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上一篇文章回顾：第8章 化学是美好生活的创建者（1）
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疗疾病的药物，先是取自天然的动植物和一些矿物，以后逐渐发展人工合成新药取而代之。
在利用天然药物治病救人、保护人们身体健康的过程中，要求得到疗效显著、价廉物美的药物。从炼丹求长生不老药，到尝百草、治百病，人类对药物积累了丰富经验。在此过程中，为化学学科的建立和发展奠定了基础。同时，化学的发展又使天然药物化学的研究不断取得新的成果。当今，天然药物化学的研究可归纳为下列四个方面的内容：（1）阐明药用生物的有效成分，获得具有新结构的化合物或具有生物活性的单体，研究提取分离、结构鉴定、测定活性。（2）对稀少难得的活性化合物及其前体进行半合成及生物转化研究。（3）以天然活性化合物为先导物，合成一系列结构类似物，研究其构效关系，获得高效低毒的创新药物。（4）以化学原理审视药物配方，分析药物在不同环境条件下的变化，发现其科学性，去除盲目性，将药物配方提高到新水平。
我国是一个具有五千多年悠久历史的文明古国，是世界上文明发达最早的国家之一。伴随着社会的发展，一代接一代地繁衍生息，和医药紧密相联，不断地积累医药学知识。许多医药的典籍，就是广大医药工作者的实践经验和朴素认识的总结，其中包含着丰富的化学内容。《黄帝内经》是公元前3世纪战国时期流传于世的医书，其中共收录162篇古代医学论文。主要论述阴阳、五行的理论体系，不独为医学之宗，亦为人们日常饮食起居的大法。它总结出五味滋育人体、十二器官各司其职、顺四时而适寒暑等理论，这些无不与每个人的养生密切相关，也对人们的行为与思维起着解惑、启迪的作用。
《神农本草经》是东汉时期（1世纪）归纳出版的药学专著。后来人们常谈到神农尝百草，神农通过亲自品尝，了解各种药物的性质。《伤寒杂病论》为汉代“中国医圣”张仲景（2—3世纪初）所著。他系统地提出辨证施治的原理。《千金方》是《备急千金要方》和《千金翼方》的合称，是药王孙思邈（约581—682）所著。据记载药王活了102岁，70岁时撰成《备急千金要方》30卷，以“人命至重，有贵千金，一方济之，德逾于此”，故书以“千金”为名。后经三十年努力，又撰成《千金翼方》30卷，以与《备急千金要方》成“羽翼之交飞”。该书对隋朝以前包括唐初的医药学发展作了较系统而全面的总结整理。
《本草纲目》是明代李时珍（1518—1593）编著的巨著，完成于公元1578年。全书共52卷，约190万字，收录药物1892种，方剂计110960个，附有药物形态图1160幅。李时珍在药物学上对前人工作“剪繁去复，绳谬补遗，析族区类，振纲分目”，通过文献考证和实际考察两大途径加以整理。在收载的1892种药物中，1518种是对前人工作剪繁去复后所得，另374种药物是他新增。该书是中国传统医药学的总结性典籍，堪称药物化学的经典大全。《本草纲目》发表至今有540多年。在此期间世界科学得到极大的发展，特别是化学科学的发展使人们对自然界物质本质的认识有了质的飞越。先哲们通过亲自实践，尝百草、治百病，对药物积累了丰富经验，后人除继续用它指导治病救人外，还需在它们的基础上按新的认识和新的规律，不断深入对其本质的认识和理解，不断地将它发扬光大，使之更有效地发挥药物的作用。
我国古代的医药书中已有柳树叶治病的记载。《本草纲目》记载着柳树叶具有清热、败火和解毒的作用。有的地方还在春天摘柳树嫩叶做成凉拌菜食用。19世纪70年代，希腊化学家从柳树皮中分离出水杨酸（A），制出水杨酸钠（B），证明它具有退热、止痛和消炎作用，它是柳树皮（或叶）能治病的有效成分。![]()
1897年，在拜耳公司工作的德国化学家费利克斯·霍夫曼鉴于水杨酸钠味道较苦，加以改造，制出纯净的乙酰水杨酸（C），学名为2-乙酰氧基苯甲酸，它是水杨酸的衍生物，药名为阿司匹林（aspirin）。![]()
由于阿司匹林化学成分简单、结构清楚、性质稳定、合成的原料易得、操作方便，是一种比较容易大批量生产的药物。临床用于治疗常见的头痛、脑热、发烧、发炎等疾病，具有经济、有效、服用简单等优点，成为医药中的常用药。药理学家和医生不断地探讨研究阿司匹林的性能和治疗其他疾病的功效，发现阿司匹林还具有阻止血液中血小板粘连的作用，具有防止血液黏稠，预防血栓形成，降低心肌梗塞、中风和脑梗等危险疾病发病率的功效。
阿司匹林能阻止前列腺肿胀的发展，降低前列腺癌的发病概率。1982年英国人约翰·文（John Vane）因这项研究而分享诺贝尔生理学或医学奖。20世纪末，药物化学家以简化的合成方法，减少合成过程所消耗的溶剂，减少副产品，更符合绿色化学的反应条件，研制出布洛芬，如下式所示：![]()
布洛芬比阿司匹林具有更高的抗炎性，是一种更好的止痛药和抗热药。由这个实例可见，药物化学的发展是无限的。现今疟疾仍是世界上的主要传染病之一，尤其是在非洲等热带地区，发病率较高。据世界卫生组织在20世纪90年代统计，世界上每年约有1.6亿人感染疟疾，导致近百万人死亡。传统的治疗疟疾药物奎宁、氯奎等易产生耐受性。青蒿是一种菊科植物，又称黄花蒿。在中药中，以青蒿治疗发热、疟疾等已经有上千年历史。20世纪70年代，我国科学家从中药黄花蒿中分离得到有效成分青蒿素（artemisnin），并且通过晶体的X射线衍射法测定了它的主体结构，如图8.3.1（a）所示。它是一个具有过氧桥的倍半萜内酯，是结构新颖的抗疟疾药物。在此结构中，过氧桥是抗疟活性必需的基团，若失去过氧桥，抗疟活性完全消失。
青蒿素的水溶性和脂溶性都较差，吸收不好，生物利用度较低，治疗复发率较高。从青蒿素的结构来看，从简单的化学试剂通过化学全合成，难度很大。只能从青蒿得到的提取物出发，在不破坏过氧桥的条件下，进行化学改性。若将结构中的[插图]基团通过还原作用，变为[插图]基团，所得结构如图8.3.1（b）所示，则抗疟活性优于青蒿素。若改为蒿甲醚[插图]，所得结构如图8.3.1（c）所示，若改为蒿乙醚[插图]，如图8.3.1（d）所示。蒿甲醚和蒿乙醚的水溶性和脂溶性都优于青蒿素，治疟活性优于青蒿素数倍。现在蒿甲醚已在世界上多个国家上市销售，用于治疗恶性疟疾。![]()
图8.3.1 青蒿素及其衍生物的结构
（a）青蒿素，（b）羟基蒿素，（c）蒿甲醚，（d）蒿乙醚
将蒿甲醚和苯芴醇配制形成的复方蒿甲醚，是一种高效的抗疟疾复方药物，它对疟疾的治愈率高达95％，甚至在多种药物产生了抗药性的地区也有很好的疗效，它惠及千万疟疾患者，被国际上认为是近半个多世纪人类治疗疟疾的最大进步。2015年，我国科学家屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖，表彰她用青蒿素治疗疟疾的原创思想和她领导的研究集体对青蒿素有效成分的提取和化学改性所取得的巨大成绩。这个奖项的颁发也进一步激励我国化学家对中药化学研究的积极性。青蒿素治疗疟疾，在我国有悠久的历史。在20世纪七八十年代，为了帮助非洲朋友，治病救人，我国有许多化学家参加青蒿素的研究，最后得诺贝尔奖的是代表人物屠呦呦。有人开玩笑说，这是诺贝尔奖的评奖委员们阅读中国古典诗词的启发。《诗经》中有诗句：“呦呦鹿鸣，食野之蒿。”（见《诗经》卷四，“小雅”）句中的蒿指的就是青蒿。
中药的品种有2000多种，有的成分较简单，化学家已对它的结构和性质有了详细的了解。例如，用作药物的生石膏是一种矿石，成分是二水合硫酸钙（CaSO4·2H2O），它微溶于水，在沸水中的饱和溶解度为0.1619 g/100 g H2O，溶液中以钙离子（Ca2＋）和硫酸根离子（![]()
）存在。未溶部分仍以纯的结晶体状态沉淀在药液底部。2010年1月至2月间，笔者在观看BTV科教频道《养生堂》栏目播放中医药治病养生有关石膏的节目后，记录了几位现场观众的讨论情况：
主讲大夫甲（1月20日） 我们治咳喘病的药方是“麻杏石甘汤”，即由麻黄、杏仁、石膏和炙甘草四味药配制而成，麻黄和石膏配伍可以增强药效。石膏药性辛寒，可根据病情适当增加石膏用量。有一个病例，开始时一付药用10克石膏，后来一付药增加到30克，病人服后取得了较好疗效。
主讲大夫乙（1月21日） 治疗胃病的“白虎汤”是由石膏、知母、甘草和粳米四味药组成，其中石膏和知母是主要药物。一付药中，石膏和知母用量分别为30克和25克，可根据病情适当增加石膏用量。以前有位名医将石膏加到60克，后来在一付药中将石膏加大到250克，治好了疾病。
主讲大夫丙（2月26日） 早年名医张锡纯用生石膏治实热，富有经验。他为他女儿的发烧用生石膏煎水服用治疗：第一次用石膏1两（30克），第二次将石膏加量至2两（60克），第三次将石膏加量至3两（90克）。三天治愈。我（大夫丙）近期对感冒发烧达38℃的病人，开了一配方：生石膏2两（60克），粳米2.5两，用水3碗煮至米熟，取其汤趁热喝下，发汗，疗效很好。生石膏和粳米共煮是将石膏内部治病的精华煮出，药渣已无效了。
在听讲过程中和听讲以后，几位观众纷纷发表各自见解：观众A 石膏在水中是微溶性的，用500克水煎药，1克石膏在沸腾的药液中是溶解不完的。一付药中石膏用量为1克，或10克，或30克，或250克不会有差别。大夫多次增加石膏用量取得较好疗效，只是一种偶然的结果，不是增加石膏用量所致，主讲大夫推荐的治疗方法是盲目的。
观众B 中药的配伍作用表现在药物在沸水中煎煮时，相互出现一些化学效应和表面吸附等作用。石膏量大，药液中悬浮的石膏颗粒多，饮入胃中的石膏数量就多。实践的经验是十分宝贵的，不能单从饱和溶解度原理去分析药物的疗效。
观众C 在药方中，石膏颗粒的大小并没有规定，通常药店里出售的石膏颗粒都较大，如果将石膏磨细成粉，1克石膏粉的表面积和悬浮的石膏比30克大粒石膏还要多，是不是不添量只磨细就可以有高疗效？
观众D 主讲大夫还说到有位患者在加大石膏用量时，药渣中石膏依然很多，他怕石膏没有充分发挥作用，请教大夫是否可以将药渣磨细，混入馒头中吃进胃里提高药效。大夫说：“煎中药煎两次就可以了，一般第三次煎药的汤液已经很清淡，没有作用了。”
这里存在三个问题：第一，根据文献资料，人们不要过量服用石膏。将石膏磨细，是否更容易将“精华”煎出；反之，磨细的石膏在药液中形成悬浮颗粒较多，咽入胃中，在酸性胃液作用下，石膏溶解度加大，胃液中钙离子的浓度加大，容易引致胆结石和肾结石。第二，究竟药渣中的石膏和煎煮前的石膏是否有差异？煎药过程真的把石膏的“精华”煎出？这“精华”是什么？石膏是天然的矿石，经历地质年代的风霜雨雪的洗礼，还能保住“精华”？第三，在中药治病的研究中，若不重视化学科学所取得的成果，认为石膏在水中煎煮后，石膏中的“精华”就没有了，这种盲目性与用“燃素说”解释燃烧现象的错误是相似的。
在《中国：医学文化博览》书中有一篇文章：“清热泻火的矿物药石膏”。文中将石膏（CaSO4·2H2O）的化学性质和治病的机理结合，摘录一段如下：“石膏是一味清热泻火药，作为矿物的石膏怎么会起到清热泻火的作用呢，……石膏是二水合硫酸钙，微溶于水，但内服进入胃部，在胃酸作用下，一部分转化为氯化钙，变成可溶性钙盐，……溶于水的物质才能随着血液的流动，输送到肌体的各个部位，参与肌体的生理功能。当肌体内的钙离子遇到肌体代谢，或是致病微生物在肌体内产生的有机酸类，就会使其变为不溶性钙盐，失去毒性。一般高烧病人，大多发生代谢性酸中毒，如果服用石膏汤，石膏不仅中和了引起中毒的有机酸，而且它跟致病微生物内的氨基酸作用，使其失去营养而被抑制。虽然石膏不是抗生素，可它起到了抗生素抑制致病微生物繁殖发展的作用——不是抗生素胜似抗生素，而且作用广谱，对一切致病微生物都有效，且不发生耐药性，无副作用；虽然石膏不是退烧药，可它中和了毒素而使肌体退烧，起到了解热药的作用。”
化学是什么？化学是一门基础科学，它和医学等其他学科一起，将祖先遗留给我们的珍贵的治病经验和方法进行研究，了解其本质，使中医药的治疗水平提高到一个新的高度，而不是简单盲目地对某一味药加以增减。
前几年，笔者查阅新出版的多本中草药药典、图典、图鉴，它们印刷精美、色彩鲜丽，其中关于石膏的描述，只停留在外形上：“石膏呈纤维状结晶聚合体，长块状或不规则块状。”没有一本药典介绍关于它的化学科学知识，如饱和溶解度数据等，总体内容和几百年前的药典相比，没有质的变化，没有体现出中医药随着科学的发展而更新提高。希望药物化学家重视这个问题。
医药水平的提高，延长了人的寿命。据统计，世界人口的平均寿命在20世纪初为45岁，到世纪末增长到65岁。在美国，1900年人口的平均寿命为49岁，而2000年达到79岁。医生医疗水平的提高和药物化学家合成的药物为延长人的寿命作出了重大贡献。医生治病的第一步是正确地诊断病人患了什么病。中医在几千年的治病救人实践中积累了望闻问切的宝贵经验。随着化学科学的发展，化学分析不仅在提高中医治病效果上起良好作用，而且在现代医学诊治疾病过程中，更是处处离不开，医生必须要有深厚的化学知识。血液等体液和尿液等排泄物的化验是不可缺少的诊断疾病的方法。利用氢原子的核磁共振成像技术得到人脑断层图像，显示出脑中病变的性质和部位，指导医生进行手术。利用四环素检查诊断萎缩性胃炎和胃癌，是将分析化学方法应用于医学的很好实例。四环素是在紫外线照射下能发射荧光的有机分子，它能与铜离子形成络（配）合物，这种络（配）合物不为人体吸收，不能进入血液。胃癌和胃炎患者，其胃液中铜离子比正常人多，血液中四环素含量明显地低于正常人。化验时让病人空腹口服几片四环素，经过一些时间，从病人耳朵或其他部位抽一滴血，用紫外线照射，从四环素所发荧光的强弱就可知道四环素的含量，即可判断是否有胃病。
好医要有好药。在20世纪通过化学合成创制的数千种药物中，最有影响和代表性的药物当首推磺胺类药和青霉素类药。
在20世纪30年代以前，一些细菌性传染病严重地危害人类健康，可怕的瘟疫常常造成大量人口死亡。1935年，化学家合成出对氨基苯磺酰胺（SN）抗菌药物，有效地医治好许多细菌感染的疾病。到1945年，药物化学家合成、筛选过的磺胺类化合物达数千种，应用于临床的有磺胺嘧啶（SD）、磺胺甲基嘧啶（SM1）和磺胺噻唑（ST）等，其中SD在预防和治疗流行性脑膜炎方面有突出作用，至今仍在使用。目前，常用的磺胺药为磺胺甲噁唑（SMZ），它是1962年首次合成的。磺胺类化合物的化学结构式如下所示：![]()
青霉素用于治疗伤口感染具有神奇功效，在第二次世界大战中拯救了大批伤员，创造了医学奇迹。有人评价说：原子弹是第二次世界大战中杀伤力最强的武器，青霉素是从战场上拯救生命最多的药物。原子弹、青霉素和雷达并列为第二次世界大战期间的三大科学发明。青霉素的化学结构式如下所示：![]()
迄今，化学家通过以天然抗生素为原料进行化学修饰等方法得到青霉素类化合物达上千种，拯救了数以千万计的生命。但是随着青霉素的大规模使用，越来越多的细菌对它产生了耐药性，使得一些传染病又重新开始威胁人类的生命。解决耐药性问题要依靠创制新药物，使药物更新换代。人类与疾病的斗争任重而道远。
据统计，近30年来市场上出现完全的新药数量不多，平均一年50个左右，由我国药物化学家创造的新药寥寥无几。新药品种少的原因主要是人们对药物的要求越来越高，新药必须满足有效、无副作用和质量可靠三个条件。新药的质量和疗效必须比老药更好，才能在市场上站住脚。
在前面几个小节中提到中草药在我国已有几千年的历史，积累了极为丰富的宝贵资料，但是限于当时的科学技术水平，并不能说明它们的化学成分，在医治疾病中起什么样的化学反应。中药中化学成分极为复杂，究竟是哪些起主要作用，哪些起辅助作用，又有哪些成分不利于治病，应当设法除去？现在药物化学的认识水平和先进的化学分析仪器，已经到达能够深入认识中药的成分和治病机理，并从中制出新药。
第一，对医疗中各个科室所治疾病的常用中药进行筛选，取最常用而又有显著医疗效果的几种中药，像研究青蒿、柳树叶、银杏叶等药物一样，深入地了解它的成分并能进一步加以改造，成为能立足于世界的良药。第二，开拓创新，研究中药的特效性，例如陈竺院士发现砒霜可以治疗白血病，将“毒药”变成“良药”。还应更深入一步了解它的机理，回答这味无机化合物中药能和病菌所起的化学和生理反应。第三，复方药物在我国极为盛行，由于中药成分极为复杂，那些治病的成分常常和不治病甚至起反作用的成分并存。选择一些复方药物进行研究，阐明哪一些起主要作用，哪一些起辅助作用。不要像广告宣传××药酒加了65种中药，可强身健体。现代的化学已进入很高水平，65种中药能溶于酒精溶液的成分估计有几百种，它们对人体有的起促进健康增强抗病能力的作用，有的可能相反。若能对“复方药物”和“复方饮料”进行化学分析，深入研究，才能打开市场销路，并长远地站住脚，造福人民。
人体由化学元素组成。各种元素在人体中的含量不完全相同，同一个人也因年龄不同、饮食不同和其他生活条件不同而有差异。根据人的生理和化学成分的分析、统计，平均而言，有11种对成人是常量必需元素，它们是氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁。它们占人体体重的百分数和在人体组织中的分布列于表8.4.1中。表8.4.1 人体必需的常量元素
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人体必需的微量元素有18种，这里所指微量是指在人体中含量低于0.01％（有报道，Si稍高，约0.025％），它们是硅、铁、氟、锌、铜、钒、锡、硒、锰、碘、镍、钼、锶、砷、溴、硼、铬、钴。它们在人体内起着重要的作用。例如铁在体内参加血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素及一些酶的合成，参与呼吸及生物氧化过程，帮助体内氧的运输。铁在人体中的分布较广，以肝和脾含量最高，其次为肾、心和脑。锌参与很多金属酶、RNA和DNA等的合成，锌和胰岛素活性有关，锌促进性器官发育、维持正常的性功能，促进创伤愈合和组织再生。硒是很强的抗氧化剂，参与辅酶A和辅酶Q的合成，硒可以保护眼睛使视力敏锐，硒还可抑制癌症的发生和发展。锰是许多酶的重要活化剂，增强许多代谢反应，促进生长发育，增强内分泌功能，调节神经应激能力。钴是维生素B12的组成成分，对刺激红细胞生成有重要作用。据研究，上述这些元素是维持人体正常的生理活动所必需，但切记，不是说它们含量越多越好。
非必需元素有铷、铝、钡、钛、铌、锆等，其中铝、钛和钡等在自然界分布甚广，在人们的生活过程中会进入人体。例如明矾的成分是KAl（SO4）2·12H2O，明矾常用来澄清饮用水，炸油条加少许明矾会更酥脆；日常生活用铝质炊具，铝在人体中的生理作用以及允许的适量范围有待生物化学家精确的研究。有毒元素即对人体健康有害的元素，包括镉、汞、铅、铋、锑、铍等6种。对这些元素要尽量避免吸入人体。
化学家在了解人体中所含的各类化学元素时，不要只停留在元素的品种和含量上，还要了解这些元素在人体中所起的功能，过多或过少会有什么样的害处，要了解这些元素以什么样的化合物通过什么途径进入人体，在人体中会起什么样的化学变化等情况。例如，C和O都是人体必需的最大量的元素，从表8.4.1可知，它们共占人体重量的82.3％，人们的饮食、呼吸和排泄就有大量的C和O进出人体，其中CO2在人体的生理活动中占有极重要的地位。但是若空气中含有CO，被吸入体内，CO分子就会和血红素中的Fe结合成![]()
结构，阻止它再和氧气结合成![]()
的结构，血液失去了载氧功能，人体就会因煤气中毒而死亡。又如，汞是有毒元素，可是牙科医生常用汞齐合金补牙，直接将有毒元素放到嘴里，长期和它相处未见中毒。汞的毒性表现在汞蒸气，当它经呼吸道进入人体，会经过血液到达脑部，损害脑组织；汞的化合物甲基汞（Hg—CH3）、二甲基汞（H3C—Hg—CH3）和乙基汞（Hg—C2H5）等有机汞都是剧毒物质，可经皮肤、消化道和呼吸道进入体内，破坏脑、肝和肾等器官的功能，要切实地防止这类化合物的中毒。汞齐合金不会产生汞蒸气，不会渗出进入血液，也不会转化为烷基汞，所以是无毒的、安全的。
碘缺乏症是人类生存的自然环境缺少碘而引起的世界性疾病。据世界卫生组织（WHO）估计，全世界有118个国家受到碘缺乏症的危害，约有15亿多人生活在缺碘的环境中。因碘缺乏而造成的疾病主要是甲状腺增生肿大，即大脖子病和智能发育出现障碍，形成智力低下的疾病。
通过化学对人体生理活动和化学成分的研究，已知正常成人体内碘的含量约在15～25毫克之间，其中70％～80％存在于甲状腺。甲状腺中碘浓度比血浆中高约25倍。人体中的碘主要是通过甲状腺素参与全身一系列的生理活动，它涉及人体生物氧化、水盐代谢、维生素吸收和利用、神经系统发育等100多种酶的活力，对促进新陈代谢、蛋白质合成、调节能量转换和加速生长发育等起着关键作用，维持人体的正常生命活动的需要。碘是人体必需的微量元素。
通过化学研究了解碘主要不是以离子形式（I-）起生化作用，而是和其他元素组成甲状腺素参与生理活动。甲状腺素有两种：
T4：四碘甲腺原氨酸
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T3：三碘甲腺原氨酸
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从上述分析得知，生活在缺碘地区的人，要设法加碘，现在主要用加碘盐的方式防治。但是摄入碘过量会引起甲亢、甲状腺结节和甲状腺肿瘤，所以碘盐的推广也要有针对性。
在食盐（NaCl）中加碘，通常不是加碘化钠（NaI），而是加人体更容易吸收的碘酸钾（KIO3）。加碘的数量是使每千克食盐中达到含碘40～50毫克之间。正常人每天约需0.1～0.3毫克碘。
由于碘盐中的碘遇热容易挥发而散失，使用时应注意以下几点：（1）不宜大量购买，屯积久放；要用玻璃瓶装，用后盖严。工业用盐中常添加一些亚铁氰化钾（抗结剂），这种盐对人体健康影响很大，不能作为食用盐。
化学是什么？化学是一门指导人们正确地理解日常生活细节中的道理，促进其健康生活的基础科学。
牛奶中的主要营养成分是蛋白质。鲜牛奶中蛋白质含量的国家标准是每100毫升牛奶中含蛋白质的量不少于2.95克。食品工业中检测蛋白质的含量是用定氮法，即用强酸处理牛奶样品，让奶所含蛋白质中的氮变为氮气（N2）释放出来，测定氮的量，以此计算出蛋白质的含量。牛奶中的蛋白质的含氮率约为16％，国家标准规定把测出的氮含量乘以6.3，就是牛奶中蛋白质的含量。
牛奶中含氮的物质只有蛋白质。不法商家和奶牛养殖户为了多赚钱，在奶中加水。兑水导致牛奶含蛋白质量降低了，为了骗过检测标准，加含氮量高的三聚氰胺或尿素，作为蛋白质的冒充物，严重影响牛奶的质量。2008年，三鹿奶粉中添加三聚氰胺事件，闹得全国沸沸扬扬，上万名婴幼儿住院治疗肾结石，数以万吨计的奶制品先后下架，国外禁止进口中国奶制品等等，经济损失数以十亿元计，对人民的身体健康造成了巨大的损害，并产生了极坏的国际影响。三聚氰胺又称蜜胺，英文名称为cyanuramide或melamine，分子式为C3H6N6。它是无色无味的晶体，熔点354℃，密度1.573 g·cm-3。含氮量达66.6％。它的用途广泛，是基本有机化工的中间产品。![]()
尿素的英文名称为urea，分子式为CO（NH2）2。它是无色无味晶体，熔点为132.7℃，密度1.335 g·cm-3，含氮量达46.7％，大量用作化肥和化工原料。尿素在高温环境下会变成三聚氰胺。长期饮用含有三聚氰胺的牛奶或奶粉，会引发肾结石。肾结石患儿有排尿困难、排尿疼痛、尿潴留、遗尿、血尿、发热等症状，严重影响患儿健康。这一事件说明：在食品化学中如果只是简单地检测食品中所含化学元素的成分，就会使不法商贩钻空子；还要注意它是什么样的化合物，制定出切合实际的食品检验标准，并严格遵照执行。从事相关工作的科技人员要以此事件为教训，亡羊补牢，研究解决食品添加剂问题、食品质量检测问题，为广大人民提供健康的食品。
食物中所含的各种矿物元素在人体内经过代谢消化后，氧化生成的氧化物，有的是酸性氧化物，如磷、氯、硫、碘等非金属元素，通常称它们为酸性矿物元素；有的是碱性氧化物，如钙、镁、钠、钾等金属元素，通常称它们为碱性矿物元素。有些食品含酸性矿物元素较多，灰分呈酸性反应；有些食品含碱性矿物元素较多，灰分呈碱性反应。由于灰分的酸碱性反应，一般与体内氧化的结果相同，据此将食品分为酸性食品和碱性食品。注意，这种对食品的分类与食品本身是否呈酸味无关，而是食品中两类元素氧化后的综合结果。常见的酸性食品有米、面、蛋、鱼和肉等；常见的碱性食品有蔬菜、水果、薯类、海带等。在日常膳食中，要注意酸性食品和碱性食品的合理搭配，维持人体体液的pH在7.35～7.45之间，稍偏碱性。若摄入酸性食品过多，会引起各种酸中毒和钙缺乏症。
食品的酸碱性问题也可从人体血液的酸碱性和食物的代谢角度分析。人体血液正常的pH为7.35～7.45，略呈碱性。（1）导致血液酸化的食物，简称酸性食物。如肉、蛋黄、动物内脏，这些食品的代谢产物含![]()
结构类型的分子较多，它们在血液中略呈酸性，对人体健康不利。
（2）导致血液呈微碱性的食物，简称碱性食物。如水果、红薯、海带、山楂等，它们有些口味呈酸性，代谢时放出CO2，留在血液中的K＋、Na＋等较多，略呈碱性，对健康有利。
钙是人体必需的大量元素。据统计，一个体重70千克的成人，含钙约1.42千克，其中99％以磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物的形式存在于骨骼、牙齿以及软组织中。这些骨骼，除了保护大脑、脊髓等各种器官外，还司掌身体的运动，同时还兼具钙质储存库的功能。另外1％存在于体液之中，钙以离子Ca2＋的形式存在，细胞外Ca2＋的浓度高于细胞内的浓度，其生理功能是起调节和信使作用，在肌肉收缩、心脏搏动、神经传导和出血时血液的凝固过程中起重要作用。Ca2＋的正常浓度对维持细胞膜的完整性和肌肉的兴奋极为重要，许多激素在和靶细胞发挥作用时必须有Ca2＋参加。
在人体各组织之间，不断地发生着钙的交换。骨组织与细胞外液也如是，新骨不断形成，旧骨不断萎缩，形成骨钙的新陈代谢。当饮食中钙不足或肠钙吸收不良时，骨骼会释放钙以维持正常血钙水平，使各组织细胞维持正常生理功能；反之，饮食钙过多或肠钙吸收过多时，大部分钙被储存于骨组织中，避免血钙过度升高。但骨钙的储存量是有限的，当达到饱和时，多余部分通过肾脏随粪便排出。维生素D对肠钙的吸收很重要，它在皮肤受日照后被激活才能变为维生素D3，吸收人体所必需的钙。
骨质疏松是一种因骨量降低、骨组织显微结构受损，导致骨的脆性增加，容易骨折的疾病。骨骼由蛋白质形成的胶原纤维加上由钙离子和磷酸盐离子形成的羟基磷酸钙共同组成。骨骼在生命过程中处于不断更新状态，即血液中的钙离子不断地沉积于骨骼中，称为“骨形成”；骨骼中的钙离子不断地释放到血液中，称为“骨萎缩”。在青少年发育期，骨形成较骨萎缩旺盛，骨骼逐渐增长；成年后，两者相对平衡；到达老年，骨形成弱于骨萎缩，骨量呈逐渐减少，容易导致重度骨质疏松，引发骨折，其中髋骨骨折危害最大，椎骨被压碎、大腿关节骨折、手腕骨折等较常见。
要使骨骼正常生长，维持健康水平，需要医生治疗、引导。从化学知识来分析，应注意以下几点：（1）选用含钙丰富的食品，增加食物中的钙含量。牛奶、豆类、水产品等食品含钙较多。蛋类中的钙、磷元素以及维生素D多集中于蛋黄中。适当服用维生素D，注意多晒太阳，使钙容易吸收。（2）注意各种元素搭配。骨骼的形成除了依靠钙元素外，磷是重要元素，镁、钾和氟也对骨形成起重要促进作用。单一的补钙对治骨质疏松不会有好效果。所以饮食中要注意钙和磷的比例，注意补充钾、镁等元素。利用营养化学的知识适当选料和改善烹饪方法。例如炖肉骨头汤，加适量的醋，促进钙和磷溶解，营养比较全面。（3）防止血钙过高。人体对各种元素的含量都有一定要求，过多或过高导致失衡会影响健康，血钙高会导致肾结石。
下面举一实例以供生活中遇到相似问题时思考、探索。菠菜中含草酸较多，有人认为由于草酸会和钙在胃中形成草酸钙不溶性盐而排出，不宜食用，更不要和豆腐合煮，认为这是食物搭配中的禁忌。另外有人认为只要注意烹调方法，即可去弊存利。方法是先将菠菜在沸水中焯2～3分钟，大部分草酸溶于水中除去，这焯过的菠菜中草酸含量和一般蔬菜差不多，用它和豆腐一起烹炒，剩余草酸和豆腐中游离的钙（石膏点豆浆形成豆腐留下的钙）结合成草酸钙，减少患结石概率。绿色菠菜中富含镁、铁、钾等元素，对补骨、补血都很有效，这道菜不是食物搭配中的禁忌，而是营养丰富、色香味俱佳的食品。
茶是我国的传统饮料，历史悠久、资源丰富、品种众多、名茶迭出。有人考证中国饮茶已有2700多年历史，唐代陆羽首著《茶经》，把茶文化和养生之道总结提高到新水平。茶之所以受到重视，原因在于它对人的养生保健之功。
新鲜的茶叶含水75％～80％，干物质20％～25％。在不计算水分的干茶叶中，含茶多酚（又称茶单宁、鞣酸、鞣质）20％～35％，蛋白质20％～30％，糖类35％～40％，茶碱3％～5％，脂类化合物4％～7％，有机酸3％，矿物质4％～7％，维生素0.6％～1％。上述成分中，最有特色的是茶多酚和茶碱。
茶多酚是一类多酚化合物的总称，包括儿茶酚、黄酮和花青素等，其中以儿茶酚最多，它是自然界中最强的抗氧化剂之一，饮茶的功效许多和它有关。它可使致癌物失去活性，阻断亚硝酸胺的形成，抑制癌细胞生长；它对脂肪代谢有重要作用，也对抑制心血管疾病和动脉硬化、增强毛细血管的弹性起良好作用；它能抑制和抵抗病菌、消炎和抗病毒。
儿茶酚也是一类具有下式所示的化学结构化合物的总称。茶叶生长的条件不同，取代基R1和R2都可能会有差异，但上述茶叶的生理功能基本相同。![]()
茶碱是一类生物碱，主要为咖啡因，它使茶具有苦味，有提神强心、利尿和醒酒等作用。茶叶中包含的其他物质具有护眼明目、护牙固齿、促进消化、降低血脂等功能。茶的品种很多，主要有绿茶、红茶和乌龙茶。绿茶是不发酵茶，将采摘的新鲜茶叶，炒烤（或蒸）、干燥，破坏其中的发酵酶，防止酸化变色。绿茶中保持原茶成分最多，所含各种醇、糖和胶质为茶赋味添香，茶水清汤绿叶，鲜醇爽口，清热提神。红茶是经揉制发酵，使茶中的酶促进氧化、发生化学反应，茶多酚减少约90％，产生茶黄素、茶红素等新成分，颜色转变为红棕色，香气物质明显增加，香浓味纯，去寒暖胃。乌龙茶是半发酵茶，品质介于绿茶和红茶之间，对分解脂肪、减肥健美作用较好。茶中的芳香油使茶具有特殊香味，但它易挥发，所以茶饮料宜泡不宜煮。现代药理试验证明，因茶含茶多酚及茶碱等成分，对中枢神经、循环系统、代谢功能等有兴奋作用，并具有利尿、抑菌、抗癌、减少心肌梗塞等功效，因而茶得到“健康饮料”“安全兴奋剂”“美容饮料”等美称。其实我国的茶叶除泡水作饮料外，还作为蔬菜原料加入菜肴中。以茶入烹的菜肴品种不少，例如：龙井鱼片、祁门鸡丁、铁观音炖鸭、碧螺（春）虾仁、五香茶叶蛋等等。居家烧菜烹红烧肉、清炖鱼、炖豆腐，适当加些茶叶，既有茶香，又养生保健。注意烧菜以绿茶为上，茶叶蛋以红茶为宜。对茶叶的养生保健功能的认识，并非一帆风顺。有人根据茶中含有茶碱和茶多酚成分，发表一些见解，载于报刊，说“茶叶蛋是一种于人体健康有损的食品”。“茶叶中除生物碱外，还有酸化物质，这些化合物与鸡蛋中铁元素结合，对胃起刺激作用，不利于消化吸收。”国外个别报刊甚至曾发表过“茶是致癌物”的观点。长期的实践证明，茶叶蛋加工方便、美味养生、食用简便、适于旅游携带，并未见有实际损害健康的报道。鞣酸与铁作用几乎遍及众多的蔬菜和水果。茶叶泡水作饮料和茶菜肴中茶的用量相对于其他蔬菜的量要少很多。至于茶是致癌物之说，更是错误。不少化学家曾就此作了细致实验，证明茶对人体起抗癌治癌作用，而否定了茶是致癌物之说。化学是什么？化学是一门帮助人们准确地分析食品的化学成分，并了解其在人体中作用的基础科学。由于人体是一个极为复杂的化学反应器，在试管或烧瓶中的化学反应条件下进行反应所得的结果，和胃、肠、血液中的结果是不尽相同的，其差异正是现代化学所要研究的课题。所以，对食品中的化学问题要特别注意：一是不能简单机械地进行推论，而要辩证地考虑复杂因素的作用。二是要有数量的观点，对于像汞、镉等金属毒物，在体内起累积作用，要细心检验出它的精确含量，帮助卫生部门严格把关控制；对鞣酸和茶碱等，在喝茶时进入体内的量不多，是否就和铁离子结合而影响健康，则要慎重地思考其利弊。三是要重视社会历史的实践结果，例如说饮茶致癌，这和我国的情况截然不同。以前我国人民主要喝茶饮料，癌症发病率较低（个别地域水质中含氟高等因素除外），近几十年来城市中癌症发病率增高，是否和饮用较多的碳酸型饮料及其他饮料有关？另外，食品的化学成分还和施加的饲料和肥料有关，化学可以在其中起重要作用，现以鸡蛋为例说明。从20世纪50年代起，日本人注意在饲料中添加海藻，发现蛋中含碘量和某些维生素增加，这种蛋除了补碘外，还有利于治疗哮喘、皮炎和高血压。美国在饲料中增加多种植物成分，包括葵花籽，发现蛋中含胆固醇较低。饲料中加含锌化合物，蛋变成了“高锌蛋”，大大提高市场销售量和价值。其实这种做法，早在清朝乾隆年间就有记载：淮扬大盐商黄冠太用人参、白术等药研末加在饲料中喂养蛋鸡，生出的蛋“味美无比，最为养人”，价值“每枚纹银一两”。通过对食品化学成分的分析，安全合理地组织生产和烹调，提高食品的品位，为人民的健康养生服务，是化学的重要内容。民以食为天，食以安为先。随着我国人民生活水平的提高，食品的质量和安全问题也越来越引起全社会的关注。要全面地提高食品的安全性，需要以了解和研究，进而掌控食品原料中的化学成分及食品加工和储存中可能发生的变化和被污染的情况为前提，通过化学方法保障食品的质量和安全，是坚持以人为本，全面、协调、可持续发展的核心内容之一。
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