糖为何是甜的？人为何必须要吃盐？——杂说甜与咸
冯大诚 《百科知识》
古人从何时开始制糖？吃红糖能补微量元素？糖易发胖，最好别吃？蔗糖为什么那么甜？
杂说甜味与糖
甜味是包括我们人类在内的绝大多数动物都喜欢的一种味道。造成这种口味的根本原因在于，葡萄糖是所有动物最终能够利用作为能量来源的营养物。植物中所含有的淀粉、蔗糖、果糖等物质都能够被动物转化为葡萄糖或合成为糖元。蔗糖、果糖这些能够给动物最快地提供能量的物质，其最显著的一个特质便是甜味。
古人是什么时候开始制作糖的，现在没有一个准确的说法。但是，最早作为上好甜味剂的食品可能就是蜂蜜。蜂蜜成分中的70%~80%是糖，其中主要是单糖，即葡萄糖和果糖，约占总糖量的80%~90%；其次是双糖，其中蔗糖约占总糖量的5%~10%；此外还有麦芽糖、麦芽三糖等。
饴糖也是古人很早就开始食用的甜味食品。《诗经·大雅·绵》中就有“堇荼如饴”的句子，东汉明帝的马皇后说她要“含饴弄孙”，可见饴糖历史之悠久。饴糖的主要化学成分是麦芽糖，一个麦芽糖分子可以水解为两个葡萄糖分子。 我们现在所说的糖，往往是指蔗糖。虽然中国古代也有蔗糖，但好的蔗糖往往是贵族们才能品尝到的奢侈品。直到近代大规模制糖设备普及之后，蔗糖才真正成为老百姓的家常食品。各种糖，无论是红糖、黄糖、砂糖、绵白糖、方糖、冰糖等，实际上成分都是蔗糖，只是极少量的杂质不同罢了。因此，这些糖的食用价值、营养价值都一样。至于那些杂质所含有的所谓“微量元素”，实在是含量极微，靠吃糖来补充这些微量元素显然不可能，还是得靠一日三餐所摄入的营养。
蔗糖味道甜美，也能给我们的身体提供热量。但对于绝大多数现代人来说，一日三餐摄入的热量已经足够多了。于是，蔗糖的“好或坏”便成为了一个问题。 因为惧怕发胖，现在很多人对于糖是很排斥的，尤其是女士们，仿佛吃一小块糖果就会使她们胖一圈似的。其实，使人发胖的并不只因那一小块糖果，而是每天所吃的食品中所包含的能量超出了一个人的能量所需。一块馒头、一根面条、一口米饭都是热量提供者，因为其中都含有淀粉。淀粉在人体内氧化所放出的热量与蔗糖所含有的热量基本上没有多少差别。要控制发胖，主要在于控制摄入的总的热量，而不在于食品的口味是不是甜的。不过，蔗糖与谷物类相比有一个不同之处，那就是它比谷物更容易被消化，更容易被水解成为葡萄糖，令血液中葡萄糖的浓度一下子升上去了。细胞要把这些葡萄糖合成为糖元以备不时之需，这需要胰岛素的帮忙才能够做到。血糖升高得太快，就需要突然分泌很多胰岛素。这种情况发生多了，人体器官便容易出问题。这就是蔗糖的不好之处。
蔗糖为什么是甜的？人们以为是蔗糖里含有的多个羟基，是这些羟基引起甜味。其实并不这样简单，比如氯仿（三氯甲烷）也是甜的，可是一个羟基也没有；糖精也没有羟基，但甜度是蔗糖的几百倍。后来，人们发现在那些有甜味的物质的分子里，都有可以形成分子内近似于氢键的结构，而边上还存在一个“疏水”的基团。这个结构与形成苦味物质的分子结构相似但是空间方向不同。所以，有些氨基酸是苦的，但是其立体异构体（镜像异构体）是甜的。虽然关于什么样结构的物质一定具有甜味的问题至今还没有得到彻底解决，但是，人们还是有了如上面所说的一些理论，可以对已有的甜味物质作适当的解释。 寻找蔗糖的替代品，即寻找与蔗糖一样有甜味而不含或极少含能量且对人体健康没有副作用的物质，是化学和食品工作者的一个任务。盐类为什么有咸味？为什么太咸就发苦？人为何非要摄入氯化钠？
杂说咸味与盐
现代科学认为，人需要从食物中获取七类必要的营养素，即蛋白质、脂类、糖、水、维生素、无机盐和膳食纤维。食盐毫无疑问是最重要的一种无机盐。
食盐也就是氯化钠（NaCl），但食盐中并没有氯化钠分子，甚至也没有严格意义上的中个原子呈三角形排列，分子中正负电荷的重心并不重合。氧原子附近带负电，更容易接近钠离子，氢原子附近带正电，容易接近氯离子。于是，钠离子和氯离子都进入水里了，换句话说，就是氯化钠溶解在水里了。如果在溶液中插上两个电极，通上直流电，那么溶液中的钠离子将流向负的电极，而氯离子将流向正的电极，溶液就会导电。所以我们称这样的溶液是电解质溶液，称氯化钠这样的盐类为电解质。这些知识是学过中学化学的人都知道的。
食盐最明显的特点就是有咸味。盐类为什么有咸味？现在只知道是正负离子共同作用于味蕾的结果。人们还对咸味的产生总结出一个经验规律，那就是正负离子的直径之和要小于0.65纳米，否则就会产生苦味。能够符合这个条件产生咸味的盐类并不多，氯化钠产生的咸味是最纯正的，氯化锂也有咸味，而氯化钾就有苦味了，氯化镁则非常苦。当然，作为食用盐，还一定要求毒性小且价格便宜。我们为什么要吃盐？人们肯定会说，当然是因为它的咸味，有咸味的菜才好下饭。咸味是百味之主，有了咸味，别的滋味才能够显示出来。这其实是把因果关系说反了。事实上，不是因为我们需要咸味才去吃盐，而是我们的身体需要盐，需要氯化钠，而氯化钠是咸的，所以我们才要去吃咸味。 那么，我们的身体需要氯化钠做什么呢？
首先是维持电解质的平衡。我们知道，由于水的“渗透作用”，水总是从电解质浓度低的一边向浓度高的一边渗透。以血液为例，血液里有红细胞等多种细胞，细胞里要进行多种生物化学反应，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。如果血液中没有电解质，或者电解质浓度很低，那么血液中的水就将透过细胞壁向细胞里渗透，将细胞越撑越大直至撑破。这当然是不能允许的。所以，血液中也需要有电解质，当血液中的电解质浓度与细胞中的电解质浓度相同时，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。当然，除了正离子，细胞内外都还要有各自的负离子，正负电荷才能够平衡。细胞外的负离子往往就有氯离子。这就是包括人在内所有动物都需要氯化钠的一个重要原因。
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环境中进行，血液的酸碱度基本上是中性的（pH值约7.4）。我们的身体每时每刻都在发生各种化学反应，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，显然对身体非常不利。如同汽车缓冲装置能把汽车的上下颠簸缓冲至最小的程度，我们的血液中也有防止酸碱度出现大幅度“颠簸”的机制。人体代谢的产物二氧化碳，需要由血液运送到肺与氧气进行交换，这样，我们的血液中始终有一定的二氧化碳。二氧化碳溶解在水里就是碳酸。碳酸是一种弱酸，它的一部分会电离成氢离子和碳酸氢根离子，再加上血液中的钠离子、氯离子，就组成了一个控制酸碱度的缓冲液。比如，假定体液中突然增加了一些酸，也就是多了一些氢离子，则缓冲液中的碳酸氢根离子就能够与它结合，使体液中的氢离子浓度不至于马上提高。当然，这也只是缓冲而已，实际上体液中的酸碱度还是要变化的。真正能够调节酸碱度的，还是要靠两个作用：一个是肺部的呼吸去除二氧化碳，另一个是靠肾去除碳酸氢根等离子。在肾脏调节碳酸氢根离子和重新吸收原尿中的水分等过程中，钠离子起着重要的作用。 另外，钠离子在维持神经、肌肉的兴奋性的过程中也有十分重要的作用。氯离子还对胃酸的形成起着关键的作用。 总而言之，动物体内的许多生物化学反应都需要钠离子和氯离子参与，没有这两种离子，动物是不可能生存的。 人类有食盐可吃，那些野生动物到哪里去补充盐分呢？原来，野生的食草动物是从土壤中得到这些盐分的，而食肉动物则是通过进食食草动物（肌肉、血液等）得到这些盐分的。可见，陆生动物取得盐分的过程是非常艰难的，所以在长期的进化过程中，陆生动物体内的代谢过程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和氯离子在经过肾脏的过滤时，绝大多数都会被重新吸收回来。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。食草动物得到钾离子并不困难，多余的钾离子也就排出体外了。钠离子则不一样，如果我们在一段时间摄取不到钠离子，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，氯化钠对于陆生动物来说的稀缺性，才形成了动物（包括后来的人类）对咸味的敏感、期盼和爱好。 由于人类找到了在自然界取得食盐的各种办法，食盐不再像过去那样稀缺，但人们对咸味的爱好却一下子难以消除，同时身体“节约盐分”的机制仍然保留，这就造成了人类摄入食盐过量的状况，由此引发不少疾病，比如高血压、肾病等。生活中适当地少吃一些食盐实在是很有必要的。
