的武器十分有限，
靠天吃飯和有限的天然肥料。
幸運的是，人類迎來了化學的誕生和發展，
化學家開始將目光投向了
「雷電發莊稼」的原理研究之中。
呂龍：「雷電發莊稼這是我們古代的一個說法，
什麼意思呢？通過閃電，
閃電是用電極在短時間高壓高電的情況下，
它把空氣當中的氮打了以後，
變成一個氮的元素進入到莊稼中去了。
打了閃電以後，這個地方的氮的含量增加了，
它促進了作物的生長。」
聰明的人類觀察到身邊的神奇轉化，
於是開始垂涎頭頂漂浮的空氣，
那裡面五分之四的成分都是氮氣，
可是人類是否可以成功呢？
合成氨，一個神奇的化學反應式，
也被稱為人類歷史上最重要的反應。
全人類一百五十年的智慧結晶，
超過3位化學家因為研究它獲得諾貝爾獎，
它真正將「天雷」變成了「地肥」。
呂龍：「十八世紀末期到十九世紀，
合成氨是一個最熱門的科學研究，
按現在講這叫戰略，
當時全世界著名的科學家都是撲在了合成氨上。
弗里茨哈伯就是一個有名的科學家，
他就是利用了高壓的方法，
把氫和氮在高壓通過鐵催化劑變成了合成氨。
現在我們的合成氨大概百分之七八十都是用在氮肥上。
現在一般講化肥對農業的增長大概在40%到50%，
這個是非常驚人的，
應該說對保障整個世界的糧食安全
起了非常大的作用。」
受人類照顧的糧食作物迎來了加速生長，
氮、磷，鉀，
百年的化學科研帶來的化肥，
讓人類終於有了對抗飢餓的重要武器，
但是，還有其他的考驗在等待著欣喜的人類。
呂龍：「還有一個農業中最常見的病、蟲，草害，
這三大害，我們有初步的統計，
如果你不使用農藥的話，
大概病蟲草害讓們的糧食減產至少30%。
那你想想看，
我們中國的農業產量糧食產量
降低30%是個什麼概念，
是個非常可怕的事。」
即便有化肥助力，如果不施農藥，
世界糧食產量仍將減產三分之一，
價格接近翻倍。
以中國為例，
使用化學農藥每年挽回的糧食損失就多達5800萬噸。
但是與糧食增產帶來的巨大促進相反，
農藥和化肥正在公眾心目中成為妖魔化。
在「無農藥，無殘留」的說法面前，
我們應該向左走，還是向右走呢？
呂龍：「我覺得要把它的殘留控制在某一個多少範圍內，
這是一個科學的說法。
我們大家不要把綠色食品和糧食安全掛鉤，
或者說和食品安全掛鉤。
食品安全什麼意思就是說一定要讓食品它的有害物質，
這裡面可能有殘留，
這些有害物質符合國家的標準就是糧食安全。」
與之類似，「添加劑」這個名詞，
也正在面臨著社會輿論的考驗。
鹽，在人類歷史上
絕對稱得上是最重要的調味品，
如果沒有鹽 人類世界難以想像。
20世紀，日本人池田菊苗發現了「鮮味」，
並通過生物發酵得到了味精，
與鹽一樣，我們生活中的調味品，
其實都是如今讓很多人談之色變的添加劑。
洪然：「食物鏈裡面一直會存在著食品添加劑，
其實另外一種蔬菜裡面化學物質釋放出來，
讓你原來的菜品鮮味更好，
這個其實也是添加劑，
從這個角度來講，
只是說你的來源不一樣，
但是從分子的水平來講，
它的分子都是一樣的。」
（常雅寧華東理工大學副教授）
常雅寧：「對食品添加劑，
大家可能有一些誤區，
我們國家食品添加劑的法規上
頒布的食品添加劑的種類，
現在是22大類，差不多是6000多種，
但實際上我們常用到的只有2000多種，
這裡面包含的種類其實很多，
就比如我們日常用的一些香辛料
也是屬於食品添加劑。」
在化學質檢室中，
檢測人員正對這些現代食品進行成分檢測，
與配料表一致，
這些飲料和食品中含有這些添加劑，
但是，這真的可怕嗎？
常雅寧：「在我們的食品添加劑行當里有一句話叫
『沒有食品添加劑，就沒有現代食品工業』，
飲料裡面的添加劑，
有一些是為了調味，
還有一些是為了飲料保存的，
應該講這些飲料，
如果是在食品添加劑的
安全範圍里都沒有問題的。
食品添加劑在它的研發過程裡面，
有一個法規規定，
我們會規定一個ADI的值，
人有副反應的最小的用量，
但我們食品添加劑里規定，
只能用這個ADI的1%作為你這個品種的上限。
反過來也就講你一天大概
要吃100種以上的添加劑，
而且是達到最大量才有可能超出安全範圍，
一般我們食品添加劑裡面
每天的總和是不會達到的，
大家還是可以比較安心的去食用。」
添加劑，被譽為現代食品工業的靈魂，
遠到太空食品製造，近到生活調味品，
正是化學發酵和提取技術的不斷進步，
才有了今天便捷又豐富美味的世界。
那麼添加劑為何成為了人們的恐懼呢？
常雅寧：「所曝光的關於
食品添加劑的食品安全事件，
絕大部分都是由於一些非法添加劑所引起的，
隨著我們現在《食品安全法》的頒布和實施，
這些現象越來越杜絕在源頭，
使大家能夠更加放心的食用到安全食品。」
從遠古到現代，
一切飲食的來源本身都引起於化學反應，
天然發酵，人工合成，
而正是得益於對化學越來越深入的研究，
才讓人類掌握了進步的魔力，
可以不斷滿足我們的生存需求，
進而進步到味蕾的滿足。
化學，
築就了人類生存的飲食之基，
並還將在未來人類的歲月中，
不斷繼續下去！
本期名家介紹
洪然
中國科學院上海有機化學研究所 研究員
出生於1975年10月，上海有機化學研究所「百人計劃」項目研究員，課題組長。主要研究方向包括：天然產物(仿生)全合成和酶模擬物的設計以及在不對稱催化反應中的應用；天然產物的(仿生)全合成；基於「陽離子-π電子相互作用」概念的催化劑的設計；酶類似物的設計、合成和應用。
呂龍
中國科學院上海有機化學研究所 研究員
1964年12月出生於江蘇省南京市，目前任中國科學院上海有機化學研究所研究員，國家精細化工產業技術創新戰略聯盟專家委員會副主任，博士生導師，副所長。主要研究領域包括：環境友好的新農藥創製研究；含氟功能材料的研究和開發，如含氟質子交換膜、高性能氟橡膠、聚全氟苯等；有機氟化學反應研究：新型含氟砌塊的合成、反應和應用研究。
常雅寧
華東理工大學 副教授
1969年生於上海，華東理工大學生物工程學院副教授，食品科學專業碩士生導師。國家級精品課程「酶工程」的主要完成者，上海市化工區理工類教學獎。主要研究領域包括：動物血液的資源化利用，食品添加劑的研製（色素領域），固體廢棄物的資源化利用。曾參與國家二類新葯的研製。
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